abaqus压杆屈曲分析上课讲义.doc

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1、精品好文档，推荐学习交流压杆屈曲分析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

2、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,仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流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

3、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

4、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示仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流图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.

5、008和0,01。材料定义见图4-2仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流图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。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流图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4-4仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢1

6、3精品好文档，推荐学习交流6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仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流图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set-z，取构件中

7、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：仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢13精品好文档，推荐学习交流图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-32,5

8、e-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。仅供学习与