ADINA中单元生死

ANSYS分析步骤使用Ansys分析一个矩形截面梁求解在力F作用下梁的内力和变形，F=500KN，L=6m，B=400mm，H=600mm。

E=3e4一、准备1、用ANSYS PRODUCT LAUCHER启动软件，指定工作名称与标题；2、设定分析模块Preferences>Structural二、前处理（Preprocessor）1、定义单元属性Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add>Beam3(Solid42/Solid45)>Ok(Solid42>Option>Plane Strain)2、定义单元实常数Preprocessor>Real Constant>Add/Edit/Delete>Add> Ok，在AREA输入0.4*0.6，IZZ输入0.4*（0.6**3）/12,HEIGHT输入0.6>Ok3、定义材料属性Preprocessor>Material Props>Material Model>Structural>Linear>Elastic>Isotropic，在EX输入3e7>OkPreprocessor>Material Props>Material Model>Structural>Density4、创建和读入几何模型Preprocessor>Modeling>Creat>Keypoints>In Active CS，选取两个点1（0,0,0）2（6,0,0）>Lines>Straight Line（Areas），连接1、2点5、划分单元获得网格模型Preprocessor>Meshing>MeshTool，对线进行划分，划分为12个单元单元生死（1）选择分析类型，Solution>Analysis Type> Analysis Options,打勾大变形影响和选择N-R选项；（2）打开初始应力文件，Solution>Load Step Opts>Initial Stress>Write Stresses （3）求解Solution>Solve>Current LS（4）读入初试应力，Solution>Load Step Opts>Initial Stress>Read IS File（5）关闭初始应力文件（6）杀死单元Solution>Load Step Opts>Other>Birth&Death>Kill element（7）再求解6、保存三、求解（Solution）1、定义边界条件Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes（On lines/On Areas），选择左边节点，选择All OFF，选择OK2、定义荷载Solution>Define Loads>Apply>Structural>Force/Moment(pressure/inertia)>On Nodes，拾取右边节点，选择FY，在VALUE输入-500，选择OKSolution>Define Loads>Apply>Structural>Inertia>Gravity>Global ,y除输入103、求解Main Menu：Solution>Solve>Current LS>Ok4、保存结果四、后处理（General Postproc）1、查看分析结果（变形和应力分布）Main Menu：General Postproc>Plot results>Deformed shape，>Read results>First set General Postproc>Plot results>Contour Plot>Nodal Solu, 查看节点云图 2、分析处理并评估结果1.打开程序AUI2.选择ADINA Structure3.定义点，选择Define points，输入点坐标，如需修改坐标如柱坐标（Cylindrical）可从Coordinate System中添加修改（注意辅助点也同时输入）4.Define lines 或Define surfaces划线和面5.利用Point labels或line labels等可查询点线面体的编号6.利用Cross section定义截面，注意截面s的方向应为指向辅助点的方向。

ANSYS单元生死总结主要参考了ANSYS帮助和ANSYS公司的培训资料，以及崔家春关于生死单元总结的文章，格式按照崔工的编排，很多内容也是他的总结，我加了些补充。

在ANSYS中，单元的生死功能被称为单元非线性，是指一些单元在状态改变时表现出的刚度突变行为。

1)单元生死的原理：1.在ANSYS中，单元的生死功能是通过修改单元刚度的方式实现的。

单元被“杀死”时,它不是从刚度矩阵删除了,而是它的刚度降为一个低值。

杀死的单元的刚度乘以一个极小的减缩系数(缺省为1e-6)。

为了防止矩阵奇异,该刚度不设置为0。

2.与杀死的单元有关的单元载荷矢量(如压力、温度)是零输出3.对于杀死的单元,质量、阻尼和应力刚度矩阵设置为0。

4.单元一被杀死,单元应力和应变就被重置为05.因为杀死的单元没有被删除,所以刚度矩阵尺寸总是保持着1.与之相似，当单元“活”的时候，也是通过修改刚度系数的方式实现的。

所有的单元,包括开始被杀死的,在求解前必须存在，这是因为在分析过程中刚度矩阵的尺寸不能改变,所以，被激活的单元在建模时就必须建立，否则无法实现杀死与激活。

2.当单元被重新激活时，它的刚度、质量与荷载等参数被返回到真实状态。

3.当大变形效应打开时（NLGEOM,ON），为了与当前的节点位置相适应，单元被激活后，其形状会被改变（拉长或压短）。

当不使用大变形效应时，单元将在原始位置被激活。

4.当单元“激活”后,它们没有任何应变历史记录，它们通过生和死操作被“退火”，生的时候所有应力和所有应变等于零。

2)单元生死求解过程：1 建模，对将要进行杀死或激活的单元进行分组。

这点非常重要，将会影响后续工作的效率。

2定义第一个荷载步。

在第一个荷载步中，必须选择分析类型和适当的分析选项。

通常情况下，应该打开大应变效应，而且当要使用单元死活行为时，必须在第一个荷载步中明确设置Newton-Raphson选项。

若不存在其它非线性,应明确指定完全Newton-Raphson 选项。

第二章 ADINA功能简介一、ADINA用户界面ADINA是一个全集成有限元分析系统，所有分析模块使用统一的前后处理用户界面ADINA User Interface (AUI)，易学易用，采用友好Windows图标风格创建几何模型，实现所有建模和前后处理功能。

其命令流文件Jobname.in自动记录跟踪用户的所有输入数据，用户可以根据需要随意查看、编辑Jobname.in文件达到重建或修改整个模型的目的。

ADINA-AUI的主要特点是：采用Parasolid为核心的实体建模技术，这是许多大型CAD 软件采用地一种几何建模技术，因此可以方便地创建各种复杂的几何模型。

同时，ADINA 提供各种几何数据接口，可以与当前的各种主流CAD软件实行无缝集成（如Unigraphics,SolidWork、SolidEdge、Pro/ENGINEER、I-DEAS、AutoCAD等等），直接利用CAD软件生成的几何模型进行有限元分析计算。

ADINA提供了多种网格划分工具，能对复杂模型进行全自动六面体网格划分，单元大小易于调整。

另外ADINA不但可以与CAD软件实现无缝连接，而且还可以与Nastran等软件交换有限元模型数据。

1 前处理功能：•Windows图标风格•用户可以根据需要添加和减少图标，任意组织界面•可对常用功能操作自定义快捷键•具有Undo和Redo功能•模型动态旋转、缩放和平移•快速方便的布尔运算，快速建立复杂模型•各种加载方式，载荷可以随时间和空间位置而变化•多种网格划分功能，可对复杂模型进行自动六面体网格划分2 后处理功能：•支持各种结果变量可视化处理方法，具有网格变形图、彩色云图、等值线图、矢量图、曲线图及其它实用绘图功能•同一窗口可以显示不同的结果图形•可对模型图进行隐藏、透明显示•屏幕或文件变量数据列表•方便的绘制出模型的任意点任一计算结果参量随时间或其他参量的变化曲线，例如应力－应变曲线、位移－时间曲线、应力－时间曲线等等•可以进行变量运算，从输出变量中定义导出变量•可以对相对结果进行图形显示（如最终时刻相对于t1时刻的变形情况－相对位移，常用于含地应力问题的变形结果处理。

河海大学硕士学位论文
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图４－６坝体生死示意图
在ＡＤＩＮＡ中，单元生死可以通过给代表坝体的体赋生的时间来实现，如图４．７所示。

图４—７给体赋生时间输入框
而相应的水荷载等外部荷载的分期加载则需要通过定义时间函数来实现。

当不使用自动时间步长技术时，每个外部荷载将由一个时间函数来确定其在求解过程中随时间变化的性质。

４．３本章小结
本章首先对有限元软件ＡＤＩＮＡ进行简要介绍，然后介绍了本文中需用到的ＡＤＩＮＡ章节，着重探讨了接触面及分期加载在ＡＤＩＮＡ中的模拟。

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第５章下六甲面板堆石坝静动力分析
虑坝体的应力和位移，所以对两岸坝肩等高线简化处理成直线，坝的整体有限元模型如图５．３所示。

坝体典型剖面的有限元网格如图５－４所示。

面板堆石坝坝轴向有限元网格图如图５．５所示。

图５—３面板堆石坝的整体有限元模型
图５—４面板堆石坝典型剖面有限元网格图
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图５－５面板堆石坝坝轴向有限元网格图。

ADINA8.5新功能与特点一、系统的新功能与特点1.1、ADINA8.5所支持的操作系统平台：（1）所有模块都有并行求解器，但只有ADINA和ADINA-T模块可以进行并行的矩阵组装（parallelized assembly）。

（2）只有ADINA结构模块可以。

（3）提供x86版本的AUI，以便使用ADINA-M模块。

（4）Red Hat9.0或更高版本，或相当的Linux版本。

（5）支持3GB内存空间。

1.2、Linux版ADINA8.5扩展名的改变：为了与Windwos版ADINA的文件扩展名一致，Linux版的ADINA8.5相应的文件扩展名进行了修改：二、ADINA结构模块新功能与特点2.1 分布式并行计算（DMP）Linux版ADINA8.5支持在由64位x86处理器计算机或者皓龙（Opteron）处理器计算机组成的计算机群（clusters）上进行并行计算。

对于隐式分析，稀疏矩阵求解器（Sparse）和三维迭代求解器（3D-Iterative）支持分布式并行计算（DMP）。

对于显示分析，荷载积分支持DMP，并且所有的显式接触算法都支持DMP，其中显式罚函数接触算法是完全并行的（full parallelized）。

需要注意的是，DMP版本需要单独的License授权，运行时的脚本文件也是与非DMP 版不同的。

DMP求解只能通过命令行实现。

2.2 ADINA热机耦合模型（ADINA TMC model）ADINA的热分析功能（ADINA-T）被加入到了ADINA结构模块（ADINA-Structures）中，这个分析功能被称为“ADINA TMC model”，这与此前的热机耦合模块（ADINA-TMC）是不同的。

ADINA TMC model可以实现两种求解功能：热与结构的顺序求解和热-结构耦合求解。

ADINA TMC model可以包括如下功能：●热分析可以使用杆单元（truss）、二维实体单元（2-D solid）、三维实体单元（3-Dsolid）、梁单元（beam）、等参梁单元（iso-beam）和管单元（pipe）。

Edited By LS_Terminator ADINA计算温度场和温度应力场，TMC比较关于ADINA-T中计算温度场，模型的建立，网格划分，荷载，边界条件，初始条件的施加，单元生死的定义，相信大家都很熟悉了，关于很多人都说ADINA建模很麻烦，但是我个人还是比较喜欢用它来建立模型，尤其它强大的六面体网格的剖分功能，网格的COPY、CONVERT等。

ADINA中计算温度应力场，一般有三种方法：一：在ADINA-T中，先计算好温度场，然后DELETE F.E.MODEL，再删除所有荷载，在不改变网格的布局，利用DA TA READ FROM FILE的方式来导入温度场，计算应力场。

二：在ADINA-T中，先计算好温度场，（计算是勾选CREA T MAPPING FILE）然后DELETE F.E.MODEL，再删除所有荷载，网格可以加密，可以变稀疏，网格形态等等，利用THERMAL MAPPING的方式来导入温度场，计算应力场。

三：在ADINA-S选择TMC来直接施加有关温度的荷载，边界条件，单元的生死，直接耦合计算温度场，温度应力场。

关于这三种方式我有几点想分享一下：1、由于ADINA在边界元交界处，对环境温度做了平均，所以在涉及到单元生死边界元交界处，计算出来的温度会偏低，所以在这个问题上，ADINA-T在T模块中通过设定环境温度在这个交界处，计算结果正常，不偏低。

然后利用上述的第一种，第二种，方式导入到ADINA-S中使计算结果，当然没有问题了。

2、还是同样的问题，如果在ADINA-S利用TMC来计算温度应力场的话，在涉及到单元生死的交界处，没有办法设定交界处的环境温度，当然算出来的温度场单元交界处的温度会偏低，但整体规律没有问题；既然交界处的温度偏低，那么这个位置的温度应力也会有所偏差了。

3、如果我的模型很复杂，这是我最近做的一个泵站的模型，模拟整个施工过程的温度场和应力场，混凝土的弹性模量采用随时间变化，不同颜色代表不同的浇注时段（10次），对于这个模型，如果采用TMC来做，我个人感觉不太合适，因为涉及到到的单元生死太多，边界元交界处的温度肯定会偏低，那么温度应力场就失真了；4、鉴于此我采用了第一种方式（第二种也行），由于模型很大，很复杂，如果我先删除了所有的网格，然后再在ADINA-S中重新划分网格，显然不能保证网格一致，实际情况也是，所以我采用ADINA中的网格COPY功能，将3D CONDUCTION全部COPY到ADINA-S中，变为3D SOLID这样的网格布局肯定是一样的，（如果我再次划分的话，体实在是太多，根本就不现实，难免出错）BOUNDARY CONVECTION肯定是忽略了，对于我算结构场也没有用，然后利用DA TA READ FROE FILE(THERMAL MAPPING)计算温度应力场。

ADINA软件介绍ADINA 软件是美国ADINA 公司的产品，也是唯一的产品，是基于有限元技术的大型通用分析仿真平台。

公司的创始人以及软件的领导者之一，是美国麻省理工学院的K.J.Bathe教授，他也是国际有限元界着名科学家。

整个Adina系统只有200多M,但却包含完整的前后处理器以及求解器，并且求解器的功能涵盖从基本结构分析到流固耦合分析，实在让人觉得不可思议。

程序包含如下模块：ADINA-AUI(前后处理模块)ADINA-F(流体分析模块)ADINA（结构分析模块）ADINA-FSI（流固耦合分析模块）ADINA-T（热分析模块）ADINA-TMC（热结构耦合分析模块）ADINA-TRANSOR（与CAD系统的专用接口）如Pro/Eengineer,I-DEAS, AutoCAD/MDT,PATRANADINA具有广泛的模拟能力，因此在机械、汽车、材料加工、航空、航天、土木、电子电器、军工、生物力学等领域都有应用。

ADINA-AUIADINA-AUI是所有ADINA 子程序的前后处理功能，它为建模和后处理的所有任务提供了一个完全交互式的图形用户界面。

个人感觉界面有点乱，上部大量的工具按钮和下部的命令提示窗占了很大的屏幕空间，中间的图形区域小的可怜，17寸的显示器显的太小了。

按钮类型的界面类似HyperMesh，不过Adina是视窗风格。

ADINA-MADINA-M是ADINA-AUI 程序的一个附件，基于 Paraolid 核心，提供了立体建模的功能，通过 ADINA-M 可在 ADINA-AUI 程序中直接创建立体的几何图形。

实际上ADINA-M就是相当于一种CAD软件的功能，类似于Pro／e、Solidworks等等。

ADINAADINA 程序是基本的结构求解器，为固体、桁架、梁、管道、金属板、壳体和缝隙提供了多样化和通用的有限元分析能力，材料模型有金属、土壤与岩石、塑料、橡胶、织物、木材、陶瓷和混凝土等等。

ADINA程序对深基坑变形三维有限元模拟的应用摘要:深基坑工程一般会在城市建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁进行,深基坑一般是为了设置建筑物的地下室而根据需要进行挖掘的,属于临时性工程,但其工程如果完成不好,则会危及周边的建筑,所以近些年来结深基坑的设计上进行了深入的研究,采用了信息工程和动态的设计思想。

本文采用通用有限元程序ADINA对某基坑工程进行三维动态模拟,通过计算将结果与实测变形数据对比,以验证模型参数的合理性,并采用此合理参数为基础数据进行数值模拟,研究支护结构变形规律。

关键词:深基坑有限元程序ADINA 动态模拟1 引言步入21世纪第2个十年,我国大中型城市的经济飞速发展,尤其房地产行业的不断扩张,大型高层建筑不断涌现,随之而来的是各种岩土体工程的大量开展,其中最重要的当属深基坑工程。

深基坑工程在国外被称之为“深开挖工程”,深基坑工程在中国起步较晚,在工程开始之初设计时以开挖工程的诸多技术参数为依据,但在实际施工过程中却往往引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形,传统的设计方法存在许多弊端。

有鉴于此,人们不断的总结实践,针对深基坑工程,进行了一系列的改进,在深基坑设计、施工管理过程中,由于岩土体性质的多样、不确定性对基坑支护结构的变形影响较大,为提高基坑施工管理的效率,以快捷、直观的方式预测基坑变形成为关键。

本文采用有限元方法,对某基坑进行模拟分析,分析预测其变形,以考察此种方法对于基坑预测的可行性。

2 工程概况2.1 工程环境特征沈阳奉天商务大厦位于沈阳市和平区,工程为高层建筑,基础埋深11.3m,该工程的新建高层部分与原办公楼紧密相连,周边工程建筑物比较密集,高交通量的城市主干路环绕,从而影响基坑的因素较为复杂。

2.2 工程勘察数据整理(表1)(1)土体相关参数数据2.3 支护结构形式及基坑变形检测数据本工程采用排桩加锚杆支护结构,桩间采用挂铁丝网喷射混凝土支护。

ADINA学习交流之ADINA基础操作（讲稿）主讲人：田亚光（苦苦）整理于2009-5-23主讲人简介苦苦，真名：田亚光，辽宁沈阳人，硕士学历苦苦视频创作者学习经历：2000年～2004年辽宁工程技术大学土木工程工学学士（交通土建方向）2004年～2007年辽宁工程技术大学岩土工程工学硕士师从张向东教授2007年～至今辽宁有色勘察研究院研究方向：主要干岩土、地质灾害治理施工、设计、地质灾害防治规划等工作ADINA基础操作总结苦苦摘要：本人学习ADINA几年，对ADINA基本操作有所了解，虽不太深入，但也有一些小经验，在此做一总结，与大家分享，也有一些未解问题与大家共同探讨。

引言早期有限元的主要贡献来自于Berkeley大学。

Berkeley的Ed Wilson发布了第一个程序，其他著名的研究成员有J.R.Hughes，Robert Tayor,Juan Simo等人，第一代的程序没有名字，第二代线性程序就是著名的SAP(structural analysis program)，非线性程序就是NONSAP。

K.J. Bathe是Ed Wilson在Berkeley的学生，后来在MIT任教，期间他在NONSAP的基础上发表了著名的非线性求解器ADINA(Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis)，其源代码因为长时期广泛流传而容易获得。

Bathe的著作丰厚，结合公布的源代码，让后来者获益匪浅，让人敬佩。

(本人空间内有此段转载，推荐大家细读)ADINA即Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis的缩写，翻译为自动动态增量非线性分析。

ADINA R & D，Inc. 公司于1986年始创于美国麻省（即马萨诸塞州）Watertown。

创始人是国际上知名的有限元软件研发者，美国麻省理工学院的K. J. Bathe教授。

ADINA 和流固耦合（FSI ）ADINA 独具的流固耦合求解功能可以在单一系统ADINA 中模拟流体和因大变形、非弹性、接触及温度而经历明显的非线性响应的结构之间完全耦合的物理现象。

一个完全耦合的流固耦合模型意味着结构的变形影响流体区域，反过来流体的作用力也会施加到结构上。

从流体的角度看，Navier-Stokes 流体可以是不可压的，轻微可压的，低速和高速可压的。

从结构的角度看，各种结构单元类型都可以参与FSI 过程（即壳单元，2D 和3D 结构单元，梁单元，等参梁单元，接触面等），支持各种材料模型、支持各种非线性物理过程如材料失效、单元生死、结构失稳、相变等等。

此外，ADINA 还提供了针对流体是势流理论的完全耦合的流固耦合模型。

但由于势流体计算理论相对简单，不是本文主要讨论的内容。

ADINA FSI 是如何工作的？ADINA 在一个单一系统中组合了结构和流体动力学方程，获得这个系统的统一方程组，并对其进行求解。

对流体模型可以选择基于节点的FCBI （Flow-Condition-Based Interpolation）算法和基于单元的FCBI-C 算法进行单元的定义。

• FCBI 单元算法：基于速度自由度的FCBI 算法是用来提供稳定性的。

有限元方程可以通过Newton-Raphson 迭代计算一致的Jacobian 矩阵来进行求解。

因此流固耦合系统中能建立一致的刚度阵可以解决极为复杂的非线性问题。

• FCBI-C 单元算法：所有的解变量定义在单元的中心，速度和压力间的耦合是迭代地处理的。

因此在使用FCBI-C 单元算法的FSI 分析中，结构模型和流体模型之间的耦合也是迭代地处理的。

这种算法可以用来解决很大计算规模的实际问题。

这些算法可以适用于从低雷诺数到高雷诺数的各种流体。

一旦计算区域的任何一部分发生变形，对流体的Eulerian 描述就不再可用了。

因此，ADINA 求解流体的控制方程使用Arbitrary-Lagrangian-Eulerian(ALE)表示。

深基坑分层开挖施工技术及要点摘要:基坑进行土方开挖时,会引起邻近土体发生地表沉降,使得建筑物的安全性能受到威胁。

合理的土方开挖方案是保证深基坑施工过程顺利进行的重要条件。

因此本文运用ADINA软件对基坑开挖过程中土地表沉降情况做了预测,从基坑土方施工的角度,对某高层建筑的施工过程予以协调,保证施工的正常安全运行。

关键词:基坑开挖地表沉降土方开挖ADINA基坑开挖时,对周围土体产生一定的扰动作用,使得土体发生垂直或竖直方向的变形,对高层建筑的地基基础稳定性造成影响,使得建筑物的使用功能不能正常发挥。

因此选择合理的基坑开挖方式,做好土方开挖工作,是施工顺利进行,加快施工进度的重要措施。

本文结合某市高层住宅楼西向基坑开挖工程实例,根据工程实例中的地质条件选择了分层开挖方法进行基坑开挖,并运用有限元软件ADINA对分层开挖方法下的地表沉降作以预测,进一步总结了分层开挖施工方法的优势及其施工要点。

1 工程实例某市拟建一座高层住宅楼,总占地面积3060m2的16层建筑。

下层未设置地下室结构,基坑开挖深度为20m。

场地位于城市中心,车流人流较为密集,周边环境较复杂,管线较多。

根据相关部门提供的工程地质条件,本文数值模拟的计算参数见表1。

2 土方施工安排及要点在详细分析了工程地质条件、开挖深度,周边环境之后,发现在深基坑土方施工中的难点主要集中在周边环境较为复杂,管线较多上,无形中增加了土方开挖的难度。

较为成熟的土方开挖方法有四种,如表2所示。

综合对比各种开挖方法,考虑到工程中的周边环境复杂,为保证基坑开挖的安全性,采用了从基坑的某一边向另一边平行开挖的分层开挖方式进行[1],将基坑开挖过程分为十段,每段开挖厚度为10m,第一层次用反铲挖掘机开挖,第二层及以下土方[2],采用预留台阶反铲外运的方式将土运至地面[2],在施工中营注意需待上一层次的内支撑达到了设计强度后才能进行第二层以下的土方开挖[3]。

最后结合人工挖土的方式,控制基坑工程中的超挖。