高级结构非线性及流固耦合计算系统ADINA
ansys流固耦合模态分析
有问题可以发邮件给我一起讨论xw4996@https://www.360docs.net/doc/eb7031308.html, FSI流固耦合命令求解流固耦合问题 使用ANSYS计算结构在水中的模态时, FLUID29,FLUID30单元分别用来模拟二维和三维流体部分,相应的结构模型则利用PLANE42单元和SOL ID45等单元来构造，其中，PLANE42和SOL ID45分别是用来构造二维和三维结构模型的单元。FLUID30是流体声单元,主要用于模拟流体介质及流固耦合问题。该单元有8 个节点,每个节点上有4 个自由度,分别是XYZ上3个方向位移自由度和1个压力自由度,为各向同性材料。输入材料属性时,需要输入流体的材料密度(作为DENS 输入)及流体声速(作为SONC输入),流体粘性产生的损耗效应忽略不计。FLUID29是FLUID30单元在二维上的简化，少了一个Z向的位移。SOLID45单元用于构造三维实体结构。单元通过8 个节点来定义,每个节点有 3 个沿着XYZ方向平移的自由度。PLANE42是SOLID45单元在二维上的简化。 在利用ANSYS建模分析时,流场域单元属性分为2种,由KEYOPT(2)(指定流体和结构分界面处结构是否存在) 控制,在流固耦合交界面上的单元KEYOPT(2) = 0 ,表示分界面处有结构,其他流体单元KEYOPT(2)=1,表示分界面处无结构。流体-结构分界面通过面载荷标志出来,指定FSI label可以把分界面处的结构运动和流体压力耦合起来,分界面标志在分界面处的流体单元标出。 数值分析的步骤 1) 建立流体单元的实体模型。建立流体模型,需要确定流体域的范围,可以把无限边界流体简化成流体区域的半径为固体结构半径的10倍。 2) 标记流固耦合界面。选取流体单元中流固交界面上的节点,执行FSI 命令,流固耦合交界面的处理:流体与固体是两个独立的实体,在划分单元时在两者交界面上的单元网格要划分一致,这样在交界面上的同一位置一般就有两个重合的节点,一个节点属于流体单元,一个节点属于固体单元,这两个重合节点在交界面的位移强制保持一致。 3) 建立固体结构实体模型。建立固体结构模型，定义单元属性，采用映射方式进行网格的划分。 4) 施加约束条件。由于流体区域的尺寸远大于固体结构尺寸，故可以不考虑流体液面的重力的影响，将流体边界处的单元节点上施加压力(PRES) 为零的约束。因为选择的算例为悬臂结构，在固体结构底部加全约束。 5) 选择求解算法，进行求解。定义分析类型为模态分析，设定提取频率阶数和提取模态的方法。因为耦合问题的刚度矩阵，质量矩阵都不对称，需要采用非对称矩阵法(UNSYMMETRIC)求解。 6) 查看结果。进入后处理模块，查看结构模型的频率及振型。 以半浸没与水中的桥墩模态问题为背景，并假设： 1. 桥墩为实心等截面的实体，实际桥墩模型应该是空心壳体，截面尺寸也 非常复杂，因而需要分块划分单元。
ADINA常见问题解答
ADINA常见问题解答 一般问题 Q：怎样改进ADINA-AUI 中实体的显示效果？ A：在某些情况下，ADINA-AUI 显示的实体在边界上不光滑，这仅仅是显示的问题，并不影响几何尺寸的精确度。为了改进显示的效果， 1 点击Modify Mesh Plot 。 2 点击Line Depiction 。 3 将ADINA-M Chord Angle 由默认的0.4改为0.1 并且点击OK。 4 点击Surface Depiction 。 5将ADINA-M Chord Angle 由默认的0.4改为0.1 并且点击OK。 6 点击OK，关闭Modify Mesh Plot 对话框。 Q：为什么AUI 的图形功能在我的计算机上不能正常的工作？ A：有些计算机的显卡在Open GL 图形系统中不能正常的工作。请切换到Windows GDI 图形系统，在Edit 菜单中，点击Graphics System ，然后选择Windows GDI 图形系统。 Q：当我从ADINA-AUI 打印文件时，为什么打印不出来任何结果？ A：注意只有Windows 版本才会发生这样的问题。 当使用Open GL 图形方式时，有的打印机会出现上述问题。为解决该问题，当打印的时候，选择Windows GDI 图形方式。从菜单Edit > Graphics System…中选择Windows GDI 作为图形系统，然后开始打印。注意打印结束后，可以将图形系统切换回Open GL 以便获得更快的图形效果。 Q：为什么安装了浮动License(Floating Industry或者Floating Educational)后，Adina无法启动？ A：如果安装过程正确，而且电脑上的防火墙不阻止Adina读取服务器上的License，那么这样的问题一般是由于计算机使用了中文名。不论是Adina的服务器还是Adina客户端，都不允许使用中文计算机名。 Q：如何将壳单元厚度显示出来？ A：在Display-->Geometry/Mesh Plot-->Modify打开的窗口中点击Element Depiction，在新打开的窗口中的Shell Element Attributes域中选择Top/Bottom（默认是Mid-Surface）。 有关界面启动 Q：怎样在Windows 版本中以批处理的方式运行ADINA？ A：在Windows 版本中，ADINA 常常是在交互方式下运行。然而，有时为了连续进行几项作业，则必须在批处理方式下运行。 以批处理方式运行ADINA－AUI 的命令为： ...\aui.exe -b -m
血管流固耦合分析实例
Ansys14 workbench血管流固耦合实例 根据收集的一些资料，进行学习后，试着做了这个ansys14workbench的血管流固耦合模拟，感觉能够耦合上，仅是熟悉流固耦合分析过程，不一定正确，仅供参考，希望大家多讨论。谢谢！ 1、先在proe5中建立血管与血液流体区的模型（两者装配起来），或者直接在workbench中建模。 图1 模型图 2、新建工程。在workbench中toolbox中选custom system，双击FSI: FluidFlow(fluent)->static structure. 图2 计算工程 3、修改engineering data，因为系统缺省材料是钢，需要构建血管材料，如图3所示。先复制steel，而后修改密度1150kg/m3，杨氏模量4.5e8Pa，泊松比0.3，重新命名，最后在主菜单中点击“update project”保存.
图3 修改工程材料 4、模型导入，进入gemetry模块，import外部模型文件。 图4 模型导入图 5、进入FLUENT网格划分。 在workbench工程视图中的Mesh上点击右键，选择Edit…，如图5所示，进入网格划分meshing界面，如图6所示。我们这里需要去掉血管部分，只保留血液几何。
图5 进入网格划分
图6 禁用血管模型 6、设置网格方法。 默认是采用ICEM CFD进行网格划分，设置方式如图7所示，截面圆弧边分为12份，纵截面的边均分为10份，网格结果如图8所示。另外在这个界面中要设置边界的几何面，如inlet、outlet、symmetry 图7 设置网格划分方式 图8 最终出网格
geostudio的一些常见问题总结
1、SEEP/W2007如何定义土水特征曲线？ 地表陆地很大一部分是处于干旱或半干旱地带，因此，工程实践中遇到的土大多是非饱和土，由于非饱和土中存在负的孔隙水压力，因而产生独特的土力学问题。在SEEP/W2007分析软件中可以定义负孔隙水压力，以分析非饱和土问题。实现这一点仅需定义土体的两个函数：渗透系数函数（渗透系数随基质吸力变化曲线）与体积含水量函数（土水特征曲线）。如果要分析稳态问题，只须定义渗透系数函数，如果分析瞬态问题，则土体中的孔隙水压力随时间变化，就需要定义体积含水量函数。 2、有限元与极限平衡法结合使用其基本内核? 1）通过有限元（Sigma/W或）计算各单元或节点处应力（应力线性分布）； 2）边坡（Slope/W）条块划分，以条块底端中点为对象，计算该点的σx、σy、τxy； 3）确定条块底端的倾角а； 4）采用Mohr圆确定条块底的法向和切向应力； 5）由计算的法向应力得出可能的剪切强度； 6）将条块基底的应力转为力； 7）重复以上的步骤，直到Slice n。 由（Kulhawy 1969；Naylor，1982）确定安全系数。 3、由于系统时间导致的Licenses问题由于误设系统时间（比正确的时间推后了十天）当时并不知道，在误设时间之后使用了GeoStudio系列软件，之后更正了系统时间，GeoStudio软件打开文件或者新建文件时就会弹出对话框，提示系统时间被后置，不能运行软件，怎样解决这个问题。 GeoStudio系列软件的Licenses与系统时间是关联的，出现问题后，把系统时间按照错误的设置继续，软件是可以使用的，但这样会带来其它的不便。想要在正确的时间下使用软件，可以将软件卸载后重装，问题就可以解决。 4、SLOPE/W中孔隙水压力是如何被考虑的？ 在SLOPE/W中水压力的定义有多种方法：定义水位线；孔压比Ru系数；B-bar 系数；水位线结合Ru系数或B-bar系数；离散点孔隙水压力；负孔隙水压力；有限元计算的压力（SEEP/W,QUAKE/W,eg.） 需要注意的是：SLOPE/W/W中要考虑孔隙水压力时，孔隙水压力只有在单个土条底部剪切强度的计算中才起作用，孔隙水压力不参与土条间的强度计算。 5、SLOPE/W中土的重度 SLOPE/W在水位线以上允许有独立的单位重度，但这个参数很少用到。 比如，我们假设G = 2.7, 水的重度=10 kN/m3, and e = 0.7. 在水位线以下土体为饱和（S=1）,土体重度为20kN/m3. 在水位线以上土体为非饱和，饱和度为80%，( S = 0.8) 则水位线以上土体重度为19.2 kN/m3,二者之间大概有4％的差距。从稳定性分析来说，土体重度4％的差距是可以忽略的。首先，在毛细区饱和土体和非饱和土体重度基本上是一致的；其次，安全系数对于土体重度很不敏感。尽
流固耦合应用研究进展
文章编号:1671-3559(2004)02-0123-04 收稿日期:2003-12-03 基金项目:山东省科学技术发展计划资助项目(012050107);山 东省自然科学基金资助项目(Y 2002F19) 作者简介:郭术义(1971-),男,山东济南人,山东大学机械工 程学院博士研究生。 流固耦合应用研究进展 郭术义,陈举华 (山东大学机械工程学院,山东济南250061) 摘 要:流固耦合力学是一门新兴学科。本文简要介绍了该学科的典型应用进展情况,总结了各种研究中的典型方程、数值解法,展望了进一步发展的趋势。关键词:流固耦合;数值模拟;展望中图分类号:O35112;O34717 文献标识码:A 流固耦合力学是一门比较新的力学边缘分支, 是流体力学与固体力学二者相互交叉而生成的。它的研究对象是固体在流场作用下的各种行为以及固体变形或运动对流场的影响。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用:固体在流体动载荷作用下产生变形或运动,而固体的变形或运动又反过来影响到流场,从而改变流体载荷的分布和大小。总体上,流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。本文就流固耦合问题的两大分类中三种基本情况进行了讨论。 1 流固耦合典型应用 流固耦合作用的研究在航空、航天、水利、建筑、石油、化工、海洋以及生物领域都有着十分重要的意义。如液体晃动对火箭飞行稳定性的影响,大型贮液管在地震激励作用下产生的流固耦合作用,液体湍振对输液管道的影响。本文就如下三个大方面进行了总结。1.1 输流管道流固耦合 流体引起输流管道振动的研究最初来源于横跨 阿拉伯输油管道振动的分析[1]。管道在众多的工业领域中应用十分广泛,作用极其重要。但是,在管道 内流体流动状态的微弱变化往往引起在工作过程中的湍振现象,诱发流体、管道之间的耦合振动,动力学行为相当复杂。这使得人们很早就开始了这方面的研究,Paidoussis M P [2]是其中最具有代表性的。输流管道的振动问题之所以能引起学者的兴趣,除因为该问题的广泛工业背景和现实意义之外,还因为输流管道虽然是最简单的流固耦合系统,但它却涉及了流固耦合的大多数问题,并且它的物理模型简单,系统比较容易实现,因而便于理论与试验的相互协同。 考虑因素侧重面的不同,输液管道非线性运动方程有几种类型[3-5],它们之间有一定的差别。它们的基本假设都是:流体无粘且不可压;管道作为梁模型来处理;管道只是在平面内振动。尽管输流管道的非线性动力问题受到50多年极为广泛的研究,但至今尚没有一个公认的模型。文[6]建立的4个独立变量(轴向位移、横向位移、流速和压力)的全耦合模型(耦合形式包含摩擦耦合、P oiss on 耦合、结合部耦合以及管道轴向和横向运动的耦合)在众多的非线性分析模型中是一个较为完整的模型。 m ¨u +m f [ υf (1+u ′)+2υf u ′+υ2 f u ″+ ωυ′f ]+ P (υf + u )/c 2F -[(1-2υ)P (1+u ′)]′+4f ρf ρ′?υ2f /DK -gm f (1-2υ)(1+u ′)ω′-EI (7ω″ω +ω′ ω )-E A p (2u ″+6u ′u ″+2ω′ω″ )/2=0(1)m ¨ω+m f [ υf (1+ω′)+2υf ω′+υ2f u ″+ω″υ2 f ]+ P (υf + ω)/c 2F -[(1-2υ)P ω′]′-gm +EI ω″″-EI (u ′ω′+6u ″ω +4u ′ω ′)-E A p (u ″ω′+u ′ω″ )=0(2) P /c 2F +m f [(1-2υ)( u +υf )u ″- u ′+υ′f ]-m f (1-2υ)( u ′+u ′ u ′+ω′ ω′ )=0(3)P ′+m f (¨u + υf )+m f ¨ωω′+gm f ω′+Df ρf υ2 f /2=0 (4)随着对输流管道问题研究的深入,各种不同的 分析计算方法也相继被提出。其中有限元法(FE M ) 第18卷第2期2004年6月 济南大学学报(自然科学版) JOURNA L OF J I NAN UNI VERSITY (Sci.&T ech 1) V ol.18 N o.2 Jun.2004
基于LSDYNA及FLUENT的板壳结构流固耦合分析
基于 LS-DYNA 及 FLUENT 的板壳结构流-固耦合分析
汪丽军 北京航空航天大学，交通科学与工程学院 100191
[摘 要]： 本文采用 ANSYS 显示动力分析模块 LS-DYNA 及流场分析模块 FLUENT，对水下的板壳 结构运动及其界面的流-固耦合现象进行了仿真分析。流场计算得到的界面压强数据以外载荷 的形式施加于结构表面，使其产生位移及变形；同时，结构的变化又进一步影响了流场的分 布。通过往复的双向耦合迭代，得到了板壳结构的动力学响应以及流场的分布情况。仿真结 果与试验结果的对比表明，此方法适用于解决兼有大位移及较大变形特征的流-固耦合问题。 [关键词]： 板壳结构 流-固耦合 有限元方法 ANSYS
Analysis of Fluid-Structure Interaction for Plate/Shell Structure Based on LS-DYNA and FLUENT
Wang Lijun School of Transportation Science & Engineering, Beihang University 100191
Abstract: In this paper，the movement of plate under water and the fluid-structure interaction(FSI) is simulated numerically by combining explicit dynamic solver LS-DYNA and computational fluid dynamics solver FLUENT in ANSYS. The pressure obtained from the calculation of flow field are applied as external loads on the surface of the plate, then the structural deformation and displacement can be calculated as well, which will affect the shape and pressure distribution of the flow field reversely. After sequential coupling iterations the dynamic response of the structure and flow field distribution are obtained consequently. By comparing numerical and experimental results it is proved that this proposed coupling method is suitable for solving such a kind of FSI problems considering both large displacement and comparatively large deformation. Keyword: Plate/shell structure, Fluid-Structure Interaction, Finite element method，ANSYS
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前言
在自然界中，流-固耦合现象广泛存在于航空、航天、汽车、水利、石油、化工、海洋 以及生物等领域。很多实际问题中流体载荷对于结构的影响不可忽略；同时，结构的位移 和变形也会对流场的分布产生重要影响。例如各种水下运动机构都需要考虑这种现象。
有限元法发展综述
有限元法发展综述 随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式往往是不可能的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。 有限元法是一种高效能、常用的计算方法．有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系． 一、有限元法的孕育过程及诞生和发展 大约在300年前，牛顿和莱布尼茨发明了积分法，证明了该运算具有整体对局部的可加性。虽然，积分运算与有限元技术对定义域的划分是不同的，前者进行无限划分而后者进行有限划分，但积分运算为实现有限元技术准备好了一个理论基础。 在牛顿之后约一百年，著名数学家高斯提出了加权余值法及线性代数方程组的解法。这两项成果的前者被用来将微分方程改写为积分表达式，后者被用来求解有限元法所得出的代数方程组。在18世纪，另一位数学家拉格郎日提出泛函分析。泛函分析是将偏微分方程改写为积分表达式的另一途经。 在19世纪末及20世纪初，数学家瑞雷和里兹首先提出可对全定义域运用展开函数来表达其上的未知函数。1915年，数学家伽辽金提出了选择展开函数中形函数的伽辽金法，该方法被广泛地用于有限元。1943年，数学家库朗德第一次提出了可在定义域内分片地使用展开函数来表达其上的未知函数。这实际上就是有限元的做法。 所以，到这时为止，实现有限元技术的第二个理论基础也已确立。 20世纪50年代，飞机设计师们发现无法用传统的力学方法分析飞机的应力、应变等问题。波音公司的一个技术小组，首先将连续体的机翼离散为三角形板块的集合来进行应力分析，经过一番波折后获得前述的两个离散的成功。20世纪
流固耦合
流固耦合定义：它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用,变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。 (一)流固耦合动力学：求解方法与基本理论---张阿漫，戴绍仕 ●有限元法 ●边界元法 ●SPH法与谱单元法 ●瞬态载荷作用下流固耦合分析方法 ●小尺度物体的流固耦合振动 ●水下气泡与边界的耦合效应 按耦合机理分两大类： 1 耦合作用只发生在两相交界面---界面耦合（场间不相互重叠与渗透），耦合作用通过界面力（包括多相流的相间作用力等）起作用。它的计算只要满足耦合界面力平衡，界面相容就可以了（其耦合效应是通过在方程中引入两相耦合面边界条件的平衡及协调关系来实现的）。如气动弹性，水动弹性等。 按照两相间相对运动的大小及相互作用分为三类： (1)流体和固体结构之间有大的相对运动问题"最典型的例子是飞机机翼颤振和 悬索桥振荡中存在的气固相互作用问题,一般习惯称为气动弹性力学问题" (2)具有流体有限位移的短期问题"这类问题由引起位形变化的流体中的爆炸或 冲击引起"其特点是:我们极其关心的相互作用是在瞬间完成的,总位移是有限的,但 流体的压缩性是十分重要的" (3)具有流体有限位移的长期问题"如近海结构对波或地震的响应!噪声振动的 响应!充液容器的液固耦合振动!船水响应等都是这类问题的典型例子"对这类问题, 主要关心的是耦合系统对外加动力荷载的动态响应" 2 两域部分或全部重叠在一起，难以明显的分开，使描述物理现象的方程，特别是本构方程需要针对具体的物理现象来建立，其耦合效应应通过建立与不同单相介质的本构方程等微分方程来体现。 按耦合求解方法分两大类： 1 直接耦合求解：直接耦合是在一个求解器中同时求解不同物理场的所有变量，需要针对具体的物理现象来建立本构方程，其耦合效应通过描述问题的微分方程来体现。 2 间接耦合求解：而间接耦合不需要重写本构方程，仅只利用当前比较成熟的单物理场求解器求解各自相域，并实现不同的物理场之间的信息交换。 范例（一个经典的间接耦合求解范例步骤）：利用CFX 进行全三维非定常粘性数值模拟，利用ANSYS 进行结构瞬态动力分析，其耦合面数据交换以MFX-ANSYS/CFX为平台，在每个物理时间步上进行耦合迭代，各自收敛后再瞬态向前推进，结构变形引起的流场网格位移由CFX内部的动网格技术来处理，整个耦合过程充分考虑了流场的三维非定常性和结构响应的瞬态变化。https://www.360docs.net/doc/eb7031308.html,/s/blog_6817db3a0100ju4s.html） 迭代求解,也就是在流场,结构上分别求解,在各个时间步之间耦合迭代,收敛后再向前推进.好
abaqus与fluent流固耦合
基于MPCCI的流固耦合成功案例 基于MPCCI的流固耦合成功案例 （一）机翼气动弹性分析 1 问题陈述 机翼绕流问题是流固耦合中的经典问题。以前由于缺乏考虑流固耦合的软件，传统的分析方法是将机翼视为刚体，不考虑其弹性变形，通过CFD软件来计算机翼附近的流场。这个强硬的假设很难准确的描述流场的实际情况。更无法预测机翼的振动。MPCCI是基于代码耦合的并行计算接口，它可以同时调用结构和流体的软件来实现流固耦合。我们通过MPCCI，能很好的预测真实情况下的机翼绕流问题。采用ABAQUS结构分析软件来求解结构在流畅作用下的变形和应力分布，通过Fluent软件来计算由于固体运动和变形对整个流场的影响。 2 模拟过程分析顺序 MpCCI的图形用户界面可以方便的读入结构和流体的输入文件。后台调用ABAQUS和FLUENT。在MPCCI耦合面板中选择耦合面，然后选择在相应耦合面上流体和固体需要交换的量。启动MpCCI进行耦合。 3 边界条件设置
图1 无人机模型和流体计算模型 结构部分单个机翼跨度在1.5m左右，厚度为0.1m左右。边界条件为机翼端部的固定，三个方向的位移完全固定，另一端完全自由。在固体中除了固定端的面外，其他三个面为耦合面。流体部分采用四面体网格，采用理想气体作为密度模型。流体的入口和出口以及对称性边界条件如下图所示。 图2 固体有限元模型 4 计算方法的选择 通过结合ABAQUS和FLUENT，使用MPCCI计算流固耦合。在本例中，固体在流场作用下产生很大的变形和运动。在耦合区域，固体结构部分计算耦合面上的节点位移，通过MPCCI传输给FLUENT的耦合界面，FLUENT 计算出耦合区域上的节点力载荷，然后通过MPCCI传给结构软件ABAQUS。在MPCCI的耦合面板中选择的耦合面如图所示，交换量为：节点位移、相对受力。采用ABAQUS中的STANDARD算法，时间增量步长为0.1毫秒。 5 计算结论 通过MPCCI结合ABAQUS和FLUENT，成功地计算在几何非线性条件下的气动弹性问题，得到了整个流体区域的流场分布以及结构的动态响应历程。
ADINA有限元软件简介
目录 1、ADINA的发展历史 (2) 2、ADINA功能 (2) 、前后处理功能 (2) 2.1 ADINA用户界面 用户界面、 2.2 ADINA计算分析功能 (4)
ADINA功能 说明 功能说明 1、ADINA的发展历史 ADINA出现于1975年，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。到84年以前，ADINA是全球最流行的有限元分析程序，一方面由于其强大的功能，被工程界、科学研究、教育等众多用户广泛应用；另外其源代码是Public Domain Code，后来出现的很多知名有限元程序都来源于ADINA的基础代码。 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。实际上，到ADINA84版本时已经具备基本功能框架，ADINA公司成立的目标是使其产品ADINA 这－大型商业有限元求解软件，专注求解结构非线性、流体、流体与结构耦合、热、热机耦合等复杂问题，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、热、热机耦合等复杂工程问题开发出强大功能。经过近20年的商业化开发，ADINA 已经成为近年来发展最快的有限元软件，被广泛应用于各个行业的工程仿真分析，包括汽车、机械制造、电子电器、材料加工、船舶、航空航天、国防军工、铁道、石化、能源、土木建筑等各个领域。 2、ADINA功能 ADINA是一个可以求解多物理场问题的有限元系统，由多个模块组成。包括：前后处理模块（ADINA-AUI）、结构分析模块（ADINA-Structures）、流体分析模块（ADINA-CFD）、热分析模块（ADINA-Thermal）、流固耦合分析模块（ADINA-FSI）、热机耦合分析模块（ADINA-TMC）以及建模模块（ADINA-M）和与其它程序的接口模块（ADINA-Transor）。 2.1 ADINA用户界面 、前后处理功能 用户界面、 ADINA是一个全集成系统，所有分析模块使用统一的前后处理ADINA-AUI，易学易用，友好的交互式图形界面实现所有建模和后处理功能。ADINA-AUI的主要特点包括： 内嵌ADINA-M建模模块，这个模块采用的是Parasolid建模技术。这种Parasolid技术是著名的EDS公司开发的，此技术首先是作为通用大型三维CAD软件UG的内核技术被采用，现在已经广泛的被很多公司的三维CAD产品接受作为自己的内核技术。ADINA采用CAD软件的内核技术作为自己的CAD建模技术有两方面的好处：1、自身建立几何模型的功能强大；2、如果采用
(完整版)5流固耦合
第五章 轴流泵的流固耦合 5-1 流固耦合概论 流固耦合问题一般分为两类，一类是流‐固单向耦合，一类是流‐固双向耦合。单向耦合 应用于流场对固体作用后，固体变形不大，即流场的边界形貌改变很小，不影响流场分布的， 可以使用流固单向耦合。先计算出流场分布，然后将其中的关键参数作为载荷加载到固体结 构上。典型应用比如小型飞机按刚性体设计的机翼，机翼有明显的应力受载，但是形变很小， 对绕流不产生影响。当固体结构变形比较大，导致流场的边界形貌发生改变后，流场分布会 有明显变化时，单向耦合显然是不合适的，因此需要考虑固体变形对流场的影响，即双向耦 合。比如大型客机的机翼，上下跳动量可以达到5 米，以及一切机翼的气动弹性问题，都是 因为两者相互影响产生的。因此在解决这类问题时，需要进行流固双向耦合计算。下面简单 介绍其理论基础。 连续流体介质运动是由经典力学和动力学控制的，在固定产考坐标系下，它们可以被表 达为质量、动量守恒形式: ()0v t ρρ?+??=? (1) ()B v vv f t ρρτ?+??-=? (2) 式中，ρ为流体密度；v 为速度向量；B f 流体介质的体力向量；τ为应力张量；在旋 转的参考坐标系下，控制方程变为： ()0r v v t ρρ?+??=? （3） (-)+B r r c v v v f f t ρρτ?+??=? （4） 形式和固定坐标系下基本相同，只是速度变成了相对速度，另外就是增加了附加力项 c f 。 固体有限元动力控制方程为： []{}[]{}{}...[]{}M u C u K u F ++= （5） 式中，[]M ，[]C ，[]K 分别是质量矩阵，阻尼矩阵以及刚度矩阵，{}F 为载荷矩阵。 流固耦合遵循最基本的守恒原则，所以在流固耦合交界面处，应满足流体与固体应力、 位移、热流量、温度等变量的相等或守恒，即满足如下四方程： f f s s n n ττ?=? (6) f s d d = (7) f s q q = (8) f s T T = (9) 5-2 单向流固耦合
ADINA结构+流体
ADINA 技术资料技术资料汇总汇总 ADINA 技术资料汇总 (1) 结构方面 (2) 重启动的作用 (2) 约束方程的用处 (2) 接触问题 (2) 接触的一个常见警告信息 (2) 接触问题不收敛的原因 (3) 初始接触穿透的解决 (3) 接触问题中的摩擦系数设置 (3) 摩阻力的计算 (3) 一个系统的阻尼与什么有关 (3) 阻尼 (4) 流体方面 (5) 流体力学无量纲化分析 (5) VOF 方法 (6)
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。
ansys help流固耦合算例fluid_structure(内含解析)
/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 12.1 UP20091102 13:06:05 10/24/2010 /PREP7 ! /Batch,list /prep7 /sho,gasket,grph shpp,off ET,1,141 ! Fluid - static mesh ET,2,182, ! Hyperelastic element !!!!!!! Fluid Structure Interaction - Multiphysics !!!!!!! Deformation of a gasket in a flow field. ! !!!!!!! Element plots are written to the file gasket.grph. ! ! - Water flows in a vertical channel through a constriction ! formed by a rubber gasket. ! - Determine the equilibrium position of the gasket and ! the resulting flow field ! ! | ! | ! |----------| Boundary of "morphing fluid" ! | ______ ! | |______ gasket ! | ! |----------| Boundary of "morphing fluid" (sf) ! | ! !! 1. Build the model of the entire domain: !! Fluid region - static mesh !! !! Gasket leaves a hole in the center of the channel !! Morphing Fluid region is a user defined region around !! the gasket. The fluid mesh here will deform and be !! updated as the gasket deforms. !! !! Parameterize Dimensions in the flow direction !! *SET,yent , 0.0 ! Y coordinate of the entrance to the channel *SET,dyen , 1.0 ! Undeformed geometry flow entrance length *SET,ysf1 , yent+dyen ! Y coordinate of entrance to the morphing fluid region *SET,dsf1 , 0.5 ! Thickness of upstream *SET,ygas , ysf1+dsf1 ! Y coordinate of the bottom of the gasket *SET,dg , 0.02 ! Thickness of the gasket
基于ANSYS的流固耦合动力分析方法
第37卷 第6期2008年12月 船海工程SH IP &OCEA N ENG IN EERI NG V ol.37 N o.6 Dec.2008 交贯线附近区域首先开始达到极限载荷,从而引起支撑大面积失效。 2)支、主管直径比B 和主管径厚比C 是影响节点受力性能的主要因素。节点的强度和刚度随着支主管直径比B 的增大而增加,随着主管径厚比C 的增大而降低。当B >0.7,10