abaqus压杆屈曲分析

1、压杆屈曲分析1.问题描述在钢结构中，受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性， 所以失稳是钢结构最为突出的问题。 压杆整体失稳形式可以是弯曲、 扭转和弯扭。 钢构件在轴心压力作用下， 弯曲失稳是常见的失稳形式。 影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、 初始弯曲、 荷载初偏心及端部约束条件等。 实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷，导致构件的稳定承载力降低。本文利用 abaqus 对一定截面不同长细比下的 H 型钢构件进行屈曲分析，通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲，得出构件发生弯曲失稳的极限荷载。通过比较不同长细比下的弯曲失稳的临界荷载得出构件荷载位移曲

2、线， 并与规范中的构件曲线相比较。钢构件的截面尺寸如图 1-1 所示。构件的材料特性：,图 1-12. 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 1506080100120150180（m）1.922.303.073.844.605.766.903. 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

3、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

4、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 4-12 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4-23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

5、。图 4-35 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 4-46 划分网格。图 4-57 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：*nodefileU，具体位置如图 4-7图 4-74.2riks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

6、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 4-84 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 4-95 修改 keywords，引入初始缺陷。在model 中选 editkeywords ，加入命令：*imperfection,file=buckle1,step=11,5e-32,5e-3具体位置见图 4-10 ：图 4-106 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 4-117 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 4-128 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