Buckling of an imperfection-sensitive cylindrical shell

این مثال نشان می دهد که چگونه می توان یک تحلیل پس کمانش با استفاده از Abaqus برای یک ساختار حساس به نقص انجام داد. اگر تغییرات کوچک در یک نقص، بار کمانش را به طور قابل توجهی تغییر دهد، یک سازه به نقص حساس است. از نظر کیفی، این رفتار مشخصه سازه هایی با مقادیر ویژه نزدیک به هم است. برای چنین ساختارهایی، اولین حالت ویژه ممکن است تغییر شکلی را که منجر به کمترین بار کمانشی می‌شود، مشخص نکند. یک پوسته استوانه ای به عنوان نمونه ای از ساختار حساس به نقص انتخاب می شود.

این صفحه در مورد:

هندسه و مدل
روش حل
مطالعه پارامتریک
نتایج و بحث
فایل های ورودی
مراجع
جداول
ارقام

فایل های ورودی

cylsh_buck.inp
مشکل کمانش مقدار ویژه خطی
cylsh_postbuck.inp
مشکل پس کمانش.
cylsh_maximp.f
برنامه فرترن برای محاسبه فاکتورهای مقیاس برای اندازه نقص.
cylsh_script.psf
اسکریپت پایتون برای تولید فایل های ورودی پارامتری شده.

Unstable static problem: reinforced plate under compressive loads

این مثال استفاده از تکنیک های خودکار را برای تثبیت مشکلات استاتیکی ناپایدار نشان می دهد.

مسائل استاتیکی غیرخطی هندسی می توانند به دلایل مختلفی ناپایدار شوند. ناپایداری ممکن است در مشکلات تماس رخ دهد، یا به دلیل پچ پچ کردن یا به این دلیل که تماسی که برای جلوگیری از حرکات سخت بدن در ابتدا برقرار نشده است. ناپایداری های موضعی نیز ممکن است رخ دهد. آنها می توانند هندسی مانند کمانش موضعی یا مادی مانند نرم کننده مواد باشند.

این صفحه در مورد:

هندسه و مدل
نتایج و بحث
قدردانی ها
فایل های ورودی
ارقام
محصولات Abaqus/Standard

این مشکل یک ساختار صفحه تقویت شده تحت بارگذاری فشاری درون صفحه را مدل می کند که کمانش موضعی ایجاد می کند. سازه ها معمولاً برای بارهای خدماتی طراحی می شوند که به درستی توسط عوامل ایمنی افزایش می یابد. با این حال، اغلب مورد توجه است که رفتار آنها تحت بارهای تصادف شدید بررسی شود. این مثال به یک مدل فرعی از یک سازه ساخت و ساز نیروی دریایی نگاه می کند. این یک صفحه مستطیل شکل است که با تیرهایی در دو جهت اصلی آن تقویت شده است ( شکل ۱ ). این صفحه دارای شرایط مرزی تقارن در امتداد لبه های بلندتر است و به طور صلب در امتداد دو طرف کوتاه تر سنجاق می شود. یک بار درون صفحه به یکی از طرف های سنجاق شده اعمال می شود و صفحه را فشرده می کند. بارهای ثقلی نیز اعمال می شود. صفحه زیر بار کمانش می کند. کمانش در ابتدا در هر یک از بخش های محدود شده توسط آرماتورها قرار می گیرد. در سطوح بار بالاتر صفحه کمانش سراسری را در ردیفی از مقاطع نزدیک به بار اعمال شده تجربه می کند.

روش‌های تحلیل استاندارد معمولاً باری را ارائه می‌کنند که در آن سازه شروع به کمانش می‌کند. کاربر ممکن است علاقه مند به دانستن ظرفیت تحمل بار اضافی سازه باشد. به عنوان مثال، این اطلاعات می تواند به دانستن زمان شروع کمانش جهانی یا میزان انتشار آسیب در ساختار ترجمه شود. در چنین شرایطی تکنیک های تحلیل پیچیده تری لازم است. روش‌های طول قوس مانند روش Riks موجود در Abaqus ، روش‌های کنترل بار جهانی هستند که برای تحلیل‌های کمانش جهانی و پس کمانش مناسب هستند. هنگامی که کمانش موضعی است، عملکرد خوبی ندارند. روش های جایگزین، تحلیل دینامیکی مشکل یا معرفی میرایی است. در حالت دینامیکی، انرژی کرنش آزاد شده به صورت محلی از کمانش به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. در حالت میرایی این انرژی کرنش تلف می شود. حل یک مسئله شبه استاتیک به صورت پویا معمولاً یک پیشنهاد گران است. در این مثال از قابلیت تثبیت خودکار در آباکوس که میرایی متناسب با حجم را به سازه اعمال می کند، استفاده شده است.

فایل های ورودی

unstablestatic_plate.inp
مدل بشقاب.
unstablestatic_plate_stabil_adap.inp
مدل صفحه با تثبیت تطبیقی.
unstablestatic_plate_node.inp
تعاریف گره برای مدل صفحه.
unstablestatic_plate_elem.inp
تعاریف عناصر برای مدل صفحه

Elastic-plastic K-frame structure

این مثال نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از عناصر قاب ( FRAME2D ) برای مدل‌سازی پاسخ‌های الاستیک، الاستیک-پلاستیک و کمانش تک تک اعضای ساختارهای قاب‌مانند استفاده کرد.

این صفحه در مورد:

هندسه و مدل
نتایج و بحث
فایل های ورودی
ارقام
محصولات Abaqus/Standard

پاسخ الاستیک توسط نظریه پرتو اویلر-برنولی تعریف شده است. پاسخ الاستیک-پلاستیک با شکل پذیری سخت شدن غیرخطی سینماتیکی متمرکز در انتهای عنصر مدل‌سازی می‌شود و توسعه لولاهای پلاستیکی را شبیه‌سازی می‌کند. پاسخ پایه کمانشی یک نمایش ساده و پدیدارشناختی از فروپاشی سطح مقطع بسیار غیرخطی و تسلیم مواد است که زمانی رخ می‌دهد که اعضای باریک تحت فشار قرار می‌گیرند. بنابراین، عناصر قاب می‌توانند الاستیک، الاستیک-پلاستیک باشند، مانند پایه‌ها رفتار کنند (با یا بدون رفتار کمانش پس از آنالیز به عقب). هر دو پاسخ استرات الاستیک-پلاستیک و کمانش ساده‌سازی پاسخ‌های بسیار غیرخطی هستند. آنها برای تقریب این پاسخ های پیچیده با یک عنصر محدود طراحی شده اند که یک عضو ساختاری بین اتصالات را نشان می دهد. برای بخش‌هایی از مدل که به وضوح حل بالاتری نیاز است، مانند پیش‌بینی تنش، مدل باید با عناصر تیر اصلاح شود.

هندسه در این مثال یک ساختار قاب K معمولی است که در کاربردهایی مانند سازه های دریایی استفاده می شود ( شکل ۱ را ببینید ). یک تحلیل فشاری برای تعیین حداکثر بار افقی که سازه می تواند قبل از فروپاشی ناشی از ایجاد لولاهای پلاستیکی یا شکست کمانش تحمل کند، انجام می شود. در طی یک تست فشار اور، بسیاری از اعضای سازه تحت فشار قرار می گیرند. اعضای باریک بارگذاری شده در فشار اغلب به دلیل کمانش هندسی، فروپاشی مقطع، و/یا تسلیم مواد از کار می افتند. پاسخ استارت کمانشی، که چنین رفتار فشاری را مدل می‌کند، در شبیه‌سازی‌های جداگانه برای بررسی اثر شکست فشاری اعضای حیاتی در سازه اضافه می‌شود. یک بار مرده به بالای سازه اعمال می شود که نشان دهنده وزن تحمل شده توسط قاب K است. آنالیزهای فشار اور یا آزمایش های کنترل بار یا جابجایی هستند.

فایل های ورودی

kframe_loadcntrl_nlgeom.inp
آنالیز الاستیک-پلاستیک با کنترل بار؛ تجزیه و تحلیل جابجایی بزرگ
kframe_loadcntrl.inp
آنالیز الاستیک-پلاستیک با کنترل بار؛ تجزیه و تحلیل جابجایی کوچک
kframe_dispcntrl_switch_nlgeom.inp
المان قاب الاستیک-پلاستیک با الگوریتم سوئیچینگ و کنترل جابجایی؛ تجزیه و تحلیل جابجایی بزرگ
kframe_dispcntrl_switch.inp
المان قاب الاستیک-پلاستیک با الگوریتم سوئیچینگ و کنترل جابجایی؛ تجزیه و تحلیل جابجایی کوچک
kframe_dispcntrl_buckle_nlgeom.inp
پاسخ استرات الاستیک-پلاستیک و کمانش با کنترل بار. تجزیه و تحلیل جابجایی بزرگ
kframe_dispcntrl_buckle.inp
پاسخ استارت الاستیک-پلاستیک و کمانش با کنترل جابجایی. تجزیه و تحلیل جابجایی کوچک

Buckling of a column with spot welds

این مثال ریزش استاتیک و دینامیکی یک ستون فولادی ساخته شده با جوش نقطه ای دو بخش کانال را نشان می دهد.

این مثال برای نشان دادن مدل‌سازی جوش‌های نقطه‌ای با استفاده از قابلیت‌های مدل‌سازی جوش نقطه‌ای مستقل از مش در Abaqus در نظر گرفته شده است .

این صفحه در مورد:

شرح مشکل
در حال بارگذاری
نتایج و بحث
فایل های ورودی
اسکریپت های پایتون
ارقام

فایل های ورودی

pillar_fastener_xpl.inp
داده های ورودی برای تجزیه و تحلیل جوش نقطه ای مستقل از مش Abaqus/Explicit .
pillar_fastener_structcoup_xpl.inp
داده های ورودی برای تجزیه و تحلیل جوش نقطه ای مستقل از مش Abaqus/Abaqus با استفاده از جفت سازه در تعاریف بست.
pillar_fastener_std.inp
داده های ورودی برای تجزیه و تحلیل جوش نقطه ای مستقل از مش آباکوس / استاندارد .
pillar_fastener_structcoup_std.inp
داده های ورودی برای تحلیل جوش نقطه ای مستقل از مش آباکوس/ استاندارد با استفاده از جفت سازه در تعاریف بست.
pillar_fastener_smslide_std.inp
داده های ورودی برای تجزیه و تحلیل جوش نقطه ای مستقل از مش آباکوس/ استاندارد با استفاده از تماس لغزشی کوچک با ضخامت پوسته در نظر گرفته شده است.
pillar_rest.inp
داده های ورودی برای آزمایش قابلیت راه اندازی مجدد با جوش نقطه ای استفاده می شود.

اسکریپت های پایتون

pillar_fastener_std.py
اسکریپتی که با استفاده از Abaqus/CAE یک مدل با اتصال دهنده های مجزا ایجاد می کند .

Laminated composite shells: buckling of a cylindrical panel with a circular hole

این مثال مدل سازی یک پوسته کامپوزیت نازک و چند لایه را در حضور کمانش نشان می دهد.

این صفحه در مورد:

هندسه و مدل
ارتباط بین نتایج تنش و سویه های تعمیم یافته
نتایج و بحث
فایل های ورودی
مراجع
جداول
ارقام

هدف تعیین استحکام یک پوسته کامپوزیتی نازک و چند لایه است که نمونه پوسته هایی است که برای تشکیل سطوح بیرونی بدنه هواپیما و موتورهای موشک استفاده می شود. چنین تحلیل‌هایی با این واقعیت پیچیده می‌شوند که این پوسته‌ها معمولاً شامل ناپیوستگی‌های موضعی هستند – سفت‌کننده‌ها و برش‌ها – که می‌توانند غلظت‌های تنش قابل‌توجهی را القاء کنند که می‌تواند مواد کامپوزیت را لایه لایه کند. در صورت وجود کمانش این لایه لایه شدن می تواند در سازه پخش شود و باعث شکست شود. در این مثال ما فقط رفتار هندسی غیرخطی پوسته را مطالعه می کنیم: لایه لایه شدن یا سایر خرابی های بخش در نظر گرفته نمی شود. احتمالاً می‌توان تخمینی از احتمال خرابی مواد از تنش‌های پیش‌بینی‌شده در تحلیل‌های گزارش‌شده در اینجا انجام داد، اما چنین ارزیابی در این مثال گنجانده نشده است.

این مثال به طور گسترده از جهت گیری مواد در یک بخش پوسته عمومی برای تعریف بخش چند لایه، ناهمسانگرد و چند لایه استفاده می کند. گزینه های مختلف جهت گیری برای پوسته ها در تجزیه و تحلیل یک صفحه لایه ناهمسانگرد مورد بحث قرار گرفته است .

مقاطع پوسته عمومی دو روش برای تعریف مقاطع چند لایه ارائه می دهند: تعیین ضخامت، جنس و جهت هر لایه یا تعریف مستقیم خصوصیات مقطع معادل. آخرین روش به ویژه در صورتی مفید است که خواص ورقه ورقه مستقیماً از آزمایشات یا یک پیش پردازشگر جداگانه به دست آید. این مثال از هر دو روش با تعریف کلی بخش پوسته استفاده می کند. از طرف دیگر، می توانید از یک بخش پوسته برای تجزیه و تحلیل مدل استفاده کنید. با این حال، به دلیل خطی بودن رفتار مواد، هیچ تفاوتی در راه حل به دست نمی آید و هزینه های محاسباتی بیشتر خواهد بود.

فایل های ورودی

laminpanel_s9r5_prebuckle.inp
تجزیه و تحلیل پیش کمانش برای مش ۹ گره (نوع عنصر S9R5 ).
laminpanel_s9r5_buckle.inp
پیش‌بینی کمانش مقدار ویژه با استفاده از نوع عنصر S9R5 .
laminpanel_s9r5_postbuckle.inp
تحلیل غیرخطی پس کمانش با استفاده از نوع عنصر S9R5 .
laminpanel_s4r5_prebuckle.inp
تجزیه و تحلیل پیش کمانش با استفاده از نوع عنصر S4R5 .
laminpanel_s4r5_buckle.inp
پیش‌بینی کمانش مقدار ویژه با استفاده از نوع عنصر S4R5 .
laminpanel_s4r5_postbuckle.inp
تحلیل پست کمانش غیرخطی با استفاده از نوع عنصر S4R5 .
laminpanel_s4r5_node.inp
داده مختصات گرهی برای نقص اعمال شده برای تحلیل پس کمانش با استفاده از نوع عنصر S4R5 .
laminpanel_s9r5_stri65_node.inp
داده‌های مختصات گره‌ای برای نقص اعمال‌شده برای تحلیل پس کمانش با استفاده از انواع عناصر S9R5 و STRI65 .
laminpanel_stri65_prebuckle.inp
تجزیه و تحلیل پیش کمانش با استفاده از نوع عنصر STRI65 .
laminpanel_stri65_buckle.inp
پیش‌بینی کمانش مقدار ویژه با استفاده از نوع عنصر STRI65 .
laminpanel_stri65_postbuckle.inp
تحلیل غیرخطی پس کمانش با استفاده از عنصر نوع STRI65 .
laminpanel_s4_prebuckle.inp
تجزیه و تحلیل پیش کمانش با استفاده از عنصر نوع S4 .
laminpanel_s4_buckle.inp
پیش‌بینی کمانش مقدار ویژه با استفاده از عنصر نوع S4 .
laminpanel_s4_postbuckle.inp
تحلیل پس کمانشی غیرخطی با استفاده از عنصر نوع S4 .

Snap-through buckling analysis of circular arches

این مثال رفتار پس کمانش سازه‌ای را نشان می‌دهد که پاسخ آن در بخشی از تاریخچه بارگذاری ناپایدار است.

این صفحه در مورد:

کنترل مدل و راه حل
نتایج و بحث
فایل های ورودی
مراجع
ارقام

اغلب لازم است رفتار پس کمانش سازه‌ای که پاسخ آن در طول بخشی از تاریخ بارگذاری ناپایدار است، مطالعه شود. دو مدل از این مثال استفاده از روش Riks اصلاح شده را نشان می‌دهند که برای رسیدگی به چنین مواردی ارائه شده است. این روش مبتنی بر حرکت با افزایش های ثابت در طول مسیر تعادل ایستا در فضایی است که توسط جابجایی ها و پارامتر بارگذاری متناسب تعریف شده است. مقدار بار واقعی ممکن است با پیشرفت راه حل افزایش یا کاهش یابد. روش Riks اصلاح شده پیاده سازی شده در Abaqus در الگوریتم Modified Riks توضیح داده شده است .

دو مدل دیگر استفاده از میرایی ویسکوز را نشان می دهند. یک مثال، میرایی چسبناک را به عنوان یکی از ویژگی‌های تماس سطحی اعمال می‌کند، که اجازه می‌دهد تا فشار “ویسکوز” را که متناسب با سرعت نسبی بین سطوح است، تعریف کنیم. اجرای این گزینه در Abaqus در تعریف فشار تماس توضیح داده شده است . مثال دیگر میرایی متناسب حجم را برای مدل اعمال می کند. اجرای این گزینه در بخش تثبیت خودکار حل مسائل غیرخطی توضیح داده شده است .

در اینجا سه ​​مورد جداگانه در نظر گرفته شده است. اولی یک قوس کم عمق گیره دار است که تحت یک بار فشار قرار می گیرد. راه حل های مرجع برای این مورد توسط رام (۱۹۸۱) و شرفی و پوپوف (۱۹۷۱) ارائه شده است. مورد دوم تجزیه و تحلیل ناپایداری یک قوس دایره ای لولایی گیره دار است که تحت یک بار نقطه ای قرار دارد. راه حل تحلیلی دقیق برای این مشکل توسط DaDeppo و Schmidt (1975) ارائه شده است. مورد سوم اصلاح مشکل قوس کم عمق است که در آن انتها به جای گیره پین ​​شده و قوس با یک پانچ سفت فرو می‌رود.

فایل های ورودی

snapbuckling_shallow_step1.inp
مرحله تجزیه و تحلیل اولیه برای قوس کم عمق.
snapbuckling_shallow_unload.inp
برای بدست آوردن پاسخ تخلیه قوس کم عمق، اجرا را مجدداً راه اندازی کنید.
snapbuckling_deep.inp
قوس عمیق.
snapbuckling_shallow_midpoint.inp
قوس کم عمق با جابجایی ثابت نقطه میانی بارگذاری شده است.
snapbuckling_shallow_punch.inp
قوس کم عمق بارگیری شده توسط جابجایی یک پانچ سفت و سخت.
snapbuckling_b21h_deep.inp
۶۰ عنصر از نوع B21H برای تجزیه و تحلیل قوس لولایی گیره دار عمیق استفاده می شود.
snapbuckling_b32h_deep.inp
۳۰ عنصر از نوع B32H برای تجزیه و تحلیل قوس لولایی گیره دار عمیق استفاده می شود.
snapbuckling_restart1.inp
تجزیه و تحلیل snapbuckling_shallow_step1.inp را در مرحله RIKS مجدداً راه اندازی کنید .
snapbuckling_restart2.inp
تجزیه و تحلیل snapbuckling_restart1.inp را در مرحله RIKS مجدداً راه اندازی کنید . این نشان دهنده راه اندازی مجدد تحلیل راه اندازی مجدد RIKS موجود است .
snapbuckling_shallow_stabilize.inp
همانند snapbuckling_shallow_punch.inp با میرایی چسبناک تماس سطحی جایگزین میرایی متناسب با حجم STATIC , STABILIZE .
snapbuckling_shallow_stabilize_adap.inp
همانند snapbuckling_shallow_punch.inp با میرایی چسبناک تماس سطحی که با تثبیت تطبیقی ​​STATIC , STABILIZE , ALLSDTOL جایگزین شده است .