非线性屈曲分析初始缺陷引入方法介绍

cgjxiexie

非线性屈曲分析初始缺陷引入方法介绍

关键字：
*IMPERFECTION
Introduce geometric imperfections for postbuckling analysis.


按照屈曲模态施加初始缺陷的方法：
Data lines to define the imperfection as a linear superposition of mode shapes from the results file:
First line:
Mode number.
Scaling factor for this mode.
Repeat this data line as often as necessary to define the imperfection as a linear combination of mode shapes.

Inp文件格式：

Input File Usage:

*IMPERFECTION, FILE=results_file, STEP=step, NSET=name

初始缺陷的引入分为三个步骤：
（1）获取屈曲模态：建立有限元模型，并复制模型待后用，定义分析步step-1（buckle或者Frequency），分析得到屈曲模态。注意此步需要在分析步输出选项中输出相应的节点集合。
输出方法：
*Restart, write, frequency=0 后面写入下面语句：
*Nodefile
U,
（可以直接通过关键字编辑实现）
分析完成后，查看是否生成job-1.fil文件。

（2）屈曲后分析：此步在复制的有限元模型上进行操作，定义分析步（Static General或者Static Riks），写出inp文件，对inp文件进行编辑，引入初始缺陷。
    建议在进行屈曲后分析时，如果出现分析不收敛，可以打开“stabilize option”，需要注意的是分析完成之后需要查看能量输出，检查打开稳态选项后能量分布是否合理，验证打开稳态选项的合理性。
在*Boundary之后，*step之前加入关键字及相应语句：

*imperfection,file=job-1,step=1

1,1e-3

2,8e-3

3,6e-4
4,4e-4
5，2e-4
（需在inp中进行编辑，job-1为第一步定义的分析名称，results file即为job-1.fil文件）

（3）结果对比验证

新手上贴，请多指教。


“stabilize option”，具体含义等可参看帮助文件。

斯雪紫吟

您好，我想问一下，在打开stabilize option之后，如何检查能量分布是否合理?谢谢。

cgjxiexie

7# ma
针对不同的结构，缺陷对其性能的影响有较大差异。如在筒仓非线
性分析时初始缺陷一般取壁厚，而对板件的分析缺陷取2%的壳厚度
等。所以建议针对不同的问题，进行敏感性分析，合理评估缺陷的
影响。
在第一步中生成的DAT文件中可以查看特征值，根据特征值的大小
判断各特征模态的影响，合理选用特征值，尤其应注意各特征值接
近的情况，因为其后屈曲响应对引入的缺陷可能是高度敏感的。

cgjxiexie

非线性屈曲分析初始缺陷引入方法实例
通常结构都有初始缺陷（imperfection），加载后就会有P-δ效应（几何非线性），从而减小结构的屈曲或者屈服强度（相对于理想结构）。
运用有限元进行数值模拟时，如果不人为的引入初始缺陷，则无法反映结构的真实情况。比如在水平推力下钢板真实的受力过程应该是先发生屈曲再发生屈服，但是若没有引入初始缺陷就会导致结构先屈服再屈曲，显然这种分析结果与真实情况不符。

图1
未引入初始缺陷，钢板在第三步未出现屈曲拉力带，剪切屈服模式

图2
从图中基底剪力-顶点位移曲线可以看出，结构先发生屈服（拐点）然后发生屈曲（力突然下降点）

第一步：屈曲分析获取前十阶屈曲模态：

** OUTPUT REQUESTS

**

*Restart, write, frequency=0

*Node file

U,

**

** FIELD OUTPUT: F-Output-1

**

*Output, field, variable=PRESELECT

*node file,global=yes

*End Step

（输出job-1.fil文件）



图3   
1阶屈曲模态


图4   
3阶屈曲模态

第二步：引入初始缺陷，进行屈曲后分析：
初始缺陷引入通过.inp文本编辑
*imperfection,file=job-1,step=1
1,0.939
2,0.891
3,0.842
4,0.815
5,0.726
6,0.702
7,0.414
8,0.374
9,0.363
10,0.321
缺陷因子的选取还有待讨论。

通过引入前10阶屈曲模态的形状来模拟初始缺陷得到以下结果：

图5     
引入初始缺陷，模型在第四分析步出现屈曲拉力带，符合真实情况

图6
从图中可以看出，剪力位移曲线没有发生突变点，因为钢板的面外刚度很小，在很小的侧向荷载下就发生屈曲，最终破坏是屈服破坏。

图7
试验与有限元结果对比，有限元分析得到的屈服强度和极限强度略大于试验结果（但是误差在5%以内）。


参考文献
1.
庄茁.ABAQUS非线性有限元分析实例[M]，2005
2．《Abaqus Analysis User's Manual》
3．《Abaqus Keywords Reference Manual  》


新手发帖，请多指教！

cgjxiexie

8# zsq-w
实例中板材的受力性能类似与板梁的腹板。

cgjxiexie

inp文件，相关设置仅作示例而用。

beimingqiushui

好贴子，谢谢楼主

zjw

楼主真的是很伟大啊 一直在寻找这类的资料呢

ma

*imperfection,file=job-1,step=1
第二列 因子的选取有什么依据？

aming264411

顶一下！！！你们要加油

dabbie

太谢谢了！正需要

zouaihua

我也想多多了解一下 在inp中引入初始缺陷以及缺陷比例因子的确定  请楼主详细介绍一下   多谢

zouaihua

楼主能否上传 相关模型CAE文件 拜托了！

zouaihua

一直在作这方面的模型，但还是有些地方搞不清楚： Nodefile和imperfection 语句是在keyword里面加入，还是在inp文件里边修改；这些语句是在job计算之前还是之后加入呢？ 新手上路，拜托楼主帮助解答一下，十分感激！

YOUNGFAN

楼主,
在*Boundary之后，*step之前加入关键字及相应语句：
*imperfection,file=job-1,step=1
1,1e-3
2,8e-3
...
有木有什么科学依据?能否总结出引入缺陷的规律?

zouaihua

请问楼主，上传的inp文件job-3怎么计算出的结果没有屈曲呢？

cgjxiexie

13# zouaihua
Nodefile在keyword里面加入，imperfection 语句在inp文件里边修改，都是在计算之前加入。

cgjxiexie

14# YOUNGFAN
已经说了因为不同结构受力性能的差异，可针对具体的结构做敏感性分析。相关信息可参考庄老的《基于ABAQUS的有限元分析与应用》中的讲解。

zouaihua

谢谢楼主，再试试！

yangsailiang

可以实现，就是想请问楼主一下，如果不通过修改INP文件能否在操作上引入缺陷呢，我听说是没有是么。

zouaihua

楼主，我实在建立job之后，输出inp文件，在inp中引入初始缺陷，然后开始计算，计算完成之后再次打开inp文件，里边没有了imperfection语句，而且我加入缺陷之后，模型也没有变形。