abaqus压杆屈曲分析0001

1、压杆屈曲分析.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线，并与规范中的

2、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：E= 2,0 X1011 N?m2 ,尸 0.3 ,fy = 3.45 X 108 N?m2n/ie压杆截面尺寸（单位:m)图1-1.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iy = 0.0384m，长细比取值及杆件长度见表1 :表1入506080100120150180t m)1.922.303.073.844.605.766.90.模型分析ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法，general statics 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

3、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

4、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程与之类似。4.1 buckle 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3.45 X108 N?m2,弹性模量= 2.0 X1011 N?m2；腹板和翼缘板为壳单元，厚度分别为0.008和0,01 o材料定义见图4-2Name: ste？lD&5 cription:Material BehaviorsDen? ity

5、ElasticPlssticGe-neral Mechanical Thermal Other| /ElasticType: kotropic bo ptions| Use temperature-dependent da七耳Moduli time scale (for vi“。0GEtidty); Long-term I Mo campre-ssionNo tersionDmYoungsModulusPQi/SQUWRatioOK1 200000000000Cancel图4-23在Assembly 装配中创建一个instance 。4创建分析步，类型为liner perturbation ,

6、 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hlame: bucklelType： BuddeBasic OtherDescription:Nlgeom： OffEigensQlven 口 _anczqs SubspaceWNumber of eigenvalues requested：Minimum eigenvalue of interest;Block size: a Default Value:Maxlmijnn number of block Lanczos 弓t已pw; Q Default Value：Warning:

7、 The Lanczes eigertsoker cannot be used for buckliingOKanalyses of models that Eontdin c&ntart pair or contact elements, hybrid element5, distributing eoupli ng elements or fpr models pr蜡Iq.d片d sbove th biRircartion Ipd.Ca；n cel图4-35定义边界及荷载，边界为一端较支，一端滑动，荷载为单位为 1的壳边缘荷载。荷载定义见图4-4Name： LeadType-:Shell

8、edge loadStep:btu clcl el (Euckle)Reyion: (Picked) 玲Di str ibLition: UniformT 广曰 ction；NormalMagnitude: 1Traction is defined per unit deformed areaFollow rotation图4-46划分网格。Sisi ng ControlsApproximate global size-: 0.0团 Curvature co nt rolMaximum deviation fartpr (0.0 h/L 1,0); 0.1(Apprcximate ri urn

9、 her of elements per circle： &)Minimum size controla By fraction ?f global size (0.0 min 1.0) 0.1- By absolute value fO.O i%, J即同上卧Ik加 wfM-GYS 传L+dJ Mtm比.JtsrailfinE McX俄根间sibr2我-, -mi图4-84 在分析步中选 buckle 然后 replace step，将其改为 general-static , riks ,各参数设置见图4-9 :图4-95修改key words ,引入初始缺陷。在 model中选edit k

10、ey words ,加入 命令：*imperfection,file=buckle1,step=11,5e-32,5e-3具体位置见图4-10 :Boundary.PickedSetl&P 2, 2* Name: roller Type: Di5phcemenVRotatieri*Boundary丹hd兑电工2Im perfectionFfle = bu ckl el,5tep=l15e-32,5e-3rtw-fr* STEP; buckle1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Name

11、: d 匡1Type: Displacement/tationStep:bucklel (Static R；k：s)Regicr: Picked) 口CSVS: (Global) Q 人Distribution: Uniform甲 附胡 UI:/UN0团 U3；-aosZ URL0radiansUR2：radiansIff UR3:0radiansNote: The displacement value will betnisintained in subsequent Eteps.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4-1