ADINA 2025 怎么用？新版 PF 模型与显式算法操作教程

? ADINA 2025 怎么用？新版 PF 模型与显式算法操作教程

? 一、ADINA 2025 核心功能与界面概览

ADINA 2025 是一款功能强大的多物理场有限元分析软件，特别在结构、流体、温度场及耦合场计算方面表现突出。它采用直观的用户界面（AUI），支持从几何建模到结果后处理的全流程操作。启动软件后，首先映入眼帘的是主界面，左侧为模型树，用于管理几何、材料、载荷等对象；右侧为属性窗口，可实时调整参数；底部的命令行窗口则允许直接输入脚本命令，提升操作效率。

新版 ADINA 2025 对 PF（Plastic-Fracturing）模型进行了重大升级，新增了基于塑性 - 断裂理论的混凝土材料模型，能够更精确地模拟裂缝产生、张开与闭合，以及压碎行为。同时，显式算法引入了新型 b1/b2-Bathe 时间积分方法，可有效求解结构振动与波传播问题，尤其适用于动态载荷下的瞬态分析。

? 二、PF 模型建模流程详解

几何建模
点击 “Geometry” 模块，选择 “Create Part” 创建几何实体。ADINA 支持导入 Parasolid 格式的外部模型，方便与其他 CAD 软件协同工作。以混凝土梁为例，通过拉伸或旋转操作生成三维实体，注意设置合适的尺寸单位（如米或毫米）。若模型复杂，可使用 “Split” 或 “Boolean” 工具进行分割与合并。
材料属性定义
进入 “Material” 模块，选择 “Concrete” 材料类型，勾选 “Plastic-Fracturing” 选项启用新版 PF 模型。在参数设置中，需输入混凝土的弹性模量、泊松比、密度等基本属性。重点关注拉伸应力 - 应变曲线和压缩非线性行为参数，这些数据可通过实验或参考规范获取。例如，拉伸软化行为可通过定义峰值应力和对应应变来描述，而压缩硬化行为则需设置屈服面参数。
网格划分
切换至 “Mesh” 模块，选择合适的单元类型。对于混凝土结构，推荐使用六面体单元（Hexahedral）以保证计算精度。点击 “Generate Mesh” 自动划分网格，若网格质量不高，可启用 “Vertex Smoothing” 功能进行优化。注意控制网格尺寸，过小会增加计算量，过大则影响结果准确性。
载荷与边界条件
在 “Loads” 模块中添加载荷。若模拟地震作用，可施加加速度时程曲线；若为静态分析，直接输入集中力或均布压力。边界条件方面，固定约束（Fixed Support）用于限制模型的刚体位移，对称约束（Symmetry）可简化对称结构的计算量。例如，简支梁模型可在两端分别设置水平和竖向约束。

? 三、显式算法参数设置与求解

求解器选择
进入 “Solver” 模块，选择 “Explicit Dynamics” 求解器，并启用 “b1/b2-Bathe” 算法。该算法通过调整参数 b1 和 b2 可平衡计算精度与稳定性，默认值适用于大多数情况。若需自定义，可参考官方文档中的参数建议。
时间步长设置
显式算法的时间步长受 Courant-Friedrichs-Lewy（CFL）条件限制，需根据模型最小单元尺寸和材料波速计算。ADINA 提供自动计算功能，点击 “Estimate Time Step” 即可生成推荐值。对于复杂模型，建议手动微调，避免因步长过大导致计算发散。
接触与相互作用
若模型包含多个部件，需定义接触对（Contact Pair）。例如，模拟钢筋混凝土结构时，需设置钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系。在 “Contact” 模块中选择接触类型（如面 - 面接触），设置摩擦系数和刚度参数，确保接触行为符合实际物理现象。
求解控制
在 “Solution Control” 中设置终止时间和输出频率。对于动态分析，终止时间应足够覆盖整个响应过程；输出频率决定结果文件的存储密度，过密会占用大量磁盘空间，过疏则可能丢失关键数据。建议采用默认设置，根据计算结果再进行调整。

? 四、结果分析与后处理

可视化查看
计算完成后，进入 “Results” 模块，使用 “Contour Plot” 查看应力、应变分布云图。PF 模型的裂缝扩展可通过 “Crack Tracking” 功能直观显示，闭合裂缝以蓝色表示，张开裂缝为红色。结合动画播放（Animate），可动态观察结构的破坏过程。
数据提取
点击 “Probe” 工具，选择感兴趣的节点或单元，实时查看位移、速度、加速度等时程曲线。对于显式算法，需注意能量平衡检查，确保动能与内能之和保持稳定，避免因数值耗散导致结果失真。
对比验证
将计算结果与实验数据或理论解进行对比。例如，混凝土梁的极限承载力可通过 PF 模型预测，并与试验结果进行误差分析。若差异较大，需检查材料参数、网格质量或载荷设置是否合理。

? 五、常见问题与优化建议

计算收敛性
若计算过程中出现不收敛，可尝试以下方法：
- 减小时间步长，提高显式算法稳定性。
- 检查接触参数，避免过约束或欠约束。
- 细化网格，尤其是应力集中区域。
模型简化
对于大规模复杂模型，可采用以下简化策略：
- 利用对称性，减少计算规模。
- 采用子模型技术（Submodeling），在局部区域进行精细化分析。
- 简化几何细节，如小孔、倒角等，不影响整体响应时可忽略。
硬件加速
ADINA 支持多核并行计算，建议在高性能计算机上运行。配置足够的内存（如 64GB 以上）和高速存储（SSD），可显著缩短计算时间。此外，启用 GPU 加速功能（需安装相应驱动），可进一步提升求解效率。