最新ansys屈曲分析练习模型.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateansys屈曲分析练习模型ansys屈曲分析练习模型：ansys屈曲分析练习模型： 边界条件：底端固定 几何：长为100mm，截面：10mm10mm惯性矩：Izz=833.333材料性质：E=2.0e5MPa,v=0.3分析压力的临界值分析过程： 特征值屈曲分析方法：1、建立关键点1(0 0 0),2(0 100 0)2、在关键点1、2之间建立直线3、定义单元类型(B

2、eam3)4、定义单元常数5、定义材料属性6、定义网格大小，指定单元边长为107、划分网格（首先此处应该做一次模态分析，有模态数据文件，后出来才可以看屈曲模态。）8、定义分析类型（static）9、激活预应力效应。要进行屈曲分析，必须激活预应力效应。10、施加位移约束（关键点1固定）11、施加集中荷载，Fy=-1N12、求解13、结束求解，14、重新定义分析类型（Eigen Buckling)15、设置屈曲分析选项，提取1阶模态（菜单路径：Solution-Analysis Type-Analysis options16、求解，结束后退出17、解的展开1）设置expansion pass “o

3、n”2）设置展开模态为1（Load Step OptionsExpansionsPassSingle ExpandExpand Modes3)重新求解18、查看结果（临界载荷和屈曲模态等）二、非线性分析方法前8步与上述过程相同9、设置分析控制（主要黄色高亮部分区域需要修改）10、施加位移约束（关键点1固定）11、施加集中荷载，Fy=-50000N，Fx=-250N12、求解13、查看变形和位移14、定义时间-历史变量1）进入时间历程后处理器（TimeHist Postproc)2）在弹出的对话框中选择左上角的+号，添加一个监控变量（节点2的Y方向位移）15、查看位移-载荷曲线屈曲分析是一种用于

4、确定结构开始变得不稳定时的临介荷载和屈曲结构发生屈曲响应时的模态形状的技术。ANSYS提供两种结构屈曲荷载和屈曲模态分析方法：非线性屈曲分析和特征值屈曲分析。 非线性屈曲分析是在大变形效应开关打开的情况下的一种非线性静力学分析，该分析过程一直进行到结构的极限荷载或最大荷载。非线性屈曲分析的方法是，逐步地施加一个恒定的荷载增量，直到解开始发散为止。尤其重要的是，要一个足够小的荷载增量，来使荷载达到预期的临界屈曲荷载。若荷载增量太大，则屈曲分析所得到的屈曲荷载就可能不准确，在这种情况下打开自动时间步长功能，有助于避免这类问题，打开自动时间步长功能，ANSYS程序将自动寻找屈曲荷载。 特征值屈曲分析

5、步骤为： 1.建模 2.获得静力解 ：与一般静力学分析过程一致，但必须激活预应力影响，通常只施加一个单位荷载就行了 3.获得特征屈曲解: A.进入求解 B.定义分析类型 C.定义分析选项 D.定义荷载步选项 E.求解 4.扩展解 之后就可以察看结果了 示例1： ! ansys 7.0 有限元分析实用教程 ! 3命令流求解 ! ANSYS命令流： ! Eigenvalue Buckling FINISH ! 这两行命令清除当前数据 /CLEAR /TITLE,Eigenvalue Buckling Analysis /PREP7 ! 进入前处理器 ET,1,BEAM3 ! 选择单元 R,1,10

6、0,833.333,10 ! 定义实常数 MP,EX,1,200000 ! 弹性模量 MP,PRXY,1,0.3 ! 泊松比 K,1,0,0 !创建梁实体模型 K,2,0,100 L,1,2 !创建直线 ESIZE,10 ! 单元边长为1mm LMESH,ALL,ALL ! 划分网格 FINISH ! 退出前处理 ！屈曲特征值部分 /SOLU !进入求解 ANTYPE,STATIC ! 在进行屈服分析之前，ANSYS需要从静态分析提取数据 PSTRES,ON ! 屈服分析中采用预应力 DK,1,ALL ! 定义约束 FK,2,FY,-1 ! 顶部施加载荷 SOLVE ! 求解 FINISH !

7、 退出求解 /SOLU ! 重新进入求解模型进行屈服分析 ANTYPE,BUCKLE ! 屈服分析类型 BUCOPT,LANB,1 ! 1阶模态，子空间法 SOLVE ! 求解 FINISH ! 退出求解 /SOLU ! 重新进入求解展开模态 EXPASS,ON ! 模态展开打开 MXPAND,1 ! 定义需要展开的阶数 SOLVE ! 求解 FINISH ! 退出求解 /POST1 ! 进入通用后处理 SET,LIST ! 列出特征值求解结果 SET,LAST ! 入感兴趣阶数模态结果 PLDISP ! 显示变形后图形 ！NonLinear Buckling !非线性分析部分 FINISH

8、!这两行命令清除当前数据 /CLEAR /TITLE, Nonlinear Buckling Analysis /PREP7 ! 进入前处理 ET,1,BEAM3 ! 选择单元 MP,EX,1,200000 ! 弹性模量 MP,PRXY,1,0.3 ! 泊松比 R,1,100,833.333,10 ! 定义实常数 K,1,0,0,0 ! 底端节点 K,2,0,100,0 ! 顶点 L,1,2 ! 连成线 ESIZE,1 ! 网格尺寸参数设定 LMESH,ALL ! 划分网格 FINISH ! 退出前处理 /SOLU ! 进入求解 ANTYPE,STATIC ! 静态分析类型（非屈服分析） NL

9、GEOM,ON ! 打开非线性大变形设置 OUTRES,ALL,ALL ! 选择输出数据 NSUBST,20 ! 5个子步加载 NEQIT,1000 ! 20步迭代 AUTOTS,ON ! 自动时间步长 LNSRCH,ON ! 激活线搜索选项 /ESHAPE,1 ! 显示二维状态下变形图 DK,1,ALL,0 ! 约束底部节点 FK,2,FY,-50000 ! 顶部载荷稍微比特征值分析结果大 FK,2,FX,-250 ! 施加水平扰动载荷 SOLVE ! 求解 FINISH ! 退出求解 /POST26 ! 进入时间-历程后处理器 RFORCE,2,1,F,Y ! 2# 变量表示力 NSOL,

10、3,2,U,Y ! 3# 变量表示 y 方向位移 XVAR,2 ! 将 x 轴显示 2 变量 PLVAR,3 ! y轴显示3变量数据 /AXLAB,Y,DEFLECTION ! 修改 y 轴标签 /AXLAB,X,LOAD ! 修改 x 轴标签 /REPLOT ! 重新显示图形示例2：!悬臂梁受端部轴向压力作用的屈曲分析!先进行静力分析，在进行特征值屈曲分析，最后进行非线性分析 !静力分析 fini /cle /filname,beam-flexure /tittle,beam-flexure /prep7 *set,f1,-1e6! 设置轴向压力荷载参数 et,1,beam189 mp,de

11、ns,1,7.85e3! 设置材料参数 mp,ex,1,2.06e11 mp,nuxy,1,0.2 sectype,1,beam,I,2! 设置截面参数 secoffset,cent secdata,0.15,0.15,0.25,0.015,0.015,0.015,0,0,0,0 k,1,0 k,2,2.5,0 k,3,1.25,1 lstr,1,2 latt,1,1,3,1 lesize,1,10 lmesh,1 /view,1,1,1,1 /eshape,1.0 dk,1,0,all, fk,2,fx,f1! 施加关键点压力 finish /solu antype,0 eqslv,spar

12、! 求解器设置稀疏矩阵直接法 pstres,on! 打开预应力开关 solve finish !特征值屈曲分析 /solu antype,1 bucopt,lanb,6,0! 取前六阶模态分析 mxpand,6,0,0,1,0.001 solve finish /post1 *do,i,1,6 set,i pldisp,i *enddo *get,freq1,mode,1,freq finish !非线性屈曲分析 /config,nres,200! 只记录两百步的结果 /prep7 tb,biso,1,1,2! 定义材料非线性 tbtemp,0 tbdata,2.0e8,0 upgeom,0.

13、01,1,1,beam-flexure,rst ! 对有限元模型进行一阶模态的位移结果 0.01 倍的修改 save,beam-flexure,db finish resu,beam-flexure,db /solu antype,0 nlgeom,1! 打开大变形 outres,all,all arclen,1,0! 弧长法设置 arctrm,l! 弧长法终止准则 达到第一个峰值时终止计算 nsubst,200,1 fk,2,fx,f1*freq1 ！fk,2,fx,f1*freq1*1.2! 将轴向压力值放大，放大系数为第一阶模态的主频 solve finish问题描述 一根直的细长悬臂梁

14、，一端固定一端自由。在自由端施加载荷。本模型做特征值屈曲分析，并进行非线性载荷和变形研究。研究目标为确定梁发生分支点失稳（标志为侧向的大位移）的临界载荷。 问题特性参数 本例使用如下材料特性： 杨氏模量=1.0X10e4psi 泊松比=0.0 本例使用如下的几何特性： L=100in H=5in B=2in 本例的载荷为： P=1lb 问题示意图 特征值屈曲分析是线性化的计算过程，通常用于弹性结构。屈曲一般发生在小于特征值屈曲分析得到的临界载荷时。这种分析比完全的非线性屈曲分析需要的求解时间要少。 用户还可以做非线性载荷和位移研究，这时用弧长法确定临界载荷。对于更通用的分析，一般要进行崩溃分析

15、。 在模型中有缺陷时一定要做非线性崩溃分析，因为此时模型不会表现出屈曲。可以通过使用特征值分析求解的特征向量来添加缺陷。特征向量是最接近于实际屈曲模态在预测值。添加的缺陷应该比梁的标准厚度要小。缺陷删除了载荷-位移曲线的突变部分。通常情况下，缺陷最大不小于10%的梁厚度。UPGEOM命令在前一步分析的基础上添加位移并更新变形的几何特征。 第一步：设置分析名称和图形选项 1 选择菜单Utility MenuFileChange Title。 2 输入“Lateral Torsional Buckling Analysis”并单击OK。 3 确认PowerGraphics正在运行。选择菜单Util

16、ity Menu>lotCtrlsStyleHidden-Line Options。确认PowerGraphics选项打开并单击OK。 4 将Graphical Solution Tracking打开。选择菜单Main MenuSolution-Load Step Opts-Output CtrlsGrph Solu Track并确认对话框中radio按钮设置为ON。单击OK。 5 生成屈曲分析图的输出文件。选择菜单Utility Menu>lotCtrlsRedirect PlotsTo GRPH File。将文件名改为buckle.grph并单击OK。 第二步：定义几何模型 1 进

17、入前处理器并生成梁的关键点。选择菜单Main Menu>reprocessor-Modeling-CreateKeypointsIn Active CS，然后输入下列关键点号和坐标值： 关键点号：1 坐标值：0，0，0 关键点号：2 坐标值：100，0，0 关键点号：3 坐标值：50，5，0 2 在关键点1和2之间生成一条直线。选择菜单Main Menu>reprocessor-Modeling-Create-Lines-LinesStraight Line。将弹出生成直线对话框。在图形窗口选择关键点1和2并单击OK。 3 存储模型。选择菜单Utility MenuFileSave A

18、s。在“Save Database to”对话框中输入buckle.db作为文件名并单击OK。 第三步：定义单元类型和横截面信息 1 选择菜单Main Menu>reprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete。将弹出单元类型对话框。 2 单击Add。将出现单元类型库对话框。 3 在左列选择“Structural Beam”。 4 在右列选择“3D finite strain, 3 node 189”以选中BEAM189。 5 单击OK，然后的单元类型对话框中单击Close。 6 定义梁的矩形截面。选择菜单Main MenuPreprocessorSection

19、s-Beam-Common Sects。将出现梁工具对话框。缺省时ANSYS将截面号设置为1，将子类型设置为RECT（在子类型处图示一个矩形）。因为要生成一个矩形横截面，在子类型处不作修改。 7 在梁工具对话框的底部，可以看到横截面形状和尺寸的图示。在B标志的部分输入0.2作为横截面的宽度；在H标志的部分输入5.0作为横截面的高度。单击OK确定设置。 8 列出当前截面特性。选择菜单Main MenuPreprocessorSectionsList Sections。ANSYS缺省选择特性号1。单击OK显示横截面信息。在浏览过以后，在SLIST窗口单击Close。 2006-12-1 12:55

20、 #1 冰彬鱼 工程师 精华 4积分 61帖子 82水位 149 技术分 16 状态 离线 第四步：定义材料特性并定位结点 1 选择菜单Main Menu>reprocessorMaterial Props-Constant-Isotropic。 2 单击OK确认材料号为1。将出现各向同性材料特性对话框。 3 在杨氏模量框输入1E4。 4 在泊松比(minor)处输入0.0，并单击OK。 5 选择菜单Utility MenuSelectEntities来选择线。选择下列选项：Lines，By Num/Pick，From Full并单击OK。 6 出现选择线对话框。在图形窗口单击线实体。在对

21、话框中单击OK。 7 作为线的属性定义结点定位。选择菜单Main Menu>reprocessor-Attributes-DefineAll Lines。单击Pick Orientation Keypoint radio按钮旁边的radio按钮将其改变为Yes并单击OK。ANSYS将材料特性号指向1，将单元类型号指向1并将截面特性号指向1。 8 出现线属性对话框。在图形窗口选择关键点3并在对话框中单击OK。 9 存储模型。选择菜单Utility MenuFileSave As。选择OK，当ANSYS询问是否覆盖时，单击OK。 第五步：对线划分网格并确认梁的定位 1 定义网格大小和分段数。选

22、择菜单Main Menu>reprocessor-Meshing-Size Cntrls-Lines-All Lines。在No. Of Element Divisions框中输入10并单击OK。 2 对线划分网格。选择菜单Main Menu>reprocessor-Meshing-MeshLines。确认在“Mesh Lines”对话框中Pick和Single选定，然后在图形窗口选择线。在对话框中单击OK对线划分网格。 3 旋转划分好网格的线。选择菜单Utility Menu>lotCtrlsPan, Zoom,Rotate。弹出Pan,Zoom,Rotate对话框。选择ISO并

23、单击Close。图形窗口中梁将旋转。 4 确认梁的定位。选择菜单Utility MenuPlotCtrlsStyle Size&Shape。选择/ESHAPE旁边的radio按钮并单击OK。 5 显示横截面形状。选择菜单Main MenuPreprocessorSections Plot Section并单击OK。 6 重新显示网格。选择菜单Utility MenuPlotElements。 第六步：定义边界条件 1 定义固定端的边界条件。选择菜单Main MenuSolution-Loads-Apply-Structural-DisplacementOn Keypoints。将弹出Apply

24、 U,ROT on KPs对话框。 2 定义关键点1为固定端。在ANSYS输入窗口，输入1并回车，然后单击OK。 3 在对话框中选择“All DOF”，然后单击OK。在ANSYS图形窗口将显示边界条件。 4 在自由端施加集中力。选择菜单Main MenuSolution-Loads-Apply-Structural-Force/MomentOn Keypoints。将出现Apply F/M on KPs对话框。 5 定义关键点2为自由端。在ANSYS输入窗口，输入2并回车，然后单击OK。 6 在Direction of force/mom框中选择FY。 7 在数值处输入1并单击OK。在ANSY

25、S图形窗口将出现集中力标志。 8 存储模型。选择菜单Utility MenuFileSave As。选择OK，当ANSYS询问是否覆盖时，单击Yes。 9 选择菜单Main MenuFinish。 第七步：作特征值屈曲分析 1 进入时序后处理器。选择菜单TimeHist PostproDefine Variables。TIME变量是缺省的。选择Close。 2 设置分析选项。选择菜单Main MenuSolutionAnalysis Options。将弹出Static或Steady-State Analysis对话框。 3 生成应力-刚度矩阵，存储起来在后续的特征值屈曲分析中使用。在Stres

26、s stiffness or prestress框中，选择“Prestress ON”。 4 定义分析求解方法为sparse solver。在Equation solver框中选择Sparse solver。单击OK。 5 选择菜单Main MenuSolution-Solve-Current LS。浏览/STAT命令窗口中的内容，然后单击OK开始求解。 6 当“Solution is Done!”窗口出现时，单击Close关闭窗口。 7 选择菜单Main MenuFinish。 8 选择菜单Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis。 9 选择“

27、Eigen Buckling”选项，然后单击OK。 10 选择菜单Main MenuSolutionAnalysis Options。将弹出特征值屈曲选项对话框。选择Block Lanczos方法。在模态数目框中输入4，然后单击OK。 11 在MXPAND命令设置Element Calculation Key。选择菜单Main MenuSolution-Load Step Opts-ExpansionPassExpand Modes。 12 在扩展模态对话框中，输入4作为模态数，将Calculate elem results框由No改为Yes，然后单击OK。 13 选择菜单Main MenuS

28、olution-Solve-Current LS。浏览/STAT命令窗口中的内容，然后单击OK开始求解。 14 当“Solution is Done!”窗口出现时，单击Close关闭窗口。 15 选择菜单Utility MenuPlotCtrlsStyleSize&Shape。确认在/ESHAPE旁边的radio按钮为ON，然后选择OK。 16 在ANSYS输入窗口中输入/VIEW,1,1,1,1然后按回车。 17 在ANSYS输入窗口中输入/ANG,1然后按回车。 18 显示求解结果。选择菜单Main MenuGeneral PostprocList ResultsResults Summa

29、ry。当查看结果完毕后，单击Close关闭窗口。 19 选择菜单Main MenuGeneral PostprocList Results-Read Results-First Set。 20 绘出梁的第一个模态。选择菜单Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape。将弹出Plot Deformed Shape对话框。选择Def+undef edge并单击OK。 21 选择菜单Main MenuFinish。 2006-12-1 12:56 #2 冰彬鱼 工程师 精华 4积分 61帖子 82水位 149 技术分 16 状态 离线 第八步

30、：作非线性屈曲分析求解 1 引入前面分析中得到的模型缺陷计算结果。选择菜单Main Menu>reprocessor-Modeling-Update Geom。在Update Geometry对话框中，输入0.002作为Scaling Factor，在load step框中输入1，在Substep框中输入1，在Selection框中输入file.rst。单击OK。 2 选择菜单Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis。 3 选择“Static”选项，单击OK。 4 选择菜单Main MenuSolution-Load Step Opts-Ou

31、tput CtrlsDB/Results File，并确认选择了All Items和All entities选项，然后单击OK。 5 选择菜单Main MenuSolutionAnalysis Options。设置Large deform effects旁边的radio按钮为ON，然后单击OK。 6 设定arc-length方法。选择菜单Main MenuSolutionLoad Step OptsNonlinearArc-Length Opts。设定Arc-length方法为ON，然后单击OK。 7 定义本载荷步中的子步数。选择菜单Main MenuSolution-Load Step Op

32、ts-Time/FrequencTime and Substeps。输入10000作为子步数并单击OK。 8 设置求解中断参数。选择菜单Main MenuSolutionNonlinearArc-Length Opts。选择the Lab菜单旁边的下拉式菜单的位移限制选项。在最大位移框中输入1.0。在VAL框中输入结点号为2。选择Degree of Freedom旁边的下拉菜单为UZ。单击OK。 9 求解当前模型。选择菜单Main MenuSolution-Solve-Current LS。浏览/STAT命令窗口中的内容，然后单击OK开始求解。同时将弹出一个非线性求解窗口。收敛图也将显示，并在

33、几分钟内完成。 10 当“Solution is Done!”窗口出现时，单击Close关闭窗口。 11 选择菜单Main MenuFinish。 12 重画梁网格。选择菜单Utility Menu>lotElements。 13 定义要从结果文件中读出的载荷点位移。选择菜单Main MenuTimeHist PostproDefine Variables。当出现对话框时，单击OK。 14 当弹出Add Time-History Variable窗口时，确认Nodal DOF result选项选中，然后单击OK。 15 出现Define Nodal Data 选择对话框。在图形窗口，选择结

34、点2（梁的右端结点）并单击OK。 16 出现Define Nodal Data窗口。确认参数Ref号和结点号都设置为2。在User-specified框中输入TIPLATDI。选择UZ平移并单击OK。 17 定义从结果文件中读出的总支反力。在Define Time-History Variables窗口选择Add。 18 当Add Time-History Variable 窗口出现时，选择Reaction forces radio按钮并选择OK。 19 出现Define Nodal Data选择对话框。在ANSYS输入窗口中输入1（梁的左端结点）并选择OK。单击Close关闭对话框。 20

35、出现Define Reaction Force Variable 窗口。确认参数Ref号设置为3，结点号设置为1。选择Struct Force FY选项并单击OK。 21 选择菜单Main MenuTimeHist PostproMath Operators Multiply。在Multiply Time-History Variables窗口，在结果框中输入4作为参考号，输入-1.0在1st Factor 框，在1st Variable框中输入3，单击OK。 22 显示X变量。选择菜单Main MenuTimeHist PostproSettings Graph。在Single variab

36、le no.框输入2并单击OK。 23 绘出载荷和位移关系曲线以确定特征值法计算出的临界载荷。选择菜单Main MenuTimeHist PostproGraph Variables。在1st variable to graph框中输入1。 24 列出变量随时间的变化曲线。选择菜单Main MenuTimeHist PostproList Variables。在1st variable to list 框中输入2，在2nd variable 框中输入4并单击OK。 25 在PRVAR命令窗口中检验数值并比较其与特征值屈曲分析的结果。关闭PRVAR命令窗口。 26 选择菜单Main MenuFi

37、nish。 第九步：绘出并查看结果 1 在ANSYS工具栏，单击Quit。 2 选择一个存储选项并单击OK。 悬臂梁求解实例：命令行格式 可以用命令行格式完成同样的分析问题： /PREP7 /GRA,POWER GST,ON /SHOW,BUCKLE,GRPH K,1,0,0,0, K,2,100.0,0,0, K,3,50,5,0, LSTR, 1, 2 ET,1,BEAM189 SECTYPE, 1, BEAM, RECT, SECDATA, 0.2, 5.0 SLIST, 1, 1, , MP,EX,1,1E4 MP,NUXY,1,0.0 LSEL,S, , , 1, 1, 1 LATT,1, ,1,0, 3, ,1 LESIZE, all, ,