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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
.6 G& S  a& M, w6 ^  p+ G- y& m' w0 U
提示:屈曲分析(特征值法)。" K5 ^! N/ k+ o) S

$ p( A. R1 j% A3 v: a. q( ATitle      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements)& g8 _1 f- |( \

  g- u. f+ }+ [Overview
6 n  r! E5 o" l' m8 t; d& m5 l9 J+ y; W8 i& x
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  Q# D* O( ^3 S/ s% U5 A; Q
Static
, }+ y, }) F* |. V/ ~: S
1 A: E9 b- j7 A7 K7 K
Test Case
! f2 i  [3 p  i+ ^! \- V1 m+ b4 |/ _' Y9 S' Q
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.
% i3 g. h( t7 v" z  w2 y( s( r" y( l0 M1 P, g1 n
Figure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch
( ]; R7 d5 {1 V/ e( c* m! V9 `$ B  g8 t( t1 ?# M$ j5 n
VM127_1.jpg
1 }4 k% |: g) ^/ n" E9 \3 c% ]( o' Y- ~) l* G! G- i  C* v
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb

  F5 U# L3 x' O) X, O; IAnalysis 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 .
! b  }* X$ u. p6 {) [0 ~: T: N' z1 G( D( a  U
Results Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000
; G4 {- F( S$ N8 X" F: S) o0 t
  • Fcr = Load Factor (1st mode).
- N2 q: l5 J! x0 r' G* Z

" V, V4 ]; F1 p; T3 H* u[ 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。! }' ]& O9 O) F8 f3 c4 S
8 x* ^. N9 M) e. \: x& i
1. 在杆的中间点加上1e-9 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
+ F( U- {' e! T! d. u; k8 [6 x
" c7 X/ M3 n: C0 [( _ VM127_2.jpg # f, t. h2 r) F1 ?: ^, l. F! ]
- e4 z' D& ~8 E
- p. e' v: R% z' T- K5 ]
2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析5 T) H! v# Q$ w# A4 K9 x
0 _* [" S. O$ R# |- O
VM127_3.jpg
+ W1 p' `1 O& n3 _& i, Z! l! m. Z/ g% r9 q/ C
[ 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
/ `* N- U. o( y: W
' ~6 e" O6 e, d5 ~1. 特征值方法,即扭曲研究1 `  m/ Q( V; Y) ?
% y2 m/ v5 M. h$ x/ u" e; H0 S1 ]
Load=38.553 lb
4 f, F: C! A5 d: ^6 z5 ~% t+ ?% s  f" x
零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg
" i& @* W% M4 G1 c8 m& s% Q0 k! w0 Z( ^
0 y  q7 }) _8 U" @  l
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 A/ n! s3 A' E7 H- p( v
6 M4 O4 F- r/ _% ]
零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg - i$ E( v0 b6 L

. |% ?$ o) h) t 零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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