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[连载]ANSYS与ABAQUS稳定性分析比较1-Buckling分析ANSYS单元选取

其实,这些东西很简单,大多数朋友应该都比较了解。但是作为整个稳定性分析的一部分,觉得还是整理一下吧,也算是对后来者又抛了一块砖。

算例描述:

为了能体现出一般性,我故意找了一个比较大的结构。这是一个单层网壳结构,最大尺寸在90m左右,杆件长度在1.13m-3.63m之间,截面形式为箱型截面;构件布置见下图。荷载任意挑选一个标准组合(具体是哪个不记得,只是验证软件单元特征,没有关系)。

在ANSYS软件中分别采用BEAM44、BEAM188和BEAM189进行计算。分析结果见下文。

 

ANSYS BEAM44分析结果

  E1 E2 E3 E4 E5
N1 6.10 6.36 7.11 7.43 8.03
N2 6.08 6.34 7.08 7.40 7.99
N3 6.08 6.34 7.08 7.40 7.98
N4 6.08 6.34 7.08 7.39 7.98

备注:表格中N1、N2分别代表每根构件采用1、2个单元;E1、E2代表第1、2阶屈曲荷载因子;

ANSYS BEAM188分析结果

  E1 E2 E3 E4 E5
N1 6.81 7.09 8.15 8.61 9.35
N2 6.25 6.52 7.34 7.69 8.34
N3 6.15 6.42 7.19 7.53 8.14
N4 6.12 6.38 7.14 7.47 8.07
N5 6.10 6.36 7.12 7.44 8.04
N6 6.09 6.35 7.10 7.43 8.02
N7 6.09 6.35 7.10 7.42 8.01
N8 6.08 6.34 7.09 7.41 8.00
N9 6.08 6.34 7.09 7.41 7.99
N10 6.08 6.34 7.09 7.40 7.99

ANSYS BEAM189分析结果

  E1 E2 E3 E4 E5
N1 6.10 6.36 7.12 7.44 8.05
N2 6.07 6.33 7.08 7.40 7.98
N3 6.07 6.33 7.08 7.39 7.98
N4 6.07 6.33 7.08 7.39 7.97

由表格可以看出,利用ANSYS软件进行Buckling分析时,不同BEAM单元类型对单元剖分数量的要求。

(1)BEAM44和BEAM189对单元的剖分数量要求较低,每根构件采用1个单元和采用2、3、4个单元时计算结果相差不大,在工程上这种误差应该是可以接受的。

(2)BEAM188单元对单元剖分数量的要求要高一些,从结果来看,每根杆件采用5个BEAM188单元计算结果才与采用1个BEAM44或BEAM189单元计算结果相同。

(3)在利用ANSYS进行Buckling分析时,以选用BEAM44与BEAM189单元为佳。

(4)选用BEAM44单元时,虽然每根杆件采用1个单元和多个单元计算结果相差不大,但是本人还是建议每根杆件选用2至3个单元。理论上对于每根构件而言,在设计时已经保证了其稳定性,但是我们也可以在整体稳定性分析过程中进一步对其进行校核。如果采用1个单元,就达不到这个效果。

(5)理论上能选择189单元是最好不过啦,不过考虑其是3节点单元,有时候从其它软件数据转过来时可能会有点不方便。

(6)考虑到后期进行非线性稳定计算,由于BEAM44单元不能考虑材料非线性,在前后延续上还是采用BEAM189比较好,而且3节点单元在单元剖分数量上要求也较低。

 下面给出每种单元计算得到的屈曲模态(每行从左到右分别为第1、2、3阶):

 

 

 BEAM44单元计算结果 

 

 

 BEAM188单元计算结果

 

 

BEAM189单元计算结果

从振型图可以看出,不同单元类型、不同单元剖分数量条件下计算得到的屈曲模态是相同的,虽然屈曲荷载因子有所不同。

备注:原文日期2009-5-14

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