基于abaqus的工字钢柱的稳定性非线性分析Word格式.docx
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截面参数见图一（单位m）：
EditProMe
Name:
Profile-1
Shape：
I
图一热轧工字钢截面参数
又，其中的材料本构关系采用双线性塑性材料模型，所选材料为Q345钢材，故弹性模量为：
2.1e11Pa，屈服强度取:
3.45e8Pa，泊松比取0.3。
本文一共做了15个模型的分析，其中每一个模型的截面参数保持不变，通过改变杆件的计
算长度进而实现不同的长细比分析，各模型的截面惯性矩及长细比等详见表1.2模型计算参
数详表。
表1.2模型计算参数详表
编号
计算长度1
（m）
截面面积A
/2（m）
I4
1y（m）
・2
iy（m）
1
2.0
0.00568
0.00001334
0.04846643
41.27
2
2.5
51.58
3
3.0
61.90
4
3.5
72.21
5
4.0
82.53
6
4.5
92.85
7
5.0
103.16
8
5.5
113.48
9
6.0
123.8
10
6.5
134.11
11
7.0
144.43
12
7.5
154.75
13
8.0
165.06
14
8.5
175.38
15
9.0
185.70
注：
由于弯曲失稳是沿着弱轴方向失稳，故在此只列岀弱轴方向的相关计算参数，并不在另外列岀强轴方向的相关计算参数。
1.3分析过程
以长细比为51.58的为例；
1.3.1特征值屈曲分析：
第一步：
在Part模块定义梁单元
第二步：
在Part模块定义构件长度（2.5m）
分别输入（0,1.25），（0，-1.25）
第三步：
在Property模块定义截面属性
steel
Description:
Type:
Isotropic||
EZ1Usetemperature-dependentdata
NumDeroffieldvariables:
O（=^
Modulitimescale（forviscoelasticity）:
Long-term□□Nocompression
IiNotension
（—Deto
YounQ*smodulus
Poisson*sRotio
丄210000000000
0.3
EditProfile
I-
J
t
•
i
T
V—
b
Cancel
第四步：
在Property模块定义截面方向
点击菜单栏的"
引叩并选择BeamSectionOrientation后输入（1.0,0.0,0.0）
第五步：
在Assembly模块组装模型
lInstanceType
■.•-dependent（meshonpart）i
OIndependent（meshoninstance）
Note;
To匚hangeaDependentinstancedmeshjyoumustedititspart'
smesh.
□Auto-ofPsetfromotherinjtanres
第六步：
在Step模块定义buckle分析步
第七步：
在Load模块定义模型的边界条件
定义轴向力
定义约束条件
第八步：
在Mesh模块定义网格划分
第九步：
在任意模块修改INP文件，修改语句如下*nodefile
第十步：
在Job模块提交并计算完成buckle分析
1.3.2非线性屈曲分析：
拷贝前一步即特征值屈曲分析所用的模型
在Step模块定义Riks分析步
CreateStep
Proceduretyipe:
Generala
Continue.-a
引入初始缺陷
在第二个模型的任意模块，点击菜单栏中的model，再点击其下拉栏中的EditKeywords
修改INP文件，修改内容如下：
*innperfectionJfile=buckleb3’step=1
tle-2
2Je-3
其含义即为引入buckle分析步中的一阶模态的1%,二阶模态的1%。
作为非线性屈曲分析中
模型的初弯曲。
在Visualization模块中进行后处理
画出荷载-位移曲线如下
提取数据至Excel进行进一步处理。
.计算结果分析
长细比入
16
17
18
19
20
■-
2.1荷载-位移曲线
2.00E+C6
1.80E-^S
1.60E+06
1.40E-HI6
1.20E-+06
1.00E+O6
3.00E-+05
6.00E+C5
4.OOE-+C5
2.00E+05
0.00E-K0
O.OOEWLOOE-Ol2.00E-C13,OOE-Ol4.00E-015.00EF1G.00EP1
卄“虬裁*-A=51,53
A=61,90
A=72.21—A=02.53
Displacement（n）
O.OOE+OOLOOE-Ol2.OOE-Ol3*OOE-Ol4.00E-016.OOE-Ol6.OOE-OlLOOE-Ol8*OOE-Ol
DisplaGement（m）
T-A农.S5-A-103.16
k=113.40
A=123.80
十A=134.11
Displacement（m）
从以上三个荷载位移曲线可知，长细比越小，弯曲失稳的极限荷载越大；
达到了弯曲失稳的
极限荷载以后，荷载位移曲线均呈现下降段。
2.2稳定系数比较
《钢结构设计规范》GB50017-2003表5.1.2-1知本文所用模型截面分类属于b类；
《钢结构设计规范》GB50017-2003中附录C轴心受压构件的稳定系数的计算公式：
当入二\fy<
0.215时，「=1-內才;
ne
当40-215时，二右卜2*3入•兀！
-加2*3入•/2-4才（2-2）
其中，上述计算公式2-2中的系数坷、aa按表2.2查取：
表2.2公式2-2的系数內、a、a
截面类别
a
a类
0.41
0.986
0.152
b类
0.65
0.965
0.300
c类
4<
1.05
0.73
0.906
0.595
4>
1.216
0.302
d类
1.35
0.868
0.915
1.375
0.432
由于规范中的系数a、a、a是考虑了残余应力、初始弯曲的，另本文的模型并不考虑残
余应力的影响，结合上述的稳定系数计算公式2-2，为了具有一定的可比性，在选取系数a
时，取为1.0，其余系数依旧按照表2.2选取。
而本文中的模型的稳定系数按以下公式计算：
抗压强度标准值，取为3.45e8N/mm2。
由本文的数据算得的稳定系数与规范中的稳定系数的详细比较见表2.2.1；
表2.2.1稳定系数的比较
长细比
失稳极限荷
载（N）
①Nu
Afy
规范中的稳定系数甲
误差
1751250
0.894
0.825
8.30%
1441980
0.736
0.765
3.76%
61.9
1319400
0.673
0.694
2.99%
1189110
0.607
0.617
1.62%
1064460
0.543
0.539
0.78%
923360
0.471
0.467
0.99%
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