iSolver案例：球面网壳模态分析详解

引言：

iSolver为一个完全自主的通用结构有限元软件，对标国际主流结构CAE商业软件Abaqus、Ansys、Nastran，支持结构分析的常用功能，线性及材料非线性的精度和Abaqus没有误差，效率和Abaqus相当， iSolver自带友好的三维可视化前后处理界面，也可作为一个轻量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主软件中。本帖以一单层球面网壳模态分析为例，将iSolver求解器和Abaqus、Ansys、Nastran、Midas计算结果、进行对比，验证iSolver的求解可靠性。

1、问题描述

单层球面网壳结构的实物图：

有限元模型：

轴测图

有限元模型建立

由于该球面网壳结构杆件数目较多，但是规律性很强，非常适合使用apdl命令流建模。因此本贴采用先在Ansys中建立模型，后导出到其他求解器中的方式。

建模的命令流，及相关参数解释如下所示

2. 五个软件结果对比

对单根杆件，我们分别采用一个单元和20个单元建模，同时用Ansys、Abaqus、Nastran、Midas和iSolver 5个软件来计算比较结果，以下贴出20个单元建模的前10阶特征值结果：

2.1 Ansys计算结果

2.2 Abaqus计算结果

对同一套网格，导入Abaqus中计算前10阶模态频率如下。

2.3 Nastran计算结果

导入Nastran计算（使用iTranslator工具），前10阶模态频率结果如下，

2.4 iSolver计算结果

将模型导入iSolver：

计算前10阶频率结果：

3. 基频计算结果对比

3.1 五个软件的基频比较

第1阶自振频率

从表中数据可以看到：

1）当使用欧拉梁单元且单根杆件仅有1个单元时，abaqus与其他软件计算出的第一阶频率均存在较大差异；而iSolver的计算结果和Nastran频率基本完全一样，而Midas也与ansys更接近。

2）对于铁木辛柯梁单元且单根杆件仅有1个单元时，Ansys 、Abaqus、Midas计算结果也存在差异；而iSolver的计算结果和Abaqus完全一致，同时也和Midas的结果更接近。（根据midas的计算结果，文中提到的Midas的铁木辛柯梁可能只是加入剪力修正的欧拉梁。

3）对于欧拉梁单元，当单元加密以后，Abaqus、Nastran、iSolver计算结果基本一致，且略大于Midas，但比Ansys要小一些；

4）对于铁木辛柯梁，单元加密时，Ansys、Abaqus、iSolver、Midas四个软件计算结果基本一致。

总结：

iSolver的欧拉梁和Nastran完全一致，铁木辛柯梁和Abaqus基本一致，同时和Midas相近。

**问题**：

对于单根杆件划分1个单元的，使用欧拉梁模型，abaqus与其他软件的计算结果差异较大；而使用铁木辛柯梁时，ansys与其他软件计算结果差异较大。原因未知。

3.2 第1阶自振模态振型

Abaqus计算结果

Nastran计算结果

iSolver计算结果

4. 结论

从自振周期和模态上可以看出，在该问题上，iSolver求解器与大型商业软件Abaqus、Nastran结果基本一致。iSolver软件在本问题上有足够的求解精度。

5. 软件免费下载地址

iSolver为免费软件，且无license限制，最新版免费下载地址如下：

https://www.jishulink.com/content/post/337351

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