Ansys和结构稳定【转】

失心控

hpaini：从几个基本概念出发讨论一下。
1.结构稳定及其分类
结构失稳(屈曲)是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性，稍有扰动则变形迅速增大，最后使结构遭到破坏。稳定问题一般分为三类，第一类失稳是理想化情况，即达到某个荷载时，除结构原来的平衡状态可能存在外，出现第二个平衡状态，所以又称平衡分岔失稳或分枝点失稳，而数学处理上是求解特征值问题，故又称特征值屈曲。第二类失稳是结构失稳时，变形将大大发展，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，也称极值点失稳。还有一种跳跃失稳是当荷载达到某值时，结构平衡状态发生一明显的跳跃(运动)，突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。可称为第三类失稳。
2.ANSYS结构稳定计算
第一类稳定问题在ANSYS中为特征值屈曲(Eigenvalue buckling)，其基本步骤为：建立几何模型或有限元模型；打开应力效应选项，以获得屈曲分析用的应力刚度，进行静力求解；设置屈曲模态数目和扩展选项，进行特征值屈曲求解；观察结果，得到各个屈曲模态的解。需要注意的是特征值屈曲为线弹性，对所定义的材料非线性将被忽略。
第二类和第三类稳定问题,在ANSYS中称为非线性屈曲，实际上就是非线性全过程分析，其基本步骤是：首先要打开非线性选项，并设置求解控制选项，可根据问题类型而定。其次是模型修正问题或缺陷问题，对大多数实际问题分析中，该项可根据实际结构修正模型，或不修正模型也可直接进行计算分析；但对于理想柱、梁侧倾的非线性分析，则必须进行模型修正(可采用实际缺陷或采用ANSYS设置)，否则无法进行非线性分析。根据荷载位移全过程曲线得到极值。
特征值屈曲的结果肯定大于非线性屈曲的结果(或第一个极值)。
3.分枝点与分叉问题
这个问题我也不甚明白。但根据朱兆祥和苏先樾等学者的观点(【材料和结构的不稳定性】,科学出版社,1993年)，用分叉理论描述，分枝点就是分叉点。因此，ansys的特征值屈曲分析所得荷载就是分枝点屈曲荷载，这点ansys是能够完成的。但是多个分叉点如何确定呢？分叉方向如何？沿不同分叉方向的解又如何呢？还有多次分叉导致的混沌和分行？动分叉等？另外还有二次分叉屈曲的概念？(剧锦三)
按照王林祥和武际可的文章(【集中荷载作用下圆拱梁的静分叉问题】,计算力学学报,1999,Vol.16 No.3)，ansys显然是可以解决极值点分叉问题的，而简单分叉问题倒是不易解决的。
所以希望有计算力学的大虾不妨将如下几个概念问题系统讲解一下(我很糊涂)：
①分叉、分叉的物理意义和工程意义？
②分叉点、分叉点的确定？
③分叉方向、不同分叉方向的解？
④多次分叉、二次分叉、极值点分叉、简单分叉有何异同？
⑤能否用一简单结构的分析结果说明上述概念？
4.楼上的老兄究竟是指哪个概念呢？假如是特征值屈曲和非线性屈曲，问题应该简单，你不妨将模型放上来看看。asure：这么多分岔啊，搞的我脑袋都要分岔了，呵呵。个人觉得混沌等等，应该是动力稳定的内容了吧。这些都是数学上求解一些微分方程产生的问题吧。拱圈，圆柱什么的，都是物理外壳，数学方程才是核心。我曾经见过几篇文章，对梁的非线性振动方程玩出许多花样来，孤立子，多周期轨道，多次分叉，分形结构，混沌都算出来啦。
至于应用嘛，大概在将来的太空结构上会遇见那些问题，将来太空结构规范上会有的。
研究方程，求出一切可能解来，是数学家们的工作，他们的研究是三心二意搞研究的结构专家们永远比不上的。
我一位学数学的朋友告诉我，许多数学好的力学与结构专家，虽然做不了数学研究，但是能看懂人家的工作，哪天看见了人家就一种方程分析出一个结果，一想，那个方程和某种结构的方程很类似嘛，于是加上一个结构外壳，数学学报上“某某边值条件下Meines方程的外特征分解”就摇身一变成了结构工程学报上的“某某圆柱壳的某某分叉”了。seawolfflowaes：To诚兄：
拜读了你的两个贴子，个人认为是这样的：
1.你贴的图肯定是局部失稳模态。
2.ANSYS特征值屈曲分析，确定的是屈曲模态，这些模态可能是局部的，也可能是整体的。正如cheops所说，计算得到的第一阶模态是
什么，那就是该模态先发生。ANSYS不区分局部失稳和整体失稳，无论哪种都是屈曲失稳。例如，门型刚架一般一阶屈曲模态是反对称的，假如某腿特刚，自然是另外一腿的先失稳的模态，哪怎么说是局部或整体呢？而对于板组成的柱而言，情况是一样的，只不过我们的局部失稳和整体失稳概念更明确。
3.按照设计规范，当然是先要保证局部稳定，然后是整体稳定。局部稳定一般采用构造措施解决，例如用加劲肋、纵横肋、板的宽厚比等保证。而ansys特征值计算中，可不管你要计算的是整体屈曲模态，只要哪有问题，哪个就是一阶屈曲模态。如查杰斯解释的那样：“荷载都有降低位置的习性，而容易降低位置的方式就是首选”。所以要ansys计算的是整体屈曲模态，你得采取构造措施保证不发生局部屈曲才行。例如你的模型中，你可简单的将板厚改大，看看如何？
4.结构失稳与结构破坏不是一个概念，也就是说，结构失稳时应力达不到强度控制的容许应力，但结构破坏时肯定是达到了强度控制的
容许应力。因为结构失稳时的变形不是无限大(特征值分析中不能确定该变形，但不是无限大)，这时结构尚能继续承载，当然是要进行屈曲后的平衡路径分析，即非线性分析。进行屈曲后分析的目的是想利用失稳到破坏这个过程中的承载力以及屈曲后的路径和性态。例如，顶部受荷深球壳的整体失稳模态是顶部某些地方失稳，虽然影响使用性能，但结构没有破坏；板柱虽然局部失稳，外观上不过是形成包，但板柱没有破坏；易拉罐的底部，压迫之在发生响声的同时，发生跳跃失稳，而易拉罐也不会漏。
To酒兄：
结合上述看法，再讨论如下：
1.特征值屈曲分析时，如要进行整体屈曲分析的话，你应该保证不发生局部屈曲。
2.ansys的特征值屈曲与非线性全过程分析不一定是沿同一阶模态发展。例如，门处的局部失稳不影响非线性分析，但在P-f图上应该有所表露，尽管P-f图可能是单调增长的。一般情况下，非线性分析是沿第一阶失稳模态发展的，且其极限值小于特征值荷载。
由于实际结构不容许发生任何屈曲(影响使用性能)，所以应该是选择较低的那个作为极限值。
转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_8920af0b01011n03.html