1.1　ADINA概述

1.1.1　ADINA软件简介

ADINA（Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis）软件是美国ADINA R&D公司推出的先进的大型通用有限元计算分析仿真平台，广泛应用于结构分析、流体分析、热分析、流固耦合、热力耦合及多场耦合等分析中，为用户提供解决复杂问题的方案。ADINA由K.J.Bathe博士及研究团队于1975年研发，由于其优秀的非线性功能，被工程界、教育界及科研院所广泛采用。经过40多年的不断发展，ADINA软件以其领先的计算理论、稳定的非线性求解技术、强大的多场仿真功能获得用户的广泛好评，享誉全球。

ADINA系统主要包括下列功能模块。

（1）ADINA-AUI：前、后处理界面操作模块。

（2）ADINA-Structure：结构分析模块。

（3）ADINA-CFD：流体分析模块。

（4）ADINA-Thermal：热分析模块。

（5）ADINA-FSI：流体/结构（流固）耦合分析模块。

（6）ADINA-TMC：热/机械（热力）耦合分析模块。

（7）ADINA-M：Parasolid高级建模模块。

（8）ADINA-Transor：与CAD/CAE软件的专用接口。

1.1.2　ADINA主要功能模块介绍

（1）ADINA-AUI（前、后处理界面操作模块）。

ADINA-AUI（ADINA User Interface）模块为计算分析提供统一的前、后处理平台。该模块采用友好的交互式图形界面来实现所有建模和后处理功能，并提供可定义次数的Undo和Redo功能。在AUI中，材料性能、荷载、边界条件等可直接赋予到模型的几何要素上，因此修改单元网格时不会影响模型荷载和边界条件的定义，用户可以反复调整网格；对于由专业建模软件剖分的有限元网格，在导入AUI后，材料性能、荷载、边界条件也可施加在网格要素上。ADINA-AUI提供了多种网格剖分方法，不仅能对常规网格进行剖分，还能对复杂模型进行高质量的六面体单元自动剖分，同时也具有自适应网格重剖功能。另外，Glue Mesh功能还可将不共节点的有限元网格“粘结”在一起。

ADINA-AUI提供了与多种CAD软件的数据接口，可以读入并写出Nastran格式的有限元模型数据，还可以与PATRAN、MSC.Nastran等有限元软件交换模型数据。

ADINA-AUI中内嵌的ADINA-M建模模块，采用的是Parasolid建模技术。

（2）ADINA-Structures（结构分析模块）。

该模块用于求解结构的线性、非线性、稳定性、动力学等问题，尤其在处理非线性及动力学问题等方面具有明显的优势，能够有效地考虑几何非线性、材料非线性、状态非线性等多种非线性效应。

水利工程建设中常涉及的混凝土、黏土、岩石等材料一般具有非线性力学行为，ADINA-Structures模块提供了多种本构模型，包括混凝土材料、Cam-clay材料、Mohr-Coulomb材料、Drucker-Prager材料、曲线描述的地质材料、LUBBY2徐变模型、多孔介质材料等。

对于动力学分析，ADINA-Structures可进行隐式/显式瞬时动力分析、模态分析、谐波响应分析、响应谱分析、随机振动分析。不仅可以计算含接触问题的结构模态，还可以分析流固耦合体的模态和特征频率，例如可分析水库动水压力对大坝振动频率的影响。

（3）ADINA-CFD（流体分析模块）。

该模块包含两种离散方法：有限元法和控制体积法（有限体积法），并提供了丰富的边界条件描述，可计算复杂的流体问题，例如2D或3D流体、牛顿或非牛顿流体、不可压缩流体、微可压缩流体、完全可压缩流体、层流或湍流、稳态流动或瞬态流动、传动分析等流体力学问题。还可以模拟水的流动过程、明渠流动计算以及波浪等。此外，还能够解决传质、移动壁面、自由表面、表面张力、VOF、特殊边界以及多孔介质中的流动等问题。

（4）ADINA-Thermal（热分析模块）。

该模块用于求解结构的热流分析问题，可以解决2D/3D导热、辐射换热、对流换热问题，也可以进行稳态和瞬态分析，能够考虑与时间和温度相关的材料属性、潜热效应、单元生死等功能。此外，该模块还可以与ADINA-Structure联合进行热力耦合分析。水利工程中拱坝结构分析时的温度场及温度应力的计算通常需要用到此模块。

（5）ADINA-FSI（流体/结构耦合分析模块）。

ADINA-FSI模块是全球领先的流固耦合求解器，它将Structure模块和CFD模块的功能完全耦合起来，实现流体和结构耦合的高级分析，并具有迭代耦合和直接耦合两种算法。

开展流固耦合分析时，流体和结构的网格在各自模块单独剖分，流固耦合面上的网格不需要保持节点一致。同时，还可以考虑自由液面运动、移动壁面，以及耦合现象中的气蚀、相变等极为复杂的工程问题，也可以考虑空气中或水下结构物的运动、接触、碰撞，甚至材料破坏等现象。如果流体区域发生变化，还可以考虑网格重剖分或跟随网格等动网格处理技术。

ADINA中的耦合包括：流-固两场耦合（FSI）、流-固-热三场耦合（TFSI）、多孔介质的流-固耦合（PFSI）、多孔介质的流-固-热耦合（TPFSI）。

（6）ADINA-TMC（热/结构耦合分析模块）。

该模块主要用于单、双向热力耦合问题。对于双向热力耦合，热分析的结果将影响结构迭代，结构分析的结果也将影响传热计算。对于热力耦合问题，分析时兼具迭代耦合和直接耦合两种算法。

TMC模块可进行温度应力分析、多体接触传热分析、塑性功转化为热分析、摩擦生热分析等。