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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
.0 m( ]% w1 P9 u0 \( q; {
提示:屈曲分析(特征值法)。
& C. ?" W2 {8 s; O; M) M* V" U8 q: C/ Z
Title      Buckling of a Bar with Hinged Ends (Line Elements)
' N$ \# M# {+ x
  q7 s8 D6 i* o1 y$ D  ?8 l$ A. aOverview; i& F/ Y+ R/ @9 R* v. d; z( F
6 u! d: C! N. ]  m$ x0 e2 n
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
) w  U2 k6 F  f8 r, N: VStatic 3 _9 f0 C+ D  f5 e
$ l7 P! E- R  g7 k8 j* M) F2 y
Test Case
. R) W8 N3 {0 G2 h. ^& c# f. \/ P. b6 w6 v; S
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.$ m  F' P3 _0 z; x' l# b0 f! k+ M" N

5 T) u" R3 N% j8 [8 w5 m3 Y- N! YFigure 127.1  Buckling Bar Problem Sketch
5 b/ M0 P1 r, e8 U! u& P5 c' K) o* o: a3 W1 o7 c0 [5 J
VM127_1.jpg # u2 \1 C  O. c

3 ?+ m' {" ]& Y9 s) b
Material Properties
E = 30E6 psi
Geometric Properties
l = 200 in
A = 0.25 in2
h = 0.5 in
Loading
F = 1 lb

! h+ @2 F) X& \3 j) E% K8 qAnalysis 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 m2 C1 l  _
  d) G9 g  l, A' B( A! c$ @Results Comparison
TargetANSYSRatio
Fcr, lb38.55338.553 [1]1.000

7 S0 U' Y1 @9 j" \' l
  • Fcr = Load Factor (1st mode).

# x% N# k( W6 Y$ O
: f& V9 D- O' R5 C[ 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。  S0 `& L, l0 x' m
- Z/ p# [7 S  |; 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- F3 X$ C+ E5 D: ~9 Z7 d" G
( X" O& P5 i( W$ r9 ~' g7 [
VM127_2.jpg 3 H1 ^: ?; M* S
& `( u! ?1 e; ~; g4 j5 F

# f. E$ |4 c5 s9 X# Z. ?2. 在杆的中间点加上1e-3 lb 初始扰动的非线性屈曲分析6 r# X1 g$ v) P1 L& w

6 |3 Q) r+ n9 _7 ?8 ~  F( w; n1 x VM127_3.jpg
6 l: Q4 X3 u, g6 w, I3 f/ Q# T  b" |) G4 I$ L7 z
[ 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9 p+ |9 M* o- f- d" L

4 z, F" O# y& g. ~1. 特征值方法,即扭曲研究
$ p. C( m% M% R7 c& h, y7 _: X7 O0 K; [' N+ N$ `! N
Load=38.553 lb
, j' E- K3 |: U8 Q5 ~
5 {* V/ A) M0 ?+ e1 t 零件1-特征值扭曲-位移-图解1.jpg
! o1 D' y& w. l, S' \! Z# D/ l- j0 U% h4 Z+ ^- g* u

/ T. `; d/ s$ s2. 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
, a8 V: u, u# @% f* H; Z
! @0 w. W; ]$ L3 g0 A) E 零件1-非线性扭曲-变形-图解1.jpg
$ l" Y9 S  h8 l+ w9 |( e. ?. j
' a) P  w  R+ a% _ 零件1-非线性扭曲-反应-图解1.jpg
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