关于ANSYS/LS-DYNA瞬时移除法的大致思路

大跨度预应力索杆结构的受力机理与高层结构有着明显的差异。根据Maxwell 法则进行几何稳定性判定,预应力索杆结构属几何可变体系,结构弹性刚度几乎为零。但通过施加预应力产生的几何刚度可以维持几何稳定并提供工程所需的结构刚度。这使得预应力索杆结构可存在一种不同于前面所提及的连续倒塌类型。当预应力索杆结构发生局部断索或断杆时,可能导致其余的索或杆的预应力损失的不断蔓延,结构的几何刚度可能大幅减小,结构将失去几何稳定突变为机构,从而发生大幅度整体机构性倒塌。

以往的移除方法有很多是基于ANSYS的瞬态动力分析,瞬态动力分析中可以用生死单元来实现构件移除,但用于模拟预应力索杆结构杆件突然断索后的强非线性、大变形、结构振动等的分析效果不理想。

结构连续倒塌是一个强非线性大变形的复杂过程。ANSYS/LS-DYNA提供的显式动力学分析方法可以很好地模拟连续倒塌过程,具体是通过构件移除法瞬时移除结构构件,分析结构的动力响应。有限元模型中,拉索采用LINK167 单元模拟,撑杆采用LINK160 单元。

采用瞬时移除法实现构件移除需要涉及LS-DYNA的重启动功能,重启动其实质是在某个设定的时间点瞬间改变结构模型,然后伴随能量释放、结构内力重分布的计算,从而实现连续倒塌的模拟。重启动功能需要用到改变结构模型的.k文件,k文件是LS-DYNA专用的命令输入问价,其编程规则在很多LS-DYNA的参考书籍中都能查到,只要肯花工夫看书并不难掌握其编程规则。学习软件也许有捷径,但绝不是照搬别人的命令流,那样并不利于将问题理解透彻。有时候直接索要别人的命令流也是一种不礼貌的行为,因为那可能是个人或者团队经过长时间钻研而得出的成果。