屈曲分析
MIDAS屈曲分析
初始缺陷
注：在极限状态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图5.屈曲分析控制数据
二、考虑初始缺陷
1、屈曲向量表格
① ② 主菜单>结果>分析结果表格>屈曲模态 勾选模态1如图6 点击功能列表按鼠标右键(图7 )，可以选择表格数据的小数位数
图6. 分屈曲模态表格对话框
建立需要转换成非线性 荷载工况的荷载组合
系数可修改
图9.建立需要转换成非线性荷载工况的荷载组合
图10.由建立的荷载组合生成非线性荷载工况
不断调试， 直到得到理 想的结果
图11.设定非线性分析控制数据
结构失稳点
稳定系数
图12.查看结果
图7. 屈曲模态表格
2、屈曲考虑网壳初始缺陷
① ② ③ 查看第一屈曲模态图中屈曲向量最大的点，图例中会显示出来 按规范计算初始缺陷最大值（跨度的1/300） 计算初始缺陷最大值与屈曲向量最大值的比值
④
⑤
所有屈曲向量均乘以这个比值，得到各节点的初始缺陷值
把该初始缺陷值与原对应各节点的坐标相加，改变各节点的坐标。
注：在极限状态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图2. 输入荷载工况
管道的屈曲分析
可以求得
EI
4
K0 D 1
2
D
Pcr
2
Ku D 1
1 D
EIK0
D
1
2 D
• 失稳时，轴向位移与横向位移相比只是一个二 阶小数，可忽略不计。
4 EI
K0D Pcr 2 EIK0D
适用于直线管道（或曲率半 径1000D的弯曲管道）。
土壤的压缩抗力系数K0
弯曲屈曲 U形屈曲 双凹屈曲 变平化屈曲
屈曲分析的内容
轴向屈曲 地下埋设管道
屈 曲
上浮屈曲
局部屈曲
地下埋设管道 海底埋设管道
机械作用 外压
屈曲传播
4-1 地下管道的轴向稳定性
• 在嵌固段，管道所受到的最大轴向力为：
P pD ET A
2t
• 管道轴向稳定性的验算条件
P nPcr
n——安全系数，可取n=0.6~0.75。
• 压扁深度大于管道直径8%时，影响管道的爆破 强度；
• 压扁处容易在疲劳载荷下产生裂纹。
压扁分析的Wierzbicki（维兹比基）模式
• 忽略了环向弯曲和轴向拉伸的塑性相互作用； • 忽略了弹塑性变形的相互作用； • 忽略了应变硬化； • 假定冲击载荷作用于垂直于管道的平面内。
塑性铰
压扁处的位移
2 210 103 (1 0.32 )
6
3
273
4.90MPa
4-5 海底管道的屈曲传播
• 局部屈曲 • 屈曲传播 • 止屈措施
1、局部屈曲
• 对管子局部屈曲可定义为：管子截面扁平化或翘 曲折皱超过规定的限度。
• 实际管子存在残余的椭圆度，而且还可能产生显 著的塑性变形。因此，管道的失稳的临界外压是 材料屈服极限的函数。
最新Workbench屈曲分析总结资料
Workbe nch屈曲分析1、基础概念结构在载荷作用下由于材料弹性性能发生变形，若变形后结构上的载荷保持平衡，这种状态称为弹性平衡。
如果结构在平衡状态时，受到扰动而偏离平衡位置，当扰动消除后仍能恢复原来平衡状态，这种平衡状态称为稳定平衡状态，反之，如果受到扰动而偏离平衡位置，即使扰动消除，结构仍不能恢复原来的平衡状态，而结构在新的状态下平衡，则原来的平衡状态就成为不稳定平衡状态。
当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构平衡状态将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。
根据失稳的性质，结构稳定问题可分为以下三类：第一类失稳是理想化情况，即达到某个载荷时，除结构原来的平衡状态存在外，出现第二个平衡状态，故又叫做平衡分叉失稳，数学上就是求解特征值问题，又叫做特征值屈曲分析。
第二类失稳是结构失稳，变形将大大发展，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，也叫极顶失稳，结构失稳时，相应载荷叫做极限载荷，理想结构或完善结构不存在，总是存在这样那样的缺陷，大多数问题属于第二类失稳问题。
第三类失稳是当在和达到某值时，结构平衡状态发生一明显跳跃，突然过渡到非临近的另一具有较大位移的平衡状态，称为跳跃失稳，跳跃失稳没有平衡分叉点，也没有极值点，如坦拱、扁壳、二力杆的失稳都属于此类。
结构弹性稳定分析属于第一类失稳对应workbench的线性特征值分析(Eigenvalue Buckling)，考虑缺陷，非线性影响的第二类结构属于workbe nch的非线性特征值分析( Eige nvalue Buckling)，第三类的失稳对应workbench的Static Structural，无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次计算求出，即全过程分析。
1.1屈曲分析基础理论在平衡状态，考虑到轴向力或中面内力对弯曲变形的影响，根据势能驻值原理得到结构平衡方程为kJ K G〕U—p：式中K E 1为结构弹性刚度矩阵，K G I为结构几何刚度矩阵，也称为初应力刚度矩阵，<U '为节点位移向量；"P*为节点载荷向量，上式也为几何非线性分析平衡方程。
屈曲分析常用方法
屈曲分析常用方法屈曲（buckling）是指当一个长、细的构件受到压缩力作用时，由于其固有的弯曲刚度过小而导致的失稳现象。
屈曲分析是在结构设计和分析中非常重要的一部分，它能够帮助工程师预测和控制结构在压缩力下的稳定性。
本文将介绍常用的屈曲分析方法。
一、线性弹性屈曲分析方法线性弹性屈曲分析是结构工程中最为常用的方法之一。
它基于线弹性理论，在计算建筑物或其他结构在受压力作用下的屈曲承载能力时非常准确。
采用这种方法时，首先需要定义结构的材料特性和截面形状，然后利用弹性力学理论计算结构的屈曲载荷和屈曲形态。
线性弹性屈曲分析方法的优点是计算简便、准确度高，适用于大部分结构。
二、非线性屈曲分析方法非线性屈曲分析方法更为复杂，它考虑到了材料和结构在屈曲承载能力附近的非线性行为。
这种方法适用于材料有一定塑性变形能力的情况，比如钢材等。
相比于线性弹性屈曲分析方法，非线性屈曲分析方法考虑了材料的刚度退化和强度减小等因素，能够更准确地描述结构在失稳时的行为。
三、有限元分析方法有限元分析方法是一种数值分析方法，它将结构划分为有限数量的单元，通过求解每个单元的力学方程和应变方程来获得结构的整体响应。
在屈曲分析中，有限元分析方法可以采用线性或非线性模型，通过迭代计算得到结构的屈曲载荷和屈曲形态。
有限元分析方法灵活度高，适用于复杂结构的屈曲分析，但需要借助计算机进行计算，计算量较大。
四、实验方法在某些情况下，为了确保对结构的屈曲行为有一个准确的判断，工程师会采用实验方法进行验证。
实验方法可以通过对试验模型施加压缩力并观察其稳定性来判断结构的屈曲承载能力。
这种方法对于复杂结构或者对特殊情况下的屈曲行为有较好的应用效果。
综上所述，屈曲分析的常用方法包括线性弹性分析方法、非线性分析方法、有限元分析方法和实验方法。
工程师可以根据具体的结构情况选择合适的分析方法，预测和控制结构在压缩力下的稳定性，从而保证工程的安全和可靠性。
管道的屈曲分析讲解
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E( ? D??
K0，107N/m3
0.05~0.1 0.1~0.5 0.1~0.5 0.1~0.5 0.5~5.0 0.5~5.0 0.5~5.0
土壤密度越大，埋深越大， K0越大，临界载荷也越大。
(2)假设管道失稳时为 上拱弯曲形状
? ? 2? 4 EI
K0D Pcr ? 2 K0 DEI
两种失稳波形的失稳波长相差一倍， 而失稳的临界轴向压力相同 。
? 三种形式的止屈器。
第一章 地下管道
?埋地管道所受载荷（永久、可变、偶然）。 ?掌握管道的环向应力计算方法（薄壁、厚壁） ?掌握输油、输气管道壁厚设计公式（设计系数取值） ?掌握屈服强度概念，了解几种强度级别管道的规定最低屈服 极限。 ?管道产生轴向应力或变形的原因，掌握埋地直管段中的轴向 应力计算 ?掌握埋地管道中的固定支墩的作用，理解应从哪几个方面进 行固定支墩的设计计算（受力平衡、抗倾覆、地耐压） ?理解管道中弯曲应力计算，其大小与弯曲半径的关系 ?了解三通的几种加工方式，理解等面积补强法 ?会分析管道中某一点的应力状态（何种原因产生何种应力分 量），掌握进行管道中组合应力校核的方法（第三、第四强 度理论，例题）
混凝土梁的屈曲分析方法
混凝土梁的屈曲分析方法一、引言混凝土梁是建筑结构中常见的一种构件，主要承受弯曲力和剪力。
在梁的设计和施工过程中，必须对其进行力学分析和计算，以确保其稳定性和安全性。
其中，屈曲是混凝土梁设计中的一个重要问题，如何进行屈曲分析是建筑工程师需要掌握的重要技能。
本文将介绍混凝土梁的屈曲分析方法。
二、混凝土梁的屈曲分析方法1.梁的截面分析梁的截面形状和尺寸对其承受弯曲力的能力有很大影响。
因此，在进行屈曲分析之前，必须对梁的截面进行分析，以确定其承受弯曲力的能力。
梁的截面分析包括以下几个步骤：（1）确定梁的几何尺寸和截面形状；（2）计算梁的惯性矩和截面模量；（3）计算梁的截面抗弯能力。
2.梁的荷载分析梁的荷载分析包括确定梁的荷载大小和作用位置，以及计算梁的剪力和弯矩。
在进行屈曲分析之前，必须对梁的荷载进行分析，以确定其在受载状态下的荷载大小和作用位置。
梁的荷载分析包括以下几个步骤：（1）确定梁的荷载大小和作用位置；（2）计算梁的剪力和弯矩；（3）确定梁的受力状态。
3.梁的稳定性分析在确定梁的截面形状、尺寸和荷载大小和作用位置后，可以进行梁的稳定性分析。
梁的稳定性分析主要是分析梁的屈曲状态和屈曲载荷。
梁的稳定性分析包括以下几个步骤：（1）计算梁的屈曲载荷；（2）确定梁的屈曲模态；（3）确定梁的屈曲状态；（4）判断梁的稳定性。
4.屈曲载荷的计算梁的屈曲载荷是指当梁受到一定弯矩作用时，梁开始发生屈曲时所承受的最大荷载。
计算梁的屈曲载荷需要考虑以下因素：（1）梁的截面形状和尺寸；（2）梁的材料性质；（3）梁的荷载大小和作用位置。
5.屈曲模态的确定梁的屈曲模态是指梁在屈曲时的挠曲形态。
梁的屈曲模态可以通过数值计算或实验测量来确定。
在进行屈曲计算时，必须考虑梁的屈曲模态对计算结果的影响。
6.屈曲状态的确定梁的屈曲状态是指梁在受到弯曲力作用下的变形状态。
梁的屈曲状态可以通过分析梁的截面形状和尺寸、材料性质和荷载大小和作用位置来确定。
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。
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) 。
屈曲分析屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷
屈曲分析屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,屈曲分析包括: 线性屈曲和非线性屈曲分析。
线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析; 线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放；非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析, 弹塑性失稳分析, 非线性后屈曲(Snap-through)分析。
欧拉屈曲 buckling结构丧失稳定性称作（结构）屈曲或欧拉屈曲。
L.Euler从一端固支另一端自由的受压理想柱出发．给出了压杆的临界载荷。
所谓理想柱，是指起初完全平直而且承受中心压力的受压杆。
设此柱是完全弹性的，且应力不超过比例极限，若轴向外载荷P小于它的临界值，此杆将保持直的状态而只承受轴向压缩。
如果一个扰动(如—横向力)作用于杆，使其有一小的挠曲，在这一扰动除去后。
挠度就消失，杆又恢复到平横状态，此时杆的直的形式的弹性平衡是稳定的。
若轴向外载荷P大于它的临界值，柱的直的平衡状态变为不稳定，即任意扰动产生的挠曲在扰动除去后不仅不消失，而且还将继续扩大，直至达到远离直立状态的新的平衡位置为止，或者弯折。
此时，称此压杆失稳或屈曲(欧拉屈曲)。
线性屈曲：是以小位移小应变的线弹性理论为基础的，分析中不考虑结构在受载变形过程中结构构形的变化，也就是在外力施加的各个阶段，总是在结构初始构形上建立平衡方程。
当载荷达到某一临界值时，结构构形将突然跳到另一个随遇的平衡状态，称之为屈曲。
临界点之前称为前屈曲,临界点之后称为后屈曲。
侧扭屈曲：梁的截面一般都作成窄而高的形式，对截面两主轴惯性矩相差很大。
如梁跨度中部无侧向支承或侧向支承距离较大，在最大刚度主平面内承受横向荷载或弯矩作用时，荷裁达一定数值，梁截面可能产生侧向位移和扭转，导致丧失承载能力，这种现象叫做梁的侧向弯扭屈曲，简称侧扭屈曲。
理想轴向受压直杆的弹性弯曲屈曲：即假定压杆屈曲时不发生扭转，只是沿主轴弯曲。
但是对开口薄壁截面构件，在压力作用下有可能在扭转变形或弯扭变形的情况下丧失稳定，这种现象称为扭转屈曲或弯扭屈曲。
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。
12-屈曲分析解析
F
稳定 不稳定
F
1、结构稳定性背景
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
• 当增加轴向载荷(F)时, 一个理想化的端部固定的柱体将呈现下述行 为。 F F
F
分叉点 不稳定平衡
中性平衡
Fcr u
稳定平衡
u
1、结构稳定性背景
• 分叉点 • 分叉点 是载荷历程中的一点, 该点可能存在两个分支解。 • 在理想化的端部固定柱体的情况下, 在临界载荷(Fcr)下, 柱体可向左或向右屈曲，因此可能存在两个载荷路径。 在实际结构中, 几何缺陷的存在或力的扰动(P 0) 将决定载荷路径的方向。 F P F
屈曲分析
1、结构稳定性背景
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
• 很多结构需要评价它们的结构稳定性，细柱体、压杆和真空罐都是 稳定性非常重要的结构的例子。 • 在不稳定性(屈曲)的开始, 在载荷没有实质性变化的情况下(除了一 个小的载荷扰动), 结构的位移将有一个非常大的变化{u}。
分叉点 极限点
理想载荷路径 有缺陷结构的载荷路径
理想静态行 为
实际动态响应
前屈曲
后屈曲
u
3、非线性特征值屈曲
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
有几种分析技术用于计算结构的非线性 静力变形响应，这些技术包括: -载荷控制 -位移控制 -弧长法 载荷控制: 如下图所示, 考虑浅拱的快速通过分析，当以增量载荷 (F) 求解该问题时, 求解采用载荷控制来完成。
稳定
屈曲分析结果意义
屈曲分析结果意义
屈曲分析是一种重要的材料测试和性能分析技术，它可以帮助量化材料的强度性能和可靠性。
屈曲分析结果可以帮助科学家和工程师了解材料表面上的微细结构特性，从而帮助他们了解材料的力学性能。
在材料研究和应用方面，屈曲分析的结果可以帮助开发新的材料，探索更高的性能。
屈曲分析的结果具有重要的意义。
首先，它可以有效地了解材料在不同温度和应力环境下的行为。
它还可以帮助科学家和工程师确定材料的力学性能，并了解如何改善它们的挠度和屈曲性能。
此外，该技术可以帮助研究人员估计材料的长期强度和可靠性，这是识别和设计高性能材料的重要步骤。
屈曲分析的结果还可以帮助科学家和工程师更加准确地了解材
料的表面结构特性，以及材料在不同温度和应力状态下的变形性能。
例如，屈曲分析可以在考虑材料和应用的综合性能评估中发挥重要作用。
屈曲分析同时也可以帮助开发新型材料。
它可以帮助科学家和工程师研究特定材料的挠度特性，并确定如何改善它们的屈曲性能。
此外，该技术还可以帮助开发出更加结实的材料，以满足更高的性能要求。
由于屈曲分析的结果可以帮助科学家和工程师了解材料的微细
结构特性，因此它可以为定制材料的制造提供深入的性能测试数据，并根据专业要求调整材料性能。
总而言之，屈曲分析结果具有重要的意义。
它可以有效地了解材料表面上的微细结构特性，并反映出材料的力学性能。
此外，该技术还可以帮助了解长期强度和可靠性，以及在不同温度和应力环境下的行为。
此外，它还可以帮助开发新材料，探索更高的性能，并用于定制材料的制造。
因此，屈曲分析结果可以为材料研究和应用提供重要的参考。
【结构设计】关于屈曲分析的解惑
关于屈曲分析的解惑为更好的弄懂屈曲分析，针对一个简单的框架（如下图，梁柱均为200x8mm方钢管，几何长度为3000mm）：方便施加荷载，在梁格区域建立虚面（NONE）；如上图。
一、屈曲分析确定屈曲因子，得到相应的临界荷载1、恒载工况定义DEAD2、活载工况定义LIVE3、荷载施加，为了方便得出临界载荷，施加1TON/M^2面荷载：4、屈曲分析工况定义Linear BUCK5、屈曲分析结果得出第1屈曲模态对应的屈曲因子为260.87922，那么相应的临界荷载=1x260.87922Ton/M^2二、线性静力分析通过施加荷载，查看结构响应（梁柱应力比）；证实临界荷载正确性。
1、恒载工况定义DEAD同上2、活载工况定义LIVE同上3、荷载施加，施加7.3TON/M^2面荷载（LIVE）4、荷载组合COMB15、组合作用下梁柱应力比三、小结由线性静力分析，可知当施加7.3TON/M^2面荷载（LIVE）时，梁柱应力比已经到0.959。
荷载继续增加，梁柱应力比超过1；可以认为结构已经屈曲。
线性静力分析得出的临界载荷（7.3）远小于屈曲分析得出的临界载荷（260.88）；那么屈曲分析得到的特征值，对于结构分析到底有何参考意义？回答：说明该杆件的正截面承载力不是由杆件稳定控制，但工程杆件是否应考虑非线性屈曲？详见钢结构设计原理轴心受压杆件的承载力分析。
屈曲分析仅仅是杆件失稳的承载力。
弹性材料是由弹性模量和屈服应力组成。
假如能够提供一种超高强刚才，比如屈服应力100000MPA,弹性模量和钢材一样。
那么能够断定你这个结构可以达到260TON/M^2个单位的承载力工程中采用计算长度系数法。
快捷简便易理解。
如果能开发出高效的二阶非线性梁柱单元，那就可以直接检核杆件的承载力。
非线性屈曲说的不好听就是个噱头，没什么意思。
计算费时费力。
...那么按你的意思就是说，什么线性屈曲、考虑初始缺陷的非线性屈曲都不能评估结构的极限承载力了？为何网壳做了强度、刚度分析后还要做考虑初始缺陷的非线性屈曲分析？我们当如何得到结构的极限承载力呢？逐步增加载荷，直到强度、刚度、稳定性其中之一不满足之时；对应的载荷即为结构极限承载力？针对钢结构的极限承载力，分两个方面：1、考虑整体稳定性的整体失稳极限承载力采用几何非线性分析进行非线性屈曲分析。
ANYSY屈曲分析APDL
ANYSY屈曲分析APDLANSYS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。
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。
屈曲分析结果意义
屈曲分析结果意义
屈曲分析是一种有效的测量金属性能的方法，被广泛用于金属行业。
它通过对金属材料进行屈曲实验，检测它的强度、弹性和疲劳极限等性能指标，从而为金属制造提供了有效的参考。
屈曲分析的原理是，在固定的条件下，将金属材料拉伸或压缩，并记录拉伸或压缩的过程中的应力应变特性，从而对材料的强度、弹性和疲劳极限等性能参数进行检验。
一种常用的屈曲分析仪，是将金属样品固定在机械阻尼装置上，然后将一端固定，另一端施加载荷，从而模拟屈曲状态，从而模拟屈曲情况，并记录其应力-应变特性。
屈曲分析结果可以为金属材料的设计和制造提供有效的参考依据。
一般来说，屈曲分析结果可以直接反映出金属材料的强度和弹性，因此可以帮助识别合适的金属材料，从而满足制造需求。
此外，利用屈曲理论，还可以进一步分析材料的疲劳极限，从而更好地了解金属材料在实际应用中的可靠性。
除了表征金属材料的强度和疲劳极限外，屈曲分析技术还可以被用来检测金属材料的疲劳强度。
根据屈曲理论，可以进一步推导出金属材料的疲劳强度，这对于分析金属材料的疲劳性能大有帮助。
总之，屈曲分析是一种重要的金属材料测试方法，可以有效地提高金属材料的质量。
它可以帮助识别适合的金属材料，也可以检测金属材料的强度、弹性和疲劳极限等性能，从而为金属制造提供有效的依据。
当然，屈曲分析也有一定的局限性，尤其是对硬质合金和液态金属等特殊材料，屈曲分析可能不能发挥它的最佳效果。
因此，在实
际应用中，应该根据金属材料的特性，运用合理的方法，以确保获得准确的屈曲分析结果。
第7讲几何非线性与屈曲分析
主讲：练章华 教授
Lzh_CAE
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6．子步 7．自动时间步长 8．载荷和位移方向 9．非线性瞬态过程的分析
主讲：练章华 教授
（1）子步数或时间步长 （2）自动时间步长
以载荷增量加 载，程序在每 一步中进行平 衡迭代
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四、非线性分析的基本过程
主讲：练章华 教授
非线性分析的步骤
1．建模 2．加载并求解 3．检查结果
主讲：练章华 教授
非线性问题需要 一系列带校正的 线性近似来求解
纯粹增量近似与牛顿啦普森近似的关系
计算响应 误差
真实响应
纯粹增量式解
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两给载荷增量
全牛顿－拉普森迭代求解
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3．非线性求解的组织级别
非线性求解级别：
载荷步 子步 平衡迭代
载荷步2
子步 载荷步1
主讲：练章华 教授
载荷步 子步
rectng , 0 , 0.0032 , 0 , 0.0324
lesize , 2 , , , 20 , 1 lesize , 1 , , , 4 , 1
建模
mshape , 0 , 2d
mshkey , 1
amesh , 1 网格
fini
/solu
antype , 4
trnopt , full
lumpm , on
(m/s)
0
0.E+00
-50 -100 -150 -200 -250
2.E-05
(s)
4.E-05
6.E-05
8.E-05
1.E-04
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不同时刻等效应力及变形
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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。
如果压缩载荷大于临界载荷，结构的应力刚化产生的应力刚度矩阵就会抵消结构本身的刚度矩阵，这时即便结构在横向受一个很小的扰动时也会发生较大挠曲，而且这个挠度在横向扰动消失后结构不能恢复到原有的平衡状态，这就是屈曲的理论，也就是结构失稳。
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，不能考虑初始缺陷如初始的变形和应力状态，不能考虑材料的非线性。
非线性分析比较好的是能够得到结构和构件的屈曲后特性，可以考虑初始缺陷还有材料的非线性包括边界的非线性性能。
但是在分析的时候最好是在线性特征值的基础上，因为这种方法的结果依赖所加的初始缺陷，如果所加的几何缺陷不是最低阶，可能得到高阶的失稳模态。
屈曲的原理分析：屈曲：屈曲分析考虑了应力刚化效应，这种效应会导致结构在承受应力后抵抗横向载荷能力降低。
当压应力增加时，结构抵抗横向能力减小。
在某一载荷水平下，这种负的应力刚度超过线性结构刚度，造成结构屈曲线性屈曲：是以小位移小应变的线弹性理论为基础的，分析中不考虑结构在受载变形过程中结构构形的变化，也就是在外力施加的各个阶段，总是在结构初始构形上建立平衡方程。
当载荷达到某一临界值时，结构构形将突然跳到另一个随遇的平衡状态，称之为屈曲。
临界点之前称为前屈曲,临界点之后称为后屈曲。
屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临介荷载和屈曲结构发生屈曲响应时的模态形状的技术。
ANSYS提供两种结构屈曲荷载和屈曲模态分析方法：非线性屈曲分析和特征值屈曲分析。
非线性屈曲分析是在大变形效应开关打开的情况下的一种非线性静力学分析，该分析过程一直进行到结构的极限荷载或最大荷载。
非线性屈曲分析的方法是，逐步地施加一个恒定的荷载增量，直到解开始发散为止。
尤其重要的是，要一个足够小的荷载增量，来使荷载达到预期的临界屈曲荷载。
若荷载增量太大，则屈曲分析所得到的屈曲荷载就可能不准确，在这种情况下打开自动时间步长功能，有助于避免这类问题，打开自动时间步长功能，ANSYS 程序将自动寻找屈曲荷载。
特征值屈曲分析步骤为：1.建模2.获得静力解：与一般静力学分析过程一致，但必须激活预应力影响，通常只施加一个单位荷载就行了3.获得特征屈曲解:A.进入求解B.定义分析类型C.定义分析选项D.定义荷载步选项E.求解4.扩展解问题描述一根直的细长悬臂梁，一端固定一端自由。
在自由端施加载荷。
本模型做特征值屈曲分析，并进行非线性载荷和变形研究。
研究目标为确定梁发生分支点失稳（标志为侧向的大位移）的临界载荷。
问题特性参数本例使用如下材料特性：杨氏模量=1.0X10e4psi泊松比=0.0本例使用如下的几何特性：L=100inH=5inB=2in本例的载荷为：P=1lb问题示意图特征值屈曲分析是线性化的计算过程，通常用于弹性结构。
屈曲一般发生在小于特征值屈曲分析得到的临界载荷时。
这种分析比完全的非线性屈曲分析需要的求解时间要少。
用户还可以做非线性载荷和位移研究，这时用弧长法确定临界载荷。
对于更通用的分析，一般要进行崩溃分析。
在模型中有缺陷时一定要做非线性崩溃分析，因为此时模型不会表现出屈曲。
可以通过使用特征值分析求解的特征向量来添加缺陷。
特征向量是最接近于实际屈曲模态在预测值。
添加的缺陷应该比梁的标准厚度要小。
缺陷删除了载荷-位移曲线的突变部分。
通常情况下，缺陷最大不小于10%的梁厚度。
UPGEOM 命令在前一步分析的基础上添加位移并更新变形的几何特征。
第一步：设置分析名称和图形选项1．选择菜单Utility Menu>File>Change Title。
2．输入“Lateral Torsional Buckling Analysis”并单击OK。
3．确认PowerGraphics正在运行。
选择菜单UtilityMenu>lotCtrls>Style>Hidden-Line Options。
确认PowerGraphics选项打开并单击OK。
4．将Graphical Solution Tracking打开。
选择菜单MainMenu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Grph Solu Track并确认对话框中radio按钮设置为ON。
单击OK。
5．生成屈曲分析图的输出文件。
选择菜单UtilityMenu>lotCtrls>Redirect Plots>To GRPH File。
将文件名改为buckle.grph 并单击OK。
第二步：定义几何模型1．进入前处理器并生成梁的关键点。
选择菜单MainMenu>reprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>In Active CS，然后输入下列关键点号和坐标值：关键点号：1 坐标值：0，0，0关键点号：2 坐标值：100，0，0关键点号：3 坐标值：50，5，02．在关键点1和2之间生成一条直线。
选择菜单MainMenu>reprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Lines>Straight Line。
将弹出生成直线对话框。
在图形窗口选择关键点1和2并单击OK。
3．存储模型。
选择菜单Utility Menu>File>Save As。
在“Save Database to”对话框中输入buckle.db作为文件名并单击OK。
第三步：定义单元类型和横截面信息1．选择菜单Main Menu>reprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。
将弹出单元类型对话框。
2．单击Add。
将出现单元类型库对话框。
3．在左列选择“Structural Beam”。
4．在右列选择“3D finite strain, 3 node 189”以选中BEAM189。
5．单击OK，然后的单元类型对话框中单击Close。
6．定义梁的矩形截面。
选择菜单MainMenu>Preprocessor>Sections>-Beam-Common Sects。
将出现梁工具对话框。
缺省时ANSYS将截面号设置为1，将子类型设置为RECT（在子类型处图示一个矩形）。
因为要生成一个矩形横截面，在子类型处不作修改。
7．在梁工具对话框的底部，可以看到横截面形状和尺寸的图示。
在B标志的部分输入0.2作为横截面的宽度；在H标志的部分输入5.0作为横截面的高度。
单击 OK确定设置。
8．列出当前截面特性。
选择菜单Main Menu>Preprocessor>Sections>ListSections。
ANSYS缺省选择特性号1。
单击OK显示横截面信息。
在浏览过以后，在SLIST窗口单击Close。
第四步：定义材料特性并定位结点1．选择菜单Main Menu>reprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic。
2．单击OK确认材料号为1。
将出现各向同性材料特性对话框。
3．在杨氏模量框输入1E4。
4．在泊松比(minor)处输入0.0，并单击OK。
5．选择菜单Utility Menu>Select>Entities来选择线。
选择下列选项：Lines，By Num/Pick，From Full并单击OK。
6．出现选择线对话框。
在图形窗口单击线实体。
在对话框中单击OK。
7．作为线的属性定义结点定位。
选择菜单MainMenu>reprocessor>-Attributes-Define>All Lines。
单击Pick Orientation Keypoint radio按钮旁边的radio按钮将其改变为Yes并单击OK。
ANSYS将材料特性号指向1，将单元类型号指向1并将截面特性号指向1。
8．出现线属性对话框。
在图形窗口选择关键点3并在对话框中单击OK。
9．存储模型。
选择菜单Utility Menu>File>Save As。
选择OK，当ANSYS询问是否覆盖时，单击OK。
第五步：对线划分网格并确认梁的定位1．定义网格大小和分段数。