第11章屈曲分析(共18頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第11章 屈曲分析11.1 屈曲分析概述 靜力分析方法認(rèn)為桿件的破壞取決于材料的強(qiáng)度，當(dāng)桿件承受的應(yīng)力小于其許用應(yīng)力時(shí)，桿件便可安全工作，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)受壓桿件這卻并不一定正確。壓桿在承受的應(yīng)力小于其許用應(yīng)力時(shí)，桿件會(huì)發(fā)生變形而失去承載能力，這類問(wèn)題稱為壓桿屈曲問(wèn)題，或者壓桿失穩(wěn)問(wèn)題。 工程中許多細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件如發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿、液壓缸中的活塞桿和訂書機(jī)中的訂書針等，以及其他受壓零件，如承受外壓的薄壁圓筒等，在工作的過(guò)程中，都面臨著壓桿屈曲的問(wèn)題。臨界載荷是受壓桿件承受壓力時(shí)保持桿件形狀的載荷上限。壓桿承受臨界載荷或更大載荷時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，如圖11-1所示。經(jīng)典材料力學(xué)使用Euler

2、公式求取臨界載荷： （11-1） 圖11-1臨界載荷下壓桿發(fā)生屈曲該公式在長(zhǎng)細(xì)比超過(guò)100有效。針對(duì)不同的壓桿約束形式，參數(shù)的取值如表11-1所示。表11-1 Euler公式中參數(shù)的取值約束情況一端固定，一端自由 一端固定，一端絞支兩端絞支兩端固定兩端固定，一端可橫向移動(dòng)群20.710.51對(duì)于壓桿屈曲問(wèn)題，ANSYS中一方面可以使用線性分析方法求解Euler臨界載荷，另一方面可以使用非線性方法求取更為安全的臨界載荷。 ANSYS提供兩種技術(shù)來(lái)分析屈曲問(wèn)題，分別為非線性屈曲分析法和線性屈曲分析法（也稱為特征值法）。因?yàn)檫@兩種方法的結(jié)果可能截然不同（見(jiàn)圖11-2），故需要理解它們的差異：

3、8; 非線性屈曲分析法通常較線性屈曲分析法更符合工程實(shí)際使用載荷逐漸增大的非線性靜力學(xué)分析，來(lái)求解破壞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的臨界載荷。使用非線性屈曲分析法，甚至可以分析屈曲后的結(jié)構(gòu)變化模式。² 線性屈曲分析法可以求解理想線性彈性理想結(jié)構(gòu)的臨界載荷，其結(jié)果與Euler方程求得的基本一致。圖11-2不同分析方法的屈曲分析結(jié)果11.2線性屈曲分析步驟 由于線性屈曲分析基于線性彈性理想結(jié)構(gòu)的假設(shè)進(jìn)行分析，所以該方法的結(jié)果安全性不佳，那么在設(shè)計(jì)中不宜直接采用分析結(jié)果。 線性屈曲分析包含以下步驟。11.2.1前處理 建立模型，包括： （1）定義單元類型，截面結(jié)構(gòu)、單元常數(shù)等。在線性屈曲分析中，ANSYS對(duì)單

4、元采取線性化處理，故即使定義了非線性的高次單元，在運(yùn)行中也將被線性化處理。 （2）定義材料，可以采用線性各向同性或線性正交各向異性材料，因求解剛性矩陣的需要，必須定義材料的楊氏模量。 （3）建立有限元模型，包括幾何建模與網(wǎng)格化處理。11.2.2求取靜態(tài)解 求取靜態(tài)解，包括： （1）進(jìn)入求解器，并設(shè)定求解類型為Static。 （2）激活預(yù)應(yīng)力效應(yīng)（在求解過(guò)程中必須激活）。 命令方式：PSTRES,ON GUI方式：選擇Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options命令，找到PSTRES并選中，將其設(shè)置為打開(kāi)狀態(tài)。

5、（3）施加約束和載荷：可以施加一個(gè)單位載荷，也可取一個(gè)較大的載荷（特別在求解模型的臨界載荷很大時(shí)）。 （4）求解并退出求解器。11.2.3求取屈曲解 求取臨界載荷值和屈曲模態(tài)，包括： （1）進(jìn)入求解器，并設(shè)定求解類型為Eigen Buckling。 命令方式：ANTYPE,BUCKLE GUI方式： 選擇Main Menu > Solution>Analysis Type- New Analysis命令，在彈出的對(duì)話框中，將Eigen Buckling前的單選框選中。 （2）設(shè)置求解選項(xiàng)。 命令方式：BUCOPT, Method, NMODE, SHIFT, LDMULTE, Ra

6、ngeKey 其中： Method指定臨界載荷提取的方法，可為L(zhǎng)AMB指定Block Lanczos方法，或SUBSP指定子空間迭代法。 NMODE指定臨界載荷提取的數(shù)目。 SHIFT指定臨界載荷計(jì)算起始點(diǎn)，默認(rèn)為0.0。 LDMULTE指定臨界載荷計(jì)算終止點(diǎn)，默認(rèn)為正無(wú)窮。 RangeKey控制特征值提取方法的計(jì)算模式，可為CENTER或RANGE;默認(rèn)為CENTER，計(jì)算范圍為（SHIFT LDMULTE，SHIFT+LDMULTE），采用RANGE的計(jì)算范圍為（SHIFT, LDMULTE）。 GUI方式：選擇Main Menu > Solution > Analysis T

7、ype > Analysis Options命令，在彈出的對(duì)話框中，輸入命令中的各項(xiàng)參數(shù)。 （3）設(shè)置載荷步驟、輸出選項(xiàng)和需要擴(kuò)展的模態(tài)。 擴(kuò)展模態(tài)的方式如下。 命令方式：MXPAND, NMODE, FREQB, FREQE, Elcalc, 其中： NMODE指定需要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)目，默認(rèn)為ALL，擴(kuò)展求解范圍內(nèi)的所有模態(tài)。如果為-1,不擴(kuò)展模態(tài)，而且不將模態(tài)寫入結(jié)果文件中。 FREQB指定特征值模態(tài)擴(kuò)展的下限，如果與FREQE均默認(rèn)，則擴(kuò)展并寫出指定求解范圍內(nèi)的模態(tài)。 FREQE指定特征值模態(tài)擴(kuò)展的上限。 Elcalc網(wǎng)格單元計(jì)算開(kāi)關(guān)，如果為NO，則不計(jì)算網(wǎng)格單元結(jié)果、相互作用力和能

8、量等結(jié)果；如果為YES，計(jì)算網(wǎng)格單元結(jié)果、相互作用力、能量等；默認(rèn)為NO。 SIGNIF指定閾值，只有大于閾值的特征值模態(tài)才能被擴(kuò)展。MSUPkey指定網(wǎng)格單元計(jì)算結(jié)果是否寫入模態(tài)文件中。 GUI方式：選擇Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand > Expand Modes命令，在彈出的對(duì)話框中，輸入命令中的各項(xiàng)參數(shù)。11.2.4后處理 查看結(jié)果。 （1）查看特征值。 （2）查看屈曲變形圖。11.3非線性屈曲分析步驟 非線性屈曲分析屬于大變形的靜力學(xué)分析，在分析中將

9、壓力擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)承受極限載荷。如果使用塑性材料，結(jié)構(gòu)在承受載荷時(shí)可能會(huì)發(fā)生其他非線性效應(yīng)，如塑性變形等。 從圖11-2中可以看到，使用非線性屈曲分析方法得到的臨界載荷一般較線性方法小，因此在非線性分析中通常使用線性分析中的臨界載荷為加載起點(diǎn)，分析結(jié)果出現(xiàn)屈曲后的變化形態(tài)。11.3.1前處理 建立模型，包括： （1）定義單元類型、截面結(jié)構(gòu)、單元常數(shù)等。 （2）定義材料，可以采用線性各向同性或線性正交各向異性材料，因求解剛性矩陣的需要，必須定義材料的楊氏模量。 （3）建立有限元模型，包括幾何建模與網(wǎng)格化處理。11.3.2加載與求解 加載并求解，包括： （1）進(jìn)入求解器，并設(shè)定求解類型為static。

10、 （2）激活大變形效應(yīng)。命令方式：NLGEOM,ON GUI方式：選擇Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol's Control命令，彈出Solution Controls對(duì)話框，在對(duì)話框中的Analysis Option框下選擇Large Displacement Static項(xiàng)。 （3）設(shè)置子載荷的時(shí)間步長(zhǎng)。使用非線性屈服分析方法是逐漸增大載荷直到結(jié)果開(kāi)始發(fā)散，如果載荷增量過(guò)大，得到的分析結(jié)果可能不準(zhǔn)確。打開(kāi)二分法選項(xiàng)和自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)選項(xiàng)有利于避免這樣的問(wèn)題。 打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)選項(xiàng)時(shí)，程序自動(dòng)求出屈服載荷。在求解時(shí)，一旦

11、時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置過(guò)大導(dǎo)致結(jié)果不收斂，程序?qū)⒆詣?dòng)二分載荷步長(zhǎng)，在小的步長(zhǎng)下繼續(xù)求解，直到能獲得收斂結(jié)果。在屈曲分析中，當(dāng)載荷大于等于屈曲臨界載荷時(shí)，結(jié)果將不收斂。一般而言，程序?qū)⑹諗康脚R界載荷。 （4）施加約束和載荷，可從小到大依次逐步將載荷施加到模型上，不要一次施加過(guò)大的載荷，以免在求解過(guò)程中出現(xiàn)不收斂的現(xiàn)象。在施加載荷時(shí)，施加一個(gè)小的擾動(dòng)，使結(jié)構(gòu)屈曲發(fā)生。 （5）求解并退出求解器。11.3.3后處理 查看結(jié)果，包括： （1）進(jìn)入通用后處理器查看變形。（2）進(jìn)入時(shí)間歷程后處理器查看參數(shù)隨時(shí)間的變化等。11.4中間鉸支增強(qiáng)穩(wěn)定性線性分析11.4.1問(wèn)題描述與分析問(wèn)題描述：兩端鉸支的細(xì)長(zhǎng)桿在承受壓力時(shí)

12、容易發(fā)生失穩(wěn)線性（屈曲效應(yīng)），工程上為了提高細(xì)長(zhǎng)桿的穩(wěn)定性，常在桿中間增加鉸支提高桿的抗屈曲能力。圖11-3所示為桿件在兩端鉸支和添加中間絞支情況下發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的示意圖。圖11-3桿件受壓失穩(wěn)示意圖求解增加中間鉸支后的壓桿臨界載荷，驗(yàn)證添加中間鉸支后的穩(wěn)定性增強(qiáng)效應(yīng)。有關(guān)的幾何參數(shù)與和材料參數(shù)如表11-2所示。 問(wèn)題分析：對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿，可采用二維分析，使用梁?jiǎn)卧?，?jiǎn)化有限元模型。桿的約束情況為，桿長(zhǎng)垂直方向3個(gè)鉸支點(diǎn)位移為0，桿長(zhǎng)方向一端固定，另一端承受壓力載荷。 表11-2幾何參數(shù)與和材料參數(shù)幾何參數(shù)材料參數(shù)桿長(zhǎng)200桿截面正方形0.5 X 0.5楊氏模量（注：本問(wèn)題中沒(méi)有給參數(shù)定義單位，但

13、在ANSYS系統(tǒng)中不影響分析。）11.4.2前處理1. 設(shè)定工作目錄、項(xiàng)目名稱，可使用ANSYS 14 Mechanical APDL Product Launcher 14.0登錄，輸入Working Directory和Job Name?？筛鶕?jù)需要任意填寫，但注意不要使用中文。2. 定義單元屬性。 （1）選擇Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete命令，在彈出的對(duì)話框中單擊Add按鈕，如圖11-4（a）所示。（2）彈出Library of Element Types，在圖11-4 （b）中選中Bea

14、m, 2 node 188，單擊按鈕OK確認(rèn)，回到Element Types對(duì)話框。 （a） （b）圖11-4定義單元（3）選中前一步定義的單元后，單擊Options按鈕；彈出BEAM 188 element type options對(duì)話框，將第三項(xiàng)K3改為Cubic Form，使梁?jiǎn)卧亻L(zhǎng)度方向?yàn)槿吻€，如圖11-5所示，單擊按鈕OK確認(rèn)，關(guān)閉對(duì)話框。（4）選擇Main Menu > Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections命令，彈出Beam Tool對(duì)話框，在對(duì)話框中設(shè)置ID為1，選擇矩形截面，設(shè)置B和H為0

15、.5，如圖11-6所示，單擊按鈕OK確認(rèn)，關(guān)閉對(duì)話框。 圖11-5設(shè)置梁?jiǎn)卧P(guān)鍵選項(xiàng) 圖11-6設(shè)置梁截面 3. 定義材料特性。 （1）選擇Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models命令，彈出Define Material Model Behavior對(duì)話框，如圖11-7 （a）所示。（2）在對(duì)話框右欄中選擇Structural > Linear > Elastic > Isotropic命令，彈出對(duì)話框，在對(duì)話框中設(shè)置EX為3E+007，如圖9.7 (b）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。關(guān)

16、閉彈出的提示PRXY為0對(duì)話框，并關(guān)閉Define Material Model Behavior對(duì)話框。 （a）添加材料特性 （b）設(shè)置材料特性圖11-7定義材料特性4. 建立有限元模型，采用直接生成網(wǎng)格單元的方法建立有限元模型。 （1）選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Nodes > In Active CS命令，彈出Create Nodes in Active Coordinate System對(duì)話框。 （2）在對(duì)話框中，輸入如圖11-8（a）所示的數(shù)據(jù)，單擊Apply按鈕確認(rèn)，建立節(jié)點(diǎn)1。 （

17、3）繼續(xù)在對(duì)話框中，輸入如圖11-8（b）所示的數(shù)據(jù)，單擊OK按鈕確認(rèn)，建立節(jié)點(diǎn)21。 （4）選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Nodes > Fill between Nds命令，彈出實(shí)體選擇對(duì)話框，如圖11-8（c）所示，依次選擇節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)21，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Create Nodes Between 2 Nodes對(duì)話框。 （5）在彈出的對(duì)話框中設(shè)置參數(shù)如圖11-8（d）所示，單擊OK按鈕，生成均勻分布的節(jié)點(diǎn)220，如圖11-8（e）所示。專心-專注-專業(yè)（a）創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)1（b）創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)2

18、1（c）選取節(jié)點(diǎn) （d）填充節(jié)點(diǎn) （e）填充后的節(jié)點(diǎn) 圖11-8直接生成節(jié)點(diǎn) （6）選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Auto Numbered > Thru Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，如圖11-9（a）所示，選擇節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2，單擊OK按鈕確認(rèn)，生成網(wǎng)格單元1。 （7）選擇Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Elements > Auto Numbered命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框

19、，如圖11-9（b）所示，單擊Pick All按鈕，彈出對(duì)話框Copy Elements （Automatically- Numbered）。（8）在對(duì)話框中，按圖11-9（c）中所示，分別填入20和1，代表包括原網(wǎng)格單元在內(nèi)，復(fù)制生成20個(gè)網(wǎng)格單元，使用節(jié)點(diǎn)增量為1，即在每?jī)蓚€(gè)連續(xù)的節(jié)點(diǎn)間生成網(wǎng)格單元。 （a）生成單元 （b）復(fù)制單元 （c）復(fù)制單元設(shè)置 圖11-9由節(jié)點(diǎn)生成單元（9）保存生成的模型。 （10）選擇Plot Ctrls > Numbering命令，打開(kāi)Plot Numbering Controls對(duì)話框，在對(duì)話框中選中Node numbers為On, Elem/Attr

20、ib numbering中選擇Element numbers，如圖11-10（a）所示，打開(kāi)節(jié)點(diǎn)和單元計(jì)數(shù)。（11）選擇Plot > Elements命令，在圖形窗口繪制的圖如圖11-10（b）所示，其中包含了對(duì)節(jié)點(diǎn)和單元的計(jì)數(shù)。 （a）設(shè)置編號(hào)顯示 （b）編號(hào)顯示的節(jié)點(diǎn)和單元圖11-10查看直接生成的模型11.4.3求取靜態(tài)解 定義邊界條件并求靜態(tài)解，命令方式： （1）選擇Main Menu > Solution > Unabridged Menu > Analysis Type > New Analysis命令，彈出New Analysis對(duì)話框，在對(duì)話框中選

21、擇Static單選按鈕，如圖11-11所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，關(guān)閉對(duì)話框。（2）選擇Main Menu > Solution > Analysis Type> Soln controls > Basic命令，彈出Solution對(duì)話Controls框，拖動(dòng)垂直滾動(dòng)條，找到并選中PSTRES項(xiàng)，如圖11-12所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，打開(kāi)預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)。 圖11-11設(shè)置靜態(tài)分析 圖11-12設(shè)置大應(yīng)力選項(xiàng) （3）選擇Main Menu > Solution>Define Loads > Apply>Structural> Displacement

22、 > On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)1，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框。 （4）在Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框中，找到Lab2項(xiàng)，在多選列表中選中UX和UY，如圖11-13（a）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （5）選擇Main Menu > Solution > Define Loads > Apply >Structural> Displacement >On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)11和節(jié)點(diǎn)21，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply U,ROT on Node

23、s對(duì)話框。 （6）在Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框中，找到Lab2項(xiàng)，在多選列表中選中UX，如圖11-13 （b）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （7）選擇Main Menu > Solution-Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)21，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply F/M on Nodes對(duì)話框。 （8）在對(duì)話框中，設(shè)置Lab為FY, VALUE為-1，如圖11-13 （c）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （9）選擇Main Menu > S

24、olution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > Symmetry B.C. > On Nodes命令，彈出Apply SYMM on Nodes對(duì)話框。（10）在Norml symm surface is normal to后選中Z-axis，如圖11-13（d）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。施加約束后的模型如圖11-13 （e）所示。 （a）約束節(jié)點(diǎn)1 （b）約束節(jié)點(diǎn)21 （c）施加載荷 （d）施加對(duì)稱邊界條件 （e）施加載荷后的模型 圖11-13施加載荷（11）選擇Main Menu &

25、gt; Solution > Solve > Current LS命令，彈出Solve Current Load，對(duì)話框（見(jiàn)圖11-14（a）和一個(gè)信息窗口，仔細(xì)閱讀，確認(rèn)設(shè)置正確后關(guān)閉信息窗口，單擊OK按鈕，開(kāi)始求解。（12）彈出對(duì)話框如圖11-14 （b）所示，單擊Close按鈕即可。 （a） （b） 圖11-14 求解過(guò)程提示11.4.4求取屈曲解 求解臨界載荷，命令方式： （1）選擇Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis命令，彈出New Analysis對(duì)話框，選擇Eigen Buckling

26、選項(xiàng)，單擊OK按鈕確認(rèn)并關(guān)閉對(duì)話框。 （2）選擇Main Menu > Solution > Analysis Type > Analysis Options命令，彈出Eigenvalue Buckling Options對(duì)話框，設(shè)定求取的模態(tài)數(shù)為1，如圖11-15（a）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （3）選擇Main Menu > Solution > Load Step Opts > ExpansionPass > Single Expand > Expand Modes命令，彈出Expand Modes對(duì)話框，設(shè)置NMODE為1，如圖11-15

27、 （b）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （a）設(shè)置求解模態(tài)數(shù) （b）設(shè)置擴(kuò)展模態(tài)數(shù) 圖11-15 模態(tài)分析求解設(shè)置（4）選擇Main Menu > Solution > Solve > Current LS，彈出Solve Current Load Step對(duì)話框（見(jiàn)圖11-14 （a）和一個(gè)信息窗口，仔細(xì)閱讀，確認(rèn)設(shè)置正確后關(guān)閉信息窗口，在對(duì)話框中單擊OK，開(kāi)始求解，求解結(jié)束后彈出提示框。11.4.5后處理 （1）選擇Main Menu > General Postproc > Read Results > First Set命令，讀取求解結(jié)果。 （2）選擇Ma

28、in Menu > General Postpro > Plot Results > Deformed Shape命令，彈出Plot Deformed Shape dialog對(duì)話框。（3）選擇Defundeformed單選按鈕，如圖11-16（a）所示，單擊OK按鈕，圖形窗口中將顯示變形前后細(xì)長(zhǎng)桿的屈曲模態(tài)，如圖11-16 （b）所示。 （a）繪制變形圖 （b）屈曲模態(tài)顯示 圖11-16繪制模態(tài)變形圖 求取得到的臨界載荷為154.2，對(duì)這個(gè)問(wèn)題稍加修改，取出中間節(jié)點(diǎn)林的約束條件，可以求出臨界載荷為38.6，為前者的1/4，可見(jiàn)中間鉸支使細(xì)長(zhǎng)桿的承載能力提高到了原來(lái)的4倍。1

29、1.4.6 命令流命令流：/PRET7 !進(jìn)入前處理器ET,1,188 !定義BEAM188KEYOPT,1,3,3 !選擇長(zhǎng)度方向?yàn)槿吻€SECTYPE,1,BEAM,RECT !定義BEAM188單元截面為矩形SECDATA,0.5,0.5 !定義截面長(zhǎng)為0.5x0.5MP,EX,1,30E6 !定義材料1，楊氏模量為30E6N,1,0,0,0 !建立節(jié)點(diǎn)1，坐標(biāo)（0,0,0）N,2,0,200,0 !建立節(jié)點(diǎn)2，坐標(biāo)（0,200,0）FILL,1,21,19,1,1,1 !自動(dòng)添加節(jié)點(diǎn)220E,1,2 !生成單元1EGEN,20,1,1 !直接復(fù)制生成模型中20個(gè)單元FINISH !退

30、出前處理器/SOLU !進(jìn)入求解器ANTYPE,STATIC !選擇分析靜態(tài)類型PETRES,ON !打開(kāi)預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)NSNEL,S,NODE,1 !選擇節(jié)點(diǎn)1D,ALL,UX !約束節(jié)點(diǎn)1 X方向D,ALL,UY !約束節(jié)點(diǎn)1 Y方向ALLSELNSNEL,S,NODE,21 !選擇節(jié)點(diǎn)21D,ALL,UX ! 約束節(jié)點(diǎn)21 X方向F,ALL,UY,-1 ! 在節(jié)點(diǎn)21 施加Y方向載荷，F(xiàn)=-1ALLSELNSNEL,S,NODE,11 !選擇節(jié)點(diǎn)11D,ALL,UX ! 約束節(jié)點(diǎn)11 X方向ALLSELDSYM,SYMM,Z ! 轉(zhuǎn)化為XY平面問(wèn)題SOLVE !求解FINISH !退出求解器

31、/SOLU !進(jìn)入求解器ANTYPE,BUCKLE !選擇屈曲求解類型BUCOPT,LANB,1 !使用Block Lanczos方法求解模態(tài)1MXPAND,1 !指定需要擴(kuò)展的模態(tài)SOLVE !求解屈曲問(wèn)題FINISH !退出求解器/POST1 !進(jìn)入通用后處理器SET,FIRST ! 讀取結(jié)果PLDISP,1 ! 繪制第一階屈曲模態(tài)FINISH !退出通過(guò)后處理11.5中間鉸支增強(qiáng)穩(wěn)定性非線性分析11.5.1問(wèn)題描述與分析 問(wèn)題描述：采用非線性分析性方法分析，求解11.4.1節(jié)所示結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲后，節(jié)點(diǎn)的位移情況和屈曲形態(tài)。 問(wèn)題分析：對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿進(jìn)行非線性屈曲分析，本質(zhì)上是結(jié)構(gòu)的幾何非線性分析

32、的一種。在分析中，為了得到穩(wěn)定的解，對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿施加X(jué)向的微小擾動(dòng)。11.5.2前處理1.設(shè)定工作目錄、項(xiàng)目名稱，可使用ANSYS 14登錄器Mechanical APDL Product Launcher 14.0，輸入Working Directory和Job Name；可根據(jù)需要任意輸入，但注意不要使用中文。2. 定義單元屬性（同11.4.2節(jié)）。3. 定義材料特性（同11.4.2節(jié)）。4. 建立有限元模型（同11.4.2節(jié)）。11.5.3 加載與求解 （1）選擇Main Menu > Solution > Unabridged Menu > Analysis Type &

33、gt; New Analysis命令，彈出New Analysis對(duì)話框，選擇Static單選按鈕，單擊OK按鈕確認(rèn)，關(guān)閉對(duì)話框。 （2）選擇Main Menu > Solution > Analysis Type > Sol' s Control命令，彈出Solution Controls對(duì)話框。（3）在Analysis Options框下選擇Large Displacement Static項(xiàng)，并在Number of substeps等三項(xiàng)的文字輸入域中輸入60，如圖11-17所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，打開(kāi)大變形選項(xiàng)。圖11-17打開(kāi)大變形選項(xiàng) （4）選擇Main

34、Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)1，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框。 （5）在Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框中，找到Lab2項(xiàng)，在多選列表中選中UX和UY，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （6）選擇Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displaceme

35、nt > Symmetry B.C. > - On Nodes命令，彈出Apply SYMM on Nodes對(duì)話框。 （7）在Norml symm surface is normal to后選中Z-axis，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （8）選擇Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)11和節(jié)點(diǎn)21，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply U,ROT on Nodes對(duì)話框。 （9）在Apply U,R

36、OT on Nodes對(duì)話框中，找到Lab2項(xiàng)，在多選列表中選中UX，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （10）選擇Main Menu > Solution> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment > On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)21，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply F/M on Nodes對(duì)話框。 （11）在Apply F/M on Nodes對(duì)話框中，設(shè)置Lab為FY, VALUE為-150，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （12）選擇Main Menu > Solution> Define

37、 Loads> Apply> Structural> Force/Moment > On Nodes命令，彈出實(shí)體選取對(duì)話框，選擇節(jié)點(diǎn)8，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Apply F/M on Nodes對(duì)話框。 （13）在Apply F/M on Nodes對(duì)話框中，設(shè)置Lab為FX, VALUE為0.01，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （14）選擇Main Menu> Solution> Solve > Current LS命令，彈出Solve Current Load Step對(duì)話框和一個(gè)信息窗口，仔細(xì)閱讀，確認(rèn)設(shè)置正確后關(guān)閉信息窗口，在對(duì)話框中單擊OK，開(kāi)始求解

38、。 （15）重復(fù)（10）（14），施加更多的載荷，分別為-160，-170, -180，并進(jìn)行求解。11.5.4后處理1.使用通用后處理器 （1）選擇Main Menu> General Postproc > Read Results > First Set命令，讀取第1次加載結(jié)果，然后選擇Main Menu > General Postproc> Plot Results> Deformed Shape命令，在彈出的對(duì)話框中選擇第二項(xiàng)。在屏幕上繪制圖形如圖11-18 （a）所示。（2）其余繪圖參見(jiàn)步驟（1），得到圖形，如圖11-18所示 （a）第1次加載結(jié)

39、果 （b）第2次加載結(jié)果 （c）第3次加載結(jié)果 （d）第4次加載結(jié)果 圖11-18不同載荷步下的結(jié)果2. 使用時(shí)間歷程后處理器查看結(jié)果。 （1）選擇Main Menu >TimeHist Postpro命令，彈出對(duì)話框，關(guān)閉它。 （2）選擇Main Menu > TimeHist Postpro>Define Variables命令，彈出Defined Time-History Variables對(duì)話框，如圖11-19（a）所示。 （3）單擊Add按鈕，彈出Add Time-History Variable對(duì)話框，選擇Nodal DOF result單選按鈕，如圖11-19

40、（b）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Define Nodal Data對(duì)話框。 （4）使用圖形化選取的方法選擇節(jié)點(diǎn)21，或在文字輸入框中輸入21，如圖11-19（c）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)。 （5）在Name項(xiàng)中輸入U(xiǎn)Y，在Item項(xiàng)中選擇UY，如圖9.20 (a)所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，添加變量2。 （6）繼續(xù)在Defined Time-History Variables對(duì)話框中單擊Add按鈕，彈出Add Time-History Variable對(duì)話框，選擇Nodal DOF result單選按鈕，單擊。K按鈕確認(rèn)，彈出Define Nodal Data對(duì)話框。 （7）使用圖形化選取的方法選擇節(jié)點(diǎn)16，或在文字輸入框中輸入16，如圖11-20 （b）所示，單擊OK按鈕確認(rèn)，彈出Define Nodal Data對(duì)話框。（a）添加變量（b）設(shè)置變量為節(jié)點(diǎn)結(jié)果（c）選取節(jié)點(diǎn)21圖11-19 添加節(jié)點(diǎn)結(jié)果變量 （a）節(jié)點(diǎn)21Y向位移 （b）節(jié)點(diǎn)16X向位移圖11-20定義節(jié)點(diǎn)結(jié)果變量 （8）在Name項(xiàng)中輸入U(xiǎn)X，在Item項(xiàng)中選擇UX，單擊OK按鈕確認(rèn)，添加變量3。（9）選擇Main Menu > TimeHist Fostpro > Virable viewer命令，彈出Time History Variables對(duì)話框，在其中單擊第二項(xiàng)，第二項(xiàng)高亮，如圖11-2