有限元科技内参-Abaqus非线性屈曲分析的方法

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有限元科技内参-Abaqus非线性屈曲分析的方法 [复制链接]

Abaqus是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。作为通用的模拟工具，Abaqus除了能解决大量结构问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析及压电介质分析。

深圳市有限元科技有限公司是Abaqus软件的一级代理商，并代理国外其他多款cae软件，有限元科技是以工程仿真软件开发为核心，集cae咨询、cae培训、cae软件研发与销售为一体的高科技企业。公司秉承以最高质量的产品和最高质量的服务满足客户的各种需求的服务理念，致力于为客户提供一站式cae整体解决方案，目前已为全国超过500家企业提供cae分析服务。如需购买cae软件或咨询服务请联系电话：13632683051，咨询QQ：2039363860/4006046636。

今天，有限元科技小编跟大家分享的是Abaqus有限元仿真分析中非线性屈曲分析的方法。

Abaqus非线性屈曲分析的方法有riks法，generalstatics法（加阻尼），及动力法。采用riks算法实现时，可以考虑材料非线性、几何非线性已及初始缺陷的影响。

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，即上面提到过的模态，目的是得出临界荷载。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。

本文将对Abaqus中的riks法屈曲分析进行介绍：

1、几何缺陷引入

在进行后屈曲分析时，需要进行几何缺陷的引入，引入缺陷的方法分为三种：叠加屈曲模态法、静力分析位移法、直接定义缺陷法。本文将介绍叠加屈曲模态法（BUCKLE法）。

载荷及约束

如下图所示，模型一端全约束，一端在壳边界施加1N/MM的单位载荷。

分析步设定

设置Buckle分析步，采用Subspace法提取前4阶特征值。

编辑关键字：输出屈曲形状

非线性屈曲分析时，需要用Buckle求解的屈曲形状作为初始缺陷参考，所以需要在此分析步定义输出屈曲变形位移输出，需要通过关键字的形式进行定义。

在www.featech.com.cn*Output，field，variable=preselect后添加

*nodefile，global=yes，lastmode=1

u

线性屈曲结果

如下图所示为1~4阶的屈曲形状及特征值，特征值分别为6.5510、8.4772、10.757、10.912，则一阶临界载荷为6.5510N/MM。

2、risk法非线性屈曲分析

分析步设定

在线性屈曲分析cae模型的基础上，删除Buckle分析步，选择”General：Static，Riks”www.featech.com.cn分析步，在Basic选项卡中打开几何非线性，设置停止条件中最大载荷比例系数为15，即边载荷超过15*1=15N/MM即停止求解，在Incrementation选项卡中设置、初始弧长增量0.1，最大弧长增量0.5，其余默认。

编辑关键字：引入几何缺陷

删除上文线性屈曲分析所添加的*Nodefile关键字，在*Step关键字前插入

*imperfection，file=buckle，step=1

1，5e-3

即引入第一阶屈曲形状的0.005倍作为初始几何缺陷。

结果查看

应用Results—HistoryOutput，选择“LPFforWholeModel”绘制LPF-Arclength曲线，由图可知，其一阶临界边载荷约为6.14*1N/MM，小于线性屈曲分析结果6.5510N/MM。

Riks分析有如下限制使用情况：

Riks分析步不能紧接相同的分析步，后续分析步使用重启动技术。

如果Riks分析造成塑性变形，结构载荷在递减时，重启动另一个Riks分析步，Abaqus/Standard将提供弹性的加载解。因此，如果存在塑性变形，重启动应从载荷递增处开始。

对于涉及有接触失效的后屈曲求解，Riks方法通常不再适用，必须引入惯性和粘滞阻尼力（如阻尼器）到动态或静态分析以使求解稳定。