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)有限元軟件，對(duì)標(biāo)Nastran、Ansys、Abaqus設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具備結(jié)構(gòu)有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎(chǔ)算法組件，精度和Abaqus一致。本文以兩種國標(biāo)規(guī)定拉伸試樣的非線性瞬態(tài)分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2.模型背景：

此案例為冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三點(diǎn)彎曲試樣的非線性瞬態(tài)分析。對(duì)于不同材料，如果想測定其彎曲力學(xué)性能，需要對(duì)其根據(jù)YB/T 5349-2006進(jìn)行制樣，用于之后的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，之后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，通過公式計(jì)算彎曲彈性模量、抗彎強(qiáng)度、斷裂撓度等結(jié)果。YB/T 5349-2006規(guī)定了圓形橫截面、矩形橫截面、薄板三種不同形式的三點(diǎn)彎曲試樣。

為了測量和驗(yàn)證金屬材料的彎曲強(qiáng)度與斷裂韌性之間的關(guān)系，需要制作包含初始裂紋的三點(diǎn)彎曲試樣。選取矩形橫截面試樣在isolver中建模，分析其在塑性變形的情況下，軟件應(yīng)力、應(yīng)變、塑性應(yīng)變等關(guān)鍵參數(shù)與主流有限元軟件的吻合度。該結(jié)構(gòu)選用的單位制為SI(mm)制，結(jié)構(gòu)材料為Q235B，其彈性模量為210e3MPa，泊松比為0.33，密度為7.85e-9tonne/mm3。采用全實(shí)體四面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。

3.建模：

進(jìn)入isolver軟件前處理界面：

首先創(chuàng)建part，點(diǎn)擊part，之后點(diǎn)擊create，建立一個(gè)名字為3bp的part。

再來建立點(diǎn)，點(diǎn)擊node，之后點(diǎn)擊create，出現(xiàn)如下所示頁面。

依次以輸入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、點(diǎn)擊apply的循環(huán)方式完成(0,0,0)、(10,0,0)、(10,2,0)、(0,2,0)、(5,1.8,0)、(4.9,2,0)、(5.1,2,0)節(jié)點(diǎn)的建立，建立之后的頁面如下：

接下來需要把點(diǎn)連接成閉合線，點(diǎn)擊element，之后點(diǎn)擊polyline，出現(xiàn)多段線建立頁面，依次點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)建立多段線。

接下來需要將多端線圍成的面建立出來，選擇edit，之后選擇polygon mesh，再框選所有閉合線，并將網(wǎng)格尺寸大小選擇為0.2mm，建立閉合面網(wǎng)格。

由于裂紋尖端的應(yīng)力集中現(xiàn)象是我們重點(diǎn)觀察的區(qū)域，所以需要?jiǎng)澐指嗟木W(wǎng)格，點(diǎn)擊mesh refine，再點(diǎn)擊mesh refine。這里根據(jù)節(jié)點(diǎn)來細(xì)分網(wǎng)格，點(diǎn)擊node，再在division中將維度設(shè)置為3，框選裂紋尖端節(jié)點(diǎn)細(xì)分網(wǎng)格。

接著將做好的面網(wǎng)格拉伸為體網(wǎng)格，在element中點(diǎn)擊extrude，在type中選擇planar element to solid，將面網(wǎng)格拉伸為體網(wǎng)格，參數(shù)選擇為每層0.2mm，拉伸5層的方式進(jìn)行拉伸。

由于平移實(shí)例暫時(shí)不支持，所以需要在一個(gè)part中建立出所有的零件。接著建立三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)的壓頭模型。

點(diǎn)擊node，之后點(diǎn)擊translate，選擇圖示節(jié)點(diǎn)，復(fù)制移動(dòng)至y軸正方向0.5mm位置。

再點(diǎn)擊element，之后點(diǎn)擊polyline建立如圖所示多段線。

之后點(diǎn)擊element，再點(diǎn)擊revolve，選擇旋轉(zhuǎn)360°，分20個(gè)網(wǎng)格的參數(shù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)建立單元。

需要旋轉(zhuǎn)的邊選擇如圖所示，軸上兩個(gè)單元選擇如圖所示。

旋轉(zhuǎn)得到的單元如圖所示。

同理將對(duì)側(cè)邊也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)建立單元，裂紋上側(cè)節(jié)點(diǎn)也進(jìn)行平移，并且建立polyline，再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)建立單元。結(jié)果如圖所示。

將遠(yuǎn)離三點(diǎn)彎曲試樣一側(cè)的180°單元進(jìn)行刪除，選擇element，再選擇delete，之后選擇對(duì)應(yīng)單元進(jìn)行刪除，刪除后如圖所示。

接著將壓頭單元拉伸為實(shí)體，選擇element，再選擇extrude，選中壓頭單元，在type中選擇planar element to solid，將面網(wǎng)格拉伸為體網(wǎng)格，參數(shù)選擇為每層0.2mm，拉伸5層的方式進(jìn)行拉伸。

接下來需要?jiǎng)h除多余單元，在過程中建立的多余單元有多段線的1D單元和將面拉伸成體用的2D單元。需要對(duì)這兩類單元進(jìn)行刪除。選擇element，再選擇delete，再在網(wǎng)格篩選器中選擇2D elem，再框選所有單元進(jìn)行刪除，同理選擇1D單元進(jìn)行刪除。

  

刪除之后的模型如圖所示。

之后設(shè)置金屬材料屬性，材料屬性需要輸入密度、泊松比、模量、塑性應(yīng)力應(yīng)變曲線如下：

之后再設(shè)置截面屬性為固態(tài)均質(zhì)，材料設(shè)置為steel。

再建立set，由于所有單元均為steel且為實(shí)體單元，所以將所有單元設(shè)置為一個(gè)set。

再給所有單元賦截面屬性，如圖所示。

再在裝配中建立實(shí)例，組裝模型。

再建立靜態(tài)分析步，如圖所示。

再給下側(cè)壓頭固定約束，給上側(cè)壓頭1000N集中力載荷。

 完成之后提交job進(jìn)行求解。

4.結(jié)果對(duì)比

Isolver中位移結(jié)果如下所示。

Abaqus中位移結(jié)果如下所示。

由以上結(jié)果云圖分析可知，iSolver和abaqus兩個(gè)求解器對(duì)同一模型分析的結(jié)果同一性較好，三點(diǎn)彎曲試樣位移結(jié)果對(duì)應(yīng)完全一致。