众所周知,结构在荷载作用下由于材料的弹性性能面发生变形,若变形后结构上的荷载保持平衡,这种状态称为弹性平衡-如果结构在乎衡状态时,受到扰动而偏离平衡位臂,当扰动消除后仍能恢复原来平衡状态的,这种平衡状态称为稳定平衡状态。反之,如果受到扰动面像离平衡位臂,即使扰动消除了,结构仍不能恢复原来的平衡状态,而结构在新的状态下平衡,则原来的平衡状态就称为不稳定平衡状态。 当结构所受荷载达到某一值时,若增加一微小的增量,则结构的平衡位形将发个很大的改变,这种现象叫做结构失稳成结构屈曲。 根据失稳的性质,结构稳定问题可分为以下三类: 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,出理第二个平衡状态,故义称为平衡分岔失稳成分枝点失稳,而数学处理上是求解特征值问题,故义称为特征值屈曲分析。结构失稳时,相应的荷载可称为屈曲荷载、临界荷戟、压屈荷载或平衡分枝荷载。如完善的(无缺陷且挺直的)中心受压柱、中面受压的平板、受弯构件及受压的柱壳等的失稳都属于第一类失稳。 第二类失稳居结构失稳时,变形将人人发展,而不会出现新的变形形式,即平衡状态不发生质变,也称为极侦点失稳。结构失稳时,相应的荷栽称为极限荷载或压溃荷载。理想的结褥或完兽结构是不存在的,总是存在这样或那样的缺陷,如初始弯曲、残余应力及荷载作用位置偏差等。大多数结构的失稳屑于第二类失稳问题。 第二类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,突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态,称为跃越失稳或跳跃失稳(Snop—Through)。跃越失稳没有平衡分岔点,也没有极值点,如坦拱、扁壳、扁平网壳结构、二力杆等的失稳都属于此类。因在跳跃时结构可能破坏,故失稳后的状态一般不能利用。 结构弹性稳定分析属于第一类失稳问题,其目的就是要求解临界荷载值,在ANSY3中对应的分析类型就是特征值屈曲分析(Buckling Analysis)。第二类失稳和第二类失稳问题,在ANSYS中对应的是结构静力非线性分析,无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次 第410页 求得,即“全过程分析”。 本章介绍ANSYS特征值屈曲分析的相关技术。在本章中如无特殊说明,单独使用的“屈曲分析”均指“特征值屈曲分析”。 在稳定平衡状态,考虑到轴向力或中面内力对弯曲变形的影响,根据势能驻伯原理得到结构的平衡方程为,特征值屈曲分析的主要步骤如下,①创建模型,②获得静力解:③获得特征值屈曲解,④查看结果,创建模型 特征值屈曲分析的建模与大多数分析并无不同,但是需要注意以下三点: (1)仪考虑线什行为。若定义了非线性单元将按线性单元处理。刚度汁算基于初始状态,并在后续计算中保持不变。例如,若包含接触单元,其刚度则基于静力预应力分析后的状态进行计算,且不再改变。