结构非线性分析abaqus

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1、《工程结构非线性》作业学院：土木工程学院专业：结构工程姓名：汪洋学号：S10011056教师：方志（教授）23目录作业……………………………………………………………………………………………31偏压柱的跨中最大挠度的解析解………………………………………………………………32用有限元软件ABAQUS建立题中所给的弯压柱的力学模型，并计算跨中最大挠…………42.1给出一个实例………………………………………………………………………………42.2确定材料的本构模型……………………………………………………………

2、…………42.3建立有限元模型……………………………………………………………………………52.4模拟结果分析对比…………………………………………………………………………123ABAQUS有限元软件分析的理论背景（来自ABAQUS帮助文件）………………………144对结构几何非线性和稳定的关系进行讨论…………………………………………………2423结构非线性作业一（1）求出荷载——柱中点侧移的解析解。（2）以具体的实例给出几何非线性效应得数值解（可用有限元程序计算），并与解析解结果对比。（3）给出有限元程

3、序理论背景的详细描述。（4）对结构几何非线性和稳定的关系进行讨论。1偏压柱的跨中最大挠度的解析解图1计算简图1.1跨中弯矩为：（1）1.2由材料力学中梁挠曲线的近似微分方程可以得到：将（1）式代入其中得解微分方程得：其中1.3求跨中侧移：当时232用有限元软件ABAQUS建立题中所给的弯压柱的力学模型，并计算跨中最大挠度2.1给出一个实例：假设题中所给弯压柱所受荷载P=10KN,偏心距e=0.1m，柱高为L=2m，采用屈服强度为345MP的钢材，弹性模量E=206000MP,柱的截面尺寸如所示：图1

4、计算简图2.2确定材料的本构模型abcdesifufyfp0eeee1ee2ee3ei图1钢材的s-e关系采用韩林海（2007）中的二次塑性流模型来模拟钢材，其应力-应变关系曲线,分为弹性段(Oa)、弹塑性段(ab)、塑性段(bc)、强化段(cd)和二次塑流(de)等五个阶段，如图1所示。图1中的点划线为钢材实际的应力-应变关系曲线，实线所示为简化的应力-应变关系曲线，模型的数学表达式如式(3-1)。其中：；fp、fy和fu分别为钢材的比例极限、屈服极限和抗拉强度极限。(3-1)由该本构模型计算出材

5、料的应力—应变关系表1　计算的钢管的力学参数与应力——应变曲线应变分段点0.0017296120.0013836890.0020755340.020755340.218143系数A1.48877E+14B6.18E+1123C-2850400002.3建立有限元模型2.3.1创建部件在ABAQUS里打开而为建模截面，创建一根二维的柱模型，长度为2000mm。如下图所示：图1创建二维柱部件232.3.2创建材料参数创建钢材料属性采用韩林海（2007）二次塑流模型Ec=206000;泊松比0.3；塑性应

6、力应变参数见表格；同时要对材料的的塑性性能进行编辑，将事先计算好的应力——塑性应变数据导入到steel的塑性编辑表格里面去就可以了。在输入材料的应力—塑性应变数据组的时候要保证所输入的塑性应变是递增的，并且初始塑性应变必须为零。将塑性数据输入到软件中去。表2钢材塑性应变——应力应力塑性应变应力塑性应变27603450.0152300.8403450.0171320.160.00013450.019333.960.0001386.40.056342.240.0002427.80.09313450.00

7、03469.20.13013450.0022510.60.16723450.00415520.20423450.00595520.22493450.00785520.24563450.00975520.26633450.01155520.2873450.01345520.307723图2创建钢材材料属性2.3.3创建并指派截面指派截面定义柱的截面为一个宽50mm，高100mm的矩形截面如下：图3创建柱界面并赋予构件上232.3.4组装配件将各个部件建立起来并赋予了材料属性与截面属性之后，开始将各个部

8、件组装在一起。Instancepart选择需组装的部件。图4装配构件232.3.5设置分析步与相互作用在本模型中需要研究的是跨中挠度。所以在设置分析步中的历程输出中要创建相应的输出。为了便于计算机计算模型，需要创建一个分析步。需要输出的数据为跨中挠度。图5（a）设置分析步23图5（b）设置分析步参数2.3.6创建荷载，约束并划分网格构件受到一个偏心的轴力的作用，在这里假设柱受到一个轴力P=10KN，和一对弯矩M=2KNM作用。图6创建荷载划分网格23图7划分网格2.3