ニュートンワークス株式会社

ADINA製品情報

◎ ADINAのソリューション

ADINAは、MIT(マサチューセッツ工科大学)のバーテ博士が1986年に設立したADINA R&D社が開発した有限要素法の解析ソルバーです。高い信頼性と強靭性で、接触や大変形など計算上収束の厳しい非線形現象を高速にかつ精度良く解きます。構造解析ソルバー、熱解析ソルバー、流体解析ソルバーを組み合わせた1つのパッケージ内で、強連成解析を実行できるプログラムです。

 

◎ ADINA Structure(構造解析プログラム)
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線形だけでなく、大変形、接触、材料非線形といった様々な非線形性を含んだ解析を行うことができます。複数の解析タイプを用意しているので状況に応じて使い分けることが可能です。

  • 強力な接触解析機能
  • shell要素に対する強み
  • 厳密に理論に基づいた解析
  • 高速な解析スピード
  • 多くの材料モデル
 
◎ ADINA Thermal/ ADINA TMC(熱伝導解析プログラム)function-img-02

ADINA Thermalは、定常と非定常のいずれの状態も解くことができます。
ADINA Structureと連成解析を行うことができるADINA TMCを使うことで、より高いパフォーマンスを発揮します。

  • 熱伝導、熱伝達、放射
  • 任意面間の輻射
  • 要素の生成と消滅
  • 時間依存、温度依存の特性
  • 圧電解析

ADINA TMCは、構造と熱の連成解析を行う機能です。相互作用問題をダイレクトにやり取りすることができます。
同じADINAの中で行うので煩わしいデータのやり取りの必要はありません。

一般的な熱応力解析に加えて、物体同士の接触による熱のやり取り、摩擦による発熱、材料の内部発熱なども考慮可能になります。

 

◎ ADINA CFD/ADINA FSI(流体解析プログラム)function-img-03h

ADINA CFDは、非圧縮性流れ、圧縮性流れを計算するコントロールボリュームによる有限要素法と有限体積法による汎用流体解析プログラムです。ADINA Structureとの連成解析プログラムADINA FSIを使うことでより強力なパフォーマンスを発揮します。

  • ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)
  • アダプティブメッシュ法
  • ADINA FSIの機能
 
 
  
 

◎ AUI(ADINA User Interface)function-img-04

AUIはADINAプログラム(ADINA Structure・ADINA Thermal・ADINA CFD)すべてに対するプリポスト機能を提供します。
ユーザーインターフェースを使ってインタラクティブに設定可能です。ADINA TMCやADINA FSIの結果については構造と熱、あるいは構造と流体の結果を同時に読込んで評価することができます。

 
 
 
 
 

◎ AUI with ADINA-Mfunction-img-05

ADINA-Mはソリッドモデリング機能を提供するためのアドオンモジュールです。
外部CADで作成されたデータのインポートやジオメトリのブーリアンなどのモデリング機能、メッシング作成をサポートします。

 

◎ 基本機能

解析タイプは標準で複数用意しており、目的に応じて使い分けることができます。(静解析/動解析/実固有値解析/モーダル周波数応答解析/座屈解析)
また、要素タイプは2dソリッド・3dソリッド・シェル・ビーム・トラス・スプリング・流体要素など複数用意してあるので、評価したい内容に応じてモデル化を検討することが可能です。

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◎ 接触機能

接触解析に対して強力かつ厳密な機能を提供しています。
このため、大きな変形を伴うような非線形性の強い接触解析に対しても、より円滑に解析を進めることが可能です。収束パラメータの調整については難易度に応じて必要になる時もありますが、当社で蓄積した技術を提供しております。

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◎ 材料モデル

線形材料モデルから非線形材料モデルまで幅広い分野に対応できるよう、様々な材料モデルを提供しています。
一部の材料モデルにおいては、温度依存・粘弾性・クリープといった熱的特性の考慮が可能になっています。

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◎ 混合法

典型的な大変形接触解析としてゴム解析があります。
ゴムの特徴の1つは圧縮性が少ない(ポアソン比が0.5に近い)ことにあります。ポアソン比が0.5に近い時は、通常の変位法では体積ロッキングをおこしやすいため、精度の良い結果が得られません。これに対してADINAでは、混合法(u-pフォーミュレーション)を採用しています。u-pフォーミュレーションでは変位自由度に加えて圧力自由度が考慮されます。

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◎ Bathe法(陰解法専用)/Noh-Bathe法(陽解法専用)

動解析における時間積分スキームのとして選択が可能です。陰解法、陽解法、それぞれに対して提供されています。
このスキームの最大の特長は効率的に高周波モードを抑制することにあります。例えば、非線形問題において陰解法のNewmark法に比べて誤差の蓄積が少ないため、特に大変形で長い時間の現象に有効です。
また、応力伝播問題などで陽解法の中央差分法では、離散化以上の振動がでてしまうような場合であっても、Noh-Batheは有効に機能します。

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◎ 3d-Shell要素

大変形に強い3d-shell要素機能があります。
この要素は通常のshell要素の自由度に加えて、板厚方向の自由度とゆがみに対する自由度があります。このため、通常のshell要素よりも大きな変形をすることができます。弾塑性材料モデルやゴム材料モデルの適用が可能です。

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◎ ゴム材料モデル

ゴム材料モデルはよく知られているOgdenモデル、Mooney-RivlinモデルやArruda-Boyceモデルに加えて、Sussman-Batheモデルを提供しています。
Bathe教授とDr.Sussmanにより開発されたモデルで、カーブフィッティングが不要なことが特長です。一軸の引張圧縮試験データをスプライン曲線に変換し、精度の良い同定ができます。
 

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◎ Glue Mesh機能

不連続なメッシュを接続することができる機能です。
モデル規模の縮小やモデル作成の簡易化に有効です。ADINAの結合は単に変位をつなぐだけではなく、トラクションもつなぐことを目的に開発されています。粗密の違うメッシュ間や6面体と4面体を接続することができます。

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◎ 基本機能

ADINA Thermalにで熱伝導解析を行うことができます。
解析タイプは定常・非定常があります。物体の熱伝導、外部への熱伝達、熱放射などの考慮を提供しています。
また、ADINA TMCを使用することで構造と熱の相互作用を取扱うことができ、温度変化を考慮した熱応力やその逆に変形を考慮した熱伝導を計算することができます。

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◎ 要素の生成(ADINA Thermal/ADINA TMC機能)

要素の生成は解析中に要素を発生させる機能です。
コンクリートの打設時における熱の伝わりや溶接工程における残留応力などを計算することができます。

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◎ 接触と熱(ADINA-TMC機能)

構造と熱の連成解析により考慮することができます。
接触している部品間の熱のやり取り(部品間の熱伝達)と部品が擦れることによる発熱(摩擦熱)の2つの現象を表現できます。摩擦熱は摩擦力と擦れている表面の相対速度から計算されます。摩擦により発生した熱は、物体間に伝わる熱と空気中に散逸する熱とに分配するパラメータも設定できます。

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◎ 材料特性による発熱(ADINA-TMC機能)

弾塑性特性をもつ部品が塑性変形する際の内部発熱やゴムのような部品の粘弾性効果による内部発熱を考慮することができます。
線膨張係数を考慮できるので、発生した温度による熱変形を解析することもできます。

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◎ 基本機能

非圧縮流れ、圧縮流れ、高速流れ及び物質輸送(拡散)に対する機能を提供します。
各流れに応じて、層流モデルや乱流モデルなど複数の材料モデルが用意されています。

 

◎ ADINA CFD/FSIの工学的適用範囲

ADINA CFDはナビエストークス方程式を計算するプログラムです。
流れの状態としては、非圧縮性、圧縮性、圧縮性の極限状態といえる音速前後の高速流れ、さらに物質輸送を主要な計算分野として構築されています。各流れの状態に応じて、層流モデルや乱流モデルを提供しています。

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◎ FSIにおける相互作用の取扱い

ADINAは構造と流体の境界を強連成として取扱います。この強連成でFSI解析を解けることがADINA-FSIの特徴です。
またADINA FSIは流体と構造間のカップリングを解析するために、直接法と反復法の2種類の方法を提供しています。
両方ともに強連成になり、構造流体表面に沿った変位の適合とトラクション(力の伝達)の釣合いを同時に満足させます。

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◎ アダプティブメッシュ機能

構造が大変形を起こすような時、流体側のメッシュのゆがみがあまりに大きくなるとメッシュの修正や適正化を行わないと計算が続けられません。ADINAでは適正なメッシュ品質を保ちつつ、構造の大変形にも対応できるようなアダプティブメッシュ機能を提供しています。アダプティブメッシュは段階的に働き、流れに応じて粗密の調整を行います。
また移動境界のないCFD問題に対しても有効なSAM(Steered Adaptive Meshing)も提供しています。SAMではメッシュを修正する制御条件を圧力勾配やメッシュ品質、メッシュサイズなどいくつかある条件から選択が可能です。
特に、移動境界のないCFD問題に対しては圧力勾配など解の改良を目的としたアダプティブメッシュ解析を行うことで自動で最良な結果を得ることが可能です。(SAMはFSIにも適用可能です)

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◎ ギャップ境界条件

ギャップ境界条件は流体モデルで表現することができます。
構造解析における「ギャップ条件」は接触条件になりますが、流体解析の場合は流路の開閉条件となり、時間、圧力、距離に依存して開閉を制御します。
ADINAの接触機能と組合わされて自動車や医療で利用されているバルブの開閉のモデル化に効率的に使用可能です。

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◎ CAEインターフェース機能

標準でNASRAN入力ファイルのインポートやOP2ファイルフォーマットでの出力が可能です。NASTRANファイルフォーマットを基本とした運用が可能となります。節点・要素に関してはほとんどサポートされていて、NX NASTRANをベースにしたフォーマットでは接触定義や材料定義もインポート可能です。サポートしていない条件についてはAUIで修正や追加が可能です。

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◎ NodeセットやElement Faceセット・Element Edgeセットの作成と利用

CAEインターフェースにより、読込まれたFEMデータに対してNodeセットやElement Faceセット、Element Edgeセットを作成することができます。これらのセットを使って荷重条件や拘束条件、接触条件などを定義できます。
セットは自動チェーン(設定したフェース角内にあるフェースを自動選択)などの機能で簡単に作成できます。

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◎ カットサーフェス機能

モデルを任意平面でカットした表示が可能です。断面のみの表示や断面より上の部分の表示などの選択ができます。
ポスト処理においてはコンタ図を表示した状態でのカットサーフェスがサポートされます。また、解析結果の閾値によるアイソサーフェスカットもサポートしています。

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◎ ポスト処理機能

解析結果を評価するために様々な結果出力をサポートしています。
応力や温度分布などのコンタ図やベクトル表示で確認でき、アニメーション表示も可能です。節点などに関する値はグラフやリスト出力で評価できます。また、ADINA CFD/ADINA FSIではパーティクルトレース表示がサポートされています。すべての結果処理をバッチで処理することが可能なため、形状違いの結果評価などに役立ちます。

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◎ バッチ処理機能

すべての設定をADINAフォーマットでテキスト記述できます。これを利用しバッチ処理することでパラメータスタディなど行うことができます。AUI上の操作についてはセッションファイルに記録することができます。また、各パラメータに関するマニュアルがある他、当社のサポートページではサンプル例なども提供しています。

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◎ CADインターフェース機能

ADINA-M(アドオンできるソリッドモデリング機能)があれば、外部CADで作成したCADデータをインポートすることができます。
サポートしているCADフォーマット: Parasolid / IGES / STEP / Open Cascade / STL

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◎ ソリッドモデリング機能

ADINA-Mを使うことで、プリミティブなジオメトリを簡単に作成できます(作成可能な形状:ブロック、円筒、球、パイプ、ドーナツ形、コーン形、プリズム、シート)。また、作成したジオメトリあるいは外部から読込んだデータは、ブーリアンやパーティション・フィレットなどの機能を使って修正や変更するが可能です。

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◎ メッシング機能

CADインターフェースで読込んだりソリッドモデリングで作成されたジオメトリを、メッシュ作成することができます。
フリーテトラメッシュ、マップドメッシュ、フリーヘキサメッシュをサポートします。ほとんどの形状はフリーテトラメッシュでメッシングされますが、球や角のない滑らかな形状に対してはフリーヘキサメッシュの作成もできます。

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◎ クリーンアップ機能/デフィーチャー機能

クリーンアップ機能を使うとジオメトリに微小なサーフェスやエッジがある時に、指定した長さ以下の寸法をもつサーフェスやエッジを除去することができます。また、デフィーチャー機能を使うと、ジオメトリにある微小な穴や段差などをつぶしてメッシュを作成することができます。これらの機能により細長いメッシュや微小なメッシュができるのを防ぐことができます。

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