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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
.' X$ U) d* d  k$ d$ M$ u
提示:屈曲分析(特征值法)。
. \, j/ u/ F6 L
# w$ o8 E( r$ pTitle      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements); j5 P7 X* r" ?0 n/ w

8 C) ?7 A) O7 @7 P* m0 uOverview
+ q1 `# V& a# t( C9 {5 W( i2 }/ N
. K3 v# ~( C6 \
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+ L# d8 [* c' f% x; r: ]7 D0 A
Static
* Z  f$ E7 M0 }) m# W* L& K
6 T3 U5 A# S; j8 i3 w2 f; j/ {! E) r: x
Test Case$ L' i, F+ g7 R

" N3 b. y0 B8 G, t  |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." W0 d) Y5 @$ H9 D# z7 |

; L; B& D0 e4 L! G9 |1 y9 H6 p% bFigure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch
% u! f& B! R- Z; @' L; ?0 G. z( F' z* b& b) J
VM127_1.jpg . V/ I$ s6 q/ u8 p5 `5 _- p

8 d$ L0 Q/ f9 ^# t) v- X5 X9 Z3 f
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb

: i9 [; ^, b$ u; w$ |$ F, J8 Y; p9 f/ pAnalysis 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 k. ?4 p7 v& }( Z# v5 D* X

5 Z  C2 @$ g5 t, NResults Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000

5 p4 p7 }+ H2 Z- G1 d) i
  • Fcr = Load Factor (1st mode).
1 P" b) S! f5 S0 Q9 y4 |0 \7 o
: l: t/ }4 r& s6 ?( [; g* t: R
[ 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。6 u: ~0 c4 \) `1 \$ E+ O

4 z7 [9 w: k) U5 Y8 q. |1 R. p# P1. 在杆的中间点加上1e-9 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
1 q3 i2 S" ~7 R
/ Z' q* E, h! B' v$ I VM127_2.jpg % d& A. o; y! J- |. h5 c; j

+ s  {! [" R! P$ t5 m
  l; U/ I8 E; }2 `9 t2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
; P  m. _& y- [' v+ @/ I0 \. R
; w+ M; H2 r! L7 _; D VM127_3.jpg , V, t  P; i( \

' ^- P9 H3 T& v6 S% 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
* X; w6 o% {2 I# _' @3 R, m1 U
/ W* g( Y0 X7 H4 g) e' m1. 特征值方法,即扭曲研究! e- Y- B( y' Y
7 _8 a9 F$ C5 S2 G- W0 B7 Y- }2 r
Load=38.553 lb* t* P; Y- _3 ]2 }2 d

+ \$ h3 s7 k8 [* k 零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg & x. p& A/ ~" p( b+ f1 L

4 U+ M2 t9 l9 L) q0 M( @
. {7 |+ m6 |( L6 e* x( @# P  {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 3 j( z+ S" @1 l) E3 T

+ Z& M) F+ V, l. s5 m( f 零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg
% b9 U+ r1 J7 ^6 }% x! `8 F6 ?* }4 d9 `* l
零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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