【iSolver案例分享68】加筋板建模及靜力分析

ToIxtlan

2024年12月30日 16:16

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1 引言

iSolver為一個(gè)完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)CAE軟件，以結(jié)構(gòu)有限元分析為核心，對標(biāo)Nastran/Ansys/Abaqus，支持靜力、模態(tài)、穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、非線性等常用分析，精度和商軟誤差<0.1%，效率和商軟相當(dāng)，可用于航天、航空、船舶、汽車、機(jī)械、電子等各個(gè)領(lǐng)域。

靜力分析用來分析結(jié)構(gòu)在給定靜力載荷作用下的響應(yīng)。一般情況下，比較關(guān)注的往往是結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力等參數(shù)。

iSolver可支持結(jié)構(gòu)的靜力分析，本文在iSolver中以加筋板建模及靜力分析的整個(gè)流程為例，將iSolver求解結(jié)果與Abaqus進(jìn)行對比，可發(fā)現(xiàn)iSolver計(jì)算結(jié)果和abaqus完全一致。

2 模型介紹及建模流程

2.1 模型介紹

加筋板是工程中常見的一種結(jié)構(gòu)，矩形加筋板模型由底部面板和沿x、y方向的加強(qiáng)筋組成。

圖1 加筋板示意

如圖1，本文分析的加筋板長度L=3000 mm，寬度B=1600 mm，板厚為10 mm，沿x方向有兩條等距的加強(qiáng)筋，材料為鋼材，邊界條件為加筋板的兩端固支，中部受壓力作用，板用殼單元建模，加強(qiáng)筋用梁單元建模。

2.2 建模流程

（1）在iSolver軟件中，Module模塊切換到Property。

圖2 Module模塊切換到Property

（2）點(diǎn)選菜單Material > Create，創(chuàng)建材料屬性，如下圖所示。設(shè)置Density為7.8E-9，設(shè)置Elastic > Young’s Modulus為2.1E5，Poisson’s Ratio為0.3。

圖3 材料建立

（3）點(diǎn)選菜單Profile > Create，Profiles里面Type選擇T型梁截面進(jìn)行創(chuàng)建。

圖4 T形梁建立

（4）Module模塊切換到Part模塊。點(diǎn)擊Part > Create，創(chuàng)建一個(gè)Part部件，名稱默認(rèn)Part-1，點(diǎn)擊OK。再點(diǎn)選菜單Shape > Shell > Stiffened Plate進(jìn)行加筋板創(chuàng)建：

圖5 加筋板建立

① 設(shè)置X方向間隔Dx為400，個(gè)數(shù)Nx為4，點(diǎn)擊Nx后的“+”號，設(shè)置加強(qiáng)筋在X方向的排列位置；

② 設(shè)置Y方向間隔Dy為3000，個(gè)數(shù)Ny為2，點(diǎn)擊Ny后的“+”號，設(shè)置加強(qiáng)筋在Y方向的排列位置。

③ 在Property對話框中，Material選擇之前創(chuàng)建的Steel，Beams along x：型材為Profile-1,材料方向?yàn)?,1,0，表示沿x方向加強(qiáng)筋的截面1軸位于整體y方向坐標(biāo)軸，Beams along y：型材為Profile-1,材料方向?yàn)?1,0,0，表示沿y方向加強(qiáng)筋的截面1軸位于整體x方向坐標(biāo)軸。

圖6 加筋板材料設(shè)置

（5）建模完成：

圖7 建立的加筋板

3 網(wǎng)格劃分及邊界條件施加

3.1 網(wǎng)格劃分

（1）將Module模塊切換到Mesh模塊，點(diǎn)擊菜單MeshRefine > MeshRebuild：選中加筋板，點(diǎn)擊下方的Done。

圖8 選中板模型

（2）MeshSize輸入100，點(diǎn)擊Continue完成網(wǎng)格尺寸重置。

圖9 設(shè)置網(wǎng)格尺寸

圖10 網(wǎng)格劃分結(jié)果

3.2 邊界條件施加

（1）模型裝配：Module模塊切換到Assembly模塊。點(diǎn)選菜單Instance > Create進(jìn)行裝配創(chuàng)建，選擇剛才建立的模型：

圖11 模型裝配

（2）創(chuàng)建分析步：Module模塊切換到Step模塊。點(diǎn)選菜單Step > Create進(jìn)行分析步創(chuàng)建，選擇Static,General，點(diǎn)擊Continue后采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK完成：

圖12 分析步建立

（3）創(chuàng)建固支約束：Module模塊切換到Load模塊。首先需要?jiǎng)?chuàng)建節(jié)點(diǎn)集Set，點(diǎn)選Tools菜單下的Set > Create，彈出創(chuàng)建Set界面，選擇節(jié)點(diǎn)類型（可以對Set命名），點(diǎn)擊Continue，選擇節(jié)點(diǎn)（按住Shift可多選）并點(diǎn)擊Done。

圖13 建立固支約束節(jié)點(diǎn)Set

點(diǎn)擊菜單BC > Create，如下圖所示設(shè)置BC類型，點(diǎn)擊Continue，Region選擇剛才建立的Set，設(shè)置固支約束ENCASTRE，約束施加結(jié)果如圖15所示。

圖14 建立固支約束

圖15 固支約束建立結(jié)果

（4）創(chuàng)建載荷：首先需要?jiǎng)?chuàng)建面集Surface，點(diǎn)選Tools菜單下的Surface > Create，選中圖16中要施加壓力的單元并點(diǎn)擊Done，然后點(diǎn)擊Purple完成創(chuàng)建。點(diǎn)擊菜單Load > Create，如圖17所示設(shè)置Load類型和大小。