1、ADINA功能簡單說明 # 1、ADINA的發展歷史2ADINA功能1ADINA用戶界面、前后處理功能2.2ADINA計算分析功能ADINA功能簡單說明ADINA功能簡單說明 ADINA功能說明1、ADINA的發展歷史ADIN出現于1975年，在K.J.Bat博士的帶領下，其研究小組共同開發出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，一方面由于其強大的功能，被工程界、科學研究、教育等眾多用戶廣泛應用；另外其源代碼是PublicDomainCode，后來出現的很多知名有限元程序都來源于ADINA的基礎代碼。1986年，K.J.Batle士在美國馬薩諸塞州Wa

2、tertown成立ADINAR&D司，開始其商業化發展的歷程。實際上，到ADINA84版本時已經具備基本功能框架，ADINA公司成立的目標是使其產品ADINA這大型商業有限元求解軟件，專注求解結構非線性、流體、流體與結構耦合、熱、熱機耦合等復雜問題，并力求程序的求解能力、可靠性、求解效率全球領先。一直以來，ADINA在計算理論和求解問題的廣泛性方面處于全球領先的地位，尤其針對結構非線性、流體、流/固耦合、熱、熱機耦合等復雜工程問題開發出強大功能。經過近20年的商業化開發，ADINA已經成為近年來發展最快的有限元軟件，被廣泛應用于各個行業的工程仿真分析，包括汽車、機械制造、電子電器、材料加工、船

3、舶、航空航天、國防軍工、鐵道、石化、能源、土木建筑等各個領域。2、ADINA功能ADINA是一個可以求解多物理場問題的有限元系統，由多個模塊組成。包括：前后處理模塊(ADINA-AUI)、結構分析模塊(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是一個全集成系統，所有分析模塊使用統一的前后處理ADINA-AUI，易學易

4、用，友好的交互式圖形界面實現所有建模和后處理功能。ADINA-AUI的主要特點包括：D內嵌ADINA-M建模模塊，這個模塊采用的是Parasolid建模技術。這種Parasolid技術是著名的EDS公司開發的，此技術首先是作為通用大型三維CAD軟件UG的內核技術被采用，現在已經廣泛的被很多公司的三維CAD產品接受作為自己的內核技術。ADINA采用CAD軟件的內核技術作為自己的CAD建模技術有兩方面的好處：1、自身建立幾何模型的功能強大；2、如果采用CAD軟件建立幾何模型，其所建立的模型可以無障礙的進入ADINA,而不會有模型缺失的問題。當然現在還有一些三維CAD軟件不是Parasolid內核的

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，因此修改單元網格不會影響模型載荷和邊界條件的定義，用戶可以反復調整網格。DADINA提供多種網格劃分器，具有強大的網格劃分功能。除常見網格劃分外，對復雜模型可進行自動六面體網格劃分，同時也具有自適應網格重劃分功能。DADINA-AUI提供了與多種CAD軟件的數據接口。而且可以讀入并寫出Nastran格式的有限元模型數據，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、的次數可由用戶定義D后處理支持各種結果變量可視化處理方法。如網格變形圖、線、面、消隱、彩色云圖、等值線圖、矢量圖等；旋轉、平移、縮放、抓圖和生成動畫等操作通用簡便；D各種變量曲線圖繪制、流場粒子、切片顯示等技術；D可將多種結果用一幅圖形表示（如使用一副圖形同時表示流體速度與結構應力）；D從輸出變量中定義導出變量；DADINA可以方便的生成應力、溫度、變形等計算結果的動畫顯示、切片動畫；D方便的繪制出模型的任意點任一計算結果參量隨時間或其他參量的變化曲線，例如應力一應變曲線、位移時間曲線、應力時間曲線等等；2.2ADINA計算分析功能ADINA由于其可靠性、高效性、精確性通過了廣泛的驗證、項目審

7、查和大量工程檢驗問題的嚴格測試，在各個行業中得到廣泛應用并且取得很高的聲譽。ADINA-trctre模塊分析功能：D靜力分析：分析各種結構在一定邊界條件和載荷作用下內力、應力、變形等分布情況問題。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，幾何非線性、材料非線性、狀態非線性等。動力分析：包括隱式瞬態動力分析、顯式瞬態動力分析、模態分析、諧波響應分析、響應譜分析、隨機振動分析。ADINA的模態分析功能不僅可以分析單個構件的模態，還可以分析裝配體的模態，整個裝配體中可以包括接觸、螺栓單元等非線性因素。結構屈曲分析：屈曲分析用于確定結構局部或

8、整體失穩時極限荷載，結構在特定荷載下的失穩模態和失穩過程。ADINA中屈曲分析分為線性屈曲和非線性屈曲。ADINA的LDC（Load-DisplacementContrOl算法通過反復增減荷載并同時控制結構位移，尋找結構失穩的臨界荷載，能夠反映結構的實際受力和變形狀態。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（Neton和Non-Neton）：常參數模型ADINA功能簡單說明ADINA功能簡單說明 時間相關參數模型冪律參數模型Carreau參數模型溫度相關參數模型溫度相關冪律參數模型速度相關參數模型壓力相關參數模型壓力溫度相關參數模型二次參數模型大渦參數模型(零階模型)

9、用戶自定義材料本構D可計算層流或湍流問題，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，可計算非常復雜的流體問題。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熱相關邊界條件：ConcentratedheatflowloadDistributedheatfluxloadHeatandmassconvectionsRadiationSpecularradiation流體界(壁)面相關邊界條件：Fluid-structureinterfaceFreesurfaceFluid-fluidinterf

12、acePhase-changeInterfaceGapControlUsersuppliedBoundaryConditionsAU可計算共軛傳熱問題、傳質問題、兩相流問題（VOF算法）。流動問題中經常伴隨有傳熱，象排氣管的傳熱問題等。當需要考慮傳熱時涉及到兩個場：流場和溫度場。此時是一個耦合問題，不再是一個單一場的問題，需要進行耦合求解。ADINA-F可以方便的用來求解流動/傳熱的耦合問題。當用ADINA來求解此類問題時，只需在單元特性選項中將結構部分的單元選為solid即可，結構與流體之間的傳熱特性由程序自動計算。下面是一個簡單的2D流動傳熱問題，容器兩側的溫度不同，導致容器內的流體由于溫

13、度不均勻而流動并且進行熱量傳遞。VELOCITYHE1.0000.08?5Q.n&75提供于流體流動條件的流體FCBI(Flow-Condition-Based-Interpolation)算法基于流體流動條件的流體FCBI（Flow算法是一種新理論。目前大多數-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。這種方法的優勢在于計算速度快，占用內存少，容易收斂。它實際上是一種迭代的方法，即迭代求解速度場和壓力場。ADINA還另外發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，其特點是建立與結構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現強流固耦合一一直接耦合。FCBI提供了更高的求解穩定性和精度，只是占用資源太多，現在商業計算系統中只有ADINA中加入了這種算法，隨著硬件設備的發展，最終會是計算流體軟件的發展方向。繞圓柱體的流場分析（FCBIC模塊分析功能:ADINA求解由傳導、對流、輻射引起的傳熱問題；可進行穩態及瞬態溫度場分析；材料屬性可隨時間變化可考慮透明介質內部的輻射；可計算相變；有單元死活功能及相應的邊界條件變化。AD1NAADINA模塊分析功能:15.00-36.00-2F.0Q1-16L00L可進行溫度應力分析;專化為熱分析可進行摩擦生熱分析;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的絕對優勢所在。ADINA-FSI（FluidStructureInteract）是全球領先的流固耦合求解器。由于ADINA的結構求解器和流體求解器都是同一公司的產品，ADINA-FSI很容易將ADINA-Sturctures和ADINA-CFD的功能融合在一起，實現流體/結構耦合的高級分析。目前耦合場的分析一般有兩種方法，一種是用一個結構軟件計算結構問題、用一個流體軟件計算流體問題、再用一個熱分析軟件計算熱問題，通過在其中兩個軟件之間進行數據傳遞來實現多物理場耦合。這種方法只能做疊代耦合也可以稱為弱耦合，并且只能實現兩場耦合。另一種方法是以

16、ADINA為代表的在一個軟件內核的基礎上發展起來的統一的多物理場耦合系統，因為ADINA實際上是在一個軟件的內部實現多物理場耦合的，所以其實現多物理場耦合的手段更靈活，可以做迭代耦合，也就是弱耦合，更可以實現強耦合。所謂強耦合是指多個物理場的方程結構方程、流體方程、熱方程直接組合成為一個統一的多物理場方程組進行耦合。因此其計算效率更高、計算結果更準確，而且可以真正的實現三場同時耦合。能否實現強耦合分析要看軟件系統是否采用了數學上的一致化處理方法，即將結構方程組、流體方程組（包括熱方程組）、流固耦合界面方程組都統一成為一個系統方程組，然后進行求解。而不是先計算流場，然后計算結構場，反復迭代的計算

17、方法。ADINA是唯一能夠實現強耦合、三場耦合計算的商業計算系統。ADINA中的流固耦合分為四種類型，流固耦合（FSI）、流固熱三場耦合（TFSI）、包含多孔介質的流固耦合（PFSI）、包含多孔介質的熱流固耦合（TPFSI）。另外，ADINA還可以實現流固耦合的模態計算，可以得到設備內的流體介質與結構在工作狀態下的模態。動網格技術：ADINA提供了很多實現復雜流固耦合所必需的特殊技術動網格技術（參數化動網格、網格自動重劃分、滑動界面）和特殊邊界條件（GAP邊界條件），這些功能是ADINA的優勢所在。另一種實現流固耦合的方法是通過第三方軟件把一個流體軟件和一個結構軟件組合在一起，然后分別計算，再

18、通過第三方軟件來傳遞數據。使用這種方法的一個顯著的缺點就是，因為原來的流體軟件和結構軟件都不是為了流固耦合設計的，很多只有流固耦合問題才需要的特殊技術它們沒法提供。現在還有另外一種流固耦合的網格處理方法，其特點是不建立流固耦合界面，不采用動網格技術。它ADINA功能簡單說明ADINA功能簡單說明的實現方法是結構網格和流體網格相互獨立，結構運動到不同的位置時計算相應位置流體的壓力，然后傳遞到結構上。這種方法一般是顯式程序采用的。相比較來說，ADINA建立流固耦合界面和動網格的方法是嚴格和準確的。參數化動網格技術：下圖中是一個減震器的例子。活塞（結構模型）和彈簧相連，可沿著管壁上下運動，由于管壁與活塞之間的摩擦作用及液體的粘性，活塞運動過程中將會產生阻尼。本例主要研究了摩擦系數和液體的粘性對減震器性能的影響。在這個模型中，活塞上下的流體網格會發生很大的變形，但是數量不會改變，這種動網格技術叫做參數化動網格。這是一個剎車防抱死系統（ABS）工作過程y：www：A4-1油在機構內腔流動，并推動鋼珠運動