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 FILEU

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

  
  

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• 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=11,0.00006

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：

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*IMPERFECTION, FILE=Eigen, STEP=18, 0.000069, 0.00006

继续看曲线

探测LPF最大值

LPF最大值为0.764，计算载荷大小约等于0.76 x 17E5=12.3E5

• 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=11,0.000062,0.000063,0.000064,0.000065,0.000066,0.000067,0.000068,0.000069,0.0000610,0.0000611,0.0000612,0.0000613,0.0000614,0.0000615,0.00006

不错的腰带

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。

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？