ansys弧长Word格式.docx

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在此，对这一步的过程不作详细叙述（您也可以从§

3.2.5中取出命令流段完成这一步骤）。

步骤二：

恢复数据库文件“exercise.db”

UtilityMenu>

File>

Resumefrom

步骤三：

进入求解器。

MainMenu>

solution

步骤四：

定义分析类型和选项

1、选择菜单路径MainMenu>

Solution>

-AnalysisType-NewAnalysis. 

单击“Static”来选中它然后单击OK。

2、择菜单路径MainMenu>

UnabridgedMenu>

AnalysisOptions。

出现对话框。

3、单击Largedeformeffects（大变型效应选项）使之为ON，然后单击OK。

步骤五：

打开预测器。

Mainmenu>

Solution>

Loadstepopts-Nonlinear>

Predictor

步骤六：

在结点14的Y方向施加一个大小为-0.3的位移

Mainmenu>

Solution-Load-Apply>

displacement>

OnNodes

步骤七：

设置载荷步选项

1、选择菜单路径MainMenu>

Loadstepopts-Time/Frequenc>

Timeandsubstps。

对话框出现。

2、对timeatendofLoadStep（载荷步终止时间）键入0.3

3、对Numberofsubsteps（子步数）键入120。

4、单击automatictimesteppingoption（自动时间步长选项）使之为ON，然后单击OK。

5、选择菜单路径MainMenu>

UnabridgedMenu>

Loadstepopts-Outputctrls>

DB/ResulsFile。

6、单击“EveryNthsubstep”（“每隔N个子步”）且选中它。

7、对于ValueofN（N的值）键入10然后单击OK。

8、单击ANSTSToolbar上的SAVE_DB。

步骤八：

求解问题

-Solve-CurrentLS。

2、检阅状态窗口中的信息然后单击close。

3、单击SolveCurrentLoadStep（求解当前载荷步）对话框中的OK开始求解。

步骤九：

进行所需要的后处理。

3.2.5 

求解步骤（命令流方法）

Fini

/cle

/prep7

/title,upsettingofanaxisymmetricdisk

et,1,106,,,1

mp,ex,1,1000

mp,nuxy,,0.3

tb,biso,1

tbdata,,1,2.99

rect,0,6,0,1.5

lesi,1,,,12

lesi,2,,,5

mshape,0,2d

mshkey,1

amesh,all

nsel,y,1.5

cp,1,uy,all

nsel,all

fini

/solu

nsel,s,loc,x,0

dsym,symm,x

nsel,s,loc,y,0

dsym,symm,y

d,all,uz

d,all,ux

save,exercise1,db

resume,exercise1,db

/solusion

nlgeom,on

pred,on

d,14,uy,-0.3

time,0.3

autot,on

nsubst,120

outres,all,-10

solve

/post1

set,last

/dsca,,1

pldi,2

plns,nl,sv

/post26

rfor,2,14,f,y

add,2,2,,,,,,-1.0

plva,2

3.3 

屈曲分析

　　屈曲分析是一种用于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状（结构发生屈曲响应时的特征形状）的技术，非线性屈曲分析是一种典型而且重要的几何非线性分析，因此后面各节对屈曲分析的概念和过程进行详细介绍。

3.3.1 

屈曲分析的类型

　　ANSYS在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Structural以及ANSYS/Professional中，提供两种结构屈曲载荷和屈曲模态的分析方法：

非线性屈曲分析和特征值（线性）屈曲分析。

这两种方法通常得到不同的结果，下面先讨论一下二者的区别。

3.3.1.1 

非线性屈曲分析

　　非线性屈曲分析比线性屈曲分析更精确，故建议用于对实际结构的设计或计算。

该方法用一种逐渐增加载荷的非线性静力分析技术来求得使结构开始变得不稳定时的临界载荷。

见图3-5a。

应用非线性技术，模型中就可以包括诸如初始缺陷、塑性、间隙、大变形响应等特征。

此外，使用偏离控制加载，用户还可以跟踪结构的后屈曲行为（这在结构屈曲到一个稳定外形，如浅拱的“跳跃”屈曲的情况下，很有用处）。

3.3.1.2 

特征值屈曲分析

特征值屈曲分析用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度（分叉点）。

该方法相当于教科书里的弹性屈曲分析方法。

例如，一个柱体结构的特征值屈曲分析的结果，将与经典欧拉解相当。

但是，初始缺陷和非线性使得很多实际结构都不是在其理论弹性屈曲强度处发生屈曲。

因此，特征值屈曲分析经常得出非保守结果，通常不能用于实际的工程分析。

图3-5 

屈曲曲线

3.3.2 

屈曲分析的用到的命令

用户可以应用与静力分析相同的命令集来进行屈曲分析。

同样，不论何种分析，都可以应用类似的GUI菜单来建立模型和求解。

本章§

3.6给出了用GUI方法和命令流方法求解屈曲分析的例子。

有关命令可参阅《ANSYSCommandsReference》。

3.4 

非线性屈曲分析是在大变形效应开关打开的情况下[NLGEOM,ON]的一种静力分析，该分析过程一直进行到结构的极限载荷或最大载荷。

其它诸如塑性等非线性也可以包括在分析中。

3.4.1 

施加载荷增量

非线性屈曲分析的基本方法是，逐步地施加一个恒定的载荷增量，直到解开始发散为止。

尤其重要的是，要一个足够小的载荷增量，来使载荷达到预期的临界屈曲载荷。

若载荷增量太大，则屈曲分析所得到的屈曲载荷就可能不精确。

在这种情况下，打开二分和自动时间步长功能[AUTOTS,ON]有助于避免这种问题。

3.4.2 

自动时间步长功能

打开自动时间步长功能，程序将自动地寻找出屈曲载荷。

如果在一个静力分析中，打开了自动时间步长功能并且加载方式是斜坡加载，而在某一给定载荷下解不收敛，程序就会将载荷载增量减半，在这个载荷下重新进行新一轮求解。

在一个屈曲分析中，每一次这种收敛失败都通常伴随着一个“负主对角”信息，这意味着所施加的荷载等于或超过了屈曲载荷。

如果程序接着又成功地求得了一个收敛解，则用户可以忽略这些信息。

如果应力刚度激活[SSTIF,ON]，则用户应当在没有自适应下降[NROPT,FULL,,OFF]的情况下运行，以确保达到屈曲荷载的下限。

随着这种二分和重新求解过程，使得载荷步增量达到了所定义的最小时间步增量（由DELTIM或NSUBST命令定义）时，通常也就收敛到了临界载荷。

因此用户所定义的最小时间步，将直接影响到求解的精度。

3.4.3 

注意事项

特别要注意的是，一个非收敛的解，并不意味着结构达到了其最大载荷。

它也可能是由于数值不稳定引起的，这可以通过细化模型的方法来修正。

跟踪结构响应的载荷-变形历程，可以确定一个非收敛的载荷步，到底是表示了一个实际的结构屈曲，还是反映了其它问题。

用户可以先用弧长法[ARCLEN]命令来进行一个预分析，以预测屈曲载荷（近似值），将此近似值与用二分法求得的更精确的值作比较，来确定是否结构已真正达到了其最大载荷。

用户也可以用弧长法本身来求得一个精确的屈曲载荷，但这需要用户自己不断地修正弧长半径，以及人工直接干预程序来执行一系列重求解。

除上面的论述以外，用户还需注意以下六点：

如果结构上的载荷完全是在平面内的（亦即只有膜应力或轴向应力），则将不会产生导致屈曲所必须的面外变形，所进行的分析也就不能求得屈曲结果。

要克服这个问题，可以在结构上施加一个很小的面外扰动，如一个适当的瞬时力或强制位移，以激发屈曲响应。

（对结构作一个预先的特征值屈曲分析来预测屈曲模态很有用，它可以帮助用户确定施加扰动的合适位置以激起所希望的屈曲响应）。

初始缺陷（扰动）应与实际结构在位置和大小上一致，因屈曲载荷对这些参数非常敏感。

在大变形分析中，力（和位移）将保持其初始方向，但表面载荷将跟随结构改变了的几何形状，因此，要确保所施加的载荷类型正确。

用户在实际工作中应将一个稳态分析进行到结构的临界载荷点，以计算出结构产生非线性屈曲的安全系数。

仅仅说明结构在一个给定的载荷水平下是稳定的，在大多数实际的设计实践中并不足够。

用户通常应提供一个确定的安全系数，而这一点必须通过屈曲分析得到结构实际的极限载荷来实现。

用户可以通过激活弧长法[ARCLEN]，将分析扩展到后屈曲范围。

使用该特征来跟踪“载荷-变形”曲线通过那些发生了“阶跃（snap-through）”或“回跃（snap-back）”响应的区域。

对于那些支持一致切向刚度矩阵的单元（BEAM4、SHELL63、SHELL141），激活一致切向刚度矩阵[KEYOPT

（2）=1和NLGEOM,ON]可以增强非线性屈曲分析的收敛性，改善求解的精确度。

单元的该KEYOPT必须在求解的第一载荷步之前定义，并且一旦求解开始后就不能改变。

其他许多单元（如BEAM188、BEAM189、SHELL181）将在[NLGEOM,ON]时提供一致切线刚度矩阵。

3.4.4 

初始缺陷（扰动）的施加

　　在进行非线性的屈曲分析时，分析过程与一般的非线性分析过程相同。

采用一系列子步以增量加载的方式施加一给定载荷直到求解发散。

在很多情况下，为了有助于计算，我们应在模型上施加－初始缺陷（扰动）。

　　预先进行一个特征值分析有助于非线性屈曲分析。

·

特征值屈曲载荷是预期的线性屈曲载荷的上限，可以作为非线性屈曲分析的给定载荷，在渐进加载达到此载荷前，非线性求解应该发散。

特征矢量屈曲形状可以作为施加初始缺陷或扰动载荷的根据。

　　以特征值的屈曲形状为基础定义初始几何