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Abaqus分析(结构的特征值屈曲问题)案例

2013-09-11 10:46  by:有限元  来源:广州有道有限元

ABAQUS计算指导11:结构的特征值屈曲问题

文件与路径

该题预备练习的算例,ExpAbq111使用梁单元,ExpAbq112使用壳单元,ExpAbq113使用实体单元,正题的算例为ExpAbq14

本题的解法为:Step选用线性摄动分析步Linear perturbation计算Buckle屈曲问题。在求解时给结构施加一个“单位力”F0,设解出的特征值为αii=1,2,,n,结构的个阶临界力为Fcr i= F0αi。因为是特征值求解,只能做线性分析。在这里频率指的是特征值值域范围,可以选0~1e8Hz,视单位力的大小而定。

求解过程的注释:无。求解过程的算法一般采用Lanczos方法。特征值计算中的时间仅代表求解进程,无实际意义,一般按照默认设定,不改。所提取的特征值阶数为Number of Eigenvalues requested Value:输入10就是提取前10阶。特征值值域范围下限Minimum frequency of interest:输入0就是分析范围的下限是0;上限Maximum frequency of interest:输入1000就是分析范围的上限是1000 F0

因为变形很大,两种情况的求解结果也是大不一样。

预备练习:

 

薄壁梁当载荷过大时,也会因为局部失稳屈曲造成丧失承载能力。求解结构的临界力有多种方法,这里先学习特征值分析方法。梁的临界力是你的载荷乘以特征值Eigenvalue。作为预备练习,可以先求解压杆稳定问题:压杆的横截面b=0.4mh=0.1ml=40h=4m,两端铰支,承受压力F0=1N。材料:ρ=7850kg/m3E=210GPaν=0.28

 

F0=1000N,分析范围0~1000000。三种方法解出特征值分别为α1=43144318,和3254,壳模型所得的压杆的第一

阶临界力为Fcr1= F0α1=1kN×4318=4318kN,问题的理论解也正是该值。梁模型得Fcr1=4314kN,稍小;实体

 

模型得Fcr1=3254kN,小许多。

 

 

正题:

建造工字形截面悬臂梁的壳模型,应用特征值分析方法,计算梁的前10阶临界力,并观看前10阶失稳模态。

一 部件

创建部件,用三维可变形壳造梁。

二 性质

创建材料:将材料命名,E=210GPaν=0.28ρ=7850kg/m3

创建截面:命名,壳,各向同性,选材料名,关闭。

将截面的性质附加到部件上:选中Prat-*,将Section-*信息注入Part-*

三 组装

创建计算实体,以Prat-*为原形,用Independent方式生成实体。

四 分析步

创建线性摄动分析步Linear perturbation命名为Step-1,屈曲Buckle,线性。前10阶,频率0~1000000Hz

注释:无Lanczos,时间:不改,Number of Eigenvalues requested Value 10

Minimum frequency of interest 0Maximum frequency of interest 1000000OK

五 接触

无。

 载荷

施加位移边界条件命名,只约束梁的一端,自由度xyz

创建载荷集中力载荷,在腹板上,y方向,-5002个,要对称。

七 网格

网格控制:自选。

单元类型:默认。

撒种子:全局种子大约间距自己设计,大概0.025

划网格:

 建立项目

 观察结果

命令流

*Heading

** Job name: ExpAbq113 Model name: Model-1

*Preprint, echo=NO, model=NO, history=NO, contact=NO

**

** PARTS

*Part, name=Part-1

*End Part

**

** ASSEMBLY

*Assembly, name=Assembly

*Instance, name=Part-1-1, part=Part-1

*Node

    1, 0.20,-0.05, 0.00

    5,-0.20,-0.05, 0.00

  201, 0.20,-0.05, 4.00

  205,-0.20,-0.05, 4.00

 1001, 0.20, 0.00, 0.00

 1005,-0.20, 0.00, 0.00

 1201, 0.20, 0.00, 4.00

 1205,-0.20, 0.00, 4.00

 2001, 0.20, 0.05, 0.00

 2005,-0.20, 0.05, 0.00

 2201, 0.20, 0.05, 4.00

 2205,-0.20, 0.05, 4.00

*Ngen, ,Nset=Part11

   1,   5, 1, , , , , , ,

1001,1005, 1, , , , , , ,

2001,2005, 1, , , , , , ,

*Ngen, ,Nset=Part12

 201, 205, 1, , , , , , ,

1201,1205, 1, , , , , , ,

2201,2205, 1, , , , , , ,

*Nfill, Nset=Part1

Part11, Part12, 40, 5

*Element, type=C3D8R

  1,   1,   2,   7,   6,1001,1002,1007,1006

*Elgen, Elset=Part1

  1,   4,   1,   1,  40,   5,   4,   2,1000,160

** Section: Section-1

*Solid Section, elset=Part1, material=Material-1

1.,

*End Instance

**  

*Nset, nset=Part1A, internal, instance=Part-1-1, generate

1001,1005,   1

*Nset, nset=Part1B, internal, instance=Part-1-1, generate

1201,1205,   1

*Nset, nset=Part1C, internal,instance=Part-1-1

1201,1205

*End Assembly

** 

** MATERIALS

*Material, name=Material-1

*Density

7850.,

*Elastic

 2.1e+11, 0.28

** ----------------------------------------------------------------

** STEP: Step-1

*Step, name=Step-1, perturbation

*Buckle, eigensolver=lanczos

10, 0., 1e+06, 

** BOUNDARY CONDITIONS

** Name: BC-1 Type: Displacement/Rotation

*Boundary

Part1A, 1, 3

Part1C, 1, 2

** LOADS

** Name: Load-1   Type: Concentrated force

*Cload

Part1C, 3, -500.

** OUTPUT REQUESTS

*Restart, write, frequency=0

** FIELD OUTPUT: F-Output-1

*Output, field, variable=PRESELECT

*End Step

 

 

 

*Heading

** Job name: ExpAbq114 Model name: Model-1

*Preprint, echo=NO, model=NO, history=NO, contact=NO

**

** PARTS

*Part, name=Part-1

*End Part

**

** ASSEMBLY 生成工字钢

*Assembly, name=Assembly

*Instance, name=Part-1-1, part=Part-1

*Node

   1, 0.05, 0.08, 0.00

   5,-0.05, 0.08, 0.00 

   6, 0.05,-0.08, 0.00 

  10,-0.05,-0.08, 0.00 

  11, 0.00,-0.06, 0.00 

  17, 0.00, 0.06, 0.00 

1001, 0.05, 0.08, 2.00

1005,-0.05, 0.08, 2.00 

1006, 0.05,-0.08, 2.00 

1010,-0.05,-0.08, 2.00 

1011, 0.00,-0.06, 2.00 

1017, 0.00, 0.06, 2.00 

*Ngen, ,Nset=Part1A

   1,    5,    1, , , , , , ,

   6,   10,    1, , , , , , ,

  11,   17,    1, , , , , , ,

*Ngen, ,Nset=Part1B

1001, 1005,    1, , , , , , ,

1006, 1010,    1, , , , , , ,

1011, 1017,    1, , , , , , ,

*Nfill, Nset=Part1

Part1A, Part1B, 50, 20

*Element, type=S4R

   1,    1,    2,   22,   21

   5,    6,    7,   27,   26

   9,   28,    8,   11,   31

  10,   31,   11,   12,   32

  16,   37,   17,    3,   23

*Elgen, Elset=Part1

   1,    4,    1,    1,   50,   20,   16,    1

   5,    4,    1,    1,   50,   20,   16,    1

  10,    6,    1,    1,   50,   20,   16,    1

   9,   50,   20,   16

  16,   50,   20,   16

** Section: Section-1

*Shell Section, elset=Part1, material=Material-1

0.002, 5

*End Instance

*Nset, nset=Part1A, internal, instance=Part-1-1, generate

   1,  17,   1

*Nset, nset=Part1F, internal, instance=Part-1-1

1003,1008

*End Assembly

** 

** MATERIALS

*Material, name=Material-1

*Density

7850.,

*Elastic

 2.1e+11, 0.28

** ----------------------------------------------------------------

** STEP: Step-1

*Step, name=Step-1, perturbation

*Buckle, eigensolver=lanczos

10, 0., 1e+06, 

** BOUNDARY CONDITIONS

** Name: BC-1 Type: Displacement/Rotation

*Boundary

Part1A, 1, 6

** LOADS

** Name: Load-1   Type: Concentrated force

*Cload

Part1F, 2, -500.

** OUTPUT REQUESTS

*Restart, write, frequency=0

** FIELD OUTPUT: F-Output-1

*Output, field, variable=PRESELECT

*End Step