1.1 引言

iSolver為一個完全自主的通用結構有限元軟件，對標國際主流結構CAE商業軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結構分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當， iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主軟件中。

模態分析是各種動力學分析類型中基礎的內容，結構和系統的振動特性決定了結構和系統對其他各種動力載荷的響應情況。所以，一般情況下，在進行其他動力學分析之前首先要進行模態分析。

使用模態分析有如下功能。

（1）可以使結構設計避免共振或按照特定的頻率進行振動。

（2）可以認識到對于不同類型的動力載荷結構是如何響應的。

（3）有助于在其他動力學分析中估算求解控制參數（如時間步長）。

iSolver可支持結構的模態，也能支持聲介質模態分析，本文以一端開放圓管空氣聲腔聲模態分析的整個流程為例，將iSolver、Abaqus、理論計算結果進行對比，可發現iSolver頻率計算結果以及振型和abaqus完全一致，沒有誤差。

1.2 建模和網格劃分

在Hypermesh中建立三維圓管模型如下圖所示:

圓管長度為4.25,直徑長度為0.2，劃分網格，由于是三維結構，劃分為六面體單元，由于需要在iSolver中分析，iSolver支持Abaqus、Nastran等商業軟件模型的導入，在HyperMesh中導出為Nastran的bdf文件。

                                                              圖 1  三維圓管幾何和網格模型

 

打開iSolver軟件，界面如下：

                                                                 圖 2 iSolver界面

菜單選擇導入Nastran(*.bdf)文件，導入Hypermesh的BDF模型文件。

                                                                 圖 3 導入網格模型

HyperMesh導出的體網格是結構網格，聲學模態分析網格類型為聲學單元，iSolver支持1階、2階聲學單元，在這里我們設置為聲學一次線性單元。

                                                                 圖4設置網格類型為聲學單元

1.3 物理屬性設置

導入后只有網格，還需設置物理屬性。

首先進行材料設置：創建材料,設置空氣密度，體積模量為141610（iSolver內部根據這兩個量將自動計算聲速=340）。

                                                                        圖 5 設置材料

創建模態分析步，取前10階模態：

                                                                      圖 6 設置模態分析步

如果邊界不做任何設置，那么iSolver中會默認是剛性壁面邊界，在此我們選擇圓柱的一端，設置為聲壓邊界，聲壓強制為0：

                                                                   圖 7 左側設置為聲壓邊界

1.4 計算

在iSolver中創建Job。

                                                                     圖 8 創建Job

提交任務后采用iSolver求解器進行計算：

                                                                    圖 9 求解器后臺分析

1.5 后處理

計算完后自動導入求解器結果查看：

iSolver第一階有效頻率為19.9997，可明顯發現左側的POR值為0，與邊界設置一致。

                                                              圖 10 查看1階云圖

iSolver第9階有效頻率為338.604

                                                              圖 11 查看第9階模態云圖

1.6 Abaqus求解

iSolver支持導出模型到Abaqus的inp文件：

                                                              圖 12 iSolver導出inp

在Abaqus中該inp模型文件。

                                                              圖 13 Abaqus導入模型

由于iSolver中的屬性可以無損轉換到Abaqus模型，在Abaqus無須任何設置，直接提交計算。

                                                              圖 14 Abaqus提交計算

得到Abaqus第一階有效模態頻率20.000

                                                                圖 15 Abaqus第一階模態結果

Abaqus第九階有效模態頻率338.60

                                                                 圖 16 Abaqus第9階模態結果

1.7 iSolver/Abaqus結果對比

方法	頻率1(Hz)	頻率9(Hz)
iSolver	19.9997	338.604
Abaqus	20.000	338.60
理論	20

 

                                                              圖 17一階振型對比

Abaqus和iSolver計算的一階振型對比（左: Abaqus，右：iSolve）

 

                                                              圖 18九階振型對比

Abaqus和iSolver計算的九階振型對比（左: Abaqus，右：iSolve）

結論：iSolver頻率計算結果以及振型和abaqus完全一致，沒有誤差。

1.8 軟件免費下載地址

iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：http://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351

如果有任何其它疑問或者項目合作意向，也歡迎聯系我們：

SnowWave02 From www.yqgqt.org.cn

email: snowwave02@qq.com