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ADINA 软件数据接口和应用实例1


第 1 章 ADINA 软件数据接口和应用实例

1.1 ADINA 软件简介
ADINA 出现于 1975,在 K. J. Bathe 博士的带领下,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,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,还具备分析非 线性问题的强大功能,即求解结构以及涉及结构场之外的多场耦合问题。 到 84 年以前,ADINA 是全球最流行的有限元分析程序,一方面由于其强大功能,被工 程界、科学研究、教育等众多用户广泛应用;80 年代到 ADINA84 版其源代码是完全公开的 Public Domain Code,后来出现的很多知名商业有限元大量采用 ADINA 的早期源代码。 1986 年,K. J. Bathe 博士在美国马萨诸塞州 Watertown 成立 ADINA R&D 公司,开始其 商业化发展的历程。ADINA 公司发展的目标是使其产品 ADINA-大型商业有限元求解软 件,专注求解结构、流体、流体与结构耦合等复杂非线性问题,并力求程序的求解能力、可 靠性、求解效率全球领先。 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、流体、流/固耦合等复杂问题具有强大优势,被业内人士认为是非线性有限 元发展方向的代表。经过近 30 年的开发,ADINA 已经成为全球最重要的有限元求解软件, 被广泛应用于各个行业的工程仿真分析,包括机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木 建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究及大专院校等各个领域。 ADINA 系统主要包括以下模块: ADINA-AUI:用户前后处理界面 ADINA:结构分析模块 ADINA-F:计算流体动力学分析模块(CFD) ADINA-FSI: (Fluid Structure Interaction)流体结构耦合分析模块 ADINA-T:温度,场问题求解模块 ADINA-TMC:热、机械耦合求解模块 ADINA-TRANSOR:与 I-DEAS, PATRAN, PRO/E, AutoCAD 等软件的专用数据 接口。

1.2 数据接口

1.2.1 数据接口简介
ADINA 有限元系统与工程上主流的 CAD、CAE 软件通过各种接口传递工程数据,这 些接口可以完成几何模型、 有限元模型的直接转换, 有些软件系统甚至与 ADINA 直接集成,

作为 ADINA 的前后处理使用。
表 1.1 ADINA 相关接口技术及软件一览表
接口名称 其它工程软件 基于 Parasolid 的 CAD 软 件: Unigraphic Parasolid 通用数据接口 SolidEdge SolidWorks IronCAD MacroStation 几乎所以的 CAD 软件都支持 IGES 格式输出, IGES 通用数据接口 Catia AutoCAD 一些与 ADINA 还没有直接接口的 CAD 系统通过此接 口可以将几何模型读入 ADINA(如 CATIA) ; 提供两种数据转换方式:一种是将 Pro/ENGINEER Pro/ENGINEER Pro/ENGINEER 几何转换为 ADINA-M 几何; 一种是通 过 ADINA-AUI(UNIX 系统)直接存取 Pro/ENGINEER 几何进行有限元分析; 将 AutoCAD 的 Mechanical AutoCAD/MDT AutoCAD/MDT 体; I-DEAS 有限元模型通过接口转换后可作为 ADINA TRANSOR for I-DEAS I-DEAS ADINA 程序的前后处理器使用。即由 I-DEAS 为 ADINA 准备计算模型,而 ADINA 计算结果能够再到 I-DEAS 进行结果后处理; MSC.Patran 可以作为 ADINA 的前后处理使用。 ADINA TRANSOR for Patran MSC.Patran 用户可以对 Patran 模型定义载荷、边界条例、材 料和单元特性,随后启动 ADINA 求解器进行分析, 分析结果文件可以由 Patran 读入进行后处理; MSC.Nastran MSC.Patran Nastran 数据文件 Altair.Hypermesh Eta.FEMB Eta.VPG FeMap Nastran 输入文件(*.nas、*.bdf 或*.dat)可 以直接读入 ADINA-AUI 数据库; Desktop 创建的实 ADINA 采用 Parasolid 建模技术,因此对所有 基 于 Parasolid 建 模 内 核 的 CAD 系 统 , 如 Unigraphics, SolidWorks 和 SolidEdge 等可直接 进行数据交换; 数据转换功能

体模型转换到 ADINA-M 几何格式, Parasolid 实 即

1.2.1.1 Parasolid 数据接口 Parasolid 数据标准是由美国 EDS 公司开发的一种几何工业标准, 是众多大型 CAD 软件 的模型创建内核(Geometry Engine) ,ADINA 采用 Parasolid 作为其几何建模内核技术。 ADINA 的 Parasolid 几何建模和数据接口是购买 EDS 公司的最新技术整合而成,ADINA8.1 版本支持 Parasolid 13 版本。 ADINA 的 parasolid 与 Unigraph、 Solidedge、 Solidworks 等以 Parasolid 作为内核的 CAD 软件通过 Parasolid 标准接口读入 CAD 数据。CATIA 软件近期版本支持 Parasolid 输出,其

数据也可以直接读入 ADINA;Parasolid 建模技术是全球 CAD 软件最为流行的建模技术, 绝大多数知名 CAD 软件都是采用 Parasolid 作为几何建模的核心技术。如: Unigraphics SolidWorks IronCAD SolidEdge MicroStation 由于采用同样的几何建模内核,ADINA 可以通过其 Parasolid 接口与这些软件直接交换 几何模型,由于数据结构完全相同,不存在信息失真或丢失的问题。以装配形式写出的 Parasolid 模型(即存在多个 PART) ,可以由用户控制是否将相邻的 PART 连成整体,这样可 使网格连续。其它很多大型 CAD 软件,即使没有采用 Parasolid 内核,却有 Parasolid 接口, 可将创建的 CAD 模型以 Parasolid 格式传入 ADINA。

图1

Parasolid 装配几何模型,共包括 114 个零件,直接读入 ADINA 并自动划分单元

图 2 (左)由 SolidWorks 创建的机械零件几何模型,直接读入 ADINA,并自动划分网格 图 3 (右)由 SolidEdge 创建的机械零件几何模型,直接读入 ADINA,并自动划分网格

1.2.1.2

IGES 几何接口

IGES(International Graphic Exhange Standard)是通用的图形标准,几乎所有的 CAD 或 CAE 软件都支持这一标准。ADINA 可通过两种方式读入 IGES 文件: 1.读入 IGES 线框模型。然后由线框创建 ADINA 的曲面和实体模型;

2.当 IGES 中有面或实体时,可选择读入时直接生成实体模型。

图 4 直接将 IGES 模型转为 ADINA 实体的分析结果图; 图 5

ADINA 读入 AutoCAD 的 IGES 线框模型

2.1.1.3

AUTOCAD 几何接口

ADINA 与美国 AutoDesk 公司共同开发。ADINA 与 AUTOCAD 的接口直接将 MDT 实 体模型转换为 Parasolid 模型,即 ADINA 的实体模型。

图 6 将 MDT 模型直接转化成为 ADINA 实体的分析后结果图

2.1.1.4

Pro/ENGINEER 数据接口

ADINA 与美国 PTC 公司共同开发了此数据接口;有两种方式进行数据传递: 1./ENGINEER 几何模型转换成 ADINA-M (Parasolid)模型,然后再进行网格划分 和求解 。这种方式在 PC Windows 和 Unix 平台都支持。 2.DINA-AUI 自动将 Pro/ENGINEER 当前的几何模型划分网格,这需要同时启动 ADINA 和 Pro/ENGINEER,这种方式只支持 Unix 平台。

图 7 将 PRO/E 几何模型读入 ADINA 并自动划分网格

2.1.1.5

I-DEAS 数据传递

ADINA 提供与 I-DEAS 数据接口, 可将 I-DEAS 的建模能力与 ADINA 强大的分析能力 充分结合,使用户非常方便地利用 I-DEAS 的模型实现各种结构非线性、流体、流固耦合分 析。 接口将 I-DEAS 准备的有限元模型直接提交 ADINA 进行求解。 求解完成后, I-DEAS 由 读取 ADINA 的分析结果进行各种后处理。 此接口使 ADINA 隐藏在后台,用户准备模型后,只需点取 I-DEAS 的一个图标,即可 进行求解、后处理。同时,接口也支持有限元模型(节点、单元、载荷边界条件等)转到 ADINA 程序中。

图 8(左)是安装 ADINA 接口后的 I-DEAS 界面 图 9(右)是 ADINA 的计算结果由 I-DEAS 后处理

2.1.1.6

MSC.Patran 数据接口

ADINA 的 TRANSOR For MSC.Patran提供了两者的无缝连接。可直接在 Patran 中定 义 ADINA 的各种分析模型,包括结构、流体、流固耦合分析模型。

图 10 在 PATRAN 中建模,由 ADINA 进行流体分析

2.1.1.7

Nastran 数据接口

Nastran 求解输入文件可直接读入 ADINA-AUI,并将 NASTRAN 的载荷、边界条件、 约束等直接转换成 ADINA 的相应有限元模型。很多前后处理软件支持 nastran 软件格式, 常见如 eta.FEMB、 eta.VPG、 Hypermesh、 Femap 等。

图 11 将 Nastran 模型读入 ADINA 中进行非线性分析

1.2.2 数据接口安装
按照数据接口的功能, ADINA 数据接口分为两类, 一类是通用数据接口, 包括通用 CAD 数据接口如 IGES、Parasolid,,有限元通用接口 Nastran;另外一类是专用数据接口,如与 CAD 软件 Pro/Engineer、AutoCAD 软件数据接口、与有限元软件 MSC.Patran、I-DEAS 数据 接口。在 ADINA 中,所有通用数据接口安装时自动安装并可使用;专用数据接口安装前必 须保证安装 ADINA 前已安装相应的软件,然后在安装 ADINA 时选择相应的软件接口模块 后, 才能够正确安装 ADINA 的各专用数据接口。 (用户可参考 ADINA 公司提供的软件安装 说明手册 ADINA Installation Manuals。 )

图 12 用户选择安装专用接口

13 安装在 ADINA 中的 IGES 数据读入菜单

14 安装在 ADINA 中的 Nastran 数据读入菜单

通用数据接口采用接口(标准)文件传递数据,如 Parasolid 接口,采用*.x_t 文件。 (Parasolid 文件一般有 ASCII 格式和二进制格式文件,并且不同的平台文件名可能不同。 ) Nastran 文件为 ASCII 格式,不同有限元系统输出的 Nastran 格式文件的名称也不相同,常 用的名字为*.nas、*.bdf 或*.dat。 ADINA 在读入通用数据格式时,提供各种选项用于控制数据传递。如 IGES 文件读入 时,可以控制几何公差的大小,读入线框是否自动转化为实体模型等等;读入 nastran 文件 时其常用的 Rbar 单元和 RBE2 单元自动转换为 ADINA 的 Spring、Rgid Link 或 Beam 单元 等。

专用数据接口是将 ADINA 菜单嵌入相应的 CAD、CAE 软件中,点击后就可以进行数 据转换。如 ADINA Transor for Pro/Engineer 接口安装后,Pro/Engineer 主菜单中出现 ADINA-M 选项,点击 ADINA-M 选项,启动数据转换菜单,其菜单中输入 Pro/Engineer 的 *.prt 或*.asm 文件就进行数据转换,将相应 CAD 模型转换为 ADINA-M(Parasolid)格式。

图 15 Pro/Eingeer 主菜单 以及 启动 Pro/Eingeer 中的 ADINA-M 转换选项

ADINA Transor for Patran 安装后,将出现以 ADINA 为求解器的分析模板,Patran 中所 有的约束、载荷施加等操作针对于 ADINA 的特点。

前处理、求解、后处理主菜单

求解器选择为 ADINA

图 16 以 ADINA 为模板的 Patran 界面


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