变截面压杆稳定临界力分析论文(5)

变截面压杆稳定临界力分析

图（4-5） 变截面压杆屈曲分析应变云图

图（4-6） 变截面压杆屈曲分析荷载因子

4.5 方法对比

由图（4-2）我们可以求得L1的惯性矩为

I1=pd46464L2的惯性矩为

=p′(0.01)4=4.906′10-10m4，

ab30.12′(0.12)3I2===1.728′10-9m4，

1212E=200GPA，L=170mm。

4.5.1 有限元法求解结果

由公式（2-4）可知Pp2EImaxcr=(mL)2，其中Imin=I1，Imax=I2，m为变截面压杆的计算

长度系数，由压杆的支撑情况和截面的惯性矩变化规律所决定。而截面最小和最大惯性

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矩之比:

IminI14.906′10-10f====0.28391204 -9ImaxI21.728′10由于是两端铰支，所以从表3中可以得到m=1.260，代入P面压杆的临界载荷

p2EImaxcr=(mL)2，可以求得变截

P

p2EImaxp2′200′109′1.728′10-9cr===74266.695N 2(mL)2(1.260′0.17)4.5.2 能量法求解结果

能量法求得变截面压杆的稳定临界力为

p2ImImaxPcr=，

(mL)2其中I0为该变截面压杆底部截面的惯性矩，所以I0=I1所以变截面压杆的稳定临界力为

FPcr=p2EI0l2=p2′200′109′4.906′10-100.172=33474.877N

4.5.3 结果对比

将有限元法，能量法，ANSYS三种方法的计算结果进行对比，如下表所示：

变截面压杆的稳定临界力

有限元法

74266.695N

能量法

33474.877N

ANSYS

52900.000N

由上表可知，通过有限元法和能量法求解临界弯曲荷载相比较，利用能量法求解的临界荷载的方法偏于保守，求取的结果偏小，而用有限元法求解的临界荷载结果偏大。然而两种方法相对而言都有误差，所以工程中应该以实际情况来谨慎使用。

4.6 本章小结

本章主要介绍了ANSYS的另外一个版本ANSYS Workbench的简单使用方法，从建模

到分析到结果计算。得到的计算结果与用有限元法和能量法得到的结果进行相互对比。

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5 总结

随着科学技术的飞速发展和工程技术的日新月异，计算机及其系统的大量使用已成

为科学计算的重要组成部分。科学计算已经成为衡量国家综合实力的一个重要方面，使得很多国家都对其大力支持。

本论文主要讲述了关于变截面压杆的两种研究方法，在第一章主要讲述了变截面压杆的有限元的解法，通过将压杆离散化为有限个只能够在结点处组合的杆件单元，建立起离散体的刚度方程，得到变截面压杆总体的刚度方程，实现了对变截面压杆的临界力求解。第二章主要讲述了变截面压杆的能量法解法，主要介绍了在势能驻值原理的基础上, 运用能量法依据变截面压杆随着截面的变化规律推导出了变截面压杆稳定临界力的适用计算公式，方便以后直接计算运用。

本文在基于大型分析计算软件ANSYS的基础上，对变截面压杆结构采用一种半解析半离散的方法进行动力特性分析。整个分析过程中，物理概念明确，理论推导严密。 纵观本课题的整个研究过程，可以归纳出如下几点：

1）用有限元线法分析结构时，由于该方法是半离散、半解析的方法，无需像有限条法那样事先对函数作假设，计算模型比较接近于真实的结构，因而具有计算精度高的特点。

2）用能量法分析结构时，由于该方法计算简单无需建立模型，所以适合快速求解。 总而言之，本文是介绍了一种基于ANSYS软件分析变截面压杆的方法。应用最小势能用有限元线法分析结构时，由于该方法是半离散、半解析的方法，无需像有限元法那样事先对函数作假设，计算模型比较接近于真实的结构，因而具有计算精度高的特点。能量原理建立动力特性微分方程组的模型和思想，之后在对微分方程进行处理求解。在这一过程中，我不仅在专业方面得到了一定的提高和深化，同时也锻炼了计算应用能力。让我在学习中获得了另外一些新的知识，同时也遇到了一些难题，通过自己的解决让我知道了一些相关的教训和经验。我相信在以后的学习中会更加的学好ANSYS，会在以后的工作中带来实际性的效果，会在以后的道路上一帆风顺。

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致 谢

本文的研究工作是在我的导师xxx的精心指导和细心关怀下完成的，从选题、开题报告到初稿，定稿至答辩，无不倾注了导师辛勤的汗水和心血。导师治学态度的严谨、知识的渊博、无私奉献的精神及对前沿动态的准确把握，令人钦佩不已。从导师身上，我不仅学到很多从来没有学过的专业知识，也学到了很多做人的道理。在此谨向我的导师表示我忠心的感谢和深深的敬意！ 特别感谢xxx导师和土木学院的各位老师在四年的本科生涯中给予我的指导！忠诚感谢在日常生活和学习中给予帮助的所有同学！感谢远在他乡的亲人，由于他们对我学业的支持和生活的关怀，使我能顺利地完成学业！并祝他们身体健康，万事顺心！

最后感谢在百忙之中抽出时间细心审阅论文和参加答辩的各位专家、教授！

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参考文献

[1] 卞敬玲,王小岗.变截面压杆稳定计算的有限单元法[J]. 武汉大学学报(工学版),2002,35(4):102-104. [2] 楼梦麟,李建元.变截面压杆稳定问题半解析解[J]. 同济大学学报(自然科学版),2004,32(7):857-860. [3] 吴亚平.变截面压杆稳定性计算的等效刚度法[J]. 力学与实践,1994,16(1):58-60.

[4] 洪振德，变截面压杆稳定临界力能量计算方法[A] （常德鼎兴工程造价咨询有限公司）1005-6270(2011)03-0028-03

[5] 包世华，结构力学Ⅱ，北京：高等教育出版社，2001

[6] American Institute of Steel Construction, Canadian Insti- tute of Steel Construction. Floor Vibrations Due to Human Ac- tivity (Steel Design Guide Series 11)[S] . 1997. [7] Applied Technology Council.Minimizing Floor Vibration (ATC Design Guide 1)『S』.1999.

[8] 夏志斌,结构稳定理论[M ].北京：高等教育出版社，1989.9-101.

[9] 胡宗武，起重机设计计算[M ],北京：北京科学技术出版社，1989.213-223. [10] A H 金尼克,纵向弯曲与扭转[M ].上海ú科学技术出版社,1964.75-97.

[11] 叶正强，李爱群，丁幼亮等，某大跨人行天桥的消耗减振设计(-)[J].特种结构，2003.20（1）.

[12] L.S.Xanthis and S.Yuan(袁驷)，“Finite Element Method of Lines for Elliptie Boundary Value Problem”，to appear in ComPut.Meths.APPI.Mech.Enyng. [13] S.Yuan(袁驷)，L.S.xanthis and J.Gao(高建岭)，“paraxnentric FEMOL Elemenis for Plane Elasticty Problems”，to appear in ComPut.Meths.Appl.Mech.Enyng.. [14] 袁驷，一种新的半解析法一一有限元线法，第一届全国解析与数值结合法学术讨论会论文集，湖南，1990.5.

[15] 刘涛，杨凤朋主编.精通ANSYS.清华大学出版社，2002. [16] 刘坤.ANSYS有限元方法精解.国防工业出版社，2005. [17] 洪庆章.ANSYS教学历程.中国铁道出版社，2002. [18] 黄国权.有限元基础及ANSYS应用.机械工业出版社，2004. [19] 龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.北京：机械工业出版社，2003. [20] 王正，王磊.焦炭塔结构的固有频率和振型研究.大连理工大学学报. [21] 王锐.壁厚对塔的固有频率的影响[J].化学工程与装备，2009.

[22] 聂清德，段振亚.悬挂式塔设备自振周期的数值解法.天津大学学报，2007.

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[23] ASME Boiler&Pressure Vessel Code，Section，Rules for Construction of Pressure Vessels,Division 1,1998.

[24] Maan H.Jawad.James R.Farr. Structural Analysis and Design of Process Equipment. New York：John Wiley&Sons,Inc,1984.

[25] 浦广益.ANSYS Workbench 基础教程与实例详解.北京：中国水利水电出版社.2010 [26] 张元越，基于有限元的单柱开式液压机机身结构的应力应变分析.锻压装备与制造技术,2010,(4):12-13.

[27] 刘鸿文.材料力学（第四版）.北京：高等教育出版社.2004

[28] 高耀东，刘学杰.ANSYS机械工程应用精华50例（第三版）.北京：电子工业出版社，2011.

[29] 基于ANSYS Workbench 变截面压杆屈曲分析方法：江南大学，机械工程学院

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