屈曲分析步骤

屈曲分析常用方法
介绍了用于屈曲分析的常用方法
处理屈曲问题可以用的几种计算方式
关键字特点
线性屈曲分析*buckle用于估计最大临界载荷和屈曲模态，无法查看屈曲后状态。

可用作引入缺陷的之前的计算分析步，需要加载荷；屈曲特征值与载荷相乘就是屈曲载荷。

主要用于缺陷不敏感结构。

非线性屈曲分析*static, riks用于计算最大临界载荷和屈曲以后的后屈曲响应，可以查看后屈曲状态，用弧长量代替时间量。

载荷比例因子与载荷相乘就是屈曲载荷。

可以用于缺陷敏感结构，如果结构存在接触，容易出现收敛问题。

通用静力分析*static用于计算结构刚度不变或结构刚度增大的结构，如果结构出现屈曲或者垮塌，很容易出现不收敛问题，无法计算后屈曲状态。

通用静力分析+阻尼稳定*static, stabilize在静力分析步中加阻尼，有助于收敛，计算的结束点可以比通用静力分析要后一些，但要注意阻尼不能加得过大。

隐式动力分析*Dynamic将屈曲问题作为隐式动力问题来处理，适合接触脱开的问题，但是假如结构接触对较多，很容易出现收敛问题。

这种分析类型使用的是隐式积分方法。

显式动力分析*dynamic, explicit将屈曲问题作为显式动力问题来处理，适合接触脱开的问题，能够适应复杂的模型，复杂的接触对，收敛效果较好。

但是计算量较大，计算时间较长，计算完以后需要评估计算结果是否可靠。

这种分析类型使用的是显式积分方法。

abaqus屈曲分析实例整个计算过程包括2个分析步，第1步做屈曲分析，第2步做极限强度分析。

第1步：屈曲分析载荷步定义如下：Step 1-InitialStep 2- Buckle并在Model-Edit Keywords 的图中位置加入下面的文字，输出屈曲模态 *nodefile, global=yes U,Create job 名称为“Buckling”点击continue，完成第1步的计算。

第2步：极限强度分析将“buckle”分析步替换为“riks”分析步在Basic选项卡中，Nlgeom：选择打开在Instrumentation选项卡中，定义如下参数，然后点击OK定义一个新计算工作，输入名称，点击continue在Parallelization选项卡，选择2个CPU，如下所示，点击OK。

在此编辑Model-edit keywords，删除“第1步”加入的文字“*nodefile, global=yes U,”，并在下图位置加入下段文字：*imperfection, file=buckling, step=11, 2.5点击OK，再保存文件。

最后提交计算。

提取计算结果进入visualization Module点击Create XY data选择ODB filed output，点击continue选项卡，选择跨中载荷加载点，最后点击save。

重复上一步操作，Position 选择Unique Nodal ，U ：spatial displacement 选择 U3，再点击elements/nodes 选项卡，选择板格中心点，最后点击save 。

点击Create XY data, 选择operate on XY data，点击continue择保存的Point load曲线，点击最后一行Create XY Data与Save as。

题目：跨径L=89m ，矢跨比f/L =1/5的圆弧拱，梁高h/L =1/30,梁宽b/L =1/15 求：1.弹性屈曲荷载；2.非线性极限承载能力。

1、 线性屈曲荷载理论计算在理论计算时，先根据圆弧拱的矢跨比查出稳定系数2K ：表1 圆弧拱理论计算的稳定系数根据表1查得：290.4K =故其理论弹性屈曲荷载为：43723313.25105933.332966.671290.4 5.381089000xcr EI N q K m l ⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯2、拱的弹性屈曲与非线性屈曲对于一般的特征值屈曲分析，主要是在平衡状态，考虑到轴向力或者中面内力对弯曲变形的影响，由最小势能原理，结构弹性屈曲分析归结为求解特征值问题：通过特征值分析求得的解有特征值和特征向量，特征值就是临界荷载系数，特征向量是临界荷载系数对应的屈曲模态。

特征值屈曲分析的流程图如下：[][]0D G KK λ+=图1 弹性屈曲分析流程图非线性屈曲分析是考虑结构平衡受扰动（初始缺陷、荷载扰动）的非线性静力分析，该分析是一直加载到结构极限承载状态的全过程分析，分析中可以综合考虑材料塑性和几何非线性。

结构非线性屈曲分析归结为求解矩阵方程：非线性屈曲分析的流程图如下：图2 非线性屈曲分析流程图[][](){}{}DGK K F δ+=3、非线性方程组求解方法（1）增量法增量法的实质是用分段线性的折线去代替非线性曲线。

增量法求解时将荷载分成许多级荷载增量，每次施加一个荷载增量。

在一个荷载增量中假定刚度矩阵保持不变，在不同的荷载增量中，刚度矩阵可以有不同的数值，并与应力应变关系相对应。

（2）迭代法迭代法是通过调整直线斜率对非线性曲线的逐渐逼近。

迭代法求解时每次迭代都将总荷载全部施加到结构上，取结构变形前的刚度矩阵，求得结构位移并对结构的几何形态进行修正，再用此时的刚度矩阵及位移增量求得内力增量，并进一步得到总的内力。

（3）混合法混合法是增量法和迭代法的混合使用。

混凝土梁的屈曲分析方法一、概述混凝土梁是结构中常见的构件，其在受力过程中会出现屈曲现象。

因此，混凝土梁的屈曲分析是建筑结构设计中必不可少的一环。

本文将介绍混凝土梁的屈曲分析方法，包括理论分析方法和实验方法。

二、理论分析方法1. 弹性理论方法弹性理论方法是混凝土梁屈曲分析中最为常用的方法之一。

其基本思想是将混凝土梁看做一个弹性体，利用弹性力学理论分析其受力情况。

具体步骤如下：（1）建立混凝土梁的弹性力学模型；（2）确定混凝土梁的边界条件；（3）解出混凝土梁的位移场和应力场；（4）根据位移场和应力场计算混凝土梁的屈曲载荷。

2. 塑性理论方法塑性理论方法是另一种常用的混凝土梁屈曲分析方法。

其基本思想是将混凝土梁看做一个塑性体，利用塑性力学理论分析其受力情况。

具体步骤如下：（1）建立混凝土梁的塑性力学模型；（2）确定混凝土梁的边界条件；（3）根据应变硬化规律和流动规律计算混凝土梁的塑性应力场；（4）根据塑性应力场计算混凝土梁的屈曲载荷。

三、实验方法1. 静态试验方法静态试验方法是混凝土梁屈曲分析中最为常用的实验方法之一。

其基本思想是在实验室中对混凝土梁进行一系列加载，记录其变形和载荷数据，从而得出混凝土梁的屈曲载荷。

具体步骤如下：（1）制备混凝土梁试件，包括尺寸、配筋等参数；（2）进行预应力或预加载处理；（3）按照一定的步长逐渐增加载荷；（4）记录载荷和变形数据；（5）根据载荷和变形数据绘制载荷-变形曲线和变形-应力曲线；（6）根据载荷-变形曲线计算混凝土梁的屈曲载荷。

2. 动态试验方法动态试验方法是一种较为复杂的混凝土梁屈曲分析方法。

其基本思想是在实验室中对混凝土梁进行冲击或震动加载，记录其变形和载荷数据，从而得出混凝土梁的屈曲载荷。

具体步骤如下：（1）制备混凝土梁试件，包括尺寸、配筋等参数；（2）进行预应力或预加载处理；（3）进行冲击或震动加载；（4）记录载荷和变形数据；（5）根据载荷和变形数据绘制载荷-变形曲线和变形-应力曲线；（6）根据载荷-变形曲线计算混凝土梁的屈曲载荷。

屈曲（失稳）征值屈曲分析与非线性屈曲分析：很多现有的ANSYS资料都对特征值屈曲分析进行了较为详细的解释，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。

以下是我经过多次计算得出的一些分析经验，欢迎批评。

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。

特征值屈曲分析想必大家都熟练的不行了，所以小弟不再罗嗦。

小弟只说明一点，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。

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。

这里由于前面做了特征值屈曲分析，所以你可以取第一阶振型的变形结果，并作一下变形缩放，不使初始变形过于严重，这步可以在Main Menu> Preprocessor> Modeling> Update Geom中完成。

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。

屈曲的特征理解：当结构轴向（梁，板，壳）承受压缩载荷作用时，若压缩载荷在临界载荷以内，给结构一个横向干扰，结构就会发生挠曲，但当这个横向载荷消除时，结构还会恢复到原有的平衡状态，此时杆的直的形式的弹性平衡是稳定的。

屈曲分析（稳定性）简介屈曲分析简介字数 635预计阅读时间 5min1、破坏形式一个结构或构件要保证能正常进行工作，必须使其满足强度、刚度和稳定性三方面的要求。

结构构件发生的破坏形式可能有多种：比如，在拉力作用下的杆件或受压短杆,当应力达到屈服点（屈服极限）时，将发生塑性变形或断裂，这种破坏是由于强度不足而引起的。

但是，实际工程中有些细长杆件承受压力，这类细长杆在压力作用下，杆件可能突然变弯而丧失承受压力，这种破坏是由于失稳而引起的，可能是灾难性的。

2、弹性弯曲屈曲过程屈曲分析包括线性屈曲和非线性屈曲分析。

线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析，线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷。

非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析，弹塑性失稳分析，非线性后屈曲分析。

下图可以看出，长细杆处于轴压的三个状态，即稳定平衡、随遇平衡和临界状态。

3、线性弹性屈曲—压杆稳定（欧拉临界应力）线弹性屈曲的必要前提：①线弹性状态②②细长杆（λ≥λp，Q235的λp≈100）4、轴心受压构件的计算长度系数5、计算例题某构件的受力可以简化成如图所示模型，细长杆件承受压力，两端铰支。

已知杆的横截面形状为矩形，截面高度h 和宽度b 均为0.03m，杆的长度l=2m，使用材料为Q235，弹性模量E=2x1011 Pa，则杆件的临界压力P cr可如下方法计算。

杆横截面的惯性矩杆横截面的面积杆横截面的最小惯性半径杆的柔度式中μ为受压杆的长度系数，本例中取μ=1。

可以利用欧拉公式计算其临界压力。

在MidasCivil、Midas Gen中如施加1N的力，则模型的屈曲临界荷载系数应为34309。

【技贴】考虑预载时的压杆屈曲分析及结果对比！在《基于abaqus的压杆屈曲分析一般流程及对比》一文中，讨论了采用线性屈曲模态法进行压杆屈曲分析，得到压标的屈曲载荷。

同时在《基于optistruct的压杆屈曲分析一般流程及对比》一文中采用optistruct进行屈曲分析，两者结果与理论均较接近。

一、通过静载荷进行屈曲分析，首先考虑预载为1000N时，屈曲载荷计算结果如下。

1、静载荷屈曲分析步设定如下，即首先进行预载的施加，再进行屈曲分析。

2、分析边界以及预载设定如下。

3、屈曲结果读取，提取第一阶特征值，如下为22319。

可得到该压杆在1000N预载下的的屈曲载荷为F * （1st mode）=1000+1*22319=23319N。

二、通过静载荷进行屈曲分析，首先考虑预载为10KN时，屈曲载荷计算结果如下。

1、预载为10KN时屈曲分析2、屈曲结果读取，提取第一阶特征值，如下为13319。

可得到该压杆在10KN预载下的的屈曲载荷为F * （1st mode）=10000+1*13319=23319N。

（1）通过optistruct计算得到无预载时屈曲载荷为23867N；（2）通过abaqus计算得到无预载时屈曲载荷为23319N；（2）通过理论公式计算值为25435N。

—荐读—【收藏】公众号部分文章阶段性汇总1【收藏】公众号部分文章阶段性汇总2Catia CAE分析的一般流程及对比基于abaqus的压杆屈曲分析一般流程及对比基于optistruct的压杆屈曲分析一般流程及对比车身典型结构模态识别方法研究车身弯曲及扭转刚度目标值确定方法【免责声明】本公众号所刊登的内容、资料等来自于个人总结、技术论坛、文献、软件帮助文档及网络等，对文中观点判断均保持中立，若您认为文中来源标注与事实不符，若有涉及版权等请告知，将及时修订删除，谢谢大家的关注！。

杆件屈曲是指在受力作用下，杆件发生稳定失稳的现象，通常包括弹性屈曲和塑性屈曲两种情况。

有限元方法是一种数值分析方法，可以用来模拟和分析结构在受力作用下的变形、应力分布等问题。

在研究杆件屈曲问题时，有限元方法也可以被广泛应用。

在有限元分析中，研究杆件屈曲通常包括以下步骤：
1. 建立模型：根据实际情况和要求，建立杆件的有限元模型，包括定义几何形状、材料力学性质、约束条件等。

2. 网格划分：将杆件模型离散为有限个单元，通常采用三角形或四边形等简单几何形状的单元，并确保单元之间的连接和边界条件设置正确。

3. 施加载荷：在模型中施加适当的载荷或边界条件，模拟实际工程中的受力情况。

4. 求解：通过有限元求解器对模型进行计算，得到杆件在受力下的应力、变形等信息。

5. 后处理：分析求解结果，确定杆件是否处于屈曲状态，了解屈曲位置和形式，评估结构的稳定性。

在研究杆件屈曲问题时，有限元分析可以帮助工程师更好地理解结构在复杂加载条件下的行为，预测结构的稳定性和安全性，优化设计方案，减少实验成本和时间。

通过有限元模拟，可以有效地探索杆件的屈曲特性，为工程实践提供重要参考和支持。