1.     引言：

结构有限元软件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，本文以桥梁结构的模态分析为例，将iSolver和Abaqus计算结果进行对比，计算实例采用《Abaqus Tutorial：Natural Frequency Extraction of a Bridge》中的经典案例“桥梁结构的模态分析”，比对两种有限元软件的计算结果。之前采用线弹性实体单元提取了拱桥的模态。这次采用非线性的弹塑性材料，分别用壳单元模拟桥面，用梁单元模拟支柱，提取桥梁模态。

2.     建模：

下面以一个桥梁为例，对其进行模态分析，分析其固有频率和振型模态，对拱桥的设计具有重要意义。在计算过程中，采用国际单位制：长度（米，m）、质量（千克，kg）、力（牛顿，N）、应力（帕，Pa）、时间（秒，s），桥模型如图所示。

图1 桥梁有限元模型

操作：

模型为密度=8000kg/m、弹性模量E=210×10^9Pa，泊松比v=0.3的弹塑性各向同性材料。桥面采用壳单元模拟，支柱采用梁单元模拟，需定义梁截面方向。设定好材料参数后，建立分析步，求解前10阶固有频率和振型。

图2 材料参数

图3 分析步

创建边界条件，约束桥梁底部的6个自由度。

图4 设置边界条件

划分网格，网格数量为272。

图5 划分网格

分别采用Abaqus和iSolver求解器进行计算。

3.     结果对比

1)  频率

对比两者的计算结果。以下是前10阶固有频率的对比。

图6  Abaqus前10阶固有频率

图7  iSolver前10阶固有频率

频率对比总表如下：

2) 模态振型

一阶振型的对比：

Abaqus

iSolver

图8  Abaqus和iSolver计算的一阶振型对比

二阶振型：

Abaqus

iSolver

图9  Abaqus和iSolver计算的二阶振型对比

三阶振型：

Abaqus

iSolver

图10  Abaqus和iSolver计算的三阶振型对比

4.     结果对比总表如下

由此可见，iSolver与Abaqus求解器计算的模态分析结果基本一致，固有频率和振型计算结果吻合。

5.     iSolver免费下载

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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