ADINA（ADINA（）ADINA（ADINA（）ADINA自定義材料開發(fā)原理與實(shí)際操作大學(xué)lynnxiong(十方 前 荷載增量步與應(yīng)變小增量 非線性有限元的基本解 ADINA與子程序的實(shí)際調(diào)用過 二次開發(fā)實(shí)際操 自定義材料開發(fā)綜 開發(fā)環(huán) 開發(fā)步 注意事 參考文 附 ADINA（）ADINA（）ADINAADINAADINA（）前ADINA自定義材料的二次開發(fā)資料較少，其自帶的英文理論手冊，以及長江水利在二十世紀(jì)八十年代翻譯的ADINA用戶手冊中，雖然有一定的介理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際程序調(diào)試過程，以及參考了ABAQUS二次開發(fā)的一些資相關(guān)開發(fā)人員迄今為止所理解的一個(gè)計(jì)算過程，可能有錯(cuò)誤，大家參考。此ADINA調(diào)用子程序過荷載增量步與應(yīng)變小增量ADINAstept，Δt，在應(yīng)STRAIN；另一種是小增量步，由一個(gè)step的時(shí)間增量除以τ，Δτ之類，在應(yīng)變方面的表示是DEPS（子程序中），每個(gè)step的小增量個(gè)數(shù)在二次開發(fā)中是由用戶輸入的，在自定義材料中numberofstrainsubdivision處指定（下文記為INTER），ADINA10。圖2-1小增量步示意2-1ADINA結(jié)構(gòu)理論手冊中的示意圖，ΔeijDEPS。按

STRAIDEPSINTE非線性有限元的基本解ADINAGAUSSINTEGRATION

K()-其中K()為剛度矩陣，為節(jié)點(diǎn)位移，P為節(jié)點(diǎn)荷載，非線性的涵義就在于K()是隨變化的在不知道之前，K()也是不知道的恰恰就是我們所要求的未知量，因此，不能地求解出來，而要采用某些方法，在實(shí)際的求解過，基本解法有兩種，即增量法和迭代法。采用增量法分析非線性問題時(shí)，把荷載劃分為許多荷載增量（很多step），step中，假到最終所要求的，P所對應(yīng)的位移。根據(jù)每個(gè)step中使用的剛度矩陣，增量法可分為始點(diǎn)剛度法和中點(diǎn)剛度法等，如圖2-2所示。圖2-2始點(diǎn)剛度法和中點(diǎn)剛度所使用的剛度矩陣，迭代法可分為直接迭代法（割線剛度），牛頓法或者N-R法（切線剛度），簡化牛頓法（迭代過剛度矩陣不變），修正牛頓法（經(jīng)過M次迭代后，變一次剛度矩陣），擬牛頓法（以類似“差商”的遞推代替導(dǎo)數(shù)來求剛度矩陣），以割線和切線剛度的求解過程如圖2-3所示。在ADINA的Control/SolutionProcess/I tionMethod中可以選擇迭代方法，有修正的牛頓法，完全牛頓法和BFGS法（屬于擬牛頓法）。圖2-3迭代點(diǎn)：一是它比迭代法通常要消耗的計(jì)算時(shí)間；二是不知道近似解與真解相差個(gè)荷載增量步中進(jìn)行若干次迭代，如圖2-4所示。圖2-4混合ADINA與子程序的實(shí)際調(diào)用過再回到ADINA對二次開發(fā)子程序的調(diào)用上，先簡單提下自定義材料子程序的key來控制，key=1是在開始計(jì)算時(shí)調(diào)用一次，它指示把積分點(diǎn)上的變量初始化。key=2在對每個(gè)step的每個(gè)DEPS調(diào)用一次，它指示在主程序求出節(jié)點(diǎn)位移、并傳遞給子程序之后，計(jì)算應(yīng)力。key=3在需要計(jì)算剛度矩陣時(shí)key=2時(shí)最后一次小增量步應(yīng)力計(jì)算后更新的變量值。key=4主要是打印應(yīng)力等。在編程序時(shí)，key=1、key=4ADINA給出的用戶子程序例子，無需改動(dòng)，只需在key=2key=3以上幾乎是我們所看到的關(guān)于ADINA二次開發(fā)流程方面的所有信息，看完這敘述加流程圖的方式來說明ADINA的實(shí)際調(diào)用子程序過程。圖2-5為計(jì)算的流程圖，ADINA主程序使用混合法進(jìn)行計(jì)算，在每一個(gè)荷載key=3D，以此形成整體剛度矩陣K，通過平衡方程求得位移增量Ukey=2程序段，在上述step和迭代過，若使用全牛頓法，則在每個(gè)step和每次迭代中都重新計(jì)算剛度矩陣；若使用修正的牛頓法，則僅在每個(gè)step重新計(jì)算剛度矩陣；若采用的是擬牛頓法，BFGSstep重新計(jì)算。key=2計(jì)算應(yīng)力增量時(shí)，可以不用DEPS，而直接用應(yīng)變增量，此時(shí)有點(diǎn)“全量法”的意思。當(dāng)INTER1時(shí)，實(shí)際上應(yīng)變小增量就等于應(yīng)變增量了。key=2ForwardintegrationAfterwardintegration，其中向前積分是顯式的，向后積分是隱式的。key=3key=2的最后一次小stepkey=2key=3。已知(Stress)i-應(yīng)變增量等分成N應(yīng)變增量等分成N是否是否第i+1個(gè)圖2-5ADINA調(diào)用子程序流程二次開發(fā)實(shí)際操自定義材料開發(fā)綜2D3D實(shí)體單元（SolidCUSER22D實(shí)體單元的，CUSER33DADINA提供的自定義材料子程序材料模 二 三Viscosticmaterialmodel ovl30u_pl1.f ovl40u_pl1.fThermo-sticityandcreepmaterial Concretematerialmodel,includingcreepViscoelasticmaterialRamberg-Osgoodmaterialmodelwithmixed開發(fā)環(huán)ADINA采用面向?qū)ο蟮恼Z言標(biāo)準(zhǔn)FORTRAN進(jìn)行二次開發(fā)，本構(gòu)模型以動(dòng)態(tài)鏈接庫文件的形式提供給用戶，在計(jì)算過主程序會(huì)自動(dòng)調(diào)用用戶指定的本構(gòu)模Fortran6.6的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編譯生成，然后由主程序調(diào)用執(zhí)行。不同模塊的dllADINA模塊：adusr.dllADINA-T模塊：atusr.dllADINA-F模塊：afusr.dllADINA-FSI模塊：adfusr.dllADINA-TMC模塊：adtusr.dll開發(fā)步修改子程序，比如Makefile.adusrMAT3D_OBJ=cmdFortrancdC:\ProgramFiles\VisualStudio\DF98\BIN\cdC:\ProgramFiles\ADINA\ADINASystemnmake/fusrdll文件夾會(huì)生成新的adusr.dll文件，將ADINA文件夾中原dll文件備份，再將新生成的adusr.dllbinADINA-AUI注意事由于Adina版本不同，變量個(gè)數(shù)不同，因此在哪個(gè)版本的ADINA中使用自定義材料，就要按照哪個(gè)版本寫子程序的變量，同時(shí)需要使用該版本的所提供的Makefile.adusr文件進(jìn)行和編譯。參考文[1].朱伯芳.有限單元法原理與應(yīng)用.[2].,胡家振譯.ADINA用戶手冊(卷二).長江水利計(jì)算中心.1987.[3].殷有泉.非線性有限元基礎(chǔ)..2007.[4].ADINAR&D,Inc.ADINATheoryandModelingGuide.[5].,江濤,陳松.ADINA軟件中鄧肯—張模型的二次開發(fā)與應(yīng)用.水能源科學(xué).25(2).2007.[6].丁濤,山,劉杰.ADINA軟件中用戶自定義材料初探.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).26(6).2004.附SUBROUTINECUSER3[DLLEXPORT]+12346+CCC .C CC C LinearElasticModelfor3-DSOLID C CC C ADDITIONAL C C C C YOUNG'SMODULUS C. POISSON'SRATIO(INPUT) C......................................................................CIMPLICITDOUBLEPRECISION(A-H,O-ZCDIMENSIONIA(*),A(*)REALADIMENSIONSTRESS(6),STRAIN(6),DEPS(6),D(6,6),EPS(6)DIMENSIONDEPST(6),THSTR1(6),THSTR2(6)DIMENSIONPHIST(3,3),PRST(3),DPSP(6),TGRAD(3)DIMENSIONARRAY(*),IARRAY(*)DIMENSIONCTD(98),CTDD(98),CTI(99),SCP(99)DIMENSIONDP(6,6)DIMENSIONDIMENSIONNODNUM(*),XYZ(3,*)DIMENSIONDPJE1D(6),DPJE2D(6,6)DIMENSIONCDIMENSIONEPR(6),DSAVECDATATOL1/1.E-2DATAC1D3/.33333333333333D0/DATAC2D3/.66666666666666D0/DATAXVUFL/1.D-300/GOTO(1,2,3,4), KEY= INITIALIZECOMPONENTSOFREALANDINTEGERWORKINGARRAYS (INITIALIZEARRAY(60)ANDIARRAY(2))C

DO11I=1,LGTH111ARRAY(I)=0.0DO12I=1,LGTH212IARRAY(I)=0 KEY= INTEGRATIONOFELEMENTSTRESSES (CALCULATESTRESS(6)) ** INSER USER-SUPPLIE CODIN LINEARELASTICMATERIAL FOR 3-D SOLID ELEMENTSC ARRAYS/VARIABLESUSAGE YOUNG*S Cp=-davg*YM/(1.0-CCCC*IKEY=C*IFORMCONSTITUTIVELAWC*I(CALCULATED(6,6)) ** INSER USER-SUPPLIE CODIN ELASTICORAPPROXIMATEELASTIC-VISCOSTICCONSTITUTIVEMATRIXPR=DO315I=DO315J=1,6315D(I,J)=0.D0CM=YM/(1.-2.*PR)AE=(1.+PR)/YMCP=C INCASEOFVISCOSTICFLOWINTHETIMESTEP,CORRECTTHE CONSTANTCPC IF(EST.GT.YLD)CP=CP+1.5*DDT*GAMA*(EST/YLD-1.)/ESTCP=1./CPC11=(CM+2.*CP)/3.C12=(CM-CP)/3.D(1,1)=C11D(1,2)=C12D(1,3)=C12D(2,2)