在工程应用中,我们需要评价许多结构的稳定性,对于此类问题需要用到屈曲分析,Workbench中可以进行结构的线性(特征值)及非线性屈曲分析。
线性(特征值)屈曲分析(Eigenvalue Buckling):属于线性分析,只考虑线性的情况,一切非线性的情况均被忽略。它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力,因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。
非线性屈曲分析:能得到结构和构件的屈曲后特性。考虑结构的非线性特性。
线性屈曲分析比非线性屈曲分析效率高,可以先进行线性屈曲分析以评估失稳临界载荷最大值,同时,结构的屈曲方式也可以为设计提供指导。
线性屈曲分析流程如下:
以下图所示的受压杆为例说明线性屈曲分析的流程。
结构材料为结构钢,一端固定支撑,一端受压力,求结构的屈曲载荷。
第一步,新建一个结构静力学分析模块,并在DM中建立模型尺寸,截面尺寸为10mmX10mm,杆的长度300mm。
第二步,在结构静力学中设置约束和载荷
为便于后续确定屈曲载荷,设置单位压力载荷。
第三步,设置网格尺寸为5mm,采用默认的网格划分方式,求解
单位载荷下,结构的变形云图如下所示。
第四步,将结构静力学分析结果传递到线性屈曲分析模块。
进入分析模块可以看到,结构静力学分析结果已传递至线性屈曲分析中
第五步,求解线性屈曲分析模块
得到1阶屈曲载荷系数
用该系数乘以静力学载荷中的值,即为结构的一阶屈曲载荷,即:4577.7*1=4577.7N
注:
特征值屈曲分析是基于零件形状规则,材料均匀这一假设,但实际上,零件不可能是毫无偏差的,所以实际临界载荷会低于线性屈曲分析的结果,特征值屈曲载荷是预期的线性载荷的上限。
如果结构有初始缺陷,则会对其临界载荷产生影响,对缺陷敏感的结构,临界载荷降低得多,缺陷不敏感的结构,临界载荷降低得少。