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屈曲分析又稱為結構穩定性分析，受壓結構的屈曲問題是結構分析中最重要的研究課題之一。1963年羅馬尼亞布加勒斯特的一個跨度為93.5m的網殼屋蓋在一場大雪后被壓垮，其原因就是網殼結構的整體失穩。近年來，隨著各類大跨空間結構的廣泛應用，結構的穩定性問題變得尤為突出。穩定性分析（屈曲分析）已經成為各類結構設計中必須考慮的關鍵性問題。本節簡單介紹ANSYS屈曲分析的有關概念和理論背景。

在系列文章4：非線性問題的求解中我們提到了弧長法求非線性屈曲，但非線性屈曲只是屈曲分析的一種方法，在工程上更多是一種簡化方法。我們將分兩個章節介紹結構屈曲分析，本章將介紹屈曲的理論，下一章節介紹屈曲的實驗和模擬。2.1 屈曲的含義“屈曲”兩個字中：屈：大丈夫能屈能伸。屈和伸相反，表示結構件受壓的狀態。曲：九曲十八彎，曲表示結構件彎曲。

非線性屈曲分析時考慮結構平衡受擾動（初始缺陷、載荷擾動）的非線性靜力分析，該分析時一直加載到結構極限承載狀態的全過程分析，分析中可以綜合考慮材料塑性、幾何非線性、接觸、大變形。非線性屈曲比特征值屈曲更精確，因此推薦用于設計或結構的評價。!3、非線性屈曲分析的理論計算及有限元計算 !理論解，根據Euler公式。其中μ取決于固定方式。 !

臨界載荷因子甚至可以是負的，在這種情況下，屈曲所需的最低載荷的作用方向與施加載荷的方向相反。 特征值的求解也會提供屈曲模式的振型。請注意，模式的振型只在一個任意的比例因子內已知，就像特征頻率分析中的特征模式一樣。 在詳細介紹之前，必須提出一些注意事項： 對于一些結構，由于缺陷敏感性，使用這種方法獲得的理論屈曲荷載可能明顯高于實際遇到的載荷。

在實際結構中, 幾何缺陷的存在或力的擾動將決定載荷路徑的方向。在實際結構中, 很難達到臨界載荷，因為擾動和非線性行為, 低于臨界載荷時結構通常變得不穩定。特征值屈曲分析預測一個理想線彈性結構的理論屈曲強度，缺陷和非線性行為阻止大多數實際結構達到理想的彈性屈曲強度，特征值屈曲一般產生非保守解, 使用時應謹慎。!

1、 引言鋼柱作為建筑結構中至關重要的承重構件，其穩定性是保障結構安全的核心要素。特征值屈曲分析能夠精準預測鋼柱在特定荷載作用下的臨界屈曲荷載與屈曲模態，為結構設計提供堅實的理論支撐。與實際試驗相比，借助有限元分析軟件開展特征值屈曲模擬，具備成本低廉、效率高效、可重復性優異等顯著優勢。

2.ABAQUS 的線性屈曲分析ABAQUS 中提供兩種分析方法來確定結構的臨界荷載和結構發生屈曲響應 的特征形狀：線性屈曲分析(特征值屈曲分析)、非線性屈曲分析。線性屈曲分析用于預測一個理想的彈性結構的理論屈曲強度。它是預期的線 性屈曲荷載的上限，可以作為非線性屈曲分析的給定荷載，在漸進加載達到此荷 載前，非線性求解必然發散；它還可以作為施加初始缺陷或擾動荷載的依據。

按歐拉(Euler)理論長柱的細長比(L/K)(L：柱長；K：柱截面回轉半徑)超過臨界細長比(L/K)。,結構行為受屈曲主宰，即屈曲為結構最可能的失效模式，此時結構屈曲分析就具有了特殊的意義。當然，歐拉屈曲應力是按彈性理論推導的，并不適用于塑性結構，故柱的實際屈曲載荷與細長比的關系如圖中的虛線所示，對短柱而言，歐拉屈曲理論誤差較大，但長柱屈曲理論值與實驗值則相當吻合(見圖1).

2.2 特征值屈曲分析 特征值屈曲分析預測了理想彈性結構的理論屈曲強度。該方法與教科書中的彈性屈曲分析方法相一致。歐拉柱的特征值屈曲分析與經典歐拉解相匹配。缺陷和非線性行為阻礙了大多數現實世界結構實現其理論彈性屈曲強度。因此，特征值屈曲通常產生非保守結果，因為它沒有考慮到這些影響。

在煤氣罐的使用和維護過程中，屈曲分析的結果可以為安全評估提供依據，及時發現潛在的安全隱患，采取相應的措施進行修復或更換，保障用戶的生命財產安全。二、對煤氣罐進行屈曲分析的方法有哪些？傳統上，對煤氣罐進行屈曲分析主要有理論計算和實驗測試兩種方法。理論計算方法基于力學原理和數學模型，通過建立煤氣罐的結構力學方程，求解其在不同載荷條件下的屈曲臨界載荷。

Workbench之22 Eigenvalue Buckling 特征值屈曲分析特征值屈曲分析系統，預報理想彈性結構的理論屈曲強度，此方法使用彈性屈曲分析的書本方法，例如，柱體的特征值屈曲分析與經典歐拉方法匹配。然而，缺陷和非線性導致實際結構達不到其理論彈性屈曲強度。特征值屈曲分析通常求解快速，但結果不保守。

2 波紋管的特征值屈曲分析特征值屈曲分析用于預測理想狀態線彈性結構的理論屈曲強度。該方法與教科書中的彈性屈曲分析一致，如立柱的特征值屈曲分析結果與經典歐拉方法一致[6]。但是，實際結構的不完美和非線性特性會導致臨界載荷小于理論彈性屈曲強度，故特征值屈曲分析會導致不保守的計算結果[7]。但是對于研究屈曲載荷隨波紋管的變化的規律是足夠的，也是方便的。

優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。隨著計算機的發展，結構優化算法取得了較大的發展。

特征值屈曲分析是一種線性屈曲分析方法，通過求解結構在失穩前的特征值問題，得到結構的臨界載荷和屈曲模態。特征值屈曲分析的基本原理是：當結構受到壓縮載荷時，其剛度矩陣會隨著變形而發生變化，當剛度矩陣出現零特征值時，結構就會發生屈曲。

">RFEM6中激活“結構穩定分析”并在分析工況中勾選"計算臨界荷載"即可。

通常在做“非線性屈曲”分析之前，我們會先做 “線性屈曲”分析。“線性屈曲”分析也叫“特征值屈曲”分析，通常是在 結構設計前期用到的一種分析，目的在于找出結構發生失穩時的載荷臨界值，從而得出結構的安全載荷或對結構的材料、設計進行相應優化以提高其載荷。當超過臨界載荷時，結構就會發生屈曲（如上圖所示）。

因此，通常優選進行非線性屈曲分析，這可以考慮非線性材料行為和大撓度響應的影響。 進行非線性屈曲分析 獲得環肋圓柱非線性屈曲和坍塌的方法基于以下操作順序： 1. 進行線性（特征值）屈曲分析 2. 生成缺陷 3. 進行非線性屈曲分析 進行線性（特征值）屈曲分析 該初步分析預測了理想線性彈性結構（完美圓柱體）的理論屈曲壓力以及下一步中用于產生缺陷的屈曲模態形狀。