ANSYS Workbench几何缺陷与非线性屈曲分析

在一些特定的非线性分析场合，如：非线性屈曲分析，需要为模型引入一个几何缺陷。在较新的Workbench版本中已经可以实现这一功能，其实现过程分为两个阶段：第一阶段是进行特征值分析，得到变形模式；第二个阶段是引入小扰动作为结构的几何缺陷。

具体操作方法为：

新建一个特征值分析的流程（系统A和B），再新建一个运行后续非线性屈曲分析的静力分析系统C，如下图所示。

共享材料Data数据B2：Engineering Data到C2：Engineering Data，传递变形结果数据B6：Solution到C4：Model，注意到此时C4：Model自动变为C3：Model，如下图所示。

选择单元格B6：Solution，通过Workbench菜单View>Properties，在Properties of Schematic B6：Solution中设置Scale Factor和引入缺陷的屈曲模态号Mode，如下图所示。

下面对一个典型计算实例进行简要的介绍。

悬臂的方形钢板，如下图所示。钢板尺寸为1000mm×1000mm×10mm，底部（A端）为固定约束，顶部悬臂端（B端）作用有面内的荷载。

如果悬臂钢板所采用钢材弹性模量2.0×10⁵MPa，屈服强度为300MPa，屈服后切线模量为2.0×10³MPa。计算此悬臂钢板的极限受压承载能力。下图为材料非线性应力-应变曲线。

在Mechanical组件中进行特征值分析，得到一阶屈曲荷载约为4.35kN，引入基于第一阶屈曲变形最大侧向变形为10mm的几何缺陷，进行非线性屈曲分析。经过计算后得到板的X方向（加载方向）反力与板自由端中间节点面外位移之间关系如下图所示。

由上述的载荷-变形曲线可知，悬臂板的极限承载力为曲线顶点，其数值约为41415N，低于特征值屈曲分析的临界承载力。

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