ADINA进行桥梁断面风振CFD&FSI计算
adina 在土木工程中的应用
adina 在土木工程中的应用土木工程是一个广泛的学科，涉及建筑物、基础设施、道路和桥梁等项目的设计、建造和维护。
Adina是一种用于数值模拟和仿真的软件工具，在土木工程中具有广泛的应用。
Adina软件可以被用于模拟和分析各种土木工程问题，包括结构力学、热传导、流体力学和多物理场等。
接下来将详细介绍Adina在土木工程中的几个主要应用领域。
首先，Adina可以用于结构力学分析。
通过Adina软件，工程师可以对各种建筑物和桥梁进行强度、刚度、稳定性和振动等方面的分析。
例如，可以使用Adina来预测地震对建筑物的影响，以及对结构进行抗震设计。
此外，Adina还可以模拟其他荷载情况，比如风荷载或温度变化对结构的影响，以帮助工程师更好地设计和改进结构。
其次，Adina还可以用于岩土工程分析。
在土木工程中，地基和土壤的性质对结构的稳定性和承载能力有着重要影响。
使用Adina软件可以对地基和土壤进行力学和水力学分析，帮助工程师评估地基的稳定性和可行性，预测土体的变形和沉降，以及设计合适的地基处理方案。
此外，Adina还可以用于流体力学分析。
在土木工程中，流体的行为对于设计和建造水力结构、水资源管理和污水处理设施等起着至关重要的作用。
Adina可以模拟和分析流体在管道、河道和水坝等结构中的流动行为，评估液体或气体在不同情况下的压力分布、速度分布和流量分布。
这对于设计可靠的输水系统、防洪设施和水资源管理至关重要。
最后，Adina还可以用于热传导分析。
在土木工程中，热传导是一个重要的问题，涉及到建筑物的保温性能、管道的保温和冷却等方面。
Adina软件可以模拟热传导过程，帮助工程师评估建筑物的热性能，设计合适的保温材料和系统，以提高建筑物的能源效率。
总的来说，Adina在土木工程中的应用非常广泛，可以帮助工程师实现更精确、高效、安全和可持续的设计和建造。
无论是分析结构力学、岩土工程、流体力学还是热传导问题，Adina都是一个强大的工具，可以为土木工程师提供准确的仿真和模拟结果，为他们做出明智的决策提供支持。
ADINA流固耦合建模方法
ADINA流固耦合建模方法ADINA流固耦合建模方法是一种综合考虑流体和固体相互作用的建模方法。
它结合了计算流体力学（CFD）和有限元力学（FEM），能够模拟和分析各种流体与固体相互作用的现象，如流体对结构的冲击、振动和与固体结构的热传导等。
1.定义流体区域：首先，需要在模型中定义流体的几何形状和流体域。
可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建流体区域。
2.定义流体边界条件：在流体区域中定义流体的边界条件，如流体的入口速度、出口压力、壁面摩擦等。
可以通过给定边界条件来模拟各种流体流动情况。
3.网格划分：将流体区域划分为离散的网格单元，以便进行数值计算。
ADINA提供了自动划分网格的工具，也可以手动调整网格单元的大小和形状。
4.定义固体区域：在流体区域中定义固体的几何形状和固体域。
可以使用ADINA提供的几何建模工具或者导入已有的CAD文件来创建固体区域。
5.定义固体的边界条件：在固体区域中定义固体的边界条件，如固体的材料属性、固体的初始应力等。
根据具体问题，可以指定不同的边界条件。
6.载荷施加：在固体区域中施加外部载荷，如重力载荷、声压载荷等。
这些载荷将影响固体结构和流体流动的耦合过程。
7.运行求解器：通过ADINA的求解器对流固耦合建模进行求解。
求解器将同时考虑流体流动和固体结构的相互作用，求解固体受力平衡、流体流动动量方程等。
8.分析结果：根据求解结果，可以分析固体结构的变形、应力分布，以及流体流动的速度、压力等。
ADINA提供了丰富的结果分析工具，如绘制流线、应力云图等。
ADINA流固耦合建模方法能够模拟和分析多种流固耦合问题，如流体力学冲击载荷下的结构响应、流体流动对结构振动的影响、流体流动中的温度变化等。
它在航空航天、汽车工程、水利工程等领域具有广泛的应用。
通过ADINA流固耦合建模方法，可以提前发现和解决流固耦合问题，优化设计方案，提高产品的可靠性和性能。
第二章 ADINA功能简介
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。
adina基本理论
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有限元模型
精选课件
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自由度
平动 转动 温度 梁的弯曲 多孔隙流体压力 势流体
精选课件
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材料
弹性 塑性 温度相关 蠕变材料 变参数蠕变 橡胶/泡沫 岩土 其他
精选课件
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单元组
单元组是ADINA的一个重要概念，无论是直接建 立单元，还是由几何模型划分有限元网格，都必 须先定义单元组。单元组就像一个容器，每个单 元组所容纳的单元具有相同的单元类型、材料类 型、位移插值公式、积分阶次和其他控制信息。
精选课件
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网格划分
网格划分密度
生成单元节点
精选课件
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施加载荷
速度 压力 反力 集中力
点、线、面、体
精选课件
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方程求解设置
重启动 单元选择 求解器
迭代法/直接法
容差
精选课件
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FCBI——有限体积法
局部满足质量动量守恒，具有更好的 稳定性和精度
FCBI——C 提供Simple、simplec、piso算法。 计算量小，可划分更多网格。 适用于使用Sliding mesh边界条件的模型。 可以模拟涡流问题 可用于迭代流固耦合算法。
FCBI
相比FCBI—C计算量大很多。
可用于直接流固耦合算法。
可用于高速可压缩流体的计算 精选课件
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定义时间函数和载荷步
时间函数定义了载荷比例 因子随时间的变化过程，可 以用于控制载荷随时间的变 化。 时间步序列用于控制求解过 程中的时间步增量。
精选课件
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求解FSI
在很多耦合问题中，流体
的作用力引起结构的变形，
同时结构的位移又影响流场
ADINA土木工程分析功能简介
ADINA土木工程分析功能简介一．丰富的材料本构ADINA提供了7种专用于土木建筑的材料本构：曲线描述的粘土材料、Drucker-Prager 材料、Cam-clay材料、Mohr-coulomb材料、混凝土材料、LUBBY2徐变模型、多孔介质材料。
除此之外，ADINA还提供通用的线弹性、弹塑性、粘弹、粘塑、蠕变、流体、热等各种材料本构。
∙曲线描述的岩土材料主要特征为分段线性方式输入加载和卸载两种不同状态下的体积模量和剪切模量与体积应变的关系；考虑tension cut-off和cracking两种弱化方式；并能够自动处理岩土局部弱化的各项异性转变。
∙ Drucker-Prager材料具有经典的理想塑性Drucker－Prager屈服和Cap硬化描述。
∙ Cam-clay材料这种材料模型是一种取决于压力的塑性材料，以椭圆屈服方程作为破坏判定准则。
本身具有模拟粘土材料在正常固结和超固结情况下的应变硬化和软化功能。
∙ Mohr-coulomb材料∙混凝土材料主要特点是可以描述材料非线性应力应变关系，同时考虑材料软化、模拟滞回曲线、后破坏特征（包括材料开裂后性能、压碎后性能、应变软化性能）、考虑温度作用的影响；通过变化的泊松比，模拟其可压缩性；内部可以定义梁单元为加强筋。
∙ LUBBY2徐变模型主要用来模拟混凝土和岩石材料的长期徐变行为，包括应变强化或时间强化。
徐变方程的系数既可以是常数也可以随温度而变化，另外在徐变模型中还考虑了卸载和周期载荷的影响，当材料的徐变过大时可能会导致材料破坏。
∙多孔介质材料主要用于求解承受静态或动态载荷的多孔结构，它可以处理固体骨架和通过它的流体之间的相互作用。
解决的问题包括：不排水条件多孔结构分析（Undrained analysis）、瞬态静力分析（固结分析Consolidation）、瞬态动力分析（多孔结构失效，例如土壤液化）。
二．专用的单元特征除常规单元如Beam，Truss，2D-Solid，3D-Solid，Shell，Plate，Membrane，Cable和Spring 等单元算法外，ADIAN还提供如下的单元算法，专用于土木建筑工程问题的模拟：∙弯矩－曲率梁单元（Nonlinear Moment-Curvature Beam）在实际的工程分析中，有时候根本不能给出精确的应力－应变数据，而只有通过试验得到的弯矩与曲率及扭矩与扭转角的关系间接求解。
基于ADINA的桥梁气动导数数值模拟的开题报告
基于ADINA的桥梁气动导数数值模拟的开题报告一、选题背景气动力学在工程领域中有着广泛的应用，在桥梁设计中也是重要的一部分。
随着交通运输工具的发展，桥梁的气动稳定性问题越来越受到研究者的关注。
对桥梁的气动力学性能进行数值模拟，可以更好地揭示桥梁在风环境中发生的各种气动现象，为设计和改进桥梁结构提供理论依据。
ADINA是一种基于有限元和有限差分方法的通用有限元分析软件，具有丰富的物理建模和计算能力，适用于汽车、飞行器、建筑、医疗、材料等多个领域。
本研究将基于ADINA建立桥梁结构的三维数学模型，对其气动导数进行数值模拟。
二、研究内容和重点1. 建立桥梁的三维数学模型通过ADINA的建模工具对桥梁结构进行三维建模，拟定桥梁的气动力学参数，设定风速和方向等基本参数，使得模型更加真实和准确。
2. 计算桥梁的气动导数在模型建立的基础上，选择相应的方法和模型来计算模型的气动导数。
通过模拟风场的作用，分析桥梁在不同风速下的响应情况，包括抗风稳定性、振动等。
3. 分析模拟结果并进行模型优化根据模拟结果，对桥梁的气动性能进行分析。
对不同参数的模型进行优化，探索能够提高桥梁抗风稳定性和结构强度的方法。
三、研究意义本研究对于探索桥梁在风场内的气动力学性能、提高桥梁抗风稳定性和结构强度、提高桥梁的施工效率、节约资金和人力等方面具有重要的理论和实际意义。
四、研究方案1. 搜集相关文献和研究资料，深入研究桥梁气动力学领域的理论和技术。
2. 建立桥梁的三维数学模型，选择相应的方法和模型进行模拟分析。
3. 分析模拟结果，探索桥梁的优化方案，提高桥梁抗风稳定性和结构强度。
4. 撰写论文，整理数据和模拟结果，形成一篇完整且有条理的论文。
五、预期成果通过本次研究，得出桥梁的气动导数，分析桥梁的气动性能，探索桥梁优化方案，展示基于ADINA的桥梁气动导数数值模拟的可行性和有效性，为今后的研究和设计提供参考和指导。
CFD方法的大跨度桥梁抖振荷载
（ ｔ ｔ ｙ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ Ｓ ａ ｅ Ｋｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＳ ｒ ｃ ｕ ａ ａｙ ｉ ｆ ｒＩ ｄ ｓ ｒａ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｕ ｔ ｉｌＥ ｕ ｐ ｎ ， Ｄａ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｄａ ｉｎ １ ６ ２ ｌ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｙ ｌ １ ０ ４，Ｌｉｏ ｉｇ，Ｐ． Ｃｈ ｎ ） ａ ａｍ ｎ Ｒ． ｉａ
关键 词 ： 大跨 度桥 梁 ； 计算 流体 力 学 ； 抖振 ； 局部 应 力 中图分类 号 ： ＴＵ３ １ ３ ＴＵ３ ２ １． ； １ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４４ ６ （ ０ １ ０ —０ ９０ １ ７ —７ ４ ２ １ ）６０ ５ —５
Ｌｏ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｔｅ ｉ ｇ Ｂｒ ｄ ｅ ｙ ＣＦＤ ａ ａ ｙ ｉ ｆ Ｂｕ ｔ ｔｎ ｉ ｇ ｓ ｂ
第 ３ ３卷 第 ６期 ２１ ０ １年 １ ２月
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｉ．Ａｒ ｈ ｔｃ筑 ａ 环 境 ｉｏ 程 ｔ ｌ ｇｎ ｅ ｉｇ ｒ ａ ｆＣ ｖｌ 土 ｃ ｉ ｔ ｒ与 Ｅｎ 工ｎ ｅ ａ ｏ 木 建 ｕ ｌ＆ ｅ ｖ ｒ ｍ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖ １３ ｏ ６ ｏ．３Ｎ ．
在一定缩 比的桥梁 节段模型 上进行 定 常流 风洞 试验 ，
采 用 Ｃ Ｄ数值 模拟 替代 传统 的风洞 试 验 ， 进 Ｆ 改
了大跨 度桥 梁抖 振荷 载计算 。在 香港 青 马大 桥精 细 有 限元 模 型 上 ， 拟 桥 板 表 面压 力 分 布 ， 据 Ｃ Ｄ 模 根 Ｆ 求解 桥 板 局 部 应 力
桥梁断面两自由度风致振动数值模拟
第43卷第12期• 152 •2 0 1 7 年 4 月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol. 43 No. 12 Apr. 2017文章编号：1009-6825 (2017) 12-0152-02桥梁断面两自由度风致振动数值模拟孔得璨(中铁四院集团西南勘察设计有限公司，云南昆明650000)摘要:采用弱流固耦合技术,对薄平板和桥梁断面进行了两自由度风致振动数值模拟，得到了断面颤振临界风速、振动频率和阻尼比随风速变化情况,薄平板的数值模拟结果与理论解十分吻合，验证了数值模拟的精度。
关键词:桥梁断面，自由振动，流固耦合,CFD中图分类号:U441.3桥梁主梁断面的气动性能是大跨度桥梁设计时需要考虑的 关键因素，目前主要通过主梁节段模型风洞试验来确定不同（折 算）风速条件下的模态参数以及颤振临界风速。
但是风洞试验面 临成本高、操作复杂、实验周期长等问题。
近年来，随着计算流体 动力学(CFD )的发展和计算机性能的提升,数值模拟技术也越来 越多地被用于桥梁断面静三分力系数[1]、颤振导数识别[2]以及涡 激振动[3]中，但直接采用CFD 自由振动方法研究桥梁颤振性能的 文献较少。
本文采用弱流固耦合方法对典型桥梁断面进行二维 弯扭耦合自由振动数值模拟。
主要研究颤振临界风速以及振动 频率和阻尼比随风速的变化。
由于实际桥梁断面形状复杂，没有 理论解可以对比，因此本文先对具有Theodorsen 理论解的2 mm 厚薄平板进行数值模拟，以验证数值模拟的精度。
1数值模拟1.1 流体控制方程流经二维桥梁断面的气流可以通过RANS 方程求解，由于涉及动网格，本文采用基于任意朗格朗日一欧拉描述格式作为流体 控制方程，质量和动量的守恒方程可写为：SO -S 9-O-S 9-O-SSO -S 9-O-SSO -S 9-O-S 9-O-SSO -S 9-O-S 9-O-SSO -S 9-O-SSO -S 9-O-S 9-O-S用左线先行对铁路的影响也处于规范要求的可接受范围之内，地 铁盾构隧道施工对既有铁路无重大影响。
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桥梁断面风振CFD&FSI计算
桥梁断面风振FSI计算
结构竖直Z方向位移与流体速度云图:
结构竖直Z方向位移与流体速度云图，结构变形放大55.53倍。
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流体三分力:
Y方向阻力时程曲线如下。
阻力在2s后稳定于 -2.04053E+03N
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桥梁断面风振CFD计算
流体三分力:
桥梁断面风振FSI计算
流体三分力:
通过结构和流体模型分别获得的X方向扭矩时程曲线如下，可见结构自 身呈周期性变化且与其第二阶频率相一致。
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桥梁断面风振CFD计算
自定义动压云图动画:
自定义动压云图动画如下。
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自定义动压云图:
自定义动压云图如下。
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流体三分力:
流体模型获得的Y方向阻力时程曲线如下。
阻力在2s后稳定于 -2.12004E+03N
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Z方向升力时程曲线如下。
升力在4s后稳定于 3.46758E+02N
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流体三分力:
X方向扭矩时程曲线如下。
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袁志丹 05/01/2014
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总体速度等值线图:
流体总体速度等值线图如下。
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结构等效应力与流体速度矢量图动画:
结构等效应力与流体速度矢量图动画。
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压力等值线图:
流体静压力等值线图如下。
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压力等值线图动画:
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自定义动压结果:
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扭矩在3s后稳定于 -7.57770E+03N
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结构自然频率计算
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总体速度等值线图动画:
流体总体速度等值线图动画如下。
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流体模型示意图:
左侧施加恒定速度40m/s； 上下两端Z方向速度约束的对称边界； 左右两端施加Uniform Flow远场边界。
定义结构STR的反力:
把结构弹簧上的Node 941定义为名为REACTION-STR。
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总体速度矢量图:
流体总体速度矢量图如下。
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总体速度矢量图动画:
流体总体速度矢量图动画如下。
流体三分力:
通过结构和流体模型分别获得的Z方向升力时程曲线如下，可见结构自 身呈周期性变化且与其第一阶频率相一致。
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考虑结构为柔性体进行FSI计算
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总体速度云图:
流体总体速度云图如下。
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总体速度云图动画:
流体总体速度云图动画如下。
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流体三分力的提取方法:
把内部区域定义为名为NEIBU的Zone。
January 5, 2014
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导入几何模型:
在ADINA软件内建立二维模型时， 模型必须位于YZ坐标系下。 导入IGES几何模型时，如果是 XY坐标系下的模型则勾选 Convert XY Plane into YZ Plane， 把几何模型从XY平面转化为YZ 平面。 在Shift Position内对截面进行移 动，把截面中心移动到坐标原点， 以方便后处理时提取力矩。
定义流体CFD的反力:
定义流体内部区域REA-CFD的Zone，并把其合力定义为REACTIONCFD。