ANSYS作业四圆柱壳地非线性屈曲分析报告

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非线性屈曲分析

ansys workbench非线性屈曲分析(2013-08-26 21:26:29)转载▼标签：ansys很多旋转受压结构必须进行屈曲分析，常规结构屈曲分析软件有nastran、abaqus和ansys，nastran对线性大型模型分析效率较高；abaqus屈曲分析使用较少；ansys使用比较频繁，其快速建模，与CAD软件的良好借口及有限元模型前处理的便捷性（WB界面）很有吸引力，屈曲分析功能较为完善，可以进行线性、非线性和后屈曲分析。

ansys学习资料中介绍较多的是线性屈曲分析。

线性屈曲分析在工业实际中预测的值偏高，有的甚至超过实际实验测试值的几十倍，线性分析唯一优势是其分析速度较快。

但在实际中其预测值参考价值不大，仅给定结构屈曲失效的上限值。

非线性屈曲分析考虑其他因素，包括结构加工缺陷（几何），材料非线性等，因此较为接近实际情况，但计算耗时较长。

针对最艰难学习情况归纳总结非线性屈曲分析时技术要点及应注意事项。

对于规则旋转壳，承受外压载荷作用，进行非线性屈曲分析时，必须加上几何缺陷，关键步是添加APDL语句/prep7upgeom,0.1,1,1,file,rstcdwrite,db,file,cdb/solu该步引入屈曲模态情况下的几何缺陷，缺陷为屈曲模态变形相对值的0.1倍，该值可以根据实际加工水平等其他条件确定，上述语句保存在txt文档中，在workbench流程APDL模块调用。

分析详细流程为，static structure模块导入几何，施加载荷和边界条件，分析求解，将linear buckling拖入流程中，共享static structure模块数据，进行线性屈曲模块分析，Mechanial APDL模块调用屈曲分析结果，并调入（addinput）上面内含几何缺陷命令语句命令的txt文件，更新，将Mechanical结果导入Finite Element modeler模块，更新，此时在缺陷附近的单元节点位置发生改变。

ANSYS非线性分析

Load Load
t1
t2 “Time”
t1
t2
“Time”
新施加的载荷在载荷步的开始从
零渐变到载荷步结束时的全值
在下一个载荷步载荷保持其值不变
非线性分析技术
ANSYS非线性分析
载荷历史的管理(续):
载荷载荷重新施加删除
t1
t2
“时间” 时间”
t1
t2
“时间” 时间”
当重新定义载荷时,其值从前一个载荷步结束时开始渐变
1.0 2.0
外载
“时间"
非线性分析技术
ANSYS非线性分析
• ANSYS 在一个载荷步内的所有子步线性插值载荷 • 对简单常值载荷必须用多载荷步来定义载荷历史
载荷 L3 L4 L2 L1
LS1 LS2 LS3 LS4
t1
t2
t3
t4
“时间” 时间”
非线性分析技术
ANSYS非线性分析
• 理解ANSYS如何管理多载荷步分析的载荷历史
– ||{R}|| 残差的矢量范数 (范数是减少矢量到一个标量值的算子范数是减少矢量到一个标量值的算子) 范数是减少矢量到一个标量值的算子 • 残差的L1 范数残差的 : ||{R}||1 = Σ|Ri| • 残差的 (SRSS) 范数 : 残差的L2 ||{R}||2 = (ΣR2i)1/2 Σ • 残差的无限范数 : ||{R}||∞ = max(|Ri|) – (εR Rref) 是力收敛准则 ε • εR 容差因子 Rref是参考力值容差因子, – Rref可以是所施加力和反力的范数 ||{F}|| (自动缩放准则到载荷可以是所施加力和反力的范数, 自动缩放准则到载荷幅值) 幅值
– 考虑几何非线性 – 管理非线性求解中产生的大量数据 – 指定所用求解器 – 设定重启动控制 – 定义收敛容差 – 控制平衡方程的数目 – 增强求解收敛 – 当不收敛时控制程序的行为

ansys结构屈曲分析

退出求解器
命令：命令：finish GUI：close the ： solution menu
ANSYS 结构屈曲分析二结构屈曲分析的基本步骤
（3）扩展解：无论采取哪种特征值提取方法，如果想要得到屈曲模）扩展解：无论采取哪种特征值提取方法，态的形状，就必须执行扩展解。态的形状，就必须执行扩展解。可以把扩展解简单理解为将屈曲模态的形状写入结果文件。具体操作步骤如下：模态的形状写入结果文件。具体操作步骤如下：
注意二：注意二：材料的弹性模量 EX必须定义。
ANSYS 结构屈曲分析二结构屈曲分析的基本步骤
（2）获得静力解：与一般静力解类似，但需注意以下几点：）获得静力解：与一般静力解类似，但需注意以下几点：
注意一：注意一：
必须激活预应力影响。必须激活预应力影响。
注意二：注意二：
通常只需施加一个单位荷载即可。当施加单位荷载载即可。时，求解得到的特征值就表示临界荷载，表示临界荷载，施加非单位荷载时，位荷载时，求解得到的特征值乘以施加的载荷就得到临界荷载；到临界荷载；
• 命令：mxpand,nmode,,,elcalc • GUI:main menu 〉solution 〉loads step opts 〉 expasionpass 〉single modes 〉expand modes
扩展求解
• 命令：solve • GUI:main menu 〉solution 〉solve 〉current LS
列出现在所有的屈曲荷载因子
命令：set，list 命令 GUI: mian menu 〉 general postproc 〉results summary
读取指定的模态来显示屈曲模态形状

基于ANSYS的外压圆柱壳的屈曲分析

基于ANSYS的外压圆柱壳的屈曲分析余军昌;徐超;张峰;金伟娅【摘要】The stability of cylindrical shell is the primary problem that should be considered in the design of external pressure vessel. This paper analyzed the eigenvalue, geometry nonlinear and geometry-material nonlinear of external pressure cylindrical shell with a special finite element analysis software-ANSYS and compared the results with Mises results, thus obtained the analytic conclusion of the stability of external pressure cylindrical shell. The stability anslysis of Cylindrical Shell with Stiffening rings was also carried out and a new method was proposed to evaluate the rigidity of Stiffening rings.%圆柱壳的稳定性是外压容器设计中应该考虑的首要问题.文章利用有限元软件ANSYS分别对外压圆柱壳进行了特征值、几何非线性和几何/材料双非线性屈曲分析,并把有限元计算结果和Mises公式计算结果进行了对比,给出了外压圆柱壳稳定性的分析结论.同时,对带加强圈的外压圆柱壳进行了失稳分析,提出了一种判断加强圈的刚度是否满足稳定性要求的新方法.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2013(031)001【总页数】4页(P29-31,35)【关键词】外压;圆柱壳;稳定性;ANSYS软件;加强圈【作者】余军昌;徐超;张峰;金伟娅【作者单位】浙江工业大学过程装置与控制工程研究所,浙江杭州310014;浙江工业大学过程装置与控制工程研究所,浙江杭州310014;浙江工业大学过程装置与控制工程研究所,浙江杭州310014;浙江工业大学过程装置与控制工程研究所,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】O343.9;TP391.7所谓压力容器的失稳是指压力容器所承受的载荷超过某一临界值时突然失去原有几何形状的现象。

基于ANSYS的外压圆柱壳的屈曲分析

ｐｒｅｓｓｕｒｅｖｅｓｓｅ１．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ，ｇｅｏｍｅｔｒｙｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎｄｇｅｏｍｅｔｙ— ｒｍａｔｅｉａｒｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｆｅｘｔｅｒｎａｌ
基于ＡＮＳＹＳ的外压圆柱壳的屈曲分析
余军昌，徐超，Байду номын сангаас张峰，金伟娅
（浙江工业大学过程装置与控制工程研究所，浙江杭州３１００１４）
摘要：圆柱壳的稳定性是外压容器设计中应该考虑的首要问题。文章利用有限元软件ＡＮＳＹＳ分别对外压圆柱壳进行
所谓压力容器的失稳是指压力容器所承受的载荷超过某一临界值时突然失去原有几何形状的现象。研
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈｅｌｌｉｓｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｔｅｒｎａｌ
了特征值、几何非线性和几何／材料双非线性屈曲分析，并把有限元计算结果和Ｍｉｓｅｓ公式计算结果进行了对比，给出了
外压圆柱壳稳定性的分析结论。同时，对带加强圈的外压圆柱壳进行了失稳分析，提出了一种判断加强圈的刚度是否满

ansys屈曲分析

3.1 几何非线性3.1.1 大应变效应一个结构的总刚度依赖于它的组成部件（单元）的方向和单刚。

当一个单元的结点经历位移后，那个单元对总体结构刚度的贡献可以以两种方式改变。

首先，如果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改变（图3-1(a)）。

其次，如果这个单元的取向改变，它的局部刚度转化到全局部件的变换也将改变（图3-1（b））。

小的变形和小的应变分析假定位移小到足够使所得到的刚度改变无足轻重。

这种刚度不变假定意味着使用基于最初几何形状的结构刚度的一次迭代足以计算出小变形分析中的位移（什么时候使用“小”变形和应变依赖于特定分析中要求的精度等级）。

相反，大应变分析考虑由单元的形状和取向改变导致的刚度改变。

因为刚度受位移影响，且反之亦然，所以在大应变分析中需要迭代求解来得到正确的位移。

通过发出 NLGEOM，ON（GUI路径Main Menu>Solution>Analysis Options)，来激活大应变效应。

这种效应改变单元的形状和取向，且还随单元转动表面载荷。

（集中载荷和惯性载荷保持它们最初的方向。

）在大多数实体单元（包括所有的大应变和超弹性单元），以及部分的壳单元中大应变特性是可用的。

在ANSYS/Linear Plus程序中大应变效应是不可用的。

图3－1 大应变和大转动大应变过程对单元所承受的总旋度或应变没有理论限制。

（某些ANSYS单元类型将受到总应变的实际限制──参看下面。

）然而，应限制应变增量以保持精度。

因此，总载荷应当被分成几个较小的步，这可用〔 NSUBST， DELTIM， AUTOTS〕命令自动实现(通过GUI路径 MainMenu>Solution>Time/Frequent)。

无论何时如果系统是非保守系统，如在模型中有塑性或摩擦，或者有多个大位移解存在，如具有突然转换现象，使用小的载荷增量具有双重重要性。

3.1.2 应力－应变在大应变求解中，所有应力─应变输入和结果将依据真实应力和真实（或对数）应变（一维时，真实应变将表示为ε=Ln(l/l) 。

ANSYS讲义非线性分析

F1
t1
t2
时间 t
XJTU
自动时间步(续)
• 自动时间步算法是非线性求解控制中包含的多种算法的一种。
（在以后的非线性求解控制中有进一步的讨论。） • 基于前一步的求解历史与问题的本质，自动时间步算法或者增加
或者减小子步的时间步大小。
XJTU
5) 输出文件的信息
在非线性求解过程中，输出窗口显示许多关于收敛的信息。输出窗口包括：
子步
时间 ”相关联。
“时间
两个载荷步的求解 ”
XJTU
在非线性求解中的 “ 时间 ”
• 每个载荷步与子步都与 “ 时间 ”相关联。子步也叫时间步。
• 在率相关分析（蠕变，粘塑性）与瞬态分析中，“ 时间 ”代表真实的时间。
• 对于率无关的静态分析，“ 时间 ” 表示加载次序。在静态分析中， “ 时间 ” 可设置为任何适当的值。
最终结果偏离平衡。
u 位移
XJTU
1) Newton-Raphson 法
ANSYS 使用Newton-Raphson平衡迭代法克服了增量
求解的问题。在每个载荷增量步结束时，平衡迭代驱使解回到平衡状态。
载荷
F
4 3 2
1
u 位移
一个载荷增量中全 Newton-Raphson 迭代求解。（四个迭代步如图所示）
XJTU
非线性分析的应用(续)
宽翼悬臂梁的侧边扭转失稳
一个由于几何非线性造成的结构稳定性问题
XJTU
非线性分析的应用(续)
橡胶底密封一个包含几何非线性（大应变与大变形），材料非线性（橡胶），及状态非线性（接触的例子。
XJTU
非线性分析的应用(续)

ANSYS结构非线性分析指南_第四章

第四章材料非线性分析4.1 材料非线性概述许多与材料有关的参数可以使结构刚度在分析期间改变。

塑性、非线性弹性、超弹性材料、混凝土材料的非线性应力—应变关系，可以使结构刚度在不同载荷水平下(以及在不同温度下)改变。

蠕变、粘塑性和粘弹性可以引起与时间、率、温度和应力相关的非线性。

膨胀可以引起作为温度、时间、中子流水平(或其他类似量)函数的应变。

ANSYS程序应可以考虑多种材料非线性特性：1．率不相关塑性指材料中产生的不可恢复的即时应变。

2．率相关塑性也可称之为粘塑性，材料的塑性应变大小将是加载速度与时间的函数。

3．材料的蠕变行为也是率相关的，产生随时间变化的不可恢复应变，但蠕变的时间尺度要比率相关塑性大的多。

4．非线性弹性允许材料的非线性应力应变关系，但应变是可以恢复的。

5．超弹性材料应力应变关系由一个应变能密度势函数定义，用于模拟橡胶、泡沫类材料，变形是可以恢复的。

6．粘弹性是一种率相关的材料特性，这种材料应变中包含了弹性应变和粘性应变。

7．混凝土材料具有模拟断裂和压碎的能力。

8．膨胀是指材料在中子流作用下的体积扩大效应。

4.2 塑性分析4.2.1 塑性理论简介许多常用的工程材料，在应力水平低于比例极限时，应力—应变关系为线性的。

超过这一极限后，应力—应变关系变成非线性，但却不一定是非弹性的。

以不可恢复的应变为特征的塑性，则在应力超过屈服点后开始出现。

由于屈服极限与比例极限相差很小，ANSYS程序在塑性分析中，假设这二个点相同，见图4-1。

图4-1 弹塑性应力-应变曲线塑性是一种非保守的(不可逆的)，与路径相关的现象。

换句话说，荷载施加的顺序，以及什么时候发生塑性响应，影响最终求解结果。

如果用户预计在分析中会出现塑性响应，则应把荷载处理成一系列的小增量荷载步或时间步，以使模型尽可能附合荷载—响应路径。

最大塑性应变是在输出(Jobname.OUT)文件的子步信息中打印的。

在一个子步中，如果执行了大量的平衡迭代，或得到大于15%的塑性应变增量，则塑性将激活自动时间步选项[AUTOTS ](GUI ：Main Menu>Solution> Sol'n Control:Basic Tab 或 MainMenu>Solution>Unabridged Menu> Time /Frequenc>Time and Substps)。

ANSYS屈曲分析总结

《ANSYS屈曲分析总结》很多现有的ANSYS资料都对特征值屈曲分析进行了较为详细的解释，特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。

但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。

1. 非线性屈曲分析的第一步最好进行特征值屈曲分析，特征值屈曲分析能够预测临界失稳力的大致所在，因此在做非线性屈曲分析时所加力的大小便有了依据。

特征值屈曲分析想必大家都熟练的不行了，所以小弟不再罗嗦。

小弟只说明一点，特征值屈曲分析所预测的结果我们只取最小的第一阶，所以你所得出的特征值临界失稳力的大小应为F＝实际施加力*第一价频率。

2. 由于非线性屈曲分析要求结构是不“完善”的，比如一个细长杆，一端固定，一端施加轴向压力。

若次细长杆在初始时没有发生轻微的侧向弯曲，或者侧向施加一微小力使其发生轻微的侧向挠动。

那么非线性屈曲分析是没有办法完成的，为了使结构变得不完善，你可以在侧向施加一微小力。

这里由于前面做了特征值屈曲分析，所以你可以取第一阶振型的变形结果，并作一下变形缩放，不使初始变形过于严重，这步可以在Main Menu> Preprocessor> Modeling> Update Geom中完成。

3. 上步完成后，加载计算所得的临界失稳力，打开大变形选项开关，采用弧长法计算，设置好子步数，计算。

4. 后处理，主要是看节点位移和节点反作用力（力矩）的变化关系，找出节点位移突变时反作用力的大小，然后进行必要的分析处理。

特载值分析得到的是第一类稳定问题的解，只能得到屈曲荷载和相应的失稳模态，它的优点就是分析简单，计算速度快。

事实上在实际工程中应用还是比较多的，比如分析大型结果的温度荷载，而且钢结构设计手册中的很多结果都是基于特征值分析的结果，例如钢梁稳定计算的稳定系数，框架柱的计算长度等。

它的缺点主要是：不能得到屈曲后路径，不能思忖初始缺陷如初始的变形和应力状态，不能思忖材料的非线性。

【ANSYS】屈曲分析

/CONFIG,NRES,100000 /VIEW,,1,2,3 /FILNAME,Buckle /PREP7 ET,1,SHELL181 R,1,0.002286 MP,DENS,1,2763 MP,EX,1,73.11e9 MP,PRXY,1,0.3249 MP,ALPX,1,22.32e-6 MP,REFT,1,0 RECTNG,0,0.4572,0,0.0254 LESIZE,ALL,0.01 AMESH,ALL LSEL,S,LINE,,2,4,2 NSLL,S,1 D,ALL,ALL ALLSEL BF,ALL,TEMP,1 /SOL ANTYPE,STATIC PSTRES,ON SOLVE FINISH /SOL ANTYPE,BUCKLE PSTRES,ON BUCOPT,LANB,1 SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST
！设置记录结果数，100000 ！设置视角！更改任务名！进入前处理！设置单元类型，Shell181，单元类型号，1 ！定义实常数，厚度，2.286mm ！定义材料密度，2736kg/m3 ！定义弹性模量，0.7311GPa ！定义泊松比，0.3249 ！定义热膨胀系数，22.32e-6 ！定义参考温度为，0℃ ！建立矩形！定义线条划分长度，10mm ！划分面网格！选择线，2：2：4 ！选择线条上的点！定义节点边界条件，约束所有自由度！定义载荷，温度，1℃
！选择静态分析！打开预应力
！选择屈曲分

特征值屈曲分析与非线性屈曲分析

特征值屈曲分析与非线性屈曲分析很多现有的ANSYS资料都对特征值屈曲分析进行了较为详细的解释，特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。

但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。

以下是我经过多次计算得出的一些分析经验，欢迎批评指正。

1.非线性屈曲分析的第一步最好进行特征值屈曲分析，特征值屈曲分析能够预测临界失稳力的大致所在，因此在做非线性屈曲分析时所加力的大小便有了依据。

特征值屈曲分析想必大家都熟练的不行了，所以小弟不再罗嗦。

小弟只说明一点，特征值屈曲分析所预测的结果我们只取最小的第一阶，所以你所得出的特征值临界失稳力的大小应为F＝实际施加力*第一阶频率。

2.由于非线性屈曲分析要求结构是不“完善”的，比如一个细长杆，一端固定，一端施加轴向压力。

若次细长杆在初始时没有发生轻微的侧向弯曲，或者侧向施加一微小力使其发生轻微的侧向挠动。

那么非线性屈曲分析是没有办法完成的，为了使结构变得不完善，你可以在侧向施加一微小力。

3.上步完成后，加载计算所得的临界失稳力，打开大变形选项开关，采用弧长法计算，设置好子步数，计算。

4.后处理，主要是看节点位移和节点反作用力（力矩）的变化关系，找出节点位移突变时反作用力的大小，然后进行必要的分析处理。

特载值分析得到的是第一类稳定问题的解，只能得到屈曲荷载和相应的失稳模态，它的优点就是分析简单，计算速度快。

事实上在实际工程中应用还是比较多的，比如分析大型结构的温度荷载，而且钢结构设计手册中的很多结果都是基于特征值分析的结果，例如钢梁稳定计算的稳定系数，框架柱的计算长度等。

ANSYS非线性分析指南

非线性结构分析非线性结构的定义在日常生活中，会经常遇到结构非线性。

例如，无论何时用钉书针钉书，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。

（看图1─1（a））如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。

（看图1─1（b））。

当在汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。

（看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来，你将发现它们都显示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.图1─1 非线性结构行为的普通例子非线性行为的原因引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态变化（包括接触）许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为，例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的，也可能是绷紧的。

轴承套可能是接触的，也可能是不接触的，冻土可能是冻结的，也可能是融化的。

这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。

状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中），也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。

ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。

接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。

几何非线性如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。

一个例的垂向刚性）。

随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。

图1─2 钓鱼杆示范几何非线性材料非线性非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。

许多因素可以影响材料的应力──应变性质，包括加载历史（如在弹─塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。

牛顿一拉森方法ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。

然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。

需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

ANSYS命令流学习笔记9-非线性屈曲分析

!ANSYS命令流学习笔记9 –非线性屈曲分析!学习重点：!1、熟悉beam单元的建模!2、何为非线性屈曲分析Eigen Buckling首先了解屈曲问题。

在理想化情况下,当F < Fcr时, 结构处于稳定平衡状态，若引入一个小的侧向扰动力，然后卸载, 结构将返回到它的初始位置。

当F > Fcr时, 结构处于不稳定平衡状态, 任何扰动力将引起坍塌。

当F = Fcr时,结构处于中性平衡状态，把这个力定义为临界载荷。

在实际结构中, 几何缺陷的存在或力的扰动将决定载荷路径的方向。

在实际结构中, 很难达到临界载荷，因为扰动和非线性行为, 低于临界载荷时结构通常变得不稳定。

要理解非线性屈曲分析，首先要了解特征值屈曲。

特征值屈曲分析预测一个理想线弹性结构的理论屈曲强度，缺陷和非线性行为阻止大多数实际结构达到理想的弹性屈曲强度，特征值屈曲一般产生非保守解, 使用时应谨慎。

非线性屈曲分析时考虑结构平衡受扰动（初始缺陷、载荷扰动）的非线性静力分析，该分析时一直加载到结构极限承载状态的全过程分析，分析中可以综合考虑材料塑性、几何非线性、接触、大变形。

非线性屈曲比特征值屈曲更精确，因此推荐用于设计或结构的评价。

!3、非线性屈曲分析的理论计算及有限元计算!理论解，根据Euler公式。

其中μ取决于固定方式。

!有限元方法，已知在特征值屈曲问题：求解λ，即可得到临界载荷而非线性屈曲问题：其中为结构初始刚度，为有缺陷的结构刚度，{δ}为位移矩阵，{F}为载荷矩阵。

!4、弧长法的介绍(图片摘于ansys)如上分析，特征值屈曲分析得到的是非保守解，具有两个优点：快捷分析，屈曲模态形状可用作非线性屈曲分析的初始几何缺陷。

因此为了得到较为精确的屈曲分析，还需要做非线性屈曲分析，结构达到极限载荷时，非线性求解将发散，为获得结构屈曲后加载历程的下降段，将会采用弧长法进行求解。

非线性屈曲分析的目的是得到第一个极限载荷点，弧长法能够用于后面的后屈曲分析。

非线性屈曲分析

ansys学习资料中介绍较多的是线性屈曲分析。

线性屈曲分析在工业实际中预测的值偏高，有的甚至超过实际实验测试值的几十倍，线性分析唯一优势是其分析速度较快。

但在实际中其预测值参考价值不大，仅给定结构屈曲失效的上限值。

非线性屈曲分析考虑其他因素，包括结构加工缺陷（几何），材料非线性等，因此较为接近实际情况，但计算耗时较长。

针对最艰难学习情况归纳总结非线性屈曲分析时技术要点及应注意事项。

ANSYS结构非线性分析指南

ANSYS结构非线性分析指南ANSYS是一款非常强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域的结构分析。

在常规的结构分析中，通常会涉及到线性分析，但一些情况下，结构出现了非线性行为，这时就需要进行非线性分析。

非线性分析可以更准确地模拟结构的真实行为，包括材料的非线性、几何的非线性和接触非线性等。

在进行ANSYS结构非线性分析时，需要考虑以下几个方面：1.材料的非线性：在材料的应力-应变关系中，材料的性质可能会发生变化，如塑性变形、损伤、软化等。

因此在非线性分析中，需要考虑材料的非线性特性，并正确选取材料模型。

2.几何的非线性：在一些情况下，结构本身的几何形态可能会发生较大变化，如大变形、屈曲等。

这需要考虑结构的几何非线性，并在分析中充分考虑结构的形变情况。

3.接触非线性：当结构中存在接触面时，接触面之间的接触力可能是非线性的，如摩擦力、法向压力等。

在进行非线性分析时，需要考虑接触面上的非线性行为，确保接触的可靠性。

在进行ANSYS结构非线性分析时，可以按照以下步骤进行：1.建立模型：首先需要根据实际情况建立结构的有限元模型，包括几何形状、边界条件和加载条件等。

在建立模型时，需要考虑到结构的材料、几何和接触情况，并进行合理的网格划分。

2.设置分析类型：在ANSYS中，可以选择静力分析、动力分析等不同的分析类型。

在进行非线性分析时，需要选择适合的非线性分析模块，并设置相应的参数。

3.设置材料模型：根据结构的材料特性，选择合适的材料模型，如弹塑性模型、本构模型等。

根据实际情况，设置材料的材料参数，确保材料的非线性行为能够得到准确的描述。

4.设置几何非线性：考虑结构的几何非线性时，需要选择合适的几何非线性选项，并设置合适的几何参数。

在进行大变形分析时，需要选择几何非线性选项，确保结构的形变情况能够得到准确的描述。

5.设置接触非线性：当结构存在接触面时，需要考虑接触面上的非线性行为。

在ANSYS中，可以设置接触类型、摩擦系数等参数，确保接触的可靠性。

ANSYS结构非线性分析指南(全本)

图 1-1
结构非线性行为的常见例子
引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型：状态改变、几何非线性、材料非线性。 1.1.1 状态变化(包括接触)
许多普通结构表现出一种与状态相关的非线性行为。例如，一根只能拉伸的电缆可能是松的，也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的，也可能是不接触的。冻土可能是冻结的，也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变而变化。状态改变也许和载荷直接有关(如在电缆情况中)，也可能由某种外部原因引起(如在冻土中的紊乱热力学条件)。接触是一种很普遍的非线性行为。接触是状态变化非线性中一个特殊而重要的子集。参见第五章。 1.1.2 几何非线性
这些命令及其设置在将在后面讨论。参见《ANSYS Commands Reference》。如果用户选择自己的设置而不是 ANSYS 的缺省设置，或希望用以前版本的 ANSYS 的输入列表，则可用/ SOLU 模块的 SOLCONTROL ，OFF 命令，或在/ BATCH 命令后用/ CONFIG ，NLCONTROL，OFF 命令。参见 SOLCONTROL 命令的详细描述。 ANSYS 对下面的分析激活自动求解控制：单场的非线性或瞬态结构以及固体力学分析，在求解自由度为 UX、UY、UZ、 ROTX、ROTY、ROTZ 的结合时；单场的非线性或瞬态热分析，在求解自由度为 TEMP 时；注意 -- 本章后面讨论的求解控制对话框，不能对热分析做设置。用户必须应用标准的 ANSYS 求解命令或 GUI 来设置。
1.1
ห้องสมุดไป่ตู้
什么是结构非线性
在日常生活中，经常会遇到结构非线性。例如，当用钉书针钉书时，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状( 图 1-1a )。如果你在一个木架上放置重物，随着时间的推移木架将越来越下垂( 图 1-1b )。当在汽车或卡车上装载货物时，它的轮胎和下面路面间接触面将随货物重量而变化( 图 1-1c )。如果将上述例子的载荷变形曲线画出来，用户将发现它们都显示了非线性结构的基本特征—结构刚度改变。

ansys屈曲分析报告

ANSYS屈曲分析报告1. 引言本报告旨在使用ANSYS软件进行屈曲分析，并对结果进行解释和分析。

屈曲分析是一种重要的工程分析方法，用于确定结构在受力作用下的稳定性能。

在本次分析中，我们将针对特定的结构进行屈曲分析，以评估其在实际应用中的可靠性和稳定性。

2. 分析模型本次分析使用的模型是一个具有特定几何形状和材料属性的结构。

具体的几何形状和材料属性将在下文中详细介绍。

3. 材料属性为了进行准确的屈曲分析，我们需要了解材料的力学性质。

在本次分析中，我们假设材料为均匀各向同性的弹性材料。

材料的力学性质如下：•弹性模量：E = XXX GPa•泊松比：ν = XXX•密度：ρ = XXX kg/m^34. 几何模型本次分析使用的结构模型的几何形状如下所示：（此处以文字描述结构模型的几何形状）5. 约束条件和加载在进行屈曲分析时，我们需要为结构模型设置适当的约束条件和加载。

在本次分析中，我们假设结构的底部固定，并在顶部施加垂直向下的集中力。

施加的加载大小为XXX N。

6. 分析步骤屈曲分析可以通过逐步增加加载的方法进行。

在本次分析中，我们将使用以下步骤进行屈曲分析：1.施加约束条件和加载；2.进行线性静力分析，确定结构的初始状态；3.逐步增加加载，进行非线性分析，直到发生屈曲现象；4.记录并分析屈曲点。

7. 分析结果与讨论经过屈曲分析后，我们得到了以下结果：•屈曲载荷：XXX N•屈曲模态：X 模态•屈曲形状：（此处以文字描述屈曲形状的特征）根据分析结果，我们可以得出以下结论和讨论：•结构在受到XXX N的载荷时，发生了屈曲现象；•屈曲模态X是结构的主要屈曲模态，表示了结构在该模态下的变形形态；•屈曲形状的特征表明结构在屈曲时出现了X类型的失稳现象。

8. 结论本次屈曲分析报告对特定结构进行了屈曲分析，并得出了结构的屈曲载荷、屈曲模态和屈曲形状的结果。

根据分析结果，我们可以评估结构在实际应用中的可靠性和稳定性，并采取相应的措施来改进和优化结构设计。