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：PEA0 x( xsin)( x2sin)式中 ，E 為彈性模量 ， A0 為桿件初始截面積， x=V/ L0 ,V 為頂點(diǎn)的豎向位移， L0

2、為桿長(zhǎng)，為桿件傾角 。 分析中取 A0 =10 mm2 ,E=200Gpa,L0 =100mm,= 60 。分析所用的非線性命令流如下。.下載可編輯 .!*二力桿幾何非線性分析*FINI/CLEAR/FILENAME,NONLINEAR_ER-LI-GAN/TITLE,The Analysis of NONLINEAR_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,

3、H1K,3,L1L,1,2$L,2,3.下載可編輯 .LESIZE,ALL,1LMESH,ALLFINI/SOLUDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200ANTYPE,0NLGEOM,1NSUBST,100OUTRES,ALL,ALLARCLEN,ONSOLVEFINI/POST1/ESHAPE,1EPLOTSET,LASTPLDISP,1!繪制變形圖PRRSOL.下載可編輯 .FINI/POST26NSOL,2,2,U,Y,DISPLACEMENTABS,3,2RFORCE,4,1,F,Y,F/AXLAB,X,DISPLACEMENT/AXLAB,Y,F/GRID,1XVA

4、R,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。.下載可編輯 .圖 2由時(shí)間 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 荷載曲線與理論公式分析基本符合，但隨著桿件傾角的增大 ，曲線兩個(gè)頂點(diǎn)附近的誤差會(huì)越來(lái)越大，這與理論公式的假定

5、有關(guān)，所以 ，該類模型只能模擬傾角比較的構(gòu)件。.下載可編輯 .圖 3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。.下載可編輯 .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,The Analysis of er-li-gan/PREP7/PNUM,LINE,1/PNUM,KP ,1LO=100CTA=6*AFUN,DEGL1=2*LO*COS(CTA)H1=

6、LO*SIN(CTA)AA=10EM=2E5ET,1,LINK1.下載可編輯 .MP,EX,1,EMR,1,AAK,1K,2,0.5*L1,H1K,3,L1L,1,2L,2,3LESIZE,ALL,1LMESH,ALLDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200FINI/SOLUDK,1,ALLDK,3,ALLFK,2,FY,-1200ANTYPE,0SOLVEFINI.下載可編輯 ./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