ansys 屈曲分析详细过程

合集下载

ANSYS命令流学习笔记8-特征值屈曲分析

!ANSYS命令流学习笔记8 -特征值屈曲分析--案例来自于公众号：ansys学习与应用!学习重点：!1、熟悉beam单元的建模!2、何为特征值屈曲分析Eigen Buckling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。

分叉点是载荷历程中的一点,，在理想化情况下, 临界载荷(Fcr)作用时, 柱体可向左或向右屈曲。

当F < Fcr时, 柱体处于稳定平衡状态，若引入一个小的侧向扰动力，然后卸载, 柱体将返回到它的初始位置。

当F > Fcr时, 柱体处于不稳定平衡状态, 任何扰动力将引起坍塌。

当F = Fcr时, 柱体处于中性平衡状态，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。

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。

!3、特征值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=1。

临界载荷为44.342。

F cr=π2EI (μL)2!有限元方法，结构弹性矩阵为[K e]，在屈曲载荷{P0}作用下，产生位移{U0}，预应力{σ0}{P0}=[K e]{U0}结构同时由于预应力{σ}发生刚度变化，此时刚度矩阵为[K e(σ)]，增量平衡方程为：{ΔP}=([K e]+[K e(σ)]){ΔU}线性条件下，屈曲行为是外载荷的线性函数则有[K e(σ)]=λ[K e(σ0)]；{P}=λ{P0}；{σ}=λ{σ0}增量平衡方程又表示为：{ΔP}=([K e]+λ[K e(σ0)]){ΔU}临界载荷时达到不稳定状态，即使{ΔP}≈0，{ΔU}仍有数值，此时必须有：det([K e]+λ[K e(σ0)])=0求解λ，即可得到临界载荷{F cr}=λ{P0}!4、特征值屈曲分析的缺点与优势如上分析，特征值屈曲分析得到的是非保守解，但是具有两个优点：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。

(ANSYS屈曲分析)

第7章结构弹性稳定分析
7.1 特征值屈曲分析的步骤 7.2 构件的特征值屈曲分析 7.3 结构的特征值屈曲分析
第7章结构弹性稳定分析
结构失稳或结构屈曲: 当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。结构稳定问题一般分为两类: ★第一类失稳：又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特征值屈曲分析。结构失稳时相应的荷载可称为屈曲荷载、临界荷载、压屈荷载或平衡分枝荷载。 ★第二类失稳：结构失稳时，平衡状态不发生质变，也称极值点失稳。结构失稳时相应的荷载称为极限荷载或压溃荷载。 ●跳跃失稳：当荷载达到某值时，结构平衡状态发生一明显的跳跃，突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。可归入第二类失稳。
7.1 特征值屈曲分析的步骤--查看结果
⑴ 列表显示所有屈曲荷载系数命令格式：SET,LIST SET栏对应的数据为模态数阶次，TIME/FREQ栏对应的数据为该阶模态的特征值，即屈曲荷载系数。荷载步均为1，但每个模态都为一个子步，以便结果处理。 ⑵ 定义查看模态阶次命令格式：SET,1,SBSTEP ⑶ 显示该阶屈曲模态形状命令格式：PLDISP ⑷ 显示该阶屈曲模态相对应力分布命令格式：PLNSOL或PLESOL等。模态形状归一化处理，位移不表示真实的变形。直接获取第N阶屈曲模态的特征值（屈曲荷载系数）： *get,freqN,mode,N,freq 其中FREQN为用户定义的变量，存放第N阶模态的屈曲荷载系数，其余为既定标识符。
第7章结构弹性稳定分析
★结构弹性稳定分析=第一类稳定问题 ANSYS特征值屈曲分析（Buckling Analysis）。 ★第二类稳定问题 ANSYS结构静力非线性分析，无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次求得，即“全过程分析”。这里介绍ANSYS特征值屈曲分析的相关技术。在本章中如无特殊说明，单独使用的 “ 屈曲分析 ” 均指 “ 特征值屈曲分析”。

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

ANSYS分析(特征值屈曲与接触)

H
3
分析进阶_特征值屈曲分析
对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续）
④ExpansionPass/single Expand/Expand Modes NMODE填1（与②的设置数值一样） Elcalc Calculate elem results？ Yes(可以查看屈曲变形的云图)
⑤求解 Step3：查看结果
新建接触对编辑属性
删除接触对
1.点击新建接触对后出现右侧窗口通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体（面，
设置目标面
体，节点…）
1.选择几何体类型
2.选择几何体性质（柔性，刚性…）
3.点击选择目标面
（中键确认）
4.进入下一步
HHale Waihona Puke 8分析进阶_接触分析
接触面设置
Step2：Modeling / Contact Pair 弹出Contact Manager对话框
接触分析的一般步骤如下： Step1：建立几何模型（与前面的方法相同，略） Step2：设置接触面 Step3：计算及查看结果
用螺栓连接的法兰面分析结果
（变形方法500倍）
用螺栓预紧力作用下的分析H结果
7
分析进阶_接触分析
接触面设置
Step2：Modeling / Contact Pair 弹出Contact Manager对话框
H
6
分析进阶_接触分析
结构件连接处作为一体化处理可以解决整体钢结构的应力分析问题，但是如果想要研究连接处的应力情况，则前面提到的方法无法得到准确的结果。
例如：通过螺栓连接的表面之间会在外载荷的作用下可能发生相互挤压，或者发生分离。当结构件受到复杂外载荷作用时，在计算之前我们无法预知接触面之间的接触范围。此时我们需要更加智能和精确计算方法-接触分析

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 WORKBENCH 11.0线性屈曲分析

ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第七章线性屈曲分析本章概述•在本章中将讲述DS中的线性屈曲分析的应用.–在DS中，进行线性屈曲分析类似于应力分析.–假设用户在此之前已经讨论过第四章线性静力结构分析的内容.•本章所讨论的性能通常适用于ANSYS DesignSpace Entra licenses及更高licenses.–许多本章当中所讨论的选项需要更高级别的licenses,但这些都没有直接的指出.–简谐和非线性静态结构分析在此没有讨论，但是在相关章节当中会有介绍.屈曲分析的背景•许多结构需要估计结构的稳定性。

细长柱、压缩部件、以及真空容器都是需要考虑稳定性的例子.•在不稳定(屈曲)开始时,结构在本质上没有变化的载荷作用下(超过一个很小的动荡)在x方向上的位移{∆x}会有一个很大的改变.F FStable Unstable…屈曲分析的背景•特征值或线性屈曲分析预测的是理想线弹性结构的理论屈曲强度(分歧点).•特征值方程决定了结构的分歧点.教科书上相应的方法近似于线弹性屈曲分析方法.–Euler柱的特征值屈曲方法与经典的Euler方法匹配.…屈曲分析的背景•然而，非理想和非线性行为阻止许多真实的结构达到它们理论上的弹性屈曲强度。

线性屈曲通常产生非保守的结果, 应当谨慎使用.–把屈曲当成苏打水罐:•材料响应是非弹性的。

需要考虑几何非线性的影响，接触也是需要的。

因此这些类型的非线性行为都不被考虑.•在苏打水罐上的小的瑕疵,例如一个小的缺陷,将会影响响应并且使模型不对称.然而，这些小的瑕疵在线性屈曲分析中不予考虑.…屈曲分析的背景•尽管屈曲分析是非保守的，但是也有许多优点:–它比非线性屈曲计算省时,并且应当作第一步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的载荷).–线性屈曲分析可以用来作为决定产生什么样的屈曲模型形状的设计工具.•结构可能发生屈曲的方法可以作为设计中的向导…线性屈曲分析基础•对于线性屈曲分析，下面的特征值方法用来得到屈曲载荷乘子λi 和屈曲模态ψi :这个结论在分析中有一些相对的假设:–[K]和[S] 是常量:•假设为线弹性材料行为•应用小变形理论，并且不包括非线性特性•基于载荷{F}的响应是一个线性的关于λi 的函数–附加的约束条件:•不允许非零位移约束或热载荷•在DS 中涉及到应用线性屈曲分析,记住这些假设是很重要的.[][](){}0=+i i S K ψλB. 屈曲分析步骤•线性屈曲分析步骤与线性静力分析很相似,因此不是每个步骤都详细介绍.其中的黄色斜体的步骤是屈曲分析的特殊步骤.–生成几何体–分配材料属性–定义接触(假如需要的话)–定义网格控制(可选择的)–定义载荷和约束–定义屈曲结果–求解模型–查看结果…几何模型和材料属性•与线性静力分析类似，任何DS支持的类型的几何体都可以使用:–实体–壳体(定义适当厚度)–线(定义适当的截面形状)•对于线模型仅有屈曲模态和位移结果是可以得到的.•对于材料特性，最少需要定义杨氏模量和泊松比ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x…接触对•屈曲分析中可以定义接触对.但是，由于这是一个纯粹的线性分析，因此接触行为不同于非线性接触类型:•以下各方面需要重点注意:–Pinball 范围将影响一些接触类型–所有非线性接触类型被简化为“绑定”或“不分离”接触.•没有分离的接触在屈曲分析中带有警告,因为它在切向没有刚度.这将产生许多过剩的屈曲模态.如果合适的话，考虑应用绑定接触来代替.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra DesignSpace x Professional x Initially Touching Inside Pinball Region Outside Pinball Region BondedBondedBonded Free No Separation No Separation No Separation Free RoughBondedFree Free FrictionlessNo SeparationFree FreeContact Type Linear Buckling Analysis…载荷和约束•至少要施加一个能够引起屈曲的结构载荷到模型上:–所有的结构载荷都要乘上载荷系数来决定屈曲载荷.因此不支持不成比例或常值的载荷(参考下一张幻灯片)–允许刚性约束(即无位移约束)–允许无热载荷–仅有压缩的约束是非线性，因此不推荐使用在屈曲分析中•结构可以是全约束–在模型中可以施加刚性位移.确定模型上的约束适当.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…载荷和约束•假如施加常值和成比例的载荷则需要给出特殊的指定.–用户可以重复屈曲分析,调整可变载荷直到载荷乘数为1.0或接近1.0.–讨论一个柱子在自重W O和表面集中力A作用下的例子.可以通过重复计算,调整A的值直到λ= 1.0.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…需求结果•许多屈曲分析的选项与静力分析选项相似.但是当在求解下拉菜单下的屈曲分析工具被选择时DS会分辨并执行屈曲分析:–屈曲工具在求解下拉菜单下增加了另一个菜单.–详细的屈曲菜单允许用户指定屈曲模态的阶数.缺省的时候只计算第一阶屈曲模态.增加模态阶数会增加计算时间.但是，通常只有少数屈曲模态是希望的.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x Although most users are only concerned with the first buckling mode, it is generally a good idea to request the first 2 or 3 buckling modes. There may be closely-space buckling modes, so this would tell the user if the model may be susceptible to more than one failure mode.…需求结果•需要求解的结果位于屈曲菜单下:–屈曲分析的模态受控于在屈曲菜单下有详细介绍的模态阶数–应力,应变或某方向的位移等附加结果可以在屈曲下拉菜单下指定•如果已指定，则每阶屈曲模态的应力,应变或位移结果都会得到•假如一个模型的应力和应变已经得到，那么另外的计算也是需要的.–在“Solution”下拉菜单下没有结果直接被指定.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural x…求解选项•求解下拉菜单提供了详细的将要执行分析的类型–对于屈曲分析，求解下拉菜单的详细选项通常都不需要改变.•在大多情况下，“Solver Type”通常在默认的“ProgramControlled”选项的左边.它仅仅控制在初始静力分析中的求解器而不是屈曲求解方法.•“Weak springs”也意味着初始的静力分析.•屈曲分析不支持“Large Deflection”.–“Analysis Type”在线性屈曲分析情况下可以显示“Buckling”.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…求解模型•设定好模型以后，可以像其它分析一样选择Slove按钮求解屈曲分析.–对于同一个模型，线性屈曲分析比静力分析要耗费很多时间.这是因为此时静力分析和屈曲分析同时进行.–求解下拉菜单的Worksheet工具条提供了详细的计算输出,包括使用内存的大小以及多少阶模态已经扩展了.–假如在求解完成后应力或应变或再多的屈曲模态需要考虑,那么需要一个新的求解.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…观察结果•求解结束可以观察屈曲的模态–每一阶屈曲模态的的乘子都有详细的描述.载荷乘子与真实载荷的乘积代表临界载荷.–屈曲模态代表相对体积而不是绝对尺寸.但是这些可以用来判定失效的模态的形状.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…观察结果•屈曲载荷乘子(λ)的说明:–下面的塔模型被求解了两次. 首先施加一单位载荷.第二次施加了所希望的载荷(见下页)…观察结果屈曲载荷乘子(λ)的说明Load Unit ad BucklingLo _*λ=λLoadActual ad BucklingLo _=•第一个算例，屈曲载荷乘子(λ)就是屈曲载荷•第二个算例，屈曲载荷乘子(λ)可以解释为安全因子。

ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第13章-特征值屈曲分析

第13章特征值屈曲分析
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分析和非线性屈曲分析。

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★ 了解线性屈曲分析。

13.1 屈曲分析概述
特征值屈曲分析（Eigenvolue Buckling）是以特征值为研究对象的，特征值或线性屈曲分析预测的是理想线性结构的理论屈曲强度（分歧点），特征值方程决定了结构的分歧点。

然而，非理想和非线性行为阻止了许多真实的结构达到它们理论上的弹性屈曲强度。

线性屈曲通常产生非保守的结果，应当谨慎使用。

尽管屈曲分析是非保守的，但是也有许多优点。

屈曲分析比非线性屈曲分析计算省时，并且应当作第一步计算来评估临界载荷（屈曲开始时的载荷）。

通过线性屈曲分析可以预知结构的屈曲模型形状，结构可能发生屈曲的方法可以作为设计中的向导。

13.1.1 关于欧拉屈曲
结构的丧失稳定性称为（结构）屈曲或欧拉屈曲。

L.Euler
从一端固定、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，如图13-1所示。

设此柱完全是弹性的，且应力不超过比例极限，若轴向外
载荷P小于它的临界值，则此杆将保持直的状态而只承受轴向图13-1 受压杆。

ANSYS屈曲分析

20000
/prep7
/title,buckling of a bar with hinged solves
et,1,beam3
r,1,0.25,52083e-7,.5
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
n,1
n,11,,100
prod,4,2,,,U2,,,-1,1,1 !2号变量乘-1作为4号变量
/AXLAB,X,U !x轴用U标注，默认为TIME
/AXLAB,Y,F(N) !x轴用F(N)标注，默认为VALUE
/xrange,4 !指定x轴的范围
finish
!特征值屈曲分析（线性）
/solu
antype,buckle !屈曲分析
bucopt,lanb,1 !使用莱布尼兹法扩展模态，提取特征值数为1阶
mxpand,1 !扩展一阶模态
solve
finish
!施加初始扰动
/post1
fill
e,1,2
egen,10,1,1 !复制单元，10为复制次数，包括本身；1节点增量；1复制元素
finish
!静力求解
/solu
antype,static
pstres,on !打开预应力效应
d,1,all
f,11,fy,-1
solve
nlgeom,on !打开大变形
kbc,0 !斜坡载荷
nsubst,100 !定义子步数
arclen,on,2 !采用弧长法，半径最大为2
outres,,1 !控制输出所有子步结果
f,11,fy,-40 !施加载荷40，线性屈曲分析得到预测载荷38.553

屈曲分析

弧型闸门支臂的屈曲分析一、问题和条件：钢闸门断面为工字钢，具体尺寸如下，试作屈曲分析：弹性模量E＝200GPa泊松比μ＝0.3集中力 F = 1N（单位力）二、进入ANSYS界面单击开始→程序→ansys8.0→configure ANSYS product然后在File Management中定义Working Directory（工作路径）如：class定义Job Name（工作文件名）。

如：zhamenququ三、定义单元及材料1 新建单元类型运行主菜单Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete (新建/编辑/删除单元类型)命令，接着在对话框中单击“Add”按钮新建单元类型。

2 定义单元类型因为beam188单元适合于分析柔性梁结构，支持弹性，蠕变和塑性模型的计算。

先选择单元为beam，接着选择3D 2 node 188，然后单击“OK”按钮确定，完成单元类型的选择。

3 关闭单元类型对话框回到单元类型对话框，已经新建了beam单元，单击对话框中“Close”按钮关闭对话框。

4 定义截面形状及参数运行主菜单Preprocessor → Sections → Beam→Common sections命令，接着在对话框中sub-type中选择“工”字钢断面，在下面的尺寸中分别填入：W1=0.2, W2=0.2, W3=0.4,t1=0.01, t2=0.01, t3=0.01,点击OK结束。

5 设置材料属性运行主菜单Preprocessor → Material props→ Material Models (材料属性)命令。

选择材料属性命令后，系统会显示材料属性设置对话框。

6 设置杨氏弹性模量与泊松比在材料属性设置对话框右侧依次选择 Structural → Linear → Elastic → Isotropic。

完成选择命令后，接着在对话框中EX杨氏弹性模量输入2e11，PPXY泊松比输入0.3。

ANSYS14.0实例加强筋板的屈曲和后屈曲分析

ANSYS14.0实例加强筋板的屈曲和后屈曲分析/FILNAME,buckling,0/PREP7W=1L=2W1=0.18H1=0.003H2=0.08H3=0.002ET,1,SHELL281MP,EX,1,73E9MP,PRXY,1,0.33TB,BISO,1,1,2,TBTEMP,0TBDATA,,268.9E6,73E6,,,,sect,1,shell,,secdata, H1,1,0.0,3secoffset,TOPseccontrol,,,, , , ,sect,2,shell,,secdata, H3,1,0.0,3secoffset,TOPseccontrol,,,, , , ,K,1,0,0K,2,(W-4*W1)/2,0,0K,3,(W-4*W1)/2,0,H2K,4,(W-4*W1)/2+W1,0,0K,5,(W-4*W1)/2+W1,0,H2K,6,(W-4*W1)/2+W1+W1,0,0K,7,(W-4*W1)/2+W1+W1,0,H2K,8,(W-4*W1)/2+W1+W1+W1,0,0K,9,(W-4*W1)/2+W1+W1+W1,0,H2K,10,(W-4*W1)/2+W1+W1+W1+W1,0,0 K,11,(W-4*W1)/2+W1+W1+W1+W1,0,H2 K,12,W,0,0K,13,0,L,0L,1,2L,2,3L,2,4L,4,5L,4,6L,6,7L,6,8L,8,9L,8,10L,10,11L,10,12L,1,13ADRAG, 1, , , , , , 12 ADRAG, 2, , , , , , 12 ADRAG, 3, , , , , , 12 ADRAG, 4, , , , , , 12 ADRAG, 5, , , , , , 12 ADRAG, 6, , , , , , 12 ADRAG, 7, , , , , , 12 ADRAG, 8, , , , , , 12 ADRAG, 9, , , , , , 12 ADRAG, 10, , , , , , 12 ADRAG, 11, , , , , , 12NUMMRG,ALL, , , ,LOWESIZE,0.04 secnum,1amesh,1AMESH,3 AMESH,5 AMESH,7 AMESH,9 AMESH,11secnum,2AMESH,2AMESH,4AMESH,6AMESH,8AMESH,10/solupstres,on ! 激活预应力选项NSEL,ALLNSEL,S,LOC,Y,0 NPLOTD,ALL, , , , , ,UX,UY,UZ, , , ALLSEL,ALLSFL,13,PRES,9E4, SFL,16,PRES,9E4, SFL,19,PRES,9E4, SFL,22,PRES,9E4, SFL,25,PRES,9E4, SFL,28,PRES,9E4, SFL,31,PRES,9E4, SFL,34,PRES,9E4, SFL,37,PRES,9E4, SFL,40,PRES,9E4, SFL,43,PRES,9E4,solvefinish/soluantype,buckle ! 激活屈曲分析Buckling analysis bucopt,lanb,10, ! 使用block Lanczos提取前10阶模态mxpand,10,,, ! 对该10阶模态进行扩展outres,all,allsolvefinish/prep7*do,i,1,10upgeom,0.05,1,i,buckling,rst !将每一阶模态添加1/10缺陷*enddofinish/solu ! 激活静态分析antype,staticnlgeom,on ! 激活大变形分析Large deflection is activatedoutres,all,all ! 关闭预测器选项time,1AUTOTS,1nsubst,100,1000,10pred,offRESCONTROL,DEFINE,ALL,ALL,0solvefinish/solu !使用非线性稳态技术重启动分析antype,,restart,1,17AUTOTS,1nsubst,100,10000,10stabilize,constant,energy,0.002 !使用能量选项solvefini。

ANSYS 圆管屈曲分析实验报告1

圆管屈曲分析实验报告1、问题描述图1为一薄壁圆管，壁厚为0.216m，直径为4m，高度为21.6m。

圆管的材料弹性模量为210Gpa，泊松比为0.3。

圆管两端面受约束，试分析此薄壁圆管侧壁四周受压情况下的屈曲临界载荷。

图1 薄壁圆管模型2、问题分析2.1、什么是模态及本题的模态阶数选取模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

通过模态分析可以得出物体在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可以预知结构在此频段内，在外部或内部各种振源作用下实际振动反应。

因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。

一个物体有很多固有振动频率（理论上是无穷多个），按照从小到大的顺序，第一个就叫一阶固有频率，以此类推。

模态的阶数对应固有频率阶数。

一般，低阶模态刚度相对比较弱，在同样量级的激励作用下，响应会相对所占的权值大一些，所以工程上低阶模态比较受关注，理论上低阶模态理论也相对成熟。

且用有限元进行模态分析计算，阶数越高，误差越大。

此题中分析对象比较简单，所以选取前5模态进行分析已经满足工程需要。

2.2、网格单元的选取此薄壁圆管由于壁厚远远小于直径，均匀壁厚，材料结构简单，所以单元类型可以选用shell 93—八节点结构壳单元。

2.3、网格划分类型的选取有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有密切关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，应该避免网格的畸形，因此，划分网格时，应尽量采用映射网格模式划分。

本题中，圆管形状规则，采取映射网格进行划分。

3、解题步骤3.1、建立工作文件名及工作标题选择Utility Menu→File→Change Jobname ，出现Change Jobname对话框，在Enter new jobname输入栏中输入工作文件名Tube, 点OK完成设置。

选择Utility Menu→File→Change Title，出现Change Title对话框，在输入栏中输入Buckling of a tube, 点OK, 完成设置。

ansys-workbench-屈曲分析讲义

… 几何体和材料属性
• 与线性静力分析类似，任何DS支持的类型的几何体都可以使用：
– 实体 – 壳体 (确定适当的厚度) – 线体（定义适当的横截面）
• 只有屈曲模式和位移结果可用于线体。 • 尽管模型中可以包含点质量，但是由于点质量只受惯性载荷的作用，因此在应用中有
一些限制。
• 材料属性，杨氏模量和泊松比是必须有的。
Actual _ Load
线性屈曲分析 Analysis
… 检查结果
• 屈曲载荷因子可以在“线性屈曲分析”分析分支下“Timeline”的结果中进行检查。
– 这是求解多个屈曲模态的一个很好的方法，以便观察结构屈曲在给定的施加载荷下的多个屈曲模态。
线性屈曲分析 Analysis
C. Workshop 7.1 – 线性屈曲
线性屈曲分析 Analysis
简介
• 本章将介绍线性屈曲分析。
• 内容:
A. 屈曲的背景知识 B. 屈曲分析步骤 C. Workshop 7-1
• 本章所述的功能，一般可用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许可。
– 本章讨论的某些选项可能需要更高级的许可，但这些都指出相应的许可。
线性屈曲分析 Analysis
… 线性屈曲基础
• 对于线性屈曲分析求解特征值要用到屈曲载荷因子li和屈曲模态yi:
假设:
– [K] 和 [S] 不变:
• 假定为线弹性材料 • 利用小变形理论并没有包括非线性
• 重要的是要记住与进行线性屈曲分析模拟有关的这些假设。
线性屈曲分析 Analysis
B. 屈曲分析步骤
• 特征值或线性屈曲分析预测理想线弹性结构的理论屈曲强度。
• 此方法相当于教科书上线弹性屈曲分析的方法。

ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第六章屈曲分析

工程中很多结构需要进行结构稳定性计算，如细长杆、压缩部件、真空容器等，这些构件在不稳定（屈曲）开始时，结构本质上没有变化的载荷作用下（超过一个很小的动荡），在x 方向上的微小位移会使得结构有一个很大的改变，这类问题除了要考虑强度之外，还要分析其屈曲稳定性的问题。

本章所要学习的内容包括： ¾ 了解线性屈曲分析基础¾ 掌握ANSYS Workbench 屈曲分析的操作流程 ¾ 了解线性屈曲分析的应用场合 ¾ 理解屈曲分析的结果6.1 线性屈曲分析基础特征值或线性屈曲分析预测的是理想线弹性结构的理论屈曲强度（分歧点）；而非理想和非线性行为阻止许多真实的结构达到它们的理论上的弹性屈曲强度。

线弹性通常产生非保守的结果，但也是有优点的。

（1）它比非线性屈曲计算省时间，并且应当做第一步计算来评估临界载荷（屈曲开始的载荷）。

（2）线性屈曲分析可以用来作为决定产生什么样的屈曲模型形状的设计工具，为设计做指导。

线性屈曲的分析方程为：{}([][])0i i K S λΨ+=式中各个符号的含义如下。

S 表示应力刚度矩阵； i λ表示屈曲载荷乘子；i Ψ表示屈曲模态。

实际上，线性屈曲方程和自由振动方程很相似，两者都是利用相似的矩阵方法来求解特征值问题的。

线性屈曲的分析步骤与之前的静力学分析非常相似，过程如下。

（7）求解计算并保存。

ANSYS Workbench1 4.5屈曲模态分析步骤与其他有限元分析步骤大同小异，软件支持模态分析中存在接触对，但因为屈曲分析是线性分析，所以接触行为不同于非线性接触行为，接触设置的线性屈曲分析设置如表6-1所示。

表6-1 存在接触设置的线性屈曲分析设置Linear Buckling Analysis（线性屈曲分析）Contact Type （接触类型） Initially Touching （初始接触） Inside Pinball Region （Pinball 区域内） Outside Pinball Region （Pinball 区域外） Bonded （绑定） Bonded （绑定） Bonded （绑定） Free （自由） No Separation （不分离） No Separation （不分离） No Separation （不分离） Free （自由） Rough （粗糙） Bonded （绑定） Free （自由） Free （自由） Frictionless （光滑）No Separation （不分离）Free （自由）Free （自由）6.2 案例图解6.2.1 斜撑杆受压屈曲分析分析起落架中承受轴向压力的斜撑杆，杆为空心圆管，外径为52mm ，内径为44mm ，L =950mm 。

Ansys-第21例非线性屈曲分析实例

第21例非线性屈曲分析实例—悬臂梁本例通过计算悬臂梁的临界载荷，介绍了利用ANSYS进行非线性屈曲分析的方法、步骤和过程。

21.1非线性屈曲分析过程1．建立模型非线性屈曲分析的建模过程与其他分析相似，包括选择单元类型、定义单元实常数、定义材料特性、定义横截面、建立几何模型和划分网格等。

2．求解(1)进入求解器。

(2)指定分析类型。

非线性屈曲分析属于非线性静力学分析。

(3)定义分析选项。

激活大变形效应。

(4)施加初始几何缺陷或初始扰动。

可以先进行线性屈曲分析，将分析所得到的屈曲模态形状乘以一个较小的系数后作为初始扰动施加到结构上，本例即采用该方法。

(5)施加载荷。

所施加的载荷应比预测值高10%一21%。

(6)定义载荷步选项。

(7)设置弧长法。

(8)求解。

3.查看结果在POST26时间历程后处理器中，建立载荷和位移关系曲线，从而确定结构的临界载荷。

21.2问题描述及解析解图21-1 (a)所示为一悬臂梁，图21-1 (b)为梁的横横截面形状，分析其在集中力P作用下的临界载荷。

已知截面各尺寸分别为H=50mm、h=43mm、B=35mm、b=32mm，梁的长度L=1m。

钢的弹性模量E=2xl011N/m2，泊松比p=0.3。

图21-1工子悬臂梁21.3分析步骤21.3.1改变任务名拾取菜单Utility Menu→Jobname，弹出如图21-2所示的对话框，在“[/FJLNAM]”文本框中输入EXAMPLE21，单击“OK”按钮。

21.3.2选择单元类型拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出如图21-3所示的对话框，单击“Add.”按钮，弹出如图21-4所示的对话框，在左侧列表中选“Structural Beam”，在右侧列表中选“3 node 189”，单击“OK”按钮，返回到如图21-3所示的对话框，单击“Close”按钮。