ADINA有限元经典实例分析：子模型切割边界位移方法

AIDNA软件中称子模型为分析区域（Analysis Zooming），用于分析初始网格划分较粗糙时模型中的应力集中区域，或关心求解区域的一些细节，由于初始网格划分往往不能满足计算精度要求，此时可以将这些区域的网格细化，通过对子模型分析来得到所关心区域更精确的求解结果。

子模型方法也称为切割边界位移法或特定边界位移法。切割边界指的是子模型从较粗糙的整体模型中分割边界。整体模型在切割边界处的计算位移值即为子模型的边界条件。ADINA软件中只有ADINA-STRUCTURES模块允许使用子模型。

子模型的理论基础是圣维南原理：实际分布载荷被等效载荷（在子模型中即边界位移）代替后，得到的应力和应变与实际载荷一致，但在载荷施加的位置附近计算结果会有改变。选用子模型分析时，应该让子模型区域的选定范围大于重点关心区域的范围，原因是子模型边界处求得的结果不精确，但对于距离边界较远处则没有影响。

选用子模型进行分析具有下列优点：

1）可以只考虑所关心的模型区域，而不必考虑不关心的模型区域。对于不关心区域只需用总体模型的初始网格分析一次即可。

2）可以改变子模型的计算区域，可以计算多个子区域，对于每个子模型区域的计算仍使用总体模型的初始计算结果。因此，子模型允许在感兴趣的区域就不同设计（如不同圆角半径）进行分析。

3）子模型方法可以验证网格细化的准确性。

4）必要时，可以在已经进行过子模型分析的区域继续分析，每次子模型分析都会产生新的map文件（覆盖原有map文件），可以用于下一步子模型分析。

下面详细介绍子模型分析的基本步骤：

1.为整个模型划分较为粗糙的网格并输出map文件

为模型划分网格这里不再解释。在模型提交计算之前，单击菜单Control→Mapping（.map）设置输出map文件，便于下一步子模型分析，如图4-32所示，在Option选项下选择Create Mapping File for Zoom Analysis，如果勾选Create Mapping File as Text File选项，表示可以打开查看则输出的map文件。

(www.xing528.com)

图4-32 设置输出map文件

2.计算整体模型

如果整体模型的结果文件名为analysis-1.por，计算正常结束后，打开该文件所在文件夹并查找analysis-1.map文件，将该文件复制并粘贴在同一目录下，然后将文件名改为anal-ysis-2.map（这里假定下一步子模型计算的求解文件为analysis-2.dat，只要该map文件的文件名与下一步子模型计算文件同名即可）。

3.创建子模型

子模型可在整体模型的基础上修改得到，然后设置子模型几何区域并重新划分网格。提交计算之前，应该单击菜单Control→Mapping（.map）来读入指定的map文件，如图4-33所示，Option选项应选择Read Mapping File for Zoom Analysis，单击Zoom Boundary按钮可以指定切割边界。如果没有指定边界，则所有边界都默认为在原来模型的内部。

图4-33 设置读入map文件

4.提交计算

需要注意的是，提交计算的文件名要与步骤2中的文件名一致。

5.分析计算结果，验证切割边界和应力集中区域的距离是否足够远

关于子模型分析算例的详细介绍，请参见《ADINA应用基础与实例详解》的第8章“实例21：受均匀拉力的中心开孔板”。关于子模型的详细介绍，请参见ADINA 8.6版《结构理论手册》第11.14节“Analysis Zooming”。