09-ANSYS-Workbench--Mechanical-线性屈曲分析

7-1Workbench-MechanicalIntroduction第七章线性屈曲分析线性屈曲分析7-2TrainingManual简介•本章将介绍线性屈曲分析。•内容:A.屈曲的背景知识B.屈曲分析步骤C.Workshop7-1•本章所述的功能，一般可用于ANSYSDesignSpaceEntra及以上版本的许可。–本章讨论的某些选项可能需要更高级的许可，但这些都指出相应的许可。线性屈曲分析7-3TrainingManualA.屈曲的背景知识•需要评价许多结构的稳定性。在薄柱，压缩部件，和真空罐的例子中，稳定性是重要的。•失稳（屈曲）的结构，负载基本上没有变化（超出一个小负载扰动）会有一个非常大的变化位移{x}。FF稳定的不稳定的线性屈曲分析7-4TrainingManual…屈曲的背景知识•特征值或线性屈曲分析预测理想线弹性结构的理论屈曲强度。•此方法相当于教科书上线弹性屈曲分析的方法。–用欧拉行列式求解特征值屈曲会与经典的欧拉解一致。•缺陷和非线性行为使现实结构无法与它们的理论弹性屈曲强度一致。线性屈曲一般会得出不保守的结果。•线性屈曲无法解释的问题–非弹性的材料响应。–非线性作用。–不属于建模的结构缺陷（凹陷等）。线性屈曲分析7-5TrainingManual…屈曲的背景知识•尽管不保守，线性屈曲有多种优点：–它比非线性屈曲计算省时,并且可以作第一步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的载荷).•在屈曲分析中做一些对比可以体现二者的明显不同–线性屈曲分析可以用来作为确定屈曲形状的设计工具.•结构屈曲的方式可以为设计提供向导线性屈曲分析7-6TrainingManual…线性屈曲基础•对于线性屈曲分析求解特征值要用到屈曲载荷因子li和屈曲模态yi:假设:–[K]和[S]不变:•假定为线弹性材料•利用小变形理论并没有包括非线性•重要的是要记住与进行线性屈曲分析模拟有关的这些假设。0iiSKyl线性屈曲分析7-7TrainingManualB.屈曲分析步骤•需要在屈曲分析之前（或连同）完成静态结构分析。蓝色显示的步骤是屈曲分析特有的。–附上几何体–指定材料属性–定义接触区域(如果合适)–定义网格控制(可选)–加入载荷与支撑–求解静力结构分析–链接线性屈曲分析–设置初始条件–求解–模型求解–检查结果线性屈曲分析7-8TrainingManual…几何体和材料属性•与线性静力分析类似，任何DS支持的类型的几何体都可以使用：–实体–壳体(确定适当的厚度)–线体（定义适当的横截面）•只有屈曲模式和位移结果可用于线体。•尽管模型中可以包含点质量，但是由于点质量只受惯性载荷的作用，因此在应用中有一些限制。•材料属性，杨氏模量和泊松比是必须有的。线性屈曲分析7-9TrainingManual…接触区域•屈曲分析中可以定义接触对。但是，由于这是一个的线性分析，因此接触行为不同于非线性接触类型:•前提讨论(见表5)。InitiallyTouchingInsidePinballRegionOutsidePinballRegionBondedBondedBondedFreeNoSeparationNoSeparationNoSeparationFreeRoughBondedFreeFreeFrictionlessNoSeparationFreeFreeContactTypeLinearBucklingAnalysis线性屈曲分析7-10TrainingManual…载荷与支撑•至少有一个导致屈曲的结构载荷，以适用于模型：•至少要施加一个能够引起结构屈曲的载荷:–所有的结构载荷都要乘上载荷系数来决定屈曲载荷，因此不支持不成比例或常值的载荷(参考下一张幻灯片)–不推荐只有压缩的载荷–结构可以是全约束，在模型中没有刚体位移.Fxl=屈曲载荷屈曲分析所有施加载荷（F）与载荷因子(l)相乘得到屈曲得到临界载荷线性屈曲分析7-11TrainingManual…载荷与支撑•如果接触和比例载荷存在应特别考虑。–用户可以对屈曲结果进行迭代，调整可变载荷直到载荷乘数变为1.0或接近1.0.–以自重WO并施加一外力A得柱子为例。–当调整A的值到l=1.0，结果可以达到叠加。这保证自重=真实重量或WO*lWO。线性屈曲分析7-12TrainingManual…设置屈曲在项目图表中屈曲分析经常与结构分析进行耦合。–在分支中的“Pre-Stress”项包含结构分析的结果。–在线性屈曲分支下的“AnalysisSettings”的详细介绍允许用户指定找到的屈曲模型的代号。线性屈曲分析7-13TrainingManual…求解模型•建立屈曲分析模型后可以求解除静力结构分析以外的分析。–线性屈曲分析计算机的使用率比相同模型下的静力分析高。–The“SolutionInformation”分支提供详细的求解输出。线性屈曲分析7-14TrainingManual…检查结果•求解完成后，可以检查屈曲模型：–每个屈曲模态的载荷因子显示在图形和图表的详细查看中，载荷因子乘以施加的载荷值即位屈曲载荷。F屈曲=(F施加xl)线性屈曲分析7-15TrainingManual…检查结果•载荷因子(l):–下面塔模型求解了两次。在第一种情况施加单位载荷。第二个施加预测的载荷（见下页）线性屈曲分析7-16TrainingManual…检查结果•载荷因子(l):LoadUnitadBucklingLo_*lladBucklingLoLoadActualadBucklingLo_*lFactorSafetyLoadActualdBuclingLoa__l线性屈曲分析7-17TrainingManual…检查结果•屈曲载荷因子可以在“线性屈曲分析”分析分支下“Timeline”的结果中进行检查。–这是求解多个屈曲模态的一个很好的方法，以便观察结构屈曲在给定的施加载荷下的多个屈曲模态。线性屈曲分析7-18TrainingManualC.Workshop7.1–线性屈曲•Workshop7.1–线性屈曲•目标:–验证下图管道模型的线性屈曲仿真结果。与使用手册上的计算结果进行比较。