abaqus壓桿屈曲分析教學(xué)內(nèi)容

1、a b a q u s壓 桿 屈 曲 分析壓桿屈曲分析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)生彎曲失穩(wěn)的極限 荷載。通過比較不同長細比下的彎

2、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。構(gòu)件的材料特性：E= 2.0X1011呦口？,遷 0.3 , fy= 3.45X108 N?m2壓桿截面尺寸（單位：m）圖 1-12.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 1入506080100120150180i(m1.922.303.073.844.605.766.903. 模型分析ABAQU 非線性屈曲分析的方法有 riks 法，general statics 法（加阻 尼），或者動力法。非線性屈曲分析采用

3、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

4、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 示密Model Database=Create口artName: ydganModeling Space 3D 2D Planar心AJAsymmetric4-12 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0.3，屈服強度

5、3.45X108?口2，彈性模量 E = 2.0X1011 N?m2;腹板和翼緣板為殼單元，厚度分別為 0.008 和 0,01。材料定義見圖 4-2ModelResults-c F_ y VTypeOptions9 DeformableDiscrete rigidNone availableAnalytical rigidEulerianEase Feature-ShapeTypeName: steelD&5 cription:Use temperdture-d已pEncdent dataModuli time（for訥沁。創(chuàng)詆tidty）; Long-term1 INo compr

6、essionNo tersion圖 4-23 在 Assembly 裝配中創(chuàng)建一個 instanee。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DataYoungs ModulusPaians Ratio1 200000000000CancelType: Isotropic bopliersOKMaterial BehaviorsElasticrMumber of field variables:Mame: bucklelType： BucldeBasic Othe

7、rDescription:Nlgeom: OffE igensalven _a nCZQSSub spaceNumber cjf eigenvalues requested： 10Minimum eigenvalue of interest;J Maximum eigenvalue of interestBlock size: a Default Value:Waxinnum number of hleek Lanczos 5tep5： a Default Value：Warning: Th? Larrczes eigertsolver cannot be used for buckliing

8、 analyse? of nnodel? that containcontact pairs or contact elements, hybrid element?, distributing匚ouplirig element or fprmodels prelcdd吊b口ve th骨biRircartion lod.Can cel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 4-4Traction is defined per unit deformed areaFollow rotation圖 4-4Reyiori:(PiName:

9、LoadType:Shell edge loadStep:btuchce-1 (Buckle)6 劃分網(wǎng)格Sizing ControlsApproximate global iize： 0.0V Curvature controlMaximum deviation farter (0.0 h/L 1.0): 0.1 (Approximate number of elements percircle：&)Minimum size controlaBy fraction ?f global size0.0 c mini c 1,0) 0.1By absolute value 0Q c mi

10、n global size) 0.005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和7-fldQ7-fldQ勺勺勺-y-SJf-y-SJf .2.25TEIfiJns.ia5TEIfiJns.ia* OUTPUT REQUESTSIt* Restart, wrk, frequency = 0*node file* FIELD OUTPUT；F-Output-l

11、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 in teraction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 step ，將其改為 general-staticriks，各參數(shù)設(shè)置見圖 4-9 :二-7 U1 7UJ 7U37凋5”匚tiruum dsiri

12、iuiirgSCfuCLTdl U 鑿二uti百Ceraninud ctgrm nfCoupry 沖：7 ii.g 詔：， aSHp，mddd| 匸 crtrd porlv lckrdl I吠営圖 4-95 修改 key words，引入初始缺陷。在 model 中選 edit key words ，加入 命令：*imperfectio n,file=buckle1,step=11,5e-32,5e-3具體位置見圖 4-10 :* Boundary.PickedSetiar1, 2* Name: roller Type: Di5phcemenVRotatiori*Boundary叫m perf

13、ection,fie = bu ckl el,step=l15e-32,5e-3* STEP; bucldel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Name:dislType；Di5placement/RotatiStep;bucklei (Static, RilesRegion:(Picked BCSVS: (Global)R XDistribution:V Ul：Z:SIUM:3UR1:o UR2:J UR3:Note： The displacement valu& will be tnisintained in subsequent steps.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 4-12radiansradian?radians8 繪出荷載位移曲線，圖 4-13 :圖 4-