结构稳定分析中所用到的边界条件有什么限制

Question

结构稳定分析中所用到的边界条件有什么限制

Answer 1

1 销轴约束
销轴连接在结构中是很常见的一种形式,其约束根据具体的结构形式有所不同,下面以一个走行装置为例具体介绍一下.
走行装置是连接平动轨道与上部结构的,其约束应是轨道通过车轮对走行装置的约束,但是通常对于车轮只要验证其轮压满足要求即可,因此在模型中往往将车轮简化掉,因此对于走行装置的约束就变为销轴约束.
图1 中1-10是与车轮相连接的轴孔,车轮行驶于轨道上,约束位置在10对轴孔处,如果把整个轴孔都约束则约束刚度太大,结果会导致圆孔周围应力过大,因此应简化为约束轴孔中心点,将中心点与轴孔边缘通过刚性单元连接,简化为点约束.首先y方向（竖直向上）是应该约束的（此处假设车轮及轴为刚体）,其次由于轨道与轮缘的相互作用,z方向（侧向）也应该是约束的,然后由于走行装置在向下的压力下会产生沿x方向（运行方向）的位移,因此x方向约束应放开,但是如果10对轴孔中心x方向的约束全放开则会导致约束不全无法计算,因此应在1轴孔或10轴孔中心处施加x方向的约束,这样实现全自由度约束.
2 转动轨道约束
图2是一个翻车机模型,该结构通过电机驱动,托辊支撑,2个端环在轨道上转动来实现翻卸功能.
由于翻车机托辊支撑端环,由电机驱动不断地翻转卸车,造成其约束位置方向不断变化,针对一个具体翻转角度,翻车机端环在与托辊接触处（线接触）应约束沿翻车机端环径向,另外,由于翻车机在荷载作用下会产生沿翻车机轴向的位移,所以两端环中要约束一个端环的轴向自由度.
3 对称面约束
图3是某钢水罐模型,该模型关于y-z面对称,下面介绍一下该结构的约束处理.
首先在1处由于受到钢水罐起吊装置的限制,其竖直方向y及水方向z无法变形,应施加z方向及y方向的约束,而x方向是没有约束的,此时因缺少约束无法计算,应注意到该结构(包括载荷与约束)关于y-z面对称,因此在y方向自重影响下其变形必关于y-z面对称,即y-z面与结构相交处x方向变形为0,因此可选择该相交处约束x方向（如图3中的2处）,这样结构整体6个方向自由度全部约束,可进行计算.
总之,在实际分析中首先要将模型合理地简化,然后根据具体情况施加约束还原实际情况并满足计算条件.