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11天前
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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
.8 P& O& B7 v4 o
提示:屈曲分析(特征值法)。/ z) z4 t! {2 V! Q8 S

7 e0 C* [6 W8 a9 A. g8 f- BTitle      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements)
* g' {! q' u' n! ^; M
. R& H; I+ V% B/ \, E& FOverview2 W& T. `! m. H9 e$ M+ S" j
0 ]; }* o8 Z. v# z4 p; a; H9 |, _
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
: h, u$ [5 O  i9 r, sStatic " U$ y: I# Q9 i% m9 M- Z
, p! ?1 A6 l+ \& O9 B3 b
Test Case
# d1 o+ }, D4 s5 `6 d6 V. f* d8 U& d  Y
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.2 B8 y/ T  k1 K
5 W) l$ t. n' \8 E$ J
Figure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch, D; J) P* d8 G

; E9 H9 q) w3 S% Y" B2 ^/ o VM127_1.jpg
0 ~- Z4 L% C% O4 ?2 k) v1 E8 i# P% `  l* ?3 I
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb
9 z' e9 L, {# _; V
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 .
) p0 Q. r3 N/ N  [; i' y  I/ r# d: q5 F+ b8 S
Results Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000
; B3 L  K. ]1 S& y9 E0 H
  • Fcr = Load Factor (1st mode).
  Y, k6 i9 E6 o- u: Y
' J. r$ V1 Y% L
[ 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。
+ V' }' V6 t7 {: A6 f1 N' R- K! i! X
1. 在杆的中间点加上1e-9 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
7 K+ x, ^3 Z) l: h
* o4 t& i$ O$ p- D VM127_2.jpg 6 F- x$ p% V' A: n/ n* X% p4 h

( C3 j' |$ ?' F2 j# r$ X# i1 v" L, w6 C9 A; L) c
2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
9 O5 ], [7 t9 G7 }' b: D, q/ B
9 z; \. x/ P3 o2 @0 w: R% p VM127_3.jpg 1 W# [6 g) @# b, ^" ?0 O" H
; W& J) o+ b& P: s: V7 t
[ 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
. N6 ^/ G, A' k2 s9 _3 F+ O$ A% s' |9 M3 L+ Y1 ^& P6 L
1. 特征值方法,即扭曲研究
. t1 w& i/ q3 F& Y
* {0 y5 Y" G* T/ q9 K0 o1 E  VLoad=38.553 lb
8 l7 m8 s: M7 n* W. F! L' K
% C) {4 q% ?8 `* n) b 零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg
2 }% [! E  O3 V2 b2 {- U- S3 w
' u; S* j5 }3 p# [7 j( C& y* [4 ]! Q, B! Q
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 / x" J8 M: \) {, u

# z; G: ?) u0 ]0 v 零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg
$ h' k2 r2 g* \1 `0 y; m& ?1 w4 p9 g3 T5 M
零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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