高级技术论文：Hypermesh 模型导入 ADINA 的流固耦合与接触实现

引言

本论文旨在探讨使用通用有限元求解器 ADINA 与 Hypermesh 通过 NASTRAN 文件进行数据交换的技巧，特别关注流固耦合和接触面的定义。ADINA 支持 NASTRAN 形式的输入数据，并且通过Hypermesh 可以高效地转换及准备多类模型数据。本文将深入分析为何在 Hypermesh 平台上使用通用型 NASTRAN 文件时面临着没有接触功能的挑战，并介绍实现接触和流固耦合的方法。具体流程包括实体模型转换为包含壳单元的模型以在 ADINA 中定义各种物理交互。




实现原理


对接触面的处理

当原始模型使用 NASTRAN 格式的数据文件，并且模型中不包含接触功能时，Hypermesh 无法直接在 NASTRAN 文件中添加接触描述。为克服此难题，可以通过在需要定义接触及流固耦合的部分生成额外的壳单元（pShell 属性）。这些壳单元与要建模的对象应共享节点或顶点以保持一致性。生成壳单元的步骤如下：

1. 实体单元模型构建：在 Hypermesh 中，先建立基于实体的网格模型，并根据物理属性选择合适的材料，明确实体组件之间的连接与属性。

2. 壳单元创建：使用 Tools > Faces 菜单中的 Elem 选项，通过选择所有面部（alls），以定义需要接触或流固耦合处理的区域。这些区域随后可以分配为单独的壳属性（pShell）。

3. 文件格式转换与导入：将上述模型导出为 NASTRAN 格式，确保负担接触与流固耦合功能的壳单元得到妥善记录。在 ADINA 中使用 NASTRAN 文件时，根据实际情况（Replace、No 或 Yes 输入选项）定义是否替代或保留这些壳单元。

实现步骤详解


流固耦合与结构模型的步骤

本文将通过一个来自 ADINA 官方网站的示例展示模型转换及导入 ADINA 的流程，以实现流固耦合分析：

1. 网格划分与材料定义：在 Hypermesh 中先划定义模元素网格，并设置材料属性，通常将材料属性命名为 MAT1。

2. 属性分配及识别：创建 4 个 property，针对不同实体组件（Solid1Solid4），利用工具栏选项与菜单.elem by Collector 进行针对性的分配。

3. 接触面识别与生成壳单元：使用 Tools > Faces > elems 与 find faces 功能，定位与接触或流固耦合相关的部分，并为它们分配恰当的壳单元属性（pShell）。

4. 组件重组与显示设置：有选择性地组织组件，通过 Tools > Organize > Collector 将特定组件（如 shell1 components）作为一个实体或shell组件重新排列。

5. 输出配置：在 Hypermesh 中设置输出选项，为 NASTRAN 格式选择文件导出方式（如 Displayed），定义输出文件路径和名称。