《ANSYS18.0 有限元分析基础与实例教程》课件——第11章 结构屈曲分析.pptxVIP

第11章结构屈曲分析

;11.1结构屈曲概论;该过程跟其他分析类型类似，但应注意以下两点：

（1）该方法只允许线性行为，如果定义了非线性单元，则按线性处理；

（2）材料的弹性模量“EX”（或者某种形式的刚度）必须定义，材料性质可以线性、各向同性或者各向异性、恒值或者与温度相关。

该过程与一般的静力分析类似，只需记住以下几点：

（1）必须激活预应力影响（PSTRESS命令或者相应GUI）

（2）通常只需施加一个单位载荷即可，不过ANSYS允许的最大特征值是1000000，若求解时特征值超过了这个限度，则须施加一个较大的载荷。当施加单位载荷时，求解得到的特征值就表示临界载荷，当施加非单位载荷时，求解得到的特征值乘以施加的载荷就得到临界载荷。

（3）特征值相当于对所有施加载荷的放大倍数。如果结构上既有恒载荷作用（例如重力载荷）又有变载荷作用（例如外加载荷），需要确保在特征值求解时，由恒载荷引起的刚度矩阵没有乘以放大倍数。通;常，为了做到这一点，采用迭代方法。根据迭代结果，不断地调整外加载荷，直到特征值变成1（或者在误差允许范围内接近1）。

如图11-2所示：一根木桩同时受到重力Wo和外加载荷A作用，为了找到结构特征值屈曲分析的极限载荷A，可以用不同的A进行迭代求解直到特征值接近于1。

（4）可以施加非零约束作为静载荷来模拟预应力，特征值屈曲分析将会考虑这种非零约束（即考虑了预应力），屈曲模态不考虑非零约束（即屈曲模态依然是参考零约束模型）。

（5）在求解完成后，必须退出求解器（FINISH命令或者相应GUI路径）

;11.2.3获得特征值屈曲解;策略（SHIFT），指定特征值要乘的载荷因子（loadfactor）。该因子在求解遇到数值问题（例如特征值为负值）有用，默认值为0。

方法（Method）：指定特征值提取方法。可以选择子空间方法（Subspace）和兰索斯分块方法（BlockLanczos），他们都是使用完全矩阵。可在帮助文档中查看选项（Mode-ExtractionMethod[MODOPT]）以获得更详细的信息。

（4）指定载荷步选项。对于特征值屈曲问题唯一有效的载荷步选项是输出控制和扩展选项：

命令：OUTPR,NSOL,ALL。

GUI：MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlsSoluPrintout。

扩展求解可以被设置成特征值屈曲求解的一部分也可以另外单独执行，在本节中，扩展求解另外单独执行。;（5）保存结果

命令：SAVE。

GUI：UtilityMenuFileSaveAs。

（6）开始求解

命令：SOLVE。

GUI：MainMenuSolutionSolveCurrentLS。

求解输出项主要包括特征值（eigenvalues），它被写入输出文件里（Jobname.OUT）。特征值表示屈曲载荷因子，如果施加的是单位载荷，它就表示临界屈曲载荷。数据库或者结果文件中不会写入屈曲模态，所以不能对此进行后处理，如果想对其进行后处理，必须执行扩展解（后面会详细说明）。

特征值可以是正数也可以是负数，如果是负数，则表示应该施加相反方向的载荷。

（7）退出求解器

命令：FINISH。

GUI：ClosetheSolutionmenu。;11.2.4扩展解;;（5）数据库和结果文件输出。该选项控制结果文件（Jobname.RST）里面的数据：

命令：OUTRES。

GUI：MainMenuSolutionLoadStepOptsOutputCtrlDB/ResultsFile。

（6）开始扩展求解。输出数据包含屈曲模态形状，并且，如果需要的话，还可以包含每一阶屈曲模态的相对应力。

命令：SOLVE。

GUI：MainMenuSolutionSolveCurrentLS。

（7）离开求解器。这时候可以对结果进行后处理

命令：FINISH。

GUI：ClosetheSolutionmenu.。;11.2.5后处理（观察结果）

屈曲扩展求解的结果被写入结构结果文件（Jobname.RST），他们包括屈曲载荷因子、屈曲模态形状和相对应力分布，可以在通用后处理（POST1）里面观察这些结果。

（1）列出现在所有的屈曲载荷因子

命令：SET,LIST。

GUI：MainMenuGeneralPostprocResultsSummary。

（2）读取指定的模态来显示屈曲模态的形状。每一种屈曲模态都储存在独立的结果步（substep）里面。

命令：SET,SUBSTEP。

GUI：MainMenuGen