大变形分析和屈曲的概要与执行
盈建科各种参数设置
盈建科参数设置结构总体信息1、结构体系：按实际情况填写。
2、结构材料信息：按实际情况填写。
3、结构所在地区：一般选择“全国”。
分为全国、上海、广东，分别采用中国国家规范、上海地区规程和广东地区规程。
B类建筑和A类建筑选项只在坚定加固版本中才可选择。
4、地下室层数：定义与上部结构整体分析的地下室层数，根据实际情况输入，无则填0。
5、嵌固端所在层号：（P219~224）抗规6.1.14条：地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。
如果地下室首层的侧向刚度大于其上一层侧向刚度的2倍，可将地下一层顶板作为嵌固部位；如果不大于2倍，可将嵌固端逐层下移到符合要求的部位，直到嵌固端所在层侧向刚度大于上部结构一层的2倍。
由于剪切刚度比的计算只与建筑结构本身的特性有关，与外界条件（如回填土的影响、是否为地下室等）无关，所以在计算侧向刚度比适宜选用剪切刚度比。
在YJK中的结果文件wmass.out中，剪切刚度是RJX1、RJY1，可从地下一层逐层计算与地上一层的剪切刚度比，出现大于2或四舍五入大于2的，该层顶板即可作为嵌固端。
如果地下室各层都不满足嵌固条件，应将嵌固部位设定在基础顶板处，嵌固端所在层号填0。
6、与基础相连构件最大底标高：7、裙房层数：程序不能自动识别裙房层数，需要人工指定。
应从结构最底层起算（包括地下室），例如：地下室3层，地上裙房4层时，裙房层数应填入7。
8、转换层所在层号：应按楼层组装中的自然层号填写，例如：地下室3层，转换层位于地上2层时，转换层所在层号应填入5。
程序不能自动识别转换层，需要人工指定。
对于高位转换的判断，转换层位置以嵌固端起算，即以（转换层所在层号-嵌固端所在层号+1）进行判断，是否为3层或3层以上转换。
9、加强层所在层号：人工指定。
根据《高规》10.3、《抗规》6.1.10条并结合工程实际情况填写。
10、底框层数：用于框支剪力墙结构。
高规10.211、施工模拟加载层步长：一般默认1.12、恒活荷载计算信息：（P66）1）一般不允许不计算恒活荷载，也较少选一次性加载模型；2）模拟施工加载一模式：采用的是整体刚度分层加载模型，该模型应用与各种类型的下传荷载的结构，但不使用于有吊柱的情况；3）按模拟施工二：计算时程序将竖向构件的轴向刚度放大十倍，削弱了竖向荷载按刚度的重分配，柱墙上分得的轴力比较均匀，传给基础的荷载更为合理。
屈曲分析
问题概述：
一个可靠的产品设计，不仅强度要满足设计要求，而且结构要有足够 的刚度来保证产品性能。现代电子产品（其他产品也一样）已经越来越小， 电子元件之间的空隙非常狭小，在刚度不够的情况下往往导致零部件之间 的干涉。例如，手机从高处坠落，有可能会出现摔坏的情况，这可能是因 为外壳变形过大破坏了内部结构。通常，运行一个静态分析就可以得到结 构在载荷作用下的变形。在某些结构，如承受压应力的部件，在压力载荷 到达一定程度以后会发生于静态分析相比大的多的不可思议的变形，这就 是由于结构已经在这一载荷作用下发生了失稳，这时就需要稳定性分析即 屈曲分析。 实际上结构发生失稳也是由于应力刚度矩阵在影响，应力刚度矩阵可 以加强或减弱结构刚度，这与应力是拉应力还是压应力有关。正如前面计 算出的结果一样，拉应力会使结构的横向刚度增强；结构受压时，会导致 结构的刚度减弱，当压力越来越大时，刚度弱化超出了结构固有的刚度， 结构就表现的很脆弱，位移急剧增大，发生屈曲。
半径i的数值就能使 减小。可见，如果不增加截面面积，尽可能的把材料放在离截 面形心较远处以取得较大的I和i值，就能提高临界应力。
改进措施：在相同截面积下，将杆的结构改为空心杆，截面见图1.其余 各项设置与实心杆相同，计算出的BLF值和实心杆的BLF对比，见图2，失稳 临界载荷因子有明显提高，说明上述分析是正确的。
图1 空心杆截面图
图2 实心杆与空心杆BLF值对比
屈曲分析示例
一端固定一端自由的薄壁圆筒屈曲模态振型
屈曲分析示例
细长圆杆失稳分析及改进
细长圆杆如下图，直径15mm，长200mm，一端固定，一端自由，且受 到100N的压力作用，进行失稳分析并改进。
圆杆三维模型
各阶失稳临界载荷因子（BLF） 失稳的屈曲模态振型（10阶）
钢柱屈曲变形
钢柱屈曲变形钢柱在受到较大的压力或弯曲力时，会出现屈曲变形的现象。
这种变形是由于钢材的力学性质造成的。
下面，将结合钢柱屈曲变形的原理和影响因素，来详细介绍这一现象。
首先，钢柱屈曲变形是由于钢材的强度、刚度和几何尺寸造成的。
钢材的屈服强度是指在规定试验条件下，材料开始产生持久的塑性变形的应力值。
当钢材所受的应力超过了屈服强度时，就会发生屈曲变形。
刚度则是指钢材对应力的抵抗能力，刚度越大，钢材的屈曲变形能力就越强。
而几何尺寸指的是钢柱的截面形状和尺寸，不同的几何形状和尺寸会对钢柱的屈曲变形产生不同的影响。
其次，钢柱的屈曲变形还受到外部载荷的影响。
在实际工程中，钢柱所受的载荷往往是不均匀的，这会导致钢柱受力不均匀，进而产生屈曲变形。
另外，当钢柱受到非轴向力作用时，也会发生屈曲变形。
非轴向力是指垂直于柱轴线方向的力，如弯曲力和剪切力，这些力会引起钢柱发生弯曲和错位，从而引发屈曲变形。
此外，钢材的材料特性也会对钢柱的屈曲变形产生影响。
例如，钢材的抗拉、抗压和抗弯强度的差异，会导致同样尺寸的钢柱在受到相同外部载荷时产生不同的屈曲变形。
此外，钢材的弹性模量和塑性变形能力也会影响钢柱的屈曲变形。
弹性模量越大，钢柱的刚度越高，屈曲变形能力就越强；而塑性变形能力指的是材料在屈服之前能够承受的塑性变形程度，塑性变形能力越大，钢柱的屈曲变形能力就越大。
最后，钢柱的屈曲变形对工程结构的安全性和稳定性产生重要影响。
例如，在建筑物中，如果钢柱的屈曲变形过大，会导致结构的强度和刚度降低，进而影响整个建筑物的承重能力和稳定性。
因此，在设计和施工过程中，需要合理选择和计算钢柱的尺寸、形状和材料特性，以保证钢柱的抗屈曲能力满足工程要求。
总之，钢柱的屈曲变形是由于钢材的强度、刚度和几何尺寸以及外部载荷的作用而产生的。
了解钢柱屈曲变形的原理和影响因素对于工程设计和施工具有重要意义，可以保证结构的安全性和稳定性。
薄壁结构的变形与屈曲分析与优化
薄壁结构的变形与屈曲分析与优化薄壁结构是指结构壁厚相对较小，常见于许多工程领域，包括建筑工程、航空航天工程、汽车工程等。
由于其特殊的结构形式和材料特性，薄壁结构的变形与屈曲问题成为了工程中需重点关注的一个方面。
本文将探讨薄壁结构的变形与屈曲分析，并提出一些优化方法。
1. 薄壁结构的变形分析在分析薄壁结构的变形之前，需要先了解其基本特性和材料力学参数。
薄壁结构的特点是结构的厚度相对较小，从而使得它们在承受载荷时候表现出了很大的变形能力。
主要有以下几个变形特点：1.1 弯曲变形薄壁结构在受到外力时会发生弯曲变形。
这是由于载荷作用下，结构在横截面上产生了弯矩，从而使材料在承受力的方向上发生拉压应变，导致结构产生弯曲。
1.2 屈曲变形当薄壁结构受到压力作用时，如果压力达到一定程度，结构将会发生屈曲变形。
屈曲是结构在承受压力时发生的一种不稳定状态，结构的刚度降低，容易产生挠曲变形。
1.3 拉伸变形当薄壁结构受到拉力作用时，结构会发生拉伸变形。
拉伸引起的变形和应力集中现象需要进行准确的分析，以保证结构的稳定性和安全性。
2. 薄壁结构的屈曲分析在分析薄壁结构的屈曲时，常用的方法之一是欧拉屈曲理论。
欧拉屈曲理论是基于各部分求和，得到整体屈曲方程的方法。
该理论的前提是材料均匀、各部分处于同一平面且未扭转。
根据欧拉屈曲理论，薄壁结构的屈曲载荷与结构的几何形状、材料性质和边界条件有关。
除此之外，还可以通过有限元分析等数值方法来进行薄壁结构的屈曲分析。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过划分结构为有限个亦或称单元，建立相应的数学模型，求解结构在受到外力作用下的应力、应变和位移等。
3. 薄壁结构的优化薄壁结构的优化是为了改善结构的性能和减小结构的变形和屈曲。
常用的优化方法包括：3.1 材料选择优化通过选择合适的材料，可以在不改变结构形状的前提下提高结构的抗弯刚度和抗屈曲能力。
一些常用的优质材料如高强度钢和复合材料可用于替代普通钢材等强度低的材料。
屈曲分析
屈曲（失稳）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。
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。
屈曲的特征理解：当结构轴向（梁，板，壳）承受压缩载荷作用时，若压缩载荷在临界载荷以内，给结构一个横向干扰，结构就会发生挠曲，但当这个横向载荷消除时，结构还会恢复到原有的平衡状态，此时杆的直的形式的弹性平衡是稳定的。
屈曲分析
屈曲分析屈曲分析是一种在工程力学中常见的分析方法，用于研究杆件在受力作用下的屈曲性能。
屈曲指的是杆件在受到压力作用时，由于材料的强度不足或几何形状的不合理，导致杆件发生弯曲或破坏的现象。
屈曲分析的目的是确定杆件的屈曲载荷和屈曲形态，以保证结构的安全可靠性。
屈曲分析主要涉及材料力学、结构力学和数值计算等方面的知识。
首先，我们需要了解材料的力学性能，包括材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
这些参数将决定杆件是否具备抵抗屈曲的能力。
其次，结构力学的知识是进行屈曲分析的基础。
我们需要掌握静力学的基本原理，了解杆件在受力作用下的受力分布和相应的应力状态。
最后，数值计算方法可以帮助我们通过计算机模拟杆件的受力情况，得出屈曲载荷和屈曲形态。
在进行屈曲分析时，我们可以采用不同的理论模型，例如欧拉理论、托列密理论和von Mises理论等。
欧拉理论是最常用的屈曲分析方法之一，适用于长、细杆件的屈曲分析。
托列密理论则适用于短、粗杆件的屈曲分析。
von Mises理论是一种较为通用的屈曲分析方法，考虑了材料的屈服特性，适用于多种类型的杆件。
在进行屈曲分析时，我们需要首先确定杆件的几何形状和边界条件。
然后，在已知杆件的几何参数、材料参数和加载条件的情况下，可以利用力学理论和数值计算方法求解杆件的屈曲载荷和屈曲形态。
在求解过程中，需要进行数值模型的建立、边界条件的施加和求解方法的选择。
通过合理的假设和较为准确的计算，可以得到较为可靠的屈曲分析结果。
屈曲分析在工程设计中具有重要的意义。
通过屈曲分析，我们可以评估杆件的屈曲性能，确定结构的安全使用范围。
在设计过程中，我们可以调整材料的选择、几何形状的设计和支撑结构的设置等，以提高结构的屈曲承载能力。
此外，屈曲分析还可以为结构优化设计提供参考，以实现结构的轻量化和高效化。
总之，屈曲分析是研究杆件受力情况的重要方法之一。
通过屈曲分析，我们可以了解杆件的屈曲载荷和屈曲形态，为结构的设计和使用提供参考。
大型商业综合体屈曲约束支撑(BRB)施工工法
大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法一、前言大型商业综合体建筑作为现代城市发展的重要标志和城市经济的核心，在市场需求的推动下不断涌现。
然而，由于其复杂的结构和体量，施工过程中常常会遇到各种技术难题。
为解决这些问题，大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法应运而生。
二、工法特点大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法是一种通过设置屈曲约束支撑控制变形，并在施工过程中进行调整的方法。
其具有以下特点：1）具有较高的承载能力和刚度，能够有效控制大型商业综合体的变形；2）施工过程灵活，可根据实际情况进行调整，确保施工质量；3）能够减少施工时间和成本，提高施工效率。
三、适应范围大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法适用于各类大型商业综合体建筑，如购物中心、体育馆、大型超市等。
特别是面积较大、高度较高、结构复杂的商业综合体项目，更适合采用该工法。
四、工艺原理大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法通过合理设置屈曲约束支撑，让支撑系统充分发挥其承载能力和刚度，控制结构变形。
具体工艺原理如下：1）通过对实际工程的分析，确定屈曲约束支撑的数量、位置和刚度，确保能够满足施工过程中的变形要求。
2）在施工过程中，根据实际变形情况，通过调整支撑的位置和刚度，使结构保持在安全的范围内。
3）通过对屈曲约束支撑的监测和控制，及时发现和解决施工过程中的问题，确保施工质量和安全性。
五、施工工艺大型商业综合体屈曲约束支撑（BRB）施工工法的施工过程包括以下几个阶段：1）筹备工作：确定工程需求和技术要求，编制施工方案和施工图纸。
2）支撑安装：根据施工图纸和设计要求，安装屈曲约束支撑系统。
3）变形监测：通过传感器等设备对结构变形进行监测，记录实际变形情况。
4）支撑调整：根据实际监测结果，调整支撑的位置和刚度，控制结构的变形。
5）质量控制：对施工过程中的关键节点进行质量检查和控制，确保施工质量。
管道的屈曲分析讲解
f=0.01 f=0.05 f=0.1 f=0.2 f=0.4 f=0.6
20
40
60
80
100
L(m)
不同覆盖土层载荷
每根曲线最 低点所对应 的温升称为 安全温升。
120
90 60 30 0
0
w=1200N/m w=2400N/m w=3600N/m w=4800N/m w=6000N/m
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 L(m)
L
设管线在长度为L的部分发生屈曲，在屈曲后的长度上 受到的轴向力为P轴，包括覆土层和管子及其内部介质自重的 均匀荷载为q，则弯曲微分方程为：
EIy P轴 y q
解出：
确定出A、B、C、D，即可得到挠曲线方程
y
A c osk x
B sin
kx
Cx
D
qx2 2P轴
式中的k P轴 EI
根据上浮屈曲的形状是对称图形，可得B C 0
则由边界条件x
1 2
L，得
y
A
c
os
kL 2
D
qL2 8P轴
0
y
Ak sin
kL 2
qL 2P轴
0
y
Ak2
c
os
kL 2
q P轴
P轴
c
os
kL 2
q qL2 D k 2P轴 8P轴
将A值代入式（4 - 24），得
• 直管 • 弯曲管道
曲率半径R0≥1000D(可与直管用相同计算方法) 曲率半径R0<1000D
杆件受压时的屈曲和失稳分析
杆件受压时的屈曲和失稳分析在工程设计和结构力学中，杆件受压时的屈曲和失稳是一个重要的研究领域。
屈曲是指杆件在受到压力作用下发生的稳定形变，而失稳则是指杆件在超过一定临界压力后发生的不稳定形变。
本文将探讨杆件受压时的屈曲和失稳分析，并介绍一些常见的分析方法和应用。
首先，我们来了解杆件受压时的屈曲现象。
当一个杆件受到压力作用时，会发生形变，这是由于杆件内部受到的压力超过了其承载能力所引起的。
在杆件的屈曲过程中，杆件会发生弯曲、扭转和侧向位移等变形。
屈曲的临界压力取决于杆件的几何形状、材料性质和约束条件等因素。
为了预测杆件受压时的屈曲行为，工程师们采用了各种分析方法。
其中最常用的方法是欧拉公式和弗兰克-蒂莫肖科公式。
欧拉公式是基于杆件的几何形状和材料性质来计算屈曲临界压力的经验公式。
弗兰克-蒂莫肖科公式则考虑了杆件的约束条件和边界条件，更为精确地预测了屈曲临界压力。
除了这些经验公式外，还有一些数值方法和实验方法可以用于屈曲分析。
除了屈曲，杆件还可能发生失稳现象。
失稳是指杆件在超过一定临界压力后，其形变会迅速增加，导致杆件失去稳定性。
失稳通常表现为杆件的侧向位移或扭转，甚至可能导致杆件的破坏。
失稳的临界压力取决于杆件的几何形状、材料性质和约束条件等因素，与屈曲的临界压力有所不同。
为了分析杆件的失稳行为，工程师们通常采用线性稳定性理论或非线性稳定性理论。
线性稳定性理论适用于杆件的小变形和小位移情况，可以通过求解特征值问题来得到杆件的临界压力。
非线性稳定性理论则考虑了杆件的大变形和大位移情况，需要进行更为复杂的数值计算。
此外，还有一些实验方法可以用于失稳分析，如压缩试验和振动试验等。
杆件受压时的屈曲和失稳分析在工程设计中具有重要的应用价值。
通过分析杆件的屈曲和失稳行为，可以确定杆件的承载能力和安全性，从而指导工程设计和结构优化。
此外，对于一些高强度和高精度要求的结构，如飞机和航天器等，屈曲和失稳分析更是至关重要。
建筑结构的变形与稳定性分析
建筑结构的变形与稳定性分析建筑结构是指构成建筑物的各种构件和材料，通过相互连接形成一个整体，承担建筑物自身重力和外部荷载的力学系统。
在建筑物的设计、施工和使用过程中，结构的变形与稳定性是十分重要的考虑因素。
本文将分析建筑结构的变形与稳定性，并介绍一些分析方法和技术。
一、变形分析变形是建筑结构受荷载作用后产生的几何、形状上的变化。
结构的变形直接关系到建筑物的使用功能和安全性。
通常，建筑结构的变形是可以接受的，但是需要在一定的范围内控制。
过大的变形可能导致建筑物的功能失效，甚至造成结构破坏。
1. 变形原因建筑结构的变形主要受以下几个方面的因素影响：荷载、材料性能、构件刚度、结构形式和施工质量等。
荷载是导致结构变形的主要外力，包括静态荷载、动态荷载和温度变化等。
材料的弹性和粘性等力学性能也会对结构的变形产生影响。
构件刚度是指结构各构件对外力的抵抗能力，刚度越大，变形越小。
不同的结构形式也会对变形有不同的影响。
2. 变形控制方法为了控制建筑结构的变形，可以采取以下几种方法：合理选择结构形式和材料，增加构件尺寸和厚度，提高构件刚度和抗变形能力。
在设计和施工过程中，应进行详细的变形分析和计算，确保满足结构的变形要求。
此外，也可以通过设置补偿装置和预应力等措施来减小结构的变形。
二、稳定性分析稳定性是建筑结构抵抗外力作用时不产生破坏或失稳的能力。
结构的稳定性分析主要研究结构抗侧推、抗压弯和抗扭转等方面的性能。
1. 稳定性失效稳定性失效是指结构在受到一定荷载作用时出现失稳现象。
常见的稳定性失效形式包括整体失稳、局部失稳和摆动失稳。
整体失稳是指结构整体和构件发生整体侧扭或整体位移现象。
局部失稳是指结构某一局部构件在极限弯矩之下发生屈曲现象。
摆动失稳是指结构由于受到侧向力的作用，出现左、右侧摆动。
2. 稳定性分析方法稳定性分析可以通过静力弯矩法、力法和能量法等方法进行。
其中静力弯矩法是最常用的方法之一。
它是根据结构相对于一定轴线的刚度和弯矩对比，判断结构在作用荷载下的稳定性。
大变形问题有限元分析
uK
,J
1 2
uK
,I
uK ,J
eIJ IJ
二者之间满足张
线性部分 非线性部分
量变换关系！
现时（Updated）Green应变增量：
* ij
1
ui
2 x j
u
j
xi
1 2
uk xi
uk x j
*eij *ij
IJ
xm X I
xn X J
* mn
非线性部分
2020/4/5
线性部分
4
kl
1 2
uk,l ul,k um,kum,l
注意：我们用下标的大小写表示坐标的大小写，对应于不同的构型。
大变形分析由于采用增量方法，需经常用到它们的增量形式。
2020/4/5
3
第3页/共26页
大变形问题的应变描述(3/4)
应变增量：
Green应变增量：
IJ
1 2
KJ
uK,J
uK ,I KI uK ,I
2020/4/5
9
第9页/共26页
大变形分析中的本构关系(3/5)
超弹性材料
假定材料具有单位质量的应变能函数，再根据能量原理来定义本构
关系，这类材料称为超弹性材料。
Case-1 W W KL
例如
W
1 20
IJ AIJKL KL
(不限于这种形式）
增量形式 …
SIJ
0
W KL IJ
初始构型时材料 的密度－常数
弹性材料：加载曲线与卸载曲线相同的材料。
，
本构关系有三种形式
（大变形分析中）
ij Aijkl kl
Aijkl 为常数
第17章 屈曲分析
第17章屈曲分析第1节基本知识屈曲分析是确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状的技术。
在ANSYS 程序中提供了两种屈曲分析技术：特征值屈曲分析（线性屈曲分析）和非线性屈曲分析。
经典的屈曲分析是采用特征值屈曲分析法，所谓特征值失稳计算就是用结构的材料刚度矩阵减去荷载作用下结构的几何刚度乘以一个系数，当总刚度矩阵奇异时的就是失稳特征值。
它适用于对一个理想弹性结构的理想屈曲强度（歧点）进行预测，主要是使用特征值公式计算造成结构负刚度的应力刚度阵的比例因子。
结构在达到屈曲载荷之前其位移——变形曲线表现出线性关系，达到屈曲以后其位移——变形曲线表现出非线性关系，此种方法满足于经典教本理论。
然而，在实际的工程结构中会有一定的初始缺陷，而且在使用过程中会出现材料非线性以及大变形等非线性因素，使结构并不全是在其理想弹性屈曲强度处发生屈曲。
故特征值屈曲经常产生非保守结果即临界载荷值较大，不适用于工程结构屈曲分析，由此应运而生的是非线性屈曲分析法。
该方法是包括材料非线性、大变形等非线性因素的静力分析法，计算过程可以一直进行到结构的限制载荷或最大载荷。
因此，在实际结构的设计和估计中宜采用后一种方法。
一、特征值屈曲分析特征值屈曲分析一般由以下五个步骤：1）建立模型；2）获得静力解；3）获得特征值屈曲解；4）拓展结果；5）后处理，观察结果及输出。
在特征值屈曲分析中应注意以下几个问题：1）在前处理器PREP7中定义单元类型、实常数、材料性质和创建几何模型和有限元模型。
其中只允许线性行为，若定义了非线性单元，按线性对待。
材料的性质可以是线性、各向同性或各向异性、恒值或与温度相关的。
2）求静力解时必须激活预应力（PSTRES）选项，特征值屈曲分析需要计算应力刚度矩阵。
屈曲分析因为计算出的特征值表示屈曲荷载系数，所以一般施加单位载荷，但是ANSYS 程序的特征值限值是1 000 000，所以如果求解的特征值超过此限值的话，我们应当施加一个比较大的荷载，而不应该还是用单位力施加！计算结果为：临界力=施加力×求出来的屈曲系数，所以一般的用单位力施加的临界力就等于求出的屈曲系数，因为施加力为1。
钢结构的屈曲失稳分析
钢结构的屈曲失稳分析钢结构是一种主要由钢材构成的工程结构，在现代建筑和桥梁领域中得到广泛应用。
然而，在设计和施工过程中，钢结构的屈曲失稳是需要重点关注和分析的问题。
本文将对钢结构屈曲失稳的分析方法和影响因素进行探讨。
一、屈曲失稳的概念与原因屈曲失稳是指钢结构在承受外部载荷时，由于构件长度较大、截面细长、刚度不足等因素，导致结构构件整体失去稳定性的现象。
当外部载荷达到一定水平时，构件可能会出现屈曲失稳现象，从而导致结构的整体破坏。
屈曲失稳的原因主要包括以下几个方面：1. 几何形状：构件长度较大、截面细长，容易引起屈曲失稳。
2. 材料特性：钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性也会影响结构的屈曲失稳。
3. 外部荷载：外部荷载的大小和分布方式也是决定结构屈曲失稳的重要因素。
二、屈曲失稳分析方法钢结构屈曲失稳分析是结构工程设计的重要内容之一，常用的分析方法主要有以下几种：1. 线性稳定分析：线性稳定分析是通过建立结构的初始几何和边界条件，利用数值方法求解结构的临界载荷或临界荷载系数，判断结构的屈曲失稳状态。
2. 非线性稳定分析：非线性稳定分析考虑了材料和几何的非线性效应，在计算过程中同时考虑刚性稳定和屈曲失稳的影响。
3. 实验研究：通过模拟实际工程环境，进行试验研究，观察结构在不同荷载情况下的变形和破坏形态，以分析结构的屈曲失稳情况。
三、屈曲失稳的影响因素钢结构屈曲失稳的影响因素较多，其中主要包括以下几个方面：1. 钢材的强度和刚度特性：钢材的弹性模量和屈服强度等物理特性会直接影响结构的屈曲失稳。
2. 施工质量：结构的施工质量直接影响钢结构的整体刚度和稳定性。
3. 荷载条件：外部荷载的大小、分布以及作用方式也是影响结构屈曲失稳的关键因素。
4. 结构几何形状：构件的长度、截面形状、支座条件等几何形状参数也会影响结构的屈曲失稳情况。
四、屈曲失稳防控措施为了提高钢结构的稳定性和抗屈曲失稳能力，需要采取一系列的防控措施，如下所示：1. 合理设计：在钢结构的设计过程中，要合理选择结构的几何形状、材料和截面形式，确保结构的整体稳定性。
屈曲分析全过程
NSUBST,20 ! 5个子步加载
NEQIT,1000 ! 20步迭代
AUTOTS,ON !自动时间步长
LNSRCH,ON !激活线搜索选项
/ESHAPE,1 !显示二维状态下变形图
DK,1,ALL,0 !约束底部节点
FK,2,FY,-50000 !顶部载荷稍微比特征值分析结果大
FK,2,FX,-250 !施加水平扰动载荷
SOLVE !求解
FINISH !退出求解
/POST26 !进入时间-历程后处理器
RFORCE,2,1,F,Y ! 2#变量表示力
NSOL,3,2,U,Y ! 3#变量表示y方向位移
XVAR,2 !将x轴显示2＃变量
PLVAR,3 ! y轴显示3＃变量数据
finish
!非线性屈曲分析
/config,nres,200 !只记录两百步的结果
/prep7
tb,biso,1,1,2 !定义材料非线性
tbtemp,0
tbdata,,2.0e8,0
upgeom,0.01,1,1,'beam-flexure','rst'
!对有限元模型进行一阶模态的位移结果0.01倍的修改
k,1,0
k,2,2.5,0
k,3,1.25,1
lstr,1,2
latt,1,,1,,3,,1
lesize,1,,,10
lmesh,1
/view,1,1,1,1
/eshape,1.0
dk,1,,,,0,all,
fk,2,fx,f1 !施加关键点压力
finish
/solu
antype,0
eqslv,spar !求解器设置稀疏矩阵直接法
柱的力学分析轴向压力弯曲与屈曲分析
柱的力学分析轴向压力弯曲与屈曲分析柱的力学分析：轴向压力、弯曲与屈曲分析柱是结构力学中常见的一种构件，它承受着轴向压力、弯曲和屈曲等力学作用。
在工程设计和施工过程中，对柱的力学性能进行准确的分析和计算是至关重要的。
本文将对柱的轴向压力、弯曲和屈曲进行详细的力学分析。
一、柱的轴向压力分析柱的轴向压力是指作用在柱上的沿着柱轴线方向的压缩力。
当柱受到轴向压力作用时，其内部会产生各种反力和内力分布情况。
根据力学原理，可以通过受力分析和平衡条件来确定柱顶部和底部的轴力大小。
为了进一步分析柱的轴向压力分布情况，需要考虑到柱材料的特性和几何形状等因素。
通常，通过应变理论和材料力学分析等方法可以得到柱内部应力和轴力的公式表示。
在工程实践中，常常采用欧拉公式或者变截面法来计算柱的轴向压力承载能力。
二、柱的弯曲分析除了轴向压力，柱在承受载荷时还可能会受到弯曲力的作用。
即使是纯轴向压力作用下的柱，在实际应用中也很难避免发生轻微的侧向偏转和弯曲变形。
因此，对柱的弯曲分析是非常重要的。
柱的弯曲分析可以通过应力和应变分析来实现。
根据梁理论和材料力学知识，可以得到柱弯曲的基本方程。
在计算过程中，需要考虑柱的截面形状、材料特性和受力情况等因素。
为了使得柱具有足够的强度和刚度抵抗弯曲力，工程实践中常常采用加固措施，如在柱的截面处设置钢筋、加大截面尺寸等。
三、柱的屈曲分析当柱所承受的轴向压力超过其极限承载能力时，柱将发生屈曲失稳现象。
屈曲是柱在轴向压力作用下由稳定状态向不稳定状态转变的过程。
柱的屈曲分析是基于弹性和稳定性理论的。
根据欧拉屈曲理论，可以得到柱屈曲的计算公式。
在屈曲分析过程中，需要考虑到柱的几何形状、材料特性、端部条件和作用力等因素。
柱的屈曲分析是工程设计中的重要内容，它对于确定柱的极限承载能力和采取适当的设计措施具有重要意义。
常见的柱的屈曲控制措施包括增加柱的有效长度和采用适当的支撑方式。
结语柱作为结构力学中的重要构件，其力学分析涉及轴向压力、弯曲和屈曲等多个方面。
刚重比和屈曲因子的由来_概述及解释说明
刚重比和屈曲因子的由来概述及解释说明1. 引言1.1 概述刚重比和屈曲因子是结构工程中两个重要的概念和参数。
它们用于描述和评估结构的稳定性、刚度以及在承受外部载荷时的变形能力。
刚重比反映了结构的刚度与质量之间的关系，屈曲因子则表征了结构在受到压弯作用时的抗弯能力。
本文将对刚重比和屈曲因子进行全面而详细地讨论，包括其定义、概念、计算方法以及在工程领域中的应用。
通过对它们的研究和分析，我们可以更好地理解和评估不同类型建筑或桥梁等结构在设计、施工和使用中的可行性及安全性。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，每个部分都涵盖了特定主题。
具体而言，第一部分为引言，介绍了该文章要探讨的内容和目标；第二部分将从定义和概念两方面深入探讨刚重比和屈曲因子；第三部分将针对这两个参数提供计算方法以及应用领域；第四部分将通过实践案例分析探讨刚重比和屈曲因子在工程领域中的具体意义；最后一部分是结论，总结了本文的主要内容，并对未来研究发展方向进行了展望。
1.3 目的本文旨在提供一个全面而清晰的概述，以帮助读者更好地了解刚重比和屈曲因子这两个概念。
通过本文的阐述，读者将能够理解并掌握计算方法，并认识到这两个参数在实际工程中的重要性。
同时，本文也将通过实践案例分析，展示刚重比和屈曲因子对结构设计、施工和使用中的影响与价值。
最后，我们还将对未来研究发展方向进行展望，以促进相关领域的进一步研究与应用。
2. 刚重比和屈曲因子的定义和概念2.1 刚重比的含义和由来刚重比（也称为刚度比）是描述结构物件对抗扭转力和弯曲力的能力之间相对关系的一个参数。
它是通过比较结构物在受到弯矩作用时的刚度与在受到扭矩作用时的刚度之间的比值得出来的。
在结构工程中，刚度是指结构物件对加在其上的外部力产生位移反应的能力。
而刚重比则是用来衡量结构物件对于弯曲荷载和扭转荷载响应程度的参数。
刚重比这个概念最早提出于20世纪初，目的是为了改善和优化建筑设计，使其能够更好地抵御地震、风力等自然灾害以及其他外部荷载。
大变形分析和屈曲的概要与执行
大变形分析和屈曲的概要与执行(1)概要大变形分析是一种用于由载荷而产生了的应变小变形大，或者变形即使小但伴随着变形刚度变化很大时的功能。
也是一种对变形后的形状计算力的平衡的所必需的应力分析。
虽然是一种非线性分析，然而以材料力学来看因为是弹性范围内的变形，所以撤回载荷的话就会回到原来的形状。
一边使载荷或变形阶段性地增加，一边进行分析，分析中也会出现屈曲现象。
非线性屈曲分析与线性屈曲的特征值分析不同，它也求出屈曲后的变形和应力(2)执行分析的实行象静力分析，因为不是一下子加上全部载荷，所以必须指定载荷的加载增量（仅时间步的载荷增量）。
因为非线性分析必须边逐次计算中间状态边移向下一步，所以是一点点逐个加上载荷的。
分析的结果与应力分析一样是应力和位移，然而多数情况下载荷和位移的关系（P－δ关系）尤为重要。
图 1中显示了典型的屈曲现象和它的 P－δ关系。
应力和变形的评价与应力分析的情况相同(3)必须进行大变形分析的例子象撑杆跳的杆子和弹簧取它们屈曲后的变形情况那样，也有形成肉眼可看见的那么大的变形现象，然而也有变形量虽小，也必须进行大变形分析的。
以下显示这方面的事例图 2(a)：求受到横向载荷的梁和板的端部的移动量δ。
图 2(b)：受到横向载荷的两端固定的梁和板或周围固定的板和圆板，求它们的轴向及面内方向的内力 f 和反力 R。
图 2(c)：对于受横向载荷的梁或板，载荷引起的变形为δ，求δ超过梁高和板厚状态的应力和变形。
图 2(d)：求受到内压的椭圆形管子的应力和变形。
以下图 2(b)～(d)是变形量小，但伴随变形刚度变大的例子。
加载初期载荷与弯曲应力相平衡，随着负荷的增加除弯曲应力以外面内膜应力也参与了平衡。
在线性分析中只能计算初始状态曲板引起的弯曲刚度，而进行大变形分析，随着变形而产生的面内膜刚度的影响也能考虑到计算中去。
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大变形分析和屈曲的概要与执行
(1)概要
大变形分析是一种用于由载荷而产生了的应变小变形大，或者变形即使小但伴随着变形刚度变化很大时的功能。
也是一种对变形后的形状计算力的平衡的所必需的应力分析。
虽然是一种非线性分析，然而以材料力学来看因为是弹性范围内的变形，所以撤回载荷的话就会回到原来的形状。
一边使载荷或变形阶段性地增加，一边进行分析，分析中也会出现屈曲现象。
非线性屈曲分析与线性屈曲的特征值分析不同，它也求出屈曲后的变形和应力
(2)执行
分析的实行象静力分析，因为不是一下子加上全部载荷，所以必须指定载荷的加载增量（仅时间步的载荷增量）。
因为非线性分析必须边逐次计算中间状态边移向下一步，所以是一点点逐个加上载荷的。
分析的结果与应力分析一样是应力和位移，然而多数情况下载荷和位移的关系（P－δ关系）尤为重要。
图 1中显示了典型的屈曲现象和它的 P－δ关系。
应力和变形的评价与应力分析的情况相同
(3)必须进行大变形分析的例子
象撑杆跳的杆子和弹簧取它们屈曲后的变形情况那样，也有形成肉眼可看见的那么大的变形现象，然而也有变形量虽小，也必须进行大变形分析的。
以下显示这方面的事例
图 2(a)：求受到横向载荷的梁和板的端部的移动量δ。
图 2(b)：受到横向载荷的两端固定的梁和板或周围固定的板和圆板，求它们的轴向及面内方向的内力 f 和反力 R。
图 2(c)：对于受横向载荷的梁或板，载荷引起的变形为δ，求δ超过梁高和板厚状态的应力和变形。
图 2(d)：求受到内压的椭圆形管子的应力和变形。
以下图 2(b)～(d)是变形量小，但伴随变形刚度变大的例子。
加载初期载荷与弯曲应力相平衡，随着负荷的增加除弯曲应力以外面内膜应力也参与了平衡。
在线性分析中只能计算初始状态曲板引起的弯曲刚度，而进行大变形分析，随着变形而产生的面内膜刚度的影响也能考虑到计算中去。