ANSYS幾何非線性和線性對(duì)比分析的一個(gè)工程實(shí)例

1、ANSYS非線性和線性對(duì)比分析的一個(gè)工程實(shí)例二力桿幾何非線性分析土木工程中，鋼模板由于制作不精細(xì)或搬運(yùn)模板過(guò)程受到碰撞或者擠壓等外力作用常常會(huì)造成模板某處凸起，在活、恒載作用下或搬運(yùn)過(guò)程中，該處常常會(huì)突然從凸起變成凹進(jìn)狀態(tài)。這一現(xiàn)象被稱為油罐效應(yīng)，通常采用桁架的失穩(wěn)模型進(jìn)行幾何非線性簡(jiǎn)化分析因?yàn)橐卜Q為桁架的經(jīng)典跳越問(wèn)題。分析模型如圖1所示，采用LINK1單元構(gòu)成二力桿，兩端完全約束，中間節(jié)點(diǎn)加集中力。圖1荷載與頂點(diǎn)位移理論關(guān)系為：P=EA（）x（x-sin）（x2sin）式中，E為彈性模量，Ao為桿件初始截面積，x=V/Lo,V為頂點(diǎn)的豎向位移，Lo為桿長(zhǎng)，6為桿件傾角。分析中取A0=10mm

2、2,E=200Gpa,Lo=100mm,臼=6。分析所用的非線性命令流如下。*二力桿幾何非線性分析*L, FINI/CLEAR/FILENAME,NONLINEAR_ER-LI-GAN/TITLE,TheAnalysisofNONLINEAR_ER-LI-GAN/PREP7/PNUM,LINE,1/PNUM,KP,1LO=100CTA=6*AFUN,DEGL1=2*LO*COS(CTA)H1=LO*SIN(CTA)AA=10EM=2E5ET,1,LINK1MP,EX,1,EMR,1,AAK,1K,2,0.5*L1,H1K,3,L11,2$L,2,3LESIZE,ALL,1LMESH,ALLFI

3、NI/SOLUDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200ANTYPE,0NLGEOM,1NSUBST,100OUTRES,ALL,ALLARCLEN,ONSOLVEFINI/POST1/ESHAPE,1EPLOTSET,LASTPLDISP1!繪制變形圖PRRSOLFINI/POST26NSOL,2,2,U,Y,DISPLACEMENTABS,3,2RFORCE,4,1,F,Y,F/AXLAB,X,DISPLACEMENT/AXLAB,Y,F/GRID,1XVAR,3PLVAR,4!繪制節(jié)點(diǎn)2位移和節(jié)點(diǎn)1的豎向支反力關(guān)系FINI通用后處理中可得到最后一個(gè)荷載步時(shí)節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3受

4、到的水平方向支座反力分別為-4759.0N和4759.0N,雙桿均受拉。同時(shí)可得到結(jié)構(gòu)變形圖，如圖2所示，并且由圖可知此時(shí)節(jié)點(diǎn)2的位移最大為23.001mm,基本與實(shí)際情況一致。AIMJUN232-01021sIS;Z7._iaeJDrSPLACEMENTSTEP=1TTME=J.DMX=23.TheAnalysisofNONLZNEAR_ER-LZ-GAN圖2由時(shí)間一歷程后處理分析可知隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，荷載的增加，節(jié)點(diǎn)2位移變大，節(jié)點(diǎn)1的豎向反力也不斷增加，二者之間關(guān)系見(jiàn)圖3。由圖3可知位移一荷載曲線與理論公式分析基本符合，但隨著桿件傾角B的增大，曲線兩個(gè)頂點(diǎn)附近的誤差會(huì)越來(lái)越大，這與理論公式

5、的假定有關(guān)，所以，該類模型只能模擬傾角比較的構(gòu)件。PO3T26JUN23201021:19:IDTheAnalysisofNONLIWEAR_ER-LI-GAW以上問(wèn)題是一個(gè)純粹的幾何非線性問(wèn)題，分析可知在整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形過(guò)程中，盡管結(jié)構(gòu)的位移很大，但是桿件的應(yīng)力和應(yīng)變之間一直保持著線性關(guān)系，即正比例關(guān)系，這也同實(shí)際相同，故該分析所得結(jié)果比較合理。二力桿線性分析分析所用的非線性命令流如下*以下為線性分析命令流*FINI/CLEAR/FILENAME,ER-LI-GAN/TITLE,TheAnalysisofer-li-gan/PREP7/PNUM,LINE,1/PNUM,KP,1LO=100CT

6、A=6*AFUN,DEGL1=2*LO*COS(CTA)H1=LO*SIN(CTA)AA=10EM=2E5ET,1,LINK1MP,EX,1,EMR,1,AAK,1K,2,0.5*L1,H1K,3,L11,2L,2,3LESIZE,ALL,1LMESH,ALLDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200FINI/SOLUDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200ANTYPE,0SOLVEFINI/POST1/ESHAPE,1EPLOTPLDISP.1!繪制變形圖PRRSOL!列出節(jié)點(diǎn)力FINI通用后處理中可得到節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3受到的水平方向支座反力分別為5708.6N和-5708.6N。同時(shí)可得到結(jié)構(gòu)變形圖，如圖4所示，并且由圖可知此時(shí)節(jié)點(diǎn)2的位移最大為2.75mm,節(jié)點(diǎn)2還停留在X軸上方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于非線性分析時(shí)的位移，同時(shí)桿件仍然受壓，這與實(shí)際情況不符，所以對(duì)于這種經(jīng)典的跳越式二力桿問(wèn)