ansys扭转屈曲分析实例

songshubo

各位大虾!!ansys中介绍结构扭转屈曲分析的书很少,哪位大虾有资料介绍一下!!!谢谢!!

AaronSpark

侧向扭转屈曲分析实例（GUI方式）

问题描述

一根直的细长悬臂梁，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

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。

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 Menu>File>Change Title。

2． 输入“Lateral Torsional Buckling Analysis”并单击OK。

3． 确认PowerGraphics正在运行。选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Style>Hidden-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 Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>Grph 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>PlotCtrls>Redirect Plots>To GRPH File。将文件名改为buckle.grph并单击OK。


第二步：定义几何模型

1． 进入前处理器并生成梁的关键点。选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Keypoints>In 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>Preprocessor>-Modeling-Create>-Lines-Lines>Straight 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 Menu>File>Save As。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>Preprocessor>Element Type>Add/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 Menu>Preprocessor>Sections>-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 Menu>Preprocessor>Sections>List 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。

AaronSpark

第四步：定义材料特性并定位结点

1． 选择菜单Main Menu>Preprocessor>Material 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 Menu>Select>Entities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>Preprocessor>-Attributes-Define>All 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 Menu>File>Save 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。选择菜单Main Menu>Preprocessor>-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>Preprocessor>-Meshing-Mesh>Lines。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>PlotCtrls>Pan,

Zoom,Rotate。弹出Pan,Zoom,Rotate对话框。选择ISO并单击Close。图形窗口中梁将旋转。

4． 确认梁的定位。选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Style>

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 Menu>Preprocessor>Sections>

Plot Section并单击OK。

6． 重新显示网格。选择菜单Utility Menu>Plot>Elements。



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 Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement>On Keypoints。将弹出Apply 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 Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Force/Moment>On 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ANSYS图形窗口将出现集中力标志。

8． 存储模型。选择菜单Utility Menu>File>Save As。选择OK，当ANSYS询问是否覆盖时，单击Yes。

9． 选择菜单Main Menu>Finish。



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 Postpro>Define Variables。TIME变量是缺省的。选择Close。

2． 设置分析选项。选择菜单Main Menu>Solution>Analysis 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Stress 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 Menu>Solution>-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 Menu>Finish。

8． 选择菜单Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis。

9． 选择“Eigen Buckling”选项，然后单击OK。

10． 选择菜单Main Menu>Solution>Analysis 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 Menu>Solution>-Load Step Opts-ExpansionPass>Expand 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 Menu>Solution>-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 Menu>PlotCtrls>Style>Size&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 Menu>General Postproc>List Results>Results Summary。当查看结果完毕后，单击Close关闭窗口。

19． 选择菜单Main Menu>General Postproc>List Results>-Read Results->First Set。

20． 绘出梁的第一个模态。选择菜单Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed 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 Menu>Finish。

AaronSpark

第八步：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>Preprocessor>-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 Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis。

3． 选择“Static”选项，单击OK。

4． 选择菜单Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Output Ctrls>DB/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 Menu>Solution>Analysis 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 Menu>Solution>Load Step Opts>Nonlinear>Arc-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 Menu>Solution>-Load Step Opts-Time/Frequenc>Time 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 Menu>Solution>Nonlinear>Arc-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 Menu>Solution>-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 Menu>Finish。

12． 重画梁网格。选择菜单Utility Menu>Plot>Elements。

13． 定义要从结果文件中读出的载荷点位移。选择菜单Main Menu>TimeHist Postpro>Define 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． 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 Menu>TimeHist Postpro>Math 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 Menu>TimeHist Postpro>Settings>Graph。在Single variable 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 Menu>TimeHist Postpro>Graph 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 Menu>TimeHist Postpro>List 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 Menu>Finish。

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：

1. /PREP7
   
2. 
   
3. /GRA,POWER
   
4. 
   
5. GST,ON
   
6. 
   
7. /SHOW,BUCKLE,GRPH
   
8. 
   
9. K,1,0,0,0,
   
10. 
    
11. K,2,100.0,0,0,
    
12. 
    
13. K,3,50,5,0,
    
14. 
    
15. LSTR, 1, 2
    
16. 
    
17. ET,1,BEAM189
    
18. 
    
19. SECTYPE, 1, BEAM, RECT,
    
20. 
    
21. SECDATA, 0.2, 5.0
    
22. 
    
23. SLIST, 1, 1, ,
    
24. 
    
25. MP,EX,1,1E4
    
26. 
    
27. MP,NUXY,1,0.0
    
28. 
    
29. LSEL,S, , , 1, 1, 1
    
30. 
    
31. LATT,1, ,1,0, 3, ,1
    
32. 
    
33. LESIZE, all, , ,10
    
34. 
    
35. SECN,1
    
36. 
    
37. LMESH,all
    
38. 
    
39. /VIEW,,1,1,1
    
40. 
    
41. /ESHAPE,1EPLOT
    
42. 
    
43. DK,1, , , ,0,ALL, ,
    
44. 
    
45. FK,2,FY,1.0
    
46. 
    
47. FINISH
    
48. 
    
49. /SOLU
    
50. 
    
51. PSTRES,ON
    
52. 
    
53. EQSLV,SPARSE
    
54. 
    
55. SOLVE
    
56. 
    
57. FINISH
    
58. 
    
59. /SOLU
    
60. 
    
61. ANTYPE,BUCKLE
    
62. 
    
63. BUCOPT,LANB,4
    
64. 
    
65. MXPAND,4,,,YES
    
66. 
    
67. SOLVE
    
68. 
    
69. /POST1
    
70. 
    
71. /ESHAPE,1
    
72. 
    
73. /VIEW, 1 ,1,1,1
    
74. 
    
75. /ANG, 1
    
76. 
    
77. SET,LISTSET,1,1
    
78. 
    
79. PLDI,2
    
80. 
    
81. FINISH
    
82. 
    
83. UPGEOM,0.002,1,1,file,rst
    
84. 
    
85. /SOLU
    
86. 
    
87. ANTYPE,
    
88. 
    
89. STATIC
    
90. 
    
91. OUTRES,ALL,ALL
    
92. 
    
93. NLGEOM,ON
    
94. 
    
95. ARCLEN,ON
    
96. 
    
97. NSUBST,10000
    
98. 
    
99. ARCTRM,U,1.0,2,UZ
    
100. 
     
101. SOLVE
     
102. 
     
103. FINISH
     
104. 
     
105. /POST26
     
106. 
     
107. NSOL,2,2,U,Z,TIP LAT DISP
     
108. 
     
109. RFORCE,3,1,F,Y,
     
110. 
     
111. PROD,4,3, , , , , ,-1.0,1,1,
     
112. 
     
113. XVAR,2
     
114. 
     
115. PLVAR,4
     
116. 
     
117. PRVAR,2,4
     
118. 
     
119. FINISH

复制代码

mengjigang

非常精彩，太感谢了

songshubo

感谢大虾的介绍!!一个例子太少了!!有没有什么书(多例子的)  
谢谢

[ 本帖最后由 xinyuxf 于 2007-4-5 22:10 编辑 ]

djaity

不错，顶一下，别沉下去

shimly521

命令流无法运行？为什么大家上传的命令流都有问题啊？上传之前自己也不运行一下吗？太没责任感了吧。

scubme

:@o 具体什么问题也不描述一下，就把仿真论坛的例子直接搬过来，不晓得是什么材料，弹性模量在长度为mm的情况下，也没的这么小吧？

zyban

楼上说的有理

皮卡丘

mengjigang 发表于 2006-4-4 09:23

                               
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非常精彩，太感谢了

太好了 ~

阿明

楼主分享的资料很棒！谢谢楼主分享！