一 引言

國產自主有限元軟件iSolver在結構分析領域有著高精度和高可靠性，已經在許多工程案例中得到驗證。目前，已發布的案例大多集中在單一載荷作用下的結構分析，涉及的應用場景主要是靜力分析或單一的動態載荷。然而，在實際工程中，結構往往需要承受多種載荷的綜合作用。為進一步驗證iSolver在復雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對十字形連接的鋼架結構進行反向循環載荷分析，并與Abaqus的計算結果進行對比，驗證其計算精度和穩定性。

二 算例描述

本算例研究的是一個十字形連接的鋼架結構，目標是計算該結構在一對反向循環載荷下的力學響應。反向循環荷載在許多實際工程中具有廣泛的應用，如橋梁、管道連接以及結構抗震分析等。十字形連接的鋼架結構在受到反向循環載荷時，其變形、應力和疲勞性能尤為關鍵。因此，準確預測其在這種荷載作用下的行為對工程設計具有重要意義。通過這一分析，我們不僅可以評估iSolver在復雜載荷下的表現，還能為今后的多荷載條件下的結構分析提供參考。

1導入準備好的幾何模型

圖1 導入幾何模型

2添加材料

點擊Module，選取Property，進入材料屬性設置模塊，點選菜單Material→Create，打開Create Material對話框，創建材料屬性，如下圖所示。

圖2 添加材料

在對話框中對材料屬性進行如下圖3所示的設置。點擊OK完成材料屬性的創建。

圖3 材料屬性

3添加單元屬性

然后繼續在Property模塊里點擊Section→Create Section按鈕，選擇Mechanical的Shell,Homogeneous。在彈出的Edit Section 對話框中，輸入殼 厚度為0.004，點擊OK完成設置，如下圖所示。

圖4 設置Section參數

點擊Tools菜單下的Set→Create，Type選取Element，點擊Continue，然后選擇3D顯示區域全部，點擊下方的Done，完成單元集的創建。

 

點擊Assign菜單下的Section，Region選擇上步創建的Set，Section選擇之前創建的Section。最后對話框中點擊OK，將創建的截面屬性賦給當前模型。

4裝配

點擊Module，選取Assembly，進入裝配模塊。點擊菜單Instance→Create，打開Create Instance對話框。選擇Part,點擊OK，生成裝配件。

5設置分析步

切換到Step模塊，點擊Step→Create，在彈出的Create Step對話框選擇Static，General，點擊Continue，輸入如下圖5所示的設置。點擊OK按鈕，完成Step的創建。

圖5 分析步設置

6設置邊界

將結構的上下邊界設置為固支，如圖6所示：

（1）切換到Load模塊，點擊Tools菜單下的Set→Create，Type選取Node。

（2）點擊BC菜單下的Create按鈕，在彈出的Create Boundary Condition對話框中，選取Symmetry/Antisymmetry/Encastre。

 

圖6 邊界條件

7載荷設置

對結構的左右兩端分別設置載荷，如圖7所示。

圖7 載荷設置

通過如圖8所示的幅值控制載荷的變化。

圖8 幅值

8作業分析

切換到Job模塊，點擊Job菜單下的Create按鈕，點擊OK，完成Job的創建。點擊Submit進行任務的計算。后臺調用求解器進行分析，等待計算完成。

 三 結果對比

將iSolver的計算結果與Abaqus進行對比：

（1）不同時刻模型中的最大位移

 

（2）關鍵位置變形形態（變形縮放系數200）

綜合上述對比可以發現，iSolver的計算結果在變形形態、應變分布、位移數值、應變數值等方面均與Abaqus高度一致。

四 總結

通過本次對十字形連接鋼架結構在反向循環荷載下的分析，可以得出以下幾點重要觀察：

 

1. 在反向循環荷載條件下，iSolver展現出了與Abaqus高度一致的計算結果。無論是在變形形態、應變分布，還是位移和應變數值方面，iSolver與Abaqus的對比結果表明，iSolver具備良好的計算精度和可靠性。

 

2. 盡管目前iSolver的案例大多集中于單一載荷作用，但本次算例表明，iSolver在承受多種載荷的復合作用下仍能穩定地完成分析，具備了應對更復雜工程應用的能力。這進一步驗證了iSolver作為國產自主有限元軟件在實際工程中的應用潛力。

 

3. 隨著復雜載荷條件下應用案例的增多，iSolver的功能和穩定性將進一步得到驗證和提升。通過與Abaqus等商業有限元軟件的對比，iSolver在結構分析領域的應用價值愈發顯著，尤其是為國內工程設計提供了更為自主可靠的工具。

 

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