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Abaqus分析（結(jié)構(gòu)的特征值屈曲問題）案例

2013-09-11 10:46  by:有限元  來源:廣州有道有限元

ABAQUS計(jì)算指導(dǎo)11：結(jié)構(gòu)的特征值屈曲問題

文件與路徑

該題預(yù)備練習(xí)的算例，ExpAbq111使用梁單元，ExpAbq112使用殼單元，ExpAbq113使用實(shí)體單元，正題的算例為ExpAbq14。

本題的解法為：Step選用線性攝動(dòng)分析步Linear perturbation，計(jì)算Buckle屈曲問題。在求解時(shí)給結(jié)構(gòu)施加一個(gè)“單位力”F0，設(shè)解出的特征值為αi，i=1,2,…,n，結(jié)構(gòu)的個(gè)階臨界力為Fcr i= F0αi。因?yàn)槭翘卣髦登蠼�，只能做線性分析。在這里頻率指的是特征值值域范圍，可以選0~1e8Hz，視單位力的大小而定。

求解過程的注釋：無。求解過程的算法一般采用Lanczos方法。特征值計(jì)算中的時(shí)間僅代表求解進(jìn)程，無實(shí)際意義，一般按照默認(rèn)設(shè)定，不改。所提取的特征值階數(shù)為Number of Eigenvalues requested Value：輸入10就是提取前10階。特征值值域范圍下限Minimum frequency of interest：輸入0就是分析范圍的下限是0；上限Maximum frequency of interest：輸入1000就是分析范圍的上限是1000 F0。

因?yàn)樽冃魏艽�，兩種情況的求解結(jié)果也是大不一樣。

預(yù)備練習(xí)：

 

薄壁梁當(dāng)載荷過大時(shí)，也會(huì)因?yàn)榫植渴Х�(wěn)屈曲造成喪失承載能力。求解結(jié)構(gòu)的臨界力有多種方法，這里先學(xué)習(xí)特征值分析方法。梁的臨界力是你的載荷乘以特征值Eigenvalue。作為預(yù)備練習(xí)，可以先求解壓桿穩(wěn)定問題：壓桿的橫截面b=0.4m，h=0.1m，l=40h=4m，兩端鉸支，承受壓力F0=1N。材料：ρ=7850kg/m3，E=210GPa，ν=0.28。

 

F0=1000N，分析范圍0~1000000。三種方法解出特征值分別為α1=4314，4318，和3254，殼模型所得的壓桿的第一

階臨界力為Fcr1= F0α1=1kN×4318=4318kN，問題的理論解也正是該值。梁模型得Fcr1=4314kN，稍��；實(shí)體

 

模型得Fcr1=3254kN，小許多。

 

 

正題：

建造工字形截面懸臂梁的殼模型，應(yīng)用特征值分析方法，計(jì)算梁的前10階臨界力，并觀看前10階失穩(wěn)模態(tài)。

一 部件

創(chuàng)建部件，用三維可變形殼造梁。

二 性質(zhì)

1 創(chuàng)建材料：將材料命名，E=210GPa，ν=0.28，ρ=7850kg/m3。

2 創(chuàng)建截面：命名，殼，各向同性，選材料名，關(guān)閉。

3 將截面的性質(zhì)附加到部件上：選中Prat-*，將Section-*信息注入Part-*。

三 組裝

創(chuàng)建計(jì)算實(shí)體，以Prat-*為原形，用Independent方式生成實(shí)體。

四 分析步

創(chuàng)建線性攝動(dòng)分析步Linear perturbation，命名為Step-1，屈曲Buckle，線性。前10階，頻率0~1000000Hz。

注釋：無，Lanczos，時(shí)間：不改，Number of Eigenvalues requested Value 10。

Minimum frequency of interest 0；Maximum frequency of interest 1000000。OK。

五 接觸

無。

六 載荷

1 施加位移邊界條件：命名，只約束梁的一端，自由度x、y、z。

2 創(chuàng)建載荷：集中力載荷，在腹板上，y方向，-500，2個(gè)，要對稱。

七 網(wǎng)格

1 網(wǎng)格控制：自選。

2 單元類型：默認(rèn)。

3 撒種子：全局種子大約間距自己設(shè)計(jì)，大概0.025。

2 劃網(wǎng)格：

八 建立項(xiàng)目

九 觀察結(jié)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 生成工字鋼

*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