引言：結構靜力分析用于研究靜載荷作用下結構的響應。靜載荷可以是集中力、分布力、力矩、位移、溫度等，結構在邊界條件及載荷作用下發生變形，產生位移、應力、應變等。

靜力分析可以研究結構的剛度、強度是否滿足設計要求，幫助改進結構的設計。靜力分析得到的節點的位移數據可以用于結構剛度分析，應力、應變等數據可以用于結構強度分析。靜力分析可以分為線性靜力分析和非線性靜力分析。對于線性材料和線性結構的靜力分析，通常分析結果與載荷之間是線性關系，可以通過分析某一載荷狀態來評估結構的剛度和強度。對于非線性結構，結構的位移、應力等與載荷是非線性關系，通常要得到載荷增加過程中結構的響應。

在iSolver的靜力分析中，載荷隨時間增量步變化，但在求解過程中不考慮時間、慣性等因素，得到結構的位移－時間、應力－時間等數據與物理時間無關，而此處的時間可以認為是一個中間量，通過這個中間量控制載荷增加，每一個載荷狀態都會得到結構相應的位移、應力等。

靜力學分析的主要要求如下。

（1）采用線性結構單元。（2）對于網格密度需要注意：應力和應變急劇變化的局域，通常也是用戶感興趣的區域，需要有比較密的網格。當考慮非線性效應的時候，要用足夠的網格來得到非線性效應。在靜力學分析中，分析步必須為一般靜力學分析步，即General:Static。（3）材料可以是線性或者非線性的，各向異性或者正交各向同性的，常數或者跟溫度相關的。

問題描述：

通過一個四根桁架結構的求解過程來介紹使用進行桁架結構的靜力學分析過程，通過分析可以看出iSolver在基本分析過程中的優越性。如圖所示的桁架結構，各個桿的長度和約束如圖所示，材料為鋼，彈性模量為2.0E6 GPa，橫截面積為100m㎡，求該結構的節點位移、單元位移和支反力。

                                             

圖1 三角桁架結構

iSolver可以基于ABAQUS完成有限元模型的前后處理工作。靜力學分析的基本步驟如下。

（1）建立幾何模型。

（2）定義材料屬性。

（3）進行模型裝配。

（4）定義分析步。

（5）施加邊界條件和載荷。

（6）定義作業，求解。

（7）結果分析。

操作：

創建幾何部件：

圖2 創建幾何

圖3 賦予材料屬性

定義輸出：

圖4 定義輸出

設置邊界條件及載荷：

圖5 設置邊界條件及載荷條件

采用T2D2單元劃分網格：

圖6劃分網格

分別采用Abaqus和iSolver求解器進行計算。

圖7分別提交Abaqus和iSolver求解器計算

計算結果對比：

對比兩者的計算結果：

圖8  Abaqus和iSolver計算的應力對比（左: iSolve，右：Abaqus）

圖9  Abaqus和iSolver計算的位移對比（左: iSolve，右：Abaqus）

由此可見，iSolver與Abaqus求解器計算的應力及位移分析結果基本一致，兩者對于最大載荷點、最大位移點位置的計算吻合。

生成各個節點位移的結果報告：執行Report→Field output 命令，彈出 Report Field Output對話框，輸出位置Position 后面選擇Unique Nodal（輸出節點處的值），輸出選項中取消默認的S:Stress components的選項，選擇U:Spatial displacement 下面的U1、U2（輸出坐標軸1、2方向的位移值），切換到Setup選項卡，設定輸出文件的名稱 Truss，取消下部的Column totals選項，單擊OK按鈕。在工作目錄下生成iSolver求解器的計算報告文件 Truss.rpt，內容如下。同理輸出ABAQUS求解器的計算報告Truss2.rpt，對比如下。

圖10  Abaqus和iSolver計算的節點位移報告對比（左: iSolve，右：Abaqus）

類似于上述生成的數據報告，還可以輸出應力應變數據進行對比。

圖11  Abaqus和iSolver計算的積分點應變位移報告對比（左: iSolve，右：Abaqus）

圖12  Abaqus和iSolver計算的積分點應力位移報告對比（左: iSolve，右：Abaqus）

可以用這些結果跟理論計算的結果進行對比，可以發現計算結果和理論結果相符。對于復雜模型，使用有限元軟件進行模擬計算有著不可比擬的優勢。