ANSYS Workbench 12.1官方中文培训教程

Workbench -Mechanical Introduction Introduction

第七章

线性屈曲分析

简介

Training Manual •本章将介绍线性屈曲分析。

•内容:

A.屈曲的背景知识

B 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。

A. 屈曲的背景知识

Training Manual •需要评价许多结构的稳定性。在薄柱，压缩部件，和真空罐的例子中，稳定性是重要的。

•失稳（屈曲）的结构，负载基本上没有变化（超出一个小负载扰动）会有失稳曲的结构负载基本上有变化超出个小负载扰动会有一个非常大的变化位移{Δx} 。

F F

稳定的不稳定的

…屈曲的背景知识

Training Manual •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。

此方法相当于教科书上线弹性屈曲分析的方法

–用欧拉行列式求解特征值屈曲会与经典的欧拉解一致。

缺陷和非线性行为使现实结构无法与它们的理论弹性屈曲强度一致线性•缺陷和非线性行为使现实结构无法与它们的理论弹性屈曲强度致。线性屈曲一般会得出不保守的结果。

•线性屈曲无法解释的问题

–非弹性的材料响应。

–非线性作用。

–不属于建模的结构缺陷（凹陷等）。

…屈曲的背景知识

Training Manual •尽管不保守，线性屈曲有多种优点：

–它比非线性屈曲计算省时,并且可以作第一步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的载荷).

•在屈曲分析中做一些对比可以体现二者的明显不同

具

–线性屈曲分析可以用来作为确定屈曲形状的设计工具.

•结构屈曲的方式可以为设计提供向导

Training Manual

… 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λi 和屈曲模态ψi :

[][](0

=+i i S K ψλ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。

B. 屈曲分析步骤

Training Manual •需要在屈曲分析之前（或连同）完成静态结构分析。蓝色显示的步骤是屈曲分析特有的。

–附上几何体

–指定材料属性

–定义接触区域(如果合适)

义接触域合

–定义网格控制(可选)

加载荷与支撑

–加入载荷与支撑

–求解静力结构分析

–链接线性屈曲分析

–设置初始条件

–求解

–模型求解

–检查结果

… 几何体和材料属性

Training Manual •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

–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。

•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。

Training Manual

… 载荷与支撑

Training Manual •至少有一个导致屈曲的结构载荷，以适用于模型：

至少要施加个能够引起结构屈曲的载荷:

•至少要施加一个能够引起结构屈曲的载荷

–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)

–不推荐只有压缩的载荷

–结构可以是全约束，在模型中没有刚体位移.

F x λ = 屈曲载荷

屈曲分析所有施加载荷（F）与载荷

因子(λ)相乘得到屈曲得到临界载荷

… 载荷与支撑

Training Manual •如果接触和比例载荷存在应特别考虑。

代

–用户可以对屈曲结果进行迭代，调整可变载荷直到载荷乘数变为1.0或接近1.0.

–以自重W O并施加一外力A得柱子为例。

–当调整A的值到λ= 1.0，结果可以达到叠加。这保证自重=真实重量或W O* λ = W O 。

… 设置屈曲

Training Manual 在项目图表中屈曲分析经常与结构分析进行耦合。

–在分支中的“Pre-Stress” 项包含结构分析的结果。

–在线性屈曲分支下的“Analysis Settings”的详细介绍允许用户指定找到的屈曲模型的代号。

… 求解模型

Training Manual •建立屈曲分析模型后可以求解除静力结构分析以外的分析。

线性屈曲分析计算机的使用率比相同模型下的静力分析高

–线性屈曲分析计算机的使用率比相同模型下的静力分析高。

–The “Solution Information” 分支提供详细的求解输出。

Training Manual … 检查结果

•求解完成后，可以检查屈曲模型：

–每个屈曲模态的载荷因子显示在图形和图表的详细查看中，载荷因子乘以施加的载荷值即位屈曲载荷

的载荷值即位屈曲载荷。

F

屈曲= (F

施加

x λ)