自动动态增量非线性有限元软件ADINA 2023

1 引言

在还没有Plaxis, RS2, FLAC3D, 3DEC等岩土专用软件之前的Dos操作系统年代,  ADINA (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis)是国内岩土工程数值模拟的重要工具，它是比Abaqus和ANSYS更早引入到国内的有限元软件，尽管现在做岩土工程分析很少人再使用它, 不过ADINA一直在不断发展和壮大，现在ADINA属于Bentley旗下的软件，最新版本为ADINA Ultimate V10.00.333。在此之前，本公 众 号曾经发布过两个版本：V09.07.1和V09.09.00.174。

2 ADINA简介

ADINA代表着Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis---自动动态增量非线性分析, 在固体、结构、流体和带有结构相互作用的流体流动仿真软件方面处于领先地位。ADINA系统是一个多功能的综合性软件，用于有限元分析、结构和流体流动以及流体和结构模拟，ADINA系统可用于分析多物理场问题，如流体和固体的力学-热相互作用以及结构和一些非线性分析的问题。ADINA使用一个程序系统进行结构、流体和具有结构相互作用的流体流动的综合有限元分析。分析能力从解决简单的结构、传热或流体流动问题到解决复杂的多物理问题，都使用同一个程序系统。ADINA的主要分析功能如下: 

- 固体和结构的位移和应力分析

- 传热分析

- 不可压缩和可压缩的流体流动

- 流体-结构相互作用(FSI)

- 热-力学耦合(TMC)

- 结构-孔隙压力耦合(多孔介质)

- 热-流体-结构耦合

- 电场-结构耦合

- 热-电耦合

- 声波流体-结构耦合

- 流体流动-质量传递耦合

ADINA用户界面使用Parasolid内核作为其几何体引擎。因此，NX和SolidEdge的用户可以很容易地将他们基于Parasolid的几何模型(零件和装配)导入到ADINA进行网格划分，应用基于几何的载荷和边界条件，并使用ADINA系统进行结构、传热、流体或耦合的多物理场分析。ADINA还可以导入Nastran格式的有限元模型，并以Nastran op2格式输出结果。因此，NX、I-deas和Femap的用户可以在他们的预处理程序中建立他们的有限元模型，然后用ADINA运行分析并在他们的环境中对结果进行后处理。

3 ADINA模块

ADINA是强大的有限元软件，可以解决最困难的非线性问题，包括几何、材料和载荷非线性；大变形和接触条件。ADINA包括各种CAD/CAE接口，为前处理和后处理提供了广泛的功能。ADINA内置了许多模块, 下面简要描述ADINA系统的不同模块。

(1) ADINA Structures: 用于固体和结构的线性和高度非线性分析的首要有限元程序。

(2) ADINA CFD: 用于分析可压缩和不可压缩流的CFD程序，具有最先进的移动边界和自动重塑功能。

(3) ADINA EM: 提供了解决一般麦克斯韦方程的能力，支配电磁现象。由此产生的电磁效应也可以与流体流动结合起来。

(4) ADINA Thermal: 模块用于固体和现场问题的传热分析。

(5) ADINA FSI: (流体-结构相互作用) 工业界用来进行流体流动与结构相互作用问题完全耦合分析的主要代码。该模块对同时获得ADINA Structures和ADINA CFD模块许可的用户可用。

(6) ADINA TMC: 这个模块提供了热-力学耦合(TMC)分析的功能，包括对接触传热的分析。如果同时获得ADINA Structures和ADINA Thermal模块的授权，用户就可以自动访问这个模块。

(7) ADINA Multiphysics: 包括所有ADINA的固体和结构、传热、CFD和电磁学求解器，以及多物理场功能，如流固耦合、热机耦合、多孔介质、压电、焦耳加热等.

(8) ADINA用户界面: ADINA用户界面程序(AUI)为所有ADINA解决方案程序提供完整的前处理和后处理功能。

(9) ADINA Modeler: ADINA-M是AUI的一个附加模块，提供实体建模功能并与所有其他基于Parasolid的CAD系统直接集成。

(10) CAD/CAE接口 通过ADINA Modeler，用户可以直接导入基于Parasolid的(如NX、SolidWorks和SolidEdge)CAD几何图形。还提供了与主要系统如I-DEAS和Femap的接口程序。在目前没有直接接口的地方(如CATIA)，几何体可以通过IGES接口导入。

4 ADINA在岩土工程中的应用

ADINA提供了有限的岩土本构模型: Drucker-Prager, Mohr-Coulomb, Cam-clay以及一个自定义的曲线描述模型. 这些模型可以用来分析一些常见的岩土工程问题, 例如:

(1) 二维和三维的固体元;

(2) 生死单元, 用来模拟地下开挖, 这是早期使用ADINA的主要原因;

(3) 初始应力和应变;

(4) 重力载荷;

(5) 小应变和大应变;

(6) 相关或非相关的流动法则(用于塑性分析)