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adina 在土木工程中的应用

adina 在土木工程中的应用

adina 在土木工程中的应用土木工程是一个广泛的学科,涉及建筑物、基础设施、道路和桥梁等项目的设计、建造和维护。

Adina是一种用于数值模拟和仿真的软件工具,在土木工程中具有广泛的应用。

Adina软件可以被用于模拟和分析各种土木工程问题,包括结构力学、热传导、流体力学和多物理场等。

接下来将详细介绍Adina在土木工程中的几个主要应用领域。

首先,Adina可以用于结构力学分析。

通过Adina软件,工程师可以对各种建筑物和桥梁进行强度、刚度、稳定性和振动等方面的分析。

例如,可以使用Adina来预测地震对建筑物的影响,以及对结构进行抗震设计。

此外,Adina还可以模拟其他荷载情况,比如风荷载或温度变化对结构的影响,以帮助工程师更好地设计和改进结构。

其次,Adina还可以用于岩土工程分析。

在土木工程中,地基和土壤的性质对结构的稳定性和承载能力有着重要影响。

使用Adina软件可以对地基和土壤进行力学和水力学分析,帮助工程师评估地基的稳定性和可行性,预测土体的变形和沉降,以及设计合适的地基处理方案。

此外,Adina还可以用于流体力学分析。

在土木工程中,流体的行为对于设计和建造水力结构、水资源管理和污水处理设施等起着至关重要的作用。

Adina可以模拟和分析流体在管道、河道和水坝等结构中的流动行为,评估液体或气体在不同情况下的压力分布、速度分布和流量分布。

这对于设计可靠的输水系统、防洪设施和水资源管理至关重要。

最后,Adina还可以用于热传导分析。

在土木工程中,热传导是一个重要的问题,涉及到建筑物的保温性能、管道的保温和冷却等方面。

Adina软件可以模拟热传导过程,帮助工程师评估建筑物的热性能,设计合适的保温材料和系统,以提高建筑物的能源效率。

总的来说,Adina在土木工程中的应用非常广泛,可以帮助工程师实现更精确、高效、安全和可持续的设计和建造。

无论是分析结构力学、岩土工程、流体力学还是热传导问题,Adina都是一个强大的工具,可以为土木工程师提供准确的仿真和模拟结果,为他们做出明智的决策提供支持。

ADINA前后处理器的选择

ADINA前后处理器的选择

ADINA前后处理器的选择作者:ADINA尽管ADINA用户界面(AUI)为ADINA的所有求解模块提供了完整的前后处理功能,但我们也承认对某些用户而言,在某种程度上他们使用第三方软件处理会更方便一些。

以下我们概述了对ADINA模型可用的前后处理器的选择。

使用I-deas/NX直接接口对I-deas用户而言,I-deas和ADINA有一个完全整合的接口程序。

这个接口允许用户在I-deas环境中完成前后处理任务,后台依靠ADINA的分析能力计算。

下图显示的是一个简单的模型在I-deas中建立,在ADINA中求解。

ADINA的求解结果再导入I-deas进行后处理。

I-deas中建模ADINA求解I-deas中后处理Nastran输入ADINA和其它有限元软件的接口中一个重要的功能就是可以导入Nastran格式的文件。

用户可以在其它的软件(如NX,Femap,Ansa,Hypermesh,Patran)中创建有限元模型,将模型导出存为Nastran格式。

ADINA AUI可以利用工具栏导入Nastran格式的文件并自动创建荷载和边界条件施加的区域。

除结构分析以外,Nastran模型也可以导入进行流体CFD分析和FSI分析。

几何输入ADINA Modeler(ADINA-M)和很多CAD软件如NX,SolideEdge,SolidWorks等都是以Parasolid作为几何建模内核。

在以Parasolid为内核的CAD软件中创建的几何模型可以很容易得读入到ADINA-M中。

然后在AUI中利用Parasolid几何模型建立有限元模型。

对于不能导出Parasolid模型的CAD软件,几何模型可以通过IGES文件导入ADINA。

IGES 文件是由面组成的,在ADINA-M中可以通过“缝合”面来创建一个实体模型。

结果输出ADINA结构分析的结构可以输出为Nastran op2或I-deas universal文件格式。

ADINA8.6新功能

ADINA8.6新功能

∑ D )和总壁面面积(或总长度)( A = ∑ A )以及总平均应力( D/A )也被输
i i i i
五、ADINA 模型建立的新功能与特点
5.1 目录树增强 直接施加于单元和节点的约束与载荷可以显示在目录树中。
ADINA 中国代表处
ADINA8.6 新功能与特点
5.2Nastran 文件的导入 在 8.5 版本中,Nastran 的 RBAR/RBE2 单元在某些设置的情况下会被转化为约束方程。 现在,这些单元可以被转化成 rigid link ,这在大变形问题的计算中更加精确。 5.3 网格粘结(glue mesh)功能的增强 生成.dat 文件时,网格粘结位置的约束方程的生成速度提高了很多。 5.4 STL 文件的导入 可以导入 STL 文件并生成 STL 体。可以给 STL 体、面和边指定网格密度。 5.5 点集的导入和导出 描述物体边界的点集文件可以被导入 ADINA,并根据“点”生成四面体网格。所生成 的四面体网格可以被输出为 STL 文件。 5.6 截断线功能增强 可以利用两个点(Point )生成截断线。 5.7 从薄壁实体 parasolid 模型生成片体 薄壁实体 parasolid 模型可以转化为片体。 5.8 三维接触面和接触对的自动生成 对于两个 parasolid 体,给定距离之后,ADINA 可以自动生成三维接触面和接触对。 5.9 生成 node-set 的新方法和用法 可以通过几何线、边、面( face 或 surface)或者指定角度查找的单元面生成 node-set。 可以指定某个 node-set 输出结果或者不输出结果。 5.10 可以指定某个节点输出接触的计算结果 5.11 约束方程功能增强 如果从点位置可以通过主点位置的几何变换得到, 这个变换可以被指定给从点以建立主 点和从点的适当约束。

ADINA流固耦合建模方法

ADINA流固耦合建模方法

ADINA流固耦合建模方法ADINA流固耦合建模方法是一种综合考虑流体和固体相互作用的建模方法。

它结合了计算流体力学(CFD)和有限元力学(FEM),能够模拟和分析各种流体与固体相互作用的现象,如流体对结构的冲击、振动和与固体结构的热传导等。

1.定义流体区域:首先,需要在模型中定义流体的几何形状和流体域。

可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建流体区域。

2.定义流体边界条件:在流体区域中定义流体的边界条件,如流体的入口速度、出口压力、壁面摩擦等。

可以通过给定边界条件来模拟各种流体流动情况。

3.网格划分:将流体区域划分为离散的网格单元,以便进行数值计算。

ADINA提供了自动划分网格的工具,也可以手动调整网格单元的大小和形状。

4.定义固体区域:在流体区域中定义固体的几何形状和固体域。

可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建固体区域。

5.定义固体的边界条件:在固体区域中定义固体的边界条件,如固体的材料属性、固体的初始应力等。

根据具体问题,可以指定不同的边界条件。

6.载荷施加:在固体区域中施加外部载荷,如重力载荷、声压载荷等。

这些载荷将影响固体结构和流体流动的耦合过程。

7.运行求解器:通过ADINA的求解器对流固耦合建模进行求解。

求解器将同时考虑流体流动和固体结构的相互作用,求解固体受力平衡、流体流动动量方程等。

8.分析结果:根据求解结果,可以分析固体结构的变形、应力分布,以及流体流动的速度、压力等。

ADINA提供了丰富的结果分析工具,如绘制流线、应力云图等。

ADINA流固耦合建模方法能够模拟和分析多种流固耦合问题,如流体力学冲击载荷下的结构响应、流体流动对结构振动的影响、流体流动中的温度变化等。

它在航空航天、汽车工程、水利工程等领域具有广泛的应用。

通过ADINA流固耦合建模方法,可以提前发现和解决流固耦合问题,优化设计方案,提高产品的可靠性和性能。

ADINA 第6章 分析类型

ADINA 第6章 分析类型

[B]
[F]
如果进行预应力模态分析,则求解 模态时读取预应力计算结果;
[E]:求解器设置(详细介绍在下页) Determinant-Search:结构/势流体耦 合模态求解; [F]:求解设置 主要进行刚体运动计算设置,采用缺省值;迭代次数设置;
Subspace:子空间迭代求解器;
Lanczos:迭代求解,更适合大规模 问题计算;
ADINA-频域动力-模态参与因子计算
模态参与因子的计算用于响应谱分析、谐 响应分析和随机振动分析; 激励可以是地面运动和瞬态载荷; [A] [A]: 激励类型 Ground Motion:地面运动(加在模 型全约束边界上的加速度),主要用于地 震响应谱分析; Applied Load:集中力; [B]:进行静载分析 [C]:进行残差项计算 [B] [C]
静态分析statics模态分析frequencymodes模态叠加modesuperposition模态应力计算modalstress振型参与因子计算modalparticipationfactors瞬态动力分析transient线性屈曲分析linearizedbuckling非线性屈曲分析nonlinearbuckling除此之外进行流固耦合热结构耦合分析时也要在adina结构模块分析中定义相应的结构分析模型
2. 几何非线性的定义是决定于Control/Analysis Assumptions/Kinematic中有关大位移和大应变的定义;
3. 状态非线性的定义决定于模型中是否有接触界面、流固耦合、相变 的物理描述;
4. 如果模型为非线性模型,则求解必须分成多步求解;如何设置时间 步对收敛情况、CPU时间影响极大,通常可使用ADINA自动确定时间步 长ATS设置;

ADINA土木工程分析功能简介

ADINA土木工程分析功能简介

ADINA土木工程分析功能简介一.丰富的材料本构ADINA提供了7种专用于土木建筑的材料本构:曲线描述的粘土材料、Drucker-Prager 材料、Cam-clay材料、Mohr-coulomb材料、混凝土材料、LUBBY2徐变模型、多孔介质材料。

除此之外,ADINA还提供通用的线弹性、弹塑性、粘弹、粘塑、蠕变、流体、热等各种材料本构。

∙曲线描述的岩土材料主要特征为分段线性方式输入加载和卸载两种不同状态下的体积模量和剪切模量与体积应变的关系;考虑tension cut-off和cracking两种弱化方式;并能够自动处理岩土局部弱化的各项异性转变。

∙ Drucker-Prager材料具有经典的理想塑性Drucker-Prager屈服和Cap硬化描述。

∙ Cam-clay材料这种材料模型是一种取决于压力的塑性材料,以椭圆屈服方程作为破坏判定准则。

本身具有模拟粘土材料在正常固结和超固结情况下的应变硬化和软化功能。

∙ Mohr-coulomb材料∙混凝土材料主要特点是可以描述材料非线性应力应变关系,同时考虑材料软化、模拟滞回曲线、后破坏特征(包括材料开裂后性能、压碎后性能、应变软化性能)、考虑温度作用的影响;通过变化的泊松比,模拟其可压缩性;内部可以定义梁单元为加强筋。

∙ LUBBY2徐变模型主要用来模拟混凝土和岩石材料的长期徐变行为,包括应变强化或时间强化。

徐变方程的系数既可以是常数也可以随温度而变化,另外在徐变模型中还考虑了卸载和周期载荷的影响,当材料的徐变过大时可能会导致材料破坏。

∙多孔介质材料主要用于求解承受静态或动态载荷的多孔结构,它可以处理固体骨架和通过它的流体之间的相互作用。

解决的问题包括:不排水条件多孔结构分析(Undrained analysis)、瞬态静力分析(固结分析Consolidation)、瞬态动力分析(多孔结构失效,例如土壤液化)。

二.专用的单元特征除常规单元如Beam,Truss,2D-Solid,3D-Solid,Shell,Plate,Membrane,Cable和Spring 等单元算法外,ADIAN还提供如下的单元算法,专用于土木建筑工程问题的模拟:∙弯矩-曲率梁单元(Nonlinear Moment-Curvature Beam)在实际的工程分析中,有时候根本不能给出精确的应力-应变数据,而只有通过试验得到的弯矩与曲率及扭矩与扭转角的关系间接求解。

ADINA流体计算示例-导入nastran网格

ADINA流体计算示例-导入nastran网格
定义并施加冷水进口边界条件:
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施加边界条件
定义并施加冷水进口边界条件:
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施加边界条件
定义并施加冷水进口边界条件:
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施加边界条件
定义并施加热水进口边界条件:
静压云图如下:(注意:Adina内的Node-Pressure是静压的概念。)
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计算结果
自定义动压参数:
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计算结果
动压云图如下:
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计算结果
自定义总压参数:
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总压云图如下:
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计算结果
出口处温度随路径的变化曲线如下:
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流体二阶计算设置及计算结果
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ADINA流体计算示例-导入nastran网格
ADINA技术部
模型文件: 01_1st-order.in(施加离心力的CFD流体计算模型) 02_2nd-order.in(施加刚体运动的CFD计算模型) post.plo(施加刚体运动的CFD计算模型)
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流体流固耦合分析手册

流体流固耦合分析手册

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第一章 计算流体力学概述
(3)
能量守恒方程。能量守恒属于经典的热力学定律。流体微团单位质量的能量 (由化学反应 即总能 E 包括内能 e 与动能 V ⋅ V 。合力所做的功、热传导、 等引起的)生成热都引起总能的变化。
1 2
1.3.1 预备知识 流体速度 u = (u1 , u2 , u3 ) ,u1 , u2 , u3 分别表示 x,y,z 方向上的速度分量。 ρ 是密度, p 是压强, T 是热力学温度。 若有过点 x = ( x1, x2 , x3 ) 的面积微元 dS ,单位法向量为 n 。 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体体积为 u ⋅ ndSdt 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体质量为 ρ u ⋅ ndSdt 在 [t , t + dt ] 内沿 n 方向流过 dS 的流体动量为 ρ u(u ⋅ n)dSdt =
下面用一个简单的例子来说明牛顿流体和非牛顿流体的差别。ADINA 的操作步骤参见 第二部分。
2
第一章 计算流体力学概述
例 1 分别考虑两个平行板间的牛顿流体和非牛顿流体,如下图所示,给出流体速度大小为 10m/s。
v
先考虑牛顿流体 流体参数为常参数模型,密度为 1 kg / m ,粘度为 0.04 N ⋅ s / m 2 。
流体流固耦合分析 手册
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第一章 计算流体力学概述
第一章 计算流体力学概述
1.1 计算流体力学概述
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称 CFD)是以计算机作为模拟手段, 运用一定的计算技术寻求流体力学各种复杂问题的离散化数值解的计算方法。 计算流体力学可以看作是对基本守恒方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方 程)控制下的流动过程进行数值模拟。通过这种数值模拟,可以得到极其复杂问题的流场内 的各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)分布,以及这些物理量随时间 的变化情况。 计算流体力学、理论流体力学、实验流体力学是流体力学研究工作的三种主要手段。理 论分析具有普遍性, 各种影响因素清晰可见、 为实验和计算研究提供依据。 对于非线性情况, 只有少数问题能给出解析解。 实验研究仍是研究工作的基石, 数值研究的许多方面都密切依 赖于实验研究提供数据; 计算结果需由实验验证; 观察实验现象分析实验数据以建立计算模 型等等。数值模拟是特殊意义下的实验,也称数值实验,它比起实验研究,经济效益极为显 著。三种手段既互相独立又相辅相成。 近年来,由于实际工程设计对于流体计算提出越来越高的要求,计算流体力学在明显 地突破传统的单纯流体的观念, 各种涉及到复杂物理现象的流体问题求解方法是计算流体力 学发展的主要趋势,这些复杂现象是涉及热传递、多物质流动、相变、流固耦合体系求解、 变边界(变流动区域) 、湍流模拟等等。 从工程角度看,流体力学研究的起因通常是基于对各种工程结构的设计需要,例如分 析飞机机翼在气流作用下随机摆动问题的目的,是要求流场计算结果要对机翼的非稳态振 动、强度特性提出明确的力学设计指标。因此可以说,对于相当多的流体计算问题,实际上 我们需要知道的是一个耦合力学系统的响应特性-流固耦合体系特性, 尽管这是一个更为复 杂的计算体系。流固耦合(Fluid-Structure Interaction,简称 FSI)计算方法的开发和应用是 目前工程计算流体力学发展的重点领域,也是计算流体力学指导工程设计的直接途径。 计算流体力学的发展和计算机硬件求解能力、工程设计需求高速增长密切相关,可以 肯定地说计算流体力学在未来的研究领域和工程领域, 都会越来越走向实用化, 越来越发挥 不可或缺的作用。

ADINA流固耦合实例

ADINA流固耦合实例

实例3 隧道内具有柔性结构的流固耦合分析问题:隧道内具有柔性结构的流固耦合如图3-1所示。

图3-1 流体-固体结构示意图一、目的1. 掌握流固耦合作用FSI在Adina-AUI中的操作过程。

2. 掌握用伸缩比例因子画流固耦合模型。

3. 定义引导点(leader-follower points)。

二、定义模型主控数据1. 定义标题:选Control→Heading→敲入标题“exe03: Fluid flow over a flexible structure in a channel, ADINA input”→and click OK。

2. FSI分析:在右边Analysis Type区选FSI按钮。

3. 主控自由度选Control→Degrees of Freedom→不选X-Translation, X-Rotation, Y-Rotation andZ-Rotation按钮→and click OK。

4. 分析假设:大位移,小应变。

选Control→Analysis Assumptions→Kinematics→设置“Displacements/Rotations”为Large→ click OK。

(注:非常薄的结构,因此为小应变)。

三、力学模型1. 柔性结构建立模型1). 柔性结构几何模型坐标点如表3-1,几何结构如图3-2所示。

其几何面见表3-2所示。

①选Define Points 图标→按表3-1输入几何点坐标→ click OK .②选Define Surfaces 图标→设置TYPE 为Vertex → click OK(如图3-2所示)。

2). 施加固定边界条件和流-固边界条件①.图3-2中,在L2线上施加固定约束,其过程可用Adina-AUI 完成。

②. 流-固边界,选Model →Boundary Conditions →FSIBoundary →add FSI boundary number 1→在表中头两行敲入流固边界线编号1和 3 and click OK 。

ADINA介绍

ADINA介绍

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主要内容
ADINA®
• ADINA求解土建工程问题的关键技术 求解土建工程问题的关键技术 • ADINA在土建工程中的应用 在土建工程中的应用
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ADINA®
ADINA在求解土木工程问题中的 ADINA在求解土木工程问题中的 关键技术
Windows平台 平台
• • PC/Windows NT 4.0/2000/XP (p) PC/Windows 98/me (p)
ADINA运行在: ADINA运行在: 运行在
巨型机、小型机、工作站、 机 • 巨型机、小型机、工作站、PC机; 支持并行运算( Support); • P : 支持并行运算(Parallel solving Support); ADINA具有32位 64位版本 进行大规模计算; 具有32 位版本, • ADINA具有32位、64位版本,进行大规模计算;
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ADINA求解土建、环境问题的关键技术
逐步发展中的分析能力: 梁、柱、板壳单元算法 刚性节点/有限刚度节点/铰 实体、板壳、梁的过渡单元 框架结构 计算专用 算法 非线性弯矩-曲率梁模型(M-ϕ) Rebar加强筋算法 非线性索单元(非线性弹性) 地基弹簧
空调系统 风环境模拟 污染扩散模拟 地下水(多孔介质中的流动) …
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钢筋混凝土结构
ADINA®
真正意义上简单而有效的面向工程的混凝土材料模型,其基本材料属性是: -当一个相应的较小主拉应力达到最大允许值时,材料拉坏; -在较高压力作用下压溃; -材料压溃后应变软化,直到极限应变,材料完全破坏。拉坏和压溃由拉压破坏包络线决 定,而材料的破坏包络线由三轴试验确定或由Kufer、Sandia算法确定; -后处理结果显示单元裂纹数目、开裂方向、压溃等各种结果;

ADINA流固耦合实例

ADINA流固耦合实例

实例3 隧道内具有柔性结构的流固耦合分析问题:隧道内具有柔性结构的流固耦合如图3-1所示。

图3-1 流体-固体结构示意图一、目的1. 掌握流固耦合作用FSI在Adina-AUI中的操作过程。

2. 掌握用伸缩比例因子画流固耦合模型。

3. 定义引导点(leader-follower points)。

二、定义模型主控数据1. 定义标题:选Control→Heading→敲入标题“exe03: Fluid flow over a flexible structure in a channel, ADINA input”→and click OK。

2. FSI分析:在右边Analysis Type区选FSI按钮。

3. 主控自由度选Control→Degrees of Freedom→不选X-Translation, X-Rotation, Y-Rotation andZ-Rotation按钮→and click OK。

4. 分析假设:大位移,小应变。

选Control→Analysis Assumptions→Kinematics→设置“Displacements/Rotations”为Large→ click OK。

(注:非常薄的结构,因此为小应变)。

三、力学模型1. 柔性结构建立模型1). 柔性结构几何模型坐标点如表3-1,几何结构如图3-2所示。

其几何面见表3-2所示。

①选Define Points 图标→按表3-1输入几何点坐标→ click OK .②选Define Surfaces 图标→设置TYPE 为Vertex → click OK(如图3-2所示)。

2). 施加固定边界条件和流-固边界条件①.图3-2中,在L2线上施加固定约束,其过程可用Adina-AUI 完成。

②. 流-固边界,选Model →Boundary Conditions →FSIBoundary →add FSI boundary number 1→在表中头两行敲入流固边界线编号1和 3 and click OK 。

ADINA有限元分析

ADINA有限元分析

ADINA有限元分析什么是ADINA有限元分析?ADINA是一种广泛应用于工程和科学领域的有限元分析软件。

它提供了一系列强大的工具和功能,用于模拟和分析各种结构和物理现象。

ADINA通过建立复杂的数学模型,并通过有限元分析方法解决这些模型,可以对各种工程问题进行准确的数值模拟和预测。

ADINA的功能特点ADINA具有以下几个主要功能特点:强大的建模能力ADINA支持对复杂结构进行建模,包括三维实体、平面应力、平面应变、轴对称等。

它还提供了多种元素类型,可以满足不同场景下的建模需求。

用户可以通过直观的界面进行建模,也可以通过脚本进行高级建模操作。

多物理场耦合分析ADINA支持多物理场耦合分析,可以将不同物理场之间的相互影响考虑进模型中。

例如,可以同时分析结构的热力耦合、结构的流固耦合等。

这使得ADINA在多种应用领域中得到了广泛运用,包括航空航天、汽车、电子、材料科学等。

精确的求解算法ADINA采用了一系列精确的求解算法,能够高效地解决大规模的线性和非线性问题。

它支持静力学、动力学、热力学、流固耦合等不同类型的分析。

同时,ADINA还提供了多种先进的后处理功能,帮助用户对分析结果进行可视化展示和分析。

完善的材料和边界条件库ADINA内置了丰富的材料和边界条件库,用户可以方便地选择和定义不同的材料属性和边界条件。

这大大简化了分析过程,并增加了模型的准确性。

用户友好的界面和文档支持ADINA拥有直观友好的用户界面,使得用户能够轻松进行建模、求解和后处理。

同时,ADINA还提供了详细的文档和例子,帮助用户更好地使用和理解软件的各种功能和应用场景。

ADINA的应用领域ADINA在众多领域中得到了广泛的应用,包括:结构分析ADINA可以用于对各种结构的力学性能进行分析和优化。

它可以模拟复杂的载荷和边界条件,预测结构的应力、应变、位移等。

这对于工程设计和结构优化具有重要意义。

热力学分析ADINA可以模拟物体的热传导、辐射、对流等热力学现象。

ADINA8.0新功能简

ADINA8.0新功能简

ADINA8.0新功能简ADINA 8.0新功能简要介绍ADINA 8.0结构模块新功能壳单元算法:ADINA8.0包括新的9节点和16节点的壳单元,它们都是基于MITC算法。

这些单元适用于线性分析、材料非线性分析、大位移/小应变分析和大位移/大应变分析。

这些单元比ADINA7.5版的9节点和16节点壳单元更精确。

MITC9单元比MITC8单元更精确,同时建议在原来使用MITC8单元的所有分析中采用MITC9单元。

除顶面/底面参考面、迭层、循环对称和复合材料失效等功能外,壳单元的所有其它功能都适用于MITC9单元和MITC16单元。

更详细的内容参见ADINA理论和建模指南中2.7节。

拉延筋算法:ADINA 8.0包括拉延筋模型。

拉延筋用于薄板冲压成形加工过程中消除缺陷(如起皱或开裂等)或减少材料消耗。

拉延筋作为接触算法的一部分来实现。

详细内容见ADINA理论和建模指南中的4.3节。

用户自定义接触摩擦算法:ADINA8.0有一个新的用户提供的子程序FUSER用来计算Coulomb摩擦系数。

子程序FUSER的输入数据包括接触力、法向方向、滑动方向、滑动速度和节点坐标。

在AUI中定义的一系列整数和实数参数也可传递到子程序FUSER中,详情ADINA理论和建模指南中的4.3节。

具有热效应的弹性各向同性材料:ADINA8.0允许在弹性各向同性材料说明中引入与温度无关的热膨胀系数。

这种材料是线性的,因而在缺少其它非线性作用的情况下这种分析也是线性的。

基于势的流体单元:与ADINA7.5相比,ADINA8.0在基于势的流体单元上有大范围的修订和改进。

具体方面如下:亚音速流动:采用非线性公式可以模拟实际的流体,同时也包括Bernoulli作用。

质量流荷载:质量流可以作为一种集中质量流或者一种分布质量流直接赋给流场。

不同种类流体界面单元:ADINA8.0根据流体的边界条件、具有专门用来模拟的界面单元:流固耦合界面单元:这些交界面单元用来连接邻近的结构和流体。

ADINA有限元软件简介

ADINA有限元软件简介

目录1、ADINA的发展历史 (2)2、ADINA功能 (2)、前后处理功能 (2)2.1 ADINA用户界面用户界面、2.2 ADINA计算分析功能 (4)ADINA功能说明功能说明1、ADINA的发展历史ADINA出现于1975年,在K. J. Bathe博士的带领下,其研究小组共同开发出ADINA有限元分析软件。

到84年以前,ADINA是全球最流行的有限元分析程序,一方面由于其强大的功能,被工程界、科学研究、教育等众多用户广泛应用;另外其源代码是Public Domain Code,后来出现的很多知名有限元程序都来源于ADINA的基础代码。

1986年,K. J. Bathe博士在美国马萨诸塞州Watertown成立ADINA R&D公司,开始其商业化发展的历程。

实际上,到ADINA84版本时已经具备基本功能框架,ADINA公司成立的目标是使其产品ADINA 这-大型商业有限元求解软件,专注求解结构非线性、流体、流体与结构耦合、热、热机耦合等复杂问题,并力求程序的求解能力、可靠性、求解效率全球领先。

一直以来,ADINA在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领先的地位,尤其针对结构非线性、流体、流/固耦合、热、热机耦合等复杂工程问题开发出强大功能。

经过近20年的商业化开发,ADINA 已经成为近年来发展最快的有限元软件,被广泛应用于各个行业的工程仿真分析,包括汽车、机械制造、电子电器、材料加工、船舶、航空航天、国防军工、铁道、石化、能源、土木建筑等各个领域。

2、ADINA功能ADINA是一个可以求解多物理场问题的有限元系统,由多个模块组成。

包括:前后处理模块(ADINA-AUI)、结构分析模块(ADINA-Structures)、流体分析模块(ADINA-CFD)、热分析模块(ADINA-Thermal)、流固耦合分析模块(ADINA-FSI)、热机耦合分析模块(ADINA-TMC)以及建模模块(ADINA-M)和与其它程序的接口模块(ADINA-Transor)。

ADINA流固耦合建模方法

ADINA流固耦合建模方法

ADINA流固耦合建模方法尽量采用几何模型做为最初的模型信息输入,而不是单元和网格;•所有的载荷、边界条件、初始条件施加在几何模型上,而不是节点或单元上面;将流固耦合等边界条件定义在单元上的工作量要远大于几何元素的情况;•结构模型和流体模型分布建立;结构模型可以包括ADINA Structure模块提供的所有特性;流体模型包括ADINA-Fluid所有特性;ADINA提供了各种流体专用网格生成方法;将结构模型和流体模型分别以dat文件的形式写出;同时将两个dat问题提交给ADINA-FSI求解器进行求解;•后处理中可以同时或者分开查看结果;原则:绝不能包含无关紧要的模型细节;•用正确的边界条件(或其它手段)补偿截断的流场空间;例如没有包括模拟障碍物后面的回流区,需要延长下游流场空间;如果不能包括足够大的流场空间,则需要采用瞬态方式进行求解;•当结构小到不能影响主要流场特性时,尽量抹除。

一个模型存在错误的原因可能非常多,此时将无法判断从什么方面进行模型的修正。

从节省时间的角度,应该按照下面的进行模型测试过程:1. 用的你经验或者试验现象分析模型,确定2D/3D?有无可简化部分?可压缩性?技术难点或者无法把握的问题?数值稳定性、存储空间、CPU占用时间的估计;2. 如可能,用简化模型先测试。

例如采用3D模型前先采用2D模型计算;3. 采用粗网格并使用能使模型快速求解的材料数据和载荷(例如,高粘度值,低速度,低压力,放松收敛精度等)。

此测试是确认模型具有合理性。

一旦模型出现问题,可以很快查出原因;4. 如果出现错误,可以查看*.out and *.log文件中的信息;5. 采用细网格通常更容易收敛;也有可能出现截断误差带来的影响,这样可以通过增大迭代次数、减小载荷增量、使用CFL数获得收敛。

5. 在进行流固耦合计算前,首先分别测试结构模型和流场计算模型;结构模型测试-在FSI边界施加相当于流体作用的压力;流体模型测试-将流固耦合边界定义为Wall或者移动的Wall;6. 当结构和流场模型能够正常求解,采用FSI进行求解;a)瞬态分析采用合理的初始条件;如果第一步不收敛,关注初始条件可能的影响;b)有预应力结构,控制预应力施加在FSI耦合之前;(第一步不施加流体载荷)c)先做大步长稳态计算,之后重启动瞬态计算;d)定义合理的时间步长。

高级结构非线性及流固耦合计算系统ADINA

高级结构非线性及流固耦合计算系统ADINA

有限元方法 ( 1 i e 1 m n M t o F n t E e e t e h d),最早是 由 中国工业近十年的高速发展和对有限元软件的功能需求引起 美国加州大学伯克利分校 ( 1e s t 0 a 1 o n , U v 1 f C ]f r 1 n m y a 用。在现在 ,有 限元 技术 不仅 在商业上有广阔的发展空 间, 在 理论和技术上也有更大 发展 。有限元方法概念的提 出,引 出 了美国加州大学伯 克利分校 有限元技术研究小组最为辉煌 的十年历程 。在这十年里 ,第一个 得到开发并公开发布 的自 动计算系统 ,称之为S P( tu t r n lss Po rm)。 A Sr cue A ay i rg a
AD A 为 当 今 最 为 可 靠 的 结 构 非 线 性 、 流 固 耦 合 计 算 系 种复合材料失效准则 ) I 成 N 。
D n m c n r m n a o ln a n lss 首 字 母 缩 写 。 y a is I ce e t l nie r A ay i的 N
AI U——前后处理模块包括 :基于P r s ld a ao i建模 内核、
这基本表达 了软 件开发者的根本 目标 ,PAD A 了求解线 P r s 1d . I 除 P N a a o 1几何接 口、有限元N s r n at a 文件 接 口、I E 通 用几 GS 性 问题外 ,还要具备分析 非线 性问题的强大功能——求解结 何传 输 、S 通 用几何 传输 、 点集数据 读入 、 自动 网格 划 T L 构 以及涉及结构 场外 的多场耦 合问题。结构非线性和 多场耦 分 、加载和边界条件 、模型列表 、结果列表 、等值线显示 、 合 的求解 ,是A IA D N 开发一贯坚持 的 目标 ,也是A I A D N 软件广 向量 显示 、流 场粒 子流显示 、动 画生成 、输 出格式 ( m 、 B P 大用户推崇 的特点之一 。 Je 等 ) pg 、用户 白定义图标 、在 线帮助文档 、宏语言 以及二 S r c ue t u t r—— 结构分 析模块 ,包括结构线性 ( 力、 静 1 8 年 以前 ,A I A 96 D 软件 的源代 码是 公开 的 ,这主要 次开 发资源库 。 N 包括两个著 名版本 ,RA I A 8 版 和A I A 4 。当时 , P D N 1 D N 8 版

ADINA 流固耦合FSI

ADINA 流固耦合FSI

ADINA 和流固耦合(FSI )ADINA 独具的流固耦合求解功能可以在单一系统ADINA 中模拟流体和因大变形、非弹性、接触及温度而经历明显的非线性响应的结构之间完全耦合的物理现象。

一个完全耦合的流固耦合模型意味着结构的变形影响流体区域,反过来流体的作用力也会施加到结构上。

从流体的角度看,Navier-Stokes 流体可以是不可压的,轻微可压的,低速和高速可压的。

从结构的角度看,各种结构单元类型都可以参与FSI 过程(即壳单元,2D 和3D 结构单元,梁单元,等参梁单元,接触面等),支持各种材料模型、支持各种非线性物理过程如材料失效、单元生死、结构失稳、相变等等。

此外,ADINA 还提供了针对流体是势流理论的完全耦合的流固耦合模型。

但由于势流体计算理论相对简单,不是本文主要讨论的内容。

ADINA FSI 是如何工作的?ADINA 在一个单一系统中组合了结构和流体动力学方程,获得这个系统的统一方程组,并对其进行求解。

对流体模型可以选择基于节点的FCBI (Flow-Condition-Based Interpolation)算法和基于单元的FCBI-C 算法进行单元的定义。

• FCBI 单元算法:基于速度自由度的FCBI 算法是用来提供稳定性的。

有限元方程可以通过Newton-Raphson 迭代计算一致的Jacobian 矩阵来进行求解。

因此流固耦合系统中能建立一致的刚度阵可以解决极为复杂的非线性问题。

• FCBI-C 单元算法:所有的解变量定义在单元的中心,速度和压力间的耦合是迭代地处理的。

因此在使用FCBI-C 单元算法的FSI 分析中,结构模型和流体模型之间的耦合也是迭代地处理的。

这种算法可以用来解决很大计算规模的实际问题。

这些算法可以适用于从低雷诺数到高雷诺数的各种流体。

一旦计算区域的任何一部分发生变形,对流体的Eulerian 描述就不再可用了。

因此,ADINA 求解流体的控制方程使用Arbitrary-Lagrangian-Eulerian(ALE)表示。

adina8.4求解新功能

adina8.4求解新功能

ADINA8.4求解新功能本文重点介绍ADINA8.4版本求解功能方面新增加的或者更新的主要功能(不包括前后处理的新增功能)。

1、ADINA结构模块主要新功能新增加了一个三维迭代求解器(3-D iterative):ADINA8.4版本中新增加的这个求解器适用于求解主要由高阶三维单元(10节点单元四面体单元、11节点单元四面体单元、20节点六面体单元、21节点六面体单元和27节点六面体单元)组成的大规模模型,这里大规模模型是指自由度在10万至1000万之间的模型。

当然模型中也可以包括任何其它ADINA的单元类型,比如壳单元、梁单元、刚性联接(rigid link)、等单元类型。

模型中也可以包括接触设置。

反力结果存储更灵活:在8.4版本中用户可以选择只存储某些特定节点的支反力。

子结构分析功能的增强:在8.4版中sparse求解器可以用于子结构分析,这大大增强了子结构分析功能的计算效率。

动力分析的复合时间积分法(composite method)功能增强:8.3版引入的复合时间积分法在8.4版中可以应用于线性动力分析。

非线性静力分析中新增加的TLA(Total Load Application)和TLA-S(Total Load Application with stabilization)选项:这两个新功能可以使用户很方便地施加总荷载就可以得到计算结果,而不再需要设置时间步、时间函数和一些求解参数。

使用了这两个新功能ADINA可以自动采用一定的时间步数(默认50步)进行计算,并且可以根据上一时间步的收敛情况自动确定下一时间步的步长。

此外,如果选择了TLA-S程序还会引入“矩阵稳定”功能(stabilization)。

一般情况下选用TLA即可,但是如果模型中有一开始没有任何约束的接触(有可能发生刚体位移)或者模型有可能发生局部屈曲,那就应该选用TLA-S。

如果采用了TLA-S功能,output文件中会给出ADINA施加了多大的附加力以保证模型的稳定。

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ADINA 技术资料技术资料汇总汇总ADINA 技术资料汇总 (1)结构方面 (2)重启动的作用 (2)约束方程的用处 (2)接触问题 (2)接触的一个常见警告信息 (2)接触问题不收敛的原因 (3)初始接触穿透的解决 (3)接触问题中的摩擦系数设置 (3)摩阻力的计算 (3)一个系统的阻尼与什么有关 (3)阻尼 (4)流体方面 (5)流体力学无量纲化分析 (5)VOF 方法 (6)结构方面重启动的作用重启动是以第一步计算的结果为初始条件开始第二步的计算。

如果是分步加载,可以使用重启动,但也可以不用重启动,time function 可以直接实现此功能。

如用重启动,第一次加载先计算一次,然后重启动,再计算第二次加载,由于二次加载时第一次的荷载停止作用,因此需要删除此载荷,这样如果分析是非线性,则第一次加载计算的应力应变重启动后将被继承;在线弹性分析中,重启动的求得结果是两次的迭加。

约束方程的用处个人感觉ADINA 的约束方程很好用,可以施加在节点上,也可能施加在几何体上,这是它的最大方便之处,其用途很多,本人接触的有以下几种:通过刚性体(刚度很大)加载,这时往往需要将与刚体接触的面进行约束方程处理。

处理铰链连接方式,如果有铰链存在,我们可以在铰链处建立两个点,而后将这两个点的移动自由度采用约束方程耦合起来。

均匀扩孔,如圆形管内壁受高压作用时,可以将内壁上的节点的径向自由度采用约束方程进行耦合。

处理不同质量网格的界面连接问题,有时为了处理网格的需要我们人为的将一个体分成几个体并单独划分网格,但界面上网格不连续,这时也可以采用约束方程来处理。

机构运动及其它运动物体之间的相互关系。

其它但约束方程也要慎用:单点与单点之间或单点与面之间的约束处理往往会造成很大的局部应力。

大变形或大位移中应该考虑:变形前的在变形后是否有变化。

接触问题接触问题属于一种强边界非线性问题。

接触的特点是在接触过程中,受接触体变形和接触边界上摩擦作用的影响,使得部分边界条件随加载过程而变,且不可恢复。

用有限元法对接触问题求解时,一般采用接触单元法,例如在ANSYS 中就采用了很多的类型的接触单元,通常的接触单元一般是有厚度的接触单元,但是在ADINA 中设置接触是通过设置无厚度的接触单元来实现的。

在两个接触体间施加接触单元,通过接触单元来跟踪接触位置,保证接触协调性,并在接触表面之间传递接触法向应力和切向的摩擦力。

接触的一个常见接触的一个常见警告信息警告信息Q :在做关于接触问题的时候常会碰到诸如此类的警告信息:Contactor node 15176 belongs to different contactor surfaces 4 and 3 in contact group 1A :A contactor node should preferably not belong to more than one contact surface in a contact group, otherwise thecontactor node may be over-constrained. 这个是ADINA 帮助文件的中的说明。

这种情况通常发生在两个面有相交线,线上有共用的结点,但这两个面分别属于相同接触组里面的不同接触对。

可以将这两个面分别放在不同CG 里面,就可以了。

接触问题不收敛的原因Q :多个零件都是接触装配关系,在计算到稳定接触前是自由的,类似缺少自由度约束;模型里面的各个体本来就用刚度很小的弹簧单元约束起来了,这样的自由度约束还不够吗?A :一般来讲只要弹簧约束足够就没有问题,但有时候由于刚度相差太大还是会导致模型不稳定,可适当增大弹簧刚度或和启动Control -》Options-> 下面的Matrix Stablization 控制联合使用。

初始接触穿透的初始接触穿透的解决解决Q :模型的各个接触面,在实际中本来就是紧贴在一起的,建模的时候也就紧贴在一起了,请问这类接触初始穿透应该如何解决?是否需要修改接触容差之类的选项?A :模型的各个接触面,在实际中本来就是紧贴在一起的,但由于网格划分不一致的原因可能导致初始穿透,特别是对曲面容易出现这种情况,平面一般没有这种情况。

可以在接触面上减小单元尺寸这样会减小初始穿透,另外在接触控制对话框下选择忽略这种初始穿透。

试一下调小加载的步长;将接触算法改为Segment Based 方式,其对于有摩擦的接触较合适,但需要的计算时间可能会更多;在CG 的定义里面,如果选择Elimiinate Initial contact penetration 的话,在Time to Elimiinate Initial contactpenetration 的框里面可以填个大点的时间,甚至在前几个时间步里面不加任何荷载,就用于消除Initialcontact penetration ;在ATS 的定义里面,选上Use Low-Speed Dynamics 。

这是个有利于收敛的技术,相当于引入虚拟加速度,增加刚度阻尼。

假如这三样都不行,不妨重新定义一下接触,有时候这里可能有些小问题不容易察觉;要不就修改收敛准则。

接触问题中的摩擦系数设置Note that frictional contact is computationally more expensive. 这是帮助上的原话。

其实摩擦系数的设置,在ADINA 里计算是不一样的,因为动力学方程是不同的,因此计算的过程要复杂。

Normal contact w-function parameter 和Frictional contact v-function parameter 的设置主要是体现在选用constraintfunction 算法进行接触计算的constraint function 里一个参数大小的设置。

用constraint function method 进行接触条件的处理是ADINA 独有的方法(K.J.Bathe )这是因为该算法算法稳定收敛快的特点。

别的有限元软件一般都有罚函数法或拉格郎日法处理接触条件的。

摩阻力的计算你要先知道接触计算最后的输出结果都有哪一些,一般为切向力乘以周长并在深度上求积分就可以了。

一个系统的阻尼与什么有关一般说来,结构的阻尼只和结构的材料特性有关,阻尼实际上就是材料耗能的能力。

结构的固有频率和结构的边界条件有关,由于一般在进行结构的动力学分析时,假设结构的阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合,而所求得的模态阻尼是将结构解藕以后的模态阻尼,其与结构的质量矩阵进和刚度矩阵有关,因此,反映在结构的阻尼和结构的边界有关。

其实,对模态分析有了进一步的了解后,大家就会发现模态分析里的阻尼是“人造”的阻尼,为了分析的方便而构成了一种所谓的比例阻尼。

阻尼的问题是一个还远未得到解决的问题。

也就是说阻尼与边界条件是没有关系的,怎么安装阻尼都是一样的,只是模态阻尼由于质量矩阵和刚度矩阵的变化,所以才产生不同边界条件有所不同。

阻尼是系统的固有特性,而不仅仅可以认为是材料的特性,对于一个振动系统,我们定义所有消耗系统机械能的因素都为阻尼。

例如:空气等流体对于速度的衰减;材料本身内摩擦将机械能转化为热能;装配体中两个相连的零件的摩擦和相互剪切(例如螺栓链接处我们认为有阻尼)等。

一般把阻尼分为3类:外(环境)阻尼,材料阻尼,滑移阻尼。

材料阻尼和滑移阻尼统称为结构阻尼。

(1)外阻尼:周围的流体介质、或固体外界环境引起的阻尼。

随着速度增加,流体阻尼不再是速度的线性函数。

干摩擦也是常见的非线性阻尼;(2)材料阻尼:系统内部的材料的内摩擦阻尼称为材料阻尼;(3)滑移阻尼:结构由于衬垫、铆接或螺栓连接时候,各个部件之间由于界面相对滑动或表面层的剪切效应产生的阻尼。

“材料阻尼”可以表现为宏观上进入塑性状态,因而加载和卸载不再按同一个曲线进行。

另外即使应力水平很低,应力应变关系仍然服从虎克定律,但是振动过程中以一定的频率加载、卸载时候,由于内摩擦阻尼的存在,因而形成滞回曲线。

“滑移阻尼”是更为复杂的问题,它与结构构造、工艺条件、使用情况等很多复杂因素有关。

从理论上讲,对于界面上压力为零时候,不产生阻尼;当压力很大时候,也不产生相对滑移,因而也不产生阻尼;当压力处于两者之间某处,产生最大的界面阻尼。

一般的,真实的阻尼有线性阻尼和非线性阻尼。

例如,当物体速度较慢,受到空气等粘性流体衰减时候,我们认为是线性的;而对于例如摩擦等,认为是非线性的。

为了工程的应用,一种通常使用的手段就是把非线性来线性化。

所以我们在一般工程计算中,看到的和用到的阻尼大都是线性的。

线性化的基本思路就是:系统线性化阻尼系数和实际的非线性阻尼系数在一个周期内消耗的能量相等。

基于这个思路,我们就可以大胆和正确的使用线性阻尼来进行计算。

动力机械的结构阻尼一般采用瑞里近似阻尼公式:C=a[K]+b[M]表示,以刚度矩阵和质量矩阵的线性组合表示阻尼矩阵。

阻尼我们平时所说的系统阻尼是与质点的速度成正比的,这种阻尼叫粘性阻尼,这种粘性阻尼在低速粘性流体中确实是存在的。

但是这种情况是特列,实际问题中的阻尼是非常复杂的,一般通过试验了确定。

在工程问题中经常会遇到还有库仑阻尼、平方阻尼和迟滞阻尼等,属于非线性阻尼。

比如在ansys软件中,阻尼就分为几种方式:材料阻尼、结构阻尼、模态阻尼。

尽管几者内部是有联系的,但应用场合和代表的含义不同。

其中材料阻尼当然是本质,是不随任何外界变化的。

但是模态阻尼和结构阻尼,即使是同一种材料,对于不同结构、边界、频率等外界因素是不同的,可以认为他们是现象表征。

模态阻尼一般第一阶用10%其余各阶按频率比选取,结构阻尼一般材料用0.1,对于非特殊结构和材料结果偏差不大。

岩土材料属于非线性阻尼,是一种机构中常存在的结构阻尼,它由材料中的库仑摩擦所引起的,此时应力与应变不在是同相的,两者之间有各相位差,便是我们在土动力学中所学的应力-应变滞回曲线,系统振动时,在振动的一个周期内要消耗一定的能量。

流体方面流体力学无量纲化分析流体力学的控制方程(N-S方程)从数学的角度来看,在不同条件下可以分为椭圆、抛物和双曲型,不同类型的方程应该尽量采用相应的求解方法,比如说亚声速流动,任意一点的扰动是传遍全场的,也就是说在数学上具有椭圆型方程的性质。

在无粘超声速流动中任意一点的扰动只有有限的依赖域和影响域,因此具有波的传播性质,可以归结为双曲型方程,双曲型方程最大的一个特点就是存在弱解,具体地说就是任何一个光滑的初始条件都可能演变为具有间断的解,因此在现代空气动力学中如何准确或者说尽量准确的捕捉间断的位置和形状是最难解决的问题。

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