ANSYS Workbench120 培训教程合集 7-8章.pdf

Workbench-Mechanical
Introduction

第七章

线性屈曲分析

7-1
线性屈曲分析

简介TrainingManual
•本章将介绍线性屈曲分析。

•内容:
A.屈曲的背景知识
B.屈曲分析步骤
C.Workshop7-1

•本章所述的功能，一般可用于ANSYSDesignSpaceEntra及以上版本的
许可。
–本章讨论的某些选项可能需要更高级的许可，但这些都指出相应的许可。

7-2
线性屈曲分析

A.屈曲的背景知识TrainingManual
•需要评价许多结构的稳定性。在薄柱，压缩部件，和真空罐的例子中，稳
定性是重要的。
•失稳（屈曲）的结构，负载基本上没有变化（超出一个小负载扰动）会有
一个非常大的变化位移{∆x}。

FF

稳定的不稳定的

7-3
线性屈曲分析

…屈曲的背景知识TrainingManual
•特征值或线性屈曲分析预测理想线弹性结构的理论屈曲强度。
•此方法相当于教科书上线弹性屈曲分析的方法。
–用欧拉行列式求解特征值屈曲会与经典的欧拉解一致。
•缺陷和非线性行为使现实结构无法与它们的理论弹性屈曲强度一致。线性
屈曲一般会得出不保守的结果。
•线性屈曲无法解释的问题
–非弹性的材料响应。
–非线性作用。
–不属于建模的结构缺陷（凹陷等）。

7-4
线性屈曲分析

…屈曲的背景知识TrainingManual

•尽管不保守，线性屈曲有多种优点：
–它比非线性屈曲计算省时,并且可以作第一步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的
载荷).
•在屈曲分析中做一些对比可以体现二者的明显不同
–线性屈曲分析可以用来作为确定屈曲形状的设计工具.
•结构屈曲的方式可以为设计提供向导

7-5
线性屈曲分析

…线性屈曲基础TrainingManual

对于线性屈曲分析求解特征值要用到屈曲载荷因子和屈曲模态
•λiψi:

([K]+λi[S]){ψi}=0
假设:
–[K]和[S]不变:
•假定为线弹性材料
•利用小变形理论并没有包括非线性

•重要的是要记住与进行线性屈曲分析模拟有关的这些假设。

7-6
线性屈曲分析

B.屈曲分析步骤TrainingManual

•需要在屈曲分析之前（或连同）完成静态结构分析。蓝色显示的步骤是屈
曲分析特有的。
–附上几何体
–指定材料属性
–定义接触区域(如果合适)
–定义网格控制(可选)
–加入载荷与支撑
–求解静力结构分析
–链接线性屈曲分析
–设置初始条件
–求解
–模型求解
–检查结果

7-7
线性屈曲分析

…几何体和材料属性TrainingManual

•与线性静力分析类似，任何DS支持的类型的几何体都可以使用：
–实体
–壳体(确定适当的厚度)
–线体（定义适当的横截面）
•只有屈曲模式和位移结果可用于线体。
•尽管模型中可以包含点质量，但是由于点质量只受惯性载荷的作用，因此在应用中有
一些限制。

•材料属性，杨氏模量和泊松比是必须有的。

7-8
线性屈曲分析

…接触区域TrainingManual

•屈曲分析中可以定义接触对。但是，由于这是一个的线性分析
，因此接触行为不同于非线性接触类型:
•前提讨论(见表5)。

LinearBucklingAnalysis
ContactType
InitiallyTouchingInsidePinballRegionOutsidePinballRegion
BondedBondedBondedFree
NoSeparationNoSeparationNoSeparationFree
RoughBondedFreeFree
FrictionlessNoSeparationFreeFree

7-9
线性屈曲分析

…载荷与支撑TrainingManual

•至少有一个导致屈曲的结构载荷，以适用于模型：
•至少要施加一个能够引起结构屈曲的载荷:
–所有的结构载荷都要乘上载荷系数来决定屈曲载荷，因此不支持不成比例或常值的载荷(
参考下一张幻灯片)
–不推荐只有压缩的载荷
–结构可以是全约束，在模型中没有刚体位移.

Fxl=屈曲载荷

屈曲分析所有施加载荷（F）与载荷
因子(l)相乘得到屈曲得到临界载荷

7-10
线性屈曲分析

…载荷与支撑TrainingManual

•如果接触和比例载荷存在应特别考虑。
–用户可以对屈曲结果进行迭代，调整可变载荷直到载荷乘数变为1.0或接近1.0.

–以自重WO并施加一外力A得柱子为例。

–当调整A的值到λ=1.0，结果可以达到叠加。这保证自重=真实重量或WO*λ=
WO。

7-11
线性屈曲分析

…设置屈曲TrainingManual
在项目图表中屈曲分析经