ADINA

ADINA軟體出現於上個世紀70年代，以有限元理論為基礎，通過求解力學線性、非線性方程組的方式獲得固體力學、結構力學、溫度場問題的數值解。

ADINA做為一款基於力學的計算軟體，具有將近40年的開發和套用歷史，逐步開發CFD流體動力學求解模組、電磁場EM求解模組、耦合求解模組，在全球具有眾多知名用戶用於產品設計、科學研究。

基本介紹

• 中文名：ADINA
• 時間：上個世紀70年代
• 特點：以有限元理論為基礎
• 性質：基於力學的計算軟體

ADINA的發展歷史

ADINA出現於1975年，在K. J. Bathe 博士的帶領下，其研究小組共同開發出ADINA有限元分析軟體。ADINA的名稱是Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis 的首字母縮寫。這表達了軟體開發者的最初目標，即ADINA除了求解線性問題外，還要具備分析非線性問題的強大功能--求解結構以及設計結構場之外的多場耦合問題。

在1984年以前，ADINA是全球最流行的有限元分析程式，一方面由於其強大功能，被工程界、科學研究、教育等眾多用戶廣泛套用；另一方面 其原始碼Public Domain Code,後來出現的很多知名有限元程式來源於ADINA的基礎代碼。

在1986年，K.J.Bathe博士在美國麻薩諸塞州Watertown成立ADINA R&D公司，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-大型商業有限元求解軟體，專注求解結構、流體、流體與結構耦合等複雜非線性問題，並力求程式的求解能力、可靠性、求解效率全球領先。

經過30餘年的持續發展，ADINA已經成為近年來發展最快的有限元軟體及全球最重要的非線性求解軟體，被廣泛套用於各個行業的工程仿真分析，包括機械製造、材料加工、航空航天、汽車、土木建築、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源、科學研究及大專院校等各個領域。

ADINA 系統

ADINA 系統是一個單機系統的程式，用於進行固體、結構、流體以及結構相互作用的流體流動的複雜有限元分析。藉助 ADINA 系統，用戶無需使用一套有限元程式進行線性動態與靜態的結構分析，而用另外的程式進行非線性結構分析，再用其他基於流量的有限元程式進行流體流動分析。此外， ADINA 系統還是最主要的、用於結構相互作用的流體流動的完全耦合分析程式（多物理場）。

ADINA 系統由以下模組組成：

ADINA-AUI

ADINA 用戶界面程式為所有 ADINA子程式提供了完整的預處理和後處理功能，它為建模和後處理的所有任務提供了一個完全互動式的圖形用戶界面。

特點

主要特點：

· 模型的幾何圖形可直接創建，或者從多種 CAD 系統中引入，包括：從Pro/ENGINEER和基於 Parasolid 系統 CAD 引入的固體模型（如： Unigraphics 和 SolidWorks ）；

· 物理特性、載荷和邊界條件可直接分配到模型的幾何圖形上，因此有限元格線得到修改，不受模型清晰度的影響；

· 普通的幾何圖形上可使用全自動格線生成，它可靈活控制單元大小分布，而映射格線劃分可用於更簡單的幾何圖形；

· 在模型創建期間，對話檔案（ Session ）會記錄下用戶的輸入和選取值。通過播放對話檔案可以重新創建一個完整的模型，同時還可以修改對話檔案創建一個不同的模型；

ADINA-AUI 還具有以下多個易於使用的特點：

· 完全互動式的圖形界面，具有下拉選單和對話框，可選取選項和輸入數值；

· 快捷圖示可進入常用的任務；

· 製圖視窗具有複製和貼上特點；

· 程式內可直接創建 AVI 視頻；

· 圖形以矢量和點陣圖形式輸出；

· 具有撤銷和重做特點，撤銷的數量可由用戶定製；

· 模型可進行動態旋轉、縮放和快速平移；

· 對於經常重複的任務支持命令檔案輸入；

在後處理過程中，包括大量的結果可視化工具：

· 變形和原始的格線圖；

· 帶狀圖和輪廓圖；

·矢量圖和張量圖；

· 在圖表上標示變數；

· 在螢幕上或者以檔案形式詳細羅列變數值；

· 對輸出變數產生的合成變數進行解釋；

ADINA-M

ADINA-M 是 ADINA-AUI 程式的一個附屬檔案，提供了立體建模的功能，通過 ADINA-M 可在 ADINA-AUI 程式中直接創建立體的幾何圖形。

此外， ADINA-M 基於 Parasolid 核心，後者也被其他流行的 CAD 系統所採用，譬如： Unigraphics 、 SolidWorks 、 SolidEdge 和 Bentley Systems 。這些系統和其他基於 Parasolid 的 CAD 系統生成的立體幾何圖形可以直接通過 ADINA-M 引入 ADINA-AUI ，導入的 Parasolid 部件可使用 ADINA-M 附帶的工具在 ADINA-AUI 內進行修改。

右圖所示為 SolidWorks 中所創建的一個部件，通過 ADINA-M 引入到 ADINA-AUI 中，並且使用 ADINA-AUI 的自動格線劃分功能進行格線劃分。

ADINA-Structure

ADINA-Structure 程式提供了世界領先的、用於 2D 和 3D 固體應力分析以及靜力學和動力學中結構分析的功能。分析對象可以是線性的或者非線性的，譬如：材料非線性特性的影響、巨大變形和接觸條件。

ADINA 程式在接觸分析方面具有超強的實力，正如圖中所示對福特 Windstar 的抗壓分析。

ADINA 程式為固體、桁架、梁、管道、金屬板、殼體和縫隙提供了多樣化和通用的有限元，材料模型有金屬、土壤與岩石、塑膠、橡膠、織物、木材、陶瓷和混凝土可選。 ADINA 程式具有以下分析功能：

· 有效的線性分析；

· 小型和大型的變形、大型應變；

· 彈塑性、徐變（ Creep ）分析，包括熱效果；

· 屈曲和後屈曲（ Post-buckling ）分析；

· 靜力學和動力學中的接觸問題；

· 大型系統的疊代算法；

· 用於所有分析的高效卻稀少的算法；

· 靜力學和動力學的子結構分析；

· 分析過程中可增減單元；

· 頻率和模式的疊加；

· 感應波譜、隨機震動分析；

· 線性化的屈曲分析；

· 波的傳播、衝擊波分析；

· 結構震動、諧波分析；

· 聲學的流體 - 結構間相互作用；

· 帶裂紋傳播的斷裂力學；

· 用戶提供的單元、模型和載荷；

ADINA-CFD

ADINA-CFD 程式為可壓縮和不可壓縮的流體提供了世界一流的有限元和控制流量的解決能力，流體可包含自由表面和流體間以及流體與結構間的流動界面。程式運用一個任意拉格朗日歐拉（ ALE ）公式。

ADINA-CFD 中使用的程式是基於有限元和有限體積離散圖，帶有非常全面和高效的解決方法，可解決任意幾何學中的全部流動問題。

在給流體流動建模時使用的基本假設如下：

· Navier-Stokes 方程或者歐拉方程；

· 不可壓縮或者完全可壓縮的流體；

· 穩態或者瞬變分析；

· 層流或者湍流；

· 熱傳遞或者無熱傳遞條件下的流動；

· 質量傳遞；

可壓縮流動的材料模型：

· 用於粘性和導熱性的 Sutherland 方程，恆定熱容量；

· 隨溫度變化的粘性、熱容量和導熱性；

· 隨壓力變化的粘性、熱容量和導熱性；

· 隨溫度、壓力變化的粘性、熱容量和導熱性；

· 高馬赫數下的流動；

不可壓縮流動的材料模型：

· 恆定的粘性、熱容量和導熱性；

· 隨溫度變化的粘性、熱容量和導熱性；

· 隨時間變化的粘性、熱容量和導熱性；

· 湍流模型：普朗特（ Prandtl ）混合長模型、 K-Epsilon 模型、 RNG K-Epsilon 模型和 K-Omega 模型；

· 非牛頓模型；

· 多孔材料模型；

ADINA-Thermal

ADINA-Thermal 用來解決固體和結構中的熱傳遞問題。它具有強大的特點，譬如：任意幾何圖形表面間的輻射、單元生死選項和高度非線性材料特性的功能。

渦輪外殼的溫度場，對流邊界條件。（： ADINA-Thermal ）

ADINA-Thermal 具有以下分析能力：

· 2-D 和 3-D 傳導、對流和輻射；

· 立體和殼體結構；

· 穩態和瞬變條件；

· 任意表面間的輻射；

· 單元生死選項；

· 隨時間和溫度變化的材料特性；

· 自動時間步進；

· 靜電、滲流和壓電分析；

· 潛熱效應，如：凝固和融化條件；

· 與 ADINA-Structure耦合求解；

ADINA-Thermal 的一個獨特功能就是表面間的輻射分析，表面可以是任意幾何圖形，可隨意阻塞進行內部輻射。右圖所示的瓶子正是運用 ADINA-Thermal 的輻射分析功能。

焊接誘發的殘餘應力分析需要一個可靠的非線性分析系統，且具有專門的建模技巧。 ADINA-Thermal 和 ADINA-Structure 正被成功用於焊接分析。

潛弧焊（ SAW ）、多道對接焊的熱分析。

運用單元生死選項可完成有限元的計算，材料的屬性與溫度的關係高度相關。 3 次重新開始和 1500 次時間步進即可獲得答案。

ADINA-FSI

ADINA-FSI 程式是用於帶有結構相互作用的流體流動完全耦合分析（多物理場）的主要工具。它把 ADINA 與 ADINA-F 的所有功能全部整合成一個程式模組，結構和流體流動理想化可使用截然不同的格線。它包含自由表面，使用任意拉格朗日歐拉公式（ ALE ）。

ADINA-FSI 已經成功運用於多個領域，譬如：汽車、工業和醫學領域。以下是運用 ADINA-FSI 的部分顯著案例：

· ABS 防抱死系統分析；

· 燃油泵分析；

· 減震器分析；

· 鐵肺分析；

ABS 防抱死系統分析、剎車系統阻尼器分析

ADINA-TMC

ADINA-TMC 程式可用於解決如下類型的問題：

· 完全耦合的熱機械分析；

· 壓電分析（帶用戶定義子程式）；

· 土壤固結分析（推薦使用 ADINA 程式中的多孔媒介方程來解決這類型的問題）；

總的來說， ADINA-TMC 主要用於解決完全耦合的熱機械問題。在這類問題中，熱溶解影響結構溶解，反之結構溶解也影響熱溶解。

一個熱機械問題包括以下效應：

· 由於材料的塑性變形產生內熱；

· 接觸的物體間產生熱傳遞；

· 由於接觸表面的摩擦使表面發熱；

圖中所示為一個熱機械問題的耦合分析，涉及由於接觸表面的摩擦而生熱以及接觸物體間的熱傳遞。

更多信息請參見ADINA中國官方網站、官方論壇。