结构力学仿真软件：ADINA：非线性结构分析进阶.pdf
结构力学仿真软件：ADINA：非线性结构分析进阶
1非线性分析基础
1.1非线性分析类型概述
非线性分析在结构力学中至关重要，它考虑了材料、几何和边界条件的非
线性效应。在ADINA中，非线性分析可以分为几大类：
材料非线性：包括塑性、蠕变、超弹性等。
几何非线性：考虑大变形和大应变效应。
接触非线性：分析两个或多个物体之间的接触行为。
时间非线性：涉及时间步长和收敛性控制，用于动态和瞬态分析。
每种类型的非线性分析都有其特定的应用场景和解决的问题。
1.2材料非线性介绍
材料非线性分析处理材料在应力超过一定阈值后的行为变化。例如，金属
在塑性变形时，其应力-应变关系不再是线性的。在ADINA中，可以通过定义材
料属性来实现材料非线性，如塑性模型。
1.2.1示例：塑性材料模型
假设我们有一个简单的拉伸试样，材料为低碳钢，其塑性行为可以用von
Mises屈服准则描述。在ADINA中，定义这种材料的步骤如下：
1.选择材料模型：在材料属性定义中选择塑性模型。
2.输入材料参数：包括弹性模量、泊松比、屈服强度和硬化参数。
材料定义：
-弹性模量：200GPa
-泊松比：0.3
-屈服强度：250MPa
-硬化参数：100MPa
1.3几何非线性概念
几何非线性分析考虑了结构在大变形或大应变下的行为。当结构的位移或
旋转足够大，以至于不能忽略其对结构刚度的影响时，就需要进行几何非线性
分析。
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1.3.1示例：大变形分析
考虑一个橡胶球在受到压缩时的非线性行为。橡胶的弹性模量相对较低，
因此在受力时会发生显著的变形。在ADINA中，可以通过选择适当的材料模型
（如超弹性模型）和设置分析类型为大变形分析来模拟这种行为。
分析设置：
-分析类型：大变形分析
-材料模型：超弹性
1.4接触非线性解析
接触非线性分析处理两个或多个物体之间的接触行为，包括摩擦、间隙、
滑移等。在ADINA中，接触分析可以通过定义接触对和接触属性来实现。
1.4.1示例：滑块与平面接触分析
假设有一个滑块在平面上滑动，需要分析滑块和平面之间的接触行为。在
ADINA中，设置接触分析的步骤如下：
1.定义接触对：指定滑块和地面为接触对。
2.设置接触属性：包括摩擦系数、接触刚度等。
接触对定义：
-滑块：Master面
-平面：Slave面
接触属性：
-摩擦系数：0.3
1.5时间步长和收敛性控制
在动态和瞬态分析中，时间步长的选择和收敛性控制是确保分析准确性和
效率的关键。ADINA提供了自动时间步长控制和多种收敛性控制策略。
1.5.1示例：动态分析中的时间步长控制
在进行动态分析时，如模拟地震对结构的影响，选择合适的时间步长至关
重要。ADINA允许用户定义最大和最小时间步长，以及自动调整时间步长的策
略。
时间步长控制：
-最大时间步长：0.1s
-最小时间步长：0.001s
-自动调整策略：基于结构响应
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1.5.2收敛性控制
收敛性控制确保在每个时间步长内求解器能够找到一个稳定的解。ADINA
提供了多种迭代方法和收敛准则，如Newton-Raphson迭代法和位移收敛准则。
收敛性控制设置：
-迭代方法：Newton-Raphson
-收敛准则：位移收敛，误差小于1e-6
通过以上内容，我们了解了ADINA中非线性分析的基础，包括材料非线性、
几何非线性和接触非线性，以及如何控制时间步长和收敛性。这些知识对于进
行复杂结构的非线性分析至关重要。
2ADINA软件操作指南
2.1ADINA界面和工作流程
ADINA(AutomaticDynamicIncrementalNonlinearAnalysis)是一款功能强大的
结构力学仿真软件，广泛应用于非线性结构分析、流体动力学和热分析等领域。
其用户界面直观，工作流程清晰，主要包括以下步骤：
1.模型建立：导入或创建几何模型，定义材料属性，划分网格