在上一篇文章中介绍了solidworks有限元线性屈曲分析和非线性有限元分析的区别,并做了一个简单的线性屈曲分析的例子,下面猫亮设计来着重介绍一下非线性屈曲分析的计算方法。

为了和前面分析的结果进行对比,仍然采用前面的模型做为分析对象。

静应力分析

在进行非线性屈曲分析之前,先进行一次静应力分析,静应力分析的边界条件和上一篇文章中的边界条件一致,在1N的作用下,产生的合位移为0.015mm。这个数据在非线性的计算中需要用到。

非线性屈曲分析

非线性屈曲分析

非线性屈曲分析是在非线性静应力分析中进行的,因此我们需要建立一个非线性静应力分析的算例。这个算例中的边界条件仍然和前面保持一致。

非线性屈曲分析

在solidworks中进行非线性屈曲分析的核心是非线性计算的属性设置。

进行非线性屈曲分析要求计算控制方法使用弧长法计算,在求解中将高级选项打开选择弧长法,迭代方法使用牛顿拉夫森法。

非线性屈曲分析

在弧长法中圆弧长度参数的填写需要注意填写正确。

最大位移(对于平移DOF)=2X线性屈曲载荷因子X静应力分析最大位移值

这个例子中最大位移=2X41X0.015=1.23mm,在填写数字的时候可以填写一个接近的整数,所以这里填写了2mm。

最大圆弧步进数默认为50,这个数据和最大自动时间增量共同控制计算的步长(在计算过程中求解多少次),初始弧长乘数默认为1,不做更改。

步进公差选项中的数据用于控制每一次求解的计算精度,设置的精度越高计算越慢,收敛越困难,需要根据实际情况进行调整。

非线性屈曲分析

非线性屈曲的分析结果需要在下图中定义时间历史图解中查看。

非线性屈曲分析

在时间历史图标中,选择杆部顶端位移最大的一个点,X轴可以设置为X、Y、Z方向的位移或者合位移,Y轴默认为载荷因子。

非线性屈曲分析

在响应图标中可以查看载荷因子及位移的变化关系。杆在受力后发生变形,随着变形的发生,为了抵抗结构的变形,杆的刚度也在不断增加,载荷因子不断提高。

下图中载荷因子最小值为0.97,说明这个结构在0.97X1=0.97牛的情况下已经发生了屈曲现象。

非线性屈曲分析