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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 F9 R7 M9 H% M4 U' x8 D
提示:屈曲分析(特征值法)。4 i+ o) n; J3 }* ?# T
3 u$ j7 i5 C. _5 q
Title      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements)$ E% d  b: k7 K& Q6 |
6 t! c& l/ N0 U7 _' H( N' ^
Overview0 b5 _" M( K4 ~3 m% e5 L

7 ~9 O; v# d' N$ h+ K
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 Analysis8 [' C" L) ]$ M
Static 3 G8 o, W3 A4 H) v
& {% q$ V$ }( v" ]
Test Case
1 Q9 W2 K" j1 ^  ]* {8 B# d
# C! O* \5 K% m. K) v8 n. {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.
  x, \& t. m6 y; k5 W! v9 K4 v# R( L3 q4 m1 k& G* M" g0 D! T
Figure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch) z$ P4 @# U# ]- ^1 _+ v8 Z
& a8 T( n6 W& \% v/ [2 i  A
VM127_1.jpg
" q- x1 g( H1 O; X" t% U5 ?
- ^- ?9 r& @# \4 C0 O2 {
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb

3 j9 Z4 _7 @0 j7 C, mAnalysis 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 .
9 j" Y& T" B5 U. k: d# e; k- b$ x: F/ d  s/ d# r/ c
Results Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000

+ w; C, Y7 l- K" H4 l" @2 [
  • Fcr = Load Factor (1st mode).
1 T' g3 I7 Z1 G, a
+ B1 P! `/ d* b& ^4 F% 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。: A; B+ V! V; A* Z
5 g, o! N/ P1 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
/ M* b7 W- F  S- a' f$ ~% J& F8 ^, a; R; i  X
VM127_2.jpg
0 T. B' K6 Q) o; C/ N! j7 ^: i; M! y3 R9 r/ Q- S

% t( u; N& ^  n5 C7 U; z2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析
* |9 U& Z5 K" \6 M
( P7 y: z* v: w% J, T VM127_3.jpg 6 x9 e! W& G( J1 s9 N) e

) t9 P% F5 G7 |7 i" [( E. s[ 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' Q+ x- n' R8 C- {- a
6 K$ g% `. d1 ?4 j6 s9 c1. 特征值方法,即扭曲研究+ [" `$ z% Q7 C% Q* x9 H2 W7 M( B
9 E1 a0 s3 c  c
Load=38.553 lb8 Y- B$ D0 L% ?4 c8 d( l  f: n

# {: m" Y* c6 V: s. U 零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg
5 I: M! V) v4 Y( [1 K( x
! H  i  r1 {5 o
5 I/ @( {! i  N: f* S+ V2. 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
# M; P: v  b0 Q' \, @$ j& x+ @
! i3 T9 a' @; t: x( I2 c 零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg 8 w# i/ e# C# B) k4 q  u& T) O
" r1 h( v5 K, A, I. J) _8 D
零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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