【iSolver案例分享13】支架变形分析

引言：结构静力分析用于研究静载荷作用下结构的响应。静载荷可以是集中力、分布力、力矩、位移、温度等，结构在边界条件及载荷作用下发生变形，产生位移、应力、应变等。

在iSolver的静力分析中，载荷随时间增量步变化，但在求解过程中不考虑时间、惯性等因素，得到结构的位移－时间、应力－时间等数据与物理时间无关，而此处的时间可以认为是一个中间量，通过这个中间量控制载荷增加，每一个载荷状态都会得到结构相应的位移、应力等。

问题描述：

如图1所示的支架，一端牢固地焊接在一个大型结构上，支架的圆孔中穿过一个相对较硬的杆件，圆孔和杆件用螺纹连接。材料的弹性模量E＝210000MPa，泊松比μ＝0.3。支架有以下两种工况

1）杆件的一端受到沿Y轴负方向上的集中力F＝2kN，其大小随时间变化。

2）除了上述载荷之外，支架的自由端还在局部区域上受到均布的剪力Ps＝36MPa。

要求确定这两种工况下支架挠度随时间变化的情况，以及内圆角处的最大主应力。根据分析结果来改进设计，以减小应力集中。

                                             

图1 支架结构

iSolver可以基于ABAQUS完成有限元模型的前后处理工作。静力学分析的基本步骤如下。

（1）建立几何模型。

（2）定义材料属性。

（3）进行模型装配。

（4）定义分析步。

（5）施加边界条件和载荷。

（6）定义作业，求解。

（7）结果分析。

操作：

创建几何部件：

图2 创建几何

图3 赋予材料属性

定义输出：

图4 定义

输出设置边界条件及载荷：

图5 设置边界条件及载荷条件

采用C3D20R单元划分网格：

图6划分网格

分别采用Abaqus和iSolver求解器进行计算。

 

图7分别提交Abaqus和iSolver求解器计算

计算结果对比：

对比两者的计算结果：

图8  Abaqus和iSolver计算的位移对比（左: Abaqus，右：iSolve）

图9  Abaqus和iSolver计算的应力对比（左: Abaqus，右：iSolve）

由此可见，iSolver与Abaqus求解器计算的应力及位移分析结果基本一致，两者对于最大载荷点、最大位移点位置的计算吻合。

图10 Abaqus和iSolver计算的节点位移随路径变化曲线对比

可以用这些结果跟理论计算的结果进行对比，可以发现计算结果和理论结果相符。对于复杂模型，使用有限元软件进行模拟计算有着不可比拟的优势。