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[警告错误信息] 钢结构梁柱节点分析 出现大量的负特征值

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发表于 2010-1-5 14:31:42 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 北京
本帖最后由 wly0716 于 2010-1-6 11:51 编辑

我做的分析是钢结构梁柱连接节点的分析,梁柱通过高强螺栓和焊缝共同连接,螺栓施加螺栓荷载,在梁端施加位移控制加载,且梁端位移逐渐加大。分析步算到第八步的时候因不收敛而停止,出现大量的负特征值警告,还有网格扭曲过大的警告。
      我看过msg文件,并无刚体位移,查看变形图发现梁下翼缘变形很大,试过将网格划分变大或变小,但都到第八步时计算停止。边界条件也做过调整,也没有很大改善效果,不知道问题究竟出在了哪里,麻烦各位大侠帮忙看看,这是我的inp文件。
发表于 2010-1-6 09:32:59 | 显示全部楼层 来自 北京
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想来也做过不少构件和体系的分析了,但是首先还是需要感叹——这个模型的确是牛!我从来没有想过把结构的分析考虑的这么细:螺栓、焊缝(这个简化处理了一下,但也不错了)、接触(这个猛!)、大变形、塑性、反复荷载……佩服!
LZ的模型本身没有问题,到目前为止无法继续往下算的原因——腹板和翼缘发生了局部屈曲(2#zsq-w正解),局部刚度出现负特征值,在standard中无法继续下去是正常的,解决这个问题的办法,是同2#建议,补上所谓的“加劲板”以防止局部屈曲发生——参考《钢结构设计规范》等。即,整体分析中的局部问题处理。
然而,解决了这个问题之后,你的模型可能多算几步,然后这个分析里面真正的问题就会出现。很大可能性是在你的螺栓处应力逐渐增大、螺栓附近材料屈服的时候,接触的难以收敛性就会体现出来,这个解决起来就很费劲了(接触通常都用explicit处理的)。这也正是结构分析的一个难点,所以,一直以来的分析,我总是对螺栓和焊缝问题头疼不已,通常直接就简化掉。不做简化,继续standard中,到后期估计够呛。
对这个模型一个有效的处理方法是采用explicit,但是你的加载速度需要很慢以近似模拟静态加载(时间可能要比较长),而且需要调整一下网格,这个方法可行,LZ可试试。
顺便提一下,翼缘板沿厚度方向一个实体单元都没有直接采用壳单元的精度来的高。

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发表于 2010-1-5 14:52:16 | 显示全部楼层 来自 新加坡
lz的模型够牛的,12步还有n多tie和8个bolt。既然能算到第八步,应该就不会是刚体位移的问题了。

因为我机子太差,没法算你的模型,lz也没有上传图片下翼缘变形情况。我只是猜测可能是下翼缘处应力太大,早已超出屈服强度,以致变形太大。 对于这类设计,下翼缘是不是还应该加个撑板(一般是成对布置)?工字梁端部往往还有隔板的。这些都是从构造角度来控制局部稳定&缓解应力集中。

仅供参考。
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 楼主| 发表于 2010-1-6 09:47:36 | 显示全部楼层 来自 北京
版主您的意思是模型本身的承载能力不够而导致的这种现象,而不是我建模的问题。但是我们做过这种梁柱节点的实验,这种节点的承载能力是可以承受我所有定义的梁端荷载的。我上传一下变形图,麻烦您再给我分析分析。第一张是下翼缘变形,第二张是上翼缘变形,算到第二张的地方就算不下去了。

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发表于 2010-1-6 09:52:13 | 显示全部楼层 来自 吉林长春
lz的机器够牛的话
不妨做个risk看看是否发生局部屈曲
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 楼主| 发表于 2010-1-6 10:11:12 | 显示全部楼层 来自 北京
3# 2007xauat
谢谢您的夸奖!您说的拟静力分析我最近再做,确实能够算过去,但是就是您说的那个问题,用非常慢的加载速度模拟拟静力分析,计算时间太长了,而且算完之后滞回曲线无法输出!而且之前有一个类似的模型能过算过去,所以我一直觉得是我这个模型的问题。
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 楼主| 发表于 2010-1-6 10:13:10 | 显示全部楼层 来自 北京
5# seawideyp
这个我没有作过,您能指点一下吗?
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发表于 2010-1-6 10:21:21 | 显示全部楼层 来自 新加坡
从结果来看是局部失稳。

结果与实验不完全相符可能有以下2个原因:

1 如3楼所言,翼缘板用一层solid单元还没有shell单元的精度高(计算量也比用shell大),
不过改用多层solid不实际,改用shell来算也不实用。 这一部分,恐难改进。

2  就lz模型而言,我觉得已经非常好,无可挑剔。但是这个解是有限元解,和实际解完全吻合,那是太难了。这个有限元解就是表示承载力不够。

材料参数在做实验得到的,现在的工矿也导致材料受力和实验的时候受力情况不完全相同,
这些材性上的变化也会导致有限元解和实验有出入。 这一点,一般也是难以改进的。

3  螺栓和焊接部分几乎不可能很准(焊接亦然),这个是大家公认的。而这里的误差很可能导致端部翼缘的受力情况和实际有出入(各个部位的刚度分布也有出入了)。
这很可能是有限元解进入局部失稳而实验没有得到失稳的一个原因。

4  当然,实验中也有可能翼缘已经存在局部失稳,只是难以察觉而。况且实际工矿中很多局部失稳并不一定就导致承载力严重下降(有的还是上升的)。
隐式计算遇到稳定问题往往产生大量负特征值甚至不收敛。所以采用显示计算是个好主意。

我对土木类的分析不很熟悉,只是说说个人看法,改进建议就更谈不上了。3楼显然是此行高人,可以切磋下。

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发表于 2010-1-6 10:24:35 | 显示全部楼层 来自 北京
(1)在反复加载问题中,涉及卸载问题,RISK法应该不太适用。
(2)就算模型“看起来”跟实际一样,结果也是很可能不一样的。而且在实际试验中,加荷载位置应该配有加劲板和垫板吧。你的梁段挺长的,没有加劲板发生局部屈曲实属正常。问下,你们的试验中应该有吧???
举个例子:比如一个梁单元满足平截面假定吧,你给它赋予一个工字型截面,然后显示它的形状,你可以看到一个完整工字型梁不带任何加劲板(本身假定和插值函数已有保证,没有局部屈曲问题);但是,你要是用实体单元建一个一样尺寸的梁,没有带加劲板的话是有局部屈曲问题的。因为,正是加劲板的存在才使得这个工字型梁在荷载的作用下变形形状呈现一种梁单元属性,所以才称之为梁。
(3)而且,你采用实体单元,沿厚度方向的精度是不足的,(而且受板材尺寸的影响,你想细化也不太现实,因为太细了,你还得把长度方向尺寸细化,得不偿失。)因此,其发生平面外应力集中和变形过大也正常。实体单元节点应力集中和壳单元平面外应力集中很容易发生,应予以注意。
(4)又,你的局部屈曲问题并不是在你的第8步才出现,前面就出现了,虽然算过去了(板材屈曲后强度可以利用——承载力还会提高,只是有限,结构知识)。

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发表于 2010-1-6 10:31:20 | 显示全部楼层 来自 新加坡
9# 2007xauat
大部分赞同,不过对(2)略有异议。

模型重在节点分析,lz模型中的载荷应该是等效量,所以我认为在加载区域无须考虑加劲板和垫板。

节点附近的翼缘板很可能会有局部屈曲的。
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 楼主| 发表于 2010-1-6 10:51:19 | 显示全部楼层 来自 北京
我也同意楼上的观点,试验中在梁端的加载位置上确是有加劲板,但这个模型主要探讨节点区的受力性能,因此在加载区不需考虑加劲板。还有就是在试验中,翼缘确实出现局部屈曲,最终在梁下翼缘撕裂破坏。各位高手的探讨对我帮助很大,谢谢大家热心帮助!
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发表于 2010-1-6 10:51:59 | 显示全部楼层 来自 吉林长春
下载文件看了一下
真够全的,还是坐下简化把,不敢调试啊
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发表于 2010-1-6 11:00:46 | 显示全部楼层 来自 美国
1# wly0716

Why not put a picture here? My Abaqus can only handle the number of nodes within 1000. I cannot open the file.
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发表于 2010-1-6 11:18:12 | 显示全部楼层 来自 北京
再赞同10#11#,学习了。结构方面的经典话题略少,多分享,^_^。
采用explicit,计算时间太长是个问题,所以需要调整网格跟规划细部。至于滞回曲线无法画出??why??可以输出荷载(反力)—时间曲线、控制位移—时间曲线,在XY OPERATE里面的combin函数应该可以画出,不过用explicit的滞回曲线准确性的确需要好好把握一下。
执意采用standard的话,你的模型有试验支持,可以按照试验结果进一步简化,比如根据试验看看螺栓及周边孔洞,是否屈服,能够简化接触等等……
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发表于 2015-10-14 09:06:53 | 显示全部楼层 来自 广东
看到牛人了!
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发表于 2016-1-30 10:17:42 | 显示全部楼层 来自 山东济南
学习中谢谢楼主
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发表于 2016-3-31 15:08:49 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
楼主你好,我也和你一样从事钢结构节点,希望能和你一起探讨一下,能留个联系方式吗
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