自動動態(tài)增量非線性分析-1981年的開源非線性有限元軟件是什么樣子

有限單元法是一種古老的數(shù)值求解技術,最早可追溯至二十世紀五十年代,至今已有約70年的時間。一般認為,加州伯克利學院(UCB)是有限元法的發(fā)源地之一。世界上第一篇關于有限元法的論文是UCB的Turner,clough和Topp,發(fā)表于1956年。

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而最早的有限元程序,則是UCB的Ed WILSON在1958年編寫的,采用的語言是一種古老的語言Fortran。

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在后來的幾十年中,各種不同的有限元軟件層出不窮,商業(yè)軟件和開源軟件不斷涌現(xiàn)。

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這些軟件帶來了功能上的不斷擴展和可視化方面的不斷便利。今天的有限元軟件用戶享受了有限元軟件發(fā)展的各種便利,良好的操作界面,精美的后處理云圖讓人不禁心曠神怡。而實際上,在早期,很多商業(yè)有限元軟件實際上是沒有用戶界面的,用戶需要手動填寫有限元軟件需要的“輸入卡片”,從而準備有限元程序的輸入數(shù)據(jù)。

在二十世紀八十年代,知名的商業(yè)有限元軟件adina軟件傳入我國,在當時積累了廣泛用戶。在那個時代,今天風靡的ansys和abaqus在我國還鮮有人用甚至沒有人使用。值得一提的是,盡管adina是商業(yè)軟件,但是其是開源的。我國當時的學者還對該程序進行了一定的研究,并且翻譯了adina開發(fā)者k j bathe的有限元教材《有限元分析中的數(shù)值方法》和adina的手冊。

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在互聯(lián)網(wǎng)上,今天我們還可以找到adina81和adina84版本的Fortran源代碼?,F(xiàn)在來看,這些代碼風格和語法都十分古老,大量commom和goto的使用也使得閱讀幾乎不可進行。

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然而,在今天的編譯器上,經(jīng)過一定的debug,我們?nèi)匀荒軌蛟诮裉斓臋C器上運行這個古老的程序。

本文以1986年的文檔《ADIINA_ADINAT使用手冊-自動動態(tài)增量非線性分析有限元程序》和ADINA81,ADINA84兩個版本的源代碼為基礎,回顧一下當時先進的非線性有限元程序。文檔和源代碼均從網(wǎng)絡獲得。

手冊描述了adina支持的單元類型,材料本構(gòu)及分析類型??梢钥闯?,即使在1981年,adina的單元類型和材料支持也已經(jīng)比較豐富,超彈性,彈塑性,粘塑性都已經(jīng)支持,分析類型包括振型疊加,隱式或者顯式直接積分,非線性求解采用修正的牛頓迭代或者BFGS,技術似乎并沒有落后太多。

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ADINA81的文件夾下一共有11個程序,文件命名居然是A10,A20這種,完全看不出含義。ADINA84文件多一些,并且還包含了一個輸入文件,經(jīng)過查看可知其包含了手冊中16個例子的輸入文件。

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在VS2019+oneAPI環(huán)境下進行編譯,解決一些bug后,我們終于成功編譯了兩個版本的adina。

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運行ADINA.D1中的第一個例子,這是一個塔索結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析:

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輸入文件內(nèi)容:

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很快,我們得到了該分析的后綴名為.OUT的結(jié)果文件:

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以上,就是對adina81和adina84版本代碼編譯運行的過程,盡管這兩個程序產(chǎn)生于四十年前,完全沒有任何前處理界面,只能通過手動填寫輸入文件,但是其依然能夠高效完成彈塑性,超彈性,幾何非線性等基本的結(jié)構(gòu)有限元分析。

【完】

注:關注公眾號 有限元術  回復adina,獲得adina81和adina84的源代碼,exe運行文件及《ADIINA_ADINAT使用手冊-自動動態(tài)增量非線性分析有限元程序》。

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