工字梁Workbench非线性屈曲分析

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1.失稳介绍

根据失稳的性质，结构稳定性问题分为三类：

①线性屈曲问题：当结构承受载荷达到某个值后，结构的平衡状态可能存在的同时，出现了第二个平衡状态。压杆稳定性也属于这类问题。

②极限失稳点问题：当结构承受达到极限值后，结构的平衡状态可能存在的同时，不会出现新的平衡点

③跳跃失稳问题：当结构承受达到极限值后，结构的平衡状态出现新的平衡状态。

本次仿真的主题是一个长度为1m的工字钢非线性屈曲分析。

2.建立模块关联

3.建立模型

注意：材料默认结构钢，也可以在材料库更改为存在双线性的结构钢。

4.划分网格

注意：通过Mesh中的Edge sizing一Number of division选项将整个梁划分为100份。

5.边界条件添加

边界条件说明：选择为节点过滤器，上端施加向下200N的力与远端约束，下端设置简支约束。

6.远端约束细节

7.求解，后处理

8.屈曲后处理查看

其中在Eigenvalue Buckling的后处理中可以看到上图中的工字钢的屈曲载荷因子。屈曲状态一般发生在低阶模态中，高阶不考虑该问题。

得到工字钢的屈曲载荷极限：屈曲载荷因子（5.29）x施加的力（200N）=1058N，退出并保存文件。

9.复制静力学模块

注意：选择Duplicate选项进行复制，改变边界条件，将Force设置为1200N，并插入command设置初始缺陷，其他不变，设置1200N的原因是需要得到该工字钢是否在1058N处发生极限跳跃失稳。

注意：这里的初始缺陷施加为0.0001，具体值根据实际工程应用确定，command中的地址为源文件的存放地址。

10.分析设置

注意：为了更清晰地捕捉到失稳点，将子步设置尽量大，并打开大变形与稳定性开关，如下图所示。

11.求解，后处理设置为总形变，Z方向形变与下端点的支座反力

总变形图：

最后通过chart功能建立变形与支座反力的图表，如下图所示：

结论：从上图结果可以看出，工字型钢在1020N的逐渐开始失稳。

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