ADINA在水利工程中的應(yīng)用與開發(fā)

第1篇　基礎(chǔ)篇

第1章　ADINA基本功能與開發(fā)設(shè)置　10

1.1　ADINA概述　10

1.1.1　ADINA軟件簡介　10

1.1.2　ADINA主要功能模塊介紹　10

1.2　用戶界面及基本操作　11

1.2.1　AUI簡介　11

1.2.2　啟動和退出AUI　12

1.2.3　AUI界面介紹　12

1.2.4　常用菜單及基本操作　13

1.3　ADINA文件類型　15

1.3.1　前處理和計算設(shè)置文件　15

1.3.2　求解與結(jié)果文件　15

1.3.3　后處理文件　15

1.3.4　輸入文件　16

1.3.5　輸出文件　16

1.3.6　其他類型文件　16

1.3.7　ADINA不同模塊使用到的文件　17

1.4　ADINA用戶手冊　17

1.5　二次開發(fā)的相關(guān)設(shè)置　18

第2章　ADINA基本操作　20

2.1　建模方式選擇　20

2.1.1　Native幾何建模　20

2.1.2　Parasolid幾何建?！?3

2.1.3　圖形軟件建?！?4

2.1.4　文本方式建?！?6

2.2　坐標系的靈活應(yīng)用　26

2.2.1　全局坐標系和局部坐標系　27

2.2.2　幾何坐標架和單元局部坐標系　28

2.2.3　結(jié)果轉(zhuǎn)換坐標系　29

2.2.4　斜坐標系和正交軸系　30

2.2.5　材料軸和初始應(yīng)變軸　31

2.3　網(wǎng)格剖分形式　33

2.3.1　網(wǎng)格基本要求　33

2.3.2　網(wǎng)格剖分方式　34

2.3.3　網(wǎng)格的連續(xù)性檢查　35

2.3.4　不連續(xù)網(wǎng)格的粘結(jié)　37

2.3.5　不連續(xù)網(wǎng)格的接觸綁定　37

2.3.6　其他網(wǎng)格功能　39

2.4　后處理高級分析　40

2.4.1　云圖/等值線圖繪制　40

2.4.2　矢量圖繪制　42

2.4.3　包絡(luò)圖繪制　43

2.4.4　曲線圖繪制　44

2.4.5　結(jié)果列表　46

2.5　Zone使用技巧　46

2.5.1　Zone命令特點　46

2.5.2　Zone命令相關(guān)操作　47

第3章　ADINA高級使用技術(shù)　49

3.1　復(fù)雜邊界條件施加　49

3.1.1　約束方程　49

3.1.2　剛性連接　50

3.1.3　流固耦合邊界　50

3.2　復(fù)雜荷載施加　51

3.2.1　時間函數(shù)和時間步　51

3.2.2　空間函數(shù)　53

3.2.3　荷載的施加　54

3.3　初始條件施加　54

3.4　初應(yīng)力及初始應(yīng)力場設(shè)置　56

3.4.1　施加初始應(yīng)變和應(yīng)力　56

3.4.2　初始應(yīng)力場設(shè)置　58

3.5　施工加載模擬（單元生死技術(shù)）　61

3.6　接觸設(shè)置　62

3.6.1　接觸設(shè)定　62

3.6.2　接觸收斂性的提高　65

3.7　重啟動功能　66

3.7.1　重啟動分析應(yīng)用范圍　66

3.7.2　重啟動分析的設(shè)定　66

3.8　計算內(nèi)存分配技巧　67

3.8.1　AUI內(nèi)存分配　67

3.8.2　求解內(nèi)存設(shè)置　68

第4章　ADINA命令流　70

4.1　命令流特點及一般書寫規(guī)則　70

4.2　前處理和計算功能部分——*.in文件命令流　71

4.2.1　文件基本設(shè)置　71

4.2.2　幾何建模與網(wǎng)格剖分設(shè)置　72

4.2.3　單元組信息設(shè)置　74

4.2.4　材料屬性設(shè)置　76

4.2.5　邊界條件設(shè)置　77

4.2.6　荷載設(shè)置　78

4.2.7　分析類型設(shè)置　80

4.2.8　計算參數(shù)設(shè)置　81

4.3　后處理部分——*.plo文件命令流　82

4.3.1　基本設(shè)置　82

4.3.2　繪制云圖（等值線）及相關(guān)設(shè)置　82

4.3.3　定義物理量　83

4.3.4　定義“模型點”和“模型線”　83

4.3.5　繪制物理量曲線圖　83

4.3.6　輸出物理量　84

4.4　命令流的調(diào)用　86

4.5　命令流書寫舉例　87

第5章　水利工程常用本構(gòu)模型　90

5.1　應(yīng)力與應(yīng)變　90

5.1.1　應(yīng)力與應(yīng)力張量　90

5.1.2　應(yīng)力張量不變量與偏應(yīng)力張量不變量　90

5.1.3　應(yīng)變張量及其分解　92

5.2　彈性模型　93

5.2.1　線彈性材料模型　94

5.2.2　非線性彈性材料模型　97

5.2.3　應(yīng)用舉例　98

5.3　Mohr-Coulomb模型　99

5.3.1　M-C模型基本理論　99

5.3.2　M-C模型使用設(shè)置　100

5.3.3　應(yīng)用舉例　101

5.4　Drucker-Prager模型　102

5.4.1　D-P模型理論　102

5.4.2　D-P模型使用設(shè)置　103

5.4.3　應(yīng)用舉例　104

5.5　Cam-clay模型　105

5.5.1　Cam-clay模型理論　105

5.5.2　Cam-clay模型使用設(shè)置　107

5.5.3　應(yīng)用舉例　107

5.6　Concrete模型　109

5.6.1　單軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　109

5.6.2　多軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　110

5.6.3　Concrete模型使用設(shè)置　112

5.6.4　應(yīng)用舉例　113

第2篇　應(yīng)用篇

第6章　溫度場分析　116

6.1　熱傳導(dǎo)基本理論　116

6.2　ADINA-T中溫度荷載的設(shè)置　117

6.2.1　溫度荷載的施加方式　117

6.2.2　對流荷載　117

6.2.3　輻射荷載　118

6.2.4　熱流荷載　119

6.3　穩(wěn)定溫度場分析　120

6.3.1　混凝土保溫板效果分析　120

6.3.2　混凝土重力壩穩(wěn)定溫度場　122

6.4　非穩(wěn)定溫度場分析　125

6.4.1　工程背景　125

6.4.2　建模及求解　126

6.4.3　結(jié)果分析　127

第7章　滲流場分析　131

7.1　滲流計算基本理論與設(shè)置　131

7.1.1　滲流場基本理論　131

7.1.2　ADINA中滲流計算功能　132

7.1.3　ADINA中滲透系數(shù)的設(shè)定　132

7.2　有壓滲流分析　133

7.2.1　ADINA自帶算例　133

7.2.2　閘基滲流分析　134

7.3　無壓滲流分析　136

7.3.1　ADINA自帶算例　137

7.3.2　土石壩滲流分析　139

7.3.3　存在的問題及改進方法　144

7.4　滲流場與應(yīng)力場耦合計算　144

第8章　固結(jié)分析　146

8.1　ADINA固結(jié)分析功能　146

8.2　一維土柱固結(jié)分析　147

8.2.1　單向排水　147

8.2.2　雙向排水　154

8.3　曼德爾效應(yīng)模擬　155

8.3.1　算例簡述　155

8.3.2　建模與求解　155

8.3.3　結(jié)果分析　156

8.4　軟土地基排水固結(jié)分析　157

8.4.1　問題描述　157

8.4.2　建模與求解　158

8.4.3　結(jié)果分析　160

第9章　頻域分析　164

9.1　頻域分析基本理論　164

9.1.1　模態(tài)分析　164

9.1.2　反應(yīng)譜法　164

9.2　模態(tài)分析實例　166

9.2.1　問題描述　166

9.2.2　建模及求解　167

9.2.3　結(jié)果分析　169

9.3　反應(yīng)譜法分析實例　171

9.3.1　問題描述　171

9.3.2　模型建立及模態(tài)分析　171

9.3.3　反應(yīng)譜法求解動力反應(yīng)　171

第10章　重力壩靜動力應(yīng)力和穩(wěn)定分析　177

10.1　重力壩結(jié)構(gòu)分析概述　177

10.2　重力壩靜力分析　178

10.2.1　問題描述　178

10.2.2　建模與求解　178

10.2.3　結(jié)果分析　183

10.3　重力壩動力分析　186

10.3.1　問題描述　186

10.3.2　建模與求解　186

10.3.3　結(jié)果分析　189

10.4　重力壩抗滑穩(wěn)定分析　192

10.4.1　靜力抗滑穩(wěn)定　192

10.4.2　動力抗滑穩(wěn)定　193

第11章　拱壩應(yīng)力和整體穩(wěn)定分析　194

11.1　拱壩結(jié)構(gòu)分析要點　194

11.1.1　計算難點　194

11.1.2　拱壩溫度荷載計算方法　194

11.1.3　拱壩等效應(yīng)力計算方法　196

11.2　拱壩靜力分析　198

11.2.1　問題描述　198

11.2.2　建模與求解　198

11.2.3　結(jié)果分析　205

11.3　拱壩動力分析　208

11.3.1　問題描述　208

11.3.2　建模與求解　208

11.3.3　反應(yīng)譜法求解動力反應(yīng)　209

11.4　拱壩整體穩(wěn)定分析　213

11.4.1　拱壩整體穩(wěn)定分析方法　213

11.4.2　建模中的注意事項　214

11.4.3　結(jié)果分析　215

第12章　結(jié)構(gòu)-水體相互作用分析　217

12.1　結(jié)構(gòu)-水體相互作用基本理論　217

12.1.1　附加質(zhì)量法　217

12.1.2　ADINA勢流體理論　218

12.1.3　ADINA-FSI分析　219

12.2　附加質(zhì)量法　220

12.2.1　問題描述　220

12.2.2　建模與求解　220

12.2.3　結(jié)果分析　223

12.3　ADINA勢流體法　226

12.3.1　問題描述　226

12.3.2　建模與求解　226

12.3.3　結(jié)果分析　230

12.4　ADINA-FSI分析　234

12.4.1　問題描述　234

12.4.2　建模及求解　235

12.4.3　結(jié)果分析　242

第13章　邊坡穩(wěn)定分析　246

13.1　邊坡穩(wěn)定分析方法　246

13.2　基于強度折減法的邊坡穩(wěn)定計算及影響因素　247

13.2.1　問題描述　247

13.2.2　模型建立　247

13.2.3　折減系數(shù)的調(diào)整及安全系數(shù)取值　249

13.2.4　非線性計算中的相關(guān)設(shè)置　251

13.2.5　修改相關(guān)設(shè)置后的計算結(jié)果　256

13.2.6　其他影響因素　259

13.3　非均質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析　260

13.3.1　問題描述　260

13.3.2　操作流程　261

13.3.3　結(jié)果分析　262

13.4　工程實例分析　264

13.4.1　工程概述　264

13.4.2　操作流程　265

13.4.3　結(jié)果分析　266

第14章　水工隧洞圍巖穩(wěn)定及襯砌結(jié)構(gòu)分析　273

14.1　水工隧洞分析概述　273

14.2　二維有壓隧洞襯砌支護模擬　274

14.2.1　算例描述　274

14.2.2　操作流程　275

14.2.3　結(jié)果分析　280

14.3　三維無壓隧洞開挖施工模擬　285

14.3.1　算例描述　285

14.3.2　操作流程　286

14.3.3　結(jié)果分析　290

第3篇　開發(fā)篇

第15章　自定義本構(gòu)模型的二次開發(fā)　294

15.1　ADINA自定義材料用戶子程序及編譯　294

15.1.1　自定義材料用戶子程序簡介　294

15.1.2　編譯流程　296

15.2　鄧肯雙曲線模型二次開發(fā)　297

15.2.1　基本公式　297

15.2.2　開發(fā)流程　298

15.2.3　程序代碼　299

15.2.4　模型驗證　303

15.3　沈珠江彈塑性模型二次開發(fā)　305

15.3.1　基本公式　305

15.3.2　應(yīng)力更新算法　308

15.3.3　開發(fā)注意事項　309

15.3.4　應(yīng)用舉例　310

15.4　邊界面模型二次開發(fā)　312

15.4.1　基本公式　312

15.4.2　應(yīng)力積分算法　313

15.4.3　三軸試驗數(shù)值模擬　318

15.4.4　模型應(yīng)用　319

第16章　ADINA數(shù)據(jù)外部交換與綜合調(diào)用　321

16.1　ADINA網(wǎng)格信息的導(dǎo)出　321

16.2　外部網(wǎng)格信息的導(dǎo)入　322

16.2.1　命令流文件的生成　322

16.2.2　約束信息的自動查找與設(shè)置　324

16.2.3　荷載的處理　325

16.3　后處理數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)出和處理　329

16.4　常用程序段舉例　332

16.5　綜合調(diào)用實例1——基于溫度模塊的滲流場精確計算程序　334

16.5.1　問題緣由　334

16.5.2　讀入數(shù)據(jù)文件　335

16.5.3　程序運行及計算結(jié)果　335

16.6　綜合調(diào)用實例2——強度折減法邊坡穩(wěn)定自動計算程序　337

16.6.1　編程思想　337

16.6.2　讀入數(shù)據(jù)文件　337

16.6.3　程序運行及計算結(jié)果　338

第17章　黏彈性邊界及地震波動輸入　340

17.1　黏彈性邊界　340

17.1.1　黏彈性邊界的基本理論　340

17.1.2　黏彈性邊界的設(shè)置　342

17.2　黏彈性邊界與其他邊界比較　350

17.2.1　黏性邊界　350

17.2.2　固定邊界　351

17.2.3　遠置邊界　352

17.2.4　精確解　353

17.2.5　各類邊界比較　354

17.3　地震波動輸入　355

17.4　基于黏彈性邊界的地震波動反應(yīng)分析　357

17.4.1　問題描述　357

17.4.2　建模及求解　357

17.4.3　結(jié)果提取　367

第18章　土石壩地震波動反應(yīng)分析　369

18.1　基于AUI的土石壩二維地震波動反應(yīng)分析　369

18.1.1　工程概況及計算條件　369

18.1.2　建模與計算　370

18.1.3　成果輸出　372

18.2　基于ADINA計算平臺的地震波動反應(yīng)分析軟件開發(fā)　374

18.2.1　地震波動輸入的開發(fā)流程　374

18.2.2　SWRA3D軟件基本功能　374

18.2.3　SWRA3D軟件使用流程　375

18.2.4　SWRA3D軟件輸入和輸出文件　376

18.3　土石壩三維地震波動反應(yīng)分析　377

18.3.1　工程概況　377

18.3.2　計算模型及參數(shù)　377

18.3.3　計算成果分析　378

參考文獻　383