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abaqus压杆屈曲分析压杆屈曲分析1.问题描述在钢结构中，受压杆件一般在其达到极限承载力前就会丧失稳定性，所以 失稳是钢结构最为突出的问题压杆整体失稳形式可以是弯曲、扭转和弯扭 钢构件在轴心压力作用下，弯曲失稳是常见的失稳形式影响轴心受压构件整 体稳定性的主要因素为纵向残余应力、初始弯曲、荷载初偏心及端部约束条件 等实际的轴心受压构件往往会存在上述的一种或多种缺陷，导致构件的稳定 承载力降低本文利用abaqus对一定截面不同长细比下的H型钢构件进行屈曲分析，通 过考虑材料非线性、几何非线性并引入初弯曲，得出构件发生弯曲失稳的极限 荷载通过比较不同长细比下的弯曲失稳的临界荷载得出构件荷载位移曲线， 并与《规范》中的构件曲线相比较钢构件的截面尺寸如图1-1所示构件的材料特性： , ,0,6CDO压杆截面尺寸（单位：m）图1-12•长细比计算通过计算截面几何特性,截面绕y轴的回转半径为，长细比取值及杆件长度见表1：表1入5060801001201501801 (m)1.922.303・073.844.605. 766.903. 模型分析ABAQUS非线性屈曲分析的方法有riks法，general statics法（加阻尼）， 或者动力法。

非线性屈曲分析采用riks算法实现，可以考虑材料非线性、几何 非线性已及初始缺陷的影响其中，初始缺陷可以通过屈曲模态、振型以及一 般节点位移来描述利用abaqus进行屈曲分析，一般有两步，首先是特征值屈曲分析，此分析 为线性屈曲分析，是在小变形的情况进行的，也即上面提到过的模态，目的是 得出临界荷载（一般取一阶模态的eigenvalue乘以所设定的load）其次，就 是后屈曲分析，此步一般定义为非线性，原因在于是在大变形情况进行的，一 般采用位移控制加修正的弧长法，可以定义材料非线性，以及几何非线性，加 上初始缺陷，所以也称为非线性屈曲分析此步分析，为了得到极限值，需要 得出荷载位移曲线的下降段缺陷较小的结构初始位移变形较小，在极值点突 变，而初始缺陷较大的结构，载荷位移曲线较平滑4. 建模计算过程建模计算过程以长细比为50的构件为例,其余构件建模计算过程与之类似4.1 buckle 分析1在buckle分析中创建part模块，创建的模型为三位可变形壳体单元， 截面参数见图1-1，构件长度1.92如图4-1示图4-1IVlo-de-l Database2定义材料特性及截面属性并将其赋予单元。

材料定义为弹塑性，泊松比0.3，屈服强度，弹性模量；腹板和翼缘板为壳单元，厚度分别为0.008和0,01材料定义见图4-2Demeri ptiori：ElasticMalerial Behaviors▼ S-uboptionsType: Inotropic]Use temperature-dependent d ataNumber of field variables:Mo-duli time scale (for vis-coelastidty); Long-termI I Mo compr&&£io-n]No tensionDataYoung'sPQisSGH'SModulusRatio1 2-000000000000.3Cancel图4—23在Assembly装配中创建一个instance4创建分析步，类型为liner perturbation, buckle如图4-3,分析步名设置为buckle1，此分析步名会在riks分析中引入初始缺陷时用到Type: BuckleBasic OtherDescri pii on:Nlgeom: OffEigensolver; o Lan1 £ubspaceBlock size: « Default Value:Maximum number of block Lanczo-s steps; »■ Default Value;OKWarning: The Lanczos eigen solver cannot be used for buckling snalys-es of models that contain contact pairs or rontact elements-j hybrid alementSj distributing coupling elements or for mod eh prul口 ade-d above th% b ifurcation load.Cancel图4-35定义边界及荷载，边界为一端铰支，一端滑动，荷载为单位为1的壳边 缘荷载。

荷载定义见图4-4Name: LoadType=: S-hell e^dg巳 load£tep: b>uclkl&l (Euclkle]Reg i on: (Pi cke-d) 怎■Di str i buti o n;UniformBTra ction:NormalEMag nitude:1deform&d ar^aTracfiion is defined per unitFollow rotation图4—46划分网格Sizing ControlsApproximate global size: 0.0^[?] Curvature controlMaximum deviation factor (0.0 < h/L < 1.0]: 0.1 [Approximate number of e-lement& per circle: SJMinimum size ccmtr&l电 By fraction of global £.ize (0,0 匚 min u 1.0) 0.1By absolute value (OLD c min u global size) 0.005图4—57创建分析作业，提交并运行分析。

结果如下图4—6：图4—6在buckle分析中为了后面riks非线性分析可以引入初始缺陷，划分网格 结束后需要修改inp文件，在model-edit key words中输入：*node fileU，具体位置如图4-7** OUTPUT REQUE S-TSJr Jr* Rests rt, write, frequency=O*node file** FIELD OUTPUT; F-OutpuM图4—74.2 riks 分析riks模型直接复制buckle模型，然后做以下修改在 model 中选择 copy model，命名为 yagan1-r在tool中设置参考点set-z,取构件中点以便于输出所需杆件的位移在interaction中于距杆件两端0・01出设置耦合点，便于施加位移荷载,同时避免应力集中其中一点设为set—1,以输出反力Mcdulft:LTteraction ▼ 血彳百:|:胆 giiili*Step J tuifel 'Edi Curiitriintj 盘!•渔iti%iGorKSFaned deg ms cf nredcn:0U1 QU2 0U3 7lR2 7Uf?3B 年 #b；~ 隔戚 IDitrDl poillS 此> 血 5 SurfacefflVS {Clci-di] b 二图4—84在分析步中选buckle然后replace st ep,将其改为general—s tatic，riks，各参数设置见图4—9：Name; buckleiType: Stat© Riks-Bssi匚；Incrementation j OtherType: a Autom atic FisedMaximum number of in匚『ements:100InitialMinimum MaximumArc length increment 0.01 IE-005 IE4-036Es-timated total arc 1良门gth:: 1Note： Used only to compute the intial load proportio n呂lity 怙ctor图4—95修改key words，引入初始缺陷。

在model中选edit key words，加入 命令：*imperfec tion ,file=buckle1,s tep=11,5e—32,5e-3具体位置见图4—10：*Boundary-PicIcedSetia., 2, 2** Name: roller Type: Dkpl吕cem吕nt/Rcrtmtion七 EounTaryekedSetS, 2」2imperfection .file = b u clcl eXstep =1ld5e-32,5e-3fe-Jr _-STEP; bucklel图 4—106修改荷载和边界条件，在耦合点上的U3方向分别加0・05的位移荷载， 删除原有的壳边缘荷载，边界条件除UR2以外的的自由度全部约束Name: dis-lType; D'i s p I a t^ticjnStep; bucklei (Static, Riks)Region: [Picked]怎C£Y&: (Global) 毎 ADistribution:Unifo-rm 干■ ui0g]U2：0[V]U3i0.05Suri；0radians□ UR2:radians圍UR却0radiansNote: The displacement value will be maintairied in subs-equent steps.图 4-117创建分析作业，设置历史输出为set-1的U1和某一耦合点的RF3。

提交运行分析分析结果如图4-12：->K罷強>13霊«菊 2L匚匚.©J.J.l.-l-lT.ur£. 辽1::二二 — ：i-r图 4-128绘出荷载位移曲线，图4-13：图4-13荷载位移曲线重复上述步骤做出表1中剩余长细比的荷载位移曲线，并在同一坐标下做出对比，结果如图4-14：图4-14各个长细比荷载位移曲线5. 不同长细比下稳定性系数与规范值对比模型考虑了材料非线性和几何非线性，对热轧H型钢截面压杆进行稳定承载力分析，对不同长细比下的稳定性系数与规范值进行对比，得到结果如下:——至列1 索列2：模型的出的模拟值与规范值偏差较大，特别是在长细比小于50时，得不到 理想的屈曲模态。