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ADINA Multiphysics    工业级多物理场仿真软件

产品版本: ADINA V9.04
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适用平台: Windows/Linux
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    工业级多物理场仿真软件

        多物理场问题发生在一个系统受到各种不同物理场的交互影响时,比如结构变形、流体流动、电场、温度和孔隙压力…在工程和科研中,很多问题都会涉及不同物理场的相互耦合,但在过去,由于计算能力有限,这些耦合现象会被忽略或者非常近似地处理。在数学层面,多物理场问题是由一组耦合的偏微分方程(PDEs)所描述的,如何用一种通用且有效率的方式处理这类交互问题,对联合方程的求解对算法的稳定性提出了挑战。现在,中仿ADINA所提供的分析功能中,许多重要的多物理场耦合效应都包括在内。这些充分的耦合分析功能以及软件高效的求解能力,将帮助用户更深入地预测设计的性能,指导开发更经济安全的产品,以及更好地理解自然现象。中仿ADINA多物理场模块包含了ADINA中所有的求解功能:结构力学、传热、CFD、电磁以及一系列整合在同一模式下的多物理场功能。

        一直以来,ADINA在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领先的地位,尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的求解具有强大优势,被业内人士认为是非线性有限元发展方向的先导。经过近30年的商业化开发,ADINA已经成为全球最重要的非线性求解软件,被广泛应用于各个工业领域的工程仿真计算,包括土木建筑、交通运输、石油化工、机械制造、航空航天、汽车、国防军工、船舶、以及科学研究等各个领域。

       ADINA的最早版本出现于1975,在K. J. Bathe博士的带领下,由其研究小组共同开发出ADINA有限元分析软件。ADINA的含义是Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis的首字母缩写,为动力非线性有限元分析,这表达了软件开发者的基本目标,即ADINA除了求解线性问题外,还要具备分析非线性问题的强大功能,包括求解结构以及涉及结构场之外的多场耦合问题。增量法是数值求解非线性物理问题本质的方法,对非线性物理问题,计算解逼近真实解的过程是通过控制增量步逐步实现的,所谓增量通常是载荷增量或时间增量。

       目前中国超过100所高校和科研机构购买过ADINA软件,同时也在航空航天、国防军工、土木建设等领域具有很多高端企业客户。

 

强大的多物理场耦合模块

 

ADINA结构力学分析模块

针对线性及高度非线性的实体和结构的高级有限元分析工具。

ADINA流体力学分析模块

分析可压缩流体和不可压缩流体的CFD仿真工具,具备当前领先的移动边界和自动网格重新划分功能。

ADINA电磁场分析模块

ADINA电磁模块可用于麦克斯韦方程的求解,处理各类电磁问题,由此产生的电磁场效应能与流体流动进行耦合。

ADINA热分析模块

固体热场问题的传热分析模块。

ADINA流固耦合模块

ADINA流固耦合(FSI)模块拥有领先的面向工业的流固全耦合求解器。同时拥有ADINA结构力学分析模块和流体力学分析模块的授权用户,也可以同时使用FSI模块。

ADINA热固耦合模块

可进行热-结构的耦合分析,包括接触传热分析。同时拥有ADINA结构力学分析模块和热分析模块的授权用户,也可以自动获得该模块的使用权。

ADINA Multiphysics

包含所有模块、具有更强大的功能

ADINA Multiphysics全模块包含了ADINA中所有的求解器,不仅可求解结构力学、传热、流体力学问题,还能够实现多场耦合分析,如流固耦合、热固耦合、多孔介质流动、压电、焦耳热,甚至更多物理场的交互分析。

 

中仿ADINA 用户界面

 

AUI模块 为中仿ADINA所有求解器提供完整前后处理功能,均在交互图形化用户界面内完成。

 

AUI模块主要特征

几何模型可以直接创建,可以导入不同的支持Parasolid 的CAD格式(例如NX, SolidEdge以及SolidWorks),或者IGES图形。

物理属性,载荷以及边界条件,都可以直接在几何模型中添加。单元网格划分修改不影响模型的定义。

在控制单元大小分布的情况下可以实现网格的全自动生成,映射网格可以用在简单的几何结构上。

会话记录文件保存着用户在建模过程中的输入与选择。完整的模型可以通过这个会话记录文件来复现,通过修改这个记录文件,可以建立一个不同的模型。

AUI模块的易用性体现在如下几点:

  • 完全图形化的交互式界面,特定选择及输入时的下拉菜单及对话框更易于使用;
  • 常用功能图标显示,便于快速使用;
  • 图形窗口中科实现拷贝及粘贴;
  • 软件可直接输出AVI格式视频文件;
  • 软件可输出矢量或位图格式的图形;
  • 提供撤销及重做功能,撤销步骤可以自定义;
  • 支持动态旋转,缩放及平移模型;
  • 为重复性工作提供命令行形式输入方式;

 

后处理功能, 结果可视化工具包含以下内容:

  • 变形后及初始化网格显示;
  • 等值线及等值面显示 ;
  • 矢量及张量显示;
  • 图形中绘制变量 ;
  • 屏幕显示变量值同时也可以导出为文件;

 

中仿ADINA高级建模

 

中仿ADINA-M模块 是为用户界面下固体建模提供的一个扩展模块,利用此模块,立体几何可以直接在AUI程序中利用中仿ADINA-M几何单元(例如,长方体、圆柱体等)创建,利用中仿ADINA-M模块可以创建更加负责的立体几何模型。此外,中仿ADINA-M模块可以直接导入不同格式的CAD文件。

软件包含两种版本的中仿ADINA-M模块,一种是基于Parasolid几何内核的(称之为中仿ADINA-M/PS),另一种是基于Open Cascade 几何内核(称之为中仿ADINA-M/OC)。

中仿ADINA-M/PS 基于Parasolid内核,Parasolid内核是流行CAD软件中广泛采用的,例如NX, SolidWorks, SolidEdge, 以及Bentley Systems。Parasolid内核的几何图形可以直接通过ADINA-M/PS导入AUI中,导入的图形,在ADINA AUI下通过ADINA-M/PS工具修改。

中仿ADINA-M/PS 可以导入IGES文件,IGES 格式几何表面可以形成实体。

下图是用中仿ADINA-M/PS导入的几何图形,其网格是用AUI的自由网格划分自动形成的。

 

中仿ADINA-M/OC 基于Open Cascade几何内核。因此,用户可以用一些高级的CAD程序(例如FreeCAD, CAD Exchanger and Datakit)来建模,然后导入ADINA中。

中仿ADINA-M/OC,可以直接导入STEP (.stp) 格式以及IGES格式的图形,IGES同样可以直接形成实体几何。

中仿ADINA-M/OC 利用与中仿ADINA-M/PS相同的命令格式,因此,熟悉中仿ADINA-M/PS的用户可以很容易的掌握此接口模块的使用方法。

中仿ADINA-M/OC 的功能包括: 

  • 导入由Open Cascade内核CAD软件建立的边界几何图形;
  • 定义实体几何基元(长方体,球体,圆柱体,圆环,圆锥,管,棱柱),薄板实体(曲面)以及转换实体;
  • 通过扫掠或旋转几何面形成实体;
  • 通过布尔运算修改几何模型;

 

下列图形,显示的是通过IGES导入后形成的实体模型,用AUI实现的网格划分。

 

若有中仿ADINA-M/PS或中仿ADINA-M/OC模块的授权,AUI可以拥有下列更多的特色功能:

 

 

特色功能

描述

导入Parasolid模型*

导入Parasolid内核CAD软件所建立的几何图形

定义实体

定义实体几何基元(长方体,球体,圆柱体,圆环,圆锥,管,棱柱),薄板实体(曲面)以及转换实体

实体扫掠

沿给定的方向或者曲线,通过扫掠已有的面来创建几何实体

实体旋转

沿轴旋转面,创建几何实体

定义截断面*

通过定义的截面将几何实体划分ewing两段或多段

布尔操作

通过交集、并集等操作修改几何实体

模型简化*

去除实体中微小面 

分割*

将实体通过边或面分割成两部分

 

* 仅限中仿ADINA-M/PS中

下图显示的AUI环境列表中提到的中仿ADINA-M/PS。 

 

CAD/CAE INTERFACES

 

中仿ADINA工程仿真系统 提供了完整的前后处理分析功能(AUI),为使部分熟悉第三方前后处理工具的用户更有效率的创建有限元模型,软件提供了更多的前后处理接口功能:

接口

描述

Parasolid 

中仿ADINA-M/PS 基于Parasolid内核,Parasolid内核是流行CAD软件中广泛采用的,例如NXSolidWorksSolidEdge,以及Bentley Systems

IGES 

当不支持直接建模时(例如CATIA),IGES格式是CAD软件转存的首选

 
Open Cascade 

中仿ADINA-M/OC 基于Open Cascade几何内核。因此,用户可以用一些高级的CAD程序(例如FreeCAD, CAD Exchanger and Datakit)来建模

STL 

STL文件是由扫描三维图像或CAD软件得到(例如AutoCAD),此格式可以导入中仿ADINA,中仿ADINA由此创建必要的点线面来定义有限单元的网格划分以及载荷和边界条件。

 STEP 

STEP (标准的产品交换格式数据)文件 可以在有中仿ADINA-M/OC模块授权时导入

Point Cloud 

中仿ADINA 导入三维扫描图像的点云数据,创建立体几何模型。这个几何模型可以保存为STL格式,便于进一步的处理。

I-DEAS NX 

I-DEAS有限元模型可以转到中仿ADINA中计算,结果可以转回I-DEAS 数据库中后处理。

 Femap 

Femap 有限元模型可以转化到中仿ADINA 结构力学、流体力学以及流固耦合模块中进行计算,结果可以导回到Femap中进行查看。

NX 

中仿ADINA支持NX作为前后处理的环境,NX生成的网格可以导入到中仿ADINA,中仿ADINA的计算结果可以导入到NX中做后处理。

Nastran 

Nastran 输入文件可以直接导入AUI程序,包括NX Nastran命令,例如三维接触定义,同样支持。额外的载荷和边界条件同样可以导入其内。中仿ADINA的计算结果,可以输出为Nastranop2格式,此文件可以直接在Nastran中读取来做后处理。

EnSight 

中仿ADINA允许将流体模块及结构力学模块的结果导出为EnSight格式,可以在EnSight中进行后处理。

 

 

 

 

 

 

 

 

    一直以来,ADINA在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领先的地位,尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的求解具有强大优势,被业内人士认为是非线性有限元发展方向的先导。经过近30年的商业化开发,ADINA已经成为全球最重要的非线性求解软件,被广泛应用于各个工业领域的工程仿真计算:

  • 材料加工
  • 机械制造
  • 航空航天
  • 船舶工程
  • 汽车工业
  • 石油化工
  • 土木工程
  • 水利水电
  • 岩土工程
  • 地下工程
  • 核工业
  • 能源
  • 交通
  • 生物力学
  • 自然科学
  •     汽车工业

    燃油泵通过一个凸轮机构转速控制燃油输出流量。在设计中最关心的问题是凸轮转速与流量之间的关系。 示意图中凸轮运动带动泵的横膜(diaphragm), 横膜的运动导致泵腔中压力波动,负压时燃油从入口(inlet valve)进入,反之则从出口(outlet valve)流出。此模型中涉及流体移动壁面问题,采用 ADINA分析获得很好的结果。

燃油泵速度场、压力场分布

    按美国联邦汽车安全标准(FMVSS)规定,新型号汽车在投放市场前须按此标准进行严格测试。Ford汽车公司采用ADINA静力隐式求解方法,按FMVSS 216(CAR Roof Resistance Test)试验标准,对Ford Taurus车型进行仿真分析。此分析模型中涉及到材料大变形、破坏、局部失稳、接触等众多非线性因素,对任何软件隐式求解能力都是极大的挑战,而ADINA在很短时间内获得理想的答案,可见ADINA软件的求解稳定性、可靠性、效率等方面具有明显的特点和优势。

汽车压溃实验模拟

  •     生物医学工程

分叉脑动脉瘤患者的血液流动分析(流固耦合模拟)

  •     土木工程

库伯河大桥地震载荷作用下的瞬态动力学模拟

  •     材料成型

材料成型过程中的应力分布和变形

  •     核物理工程

轻水反应堆管道破裂后的动态响应