1.1. 引言

隨著大跨度橋梁的快速發展，有限元分析軟件已成為結構設計與研究中的關鍵工具。在傳統工程實踐中，常見的商用軟件如ANSYS、ABAQUS等被廣泛使用。但近年來，隨著國產自主軟件的發展，土木工程師們有了更多選擇。iSolver作為一款新興的國產有限元分析平臺，憑借其操作方式與ABAQUS類似的建模體驗和較高的計算效率，逐漸引起業內關注。本文以一座跨徑為100+220+100 m的斜拉橋為例，介紹iSolver在斜拉橋建模與仿真中的應用，并與ANSYS計算結果進行對比分析。

1.2. iSolver簡介

iSolver是一款純國產的有限元分析軟件，采用模塊化的架構，界面與操作邏輯接近ABAQUS，便于已有大型有限元軟件使用經驗的工程師快速上手。其主要特點包括：

友好的操作體驗：采用與ABAQUS類似的建模與求解流程，降低學習成本。

國產自主研發：完全獨立的求解內核，避免對國外平臺的依賴，適合國產化替代需求。

工程適用性強：支持梁單元、桁架單元、殼單元等常用單元類型，能夠覆蓋土木工程常見結構體系分析。

1.3. 建模背景

本文選取一座跨徑布置為100+220+100 m的斜拉橋作為研究對象（測試用，參數選取實際可以進行調整）。主梁采用連續梁結構，索塔為鋼筋混凝土門式塔，斜拉索以空間對稱布置方式連接主梁與塔柱。此類結構兼具受力復雜性與計算規模適中，適合作為有限元軟件對比驗證的典型算例。

1.4. 建模過程

在iSolver中，建模過程大致如下：

定義單元類型：主梁、索塔均采用梁單元；斜拉索采用桁架單元，以模擬僅受拉特性。

圖1-1 定義單元類型

施加邊界條件：在橋塔基礎處施加約束，主梁兩端支座位置設置適當的豎向與水平約束。

圖1-2 邊界條件建立

加載工況：主要考慮恒載作用。

 

圖1-3 施加重力

求解設置：采用靜力分析方法。

圖1-4 提交工作

在ANSYS對比模型中，主梁與索塔采用Beam188單元，斜拉索采用Link180單元，建模思路與iSolver一致，確保結果具有可比性。

1.5. 仿真結果對比

兩種軟件在相同工況下的計算結果如下：

圖1-5 Ansys位移結果mm

圖1-6 iSolver位移結果mm

 

 

圖1-7 Ansys桿件單元軸應力結果MPa

圖1-8 iSolver軸應力結果MPa

（1）最大位移對比

ANSYS分析結果：最小位移為 -0.222997 m。

iSolver分析結果：最小位移為 -0.2238 m。

（2）拉索軸應力對比

ANSYS分析結果：最大拉索軸應力為131.3MPa。

iSolver分析結果：最小拉索軸應力為 131.3MPa。

對比可見，iSolver與ANSYS的位移計算結果基本一致，位移差異僅在0.0008 m量級，遠小于工程允許誤差范圍。應力計算結果也在誤差允許精度，完全一致，這表明，與ansys相比iSolver在大跨度斜拉橋建模與仿真中具備良好的精度與可靠性。

1.6. 使用建議

通過本案例可得以下幾點經驗：

驗證可行性：iSolver完全能夠勝任大跨度橋梁的建模與仿真工作，其計算結果與國際主流軟件一致。

適合國產替代：在科研與工程項目中，iSolver可以作為ANSYS/ABAQUS的國產替代方案，尤其適用于對自主可控性要求較高的項目。

學習與推廣：由于操作方式與ABAQUS相似，具備國際軟件使用經驗的工程師能夠快速上手，有助于推廣與普及。