1、ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明 # 1、ADINA的發(fā)展歷史2ADINA功能1ADINA用戶界面、前后處理功能2.2ADINA計(jì)算分析功能ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明 ADINA功能說(shuō)明1、ADINA的發(fā)展歷史ADIN出現(xiàn)于1975年，在K.J.Bat博士的帶領(lǐng)下，其研究小組共同開發(fā)出ADINA有限元分析軟件。到84年以前，ADINA是全球最流行的有限元分析程序，一方面由于其強(qiáng)大的功能，被工程界、科學(xué)研究、教育等眾多用戶廣泛應(yīng)用；另外其源代碼是PublicDomainCode，后來(lái)出現(xiàn)的很多知名有限元程序都來(lái)源于ADINA的基礎(chǔ)代碼。1986年，K.J.Batle士在美國(guó)馬薩諸塞州Wa

2、tertown成立ADINAR&D司，開始其商業(yè)化發(fā)展的歷程。實(shí)際上，到ADINA84版本時(shí)已經(jīng)具備基本功能框架，ADINA公司成立的目標(biāo)是使其產(chǎn)品ADINA這大型商業(yè)有限元求解軟件，專注求解結(jié)構(gòu)非線性、流體、流體與結(jié)構(gòu)耦合、熱、熱機(jī)耦合等復(fù)雜問(wèn)題，并力求程序的求解能力、可靠性、求解效率全球領(lǐng)先。一直以來(lái)，ADINA在計(jì)算理論和求解問(wèn)題的廣泛性方面處于全球領(lǐng)先的地位，尤其針對(duì)結(jié)構(gòu)非線性、流體、流/固耦合、熱、熱機(jī)耦合等復(fù)雜工程問(wèn)題開發(fā)出強(qiáng)大功能。經(jīng)過(guò)近20年的商業(yè)化開發(fā)，ADINA已經(jīng)成為近年來(lái)發(fā)展最快的有限元軟件，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的工程仿真分析，包括汽車、機(jī)械制造、電子電器、材料加工、船

3、舶、航空航天、國(guó)防軍工、鐵道、石化、能源、土木建筑等各個(gè)領(lǐng)域。2、ADINA功能ADINA是一個(gè)可以求解多物理場(chǎng)問(wèn)題的有限元系統(tǒng)，由多個(gè)模塊組成。包括：前后處理模塊(ADINA-AUI)、結(jié)構(gòu)分析模塊(ADINA-Structures)、流體分析模塊(ADINA-CFD)、熱分析模塊(ADINA-Thermal)、流固耦合分析模塊(ADINA-FSI)、熱機(jī)耦合分析模塊(ADINA-TMC)以及建模模塊(ADINA-M)和與其它程序的接口模塊(ADINA-Transor)。2.1ADINA用戶界面、前后處理功能ADINA是一個(gè)全集成系統(tǒng)，所有分析模塊使用統(tǒng)一的前后處理ADINA-AUI，易學(xué)易

4、用，友好的交互式圖形界面實(shí)現(xiàn)所有建模和后處理功能。ADINA-AUI的主要特點(diǎn)包括：D內(nèi)嵌ADINA-M建模模塊，這個(gè)模塊采用的是Parasolid建模技術(shù)。這種Parasolid技術(shù)是著名的EDS公司開發(fā)的，此技術(shù)首先是作為通用大型三維CAD軟件UG的內(nèi)核技術(shù)被采用，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的被很多公司的三維CAD產(chǎn)品接受作為自己的內(nèi)核技術(shù)。ADINA采用CAD軟件的內(nèi)核技術(shù)作為自己的CAD建模技術(shù)有兩方面的好處：1、自身建立幾何模型的功能強(qiáng)大；2、如果采用CAD軟件建立幾何模型，其所建立的模型可以無(wú)障礙的進(jìn)入ADINA,而不會(huì)有模型缺失的問(wèn)題。當(dāng)然現(xiàn)在還有一些三維CAD軟件不是Parasolid內(nèi)核的

5、，但是大多也都支持Parasolid格式模型的輸出。D物理性能、載荷和邊界條件可直接賦予到模型的幾何特征，因此修改單元網(wǎng)格不會(huì)影響模型載荷和邊界條件的定義，用戶可以反復(fù)調(diào)整網(wǎng)格。DADINA提供多種網(wǎng)格劃分器，具有強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能。除常見網(wǎng)格劃分外，對(duì)復(fù)雜模型可進(jìn)行自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分，同時(shí)也具有自適應(yīng)網(wǎng)格重劃分功能。DADINA-AUI提供了與多種CAD軟件的數(shù)據(jù)接口。而且可以讀入并寫出Nastran格式的有限元模型數(shù)據(jù)，因此很多可以輸出Nastran格式有限元模型的前處理程序都可以作為ADINA的前處理使用。DADINA-AUI提供了撤銷Undo和重做Redo的功能，并且Undo/Redo

6、的次數(shù)可由用戶定義D后處理支持各種結(jié)果變量可視化處理方法。如網(wǎng)格變形圖、線、面、消隱、彩色云圖、等值線圖、矢量圖等；旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、抓圖和生成動(dòng)畫等操作通用簡(jiǎn)便；D各種變量曲線圖繪制、流場(chǎng)粒子、切片顯示等技術(shù)；D可將多種結(jié)果用一幅圖形表示（如使用一副圖形同時(shí)表示流體速度與結(jié)構(gòu)應(yīng)力）；D從輸出變量中定義導(dǎo)出變量；DADINA可以方便的生成應(yīng)力、溫度、變形等計(jì)算結(jié)果的動(dòng)畫顯示、切片動(dòng)畫；D方便的繪制出模型的任意點(diǎn)任一計(jì)算結(jié)果參量隨時(shí)間或其他參量的變化曲線，例如應(yīng)力一應(yīng)變曲線、位移時(shí)間曲線、應(yīng)力時(shí)間曲線等等；2.2ADINA計(jì)算分析功能ADINA由于其可靠性、高效性、精確性通過(guò)了廣泛的驗(yàn)證、項(xiàng)目審

7、查和大量工程檢驗(yàn)問(wèn)題的嚴(yán)格測(cè)試，在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用并且取得很高的聲譽(yù)。ADINA-trctre模塊分析功能：D靜力分析：分析各種結(jié)構(gòu)在一定邊界條件和載荷作用下內(nèi)力、應(yīng)力、變形等分布情況問(wèn)題。ADINA是目前世界上非線性功能最有效、可靠的分析軟件之一，在靜力分析中能夠有效地考慮各種非線性效應(yīng)，幾何非線性、材料非線性、狀態(tài)非線性等。動(dòng)力分析：包括隱式瞬態(tài)動(dòng)力分析、顯式瞬態(tài)動(dòng)力分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析、隨機(jī)振動(dòng)分析。ADINA的模態(tài)分析功能不僅可以分析單個(gè)構(gòu)件的模態(tài)，還可以分析裝配體的模態(tài)，整個(gè)裝配體中可以包括接觸、螺栓單元等非線性因素。結(jié)構(gòu)屈曲分析：屈曲分析用于確定結(jié)構(gòu)局部或

8、整體失穩(wěn)時(shí)極限荷載，結(jié)構(gòu)在特定荷載下的失穩(wěn)模態(tài)和失穩(wěn)過(guò)程。ADINA中屈曲分析分為線性屈曲和非線性屈曲。ADINA的LDC（Load-DisplacementContrOl算法通過(guò)反復(fù)增減荷載并同時(shí)控制結(jié)構(gòu)位移，尋找結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界荷載，能夠反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力和變形狀態(tài)。分析。0提供包括牛頓流體和非牛頓流體等多種流體材料模式。流體本構(gòu)（Neton和Non-Neton）：常參數(shù)模型ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明 時(shí)間相關(guān)參數(shù)模型冪律參數(shù)模型Carreau參數(shù)模型溫度相關(guān)參數(shù)模型溫度相關(guān)冪律參數(shù)模型速度相關(guān)參數(shù)模型壓力相關(guān)參數(shù)模型壓力溫度相關(guān)參數(shù)模型二次參數(shù)模型大渦參數(shù)模型(零階模型)

9、用戶自定義材料本構(gòu)D可計(jì)算層流或湍流問(wèn)題，提供了多種湍流模型，并且提供大渦模型。湍流模型：K-E模型RNGK-模型K-模型KmSS模型SA模型DESSAI型Large-eddy模型(包括Standard、Smagorinsky、RenormalizationGrou)pPrandtl混尺度模型DADINA-CFD采用控制體積、有限元等算法求解Navier-Strokes或Euler方程，并提供了極為豐富的邊界條件描述，可計(jì)算非常復(fù)雜的流體問(wèn)題。常用流體邊界條件：Prescribedsolutionvariables(Variable=Velocity，Pressure、Temperaturee

10、t)c.Zerosolutionvariables(Variable=Velocity，Pressure、Temperatureetc.)Zerofluxofsolutionvariables(Variable=Mass，Heatet)c.PrescribedrotationalvelocityFixedWa(llSlip/NoSlipCondition)WallMovingWa(llSlipConditionW)allNoSlipMovingWall(Type=TangentialorType=Rotational)ConcentratedforceloadDistributednormal

11、-tractionloadFieldcentrifugalloadUniformflowExternalflowSupersonicatinletSubsonicatinletSupersonicatoutletSubsonicatoutletSymmetric熱相關(guān)邊界條件：ConcentratedheatflowloadDistributedheatfluxloadHeatandmassconvectionsRadiationSpecularradiation流體界(壁)面相關(guān)邊界條件：Fluid-structureinterfaceFreesurfaceFluid-fluidinterf

12、acePhase-changeInterfaceGapControlUsersuppliedBoundaryConditionsAU可計(jì)算共軛傳熱問(wèn)題、傳質(zhì)問(wèn)題、兩相流問(wèn)題（VOF算法）。流動(dòng)問(wèn)題中經(jīng)常伴隨有傳熱，象排氣管的傳熱問(wèn)題等。當(dāng)需要考慮傳熱時(shí)涉及到兩個(gè)場(chǎng)：流場(chǎng)和溫度場(chǎng)。此時(shí)是一個(gè)耦合問(wèn)題，不再是一個(gè)單一場(chǎng)的問(wèn)題，需要進(jìn)行耦合求解。ADINA-F可以方便的用來(lái)求解流動(dòng)/傳熱的耦合問(wèn)題。當(dāng)用ADINA來(lái)求解此類問(wèn)題時(shí)，只需在單元特性選項(xiàng)中將結(jié)構(gòu)部分的單元選為solid即可，結(jié)構(gòu)與流體之間的傳熱特性由程序自動(dòng)計(jì)算。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的2D流動(dòng)傳熱問(wèn)題，容器兩側(cè)的溫度不同，導(dǎo)致容器內(nèi)的流體由于溫

13、度不均勻而流動(dòng)并且進(jìn)行熱量傳遞。VELOCITYHE1.0000.08?5Q.n&75提供于流體流動(dòng)條件的流體FCBI(Flow-Condition-Based-Interpolation)算法基于流體流動(dòng)條件的流體FCBI（Flow算法是一種新理論。目前大多數(shù)-0,0075的CFD軟件所采用的方法類似于ADINA的FCBI-C單元算法，是一種半隱式的算法。這種方法的優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算速度快，占用內(nèi)存少，容易收斂。它實(shí)際上是一種迭代的方法，即迭代求解速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)。ADINA還另外發(fā)展了一種純隱式的解法FCBI,這是ADINA特有的方法。這種方法是純隱式解法，其特點(diǎn)是建立與結(jié)構(gòu)模型相同的一致剛度矩陣

14、，因此也只有采用這種方法才能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)流固耦合一一直接耦合。FCBI提供了更高的求解穩(wěn)定性和精度，只是占用資源太多，現(xiàn)在商業(yè)計(jì)算系統(tǒng)中只有ADINA中加入了這種算法，隨著硬件設(shè)備的發(fā)展，最終會(huì)是計(jì)算流體軟件的發(fā)展方向。繞圓柱體的流場(chǎng)分析（FCBIC模塊分析功能:ADINA求解由傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射引起的傳熱問(wèn)題；可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析；材料屬性可隨時(shí)間變化可考慮透明介質(zhì)內(nèi)部的輻射；可計(jì)算相變；有單元死活功能及相應(yīng)的邊界條件變化。AD1NAADINA模塊分析功能:15.00-36.00-2F.0Q1-16L00L可進(jìn)行溫度應(yīng)力分析;專化為熱分析可進(jìn)行摩擦生熱分析;摩擦生熱、接觸傳熱ADINA-FSI

15、模塊分析功能：流固耦合算法：流固耦合求解是ADINA的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)所在。ADINA-FSI（FluidStructureInteract）是全球領(lǐng)先的流固耦合求解器。由于ADINA的結(jié)構(gòu)求解器和流體求解器都是同一公司的產(chǎn)品，ADINA-FSI很容易將ADINA-Sturctures和ADINA-CFD的功能融合在一起，實(shí)現(xiàn)流體/結(jié)構(gòu)耦合的高級(jí)分析。目前耦合場(chǎng)的分析一般有兩種方法，一種是用一個(gè)結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)問(wèn)題、用一個(gè)流體軟件計(jì)算流體問(wèn)題、再用一個(gè)熱分析軟件計(jì)算熱問(wèn)題，通過(guò)在其中兩個(gè)軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合。這種方法只能做疊代耦合也可以稱為弱耦合，并且只能實(shí)現(xiàn)兩場(chǎng)耦合。另一種方法是以

16、ADINA為代表的在一個(gè)軟件內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的統(tǒng)一的多物理場(chǎng)耦合系統(tǒng)，因?yàn)锳DINA實(shí)際上是在一個(gè)軟件的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合的，所以其實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合的手段更靈活，可以做迭代耦合，也就是弱耦合，更可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合。所謂強(qiáng)耦合是指多個(gè)物理場(chǎng)的方程結(jié)構(gòu)方程、流體方程、熱方程直接組合成為一個(gè)統(tǒng)一的多物理場(chǎng)方程組進(jìn)行耦合。因此其計(jì)算效率更高、計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，而且可以真正的實(shí)現(xiàn)三場(chǎng)同時(shí)耦合。能否實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合分析要看軟件系統(tǒng)是否采用了數(shù)學(xué)上的一致化處理方法，即將結(jié)構(gòu)方程組、流體方程組（包括熱方程組）、流固耦合界面方程組都統(tǒng)一成為一個(gè)系統(tǒng)方程組，然后進(jìn)行求解。而不是先計(jì)算流場(chǎng)，然后計(jì)算結(jié)構(gòu)場(chǎng)，反復(fù)迭代的計(jì)算

17、方法。ADINA是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)耦合、三場(chǎng)耦合計(jì)算的商業(yè)計(jì)算系統(tǒng)。ADINA中的流固耦合分為四種類型，流固耦合（FSI）、流固熱三場(chǎng)耦合（TFSI）、包含多孔介質(zhì)的流固耦合（PFSI）、包含多孔介質(zhì)的熱流固耦合（TPFSI）。另外，ADINA還可以實(shí)現(xiàn)流固耦合的模態(tài)計(jì)算，可以得到設(shè)備內(nèi)的流體介質(zhì)與結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的模態(tài)。動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)：ADINA提供了很多實(shí)現(xiàn)復(fù)雜流固耦合所必需的特殊技術(shù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)（參數(shù)化動(dòng)網(wǎng)格、網(wǎng)格自動(dòng)重劃分、滑動(dòng)界面）和特殊邊界條件（GAP邊界條件），這些功能是ADINA的優(yōu)勢(shì)所在。另一種實(shí)現(xiàn)流固耦合的方法是通過(guò)第三方軟件把一個(gè)流體軟件和一個(gè)結(jié)構(gòu)軟件組合在一起，然后分別計(jì)算，再

18、通過(guò)第三方軟件來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。使用這種方法的一個(gè)顯著的缺點(diǎn)就是，因?yàn)樵瓉?lái)的流體軟件和結(jié)構(gòu)軟件都不是為了流固耦合設(shè)計(jì)的，很多只有流固耦合問(wèn)題才需要的特殊技術(shù)它們沒(méi)法提供。現(xiàn)在還有另外一種流固耦合的網(wǎng)格處理方法，其特點(diǎn)是不建立流固耦合界面，不采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)。它ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明ADINA功能簡(jiǎn)單說(shuō)明的實(shí)現(xiàn)方法是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和流體網(wǎng)格相互獨(dú)立，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到不同的位置時(shí)計(jì)算相應(yīng)位置流體的壓力，然后傳遞到結(jié)構(gòu)上。這種方法一般是顯式程序采用的。相比較來(lái)說(shuō)，ADINA建立流固耦合界面和動(dòng)網(wǎng)格的方法是嚴(yán)格和準(zhǔn)確的。參數(shù)化動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)：下圖中是一個(gè)減震器的例子。活塞（結(jié)構(gòu)模型）和彈簧相連，可沿著管壁上下運(yùn)動(dòng)，由于管壁與活塞之間的摩擦作用及液體的粘性，活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生阻尼。本例主要研究了摩擦系數(shù)和液體的粘性對(duì)減震器性能的影響。在這個(gè)模型中，活塞上下的流體網(wǎng)格會(huì)發(fā)生很大的變形，但是數(shù)量不會(huì)改變，這種動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)叫做參數(shù)化動(dòng)網(wǎng)格。這是一個(gè)剎車防抱死系統(tǒng)（ABS）工作過(guò)程y：www：A4-1油在機(jī)構(gòu)內(nèi)腔流動(dòng)，并推動(dòng)鋼珠運(yùn)動(dòng)