考虑初始缺陷的圆管截面非线性屈曲分析
责任编辑:zZ     时间:2021-08-31     来源:技术邻
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一、问题描述

     在钢结构中,受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性,所以失稳是钢结构最为突出的问题。压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭。钢构件在轴心压力作用下,弯曲失稳是常见的失稳形式。而影响轴心受压构件整体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件等。实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷,导致构件的稳定承载力降低。

     本文主要针对任意轴对称的圆形钢管截面,利用ABAQUS有限元非线性分析软件,对其在轴心受压情况下进行特征值屈曲分析和静态及动态的非线性屈曲分析(考虑材料弹塑性和初始缺陷的影响)。通过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲,得出构件发生弯曲失稳的极限荷载,并且由弯曲失稳的临界荷载得出的构件荷载位移曲线。同时再进行非线性分析时,需要施加初始扰动,以帮助非线性分析时失稳,可以通过特征值屈曲分析得到的初始弯曲模态来定义初始缺陷;最后由可以将特征值屈曲分析得到的临界荷载作为非线性屈曲分析时所施加荷载的参考。

二、结构模型

用ABAQUS中的壳单元建立轴心受压模型,采用SI国际单位制(m)。
1.构件的材料特性: E=2.0E11N/m2,μ=0.3, fy=2.35E8N/m2 ,ρ=7800kg/m3 ,钢管半径:60mm,厚度:3mm,长度:2.5m。

2.钢管的截面尺寸及钢管受到的约束和荷载施加的模型图如图2-1及图2-2所示。
 

 

三、有限元模型

a 设置全局的单元大小为0.1

b 在网格参数中设置单元形状为Quad,网格划分技术为Free

c 设置单元类型为S4R (4节点四边形有限薄膜应变线性减缩积分壳单元)

在buckle分析中为了后面Riks非线性分析可以引入初始缺陷,划分网格结束后需要修改Inp文件,打开Model-Edit key words,在其中找到含有*RESTART关键词的文本块,在其后添加以下模块:

四、缺陷施加

引入初始缺陷 在Model—Edit keywords—YA GANG,在其中找到含有第二个*Boundary选项的文本块,在其后添加以下模块:

五、计算结果

六、绘出荷载位移曲线


来源:技术邻

点赞人: zZ 

Eileen  回复 2021-09-06 20:21:25
学到了
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