iSolver分享-无铰拱的几何非线性深度分析

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。

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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。

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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.png【iSolver案例分享】无铰拱的几何非线性分析的图4



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。

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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。

【iSolver案例分享】无铰拱的几何非线性分析的图6


4)荷载及边界条件施加

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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。

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6)求解

分别提交abaqus和iSolver的求解。

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7)求解结果及对比

最后荷载步场输出对比:

10.png

Mises应力(左abaqus,右iSolver)

11.png

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

12.png

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。

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