abaqus压杆屈曲分析Word格式文档下载.docx
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钢构件的截面尺寸如图1-1所示。
构件的材料特性:
,
图1-1
2.长细比计算
通过计算截面几何特性,截面绕y轴的回转半径为,长细比取值及杆件长度见表1:
表1
50
60
80
100
120
150
180
(m)
1.92
2.30
3.07
3.84
4.60
5.76
6.90
3.模型分析
ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法,generalstatics法(加阻尼),或者动力法。
非线性屈曲分析采用riks算法实现,可以考虑材料非线性、几何非线性已及初始缺陷的影响。
其中,初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一般节点位移来描述。
利用abaqus进行屈曲分析,一般有两步,首先是特征值屈曲分析,此分析为线性屈曲分析,是在小变形的情况进行的,也即上面提到过的模态,目的是得出临界荷载(一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load)。
其次,就是后屈曲分析,此步一般定义为非线性,原因在于是在大变形情况进行的,一般采用位移控制加修正的弧长法,可以定义材料非线性,以及几何非线性,加上初始缺陷,所以也称为非线性屈曲分析。
此步分析,为了得到极限值,需要得出荷载位移曲线的下降段。
缺陷较小的结构初始位移变形较小,在极值点突变,而初始缺陷较大的结构,载荷位移曲线较平滑。
4.建模计算过程
建模计算过程以长细比为50的构件为例,其余构件建模计算过程与之类似。
4.1buckle分析
1在buckle分析中创建part模块,创建的模型为三位可变形壳体单元,截面参数见图1-1,构件长度1.92。
如图4-1示
图4-1
2定义材料特性及截面属性并将其赋予单元。
材料定义为弹塑性,泊松比0.3,屈服强度,弹性模量;
腹板和翼缘板为壳单元,厚度分别为0.008和0,01。
材料定义见图4-2
图4-2
3在Assembly装配中创建一个instance。
4创建分析步,类型为linerperturbation,buckle。
如图4-3,分析步名设置为buckle1,此分析步名会在riks分析中引入初始缺陷时用到。
图4-3
5定义边界及荷载,边界为一端铰支,一端滑动,荷载为单位为1的壳边缘荷载。
荷载定义见图4-4
图4-4
6划分网格。
图4-5
7创建分析作业,提交并运行分析。
结果如下图4-6:
图4-6
在buckle分析中为了后面riks非线性分析可以引入初始缺陷,划分网格结束后需要修改inp文件,在model-editkeywords中输入:
*nodefile
U,
具体位置如图4-7
图4-7
4.2riks分析
riks模型直接复制buckle模型,然后做以下修改。
1在model中选择copymodel,命名为yagan1-r。
2在tool中设置参考点set-z,取构件中点以便于输出所需杆件的位移。
3在interaction中于距杆件两端0.01出设置耦合点,便于施加位移荷载,同时避免应力集中。
其中一点设为set-1,以输出反力。
图4-8
4在分析步中选buckle然后replacestep,将其改为general-static,riks,各参数设置见图4-9:
图4-9
5修改keywords,引入初始缺陷。
在model中选editkeywords,加入命令:
*imperfection,file=buckle1,step=1
1,5e-3
2,5e-3
具体位置见图4-10:
图4-10
6修改荷载和边界条件,在耦合点上的U3方向分别加0.05的位移荷载,删除原有的壳边缘荷载,边界条件除UR2以外的的自由度全部约束。
图4-11
7创建分析作业,设置历史输出为set-1的U1和某一耦合点的RF3。
提交运行分析。
分析结果如图4-12:
图4-12
8绘出荷载位移曲线,图4-13:
图4-13荷载位移曲线
重复上述步骤做出表1中剩余长细比的荷载位移曲线,并在同一坐标下做出对比,结果如图4-14:
图4-14各个长细比荷载位移曲线
5.不同长细比下稳定性系数与规范值对比
模型考虑了材料非线性和几何非线性,对热轧H型钢截面压杆进行稳定承载力分析,对不同长细比下的稳定性系数与规范值进行对比,得到结果如下:
模型的出的模拟值与规范值偏差较大,特别是在长细比小于50时,得不到理想的屈曲模态。
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