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
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。