ADINA技术资料汇总_1.0版

ADINA技术资料

汇总

技术资料汇总

前后处理方面 (2)

ADINA软件的内存设置 (2)

高阶和低阶单元的区别 (3)

DIRECT SOLVER 和SPARSE SOLVER的区别 (3)

非线性结构计算方法 (3)

ADINA收敛准则选择 (4)

Adina中的线性/非线性屈曲 (4)

后处理中的几个问题 (4)

ADINA输出参数讨论 (5)

怎样消除多余的网格线 (5)

后处理中怎样观察流体密度的变化 (5)

结构方面 (6)

重启动的作用 (6)

约束方程的用处 (6)

接触问题 (6)

接触的一个常见警告信息 (6)

接触问题不收敛的原因 (7)

初始接触穿透的解决 (7)

接触问题中的摩擦系数设置 (7)

摩阻力的计算 (7)

一个系统的阻尼与什么有关 (7)

阻尼 (8)

流体方面 (9)

流体力学无量纲化分析 (9)

VOF方法 (10)

流固耦合的模态分析 (10)

ADINA在土木工程方面 (11)

混凝土材料的定义 (11)

混凝土徐变 (11)

Cam-clay模型参数说明 (11)

Adina中的哈丁动力模型 (11)

如何模拟岩体中的节理 (12)

施加初始地应力场 (12)

初应变问题 (12)

固结分析中渗透系数输入的测试和总结 (13)

Adina做多孔介质（固结）分析时的问题 (14)

ADINA固结分析的建模和求解设置 (14)

关于adina多孔介质材料作液化的问题 (15)

固结分析中初始的孔隙水压力如何施加 (15)

固结计算中采用Porous media和不用的区别 (15)

施加抽水载荷 (15)

固结中透水/不透水边界的处理 (16)

渗流问题 (16)

渗透力与孔隙水压力 (17)

关于多孔介质与结构相互作用 (17)

前后处理方面

ADINA 软件的内存设置

目前的Adina 软件有两种内存设置(Adina system 系统以前只有1种设置)：

1. 一种是Adina 前后处理的AUI 中的内存设置，其数值最大值与计算机本身的内存RAM 和你所开的虚拟内

存有关，再去掉目前你的计算机已使用的内存，即可以在Adina_AUI 中设置（Edit->Memory usage ）最大

值，这个值是根据你的模型规模来设置的，如果你的前后处理网格模型规模不大，最好不要设置为最大，

会影响其它性能。

2. 另一种是Adina 解算器的内存，这个可以与Adina-AUI 互不相干涉，因为Adina 解算器(Adina, -T, -F)可以

单独执行，这个内存你可以开的最大，它直接影响解算速度，当结束解算器时，这个内存自动释放，不影

响其它性能。而Adina-AUI 的内存，只要你不退出AUI ，那么它一直占用这个内存。如果你的解题规模确

实超出了你的物理内存（比如256M ），那么，你在Windons 系统中开一个Swap 空间作为虚拟内存，比如

你开800M 的虚拟内存，在加上256M 的RAM 内存，你的实际内存就是1058M 可用内存，但要注意，虚

拟内存开的较大，会影响机器的性能，因此要适可而止。实际内存=物理内存+虚拟内存

求解的时候如果内存设置的不够，adina 自动请求分配内存。这时程序特别容易出现意外终止的情况，所以对求解器的内存应该是尽量设置的够用，不要让程序在计算中不够的时候再去申请内存。

需要说明的是，adina 对物理内存是有要求的，物理内存相对于求解的问题过小时物理内存相对于求解的问题过小时物理内存相对于求解的问题过小时，，将不能求解

将不能求解。如下图所示，首先要想达到in-core 计算，必须仔细分配内存。我这里说的是手动分配的情况。如果自动分配可以达到效果，那就不用这么做了。

先选择自动分配内存进行试算，此时，B 处显示的是自动分配的总内存大小，a 处显示的是基本内存（中

文手册中称之为MDOT ）的大小，c 处显示的是求解器所需内存的大小。b 处显示的是总共需要的内存大

小。这里我们只需记住a 的数值即可。如果此时计算仍为out-of-core ，则进入下一步。

手动分配内存空间。设置内存满足A ≥a ，B ≥b=(a+c)。如果计算后仍发现为out-of-core ，则是B 和b 比较接

近，此时b 仍未达到最大值，应继续增大B 值，直到出现in-core 为止。此时B 和b 应相差有一段距离。

在此过程中，应一致保持A ≥a 。 说明一点，如果计算机的可用物理内存（总物理内存减系统占用内存）小于a 值，则此问题无法计算。须加大物理内存。

高阶和低阶单元的区别

是形函数的多项式的阶次的意思，高阶单元一般都是带中节点的单元；对多数问题，离散精度主要取决于单元尺寸，只要网格足够小，都能满足要求。

但对所谓的体积锁定和剪切锁定的问题，要求使用带中节点的高阶单元。

离散精度体现在模型的自由度数目。如果同样模型，单元数一样，高阶单元的自由度数目可要大很多，因此精度更高些。反之，如果模型划分很大的高阶单元和划分很密的低阶单元，后者更加准确了。

DIRECT SOLVER 和SPARSE SOLVER的区别

DIRECT SOLVER(直接法)是指LDLT法和高斯消去法等，经过一次分解和回代运算，可以直接求出数学意义上的精确解。在求解过程中，带宽内的所有元素都要占存储单元并参加运算，所以，在求解大型问题时比较吃力。

SPARSE SOLVER（稀疏矩阵法）是指利用共轭向量等构成的叠代算法，现在用的比较多的是ICCG法。由于在求解过程中，只要求存储带宽内的非零元素，所以，在求解大型问题，而且精度要求不是很严格时，比较有效。

一般来说，在2G内存的PC机上，用DIRECT SOLVER求解超过十几万自由度的问题，即使先进行带宽优化也很吃力。但是，在同样的PC机上，即使用SPARSE SOLVER求解100万自由度的问题，计算速度也非常快。而且，不用考虑带宽问题。

的区别总结：：

DIRECT SOLVER 和SPARSE SOLVER的区别总结

DIRECT SOLVER(直接法)是基于高斯消去法基础上的有效列解法（active column solver）或轮廓线化简法，但要进行一些附加检查及逻辑运算，影响运算速度。（见《工程分析中的有限元法》） SPARSE SOLVER（稀疏矩阵法）利用Fill-in, bandwidth minimization and skyline storage schemes，使得要求的存储空间和求解次数大为减少；求解速度比有效列解法快1~2个数量级（见帮助文件）。

非线性结构计算方法

荷载增量法、迭代法和混合法是常用的非线性结构计算方法，其中混合法也叫增量法和迭代法结合起来的一种方法，将荷载分成若干级，对每一级增量进行迭代计算，当求解收敛后再进行下一增量级计算，兼有增量法和迭代法的优点。

涉及几何非线性问题的有限单元法中，通常都采用增量分析方法。根据参考坐标系的不同，增量有限元可以采用两种不同的表达式:

总体Lagrange格式这种格式中所有静力学和运动学变量总是参考于初始位形，即在整个分析中参考位形保持不变。

更新Lagrange格式这种格式中所有静力学和运动学变量参考于当前荷载或时间步结束时刻的位形，即在分析过程中参考位形是被不断地用迭代的新构型更新的。

迭代可以采用Newton-Raphson，法，修正Newton法和拟Newton法。

Newton-Raphson法收敛快，每一迭代过程均采用该增量等级的初始切线刚度矩阵进行求逆，计算量大；

修正Newton法每一迭代过程需均采用该增量等级的初始切线刚度矩阵，收敛较慢；

拟Newton法用该增量等级的初始切线刚度矩阵(逆矩阵)的修正矩阵进行迭代，收敛较快，计算量小，集中了Newton-Raphson法和修正Newton法的优点。

修正的牛顿法每个荷载步形成一次刚度阵；BFGA 法根据迭代过程对修正的牛顿法的刚度阵进行了改进；而完全的牛顿法则是在每一个新的荷载步和每次迭代都要形成新的刚度阵。

因此, 修正的牛顿法每次迭代的花费最少, 完全牛顿法的花费最多, 而每次迭代花费多的方法达到收敛所需的迭代次数少。

ADINA收敛准则选择

收敛准则必须根据实际问题加以选择。当结构或构件硬化严重时，很小的结构变形将引起相当大的外部荷载，或者当相邻两次迭代的位移增量范数之比跳动较大时将会把一个本来收敛的问题判定为不收敛，此时不能采用位移收敛准则；当物体软化严重或材料为理想塑性时，结构在很小的荷载下将产生较大的变形，此时不能采用不平衡力收敛准则。MC是理想塑性模型，没有强化，容易发生塑性流动，所以属于材料软化方面的求解，用位移收敛准则。

一般来讲用非线性问题中，为避免难于收敛的情况，用位移的范数做收敛判据较为合适，一般来说去2%~5%都是可以的，也可考虑用能量的范数。如果算开裂问题，还会遇到分叉点问题，就更要放松收敛标准。个人经验认为用位移作为收敛标准教容易收敛，同时注意单元精度过高也不易收敛。

说到求解规模的问题，这时候如果机器机器内存不够，就改成迭代求解或Multigrid求解。ADINA求解速度一般很快，突出表现在复杂问题的收敛上面，别的软件遇到收敛问题止步不前，它已经算完了。

还有就是要灵活使用收敛准则，有时候采用严格的Displacement收敛准则（如0.001），求解又准又快。

屈曲

非线性屈曲

Adina中的线性/非线性

一般在线性屈曲中只要施加单位载荷就可以了，它给出的结果是各阶屈曲模态和载荷的放大比例系数。

adina求解特征值问题是不如ansys来的方便，其求解参数往往需要特别指定，采用缺省的值常常不达目的。

当采用5或10时，可修改nvector=50或更大即可(nitemm可采用缺省值)。

求解特征值或进行非线性分析，建议每个自然杆件划分单元的数目大于3为好。无论ansys或adina都存在该问题的（轴力刚度的影响），否则误差很大或可能就是错的。

线性屈曲要进行模态的分析；非线性屈曲则不是用模态分析。一般在线性屈曲中只要施加单位载荷就可以了，它给出的结果是各阶屈曲模态和载荷的放大比例系数。

一类问题的话很简单，直接调用adina的buckling模块就行了；

二类问题的话，你则采用一类分析的模态作为初始缺陷分布模态，放大到你需要的数量级，更新结构原始几何坐标，然后进行非线性跟踪分析就行了。

基于特征值的屈曲分析本质上是线性分析，而所谓非线性屈曲分析，是把增量非线性分析的有限元法与屈曲特征值问题的求解相结合。增量的非线性有限元分析易于在刚度矩阵中累积加载过程中各种非线性因素的影响。在增量加载过程中，用包含加载过程中所有非线性影响的刚度矩阵来评定屈曲特征值，由此求出的失稳载荷无疑会更接近结构的真实临界载荷值。

工程中一些屈曲/失稳问题不仅仅与大位移有关，有时在失稳过程中材料己经进入非线性。也就是说几何非线性和材料非线性对结构的稳定性同时产生作用。

用Adina软件分析包含材料非线性的屈曲失稳问题，除了在屈曲分析的模型定义中激活几何非线性选项外，还需要选择描述材料非线性的材料模型，使屈曲分析的刚度矩阵反映出材料非线性的影响。

进行增量定义上的非线性屈曲分析，可以考虑材料非线性的影响。按增量有限元分析结构加载一位移路径过程中，第i个(i>0)增量步分析结束后所进行的增量意义上的屈曲分析，采用当前载荷作用下由材料非线性和几何非线性共同作用的非线性刚度矩阵，考虑了材料非线性对屈曲的影响。

在增量加载过程中的某个增量步分析结束后提取屈曲模态，然后以所取的某阶屈曲模态作为扰动位移，更新系统坐标，进而分析扰动出现后结构新的平衡位置以及后续加载路径。可用于分析结构的后屈曲变形。

后处理中的几个问题

p1、p2、p3当然是表示主应力；

1、2、3、11、22、33等，表示从AUI中转到用户自定义坐标系中的应力，如果你没有定义额外的坐标系，

就没有什么用处；

1、2、3为单元坐标系，给出往往是单元积分点结果；

x、y、z、xx、yy、zz当然指的是全局坐标系中的应力了；

I 、j 、k 指的是单元材料坐标系，这个一般用的不多，大多数情况下值与全局坐标系值一致，

给出结果基于的坐标系统不同：

ABC 为材料坐标系，如复合材料；

XYZ 为整体坐标系，很常用；

ADINA 输出参数讨论

STRESS ：（应力输出）

EFFECTIVE_STRESS ：有效应力。计算方法同弹性力学；

MAX_SHEAR_STRESS ：最大剪应力。（第一主应力-第三主应力）/2；

PRESSURE =-（剪应力xx+剪应力yy+剪应力zz ）/3 ；

SIGMA-P1：第一主应力；

SIGMA-P1-DIRECTION_X ：第一主应力与x 轴的余弦值

SIGMA-P1-DIRECTION_Y ：第一主应力与y 轴的余弦值

SIGMA-P1-DIRECTION_Z ：第一主应力与z 轴的余弦值

以上三个值平方和应该等于零。

STRESS-11、STRESS-12、STRESS-13、STRESS-23... ：在用户坐标下的应力矩阵 ；

STRESS-II 、STRESS-IJ.... 对于等参元适用，具体没看明白，理论手册解释；

STRESS-XX 、STRESS-XY 、STRESS-XZ..... ：在全局坐标下的应力矩阵；

STRESS-AA 、STRESSBB.....在材料坐标系下的应力矩阵。对各项异性材料适用。

DISPLACEMENT ：（位移输出）

A-DISPLACEMENT 、B-DISPLACEMENT 、C-DISPLACEMENT ：在skew coordinate system （斜坐标）下的位移值。

DISPLACEMENT_MAGNITUDE ：三个方向的位移的平方和开平方

X-DISPLACEMENT 、Y-DISPLACEMENT 、Z-DISPLACEMENT ：在整体坐标下的x 、y 、z 方向位移。

怎样消除怎样消除多余的网格多余的网格多余的网格线线

主要是网格引起的，可以消除，modify mesh plot->rendering->show model outline ，将缺省的值10改大即可。 后处理中怎样观察流体密度的变化

没有直接给出，要自己定义一些Resultant 量，然后就可以了。

RESULTANT SOUND_SPEED 'SQRT(C2)'

RESULTANT MACH 'SQRT(U2/C2)'

RESULTANT DENSITY 'NODAL_PRESSURE/TEMPERATURE'

分别定义当地声速、马赫数、和密度。

注意：密度严格满足状态方程：完整的表达形式应为：Density =pressure/temperature/(cp-cv)。

结构方面

重启动的作用

重启动是以第一步计算的结果为初始条件开始第二步的计算。

如果是分步加载，可以使用重启动，但也可以不用重启动，time function 可以直接实现此功能。如用重启动，第一次加载先计算一次，然后重启动，再计算第二次加载，由于二次加载时第一次的荷载停止作用，因此需要删除此载荷，这样如果分析是非线性，则第一次加载计算的应力应变重启动后将被继承；在线弹性分析中，重启动的求得结果是两次的迭加。

约束方程的用处

个人感觉ADINA 的约束方程很好用，可以施加在节点上，也可能施加在几何体上，这是它的最大方便之处，其用途很多，本人接触的有以下几种：

通过刚性体（刚度很大）加载，这时往往需要将与刚体接触的面进行约束方程处理。

处理铰链连接方式，如果有铰链存在，我们可以在铰链处建立两个点，而后将这两个点的移动自由度采用

约束方程耦合起来。

均匀扩孔，如圆形管内壁受高压作用时，可以将内壁上的节点的径向自由度采用约束方程进行耦合。 处理不同质量网格的界面连接问题，有时为了处理网格的需要我们人为的将一个体分成几个体并单独划分

网格，但界面上网格不连续，这时也可以采用约束方程来处理。

机构运动及其它运动物体之间的相互关系。

其它

但约束方程也要慎用：

单点与单点之间或单点与面之间的约束处理往往会造成很大的局部应力。

大变形或大位移中应该考虑：变形前的在变形后是否有变化。

接触问题

接触问题属于一种强边界非线性问题。接触的特点是在接触过程中，受接触体变形和接触边界上摩擦作用的影响，使得部分边界条件随加载过程而变，且不可恢复。

用有限元法对接触问题求解时，一般采用接触单元法，例如在ANSYS 中就采用了很多的类型的接触单元，通常的接触单元一般是有厚度的接触单元，但是在ADINA 中设置接触是通过设置无厚度的接触单元来实现的。

在两个接触体间施加接触单元，通过接触单元来跟踪接触位置，保证接触协调性，并在接触表面之间传递接触法向应力和切向的摩擦力。

接触的一个常见接触的一个常见警告信息警告信息

Q ：在做关于接触问题的时候常会碰到诸如此类的警告信息：

Contactor node 15176 belongs to different contactor surfaces 4 and 3 in contact group 1

A ：A contactor node should preferably not belong to more than one contact surface in a contact group, otherwise the contactor node may be over-constrained. 这个是ADINA 帮助文件的中的说明。 这种情况通常发生在两个面有相交线，线上有共用的结点，但这两个面分别属于相同接触组里面的不同接触对。可以将这两个面分别放在不同CG 里面，就可以了。

接触问题不收敛的原因

Q ：多个零件都是接触装配关系，在计算到稳定接触前是自由的，类似缺少自由度约束；模型里面的各个体本来就用刚度很小的弹簧单元约束起来了，这样的自由度约束还不够吗？

A ：一般来讲只要弹簧约束足够就没有问题，但有时候由于刚度相差太大还是会导致模型不稳定，可适当增大弹簧刚度或和启动Control －》Options-> 下面的Matrix Stablization 控制联合使用。

初始接触穿透的初始接触穿透的解决解决

Q ：模型的各个接触面，在实际中本来就是紧贴在一起的，建模的时候也就紧贴在一起了，请问这类接触初始穿透应该如何解决？是否需要修改接触容差之类的选项？

A ：模型的各个接触面，在实际中本来就是紧贴在一起的，但由于网格划分不一致的原因可能导致初始穿透，特别是对曲面容易出现这种情况，平面一般没有这种情况。可以在接触面上减小单元尺寸这样会减小初始穿透，另外在接触控制对话框下选择忽略这种初始穿透。

试一下调小加载的步长；

将接触算法改为Segment Based 方式，其对于有摩擦的接触较合适，但需要的计算时间可能会更多；

在CG 的定义里面，如果选择Elimiinate Initial contact penetration 的话，在Time to Elimiinate Initial contact

penetration 的框里面可以填个大点的时间，甚至在前几个时间步里面不加任何荷载，就用于消除Initial contact penetration ；

在ATS 的定义里面，选上Use Low-Speed Dynamics 。这是个有利于收敛的技术，相当于引入虚拟加速度，

增加刚度阻尼。

假如这三样都不行，不妨重新定义一下接触，有时候这里可能有些小问题不容易察觉；要不就修改收敛准则。 接触问题中的摩擦系数设置

Note that frictional contact is computationally more expensive. 这是帮助上的原话。其实摩擦系数的设置，在ADINA 里计算是不一样的，因为动力学方程是不同的，因此计算的过程要复杂。

Normal contact w-function parameter 和Frictional contact v-function parameter 的设置主要是体现在选用constraint function 算法进行接触计算的constraint function 里一个参数大小的设置。用constraint function method 进行接触条件的处理是ADINA 独有的方法（K.J.Bathe ）这是因为该算法算法稳定收敛快的特点。别的有限元软件一般都有罚函数法或拉格郎日法处理接触条件的。

摩阻力的计算

你要先知道接触计算最后的输出结果都有哪一些，一般为切向力乘以周长并在深度上求积分就可以了。

一个系统的阻尼与什么有关

一般说来，结构的阻尼只和结构的材料特性有关，阻尼实际上就是材料耗能的能力。结构的固有频率和结构的边界条件有关，由于一般在进行结构的动力学分析时，假设结构的阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，而所求得的模态阻尼是将结构解藕以后的模态阻尼，其与结构的质量矩阵进和刚度矩阵有关，因此，反映在结构的阻尼和结构的边界有关。

其实，对模态分析有了进一步的了解后，大家就会发现模态分析里的阻尼是“人造”的阻尼，为了分析的方便而构成了一种所谓的比例阻尼。阻尼的问题是一个还远未得到解决的问题。也就是说阻尼与边界条件是没有关系的，

怎么安装阻尼都是一样的，只是模态阻尼由于质量矩阵和刚度矩阵的变化，所以才产生不同边界条件有所不同。

阻尼是系统的固有特性，而不仅仅可以认为是材料的特性，对于一个振动系统，我们定义所有消耗系统机械能的因素都为阻尼。例如：空气等流体对于速度的衰减；材料本身内摩擦将机械能转化为热能；装配体中两个相连的零件的摩擦和相互剪切（例如螺栓链接处我们认为有阻尼）等。

一般把阻尼分为3类：外（环境）阻尼，材料阻尼，滑移阻尼。

材料阻尼和滑移阻尼统称为结构阻尼。

（1）外阻尼：周围的流体介质、或固体外界环境引起的阻尼。随着速度增加，流体阻尼不再是速度的线性函数。干摩擦也是常见的非线性阻尼；

（2）材料阻尼：系统内部的材料的内摩擦阻尼称为材料阻尼；

（3）滑移阻尼：结构由于衬垫、铆接或螺栓连接时候，各个部件之间由于界面相对滑动或表面层的剪切效应产生的阻尼。

“材料阻尼”可以表现为宏观上进入塑性状态，因而加载和卸载不再按同一个曲线进行。另外即使应力水平很低，应力应变关系仍然服从虎克定律，但是振动过程中以一定的频率加载、卸载时候，由于内摩擦阻尼的存在，因而形成滞回曲线。

“滑移阻尼”是更为复杂的问题，它与结构构造、工艺条件、使用情况等很多复杂因素有关。从理论上讲，对于界面上压力为零时候，不产生阻尼；当压力很大时候，也不产生相对滑移，因而也不产生阻尼；当压力处于两者之间某处，产生最大的界面阻尼。

一般的，真实的阻尼有线性阻尼和非线性阻尼。例如，当物体速度较慢，受到空气等粘性流体衰减时候，我们认为是线性的；而对于例如摩擦等，认为是非线性的。为了工程的应用，一种通常使用的手段就是把非线性来线性化。

所以我们在一般工程计算中，看到的和用到的阻尼大都是线性的。

线性化的基本思路就是：系统线性化阻尼系数和实际的非线性阻尼系数在一个周期内消耗的能量相等。基于这个思路，我们就可以大胆和正确的使用线性阻尼来进行计算。

动力机械的结构阻尼一般采用瑞里近似阻尼公式：

C=a[K]+b[M]

表示，以刚度矩阵和质量矩阵的线性组合表示阻尼矩阵。

阻尼

我们平时所说的系统阻尼是与质点的速度成正比的，这种阻尼叫粘性阻尼，这种粘性阻尼在低速粘性流体中确实是存在的。但是这种情况是特列，实际问题中的阻尼是非常复杂的，一般通过试验了确定。在工程问题中经常会遇到还有库仑阻尼、平方阻尼和迟滞阻尼等，属于非线性阻尼。

比如在ansys软件中，阻尼就分为几种方式：材料阻尼、结构阻尼、模态阻尼。尽管几者内部是有联系的，但应用场合和代表的含义不同。其中材料阻尼当然是本质，是不随任何外界变化的。但是模态阻尼和结构阻尼，即使是同一种材料，对于不同结构、边界、频率等外界因素是不同的，可以认为他们是现象表征。

模态阻尼一般第一阶用10%其余各阶按频率比选取，结构阻尼一般材料用0.1，对于非特殊结构和材料结果偏差不大。岩土材料属于非线性阻尼，是一种机构中常存在的结构阻尼，它由材料中的库仑摩擦所引起的，此时应力

与应变不在是同相的，两者之间有各相位差，便是我们在土动力学中所学的应力-应变滞回曲线，系统振动时，在振动的一个周期内要消耗一定的能量。

流体方面

流体力学无量纲化分析

流体力学的控制方程（N-S方程）从数学的角度来看，在不同条件下可以分为椭圆、抛物和双曲型，不同类型的方程应该尽量采用相应的求解方法，比如说亚声速流动，任意一点的扰动是传遍全场的，也就是说在数学上具有椭圆型方程的性质。在无粘超声速流动中任意一点的扰动只有有限的依赖域和影响域，因此具有波的传播性质，可以归结为双曲型方程，双曲型方程最大的一个特点就是存在弱解，具体地说就是任何一个光滑的初始条件都可能演变为具有间断的解，因此在现代空气动力学中如何准确或者说尽量准确的捕捉间断的位置和形状是最难解决的问题。因此在解决CFD问题之前首先要了解流动方程的类型，而判断方程类型的最主要一个参数就是马赫数，所以从这个角度来讲无量纲化有助于针对特定的方程选择特定的求解方法。

从流动实验的角度来看，模型的缩放，人工流场的实现也离不开这些无量纲参数。在低速风洞中雷诺数能否准确模拟很大程度上影响了层流到湍流专捩位置。这个雷诺数也是无量纲参数。在高超声速风洞中有的要模拟低密度，那么描述密度大小的无量纲参数就是Knudson数（拼写似乎不对）。所以在实验流体力学中无量纲参数也决定了流动的性质，实际的实验只能针对具体关心的问题选择合适的无量纲参数进行模拟，而不可能完全模拟实际的流动状态。

理论分析中，无量纲化也是一个简化问题的手段，尤其是在飞行器相关的空气动力学中，如何正确的忽略所谓的高阶项，也取决于马赫数的大小。在边界层理论中也很类似，没有无量纲化也没有所谓的相似解和动量积分关系式。所以说无量纲化在整个流体力学，尤其是空气动力学的发展历史中占有极为重要的地位。

但从目前计算流体力学的发展来看，无量纲化并不是必须的，有时候似乎可以简化编程，但往往也会让人没有具体的针对现实世界的参考概念。

无量纲化以后，流体的流动特性可以通过雷诺数，马赫数，傅劳德数等反映出来。

对于方程，无量纲化可以减少变量的个数，有利于方程的求解。极端的例子是，可以直接通过无量纲化和量纲分析得出变量之间的关系式。

对于实验，无量纲参数的作用就更明显了。因为实验的相似准则分四个层次：几何相似，运动学相似，动力学相似，热力学相似，不同的准则需要不同的无量纲参数相等。所以实验的要求不同，就可以根据需要的相似准则确定实验参数。

可能也是一种习惯，早期的流体力学研究都是解析和半解析，所以用无量纲化方程有时会有利求解。因此留下的方程也大多是无量纲的，一代传一代，就成了习惯了。包括现在，很多搞流体的，由于老板擅长用解析方法，所以也学会了一整套的解析解办法，求方程时，根本不问为什么，先无量纲化了再说。甚至一些老先生在审文章和项目时，看到没有无量纲化的非常不爽，非要你无量纲化了之后才行。

学空气动力的时候，无量纲很重要，因为考虑理论计算与实验的对比，相似率是必须用的，否则没法比较，马赫数，雷诺数的引入可以解决这个问题。再就是对于计算收敛性考虑，对于高速、大尺度和粘性问题，这个无量纲可以使计算更好进行。后来做一些别的工业运用的流体力学，低速、小尺度或层流流动，这个时候无量纲就显得不是那么重要了。这与他们所具有的流动特性有关。

归一化是为了编制程序的时候方便，解决一个类型的方程的数值求借程序就全部ok了，也有利于对方程的理解无量刚化是为了计算时候避免过大或者过小的数，比如判断收敛是用残差判断的，而默认的残差标准各个方程是一样的，如果不使用无量刚，那么有的植天生的就大，有的天生的就小，就不好办了。用无量刚之后大家都差不多数量及便于统一啊

VOF方法

VOF就是指运动界面追踪。打个比方吧，一个水滴在空气中的运动，水和空气之间的界面是随时变化的，那么要确切的知道水滴的变形和运动轨迹我们就必须跟踪水滴和空气之间的运动界面，这个求解运动界面的方法就是所谓的VOF。

可以模拟一滴水掉入杯中然后溅起的过程。但V of方法最大的缺点是纯Euler方式，空气和水边界不明确，换句话：如果表达表面张力的影响，精度比不上Lagrange或ALE的方法。

VOF求解并没有什么特殊的困难，主要是将流场控制方程分成三个部分：流体一，流体二和界面，只要将界面处理好了VOF也就搞定了大半。

对于VOF，中科大有一本专著：运动界面追踪与数值模拟方法。如果您对它感兴趣可以参考一下，还是比较牛的一本运动界面追踪参考书。至于成熟的VOF软件有以下几种：Adina这个是老大，做动网格一般的软件难以望其项背；Fluent6.1，动网格功能有所加强，但是还有待发展；CFDRC，极好的运动界面模拟软件，有专门的VOF模拟模块。

流固耦合的模态分析

FSI中不支持流体的模态提取，可以参见ADINA-F Theory: Chapter 9 Formulation of fluid-structure interactions原因很简单在ADINA-F中流体单元都是非线性方程，而模态分析是线性领域，原理上就不在同一个领域。如果你非要做流固耦合的模态分析，则流体需要采用结构模块的势流体单元。

工程方面

土木工程方面

ADINA在土木

定义

混凝土材料的定义

混凝土材料的

1.关键还是拉、压强度和拉压应变的定义；

2.至于红线圈表格里的数据，我们只要选kupfer就可以；

3.关于受拉破坏要注意一下：post-cracking tensile stress 用单拉强度。

4.注意单位；

5.注意符号：压应力、压应变均为负的输入。

6.泊松比、主应力比；

7.初始弹模；

单轴拉裂应力；

开裂后应力；

最大抗压强度（负的）；

最大抗压强度对应的应变（负的）；

极限抗压强度（负的）；

极限压应变（负的）。

六组参数确定六条直线段构成封闭的边界

混凝土徐变

Q：据我所知，有些软件比如ansys中徐变的考虑是基于金属的，其徐应变表达式多为现时应力、时间、温度的函数表达式，而混凝土是一种复合材料，其徐应变为各时刻应力增量乘以徐变度相加，即其徐应变不是现时应力的函数，而是与各时刻应力增量有关，在本质上计算徐应变就要记录应力历史，故ansys不能用来做混凝土的徐变，不知道adina对混凝土的徐变是怎么考虑的。另注：由于思路等各方面的原因，可能国外对混凝土徐变的计算不一样，但在国内大体积混凝土的徐变通常采用朱伯芳院士推荐的进行计算，徐变度函数为指数函数形式。

A：关于混凝土徐变的表达方式问题，你提出的模型只要加在ADINA二次开发中所提供的混凝土模型中就可以了。因为在二次开发中，你可以用历史变量记住所有时刻的应力状态。

说明

模型参数说明

Cam-clay模型参数

在选定Cam-clay模型参数的时候，初始屈服点的大小（Initial Size of Yield）的单位是确定的，为kPa，相应地，其他参数如模量、集中力等也为kPa或kN。而并不像有些说明书上所说“只要单位统一，任何一种单位都行”。这是因为，该模型在定义的时候，默认了上述所指出的单位体系临界比容是在压力为1kPa时定义的（见帮助文件理论部分3.9.3节）。因此，在参数输入的时候应该注意该模型是否有特别指定的单位；在自己定义材料的时候，则应该尽量使输入参数无量纲化。

Adina中的哈丁动力模型

Hardin-Drnerich动力模型把土视作粘弹性体以代替实际的弹塑性体。把实际滞回圈用倾角和面积相等的椭圆代替。采用等价弹性模量E（或G）和等价阻尼比两个参数来反映土体的动力本质。并且将模量和阻尼比表示为动应变幅的函数。

我的理解是Hardin-Drnerich 是等效粘弹性模型，其随应变变化的弹性模量可以类似E-B 模型来编，但是阻尼比在瞬态动力求解过程中，是作为求解参数输入的，是常数，如瑞利阻尼。而在材料本构我觉得很难考虑阻尼。

因此我觉得要在adina 中实现，要把等效粘弹性模型当作真的粘弹性模型来考虑，就是看作有一个弹性原件和粘性原件组成的粘弹性构件，但是如何对应弹性元件的弹性系数，和粘性元件的粘性系数与Hardin-Drnerich 模型中的G 和阻尼比之间的关系应该是关键，我觉得他们肯定有着一个对应关系，毕竟Hardin-Drnerich 是从粘弹性模型模型等效过来的。只要找到了这个关系，就可以在adina 中按非线性粘弹性材料来处理。

如何模拟岩体中的节理

具ADINA 的介绍材料里说，可以用非线性裂隙单元模拟。岩体中的节理如果很少，可以采用裂隙单元，但如果非常多则不宜采用这种处理方法，可以采用等效介质简化处理，即采用等效的力学和强度参数，但介质本身用连续体。

如果仅有少量的断层或节理，可以在有限元离散中考虑，节理单元是否可行我说不清，但如果节理面较厚可以用非线性实体单元模拟，如2维摩尔-库伦材料的单元，只要单元的形状较好，结果还是可以接受的。如果节理较多，用考虑节理单元的方法不是很可行，因为你不可能对所有的节理单元都划分出单元，这种情况下你可以用等效的方法处理，即根据岩体节理的情况，将岩体等效为各向同性或各向异性体，用折减的材料参数进行分析，再去判断岩体的稳定性。

GOODMAN 单元用双曲线来模拟界面切向应力与界面相对位移的关系，τ＝λs×△μ，λs 与τ的大小还有关系，ADINA 中的用户输入的摩擦形式中我觉得只有与绝对位移有关的稀疏u ，而且还无法考虑τ与u 的相互影响，请你详细介绍介绍你的思路。

施加施加初始地初始地初始地应力场应力场 有限元有个初始构形的概念，实际上相对位移的处理即将100时刻的网格作为初始构形了，也就是说100时刻的变形为零，应力即为地应力。

参数设定按下面公式推导：

2D solid element ：e22=A+Bz, e11=Ce22+D, e33=Ee22+F

3D solid element ：e33=A+Bz, e11=Ce33+D, e22=Ee33+F

其中，z 为整体坐标中的z 坐标值； B=ρ×g ；C 为侧压力系数，一般取0.3~0.4。

这里可以求得B 、C 的值。A 、D 、F 应该指先期固结压力，一般情况下假定水平土体正常固结，所以

可以令A 、D 、F 分别为零。E 和C 在土体可向同性的情况下可以取相同。

而导入结果作为初应变的方法是针对线性材料；或非线性材料的线弹性阶段才能采用，如果非线性材

料的部分单元进入塑性，则不能采用；非线性弹性材料、用户开发的材料则不能使用。因此这不是常常使

用的方法。

常用的方式是直接输入初始的应力场：首先建立原始模型，将岩土体设为弹性材料（E 随深度变化），计

算原始地应力了；然后将其作为初应力输入同一模型（材料按实际情况选取），kill 单元进行计算。

初应变初应变问题问题

Q ：当使用节点初应变(initial-conditiuon) 和单元初应变(line-elemdata)计算时，输入同样的初应变数值，但结果确相差2倍！是否都是这样？

A ：考虑并试验了一下，个人认为是这样的：

adina 是将节点初应变转换成单元初应变进行计算的。并且在理论手册的10.6中也谈到了节点初应变

和单元初应变可能不同，因此二者存在差异是可能的。

对truss 可以采用两种方法施加，即单元初应变和节点初应变，而且节点初应变可利用空间函数施加。 对于rebar 则只能施加单元初应变，当为不均匀分布初应变时，只能通过修改dat 文件进行。

固结分析中渗透系数输入的测试和总结

一：回顾

adina中文土木练习手册上说：如果时间的单位采用hr，长度单位用m，则ADINA中渗透系数(permeability)的输入单位采用(m/hr)/水重度，而水重度的单位为单位体积的重力，因此当改变弹性模量的单位时，渗透系数的输入值也必须相应改变。如对相同模型，其它输入参数不变的情况下，将模量和密度的输入值减少1000倍（如由kpa 改为mpa），渗透系数增加1000倍（由于水重度为以前的1/1000），计算所得的位移结果不变，而应力结果和孔隙水压力的数值减少1000倍（单位系统由kpa改为mpa）。

scraft在本版留言中曾提到：Adina计算土体固结的问题中，需要输入Permeability，这个其实就是多孔介质问题中的多孔介质的渗透率（可参考地下水动力学第二版（薛禹群院士主编），地质出版社，一书的第16页），渗透率是表征多孔介质渗透性能的常数，至于多孔介质本身性质有关，常用k表示，单位是平方米；渗透系数（Darcy 定律用的）常可用K表示，单位是米/秒，它与渗透率k之间存下以下关系：K＝ρgk/μ，其中ρ是液体的密度，计算固结中就是水的密度，单位是千克/立方米，g是重力加速度，单位是米/平方秒，μ是液体的动力粘度系数，单位是千克/米秒，20摄氏度水的μ为0.001千克/米秒；一般根据资料我们可以得到土层的渗透系数K，通过计算可以得到Adina程序需要的k，这里都采用国际单位。而我们在岩土工程计算中压力和模量习惯采用kPa为单位，时间采用d为单位，经过多种验算发现只要把渗透系数K（单位为米/天）除以水的重度10000当成k/就可以得到相同的结果。

二：疑问

1.当长度单位不用m，而用mm，由于水的重度与体积单位有关的，那渗透系数应该怎样变化?

2.scraft说采用kPa为单位时，只要把渗透系数K（单位为米/天）除以水的重度10000当成k就可以了，但

我总觉得好像应该除以10?

三：测试

鉴于上述疑问,我重新用scraft相同的模型数据进行了如下几组测试：

1.所有单位都用国际单位制：k=0.075m/day=8.681e-7m/s，E=6.67e6Pa，均布压力P=5e5Pa，水的重度

Yw=9800N/m3，则adina中输入的渗透系数perm=8.681e-7/9800=8.858e-11。

经运算，5000和10000秒后土层中部最大的孔隙压力分别为382504Pa和233623pa。

而我用太沙基的计算公式求得，5000和10000秒后土层中部最大的孔隙压力分别为400155Pa和255902pa.

误差约为5%至8%，所以可以认为上面的渗透系数输入是正确的，即在标准国际单位制下把渗透系数K（单位为米/秒）除以水的重度9800当成perm就可以了。

2.单位制用kPa系统时：k=8.681e-7m/s，E=6.67e3kPa，均布压力P=500kPa，水的重度Yw=9.8kN/m3，则

adina中输入的渗透系数perm=8.681e-7/9.8=8.858e-8。经运算，10000秒后土层中部最大的孔隙压力为233.6kPa.。

3.单位制用MPa系统时：k=8.681e-7m/s，E=6.67MPa，均布压力P=0.5MPa，水的重度Yw=0.0098MN/m3，则

adina中输入的渗透系数perm=8.681e-7/0.0098=8.858e-5。经运算，10000秒后土层中部最大的孔隙压力为

0.2336MPa。

4.单位制用N、mm系统时：k=8.681e-7m/s=8.681e-3mm/s，E=6.67N/mm2，均布压力P=0.5N/mm2，水的重

度Yw=9.8e-6N/mm3，则adina中输入的渗透系数perm=8.681e-4/(9.8e-6)=88.58。经运算，10000秒后土层中部最大的孔隙压力为0.2336N/mm2。

四：总结

1.在标准国际单位制下把渗透系数K（单位为米/秒）除以水的重度9800(或10000)当成perm就可以了。同

时，正如中文练习手册上所说，将模量和密度的输入值减少1000倍（如由pa改为kpa），渗透系数增加1000倍。

2.当在国际单位制下，将长度单位由米变成毫米时，渗透系数增加1e12倍。因为从ADINA--Theory and

Modeling Guide中第4页关于单位系统的介绍中可知，长度单位为m时，对应的密度单位为kg/m3=N-sec2/m4，而当长度单位为mm时，对应的密度单位为N-sec2/mm4，从中可以看出，密度单位的分母由米的4次方变成了毫米的4次方，因而渗透系数增加1e12倍。

3.当单位系统采用kPa(或MPa)，mm(或cm)的组合时，大家可以参照上述四个测试事例类推出渗透系数的大

小。

固结））分析时的问题

Adina做多孔介质

做多孔介质（（固结

Adina所依据的是biot方程，包括biot静力固结方程和biot动力方程。因此可以作静力固结分析和动力分析，只要在adina模块选择相应的分析类型static或transient dynamic。静力分析通常可以求孔隙水压、应力、位移等随时间的分布，用来做固结分析。动力分析中考虑了土骨架的惯性力，用来分析动力载荷如交通载荷，地震作用下固结，动水压力的变化，液化等。（当动水压力大于土体的有效重力时发生，当然这只是简单的判断）

关于固结理论。Adina采用的是一般岩土工程问题控制方程（即Biot动力固结方程，可参考谢康和《岩土工程有限元分析理论与应用》第一章，Adina多考虑了温度作用，而且未考虑非饱和的情况），与太沙基理论相比，其最显著的特点是方程建立过程中考虑了固相和液相的藕合作用，涉及到液相的参数只有渗透系数（和孔隙度，如果也算的话）。所以在作固结分析的时候，应在materials->porous media property中指定相应的渗透系数。

adina中是采用渗透率来描述渗透性的，它和我们一般教科书上的是有差别的。和我们一般意义上的渗透

＝渗透系数*水的动力黏度系数/水的容重，这里渗透率的单位是(m**2)，而我们渗透率＝

系数的关系如下：渗透率

的渗透系数是m/s。注意：adina和flac在求解渗流问题都是采用渗透率的概念；而abaqus则采用渗透系数，尽管英文也是(permeability)，但概念不一样。

在作固结分析时，adina定义的渗透系数和我们常用的有区别。看看Darcy定律吧：adina的渗透系数＝K （常用渗透系数）/γ（水的重度）。力采用KPa为单位时，γ＝9.8≈10。

Adina的渗透系数是动力渗透系数的概念，即k‘=k/r ，而不是通常的k，于是它的单位是速度单位/重度。

r是指流体的重度，而不是指其他。

从Adina的控制方程来看，n应该为孔隙率，而不是孔隙比，有网友提到过，该值得设置可以大于1，而因此断定n为孔隙比。另外，土体材料属性的定义里的密度应是混合物密度还是土颗粒密度（干土重度）？

个人倾向于认为是孔隙率和干土重度（需要验证）。

在Adina的控制方程的推导过程来看，没有用到小应变和小变形的假定，adina用materially-nonlinear-only formulation来解小变形小位移情况，TL格式来解大位移/小变形的情况，用UL格式来处理大应变大位移。

Adina只是在单元的角点设置孔压自由度，如果用运用二次或三次等高阶单元，那么在中间结点只有位移自由度，而没有孔压自由度。并且建议采用位移比孔压高一阶的自由度，可以解决由于“零能模式”导致的解的振荡性:

孔隙流体是不可压缩的或者可轻微压缩的（这对于常规问题是容易满足的），多孔介质是完全饱和的，不能解非饱和的情况。孔隙液体在孔隙中的流动引入了darcy定理。

关于流固耦合。有人提出固结分析应考虑流固耦合，实际上是不必要的。除非考虑地下水流动及固结问题才用到。Adina是将土体等多孔材料归入“多孔结构”的。所以，若不考虑地下水、温度效应，只考虑一般的固结问题的话，只需用Adina及Statics和No FSI模块就可以了。

计算土力学老前辈O.C.Zienkiewicz在其大作"Computational Geomechanics"（详见Chapter 3)中，将岩土力学问题根据时间效应分成三类：静力问题、固结问题和动力问题。原因大致如下：Biot动力固结方程中的变量为位移u、v和孔压p及其对时间的一、二阶导数。若全部考虑即为动力问题；若加速度项不计（如没有地震作用，不考虑惯性力）则为固结问题；若分析对象与时间的导数没有关系（或小到可以忽略），即为静力问题。

ADINA固结分析的建模和求解设置

在分析过程中应该关闭刚度特征值检查，否则可能会因为特征值为零或变负而终止计算。

在动力分析中，时间步很有艺术性，理论上隐式求解无条件稳定，但是小的时间步和大的网格可能会导致”Z”字型的振荡。通常使用逐渐增大的时间步。

孔压自由度仅仅在单元角点设置，因此如果使用高阶的位移单元，在后处理的时候，adian 在边的中点插

值。

不支持用户材料的Porous 选项。如果需要用自定义的材料模型做固结，用二次开发中的Consolidation 选

项。是TMC 耦合分析

在周期载荷作用下，土体的孔隙水压是能够上升的，但是要完全解决问题还是需要有更好的动土本构，可惜adina 的本构都是静力本构，并且自定义开发的材料不能用porous meida 属性。

我也试图用abqus 解决该问题，但abaqus 最多只能算固结问题，他的动力方程中不考虑加速度项。因此abaqus 是不能算这些问题。

关于adina 多孔介质材料作液化的问题

因为adina 里没有专门的孔隙水压力增长模式，只跟总的体积变化有关，对于饱和土体总的体积变化等于孔隙水和土体的变化，认为孔隙水不可压缩，只有微小的土体变化，在外荷载作用下孔隙水变化增加。对于弹性体，没有残余变形，所以便得到Z 形的孔隙水压力模式！

一般来说，对于砂土当孔隙水压力等于有效小主应力就可以认为液化了，对于其它类型的土（如黄土）往往达不到这个要求，因此建议用应变来考虑，一般为5%。

查了一本老教材说判断液化可能性常用两种方法：

剪应力对比法：将计算的现场地震剪应力与实验室测定的抗液化剪应力进行对比；

经验法：就是根据过去地震时砂层的表现而将其资料类推到新情况的方法。

工程设计方面经常根据土的分类与基本指标判断是否可能发生液化，举一个简单的例子：相同地震条件下，密实度较高的紧密砂发生液化的可能性要低于松砂。

理论上：过去采用总应力计算时，常采用某应变指标达到一定值即判断发生液化。如果进行（有效应力+动力本构模型）计算，可以观察到液化发生时，若干现象实际上是同时发生的，例如孔压达到上覆有效压力，有效应力-应变关系曲线进入临界状态，剪应变突然增大等。当然，采用的动力本构模型必须能够描述上述现象。到了这一步判断液化的问题就简单了：找一种容易观察或易于在数值分析中实施的现象作为判断依据即可。

固结分析中初始的孔隙水压力固结分析中初始的孔隙水压力如何施加如何施加

第一步将初始的孔隙水压力以载荷形式施加，直接进行计算得到每一点的孔隙水压力当然就是给定的载荷值； 第二步，删掉孔隙水压力载荷，由于有了第一步的计算，载荷删除后每一点仍然存在孔隙水压力（其值等于第一步施加的载荷），但此时孔隙水压力不再是恒定的值，而是可以随时间变化的，即是初始的孔隙水压力。

就像在某个面或体上施加位移荷载计算后该面或体的位移大小即为施加的载荷值一样；但在第二步重启动计算时必须将在第一步中施加的孔隙水压力删除掉，由于重启动计算时结果具有继承性，此时每个节点上仍然具有孔隙水压力。

其实在整个计算中第二步重启动计算才是我们真正想作的计算，第一步只不过是准备工作，目的就是为了得到初始孔隙水压力。

固结计算中采固结计算中采用用Porous media 和不用的区别

按我的理解，采用Porous media 只是考虑了时间的因素，如果时间足够长，采用Porous media 得到的最终结果就是没有考虑Porous media 的结果，但如果时间较短，其差别应该很大。

施加抽水载荷

加Pore Pressure 就可以了，表示抽水压力。注意要加在井的表面上面，而且是正数，表示在抽水。

当对面施加一个不等于0的超孔压时，它的方向总是水平，为什么不可以竖直呢，它的方向是不是表示水流的方向呢？只是一种载荷显示的方法，其方向应没有意义。

固结中透水/不透水边界的处理

No pore-fluid boundary condition prescription indicates that no fluid flows in or out, which is something like the part of porous structure boundary covered with a membrane, like the free boundary (no load on it) in structural analysis. In analogy, a pore pressure boundary can be understood to be a displacement boundary, and a flux boundary to be a pressure boundary in structural analyses.

比奥固结方面的书上说：透水边界要设置孔隙水压力为零，而不透水边界的边界条件和内部节点相同，所以可以不设置边界条件。对于土层均匀向外延伸而被截取的边界，孔隙水压力应该为逐渐过渡，这是可用外插法确定边界孔隙水压力，但会使总的系数矩阵不对称，增加计算麻烦。比较好的处理方法事根据情况处理成透水边界或不透水边界。在边界截取时范围大一些，这样对主要分析的区域影响是不大的。

Adina中，不加孔隙压力的边界就是不扩散边界。对于孔压边界，透水是约束边界，不透水是自由边界。

流体边界条件可以有两种加法：

用约束边界的形式加：选择“pore fluid pressure”，可以定义透水边界。选择“fluid potential”，可以定义不透水边界。

利用荷载边界里面的“pore flow”定义流量边界，为零时就是不透水边界；“pore pressure”定义孔压边界，为零时就是透水边界。

水压力是指超孔隙水压力，ADINA中的pore pressure是超孔隙压力。

ADINA里面的孔隙压力为超水压，要加上Pressure才是真正的孔压，对正常固结土所有位置的pore pressure 都应该为0。

Fluid Potential是流势，Pore Fluid Pressure是孔隙流体静压力。后者容易理解，就是通常所说的孔压；而前者可以理解为孔压变化梯度。例如，在不排水边界处，孔压变化梯度为0（此处孔压取极值），就没有流势。

渗流问题

只要软件能做温度场，那么就能做渗流场，因为温度场、电磁场和渗流场都是源于Laplace方程。ANSYS软件中本身没有渗流场计算模块，可以用Ansys中的温度场模块来算渗流场，但必须把温度场－渗流场的物理参数对应清楚。如：压力－温度；导热系数－渗透率；热流率－渗流速度等。需要的物性参数数据：压力(或渗流速度)、渗透率(或各向异性渗透率)等。如果算更复杂一点就需要饱和度、孔隙度等参数(本身这些参数就与渗透率是相关的)，如果需要加这些参数那么Adina和Abaqus要方便一些。

温度场和电磁场都能模拟渗流问题，水力学上常用电拟试验来分析渗流场的等势线和流线，但是仅仅只能模拟稳定渗流，对于非稳定渗流，Ansys之类的软件似乎无能为力，除非作二次开发。

Adina的渗流分析比Ansys要好，有专门的渗流分析功能，且可以自动跌代计算出地下水面线（浸润线）。

以上是对饱和土体的渗流模拟，如果对于非饱和土，其渗透系数为土体内空隙水压力或含水量的函数，Adina 和Ansys都不能计算。

水头是高度和压力的总和：水头－高度坐标，其值为0的面即为浸润面；水压力为零的线，为浸润线。

Q：在荷载边界定义中，为什么在水流溢出斜边要施加线性分布的水压（上端大，下端为0），而在真正的水压作用边确施加的是均匀水压。这样两侧水压相加与实际坝体斜坡上水压分布相同。为什么？

A：在水压作用边上端位置水头大压力水头为０，下端的位置水头为０（相对）压力水头最大，因此在水压作用边的总水头为常数，而在自由出流边，没有压力水头，只有位置水头，因此下端小上端大。对于热传导来温度总是从高温物体传到低温物体，而对于渗流来讲则是水往低处流（注意这里的高低指的是总水头）．

渗透力渗透力与与孔隙水压力

渗流力是体积力，是渗流流动作用给骨架的力，是孔隙水压力梯度形成的，渗透力作为一种作用力，当然

是有方向的，其方向就是孔隙水压力梯度的方向，和重力一样处理就可以，不过要注意渗透体积力在坐标的各个方向都有分力。

土体的应力由孔隙压力和土骨架共同承担，所以必须按照有效应力处理，孔隙水压力和渗透力不是一个概

念，虽然渗透体积力是由孔隙水压力梯度形成的，孔隙水压力是无所谓方向的，也可以说是任意方向的。 渗透体力是和渗流的水力梯度成正比的，和流速本身的数值没有关系，流速小可不意味着渗透体力小。 土体中渗流场对应力场的影响就是土体中作用有渗透力，而这个渗透力是可以在土体平衡方程中体现的；

而应力场对渗流场的影响则是通过改变介质水力参数来实现的。

渗透系数与单位含水量是函数关系，计算过程中，渗透系数以单位含水量拟合函数表示就行。至于地下水

位，可以定义为边界条件。

ADINA-T 的方程不包括时间项，没法处理时间相关的渗流问题。

SEEPAGE_FLUX_MAGNITUDE 可以看自由面；

如用温度厂的方法得到自由界面比较容易，定义一个新变量＝(total_head)-(z-coordinate)，然后在显示变变

量时修改band table 中的最小值和最大值即可。

关于多孔介质与结构相互作用

Q ：adina 的耦合能算多孔介质和结构的相互作用吗？

A ：在ADINA 模块中的这种计算其实就是对于岩土等多孔介质固结问题适合的流固耦合计算，在该块中，对多孔介质有如下假定：孔隙充满水(饱和)，但本构方程不限于弹性的方程（比-奥固结用的是弹性的虎克定律），原则上可用一切ADINA 模块的本构方程。对流体，不可压缩或微压缩，流动符合达西定律。