ansys 壓桿穩定的案例
材料力學之壓桿穩定ANSYS特征值屈曲分析
導讀：掌握壓桿不同約束條件的施加和特征值屈曲分析方法，臨界載荷等于施加的載荷乘以特征值。
一、模型演示
以下模型實驗演示了不同邊界條件下受壓桿件的屈曲現象和對應的屈曲變形。實驗中采用塑料尺來模擬桿件，我們可以感受到使塑料尺發生屈曲時所需力的大小。
(1)將塑料尺的一端置于桌面上，另一端用手掌加以固定，下壓塑料尺的頂部并逐步增加壓力，直尺會突然產生如圖a所示的側向變形。進一步增加壓力，變形也會相應的增大。本實驗演示了兩端鉸支桿件的屈曲現象。
圖a 兩端鉸支
(2)用手指將塑料尺的兩端捏緊，防止其發生選裝和平動。然后對直尺逐漸施加壓力直至出現如圖b所示的側向變形。本實驗演示了兩端固定桿件的屈曲現象。可以明顯感受到本實驗所需的臨界壓力要大于前一個實驗。
圖b 兩端固定
(3)如果在塑料尺中部設置一側向支撐，以保證尺子在這點不會發生平動，則需要施加比第一個實驗更大的壓力才能使塑料尺發生如圖c所示的屈曲變形。
圖c 中部側向支撐
模型演示圖片來源：英國曼徹斯特大學季天健教授。
二、定義和概念
穩定性：平衡物體在其原來平衡狀態下抵抗干擾的能力。
失穩：不穩定的平衡物體在任意微小的外界干擾下的變化或破壞過程，也稱為屈曲。
臨界載荷：使結構介于穩定平衡和不穩定平衡之間的載荷，或使結構處于屈曲臨界狀態的載荷。
平衡的三種狀態：穩定平衡、隨遇平衡（臨界狀態）、不穩定平衡。
三、問題描述
鋼板尺子長度500mm，寬度39mm，厚度1.2mm。彈性模量E= 200 GPa，泊松比u =0.3。
分別受以下4種約束作用：
(1)兩端鉸支，
(2)一端固定、另一端自由，
(3)一端固定、另一端鉸支，
(4)兩端固定。
計算在各種約束情況下的臨界載荷。
展開 如何使用ANSYS繪制拉（壓）桿的軸力圖？
一．材料力學解法：
假定拉力為正軸力，根據材料力學中提供的解法——截面法：
1.求支反力：根據平衡關系，可得支反力FR=10kN;
2.截面法：
根據每段桿件的平衡關系，可得：
FN1=10kN；FN2=50kN；FN3=-5kN；FN4=20kN，軸力圖如下：
二．ANSYS解法：
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1. 確定分析類型：根據例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2. 確定單元類型：該結構為拉壓桿，結果需要輸出軸力圖，因此分析時使用beam單元；
Step1:在SCDM中創建線體模型：
1.將草繪平面設置為Z面（根據自己習慣，選擇草繪平面）；
2.根據題目所示幾何尺寸，草繪四條線（草繪四條線，產生五個點，方便在后續步驟中施加四個載荷和一個約束）；
3.為線賦予截面，完成線體建模（由于主要計算軸力，因此截面形狀和幾何尺寸我們可以隨意設置一種，筆者在此使用默認圓截面）；
4.為了保證四個線體連接處的節點連續，需要在選擇share命令進行重合拓撲共享；
Step2：在WB中創建載荷及約束：
1.搭建分析流程：
2.網格劃分：自由網格劃分，網格尺寸設置為10mm。
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