ADIN结渗流处理方法及案例

1、focused on excellenceadinaadina在固结渗流中的应用在固结渗流中的应用adina成都代表处focused on excellenceadina名称专注非线性求解；专注动力问题求解；专注多场耦合问题求解；开创性的工作；专利技术。focused on excellence！focused on excellenceadina软件构成adina-auiadina-aui： 前后处理模块前后处理模块 adina-madina-m： parasolidparasolid建模模块建模模块 adina-structuresadina-structures：结构分析模块：结构分析模

2、块 adina-thermaladina-thermal： 热分析模块热分析模块adina-tmcadina-tmc： 热热/ /结构耦合分析模块结构耦合分析模块adina-cfdadina-cfd： 计算流体动力学（计算流体动力学（cfdcfd）求解模块）求解模块adina-fsiadina-fsi： 流体流体/ /结构耦合分析模块结构耦合分析模块adina-transor adina-transor ： 包括各种专用接口；包括各种专用接口；adina是一个多物理场求解的有限元系统，由多个模块组成：adinaadina两大优势主要体现在结构非线性和流固耦合方面两大优势主要体现在结构非线性和流

3、固耦合方面focused on excellenceadinaadinaadina在岩土分析中的关键技术在岩土分析中的关键技术focused on excellenceadina除常用材料模式外，adina还提供了多种专门用于土木工程领域的材料模式：结构分析岩土本构莫尔库仑、 dp模型邓肯模型(e-b,e-)弹粘塑性流变模型、时间相关模型岩体徐变lubby2模型concrete、creep concrete多孔介质属性其它材料剑桥模型、试验曲线输入流变系数/西原/冻土等常用的六参数岩体徐变模型各种混凝土粘土模型非线性弹性模型土体的固结、沉降计算adina求解岩土工程问题的关键技术focused

4、 on excellenceadina状态非线性结构分析接触单元生死多孔介质属性无需输入接触刚度结果无人工因素影响库仑摩擦接触压力相关算法各向异性算法温度相关算法(供12种)用户开发的goodman算法lagrange乘子算法摩擦算法施工模拟流固耦合adina求解岩土工程问题的关键技术水渗透性刚度矩阵在某一时刻突然变化，导致收敛性的困难。土建工程中很多问题都会涉及到状态非线性：focused on excellenceadina几何非线性结构分析大变形分析大位移、大转动大应变分析ulj formulationupdated lagrangian hencky, more effective i

5、n implicit solutions 小变形理论adina求解岩土工程问题的关键技术focused on excellenceadina针对于土木工程领域的专门的单元算法：结构分析框架结构计算专用算法梁、柱、板壳单元算法刚性节点/有限刚度节点/铰非线性弯矩曲率梁模型（m）实体、板壳的过渡单元rebar加强筋算法框架结构非线性分析（塑性铰）模拟混凝土构件中的钢筋，岩土中的锚杆adina求解岩土工程问题的关键技术非线性索单元（承受拉力，不承受压力）离散单元（质量、弹簧、阻尼）focused on excellenceadina 实体壳过渡单元 非线性索单元算法adina求解岩土工程问题的关键技

6、术focused on excellenceadina弯矩曲率梁算法及其应用 弯矩曲率、转矩转角弯矩曲率、转矩转角 轴力相关，拉压区别轴力相关，拉压区别 多线性（屈服、发展、破坏）多线性（屈服、发展、破坏） 直接输入试验曲线，可指定卸直接输入试验曲线，可指定卸载路径载路径可直接定义刚性连接可直接定义刚性连接可计算结构的大变形、屈曲、加可计算结构的大变形、屈曲、加载滞回曲线，获得梁的曲率分布载滞回曲线，获得梁的曲率分布、塑性铰区大小、塑性铰区大小常用与常用与push overpush over和动力抗震分和动力抗震分析析 focused on excellenceadina界面模拟结构分析con

7、tact界面general界面（层）单元软弱夹层法向采用lagrange算法切向的特性可以任意指定任意指定单元各个方向的刚度非线性间隙单元专用的单元算法adina求解岩土工程问题的关键技术针对岩土工程中涉及到的岩土裂隙的问题，adina提供了多种处理方法：focused on excellenceadina工艺模拟岩土分析施工过程处理锚杆、锚索支护开挖、填充单元生死技术，可以考虑时间效应提供专用的rebar单元adina求解土建工程问题的关键技术adina提供了单元生死功能可以进行岩土工程中施工过程的模拟：focused on excellenceadina求解结构非线性问题的关键技术结构分析

8、静力瞬态动力模态计算频域分析子结构断裂力学大尺度计算静裂纹、动力裂纹扩展分析耦合温度、环境压力、加速度影响谐波相应、响应谱、随机振动流固模态、接触模态、周期结构模态隐式积分算法（newmark-beta，wilson）、显式积分算法（中心差分）、复合时间积分算法（composite）电磁效应无限远边界借用势流体本构提供的infinite边界算法focused on excellenceadina土建工程分析类型框架结构线性、非线性、抗震基坑开挖，地下施工岩土渗流土体固结隧洞、厂房空隙水与土体骨架相互作用结构冲击显式全积分算法高层建筑、桥梁、网架、膜结构等结构与流体相互作用风振、波浪、储运结构与

9、土相互作用地应力处理、界面处理adina求解土建工程问题的关键技术focused on excellenceadinacfd求解功能低速流动、高速流动（可压缩/不可压缩）有限单元、控制体积解法移动边界、旋转边界热耦合质量传递、扩散多孔介质中流动流动模型（层流、湍流、大涡模型）风扇模型各种求解器sparsemultigridgrmresbiconjugat gradientamg（1）amg（2）explicit复杂边界条件gap边界、friction边界透明介质辐射，射线示踪算法流场中电磁效应adina求解土建工程问题的关键技术 adina提供了一个完善的cfd求解功能focused on e

10、xcellenceadina流固模型处理流固耦合求解结构、流体分开建立模型；流体与结构网格独立，并有公差许可；adina求解土建工程问题的关键技术focused on excellenceadina流固耦合求解控制方程- displacements u in the structural domain- displacements d of the fsi or free surface boundary - velocities v and pressure p in the fluid domain governing equations: f (u,d,v, p, t) = r(t)-

11、compatibility along the fsi boundary velocity displacement（ compatibility & drag）- equilibrium of forces - the constitutive relations in the domains流固耦合求解adina流固耦合特色：adina求解土建工程问题的关键技术focused on excellenceadina流体分析类型风力、风环境模拟多孔介质中的流动物质在流体中的扩散地下水流动污染浓度、扩散adina求解土建工程问题的关键技术室内通风、室外风环境结构与流体相互作用风振、波浪、

12、储运传热、对流换热空调降温、换热器 用adina的流体功能及流固耦合功能可以求解的土木工程方面的问题包括：流场中的膜结构一个面、两侧都有流体focused on excellenceadinaadina求解渗流问题的技术与应用focused on excellenceadinaadina求解渗流问题的关键技术 adina是一个多物理场分析系统，包括adina结构模块(adina-structures)、adina流体模块(adina-cfd)和adina热模块(adina-thermal)，以及耦合求解模块。分别用来分析结构问题、流体问题、热问题以及相互耦合问题。针对渗流问题，根据所关心的问题

13、不同，可以采用四种方法： 1.若只关心稳态渗流速度和浸润面形状，可以采用adina热模块求解。采用这种方法是根据渗流方程与温度方程相同的原理，用温度场的求解方法，采用热传导单元来求解渗流问题； 2. 另一种方法是利用adina流体模块中的多孔介质材料来分析渗流问题，利用求解流体控制方程的方法得到瞬态渗流速度、流网分布等；3. 第三种方法是采用adina结构模块的porous材料特性求解渗流问题，其特点是可以得到土中孔隙水压力与土体本身应力场耦合的结果，但是无法得到水的渗流速度等结果。4. 采用流固耦合的方法可以结合上述第二种方法和第三种方法，即可以得到瞬态渗流速度、流网分布等，又可以得到土中孔

14、隙水压力与土体本身应力场耦合的结果。（pfsi）focused on excellenceadina利用adina-thermal进行稳态渗流分析focused on excellenceadina水头分布渗流速度分布利用adina热模块进行渗流分析focused on excellenceadina重力拱坝渗流分析有限元模型浸润面形状渗流速度利用adina热模块进行渗流分析focused on excellenceadinaadina-thermal seepage mat.利用adina热模块进行渗流分析稳态渗流速度focused on excellenceadina利用adina-cfd

15、进行瞬态渗流分析focused on excellenceadina非稳态渗流的计算（浸润面随时间变化）利用adina流体模块进行渗流分析focused on excellenceadina渗流场、多孔介质中流动分析达西流动、温度效应 分析管道泄漏后，热水从管道流出，从而引起的大地温度场变化（管道有保温层，水流出后，温度要增高）。 泄漏方向为右下角45度方向。focused on excellenceadina渗流场、多孔介质中流动分析达西流动、温度效应focused on excellenceadina渗流场、多孔介质中流动分析达西流动、温度效应focused on excellencead

16、ina利用adina结构模块进行渗流分析（porous材料属性的应用）focused on excellenceadina基坑开挖问题本例是某实际工程模拟降水的例子，井点按照圆周分布，井点外侧5米处有防渗体深至地下20米。（多孔介质属性）focused on excellenceadina基坑开挖问题沉降观测点的沉降位移在120天内的变化过程 第50天土体中动水压力分布 第50天土体沉降量分布 可以计算任意时刻的沉降速度，并估计未来时间沉降可能的变化趋势 。focused on excellenceadina渗流场、多孔介质中流动分析南京地铁奥体中心站抽水试验（实际沉降32mm，计算误差仅为3

17、）focused on excellenceadina渗流场、多孔介质中流动分析抽水井抽水过程模拟focused on excellenceadina 固结使土体产生压缩变形，同时也使土的强度逐步增大，因此，土体固结即使地基产生沉降，也控制着地基的稳定，是土力学中的一个重要课题，也是基础施工、堤坝施工、地基加固、基础开挖、边坡稳定分析等过程中至关重要的问题。adina丰富的地质材料单元与优越的非线性求解性能，使得基础施工模拟成为可能，既节约了施工时间，又节省了施工造价，因此在大型基础工程施工中有广泛的应用。adina的岩土材料模型可以考虑土体骨架的弹塑性变形，通过分析可以反映孔隙压力的扩散和消

18、散作用 沉降和孔隙水消散过程土体固结计算porous本构属性focused on excellenceadina基坑开挖问题基坑开挖过程中孔隙水压力消散过程。一个月后孔隙水压分布图 开挖前(t=0)孔隙水压分布图 开挖完成后(t=5)孔隙水压分布图 focused on excellenceadina基坑开挖问题基坑开挖过程中孔隙水压力消散过程。一个月后孔隙水压分布图 开挖前(t=0)沉降云图 开挖完成后(t=5)沉降云图focused on excellenceadina筏板式建筑结构固结沉降分析土体固结计算porous本构属性focused on excellenceadina整体结构沉降

19、量土体的孔隙水压力消散过程土体固结计算差异沉降focused on excellenceadinaadina发展历史、前后处理技术发展历史、前后处理技术focused on excellenceadina 最初版本发布于1975年，至今32年历史 创始人：k.j. bathe教授； 公开了sap iv源代码； 公开了adina81和adina84源代码； 广泛应用于世界各地 80年代初期到90年代初期在中国广泛应用； 解决了大量复杂的实际工程问题 主要是结构非线性材料、大变形和接触问题； 温度、温度与结构的耦合计算问题等等；发展历程总裁k.j. bathe博士focused on excell

20、enceadina 1986成立美国 adina r&d inc.，adina开始走上商业化发展道路； 是全球功能最为强大的非线性和多场耦合求解商业有限元系统；发展历程 用户主要集中在欧洲、美洲、亚洲： 欧洲：德国 、英国、瑞典、法国 美洲：美国、加拿大、巴西、智利 亚洲：日本、印度、中国、韩国、以色列 2004年末与ugs公司强强联合，为其nx分析技术提供非线性求解器-nx-nastran nonlinearbathe博士评选为工程科学十大巨星之一focused on excellenceadinaadina在中国的发展过程 2002年以前； 2002年 9月广州代表处 2005年

21、3月北京代表处 2006年 6月武汉代表处 2008年 8月成都代表处发展历程美国总部：美国总部：adina r&d inc.71 elton avenuewatertown, ma 02472, usa 中国代表处中国代表处 北京、广州北京、广州 、武汉、成都、武汉、成都focused on excellenceadina方便的前后处理技术方便的前后处理技术windows界面风格界面风格focused on excellenceadinaadinaadina几何建模几何建模基于基于parasolid核心技术的实体建模技术核心技术的实体建模技术 可与可与ug、solidwork、sol

22、idedge直接交换数据直接交换数据 快速方便的布尔运算快速方便的布尔运算 几何模型的修改几何模型的修改 倒斜角倒斜角 倒圆角倒圆角 变半径圆角变半径圆角 抽空抽空focused on excellenceadina自动网格划分技术自动网格划分技术自动六面体划分技术focused on excellenceadina美国通用汽车公司的发动机分析组提供。要求划分4层单元，表面单元必须为六面体。厚度范围34.8毫米，不均匀分布。courtesy of gm，usa自动网格划分技术自动网格划分技术meshes for thermal stress analysis in gmfocused on e

23、xcellenceadina外层六面体内层六面体放大满足要求的网格划分（4层单元，六面体和五面体单元组成）courtesy of gm，usa自动网格划分技术自动网格划分技术focused on excellenceadina自动网格划分技术自动网格划分技术courtesy of gm，usamesh checkingfocused on excellenceadina cad软件直接接口软件直接接口 pro/engineer unigraphics solidedge solidworks bentley autocad通用几何数据接口通用几何数据接口 iges parasolid 与有限元

24、软件接口与有限元软件接口 nastran patran i-deas 数据接口数据接口focused on excellenceadina数据接口数据接口新型发动机实物由nastran划分网格，读入adina进行分析 materials，3-d contact，etc any elements any loadings op2 results filefocused on excellenceadina 各种结果量的彩色图和等值线图 向量图形显示 多种隐藏线、切面、切片图 多种动画方式 对计算结果的列表显示 载荷、边界条件等的图形显示 对结果的修改和载荷工况运算 曲线图方式显示时程分析结果 表格方式显示时程分析结果 将时程结果变换为谱数据 cfd专用后处理如粒子迹