O-20140430-网培-施工专题-稳定-网络培训

midasCivil网络培训,2014.04.30,ExperiencetheChange,ChangetheExperience,结构稳定分析,稳定分析简介局部稳定整体稳定线性屈曲分析求解流程设置详述常见问题应用总结非线性屈曲分析设置详述常见问题应用总结,目录,稳定分析简介局部稳定,翼缘板、腹板局部失稳,模型：“局部稳定”,为保证施工临时结构正常工作，其必须满足强度、刚度、变形、稳定等的要求，即使强度等性能满足要求，仍然会出现失稳破坏，故稳定性分析是非常重要的内容。稳定性一般可分为局部失稳和整体失稳。,稳定分析简介局部稳定,fQ235：190215MPa;h/b=2000/20=100;h/b=2000/5=400;,稳定分析简介局部稳定,钢结构,宽（高）厚比,屈曲后强度,加肋,稳定分析简介局部稳定,为什么是钢结构，砼结构没有局部失稳的规定？,简单换算，定性分析：fs/fcd10倍换算为砼截面：tcw/tw=10砼h0/tw或b/t0.1钢h/t或b/t4.3受弯构件，钢h0/tw250砼h0/tw25805.4弯压构件，钢b/t100砼b/t1013注：此处省略fk/f参考资料：钢结构设计规范GB50017-2003/4.35.4；材料力学（）第四版孙训方。,稳定分析简介整体稳定,整体稳定：指随着荷载逐渐增大，结构原始平衡状态转变为不稳定状态。两种基本形式：分支点（平衡分叉、质变）失稳和极值点（量变）失稳。,稳定分析简介分支点失稳,（1）FFcr压杆处于直线形式的平衡状态（=0），即原始平衡状态（路径）。轻微干扰会发生弯曲，偏离原始平衡状态，但当干扰消失，压杆回到原始平衡状态。平衡路径是唯一的，OAB。注：欧拉公式适用条件：FFcr=2()2或=，大柔度杆适用，小柔度杆不适用。,分支点失稳：,稳定分析简介分支点失稳,分支点失稳：,（2）F=Fcr原始平衡状态不再是唯一的平衡状态，会出现两种趋势。无干扰时，构件处于直线形式的平衡状态（路径）；轻微干扰发生微弯，偏离原始平衡状态，当干扰消失，不恢复原始平衡状态（原直线位置），保持微弯状态（路径）。,无干扰,有干扰,稳定分析简介分支点失稳,分支点失稳：,（3）FFcr无干扰时，理论上构件仍可处于直线形式的平衡状态（路径）BC，是不稳定的平衡状态；轻微干扰时，构件将发生急剧的弯曲变形，导致破坏（路径）BD，也称为随遇平衡状态。,无干扰,有干扰,稳定分析简介分支点失稳,分支点失稳：,小结：分支点：两条平衡路径-OABC和-BD的交点B，在分支点处，原始平衡路径和新的平衡路径同时并存，这种失稳形式即是分支点失稳。分支点对应的荷载就是临界荷载Fcr。,无干扰,有干扰,稳定分析简介分支点失稳,单自由度完善体系的分支点失稳，按大位移和小位移计算简介：,大位移分析：=0=0解1：=0解2：=,小位移分析，1=0=0解1：=0解2：=,平衡路径按大位移理论计算时为曲线BD，如果按小位移理论近似计算，则曲线BD退化为水平直线BD，但是，临界荷载的大小是相同的。=,核心：当时，cos,稳定分析简介分支点失稳,跳跃失稳：常出现在扁拱或扁桁架结构中，AB是稳定状态，BCD不稳定，B-F出现跳跃，FG又属于稳定平衡，但是，实际工程一般是不允许结构发生跳跃现象的，所以，B点为临界荷载位置。结构的变形在荷载达到临界值前后发生性质上的突变，可视为一种特殊形式的分支点失稳。,稳定分析简介极值点失稳,极值点失稳：,OA是小位移理论计算得到的F-曲线，初始位移增加缓慢，逐渐加快，当Fp接近欧拉临界值Fc时，位移趋于无限大。,大位移极值点：,小位移极值点：,1,Fc=,Fcr=,非完善体系，初始偏角，OBC为按大位移理论计算，存在极值点B，OB段稳定，BC段失稳，B点对应临界荷载Fcr，故为极值点失稳。,稳定分析简介极值点失稳,极值点失稳：,大位移极值点：,Fcr=,小位移极值点：,Fc,可见，大位移理论分析的极值点，与初始缺陷有关，小位移理论极值与初始缺陷无关；,稳定分析简介总结,小位移（欧拉）,大位移,完善,非完善,稳定分析,分支点失稳：Fcr根据欧拉计算，与大位移理论计算结果一致。,极值点失稳：Fcr无限接近完善体系分支点失稳计算值，与初始缺陷无关，与大位移理论计算结果不同。,完善,非完善,分支点失稳：Fcr与小位移理论计算结果一致，较大时,有下降段。,极值点失稳：Fcr准确，与初始缺陷相关。,整体稳定,局部稳定,按教材整理,无限自由度体系的稳定分析公式推导介绍略在无限自由度体系中，平衡方程是微分方程不是代数方程手算不太现实借助midasCivil的线性屈曲分析和非线性分析完成基本推导过程详见材料力学或结构力学，了解即可！参考资料：材料力学第5章、第9章第四版孙训方；结构力学教程第14章龙驭球包世华。,稳定分析简介总结,重要的结论：无论完善体系的分支点失稳，还是非完善体系的极值点失稳，都可以用小位移分析和大位移分析理论进行分析。,稳定分析简介局部稳定整体稳定线性屈曲分析求解流程设置详述常见问题应用总结非线性屈曲分析设置详述常见问题应用总结,目录,线性屈曲分析求解流程,1、计算结构弹性刚度矩阵，与荷载无关，结构既有的刚度矩阵；2、计算各单元标准几何刚度矩阵,梁单元轴力、弯、剪、扭,桁架单元,板和实体单元,3、根据内力计算各单元几何刚度矩阵=4、计算构件的几何刚度矩阵=5、一定变形U状态下，建立构件静力平衡方程：+=+=+=,5、一定变形U状态下，建立构件静力平衡方程：+=+=+=6、问题转变为解矩阵方程：+=行列式的值：+=，=cr失稳；+，cr稳定；7、问题再次转变为求解+=的特征值8、屈曲分析中的特征值就是临界荷载系数。也可以这样理解：受压减小刚度，受拉增加刚度，当压力增大到一定数值使刚度减小值等于构件弹性刚度时，构件发生屈曲。,线性屈曲分析求解流程,模型：“屈曲分析”,线性屈曲分析设置详述,模态数量：输入需要计算的屈曲模态数量；注：输入值超过结构最大模态数，程序在信息窗口提升，按信息修改一下即可。其实，我们只关心一阶模态的特征值，因为在一阶模态时，结构已经失稳了，后续模态虽然有特征值，对具体工程应用没有实际意义。仅考虑正值：勾选时，仅输出加载方向的屈曲模态和特征值；注：对于静力荷载，加载方向是固定的，特征值都是正的，是否勾选无意义。动力荷载随时间方向发生变化时，这时，如果只需查看正方向数据时，勾选即可。,线性屈曲分析设置详述,搜索：设定特征值输出范围，0-0默认全部输出。,检查斯图姆序列：检测特征值是否有漏根情况，保证获得使低阶模态的全部特征根。注：实际工程中，模态较少时，由于收敛判断条件的模糊性，易发生高阶先于低阶收敛的情况，造成丢根。,梁单元轴力、弯、剪、扭,仅考虑轴力：计算几何刚度时仅考虑轴力影响。,线性屈曲分析设置详述,屈曲分析荷载组合：输入屈曲分析的初始荷载组合，并确定组合系数和荷载类型。注：（1）严格讲，自重和恒载的荷载类型为“常量”，活载荷载类型为“变量”。（2）程序将根据初始荷载工况，计算结构内力及几何刚度矩阵。所谓的临界荷载Fcr，对应的是我们定义为变量的荷载工况的荷载临界值。（3）个人建议，每次屈曲分析尽量只设置一个荷载工况Fi为变量，这样可以清晰知晓该荷载工况的临界荷载值Fcr=Fi，如果设置多个荷载工况为变量，那么Fcr=(F1+F2+F3+.+Fn)，这时的Fcr是F1-Fn同时变化时的临界荷载值，如果是这样，把F1-Fn定义为一个荷载工况进行组合将方便。,线性屈曲分析设置详述,常见问题：1、有可能的误差是怎么产生的？2、水平方向荷载可否作为屈曲分析的荷载工况？3、屈曲分析如何考虑预应力荷载？4、“几何刚度初始荷载”对结构的屈曲分析结果没有影响？5、不能同时执行移动荷载分析？6、不能同时进行P-分析？7、为什么只看一阶模态的特征值，作为临界荷载系数？,线性屈曲分析常见问题,8、如下提示是什么意思？9、如何确定初始缺陷（变形）？A：按最大向量位移控制的，初始变形设置(1)、提取屈曲向量（X，Y，Z），同时确定向量位移最大的节点号各节点屈曲向量位移比K(2)、计算单位屈曲向量（a，b，c）各节点屈曲向量方向(3)、设置最大向量位移节点