热轧工字钢非线性屈曲分析

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1、目录【摘要】3【关键词】3一．计算方法和模型简介及分析过程41.1计算方法41.2模型简介41.3分析过程61.3.1特征值屈曲分析61.3.2非线性屈曲分析11二．计算结果分析142.1荷载-位移曲线142.2稳定系数比较15【参考文献】17【摘要】本文是基于Abaqus采用梁单元，对热轧工字钢在轴心受压情况下发生弯曲失稳的非线性屈曲分析。通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲这一几何初始缺陷，得出构件发生弯曲失稳的极限荷载。通过保持柱子的截面不变，只改变长度，进而实现得到不同长细比的弯曲失稳的临界荷载，并得到相应的荷载

2、位移曲线以及稳定系数，最后与规范给出的稳定系数做比较验证分析的正确性。【关键词】特征值屈曲分析弯曲失稳非线性屈曲分析稳定系数一．计算方法和模型简介及分析过程1.1计算方法利用abaqus进行屈曲分析，一般分为两步：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，是用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲荷载，并在inp文件里做一定的修改，此修改是在下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的节点输出为.fil文件，作为下一步后屈曲分析所需要的初始缺陷的数据。其次，就是非线性屈曲分析，此步一般定义为非线性，原因在于是在大变形

3、情况进行的，一般采用位移控制加修正的弧长法（riks法），可以定义材料非线性，几何非线性，以及加上初始缺陷。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，除了采用位移控制以及弧长法设定外，需在所得到的inp文件中，嵌入第一步分析中的.fil节点数据。1.2模型简介本文利用abaqus有限元分析软件时，采用了梁单元，所选取的是热轧工字型截面，截面参数见图一（单位m）：图一热轧工字钢截面参数又，其中的材料本构关系采用双线性塑性材料模型，所选材料为Q345钢材，故弹性模量为：2.1e11Pa，屈服强度取：3.45e8Pa，

4、泊松比取0.3。本文一共做了15个模型的分析，其中每一个模型的截面参数保持不变，通过改变杆件的计算长度进而实现不同的长细比分析，各模型的截面惯性矩及长细比等详见表1.2模型计算参数详表。表1.2模型计算参数详表编号计算长度l（）截面面积A（）（）（）12.00.005680.000013340.0484664341.2722.50.005680.000013340.0484664351.5833.00.005680.000013340.0484664361.9043.50.005680.000013340.0484664372

5、.2154.00.005680.000013340.0484664382.5364.50.005680.000013340.0484664392.8575.00.005680.000013340.04846643103.1685.50.005680.000013340.04846643113.4896.00.005680.000013340.04846643123.8106.50.005680.000013340.04846643134.11117.00.005680.000013340.04846643144.43127.5

6、0.005680.000013340.04846643154.75138.00.005680.000013340.04846643165.06148.50.005680.000013340.04846643175.38159.00.005680.000013340.04846643185.70注：由于弯曲失稳是沿着弱轴方向失稳，故在此只列出弱轴方向的相关计算参数，并不在另外列出强轴方向的相关计算参数。1.3分析过程以长细比为51.58的为例；1.3.1特征值屈曲分析：第一步：在Part模块定义梁单元第二步：在Part模块定义构

7、件长度（2.5m）分别输入（0,1.25），（0，-1.25）第三步：在Property模块定义截面属性第四步：在Property模块定义截面方向点击菜单栏的并选择BeamSectionOrientation后输入（1.0,0.0,0.0）第五步：在Assembly模块组装模型第六步：在Step模块定义buckle分析步第七步：在Load模块定义模型的边界条件定义轴向力定义约束条件第八步：在Mesh模块定义网格划分第九步：在任意模块修改INP文件，修改语句如下第十步：在Job模块提交并计算完成buckle分析1.3.2非线性屈

8、曲分析：第一步：拷贝前一步即特征值屈曲分析所用的模型第二步：在Step模块定义Riks分析步第三步：引入初始缺陷在第二个模型的任意模块，点击菜单栏中的model，再点击其下拉栏中的EditKeywords修改INP文件，修改内容如下：其含义即为引入buckle分析步中的一阶模