Workbench屈曲分析实战：方法与技巧

在承受压应力的结构中，比如承受外压的容器，当直径与壁厚比值较大时（GB150《压力容器》中规定Do/t>20时），屈曲失效很可能先于塑形垮塌失效出现，为保证结构安全，在外压容器的设计中，屈曲分析是一项非常重要的设计工作。

GB 150《压力容器》 第3部分第4章中给出了外压圆筒和外压球壳的设计规则，在满足标准中的结构形式下，按照标准设计比较方便，也容易得到业主的认可。but，我们设计的结构总是奇形怪状的，标准只能照顾到它喜欢的形式，怎么办？这时候就可以用分析设计的方法了，采用有限元软件进行屈曲分析。

有限元技术发展到今天，市场上的商业软件林林总总，但基本上功能都差不多，如ansys、abaqus、nastran等等都可以方便地实现屈曲分析。屈曲分析分为线性屈曲分析（特征值屈曲）和非线性屈曲分析（考虑结构非线性、材料非线性等）。

在ansys workbench平台下，实现屈曲分析的方法如下：

特征值屈曲分析

实现特征值屈曲分析比较简单。先进行静力分析，然后将静力分析结果作为预应力施加到特征值屈曲分析中进行求解。在workbench中，先拖入Static Structural，然后拖入Egenvalue Buckling 进行如下连接。

1）在Static Structural中建立好模型，材料属性设置为线弹性，添加边界条件进行静力分析。

2）在Egenvalue Buckling中设置好屈曲模态阶数后（在下图中Details of “Analysis Setting”中输入Max Modes to Find），点解solve，进行特征值屈曲分析。

3）求解结束后，可以查看屈曲变形模态和特征值。注意，这里的变形并不是结构屈曲时真正的变形值，只是一个变形形态的示意。

非线性屈曲分析

对于初学者来说，非线性屈曲听起来高深莫测，其实，除了计算机更累，对我们来说，也增加不了多少活。

非线性屈曲的流程如下：

1）进行线性屈曲分析，操作步骤同上，就不再赘述。这一步其实也可以不需要，本文中是为了施加一个初始的缺陷。

2）进行初始缺陷设定。采用APDL进行缺陷设定，需要输入如下图中文本所示的命令。

3）在FE Modeler中设定好缺陷的模型。

4）进行非线性屈曲分析。非线性屈曲分析与极限载荷分析操作类似，不同之处在于极限载荷分析是在小变形前提下进行，而非线性屈曲分析需要打开大变形开关进行分析。注意载荷步的设置，太粗的载荷步可能会使得计算跳过屈曲载荷点，捕捉不到屈曲载荷。

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