反向循环荷载下十字形连接钢架结构的分析

一 引言

国产自主有限元软件iSolver在结构分析领域有着高精度和高可靠性，已经在许多工程案例中得到验证。目前，已发布的案例大多集中在单一载荷作用下的结构分析，涉及的应用场景主要是静力分析或单一的动态载荷。然而，在实际工程中，结构往往需要承受多种载荷的综合作用。为进一步验证iSolver在复杂荷载条件下的分析能力，本文将使用iSolver对十字形连接的钢架结构进行反向循环载荷分析，并与Abaqus的计算结果进行对比，验证其计算精度和稳定性。

二 算例描述

本算例研究的是一个十字形连接的钢架结构，目标是计算该结构在一对反向循环载荷下的力学响应。反向循环荷载在许多实际工程中具有广泛的应用，如桥梁、管道连接以及结构抗震分析等。十字形连接的钢架结构在受到反向循环载荷时，其变形、应力和疲劳性能尤为关键。因此，准确预测其在这种荷载作用下的行为对工程设计具有重要意义。通过这一分析，我们不仅可以评估iSolver在复杂载荷下的表现，还能为今后的多荷载条件下的结构分析提供参考。

1导入准备好的几何模型

图1 导入几何模型

2添加材料

点击Module，选取Property，进入材料属性设置模块，点选菜单Material→Create，打开Create Material对话框，创建材料属性，如下图所示。

图2 添加材料

在对话框中对材料属性进行如下图3所示的设置。点击OK完成材料属性的创建。

图3 材料属性

3添加单元属性

然后继续在Property模块里点击Section→Create Section按钮，选择Mechanical的Shell,Homogeneous。在弹出的Edit Section 对话框中，输入壳 厚度为0.004，点击OK完成设置，如下图所示。

图4 设置Section参数

点击Tools菜单下的Set→Create，Type选取Element，点击Continue，然后选择3D显示区域全部，点击下方的Done，完成单元集的创建。

 

点击Assign菜单下的Section，Region选择上步创建的Set，Section选择之前创建的Section。最后对话框中点击OK，将创建的截面属性赋给当前模型。

4装配

点击Module，选取Assembly，进入装配模块。点击菜单Instance→Create，打开Create Instance对话框。选择Part,点击OK，生成装配件。

5设置分析步

切换到Step模块，点击Step→Create，在弹出的Create Step对话框选择Static，General，点击Continue，输入如下图5所示的设置。点击OK按钮，完成Step的创建。

图5 分析步设置

6设置边界

将结构的上下边界设置为固支，如图6所示：

（1）切换到Load模块，点击Tools菜单下的Set→Create，Type选取Node。

（2）点击BC菜单下的Create按钮，在弹出的Create Boundary Condition对话框中，选取Symmetry/Antisymmetry/Encastre。

 

图6 边界条件

7载荷设置

对结构的左右两端分别设置载荷，如图7所示。

图7 载荷设置

通过如图8所示的幅值控制载荷的变化。

图8 幅值

8作业分析

切换到Job模块，点击Job菜单下的Create按钮，点击OK，完成Job的创建。点击Submit进行任务的计算。后台调用求解器进行分析，等待计算完成。

 三 结果对比

将iSolver的计算结果与Abaqus进行对比：

（1）不同时刻模型中的最大位移

 

（2）关键位置变形形态（变形缩放系数200）

综合上述对比可以发现，iSolver的计算结果在变形形态、应变分布、位移数值、应变数值等方面均与Abaqus高度一致。

四 总结

通过本次对十字形连接钢架结构在反向循环荷载下的分析，可以得出以下几点重要观察：

 

1. 在反向循环荷载条件下，iSolver展现出了与Abaqus高度一致的计算结果。无论是在变形形态、应变分布，还是位移和应变数值方面，iSolver与Abaqus的对比结果表明，iSolver具备良好的计算精度和可靠性。

 

2. 尽管目前iSolver的案例大多集中于单一载荷作用，但本次算例表明，iSolver在承受多种载荷的复合作用下仍能稳定地完成分析，具备了应对更复杂工程应用的能力。这进一步验证了iSolver作为国产自主有限元软件在实际工程中的应用潜力。

 

3. 随着复杂载荷条件下应用案例的增多，iSolver的功能和稳定性将进一步得到验证和提升。通过与Abaqus等商业有限元软件的对比，iSolver在结构分析领域的应用价值愈发显著，尤其是为国内工程设计提供了更为自主可靠的工具。

 

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