abaqus应用桁架单元 (truss element) 模拟钢缆

应用

桁架单元

模拟钢缆

桁架单元< /p>

是

1D element,

只能计算轴向

(

长 度方向

)

的应力但是不能计

算弯矩。所 有的结点均为

绞结点

< br>，不是

钢结点

< br>不能传递弯矩

)

。所以用来模拟杆件之间

用绞接

(

结构力学中的桁架

).

在结构力学中

,

假如桁架模型不是几 何不变体系，

则不能运算

(

无唯一确定解

)

。

几何自由度

< = 0

是几何不变体系的必要条件，但非充分条件。

钢缆是一亇特例，它不是结构力学中的几何不变体系。在工程上

,

故其弯，剪，扭力通常可以略去不计，只需考虑拉力。 所以可以用多亇

桁架单元

(truss

element)

来模拟钢缆。

在数值计算中使用多亇

桁架单元

来模 拟钢缆可能导致计算不收敛。因为使用多亇

桁

< br>架单元

时其中的轴向力必须大于零，所以加载的苐一亇< /p>

increment

就无法进行。因 为这亇

收敛问题是数值计算问题而非物理问题，所以可以

work around

。

在此介绍两种常用的方法，希望大家能举一反三。

1.

沿

truss element

加沿长度方向初始拉应力。

2.

使用

STABILIZE parameter on the *STATIC.

例题；

100 m

长钢缆水平放置从

x = 0

到

x = 100

。两端固定。无初始拉力，计算重力下垂量。

截面；

A =

m

2

Density:

=7800 kg/m

3

,

g =

m/s

2

,

E = +11 N/m

2

Analytical solution of maximum displacement (u

2

) at x = 50m :

:

U

2_max

= -((3*

*g*L^4)/(64*E))^(1

/

3 ) =

m

方法一

.

沿

truss element

加沿长度方向初始拉应力

(see

此文件中使用了

initial condition,

type = stress

方法加 初始拉应力。

因工程上无此初应力

,

更

好的方法是使用降温法。算完后再升温。用降温法。算完后再升温。

< br>

NOTE:

1.

多加一步用以平衡内应力。

2.

必须使用

nlgeom=YES in the step to apply the gravity load.

3.

初始拉应力

<

N/m

2

时不收敛。

(I have tested 100, 1,000, 10,000 N/m

2

without success)

4.

最终拉应力

(= 8E7 N/m

2

) >>

初始拉应力

(= N/m

2

),

所以初始拉应力影响不大。

5.

6.

The maximum displacement (at node 51) equals to

m. It is same as the analytical result.

…

方法二

.

使用

STABILIZE parameter on the *STATIC.

(see

“stabilization”

在结构上附加

artificial

viscous

damping

,

使得计算结果

to

go

beyond

the

instability point.

但计算结果必须验证，并必须保证

ALLSD

比内能

ALLIE

小很多。

NOTE:

1.

分析共有二步。第一步用

*Static,

< br>stabilize=2E-10

。笫二步不用

stab ilize

(

相当于

*Static,