如何对桁架结构进行稳定性分析

乌迪积分15帖子20#12005-3-1709:31请教各位大侠，在sap里面如何对桁架结构进行稳定性分析，具体如何操作啊？yxs_li积分121帖子97#22005-3-2822:17个人以为这是个很好的话题，不知为什么没有人感兴趣。我也是个SAP初学者，谈一些粗浅的看法，不当之处望各位高手指教。SAP2000并不能真正解决象类似桁架结构的整体稳定问题。对于局部构件的稳定问题则有点类似PKPM，套规范公式求应力比解决，而不是在有限元的层次上解决。SAP2000虽有BUCKLING分析，但仍不能解决整体稳定问题。BUCKLING分析最多只能得到一个整体稳定的理论上限值（相当于分岔屈曲中的欧拉值），而不能考虑包含了初始缺陷及材料塑性在内的极值稳定问题。我现在也没搞明白SAP2000中的BUCKLING分析具体的作用在哪里。我想是否顶多看一下前几阶模态是否正常，是否出现了局部稳定提前于整体稳定发生的情况以及看一个理论上的上限值（事实上这并没有意义）。在这一点上可以对比一下SAP2000和ANSYAS,ANSYS中BUCKLING的分析结果是要继续为下面的非线性分析提供初始缺陷用的，而SAP2000却到此为止了。因为初学，我不熟悉PUSH-OVER这样的分析，不知道PUSH-OVER是否可以解决整体稳定问题，估计也不行。以上愚见，仅供参考。ocean2000积分1207帖子941#32005-3-3118:54这个问题主要分两类来讨论，bucking分析相当于我们理解中的第一类稳定，这在实际应用中可以作为参考。真正的极值点失稳在sap中可以考虑的，根据沈教授写的网壳稳定分析中的一句话：结构的稳定性可以从荷载-位移全过程曲线中得到完整的概念。那么我们也可以这么理解，只要sap能做出这条曲线那么就可以解决问题，于是就利用到了sap基于位移控制的非线性分析~！sap分析参考中是这么叙述的：当用户知道所期望的结构位移，但不知道施加多少荷载时，选择位移控制。这对于在分析过程中可能失去承载力而失稳的结构，是十分有用的。标准的应用包括静力pushover或snap-though屈曲分析。当使用位移控制时，用户必须选择一个位移分量来监控。这可以是节点的单个自由度，或一个用户以前定义的广义位移。基于sap本身的功能，可以做理想情况下的几何非线性的稳定分析，而且也可以得到相当准确的理想极值点失稳的曲线。但是问题：一。是sap极值点分析的初始条件（即初始缺陷的处理）不好弄，比如网架规范要求考虑第一模态。但是sap无法象ansys那样将考虑的模态位移做为初始缺陷。二。是无法准确的考虑材料非线性，目前常用的是采用非线性link单元和塑性铰来模拟，当然在某些情况下，比如只考虑几何非线性的稳定分析，这也足够了。yxs_li积分121帖子97#42005-4-120:00OCEAN2000说的精彩。因为SAP2000不能给结构附加一个初始的缺陷，所以不能从本质上分析复杂空间桁架的整体稳定性。虽然可以跟踪荷载－变形曲线，但我们无从判断这条曲线得到的极值点是否是所有可能的分析中最小的。举个例子说，一个鸡蛋可以一把抓过来捏碎，也可以两个手指捏碎，也可以两个手挤碎，总之方法有多种，这个破碎力的大小因施加荷载的方式和位置的变化而变化。同样对于一个复杂结构而言，如果不知道加核的方式和位置，即使得到了一条荷载－变形曲线，得到的那个最小值或许比另一条曲线得到的最小值要大。但BUCKLING分析也部分提供了加载的参考位置。所以基本上SAP2000还是以构件的局部稳定来确保结构的整体稳定，这好像是个缺陷。而ANSYS很好地解决了这个问题。ocean2000积分1207帖子941#52005-4-120:54yxs_li兄的说法也不尽然，sap里可以选择初始状态，所以你可以用某一次非线性分析所得到的各类结果，作为我们所要分析工况的的初始状态，这可以用来模拟大部分的初始缺陷。只是不能利用模态分析的结果来考虑初始缺陷而已。qianhl积分26帖子24#62005-4-1517:58（1）整体结构的初始缺陷与结构的形式有很大关系，绝大不部分结构不是缺陷敏感结构，一般空间桁架都不是缺陷敏感结构，所以在分析整体稳定的时候可以不考虑初始缺陷的影响。最典型的缺陷敏感结构为单层球壳，一般双层结构对缺陷都不敏感。（2）平时我们所说的初始缺陷均指几何初始缺陷，还有材料初始缺陷时程序、软件很难考虑的，所以即使我们考虑初始缺陷，也只是考虑了部分缺陷。这个设计者心理应该明白。我的意思只是我们没有必要刻意去寻求初始缺陷的完美解决，应该从整体上把握结构的形式。（3）至于加什么模式的初始缺陷也是一个值的探讨的问题，原则上是寻求一种最不利的缺陷模式，但是不同的结构有不同的最不利的初始缺陷模态。这就需要设计者的经验、试算比较。（4）如果说我们一定要用SAP来解决初始的问题，也是可以的，以文本的格式输出节点的初始坐标，和模态的振型（节点的相对变形坐标），再用常用的程序（fortan,c)把这些节点坐标和变形坐标读出来，经过简单的处理求得带初始缺陷的模型节点坐标，再输入到SAP即可。这可能有点难度，但是还是可以实现的，这就需要熟悉SAP文本文件的格式，风中的沙粒积分237帖子182#72005-5-520:39你们试过它的荷载位移曲线么?个人感觉太滥了.它的输入系统不好,对于比较专业(稳定)的问题处理得不好.后处理,规范演算更是糟糕,真不知道他是怎么被称之为世界一流的结构分心软件的peter1stli积分117帖子87#82005-5-2713:29ocean2000提到采用基于位移控制的非线性分析可以得到结构的荷载－位移曲线根据我的理解，如果选择的位移控制节点如果在结构屈曲之前如果发生位移回飘（位移值减小再增大），恐怕单纯靠位移控制是无法跟踪到它的全过程曲线的，因为非线性有限元的全过程跟踪多采用的是“弧长法”系列，单纯的荷载或是位移控制都是办不到的。ocean2000积分1207帖子941#92005-5-2715:19不好意思，不知道是不是我数值计算没学好，还是你没学好。我认为这与什么非线性有限元没有什么联系。位移控制或者荷载控制，其中跟踪和控制收敛大多可以采取“线性法”，“切线法”，“弧长法”等，不同的方法主要区别在于如何控制“收敛”的速度和精度上。只不过目前“弧长法”相对更易于收敛，但是也费资源而已。理解有误？请概念熟悉的朋友指正！冲令狐积分1626帖子1391#102005-5-2809:07我个人认为ocean2000兄关于控制收敛方法的说法是正确的。初九，潜龙，勿用。我是义工甲@okokcx积分124帖子89#112005-6-715:39采用弧长法”可以跟踪结构的屈曲后强度,对荷载-位移全过程分析是很有效的.zyldemail积分130帖子124#122005-6-1414:21大家对整体稳定性讨论的够激烈够深度，可是我看了之后还是一头雾水，大家只是理论上争来争去，就没人具体做了实际的工程跟大家参考一下，有了事实根据，争论自然结束，本人正好在做一个课题，其中也需要整体稳定性的计算，正是整体稳定性一直困扰着我进展很慢，如果有算例上传，大家一看就明白了，大家凭理论都有一套，我觉得应该拿出实际算例，才能服众，也能供功底不深的哥们参考学习，本人也是一个sap的爱好者和使用者，真希望大家能说得多，做的更多，这样论坛才更有价值，才更有吸引力。真希望众多高手们无私上传整体稳定性的算例，本人将焦虑恭候，不胜感激。care(care)积分364帖子147#132005-7-2423:531yxs_li讲得push-over是抗震性能评价的一种分析，目前对于对称的并且以第一振型（参与系数大于90%）为主的结构效果佳，可以下载周锡元院士和巍巍曾经发表的论文。2进行荷载――位移全曲线分析（1）保证模型符合事实要求（位移约束处的节点刚度对结果有影响）（2）加荷载f（任意大小，进行特征值屈曲分析（得到屈曲荷载系数a,f大a小，f小a大，但乘积相同）（3）将荷载系数乘以f得到屈曲荷载F，再进行非线性（几何刚度矩阵作修正）屈曲分析得到荷载――位移全曲线。wyhaaa积分93帖子88#142006-4-215:32好像党八股，虚张声势，借以吓人，怎么没人说点能解决实际问题的！若愚积分471帖子177#152006-7-511:49有限元分析稳定的理论依据，我没搞懂，只知道传统的方法，例如能量法，看了几本书，也没有看懂有限元分析稳定的思路，前段时间，sap工作人员演示了一下，分析一个节点的稳定问题，我看分析结果，没有区分整体稳定和局部稳定，反正给出了几个数，也不晓得是如何搞出来的。请教大家一下，有限元分析稳定的理论依据在哪里可以找得到，才疏学浅阿。crazy积分175帖子131#162006-8-2214:58看了大家的发言，受益非浅。试着说说自己的看法，请大家批评指正。问题1.桁架模型和空间刚架模型在sap或者ansys中能不能算出局部稳定性呢？我的看法是：桁架模型中，基本单元为二力杆(节点铰接)，刚架模型中基本单元为三维梁单元(节点刚接)。转化为有限元求解方程中后，其形式都是一个单元刚度矩阵。单元的细节，如截面宽度与厚度之比，是体现不出来的，而是以截面惯性矩、面积、最远点至中性轴的距离等形式表现，两个截面形式不同而参数一样的截面在刚度矩阵中没有区别。所以以杆单元、梁单元为基本单元的模型中，是验算不了局部稳定的，位移-荷载曲线中也体现不了单元细节，而需要对每个单元按照规范进行局部稳定验算。问题2：对结构进行逐步加载分析的时候，怎么能同时反应出结构局部失稳和整体失稳呢？我的看法是：基于问题1杆梁单元反映不出构件构造细节的特点，只有对整体结构的每个构件都采用板/壳/体单元建模，这样构件细节和整体构件布置都得到了反映，在更低层上分析结构。进行第一类稳定分析也是同样的道理。所以由问题1和问题2可以得到推论：对一个用梁单元划分的轴向压杆进行屈曲分析得到的是整体稳定临界荷载值，如果将此压杆建立实际截面并用板/壳/体单元划分，首先得到的是整体稳定和局部稳定两者之间较小的临界值。问题3：进行稳定分析的目的是什么呢？我的看法是：第一个可能的目的是判断结构会不会在进入塑性前失稳，即考察结构是否有布置上的隐含的缺陷。因为构件的应力一般大家都控制的比较严格。此时第一类屈曲临界荷载值可以作为设计参考，第二类屈曲分析以荷载控制，选择荷载设计值为最大加载，可以适当放大。第二个可能的目的是考察结构的性能，即结构在罕遇情况下进入塑性阶段后的工作性能，因为第一类屈曲分析是求解结构的特征值，刚度矩阵不变，所以此时第一类屈曲分析对设计没有参考意义。需要进行第二类屈曲分析，涉及到大变形、p-delta效应、材料非线性。问题4：sap2000能否进行第二类稳定分析？我的看法是：前面ocean2000提到沈院士在研究网壳屈曲时说的话，我觉得很正确。这等同于问:sap2000能否产生微小初始位移，然后进行非线形(包括几何和材料的非线性)分析，并跟踪极值屈曲后阶段。首先关于初始微小位移，根据个人所知，ansys中认为模态分析中第一阶模态是最易发生的屈曲形态(因为临界荷载最小)，所以将第一阶模态乘以一个微小的因子作为各个节点的初始位移，来进行极值屈曲分析。个人认为在结构上任意一点（除了那些在加载中必定保持不动的点，如支座、对称中心等）施加一个微小的初始位移，都将导致极值屈曲分析的开始，因为结构是一个整体，微小的一点位移将传播开来，在整体内重分布，且由于其值微小，对结构分析结果不会产生显著影响。所以可得推论：以微小的荷载进行非线性分析，然后以此分析作为新分析的开始进行加载。其次关于sap2000的材料非线性分析功能。与ansys相比，ansys中，构件进入塑性后，是按照预先定义的非线性材料的应力－应变滞回曲线来调整单元端部的内力的。而sap2000则做了简化，在杆件进入塑性后，在进入塑性的地方用塑性铰来代替塑性化那一时刻后的节点性能。至于用位移控制还是荷载控制，考虑到在屈曲后，