ADINA有限元经典实例分析-前处理

1.设定模型控制参数

启动ADINA-AUI，程序模块选择为ADINA Structures，算法选择为Dynamics-Explicit，单击图标，将弹出Explicit Transient Dynamics对话框，确认Time Step为Automatic（Use Total Time Specified），将Time Step Magnitude Scaling Factor修改为1，其余参数保存不变，单击OK按钮。

单击菜单Control→Analysis Assumpations→Kinematics，将弹出Kinematics对话框，在Displacements/Rotations中选择Large，将Strains选择为Large，将Large Strain Formulation选择为Updated Lagrangian Jaumann（ULJ），将Use Incompatible modes in Element Formulation选择为No，单击OK按钮。

提示：本实例是典型的大位移、大应变问题，因此，应该在运动假设中选择大位移和大应变，同时将大应变算法选择为ULJ。

2.定义几何

定义几何操作步骤如下：

1）单击生成点图标，在弹出的对话框中单击Import按钮来导入文件M-example03-point.txt，单击OK按钮。

2）单击生成面图标，单击Add按钮，将Type选择为Vertex，选择点1、2、3和4来生成面1，单击Save按钮。单击Add按钮，将Type类型选择为Transformed，单击Transfor-mation右侧的图标，在弹出的对话框中单击Add按钮来定义Transformation 1，在X的空白框处输入100，单击OK按钮。将Transformation选择为1，在Parent Surface空白框处输入1，单击Save按钮，生成面2；按照相同的操作方法来定义Transformation 2，在X处输入-100，在Parent Surface处输入1，将Transformation选择为2，生成面3；按照相同的操作方法来定义Transformation 3，在Y处输入100，在Parent Surface处输入1，在表格的前两行输入2和3来生成面4、5和6；按照相同的操作方法来定义Transformation 4，在Y处输入-100，在Parent Surface处输入1，在表格的前两行输入2和3来生成面7、8和9。

3）单击生成线图标，在弹出的对话框中单击Add按钮，将Type选择为Arc，分别在P1、P2和Center处输入7、6和5；单击Add按钮，分别在P1、P2和Center处输入6、8和5，单击OK按钮。

4）单击生成面图标，将Type选择为Revoled，将Axis选择为Z，将Initial Line选择为刚才生成的一段圆弧线，在表格的第1行选择生成的另一段圆弧线，在Angle of Rotation处输入90，单击Save按钮。单击Add按钮，将Type类型选择为Transformed，将Transforma-tion选择为5，在Parent Surface的空白框处输入10，在表格的第1行输入11，将Number of Copies修改为3，并勾选Check Coincidence选项，单击OK按钮。读者可以查看本实例的命令流文件来了解此几何建模过程。依次单击图标和，图形区将显示如图8-13所示的模型示意图。

图8-13 图形区中显示的模型示意图

提示：如果几何中包含许多相同的几何部件，一定要充分利用Transformation功能将其复制，使得建模过程更加简单快捷。需要注意的是：本实例并未定义Transformation 5，它是在生成圆弧面10和11时由系统自动生成的。

3.定义网格密度

定义网格密度的操作步骤如下：

1）单击菜单Meshing→Mesh Density→Surface，将弹出Define Surface Mesh Density对话框，在Number of Subdivisions的u处输入48，在v处输入48，单击Save按钮。将Surface Number选择2，在表格的第1行输入3，在Number of Subdivisions的u处输入12，在v处输入48，单击Save按钮。将Surface Number选择为4，在表格的第1行输入7，在Number of Subdivisions的u处输入48，在v处输入12，单击Save按钮。将Surface Number选择为5，在表格的前3行依次输入6、8、9，在Number of Subdivisions的u处输入12，在v处输入12，单击OK按钮。

2）单击菜单Meshing→Mesh Density→Line，将弹出Define Line Mesh Density对话框，将Line Number处选择6，分别在表格的前3行输入25、12、15，在Number of Subdivisions处输入12，单击OK按钮。

3）单击菜单Meshing→Mesh Density→Surface，将弹出Define Surface Mesh Density对话框，将Surface Number选择为10，在表格前7行分别输入11～17（共7个面），也可以使用auto功能输入，在Number of Subdivisions的u处输入16，在v处输入16，单击OK按钮。

此时，模型网格密度定义完毕，图形区将显示如图8-14所示的模型示意图。

图8-14 图形区中显示的模型示意图

提示：对于关心区域和计算核心区域，网格密度应该设置得细密一些，对于不关心区域和计算次要区域，网格密度可以设置得稀疏些，这样不仅能够顺利完成计算任务，还能够减少计算代价、提高计算效率。

4.定义约束

单击施加约束图标，在弹出的对话框中将Apply to选择为lines，双击表格第1行的绿色图框，选中平板四周外围的12条边，单击OK按钮。此时，施加约束定义完毕。单击图标，图形区将显示如图8-15所示的模型示意图。

5.定义和施加初始条件

1）单击菜单Model→Initial Condition→Define，在弹出的对话框中单击Add按钮，在空白框中输入zv，并单击OK按钮。在表格第1行的Variable选择Z-Velocity，在Value空白框处输入-800，单击OK按钮。

2）单击菜单Model→Initial Condition→Apply，将弹出Apply Initial Conditions对话框，将Apply to选择为Surfaces，确认Default Initial Condition为ZV，单击Auto按钮，将弹出对话框，分别在From和To空白处输入10和17，单击OK按钮两次退出对话框。此时，初始条件定义并施加完毕。

(www.xing528.com)

图8-15 图形区显示的模型示意图

6.定义材料

定义材料的操作步骤如下：

1）单击定义材料图标，在弹出的对话框中单击Plastic下的Bilinear按钮，在弹出的对话框中定义材料1，分别在Young’s Modulus处输入70500，在Poisson’s Ratio处输入0.34，在Initial Yield Stress处输入180，在Density处输入2.7e-9，在Strain Hardening Modulus处输入141，在Max.Allowable Effective Plastic Strain处输入0.25，单击Save按钮。

2）单击Add按钮来定义材料2，在Young’s Modulus处输入2e5，在Poisson’s Ratio处输入0.3，在Initial Yield Stress处输入500，在Density处输入7.8e-9，在Strain Hardening Mod-ulus处输入200，单击OK按钮。单击Close按钮退出材料定义对话框，材料定义完毕。

提示：材料1中设置了失效应变，当单元积分点的塑性应变值达到0.25时，该单元将失效并死掉。在定义材料1的窗口中单击Graph按钮，将弹出如图8-16所示的材料曲线，易知材料在达到最大塑性应变后将失效。

7.定义单元组

1）单击定义单元组图标，在弹出的对话框中单击Add按钮来定义单元组1，将Type选择为Shell，确认Default Material为1，将Default Element Thickness修改为2，单击Save按钮。

2）单击Add按钮来定义单元组2，将Type选择为Shell，将Default Material选择为2，将Default Element Thickness修改为1.5，单击OK按钮，单元组定义完毕。

提示：如果单元组内所有的单元厚度都相同，则只需设定单元组内单元厚度即可（本实例就是这样操作的）。当单元厚度不相同时，如果可以按照几何面来区分厚度，则可以单击菜单Geometry→Surface→Thickness来设定每个面的厚度：划分了网格后，还可以单击菜单MeShmg→Elem-nts→Shell Thickness来设定壳单元厚度，可以通过此菜单来设置变截面壳的厚度。

图8-16 材料1的材料曲线示意图

8.划分网格

单击划分面网格图标，在弹出的对话框中确认Element Group为1，使用Auto按钮在表格中输入面1～9，单击Apply按钮。

按照相同的操作方法将Element Group选择为2，使用Auto按钮在表格中输入面10～17，单击OK按钮。

此时，模型网格划分完毕，请确认网格均为映射网格。单击分单元组显示图标，图形区将显示如图8-17所示的模型示意图。

图8-17 图形区显示的模型示意图

9.定义接触

1）单击菜单Model→Contact→Contact Control，在弹出的对话框中将Default Contact Algo-rithm选择为Penalty，其余设置不变，单击OK按钮。

2）单击定义接触组图标，在弹出的对话框中单击Add按钮，将Type选择为3-D Contact，其余设置不变，单击OK按钮。

3）单击定义接触面图标，在弹出的对话框中单击Add按钮来定义接触面1，使用Auto功能在表格中输入面10～17，单击Save按钮。单击接触法向图标检查图形区球面的接触法线方向，正确的方向应该指向球心。

4）单击Add按钮来定义接触面2，在表格的第1行输入1，单击Save按钮。然后检查接触法线方向，正确的方向应为指离球面一侧向下，单击Cancel退出定义接触面对话框。

5）单击定义接触对图标，在弹出的对话框中单击Add按钮来定义接触对1，将Con-tactor Surface选择为2，单击OK按钮退出对话框。此时，接触定义完毕。

提示：正确的接触方向应为背对背，如果接触法向定义错误，则定义接触面时Orienta-tion Determined应该选择为From Table Input，在表格中将Orientation选择为Opposite to Geom-etry，然后再检查接触方向是否正确。本实例中的接触面均为壳面，由于没有定义实体几何，因此定义接触时需要检查接触的法线方向，这点与前两个实例的定义接触不同，前两个实例都是实体几何之间的接触，因此无须检查接触方向是否正确。

10.定义时间步

单击菜单Control→Time Step，将弹出Define Time Step对话框，在表格的第1行改为30，0.0005，单击OK按钮退出对话框。