Abaqus-拉伸载荷下薄膜褶皱机理

    众所周知，屈曲是从压缩负荷开始的。通常，它需要几何缺陷（裂缝，孔）或拉伸载荷破坏才能引起屈曲。但是，在某些边界条件下，拉伸负荷也可以诱发薄条带的屈曲。

如下图，两端夹紧细条（u，v = 0），在拉伸负荷下，夹紧端的Syy应为正，Syy随着距夹具端的距离增加并在中心变为零（长条带，l/b> 5）。

•为了满足力矩平衡，条带必须有压缩应力区；

•尽管值较小（占全局拉伸应力的〜0.55％），但压缩应力是导致拉伸负荷下的条带屈曲的根本原因。

解释完薄膜拉伸载荷下的屈曲褶皱机理，我们能怎样模拟出来，下面来看一个简单的示例-铝箔带的拉伸褶皱模拟。设铝箔带尺寸如下：

•l = 1400mm，b = 200mm，t = 0.05mm

铝箔材料参数如下：

•E = 70GPA，v = 0.3（线性弹性），采用S4R壳单元。

•Step1（预紧力）：要激发拉伸负荷下屈曲，条带必须要产生压缩应力区域

右端施加强制位移作为拉伸载荷，并让应力达到一个临界应力。

•Step2-buckle（线性屈曲模态）：提取屈曲模态

•Step3-post buckling（后屈曲分析）：提取的屈曲模态通过*imperfection添加到模型中，并使用Dynamic或准静态分析进行。

临界拉伸应力

• Buckle分析步中的初始拉伸应力应与临界拉伸应力大致相同；

•如果初始拉伸应力远小于临界拉伸应力，则不能提取拉伸屈曲模态。

•相反，提取具有负特征值的压缩模式

（如果将B.C.用于拉伸方向，则负特征值意味着结构将沿压缩方向扣紧）。

•临界拉伸应力可以如下图近似（对于泊松比= 0.3）。

Ref : [(Friedl et al., 2000, Buckling of stretched strips, Computers and Structures 78, 185-190]