Analisis Tekuk

Bab 7: Analisis Tekuk

---

7.1 Definisi Analisis Tekuk

Buckling analisis adalah teknik yang digunakan untuk menentukan beban tekuk kritis beban di mana struktur menjadi tidak stabil-dan bentuk-modus melengkungbentuk karakteristik yang terkait dengan respon struktur yang melengkung.

7.2 Jenis Analisis Tekuk

Dua teknik yang tersedia di ANSYS / Multiphysics, ANSYS / Mekanikal, ANSYS / Struktural, dan ANSYS / program LinearPlus untuk memprediksi beban tekuk dan tekuk bentuk modus struktur: analisis tekuk nonlinier, dan nilai eigen (atau linier) analisis buckling. Karena dua metode yang sering menghasilkan hasil yang cukup berbeda, mari kita menguji perbedaan antara mereka sebelum membahas rincian pelaksanaannya.

7.2.1 Analisis Tekuk Nonlinier

Analisis tekuk nonlinear biasanya pendekatan yang lebih akurat dan karena itu dianjurkan untuk desain atau evaluasi dari struktur yang sebenarnya. Teknik ini menggunakan analisis statis nonlinier dengan secara bertahap meningkatkan beban untuk mencari tingkat beban di mana struktur Anda menjadi tidak stabil, seperti digambarkan pada Gambar 7-1 (a).Menggunakan teknik nonlinier, model Anda dapat mencakup fitur seperti ketidaksempurnaan awal, perilaku plastik, kesenjangan, dan besar-defleksi respon. Selain itu, dengan menggunakan defleksi yang dikendalikan loading, Anda bahkan dapat melacak kinerja pasca-melengkung struktur Anda (yang dapat berguna dalam kasus dimana struktur gesper ke konfigurasi yang stabil, seperti "snap-melalui" tekuk dari kubah dangkal) .

7.2.2 Analisis Tekuk eigenvalue

Analisis nilai eigen tekuk memprediksi kekuatan tekuk teoritis (titik bifurkasi) dari struktur elastis linier yang ideal. (Lihat Gambar 7-1 . (b)) Metode ini sesuai dengan pendekatan buku teks untuk analisis tekuk elastis: misalnya, analisis nilai eigen tekuk kolom akan cocok dengan solusi Euler klasik. Namun, ketidaksempurnaan dan nonlinier mencegah sebagian besar dunia nyata struktur dari mencapai kekuatan teoretis mereka tekuk elastis. Dengan demikian, analisis nilai eigen tekuk sering memberikan hasil unconservative, dan umumnya tidak boleh digunakan dalam aktual sehari-hari analisis rekayasa.Gambar 7-1 (a) beban-defleksi Nonlinier kurva (b) Linear (eigenvalue) tekuk kurva

7.3 Perintah Digunakan dalam Analisis Tekuk

Anda menggunakan set yang sama perintah untuk membangun sebuah model dan melakukan analisis tekuk yang Anda gunakan untuk melakukan semua jenis lain dari analisis elemen hingga. Demikian juga, Anda memilih opsi-opsi serupa dari antarmuka pengguna grafis (GUI) untuk membangun dan menyelesaikan model tidak peduli apa jenis analisis yang Anda lakukan.Bagian 7.7 , "Contoh Analisis Tekuk (Perintah atau Metode Batch)," menunjukkan urutan perintah Anda akan mengeluarkan (baik secara manual atau saat menjalankan ANSYS sebagai pekerjaan batch) untuk melakukan analisis nilai eigen contoh tekuk. Bagian 7.6 , "Contoh Analisis Tekuk (GUI Metode)," menunjukkan Anda bagaimana untuk menjalankan analisis sampel yang sama dengan menggunakan pilihan menu dari GUI ANSYS. (Untuk belajar bagaimana menggunakan perintah dan pilihan GUI untuk model bangunan, membaca Modeling dan Meshing Panduan ANSYS .)
Untuk rinci, deskripsi abjad dari perintah ANSYS, lihat Referensi Perintah ANSYS .

7.4 Prosedur untuk Analisis Tekuk Nonlinier

Sebuah analisis tekuk nonlinier adalah analisis statis dengan defleksi besar dihidupkan [ NLGEOM , ON], diperpanjang ke titik di mana struktur mencapai beban batas atau beban maksimum. Nonlinier lain seperti plastisitas dapat dimasukkan dalam analisis. Prosedur untuk analisis statis dijelaskan dalam Bab 2 , dan nonlinier dijelaskan dalam Bab 8 .

7.4.1 Menerapkan kenaikan Beban

Pendekatan dasar dalam analisis tekuk nonlinier adalah untuk terus kenaikan beban diterapkan sampai larutan mulai menyimpang. Pastikan untuk menggunakan kenaikan beban yang cukup baik sebagai beban Anda diharapkan pendekatan beban tekuk kritis. Jika kenaikan beban terlalu kasar, beban tekuk diprediksi mungkin tidak akurat. Hidupkan pembelahan dan waktu otomatis melangkah [ AUTOTS , ON] untuk membantu menghindari masalah ini.

7.4.2 Otomatis Waktu Melangkah

Dengan waktu otomatis menginjak, program secara otomatis mencari keluar beban tekuk. Jika melangkah waktu otomatis ON dalam analisis statis memiliki memuat menggenjot produksinya dan solusinya tidak bertemu pada beban yang diberikan, program ini membagi dua selisih langkah beban dan upaya solusi baru pada beban yang lebih kecil. Dalam analisis tekuk, setiap kegagalan konvergensi tersebut biasanya disertai dengan pesan "negatif poros" menunjukkan bahwa beban usaha sama atau melebihi beban tekuk. Anda biasanya dapat mengabaikan pesan ini jika program berhasil memperoleh solusi berkumpul pada beban, selanjutnya berkurang. Jika kekakuan stres aktif [ SSTIF , ON], anda harus menjalankan tanpa keturunan adaptif aktif [ NROPT , LENGKAP,, OFF] untuk memastikan bahwa batas bawah untuk beban tekuk dicapai. Program ini biasanya menyatu dengan beban membatasi sebagai proses pembelahan dan re-solusi terus titik di mana langkah kenaikan waktu minimum (ditentukan oleh DELTIM atau NSUBST ) dicapai. Langkah waktu minimum yang secara langsung akan mempengaruhi ketepatan hasil Anda.

7.4.3 Penting

Ingat bahwa solusi unconverged tidak berarti bahwa struktur telah mencapai beban maksimum. Hal ini juga bisa disebabkan oleh ketidakstabilan numerik,yang mungkin dikoreksi dengan menyempurnakan teknik pemodelan Anda. Melacak sejarah beban-defleksi dari respon struktur Anda untuk memutuskan apakah langkah beban unconverged mewakili struktural aktual tekuk, atau apakah itu mencerminkan beberapa masalah lain. Melakukan analisis awal dengan menggunakan metode busur panjang [ ARCLEN ] untuk memprediksi nilai perkiraan beban tekuk. Bandingkan nilai ini dengan nilai perkiraan yang lebih tepat dihitung dengan menggunakan pembelahan untuk membantu menentukan apakah struktur memang mencapai beban maksimum. Anda juga dapat menggunakan metode panjang busur-sendiri untuk mendapatkan beban tekuk yang tepat, tetapi metode ini mengharuskan Anda untuk mengatur jari-jari busur panjang dengan trial-error dan-dalam serangkaian manual diarahkan re-analisis.

7.4.4 Poin untuk Ingat

• Jika pemuatan pada struktur sempurna di pesawat (yaitu membran atau aksial menekankan saja), out-of-pesawat defleksi diperlukan untuk memulai tekuk tidak akan berkembang, dan analisis akan gagal untuk memprediksi perilaku tekuk. Untuk mengatasi masalah ini, menerapkan perturbasi out-of-pesawat kecil, seperti kekuatan sementara sederhana atau perpindahan tertentu, untuk memulai respon tekuk. (Sebuah nilai eigen awal tekuk analisis struktur Anda mungkin berguna sebagai prediktor dari bentuk modus tekuk, memungkinkan Anda untuk memilih lokasi yang tepat untuk menerapkan gangguan untuk merangsang respon tekuk diinginkan.) Para ketidaksempurnaan (perturbasi) diinduksi harus sesuai dengan lokasi dan ukuran itu dalam struktur nyata. Beban kegagalan adalah sangat sensitif terhadap parameter ini.
• Dalam analisis besar defleksi, kekuatan (dan perpindahan) akan mempertahankan orientasi asli mereka, tetapi beban permukaan akan "mengikuti" geometri perubahan struktur seperti yang mengalihkan. Oleh karena itu, pastikan untuk menerapkan jenis yang tepat dari beban.
• Anda harus membawa analisis stabilitas Anda melalui ke titik mengidentifikasi beban kritis untuk menghitung faktor struktur itu keselamatan sehubungan dengan tekuk nonlinier. (Hanya membangun fakta bahwa struktur stabil pada tingkat beban yang diberikan umumnya cukup untuk praktek desain yang paling, Anda biasanya akan diminta untuk memberikan faktor keamanan tertentu, yang hanya dapat ditentukan dengan menetapkan beban batas yang sebenarnya.)
• Anda dapat memperpanjang analisis Anda ke kisaran pasca melengkung dengan mengaktifkan metode busur panjang [ ARCLEN ]. Gunakan fitur ini untuk melacak kurva beban-defleksi melalui daerah "snap-melalui" dan respon "snap-back".
• Untuk elemen yang paling padat, Anda tidak perlu menggunakan kaku stres dalam analisis tekuk nonlinier. Jangan gunakan kaku stres pada "terputus" unsur-unsur (elemen nonlinier yang mengalami perubahan terputus tiba-tiba kekakuan karena perubahan status, seperti berbagai elemen kontak, SOLID65 , dll) atau atas unsur-unsur yang berdekatan dengan unsur terputus-putus.
• Untuk unsur-unsur yang mendukung matriks kekakuan tangen konsisten ( BEAM4 , SHELL63 , dan SHELL181 ), aktifkan matriks kekakuan tangen konsisten (KEYOPT (2) = 1 dan NLGEOM , ON) untuk meningkatkan perilaku konvergensi analisis nonlinier Anda tekuk dan meningkatkan keakuratan hasil Anda. Ini KEYOPT elemen harus didefinisikan sebelum langkah beban pertama dari solusi dan tidak dapat diubah setelah solusi telah dimulai.

7.5 Prosedur untuk Analisis nilai eigen Tekuk

Sekali lagi, ingat bahwa analisis nilai eigen tekuk umumnya memberikan hasil unconservative, dan biasanya tidak boleh digunakan untuk desain struktur yang sebenarnya. Jika Anda memutuskan bahwa analisis nilai eigen tekuk sesuai untuk aplikasi Anda, ikuti prosedur ini lima langkah:1. Membangun model.
2. Dapatkan solusi statis.
3. Dapatkan solusi tekuk nilai eigen.
4. Perluas solusi.
5. Review hasil.