特征值屈曲分析的几点注意事项

特征值屈曲分析的学名为“结构弹性稳定分析”,指结构在外荷载作用下,在原来的平衡状态之外,出现了第二个平衡状态。在数学推导中解决的是一个求解特征值的问题,故而被称为特征值屈曲分析。

在弹性稳定分析的过程中,有几个概念性的尝试需要明确,虽然都很简单,还是在这里给大家提个醒。希望对同学们有用:

1.特征值屈曲是理想化的情况,现实结构中并不会发生。所以对其数值模拟的准确性、可靠性较低,实用价值不高,不过对于均匀材质的结构,可以先计算其特征值屈曲,为以后的深入计算提供依据;

2.特征值屈曲,仅考虑结构的线性行为。所以,初学者们不要被名字吓倒。至于有初始变形、残余应力等都不属于特征值屈曲考虑的范围之内;

3.ansys的特征值屈曲分析中,计算结果得到的是屈曲荷载系数和屈曲模态,其中屈曲荷载系数更重要,因为将系数与外加荷载相乘,结果便是屈曲荷载;

4.创建模型的过程中,对于两点连一线的杆件,尽量考虑对其多划分几段网格,也就是说尽量不要把两点连线作为一个杆件单元,因为那样会使得计算结果不准确;

5.必须激活预应力选项——即便计算中不包含预应力效应。因为只有激活该选项才能使得几何刚度矩阵保存下来;

6.关于恒载与活载。结构可能会同时收到恒载与活载的作用,而得到的屈曲荷载系数将会对所有荷载进行缩放——不分恒载与活载。这时候需要将二者区分开来,毕竟在多次试算过程中,恒载的作用效应是不应该变化的。这时的操作方法就是:调整活载的数值,重新计算,目标是使得到的屈曲荷载系数为1.0(或者非常接近1.0)。结果,屈曲荷载就等于“恒载+修正之后的活载”;

7.有预应力存在情况下的考虑。在假设前提是“允许结构发生变形”之后,在施加预应力操作完成时,结构已经发了微小的变形,而这种变形又在一定程度上改变了原来的张拉力。说白了,就是“一把张满的弓,松了一下,弦中的力会有变化”。所以在施加预应力的时候要考虑这一点,从而把这段可能会被损失掉的张拉力算进最开始的预应力中,以保证屈曲分析过程中预应力与设计相符。

参考实例:

http://www.luxinzheng.net/download/pre_buckling.html

http://www.luxinzheng.net/publication1/book_FEA/Example03.html

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