练习14:圆柱壳屈曲分析
本案例是圆柱形壳屈曲问题,使用弧长法求解,探讨缺陷敏感性
问题描述
圆柱壳受轴向载荷作用;
长0.45m,直径1m,厚0.006m。
材料信息
Aluminum;
杨氏模量70GPa;
泊松比0.3.
工作目录
几何模组
计算跨比为0.006(0.006/1),符合薄壳特征,故薄壳以建模。
属性模组
装配模组
特征值屈曲分析用于获取结构特征模态和对应的特征值。我们一般说哪一阶屈曲模态和哪一阶特征值,即屈曲模态和特征值是一 一对应关系。
分析步模组
请求输出
默认软件分析类型的输出结果即可,这里无需变动。
我们要使用特征值屈曲分析的模态进行线性叠加。载荷位移分析将会从特征值屈曲分析的结果文件读取节点位移,首先要确保请求信息添加至特征值结果文件中(告诉软件在分析的时候输出这些信息),需要修改关键字信息实现这些功能。
从菜单栏Model > Edit Keywords > Eigenvalue(特征值屈曲分析的模型名)进入,使用界面中的Add After(你要点击一下该选项)放置光标,我们在*Output后键入下面的信息:
*NODE FILE
U
注意:按照顺序即可,万一弄混乱可以使用步骤4放弃本次编辑或者所有编辑。你输入的字符会有彩色提示,注意识别是否是自己需要的内容。
定义载荷
定义边界
BC-Node限定轴向平移自由度,防止结构发生刚体位移。
交互模组
网格模组
使用的单元类型为S4。
分析任务
可视化模组
切换至Visualization模组
整体位移
一阶屈曲模态动画
指定载荷
我们引入一阶屈曲模态。尽管前面讲过,对于密排的特征值一阶可能不能代表引起屈曲的最低扰动,但这里还是想看一下它的影响程度。为了引起结构屈曲,在结构到达临界载荷值前就存在着一些响应。
引入的缺陷为1%的圆柱厚度,编辑载荷位移模型从特征值分析结果读入节点变量。
*IMPERFECTION, FILE=Eigen, STEP=1
1,0.00006
这里可以参考上一个例子里面的解释,鉴于篇幅,这里不再赘述。
历程输出
位移
LPF曲线图
引入两个特征模态
尽管我们知道是引入节点变量,咱这里不纠结字眼了,心里知道就行。此处引入8和9,缺陷一样大。修改载荷位移分析模型信息如下图:
*IMPERFECTION, FILE=Eigen, STEP=1
8, 0.00006
9, 0.00006
合并所有的模态
将前15阶模态全都引入,计算量会大很多。修改信息如下:
*IMPERFECTION, FILE=Eigen, STEP=1
1,0.00006
2,0.00006
3,0.00006
4,0.00006
5,0.00006
6,0.00006
7,0.00006
8,0.00006
9,0.00006
10,0.00006
11,0.00006
12,0.00006
13,0.00006
14,0.00006
15,0.00006
这不就是钓鱼嘛
,将三个曲线放一起看看。
探测三个的最大LPF
将请求的模态全部引入,LPF最大约0.72,计算临界荷载为0.72x17E5=12.24E5,特征值屈曲分析获得临界屈曲载荷约为16E5N/m。
如果进一步想知道结构对于缺陷多敏感,可以考虑使用变化更大的缩放系数,再对比。
模型文件下载:
https://cloud.189.cn/t/VjqeMzfeuE7r (访问码:6hkv)
我们使用了15阶屈曲模态,请问评估这个问题够吗?上面是使用了有限对模拟,并且所有的都是用一样的缺陷,请问这合理吗?缺陷到底取多大比较合适呢?