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(guān)注產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度和剛度滿足一定的要求或標(biāo)準(zhǔn)即可。但實(shí)際工程中,對于像細(xì)長類的結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)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(shí)際結(jié)構(gòu)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(dāng)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(shí)現(xiàn)方式也會(huì)更加麻煩一些,因?yàn)樾枰植空{(diào)整inp關(guān)鍵字達(dá)到目的,但只要掌握了關(guān)鍵點(diǎn),依葫蘆畫瓢還是非常湊效的。

在Abaqus中對于屈曲的計(jì)算考慮則依據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而定,簡單的可以只考慮線性屈曲分析預(yù)估臨界載荷大小;對于較復(fù)雜的模型,則可以考慮Riks法進(jìn)行后屈曲計(jì)算,從而可獲取屈曲以后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)情況;但對于涉及接觸脫開等特別復(fù)雜的問題可能得借助Explicit來實(shí)現(xiàn);而對于局部褶皺問題需要借助Static,Stabilize來實(shí)現(xiàn)。

線性屈曲分析

線性屈曲分析用于預(yù)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(dāng)然,對完善結(jié)構(gòu)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(dòng))做好準(zhǔn)備,這是非常關(guān)鍵的。

在Abaqus中進(jìn)行線性屈曲分析的方法是通過Buckle進(jìn)行的。

一般線性屈曲分析只需要關(guān)注第一階屈曲模態(tài),并根據(jù)計(jì)算所得的第一階屈曲載荷因子預(yù)估使結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確的結(jié)果,特別是復(fù)雜模型,就需要進(jìn)行非線性屈曲分析(或稱為后屈曲分析)。

因此通常會(huì)在線性屈曲分析中考慮添加關(guān)鍵字作為后屈曲分析的擾動(dòng)引入?yún)?shù)。具體做法如下(注意關(guān)鍵字的插入位置和書寫格式):

再提交計(jì)算后會(huì)生成相應(yīng)的.fil文件,該.fil文件將在后屈曲分析中進(jìn)行引用!

后屈曲分析

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(fù)制生成新的模型,并調(diào)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(dòng)力學(xué)分析,添加自接觸關(guān)系等。當(dāng)然最終要的是要引入缺陷擾動(dòng),即調(diào)用之前生產(chǎn)的.fil文件。具體做法如下:

其中關(guān)鍵字中file后面的名稱即調(diào)用的前面的.fil文件的名稱,第二行第一個(gè)數(shù)字1表示引入的是第一階線性屈曲的擾動(dòng)結(jié)果,0.5e-3表示引入的擾動(dòng)量的大小。

擾動(dòng)量(或稱為缺陷因子)的大小準(zhǔn)確的做法是進(jìn)行試驗(yàn)矯正,一般是按照經(jīng)驗(yàn)的做法,取殼厚或桿長的 1‰ ~ 2‰ 。

實(shí)際上一定程度上,你也可以調(diào)整擾動(dòng)量的大小進(jìn)行試算并比對后屈曲狀態(tài)和其他計(jì)算結(jié)果參數(shù),如果結(jié)果變化不大,說明結(jié)構(gòu)對缺陷的敏感性較低,反之表示相對敏感。當(dāng)然這個(gè)觀點(diǎn)還有待深入考究。

上圖中左圖沒有考慮引入擾動(dòng)量,右圖是考慮的擾動(dòng)量的結(jié)果。大家可以仔細(xì)觀察下結(jié)果的區(qū)別。

實(shí)際上右圖在壓潰的過程中,相對光滑,結(jié)果相對更加合理。

當(dāng)然對于方筒這類實(shí)際上是通過顯示方法實(shí)現(xiàn)的,更準(zhǔn)確的講是動(dòng)力屈曲分析,所以我們還得判斷動(dòng)能、塑形耗散等能量參數(shù),才能是結(jié)果更加準(zhǔn)確,限于偏于以后單獨(dú)在顯示動(dòng)力學(xué)分析中再單獨(dú)討論。

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