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[分享] CosmosWorks算法验证文件 9 (Buckling Analysis)

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发表于 2007-11-8 12:30:51 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国上海

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x
.
1 n# G8 E: a) q提示:屈曲分析(特征值法)。' J, v' x! F# H- M
4 ]# _7 J( m5 q* b7 @
Title      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements)0 D$ d# S  v, w) I9 T, [2 t8 W
! r6 x2 z, J9 m+ f
Overview
4 v% u6 R' @& @% ?( X: [
- k! a0 s8 |& j+ L
Reference:S. Timoshenko, Strength of Material, Part II, Elementary Theory and Problems, 3rd Edition, D. Van Nostrand Co., Inc., New York, NY, 1956, pg. 148, article 29.
Analysis Type(s):Buckling Analysis
/ d4 v9 {# k. v- C* |Static
8 O: K: e: `$ e: |; y2 Y6 S, }
6 @) c' X, B  m0 D
Test Case) l2 O% Z3 j: C, L7 T3 M' k7 }

1 z$ W" Z7 {  i! U6 [) ~Determine the critical buckling load of an axially loaded long slender bar of length L with hinged ends. The bar has a cross-sectional height h, and area A.8 n4 I; L2 Y' Y6 G, m# ?, Z4 J
% G+ ~* h! i8 @9 @7 x- S+ y
Figure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch
6 v, i: T8 c( ]& Q4 V
, Z) G$ q- \. h2 }' ?& W( ^& K1 J VM127_1.jpg 9 J, y6 _4 s2 O) v1 O

; ?# z8 W1 D  T$ K' p4 E+ m
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb
9 c# b( w# h0 ^; l
Analysis Assumptions and Modeling NotesOnly the upper half of the bar is modeled because of symmetry. The boundary conditions become free-fixed for the half symmetry model. A total of 10 master degrees of freedom in the X-direction are selected to characterize the buckling mode. The moment of inertia of the bar is calculated as I = Ah2/12 = 0.0052083 in4 .0 g% ^7 }/ N9 D% i; t
3 W& G1 j& Z2 _
Results Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000
- H4 y" y8 q: \) \$ j1 F
  • Fcr = Load Factor (1st mode).

9 b" `. a1 P  {7 w3 a) l* x8 y4 U: G9 v% u' E
[ 本帖最后由 tigerdak 于 2007-11-8 18:44 编辑 ]
 楼主| 发表于 2007-11-8 12:40:27 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
屈曲分析方法分两种:特征值法和非线性分析法。特征值法偏向于纯理论计算,不考虑零件的缺陷和环境影响,所以非线性分析方法更准确。以下方法在杆的中间点加上微小力来模拟零件缺陷或环境影响。一般会比理论计算值低。7 _  `7 B7 e) X# h% Z
0 x/ [' T! t0 S7 E/ a
1. 在杆的中间点加上1e-9 lb 初始扰动的非线性屈曲分析% d+ q/ w+ n$ o6 R, C
0 M- {) o0 S4 d+ A7 A9 `2 N$ K( J
VM127_2.jpg   M9 f4 i9 s0 c* E" [
& c* K2 [! u# Q2 |% L

7 i% y( [& M9 v% _7 C' s2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
& y1 \* G2 C" d& U5 ]! H9 f. I4 J& G- K  j! D
VM127_3.jpg
" `0 D7 d* F' R2 ?4 H: q
$ i! c, d7 E  a* j& P+ K[ 本帖最后由 tigerdak 于 2007-11-8 12:44 编辑 ]
 楼主| 发表于 2007-11-8 17:16:11 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
对比CosmosWorks的计算结果
3 o0 W9 Y" E1 ~" Z' c* b: V- ~+ A. m9 z0 G& C5 T
1. 特征值方法,即扭曲研究8 j; S# T( |- w# {1 A

0 U, i3 c' J2 U3 s- X  iLoad=38.553 lb5 Q: t6 L! l0 X- k

( E" q; b2 C/ E3 v! ` 零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg * X+ d% C1 v" b2 s
! j: X& f3 T5 g- R0 L
! R, Q) g9 c/ s9 ]) ^
2. 加 FX=0.001 lb 初始扰动的非线性分析,从图中可看到在0.732996秒发生扭曲,此时Load=36.65 lb 1 w3 Y7 K  U4 y7 s! Z1 J

6 {% g& a* n8 ^* r& B 零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg
3 r. j+ R3 ~: z1 V! V) n! D' v' @4 O
零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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