Abaqus非线性屈曲分析方法
2016-12-01 by:CAE仿真在线 来源:互联网
通常情况下,我们只用关注产品结构本身的强度和刚度满足一定的要求或标准即可。但实际工程中,对于像细长类的结构、薄壁结构我们还得考虑它的稳定性问题,这也就是我们通常所说的失稳问题或者塌陷问题。在有限元分析中,我们主要通过屈曲分析(Buckling Analysis)去判断发生屈曲的临界载荷大小。而这其中根据实际结构和要求的不同又分为线性屈曲分析(通常直接简称为屈曲分析)和后屈曲分析。当然,如何涉及非线性问题,后屈曲分析是必要的,不过对于后屈曲分析的实现方式也会更加麻烦一些,因为需要局部调整inp关键字达到目的,但只要掌握了关键点,依葫芦画瓢还是非常凑效的。在Abaqus中对于屈曲的计算考虑则依据结构的复杂性而定,简单的可以只考虑线性屈曲分析预估临界载荷大小;对于较复杂的模型,则可以考虑Riks法进行后屈曲计算,从而可获取屈曲以后的结构响应情况;但对于涉及接触脱开等特别复杂的问题可能得借助Explicit来实现;而对于局部褶皱问题需要借助Static,Stabilize来实现。线性屈曲分析用于预估临界失稳载荷和失稳模态;所求得的屈曲特征值与所加载的载荷大小相乘就是临界失稳载荷;当然,对完善结构的屈曲问题,线性屈曲分析也是为后屈曲分析引入缺陷(扰动)做好准备,这是非常关键的。在Abaqus中进行线性屈曲分析的方法是通过Buckle进行的。一般线性屈曲分析只需要关注第一阶屈曲模态,并根据计算所得的第一阶屈曲载荷因子预估使结构发生屈曲所需要的临界载荷是多大。但通常而言线性屈曲分析得到的临界失稳载荷大小是保守的,偏大的。为了获取更加准确的结果,特别是复杂模型,就需要进行非线性屈曲分析(或称为后屈曲分析)。因此通常会在线性屈曲分析中考虑添加关键字作为后屈曲分析的扰动引入参数。具体做法如下(注意关键字的插入位置和书写格式):再提交计算后会生成相应的.fil文件,该.fil文件将在后屈曲分析中进行引用!后屈曲分析通常在线性屈曲分析后,通常的做法是将原线性屈曲模型复制生成新的模型,并调整和修改分析步和载荷工况、接触等,比如方筒的压溃,就需要修改为显示动力学分析,添加自接触关系等。当然最终要的是要引入缺陷扰动,即调用之前生产的.fil文件。具体做法如下:其中关键字中file后面的名称即调用的前面的.fil文件的名称,第二行第一个数字1表示引入的是第一阶线性屈曲的扰动结果,0.5e-3表示引入的扰动量的大小。扰动量(或称为缺陷因子)的大小准确的做法是进行试验矫正,一般是按照经验的做法,取壳厚或杆长的 1‰ ~ 2‰ 。实际上一定程度上,你也可以调整扰动量的大小进行试算并比对后屈曲状态和其他计算结果参数,如果结果变化不大,说明结构对缺陷的敏感性较低,反之表示相对敏感。当然这个观点还有待深入考究。
上图中左图没有考虑引入扰动量,右图是考虑的扰动量的结果。大家可以仔细观察下结果的区别。
实际上右图在压溃的过程中,相对光滑,结果相对更加合理。
当然对于方筒这类实际上是通过显示方法实现的,更准确的讲是动力屈曲分析,所以我们还得判断动能、塑形耗散等能量参数,才能是结果更加准确,限于偏于以后单独在显示动力学分析中再单独讨论。
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