abaqus壓桿屈曲分析報告

1、.壓桿屈曲非線性分析專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程姓名：劉耀榮學(xué)號：2110150113.壓桿屈曲分析1. 問題描述在鋼結(jié)構(gòu)中，受壓桿件一般在其達到極限承載力前就會喪失穩(wěn)定性，所以失穩(wěn)是鋼結(jié)構(gòu)最為突出的問題。 壓桿整體失穩(wěn)形式可以是彎曲、 扭轉(zhuǎn)和彎扭。 鋼構(gòu)件在軸心壓力作用下， 彎曲失穩(wěn)是常見的失穩(wěn)形式。 影響軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性的主要因素為縱向殘余應(yīng)力、 初始彎曲、 荷載初偏心及端部約束條件等。 實際的軸心受壓構(gòu)件往往會存在上述的一種或多種缺陷， 導(dǎo)致構(gòu)件的穩(wěn)定承載力降低。本文利用 abaqus 對一定截面不同長細比下的 H 型鋼構(gòu)件進行屈曲分析，通過考慮材料非線性、 幾何非線性并引入初彎曲， 得出構(gòu)件發(fā)

2、生彎曲失穩(wěn)的極限荷載。通過比較不同長細比下的彎曲失穩(wěn)的臨界荷載得出構(gòu)件荷載位移曲線，并與規(guī)范中的構(gòu)件曲線相比較。鋼構(gòu)件的截面尺寸如圖1-1 所示。11N8N構(gòu)件的材料特性：E = 2.0 10? 2 , = 0.3 ,f y = 3.45 10? 2mm壓桿截面尺寸（單位：m）圖 1-1.2. 長細比計算通過計算截面幾何特性，截面繞y 軸的回轉(zhuǎn)半徑為iy = 0.0384m, 長細比取值及桿件長度見表1：表 1506080100120150180（ m）1.922.303.073.844.605.766.903. 模型分析ABAQUS非線性屈曲分析的方法有 riks 法，general sta

3、tics 法（加阻尼），或者動力法。非線性屈曲分析采用 riks 算法實現(xiàn)，可以考慮材料非線性、幾何非線性已及初始缺陷的影響。 其中，初始缺陷可以通過屈曲模態(tài)、 振型以及一般節(jié)點位移來描述。利用 abaqus 進行屈曲分析，一般有兩步，首先是特征值屈曲分析，此分析為線性屈曲分析， 是在小變形的情況進行的， 也即上面提到過的模態(tài)， 目的是得出臨界荷載（一般取一階模態(tài)的eigenvalue乘以所設(shè)定的 load ）。其次，就是后屈曲分析， 此步一般定義為非線性， 原因在于是在大變形情況進行的，一般采用位移控制加修正的弧長法，可以定義材料非線性， 以及幾何非線性， 加上初始缺陷，所以也稱為非線性屈曲

4、分析。此步分析，為了得到極限值，需要得出荷載位移曲線的下降段。 缺陷較小的結(jié)構(gòu)初始位移變形較小， 在極值點突變， 而初始缺陷較大的結(jié)構(gòu)，載荷位移曲線較平滑。4. 建模計算過程建模計算過程以長細比為50 的構(gòu)件為例，其余構(gòu)件建模計算過程與之類似。4.1 buckle分析1 在 buckle 分析中創(chuàng)建 part 模塊，創(chuàng)建的模型為三位可變形殼體單元， 截面參數(shù)見圖 1-1 ，構(gòu)件長度 1.92 。如圖 4-1 示.圖 4-12 定義材料特性及截面屬性并將其賦予單元。材料定義為彈塑性，泊松比8N，彈性模量E = 2.011N；腹板和翼緣板為殼0.3 ，屈服強度3.45 10? 210? 2mm單元

5、，厚度分別為 0.008和 0,01 。材料定義見圖 4-2.圖 4-23 在 Assembly 裝配中創(chuàng)建一個instance 。4 創(chuàng)建分析步，類型為 liner perturbation ，buckle 。如圖 4-3 ，分析步名設(shè)置為 buckle1 ，此分析步名會在 riks 分析中引入初始缺陷時用到。.圖 4-35 定義邊界及荷載， 邊界為一端鉸支， 一端滑動，荷載為單位為 1 的殼邊緣荷載。荷載定義見圖4-4圖 4-4.6 劃分網(wǎng)格。圖 4-57 創(chuàng)建分析作業(yè)，提交并運行分析。結(jié)果如下圖4-6 ：圖 4-6在 buckle 分析中為了后面 riks非線性分析可以引入初始缺陷， 劃

6、分網(wǎng)格結(jié)束后需要修改 inp 文件，在 model-edit key words中輸入：*node fileU，具體位置如圖 4-7.圖 4-74.2 riks分析riks模型直接復(fù)制 buckle 模型，然后做以下修改。1 在 model 中選擇 copy model ，命名為 yagan1-r 。2 在 tool 中設(shè)置參考點 set-z ，取構(gòu)件中點以便于輸出所需桿件的位移。3 在 interaction 中于距桿件兩端 0.01 出設(shè)置耦合點，便于施加位移荷載，同時避免應(yīng)力集中。其中一點設(shè)為 set-1 ，以輸出反力。圖 4-84 在分析步中選 buckle 然后 replace st

7、ep，將其改為 general-static，riks ，各參數(shù)設(shè)置見圖4-9 ：.圖 4-95 修改 key words，引入初始缺陷。在model 中選 editkey words，加入命令：*imperfection,file=buckle1,step=11,5e-32,5e-3具體位置見圖 4-10 ：圖 4-106 修改荷載和邊界條件， 在耦合點上的 U3方向分別加 0.05 的位移荷載，刪除原有的殼邊緣荷載，邊界條件除 UR2以外的的自由度全部約束。.圖 4-117 創(chuàng)建分析作業(yè)，設(shè)置歷史輸出為set-1的 U1 和某一耦合點的 RF3。提交運行分析。分析結(jié)果如圖4-12 ：圖 4-12.8 繪出荷載位移曲線，圖4-13 ：圖 4-13 荷載位移曲線重復(fù)上述步驟做出表1 中剩余長細比的荷載位移曲線， 并在同一坐標下做出對比，結(jié)果如圖4-14 ：圖 4-14 各個長細比荷載位移曲線5. 不同長細比下穩(wěn)定性系數(shù)與規(guī)