关于屈曲分析的讨论

关于屈曲的讨论 打印 | 推荐 | 订阅 | 收藏 网壳规程要求其承载力大于第一屈曲模态下力的5倍 m#1 ax2010-12-24 22:05 u200 40423D3S\sap200\midas gen都可以做单层网壳的特征值屈曲分析，ANSYS还可以做更加接近工程实际情况的非线性屈曲分析，来考虑初始缺陷 0 请问各位老师,网壳规程要求其承载力大于第一屈曲模态下力的5倍，即k=5。 那么ansys和3d3s分析时如何查询这个K值, 积分 58 帖子 63 viv#2 id2010-12-25 08:34 etai我们一般用SAP2000 分析 l 积分 137 帖子 159 好#3 市2010-12-25 09:24 民 (1)过去k=5，如今的新规程已将k取为4.2。具体说明如下: 确定系数K时考虑到下列因素:(1) 荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响;(2) 复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工 作条件中的其他不利因素。对于一般条件下的钢结构，第一个因素可用系数1.64来考虑;第二个因素暂设用系数1.2来考虑，则对于按弹塑性全过程分析 求得的极限承载力，系数K应取为1.64*1.2=2.0。对于按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K中尚应考虑由于计算中未考虑材料弹塑性而带来的误 差;对单层球面网壳、柱面网壳和双曲扁网壳的系统分析表明，塑性折减系数cp(即弹塑性极限荷载与弹性极限荷载之比)从统计意义上可取为0.47，则 系数K应取为1.64*1.2/0.47=4.2。对其它形状更为复杂的网壳无法作系统分析，对这类网壳和一些大型或特大型网壳，宜进行弹塑性全过程分析。 积 分 (2)假定设计载荷为2kN/m2，可给网壳施加约12kN/m2的载荷，通过载荷-位移全过程曲线判断临界载荷，假如得出为10kN/m2，则其k=10/2=5。 24 8 帖 子 233 m#4 ax2010-12-25 15:08 u200好市民 wrote: 40(1)过去k=5，如今的新规程已将k取为4.2。具体说明如下: 42 确定系数K时考虑到下列因素:(1) 荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响;(2) 复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工0 作条件中的其他不利因素 ... 用ansys进行稳定性分析，一个是特征值屈曲分析，一个是非线性屈曲分析，实际工程中是不是只进行特征值屈曲就可以了,如果只进行特征值屈曲分析， 如何看K值, 非线性屈曲分析有荷载位移曲线， 但是计算的很慢。如果施加的荷载是1.2恒+1.4活+0.8风，那么由于风荷载不均匀分布，每个节点的折算荷载不一样， 此时K值怎么保证, 积 分 58 帖子 63 好#5 市2010-12-25 22:48 民 ?单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳定性计算; ?网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法(荷载—位移全过程分析)进行计算，分析中可假定材料保持为弹性，也可考虑材料的弹塑性。对于大型 和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法; ?球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。 进行网壳全 过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈曲模态作为初始几何缺陷分布模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的1/300 取值; 积?按以上?和?条进行网壳结构全过程分析求得的第一个临界点处的荷载值，可作为该网壳的极限承载力。将极限承载力除以系数K后，即为按网壳稳定分 性确定的容许承载力(标准值)。对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为2.0。对于常见的单层球面网壳、柱面网壳和椭圆抛物面网壳24按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为4.2; 8 帖首先请关注一下以上四条。 子 23Q:用ansys进行稳定性分析，一个是特征值屈曲分析，一个是非线性屈曲分析，实际工程中是不是只进行特征值屈曲就可以了,如果只进行特征值屈曲分3 析，如何看K值, A:(1)如以上第?条所述，对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法; (2)若只进行特征值屈曲分析，按照设计荷载加上去，然后进行特征值屈曲分析，结束后，提取第一阶特征屈曲值，其与设计荷载值相比，二者比值即为k; Q:非线性屈曲分析有荷载位移曲线， 但是计算的很慢。如果施加的荷载是1.2恒+1.4活+0.8风，那么由于风荷载不均匀分布，每个节点的折算荷载不一样，此时K值怎么保证, A:按照1.2恒+1.4活+0.8风，将所有荷载均等效施加在网壳各节点上，然后同时将这些节点载荷扩大3-4倍左右(由以上第?条可知，对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为2.0)，进行非线性屈曲分析，当不收敛时，提取主要节点(即变形最较大的几个节点即其附近节点)荷载-位移全过程曲线，观察临界荷载，然后与先前荷载相比，即为k。 m#6 ax2010-12-26 09:15 u200好市民 wrote: 40?单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳定性计算; 42 ?网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法(荷载—位移全过程分析)进行计算，0 分析中可假定材料保持为弹性，也可考虑材料的弹塑性。对于大型和形状复杂的网 ... 听君一席话，胜读十年书，很感谢您的指导 我还有两个问要问您，望不吝赐教 1.特征值屈曲分析是属于非线性分析吗,ansys进行分析时其临界荷载, 2.浙大的mst2008可以计算单层网壳、或者局部单层网壳吗，它通过满应力设计自动优化分析得出的杆件截面可靠吗, 积 分 58 帖子 63 w#7 o2010-12-26 10:58 mafi1.特征值屈曲分析是属于非线性分析吗,ansys进行分析时其临界荷载如何查看, a 对于这个问题，我想说的是理论不懂可以回头好好看看理论书，否则可能会造成对计算结果的盲目相信或依赖。即使我们告诉你是线性的，那又能怎么样。 软件不懂，可以多参考一些书籍，特别是ANSYS帮助文件，临界荷载就是查看荷载-位移曲线，与SAP一样的。 2.浙大的mst2008可以计算单层网壳、或者局部单层网壳吗，它通过满应力设计自动优化分析得出的杆件截面可靠吗, 能不能算，我不是很清楚没有用过。对于截面可靠吗，这种问题你叫人如何回答是好。难道最终每个软件都要成为PKPM，不红就行，红了就调调。 第三，sap200\midas gen也都可以做非线性屈曲分析。 积 分 81 帖子 54 好#8 市2010-12-26 11:08 民 咱们相互探讨，互相学习。 1.特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。 但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估作用是非常有用的。 (1)非线性屈曲分析的第一步最好进行特征值屈曲分析，特征值屈曲分析能够预测临界失稳力的大致所在，因此在做非线性屈曲分析时所加力的大小便 有了依据。特征值屈曲分析所预测的结果我们只取最小的第一阶，所以你所得出的特征值临界失稳力的大小应为F,实际施加力*第一价频率。 积 (2)由于非线性屈曲分析要求结构是不“完善”的，比如一个细长杆，一端固定，一端施加轴向压力。若次细长杆在初始时没有发生轻微的侧向弯曲，或者分 侧向施加一微小力使其发生轻微的侧向挠动。那么非线性屈曲分析是没有办法完成的，为了使结构变得不完善，你可以在侧向施加一微小力。也可以根据24第一阶屈曲形状来“修正”完善网壳，从而使其有缺陷，所以你可以取第一阶振型的变形结果，并作一下变形缩放，这步可以在Main Menu & gt; Preprocessor 8 > Modeling & gt; Update Geom中完成。 帖可以将线性屈曲分析第一阶模态的L/300取值作为初始缺陷!命令为(L为跨度，球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面子 网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。 进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈23曲模态作为初始几何缺陷分布模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的1/300取值。) 3 /prep7 upgeom,L/300,1,1,file,rst 其中file 为你分析的文件名 (3)上步完成后，加载计算所得的临界失稳力，打开大变形选项开关，采用弧长法计算，设置好子步数，计算。 (4)后处理，主要是看节点位移和节点反作用力(力矩)的变化关系，找出节点位移突变时反作用力的大小，然后进行必要的分析处理。 补充: 特征值屈曲分析的学名为“结构弹性稳定分析”，指结构在外荷载作用下，在原来的平衡状态之外，出现了第二个平衡状态。在推导中解决的是一个求解特征值的问题，故而被称为特征值屈曲分析。在弹性稳定分析的过程中，有几个概念性的尝试需要明确，虽然都很简单，还是在这里给大家提个醒。希望对同学们有用: (1)特征值屈曲是理想化的情况，现实结构中并不会发生。所以对其数值模拟的准确性、可靠性较低，实用价值不高，不过对于均匀材质的结构，可以先计算其特征值屈曲，为以后的深入计算提供依据; (2)特征值屈曲，仅考虑结构的线性行为。所以，初学者们不要被名字吓倒。至于有初始变形、残余应力等都不属于特征值屈曲考虑的范围之内; (3)ansys的特征值屈曲分析中，计算结果得到的是屈曲荷载系数和屈曲模态，其中屈曲荷载系数更重要，因为将系数与外加荷载相乘，结果便是屈曲荷载; (4)创建模型的过程中，对于两点连一线的杆件，尽量考虑对其多划分几段网格，也就是说尽量不要把两点连线作为一个杆件单元，因为那样会使得计算结果不准确; (5)必须激活预应力选项——即便计算中不包含预应力效应。因为只有激活该选项才能使得几何刚度矩阵保存下来; (6)关于恒载与活载。结构可能会同时收到恒载与活载的作用，而得到的屈曲荷载系数将会对所有荷载进行缩放——不分恒载与活载。这时候需要将二者区分开来，毕竟在多次试算过程中，恒载的作用效应是不应该变化的。这时的操作方法就是:调整活载的数值，重新计算，目标是使得到的屈曲荷载系数为1.0(或者非常接近1.0)。结果，屈曲荷载就等于“恒载+修正之后的活载”; (7)有预应力存在情况下的考虑。在假设前提是“允许结构发生变形”之后，在施加预应力操作完成时，结构已经发了微小的变形，而这种变形又在一定程度上改变了原来的张拉力。说白了，就是“一把张满的弓，松了一下，弦中的力会有变化”。所以在施加预应力的时候要考虑这一点，从而把这段可能会被损失掉的张拉力算进最开始的预应力中，以保证屈曲分析过程中预应力与设计相符。 2.mst2008可以计算单层网壳或局部单层网壳，正如你所说，mst2008应用了满应力自动优化分析。一般来说，mst应该不能进行非线性屈曲分析，这就需要应用ansys等有限元软件进行补充分析，这样才能安心、安全。 m#9 ax2010-12-26 12:49 u200womafia wrote: 401.特征值屈曲分析是属于非线性分析吗,ansys进行分析时其临界荷载如何查看, 42对于这个问题，我想说的是理论不懂可以回头好好看看理论书，否则可能会造成对计算结果的盲目相信或依赖。即使我们告诉你是线性的，那又能怎么样。0 软 ... 学生初学 难免有迷惘之处，关于网壳方面 希望前辈能推荐几本书，不胜感激 积分 58 帖子 63 w#10 o2010-12-26 17:00 mafi叫前辈实在不敢当(因为我还年青，哈哈)，看了好市民的写了很多东西，你应该好好感谢人家，真是有心人。 a 推荐什么书籍呢，对于ANSYS这方面的操作或许可以看王新敏老师定写的那本《ANSYS工程结构数值分析》，讲的挺多的，好市民讲到的几点在这本书中 都有具体的例子反映，可以借鉴与参考。董院士写的《新型空间结构的分析、设计与施工》对空间结构写的还是比较多。张弦网壳有天大陈志华老师写的， 悬索结构有沈院士写的。其它各个专项的，比如索结构，膜结构,还有有限元，数值计算，自己找了。 womafia 修改于2010-12-26 17:02 积分 81 帖子 54 m#11 ax2010-12-26 17:10 u200womafia wrote: 40叫前辈实在不敢当(因为我还年青，哈哈)，看了好市民的写了很多东西，你应该好好感谢人家，真是有心人。 42推荐什么书籍呢，对于ANSYS这方面的操作或许可以看王新敏老师定写的那本《ANSYS工程结构数值分析》，讲的挺多的，好市民讲到的 ... 0 还是要谢谢您 我最近在研究周围双层中间单层的网壳结构，主要看看矢跨比和单层范围的大小对网壳用钢量的影响，用浙大的mst软件做计算分析。做了一半，大概建 了20多个模型，但是总感觉自动优化得出的杆件截面偏小，比如一个60米跨的网壳，单层跨度占二分之一，自动优选的结果杆件只有63*3.5 和76*4。 对此我很纠结，不知道问题出在哪儿 积 分 58 帖子 63 m#12 ax2010-12-26 17:14 u200好市民 wrote: 40咱们相互探讨，互相学习。 42 0 1.特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。 但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估 ... 真的很感谢您对我无私的帮助～～ 我最近在研究周围双层中间单层的网壳结构，主要看看矢跨比和单层范围的大小对网壳用钢量的影响，用浙大的mst软件做计算分析。做了一半，大概建 了20多个模型，但是总感觉自动优化得出的杆件截面偏小，比如一个60米跨的网壳，单层跨度占二分之一，自动优选的结果杆件只有63*3.5 和76*4。积对此我很纠结，不知道问题出在哪儿 分 另外请问老师，mst的计算分析 和网壳的特征值屈曲分析一样吗, 58 帖 子 63 sk#13 yfl2010-12-27 10:20 y (1)特征值屈曲分析预测一个理想线弹性结构的理论分叉点，由于缺陷和非线性行为导致实际结构的承载能力难以达到理想的线性屈服强度，因此特征值 屈曲一般产生非保守解，使用时应该谨慎，但特征值屈曲分析具有其优点。首先特征值屈曲分析过程中由于运用了线性计算，因此计算速度较快。另外特 征值屈曲分析的结果可以为非线性屈曲分析提供参考，明确结构的屈曲荷载的量级和屈曲模态，为非线性屈曲分析载荷的确定和扰动的施加提供依据。 (2)由于线性屈曲分析存在缺陷，在实际应用中受到限制，当结构的变形相对杆件长度已不能忽略时，为了在结构变形后的形状上建立平衡，并考虑初 始缺陷对结构屈曲承载力的影响，必须对结构进行基于大挠度理论的非线性屈曲分析。对空间结构特别是单层网壳对初始缺陷比较敏感，倘若不考虑结构 的非线性，有时会导致难以接受的误差。结构的非线性包含几何非线性、材料非线性和接触非线性。而实际求解中，在结构达到临界荷载以前，有可能部积分杆件已经进入弹塑性状态，荷载继续增加时，就会出现内力重分布。因此结构的弹塑性大变形分析，即考虑几何非线性和材料非线性的全过程分析最能分 反映结构的实际受力情况。 12 (3)非线性屈曲分析比线性屈曲分析更精确，可以用于对实际结构的设计或计算。该方法用一种逐渐增加载荷的非线性静力分析技术来求得临界载荷。4 一种近似的非线性求解方法是将载荷分成一系列的载荷增量。可以在几个载荷步内或者在一个载荷步的几个子步内施加载荷增量。在每一个增量的求解完帖成后，继续进行下一个载荷增量之前，程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。并跟踪关键点的荷载位移曲线 子 (4) 70 sap2000,ansys,midas均可以做屈曲分析，初始缺陷的施加:midas和sap2000先提取特征值屈曲分析工况最低阶的位移，导出excle表格，后乘以跨度的1/300，与原结构节点的坐标叠加，即为考虑初始缺陷的结构模型;在ansys中利用upchord,upgeom两个命令均可以，在ansys和midas中均有弧长法选项(不断调整弧长半径能得到完整的荷载位移曲线，)，sap2000中好像没有弧长法的选项，不容易跟踪到荷载位移曲线的下降段。 (5)初始施加的荷载*k=结构的屈曲极限荷载。结构的屈曲极限荷载可以通过荷载位移曲线得到(结构形式一旦确定，这个值就确定了)，除以施加的荷载就是K。 存在的问题: (1)现在关键是施加的荷载是荷载的标准组合还是基本组合,即屈曲极限荷载是等于基本组合*k,还是等于标准组合*k?我的理解是k是安全系数，它是基于允许应力法，荷载应采用标准组合(基本组合中分项系数是基于半概率极限状态法的，) (2)施加的荷载是否包括恒载，即屈曲极限荷载是等于(恒载+活载)*k,还是屈曲极限荷载等于恒载+活载*K? 前一种直观觉得是把恒载也一起放大了，后一种从概念上说得清，恒载不放大，只放大活载，荷载屈曲因子等于(屈曲极限荷载-恒载)/活载。个人理解后一种更有说服力，但是如果从允许应力法角度理解k是一个安全度的系数，安全度=结构能承受的极限荷载/施加在结构上的荷载，第一种说法也有道理。实际上如果恒载和活载均均在竖向，最终的极限荷载=恒载+活载*k=(恒载+活载)*k1,差别就是k不一样。但如果对于高度很高的玻璃幕墙结构如果分析其稳定性能(风是引起结构屈曲最为关键的因素)此时还能是显然不能利用(恒+活)*k的方式。 skyfly 修改于2011-05-27 16:13 m#14 ax2011-1-7 20:40 u200skyfly wrote: 40(1)特征值屈曲分析预测一个理想线弹性结构的理论分叉点，由于缺陷和非线性行为导致实际结构的承载能力难以达到理想的线性屈服强度，因此特征值42屈曲一般产生非保守解，使用时应该谨慎，但特征值屈曲分析具有其优点。首先特征值 ... 0 l老师我想再问您一个问题啊 ，希望不吝赐教 我用mst对网壳建模，然后生成dat文件，将其导入ansys以后，进行非线性分析求极限荷载命令流如下 !获得静力解 /solu antype,0 积eqslv,spar 分 pstres,on 58 solve 帖finish 子 63 ～获得特征屈曲解 /solu antype,1 bucopt,lanb,3 mxpand,3,0,0,1,0.001 solve finish ～查看结果 /post1 set,first pldisp,2 set,next pldisp,2 set,next pldisp,2 !考虑初始缺陷 /prep7 UPGEOM,0.1,1,1,'shell','rst','' finish !进行非线性屈曲分析 /solu antype,0 nlgeom,1 outres,all,all, arclen,1,0,0, arctrm,u,1,4,uz nsubst,50 solve finish ～绘制荷载位移曲线 /post26 nsol,2,373,u,z,deflection prod,4,2,,,,,,-1,1,1, prod,5,1,,,,,,28,1,1, /axlab,x,deflection(m) /axlab,y,load(kn/m2) xvar,4 plvar,5 分析过程中遇到一些问题，请老师们指点迷津: 1.施加初始缺陷的时候提示数据没有在文件上设置 2.非线性分析时提示某个节点位移很大，我修改了命令arctrm,u,1,4,uz，仍然不行 3.最后荷载位移曲线为什么不是条曲线而是直线呢, [这个是mst生成的dat文件] 0.609是夸6.25 50米.rar ( 22.17 K) 下载次数 18 yyl#15 _62011-3-9 09:28 06 好市民 wrote: 咱们相互探讨，互相学习。 1.特征值屈曲分析属于线性分析，它对结构临界失稳力的预测往往要高于结构实际的临界失稳力，因此在实际的工程结构分析时一般不用特征值屈曲分析。 但特征值屈曲分析作为非线性屈曲分析的初步评估 ... 积 分 38关于初始缺陷值的设置，本人理解的规程应该是施加的数值应该是L/300本身，而不是第一阶屈曲模态下最大变形的L/300， 0 也就是说，在特征值屈曲分析的前提下，施加初始缺陷的命令应该是 帖/prep7 子 upgeom,(L/300)/a,1,1,file,rst !其中a为第一阶屈曲模态最大变形值 21 6 附: UPGEOM, FACTOR, LSTEP, SBSTEP, Fname, Ext, -- — 将分析所得的位移加到有限元模型的 节点上并更新有限元模型的几何形状. FACTOR:节点位移因子,默认为1.0,即将真实位移加到有限元几何体上. LSTEP:结果数据的载荷步编号,默认值为最后一个载荷不. SBSTEP:结果数据的子步编号,默认值为最后子步. 说明:该命令将以前分析所得的位移加到有限元模型的几何体上,并生成一个已变形的几何形状. Su#16 m2011-11-10 20:05 mer用ansys分析网壳对我来说还是很困难啊~ 555.。 20 11 积分 9 帖子 14 so#17 ng2012-7-10 15:45 haiximaxu20040420 wrote: a n l老师我想再问您一个问题啊 ，希望不吝赐教 我用mst对网壳建模，然后生成dat文件，将其导入ansys以后，进行非线性分析求极限荷载命令流如下 !获得静力解 积/solu 分 antype,0 6 eqslv,spar 帖pstres,on 子 solve 6 finish ～获得特征 ... 您好，我也是通过MST设计出一个网架，导入ANSYS中，但是导入ANSYS后的模型单元类型是LINK单元，截面形状为矩形(设计中是圆管截面)，而LINK单元只能考虑轴向受力，并不能考虑稳定性问题，而且导入后截面形状的不同对刚度的影响也是很大的。所以个人以为必须对所导入的模型进行一定的修改才能进行屈曲分析，如单元应该采用BEAM单元并对自由度进行耦合，杆件的截面形状也应替换为圆管。不知道在您有没有对此做相应的修改，有没有较为简单的方法进行这两个项目的修改, 另外还想请教一下:您的荷载位移曲线中位移的节点号以及该节点的运动方向是怎么选择的,荷载又是选择哪里的荷载,位移和荷载的选择有没有相应的规定还是可以随便选择, 从#18 零2012-7-12 20:35 开始1.新的空间网格规程里面的非线性屈曲分析K值取为4.2，不是5了。 做 2.上述的K值不是一个理论计算值，它的得出是基于几何、材料双重非线性分析得到的K值修正的来的，即K=2.0.这个值是相对来说比较准确的。所以一 般复杂网壳的稳定分析要进行双重非线性分析，才能充分的保证安全度。 3.特征值屈曲是线性的屈曲分析，midas，sap2000都可以做;几何非线性是单非线性分析，midas sap也都可以做;但是双重非线性分析，midas 和sap2000 不能准确模拟，只能通过塑性铰间接的模拟杆件材料非线性，这一点ansys能够胜任。 4.mst据我所知不能进行稳定分析，3d3s可以做到。 5.对于songhaixian 的问题，我是这样理解的:首先，link单元本身就是没有形状的，他的实常数只有一个面积值(有时有初始应变)，你之所以说他是矩 形是因为你看到ansys显示的shape了，事实上他没有shape默认为显示矩形。一般来说，采用link单元做一般的双层网架分析已经可以了，因为杆件都积按照轴压杆件假定分析，所以杆件的局部稳定规范中也是通过计算长度来考虑的，并没有做精确的考虑，这样做误差也很小。当然了，你用beam单元模分 拟截面会更加精确，但个人感觉对于工程意义不大了。 19 8 最后感谢，好市民老师～希望okok多一些这样的讨论，这样的传道～知识不是物品，你给别人了，你就没有了，知识只有交流了，才会得到更多～ 帖子 14从零开始做 修改于2012-07-12 20:45 2