【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟
0引言
最近,我关注到一款名为iSolver的自主开发有限元软件,并发现已经有许多技术邻社区的用户使用它进行了案例分析,结果与商业软件的计算结果相当吻合。同时,iSolver的研发团队也在不断更新版本,丰富其功能,并热心地解答用户在使用过程中遇到的问题,表现非常出色。
之前,我用iSolver做过两个案例研究。第一个是《水下爆炸实验常用结构-简化船体梁的模态计算与对比(Abaqus、文献)》。这个案例主要考察iSolver在船舶模态计算中的便利性。结果显示,iSolver内置的虚拟流体质量功能能够非常方便地计算船舶的湿模态,无需对水域进行建模,结果比Abaqus更贴近实验数据。
第二个案例是《薄壁板加固和内置工字钢梁的复合混凝土柱轴向压缩模拟》。这个案例旨在评估iSolver在处理包含多材料、多零件复杂结构中的力学计算表现。结果表明,在该案例中,iSolver在30个计算输出上与Abaqus完全一致,显示出其强大的计算能力。
对上述两个案例感兴趣的读者可以在技术邻网站上搜索标题以了解详情。这两个案例从不同角度考察了iSolver的能力,但在载荷的使用方面仍显得相对简单。在本案例中,我进一步使用循环载荷对钢结构梁柱接头的变形行为进行模拟,并将结果与Abaqus进行对比,以评估iSolver在更复杂载荷下的计算能力。
1 模型介绍
循环载荷是指随着时间推移反复对材料施加应力或应变,导致材料经历交替加载和卸载的过程。在循环载荷作用下,弹性变形在卸荷过程中会恢复,但不可逆的变形会保留下来,是研究材料疲劳和失效的关键因素。
如果结构钢构件承受足够振幅的周期性变化载荷,即使单个循环中的最大载荷远小于导致屈服或断裂所需的载荷,它也可能在一定次数的重复载荷后失效。
在本模型中,结构被建模为二维壳零件。柱子的两端采用固定的边界条件,载荷施加到钢梁的末端。具体如下图所示:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图1](https://img.jishulink.com/202407/attachment/fb35213e3cc24be69f3413bd04a7d161.png)
2 仿真模型设置
结构三视图:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图2](https://img.jishulink.com/202407/attachment/4937b2713b7a41c28bd287e988e05fec.png)
材料:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图3](https://img.jishulink.com/202407/attachment/607632c665b64449b7aa4630dec32788.png)
分析步:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图4](https://img.jishulink.com/202407/attachment/ecc3f8d9ef434b12ade2b64712bf7390.png)
边界条件:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图5](https://img.jishulink.com/202407/attachment/ed7f23c563e24ea5973386f05989d0f3.png)
载荷:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图6](https://img.jishulink.com/202407/attachment/f9d09af646bd4205b26f7cf00d023eed.png)
幅值:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图7](https://img.jishulink.com/202407/attachment/a6c7362f06574a7c94e6962375ec0b9a.png)
3 计算结果对比
S.Mises云图对比:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图8](https://img.jishulink.com/202407/attachment/dd55e945b4cf4f7e830c3d4d968c08ac.png)
S.Mises最大值:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图9](https://img.jishulink.com/202407/attachment/0256605fca504e3b8e4be4d7d19236da.png)
RF最大值:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图10](https://img.jishulink.com/202407/attachment/341aaecf8e13447e9e93a614324c860c.png)
U最大值:
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图11](https://img.jishulink.com/202407/attachment/3b5aa251d8854a199ee9ec2bfaeb7abd.png)
上述对比表明,在列举的输出结果中,iSolver与Abaqus吻合良好。此外,在此模型中,RF最大值出现在柱的两端,U最大值出现在梁的端部,S.Mises最大值发生在接头处。这三处关键位置结果的良好吻合,也可以推理出其他位置的结果同样吻合良好(类似于高数中的夹逼定理)。
![【iSolver案例分享62】钢结构梁柱接头的循环载荷模拟的图12](https://img.jishulink.com/202407/attachment/ed819e652f1145039bd3eb0b398a79e7.png)
4 总结
综上所述,iSolver在本案例中表现出色,展现出了与Abaqus高度吻合的计算结果,无论是在计算结果的准确性、便利性还是可靠性方面,都达到了令我满意的水平,值得在实际工程项目中推广和应用。
5 软件获取
如果你也对iSolver感兴趣,不妨下载试用,并通过技术邻社区分享你的使用体验和案例分析。iSolver为免费软件,无license限制,最新版免费下载地址如下:https://www.jishulink.com/content/post/337351。