基于ANSYS Workbench變截面壓桿屈曲分析方法.pdf

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1、文章編號(hào)：1672—0121(2012)04—0070—03基于ANSYSWorkbench變截面壓桿屈曲分析方法閔加豐，闞偉良，朱海清(江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇無(wú)錫214122)摘要：以工程應(yīng)用中變截面壓桿為例，運(yùn)用ANSYSWorkbench中概念建模方法進(jìn)行3D建模，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件對(duì)壓桿兩端施加約束，在ANSYSWorkbench的屈曲分析模塊中通過(guò)施加單位載荷計(jì)算出變截面壓桿臨界彎曲載荷。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；變截面壓桿；ANSYSWorkbench；屈曲分析；臨界載荷中圖分類號(hào)：TH114文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言截面段的截面慣性矩均與該構(gòu)件最弱處

2、的截面段在機(jī)械工程中，有不少構(gòu)件屬于變截面壓桿形的截面慣性矩相同。將不同橫截面的各段的長(zhǎng)式，如起重機(jī)吊臂、變幅油缸等承受壓力作用的支柱度厶轉(zhuǎn)換成與該構(gòu)件最弱處截面段的截面慣性矩都可簡(jiǎn)化為階梯形狀的受壓件來(lái)分析其承載能力。所對(duì)應(yīng)的當(dāng)量長(zhǎng)度L，再將各段所對(duì)應(yīng)的當(dāng)量長(zhǎng)這類構(gòu)件在受到軸向壓力作用時(shí)容易出現(xiàn)彎曲或失度相加，即可獲得整個(gè)變截面壓桿所對(duì)應(yīng)的當(dāng)量長(zhǎng)穩(wěn)。因此在驗(yàn)算其穩(wěn)定性時(shí)，往往需要確定其臨界彎度。最后根據(jù)等截面壓桿穩(wěn)定方法計(jì)算。此方法計(jì)曲載荷，但與之相關(guān)的穩(wěn)定性分析理論卻極不完善，算簡(jiǎn)便，具有較強(qiáng)的通用性，但對(duì)于截面變化較大或其主要原因是在理論上推導(dǎo)變

3、截面壓桿的穩(wěn)定方程段數(shù)較多時(shí)計(jì)算結(jié)果誤差增大。十分繁難，而且對(duì)應(yīng)的微分方程又是超越方程，進(jìn)一(3)解析法。該方法須先根據(jù)構(gòu)件變截面的段步求解這些方程往往遇到數(shù)學(xué)上的困難，因此對(duì)這數(shù)，分段列出構(gòu)件在彎曲平衡條件下的撓曲線的連類問(wèn)題進(jìn)行深入研究很有必要。本文應(yīng)用ANSYS續(xù)性條件，求解積分常數(shù)，最后求得其臨界彎曲載荷Workbench軟件中的屈曲分析模塊，得到變截面壓值。此方法雖能獲得較高的精度，但當(dāng)變截面段數(shù)較桿臨界彎曲載荷的數(shù)值解，其結(jié)果令人滿意。多時(shí)，建立微分方程較困難，求解過(guò)程也十分復(fù)雜。(4)能量法。此方法雖能獲得較為滿意的近似2變截面壓桿臨界彎

4、曲載荷的理論計(jì)算方法解，但仍會(huì)遇到復(fù)雜的積分運(yùn)算，設(shè)計(jì)工作量較大。對(duì)于變截面壓桿的臨界彎曲載荷計(jì)算，目前通(5)圖解法。此法雖較簡(jiǎn)便，但計(jì)算精度低。常采用以下5種方法。本文以實(shí)際工程中的變截面壓桿為例，介紹利(1)最小截面的等截面法。將變截面壓桿的最小用ANSYSWorkbench概念建模方法對(duì)變截面壓桿橫截面的慣性矩作為該變截面壓桿的慣性矩，進(jìn)行3D建模，運(yùn)用ANSYSWorkbench屈曲分析模利用等截面勻質(zhì)壓桿的歐拉公式求解壓桿的臨界彎塊簡(jiǎn)便地求出變截面壓桿臨界彎曲載荷。曲載荷。這種計(jì)算方法未考慮其余截面對(duì)抗彎剛度的影響，偏于保守，所得臨界彎曲載

5、荷值比實(shí)際值3ANSYSWorkbench的屈曲分析方法3．1屈曲分析基礎(chǔ)變截面壓桿中所有不同橫截屈曲分析主要用于研究結(jié)構(gòu)在特定載荷下的穩(wěn)，即設(shè)該構(gòu)件中各個(gè)不同橫定性以及確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷，屈曲分析包括線性屈曲分析和非線性屈曲分析。線性屈曲分析是以特征值為研究對(duì)象，以小位移小應(yīng)變的線彈性理碩士在讀，主攻機(jī)械設(shè)計(jì)及理論學(xué)習(xí)論為基礎(chǔ)，分析中不考慮結(jié)構(gòu)在受載變形過(guò)程中結(jié)構(gòu)構(gòu)形的變化，也就是在外力施加的各個(gè)階段，總是