ADINA实例 板梁的屈曲分析

实例19 板梁的屈曲分析

问题描述：

本例为悬臂板梁自由端受有竖向集中荷载时的侧向失稳问题，单位为英制单位。

第一部分为线性屈曲分析，第二部分为非线性屈曲分析。

线性屈曲分析（特征值屈曲）

启动 AUI ，选择模块

启动AUI，从程序模块的下拉式列表框中选ADINA Structure。

建模型的关键数据

Analysis Type选择Linearized Buckling，单击图标，如下图所示定义，只需计算一阶模态。

设置大变形：单击Control>Analysis Assumption>Kinematics，Displacements/Rotations选择Large。

建几何模型

下图是建模型时用到的主要几何尺寸：

定义点：单击Define Points图标，并把以下信息输入到表中，然后单击OK。

Point # X1 X2 X3 System...

1 0.0 0.0 -2.5 0

2 100.0 0.0 -2.5

3 100.0 0.0 2.5 0

4 0.0 0.0 2.

5 0

定义面：单击Define Surfaces图标，定义以下面后，单击OK。

定义并施加约束

单击Apply Fixity 图标，把Apply Fixity 对话框中的“Apply to”域设置成Lines。在表的第一行输入2，单击OK。

定义并施加荷载

Model>Loading>Apply on Nodes/Elements，把Load Type设置成Force/Moment。如下图所示定义，施加在Node12上，荷载类型为Z-Force，Weight=-0.001，负号荷载方向表示为Z轴负向，单击OK关闭对话框。注意：所施加的荷载值要小于临界荷载，所以根据经验，这个值一般取得非常小。

定义材料

单击OK关闭对话框。再单击Close关闭Manage Material Definitions对话框。

定义单元

单元组：用壳单元模拟板梁，单击Define Element Groups图标，增加group number 1, 把Type

设置为shell，厚度设为0.2，单击OK。

划分网格：Meshing>Mesh Density>Surface，把“Method” 设置成“Use Number of Divisions”，u方向设置为10，v方向设置为2，单击OK。

生成单元：单击Mesh Surfaces图标，选择9节点单元，在Surface #表中输入1，单击OK。

图形窗口如下图所示：

生成ADINA Structure数据文件, 运行ADINA Structure, 把结果文件载入到Post-Processing中

先单击Save ，保存到文件prob19-1.in中。生成数据文件并运行ADINA Structure，单击Data File/Solution图标，把文件名设置成prob19-1，确认选了Run ADINA按钮后，单击Save。 ADINA 运行完毕后，关闭所有对话框。从程序模块的下拉式列表框中选择Post-Processing，其余选默认，单击Open，打开结果文件prob19-1.por。

查看结果

图形窗口如下图所示：

临界荷载因子Load Factor为19.27，临界荷载为荷载值乘以荷载因子，即0.01927psi。从屈曲模态的结果可以看出，侧向失稳发生在Y轴负方向。

非线性屈曲分析

考虑非线性屈曲的极限荷载应该小于临界荷载，所以为保险起见，非线性屈曲分析中的荷载值应略大于临界荷载值，本例中取0.02psi。

几何模型、材料、约束和网格与线性屈曲分析中相同。以下仅列出不同之处。

建模的关键数据

在ADINA Structures模块中选择Statics静力分析。

Control>Solution Process下，单击Iteration Method，把最大迭代步设为150，Use of Line Searches选择Yes，如下图所示：

定义并施加荷载

Model>Loading>Apply on Nodes/Elements，把Load Type设置成Force/Moment。如下图所示定义，施加在Node12上，荷载类型为Z-Force，Weight=-0.02，表示负号荷载方向为Z轴负向，单击OK关闭对话框。

引入初始缺陷对计算模型做位形修正

导入线性屈曲分析的模态结果，在Model>Initial Conditions>Imperfection下，Initial Condition Type设置为Node，如下图所示输入。

注意：ADINA中也可以选择读入节点的位移值引入初始缺陷。在Model>Initial Conditions>Apply on Nodes下，Initial Condition Type设为Displacement，如下图所示定义。

定义时间函数和时间步长

时间函数：Control>Time function，如下图所示定义：

时间步：定义1000个时间步，步长为0.001。

时间步数一般按经验设置，尽可能充分多，以便能计算出极限荷载。

生成ADINA Structure数据文件, 运行ADINA Structure, 把结果文件载入到Post-Processing中

先单击Save ，保存到文件prob19-2.in中。生成数据文件并运行ADINA Structure，单击Data File/Solution图标，把文件名设置成prob19-2，确认选了Run ADINA按钮后，单击Save。 ADINA 运行后，弹出Specify the Mode Shape File对话框，如图：

选中线性屈曲分析计算生成的prob19-1.mod文件，单击Copy。计算到969步，提示刚度阵不正定，退出计算。这是因为结构的刚度矩阵已经不再正定，因而无法计算下去。关闭所有对话框，从程序模块的下拉式列表框中选择Post-Processing，其余选默认，单击Open，打开结果文件

prob19-2.por。

查看结果

图中显示的是反力的结果：