【iSolver案例分享】无铰拱的几何非线性分析

引言：结构有限元求解器iSolver已发展到一定阶段，现采用结构有限元软件iSolver进行结构分析，iSolver可使用Abaqus作为前后处理工具，本帖以无脚拱的几何非线性大变形分析为例，将iSolver求解器和Abaqus计算结果进行对比，比对两种有限元软件的计算结果。

 

问题描述：

如下图所示的拱圈，两端拱脚固定约束，拱顶承受竖向均布荷载。考虑几何大变形，求解拱圈在荷载作用下的位移和应力分布。

操作：

（1）建立几何模型：分别画出拱轴线和截面，使用sweep功能生成拱圈几何模型。为了荷载施加方便，在拱顶截面将拱圈切分。

（2）材料及截面赋予

使用线弹性材料本构，混凝土的弹性模量3.0×10⁴MPa，泊松比0.2。创建solid,homogeneous截面并赋予拱圈。

（3）分析步创建

打开几何大变形开关，设置初始增量步为0.01，最大增量步为0.02。

为了方便的查看拱顶的荷载位移曲线，需要创建拱顶的集合，并在历史输出中定义该集合的力和位移的输出。

（4）荷载及边界条件施加

两端拱脚截面约束x、y、z三个方向的平动自由度，为方便收敛，在拱顶施加y向的强制位移位移。

（5）网格划分

为配合iSolver求解器，选用C3D8单元进行求解。

（6）求解

分别提交abaqus和iSolver的求解。

（7）求解结果及对比

最后荷载步场输出对比：

Mises应力（左abaqus，右iSolver）

竖向位移（左abaqus，右iSolver）

历史变量输出：

拱顶的荷载位移曲线对比

从场和时间变量输出可以看出，在该问题上，iSolver求解器与大型商业软件abaqus结果基本一致。iSolver软件在本问题上有足够的求解精度。