Abaqus非線性屈曲分析方法
2016-12-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
通常情況下,我們只用關注產(chǎn)品結構本身的強度和剛度滿足一定的要求或標準即可。但實際工程中,對于像細長類的結構、薄壁結構我們還得考慮它的穩(wěn)定性問題,這也就是我們通常所說的失穩(wěn)問題或者塌陷問題。在有限元分析中,我們主要通過屈曲分析(Buckling Analysis)去判斷發(fā)生屈曲的臨界載荷大小。而這其中根據(jù)實際結構和要求的不同又分為線性屈曲分析(通常直接簡稱為屈曲分析)和后屈曲分析。當然,如何涉及非線性問題,后屈曲分析是必要的,不過對于后屈曲分析的實現(xiàn)方式也會更加麻煩一些,因為需要局部調整inp關鍵字達到目的,但只要掌握了關鍵點,依葫蘆畫瓢還是非常湊效的。在Abaqus中對于屈曲的計算考慮則依據(jù)結構的復雜性而定,簡單的可以只考慮線性屈曲分析預估臨界載荷大小;對于較復雜的模型,則可以考慮Riks法進行后屈曲計算,從而可獲取屈曲以后的結構響應情況;但對于涉及接觸脫開等特別復雜的問題可能得借助Explicit來實現(xiàn);而對于局部褶皺問題需要借助Static,Stabilize來實現(xiàn)。線性屈曲分析用于預估臨界失穩(wěn)載荷和失穩(wěn)模態(tài);所求得的屈曲特征值與所加載的載荷大小相乘就是臨界失穩(wěn)載荷;當然,對完善結構的屈曲問題,線性屈曲分析也是為后屈曲分析引入缺陷(擾動)做好準備,這是非常關鍵的。在Abaqus中進行線性屈曲分析的方法是通過Buckle進行的。一般線性屈曲分析只需要關注第一階屈曲模態(tài),并根據(jù)計算所得的第一階屈曲載荷因子預估使結構發(fā)生屈曲所需要的臨界載荷是多大。但通常而言線性屈曲分析得到的臨界失穩(wěn)載荷大小是保守的,偏大的。為了獲取更加準確的結果,特別是復雜模型,就需要進行非線性屈曲分析(或稱為后屈曲分析)。因此通常會在線性屈曲分析中考慮添加關鍵字作為后屈曲分析的擾動引入?yún)?shù)。具體做法如下(注意關鍵字的插入位置和書寫格式):再提交計算后會生成相應的.fil文件,該.fil文件將在后屈曲分析中進行引用!后屈曲分析通常在線性屈曲分析后,通常的做法是將原線性屈曲模型復制生成新的模型,并調整和修改分析步和載荷工況、接觸等,比如方筒的壓潰,就需要修改為顯示動力學分析,添加自接觸關系等。當然最終要的是要引入缺陷擾動,即調用之前生產(chǎn)的.fil文件。具體做法如下:其中關鍵字中file后面的名稱即調用的前面的.fil文件的名稱,第二行第一個數(shù)字1表示引入的是第一階線性屈曲的擾動結果,0.5e-3表示引入的擾動量的大小。擾動量(或稱為缺陷因子)的大小準確的做法是進行試驗矯正,一般是按照經(jīng)驗的做法,取殼厚或桿長的 1‰ ~ 2‰ 。實際上一定程度上,你也可以調整擾動量的大小進行試算并比對后屈曲狀態(tài)和其他計算結果參數(shù),如果結果變化不大,說明結構對缺陷的敏感性較低,反之表示相對敏感。當然這個觀點還有待深入考究。
上圖中左圖沒有考慮引入擾動量,右圖是考慮的擾動量的結果。大家可以仔細觀察下結果的區(qū)別。
實際上右圖在壓潰的過程中,相對光滑,結果相對更加合理。
當然對于方筒這類實際上是通過顯示方法實現(xiàn)的,更準確的講是動力屈曲分析,所以我們還得判斷動能、塑形耗散等能量參數(shù),才能是結果更加準確,限于偏于以后單獨在顯示動力學分析中再單獨討論。
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