高版本WB中施加初始几何缺陷进行非线性屈曲分析的方法

对于大型的薄壁压力容器，屈曲失稳是一种重要的失效模式，容器一旦发生失稳，其后果势必是严重的，所以在压力容器的设计过程中，对于存在失稳可能性的容器，除需进行强度计算和校核外，还需进行稳定性的计算和校核，在GB150和JB4732标准中均有关于外压圆筒、封头及锥壳的外压强度校核和稳定性校核的计算和评定方法（图算法），这是一种很成熟且广泛应用的方法，通过常规设计软件就直接进行计算和校核。但对于很多特殊结构来说，标准中并没有相关的稳定性的计算和校核方法，也无法通过常规的方法计算。而ANSYS作为一种不受结构限制的大型CAE软件提供了进行失稳分析的有限元计算方法，通过ANSYS可进行线性屈曲分析（又称特征值屈曲分析）和非线性屈曲分析两种方法得到相应的临界失稳载荷。其中线性屈曲分析不考虑任何非线性和初始扰动，所以对结构临界失稳载荷的计算值往往要高于结构的实际临界载荷，有的甚至超过实际实验测试值的几十倍，线性分析唯一的优势是其分析速度较快，但在实际中其预测值参考价值不大，仅给定结构屈曲失效的上限值。而在非线性屈曲分析中，对称结构和对称载荷需要施加一个干扰力或者一个初始几何缺陷，使得屈曲处的不连续响应变成连续响应，从而保证在非线性分析时得到屈曲解。由于实际工程结构中存在的缺陷往往很难精确的定位和测量，所以通常的方法是将特征值屈曲分析得到的屈曲模态的变形乘以一个系数并施加在有限元模型上作为初始几何缺陷，使结构不再对称，以便求得非线性屈曲分析的解。本文介绍的即是在WB中进行非线性屈曲分析引入初始几何缺陷的方法。