【iSolver案例分享7】内压罐分析案例

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。

静力分析可以研究结构的刚度、强度是否满足设计要求，帮助改进结构的设计。静力分析得到的节点的位移数据可以用于结构刚度分析，应力、应变等数据可以用于结构强度分析。静力分析可以分为线性静力分析和非线性静力分析。对于线性材料和线性结构的静力分析，通常分析结果与载荷之间是线性关系，可以通过分析某一载荷状态来评估结构的刚度和强度。对于非线性结构，结构的位移、应力等与载荷是非线性关系，通常要得到载荷增加过程中结构的响应。

在Abaqus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：

内压罐使用的材料为钢，弹性模量E＝200 GPa，油松比a＝0.3，使用单位量纲为mm、N、MPa。分析对象为轴对称三维实体结构，内压罐底部固支，内侧壁面受20MPa的压强载荷，为了减少计算量，采用四分之一模型进行静力分析。

                         

图1 内压罐有限元模型

内压罐为轴对称三维实体结构，内压罐底部固支，内侧壁面受20MPa的压强载荷，为了减少计算量，采用四分之一模型进行静力分析。

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，底部施加固支约束，对称面分别施加对称约束，内壁面施加均匀的内压载荷：

图5 设置边界条件及载荷条件

先划分结构，采用六面体结构网格，采用C3D8R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计算的应力对比（左: iSolve，右：Abaqus）

图9  Abaqus和iSolver计算的位移对比（左: iSolve，右：Abaqus）

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。对于结构进行应力分析，分析其最大应力值及位置、最大位移值及位置，可以在实际生产和生活应用中有效避免结构失效现象的出现，从而避免破坏。