有限元分析软件ADONIS(V3.75.2)发布下载

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1 引言

免费的二维有限元分析软件ADONIS发布了新的版本V3.75.2 (10/28/2022)，主要修复了绘图面板(Chart Tab)的一个错误。ADONIS在软件设计的框架上，模仿了RS2和FLAC的部分功能，在与Python的集成上模仿了Itasca Python模块的交互方式。ADONIS的部分应用参看如下链接，在此不再赘述。

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2 命令流

(1) 项目设置

在项目设置中，主要设置单位和重力加速度。所有的数值模拟软件自身都不提供单位换算功能，输入数据的单位由用户定义，但必须符合单位一致性的规则，否则计算结果出错。

newmodel()set("language","en")set("unit","stress-pa")set("gravity",0,9.8)set("useNMD","on")

为了得到精确的塑性计算结果，可以启用节点混合离散化(Nodal Mixed Discretization, NMD)算法【压缩试验模拟考虑的几个问题(本构模型和NMD算法)】---useNMD，不过这种算法只能用于三节点的三角形T3单元。

(2) 几何形状

模型的几何形状由rect, line, circle, arc 命令来定义：

rect("startPoint",-30,-30,"endPoint",30,30)line("startPoint",0,0,"endPoint",52,0)circle("centerPoint",0,0,"radius",5,"numSeg",20)arc("startPoint",3.88,-20.23,"midPoint",4.6,-19.6,"endPoint",5.2,-18.7,"numSeg",6)

界面元的定义使用crack命令：

crack("startPoint",10,-10,"endPoint",10,0)

(3) 材料模型

材料模型包括:

(1) Isoelastic

(2) Mohr-Coulomb

(3) Hoek-Brown

(4) Modified Hoek-Brown

(5) Cam-Clay

(6) Strain-Softening

(7) P-Hardening

(8) Ubiquitous-joint

(9) Swell

material("create","Ubiquitous-Joint","matid",1,"matname","Jointed Rock","density",2600,"shear",3e+07,"bulk",1e+08,"coh",100000,"fric",40,"jangle",30,"jcoh",5000,"jfric",25)material("assign","matid",1)material("assign","matid",1,"region",16,-1)

(4) 网格划分

ADONIS的网格目前只有两种：三节点的三角形和六节点的三角形单元，segment命令用来对特定的单元进行网格细化。

triangle("elemtype","T6(T3)")discretize("maxedge",0.75)triangle("maxedge",0.75)segment("id",24,"numedge",3)

(5) 边界条件

边界设置使用applybc命令：

applybc("xyfix","xlim",-0.1,0.1,"ylim",-0.1,10.1)applybc("xfix","xlim",-0.1,0.1,"ylim",-100.1,0.1)

(6) 原岩应力

原岩应力可以安装为常量，也可以按照区域设置成线性变化的值。

initial("szz",-30e6)initial("syy",isyy1,"yvar",dsyy1,"xlim",-60,60,"ylim",-2,0)

(7) 计算过程

可以进行一般的弹塑性计算solve()，也可以进行安全系数计算：

solve("fos")solve("fos","isFosMCTens","on")

(8) 初始化

岩土工程问题模拟施工步骤时需要首先在原岩应力下求解[solve]取得平衡，然后把单元的位移或速度初始化为0：

initial("xydisp",0)initial("xyvel",0)

(9) 开挖回填

excavate("region",16.507,-1.40485,"reset","off")backfill("region",16.507,-1.40485,"reset","off")

(10) 结构元

structure("initial","reset","alldisp")structure("material","beamid",1,"area",beam_area,"I",beam_I,"ymod",beam_ymod)structure("drawliner","beamid",1,"iftype","bothSides","ifid1",1,"ifid2",2,"xlim",29.9,30.1,"ylim",-32.1,0.1)structure("drawcable","cabid",1,"frompoint",0,5,"topoint",0,15,"pretens",0.0,"segnum",10)

(11) 界面属性

imaterial("assign","Coulomb","ifid",1,"matname","Interface1","jkn",1e9,"jks",1e9,"friction",25)imaterial("assign","Coulomb","ifid",2,"matname","Interface2","jkn",1e9,"jks",1e9,"friction",25)

(12) 结果显示

ADONIS提供了位移、应力、应变、孔隙压力以及结构元的的图形显示。

tab("plot")plot("contour","ssi")plot("struc","beam","axialforce")plot("struc","beam","moment")

(13) 调用子程序

script("call","filename","initial_pp_stresses.ajs")

3 Python集成

Python的安装版本是3.9.13，三个附加安装的模块是numpy, scipy和XlsxWriter。首先需要输入模块：

import adonis as ad

接着可以使用下面3个子模块：

  ad.command() #命令ad.set_path() #修改当前工作路径adonis.fos() #获得安全系数

3.1 节点

函数：ad.node.list() 获得节点对象列表

类：itasca.node.ElemNode

对象：

(1) id() 获得节点的ID

(2) pos() 获得节点的位置

(3) disp() 获得节点的位移

(4) unbal() 获得节点的不平衡力

3.2 单元

函数：adonis.element.list() 获得单元对象列表

类: itasca.element.Element

对象：

(1) id() 获得单元的ID

(2) num_node() 获得与单元相关的节点数

(3) num_gauss() 获得与单元相关的高斯点数

(4) gauss_pos() 获得一个ID单元的高斯点位置，3节点的三角形有1个高斯点，6节点的三角形有3个高斯点

(5) strain() 获得一个ID单元的高斯点应变增量，3节点的三角形有1个高斯点，6节点的三角形有3个高斯点

(6) pp() 获得给定高斯点的单元孔隙压力，3节点的三角形有1个高斯点，6节点的三角形有3个高斯点

(7) prop() 获得给定高斯点的单元属性值，3节点的三角形有1个高斯点，6节点的三角形有3个高斯点

此外还有vect2 Class和vect3 Class两个类。

3.3 算例

演示的例子用来自动化计算软弱夹层变化的不排干剪切强度对安全系数的影响(T10.py)：

代码如下：

  import adonis as ad  
import xlsxwritercu1 = 50000fos_array = [-1,-1,-1,-1,-1]coh_ratio_array = [0.2,0.4,0.6,0.8,1.0]cmd = "material('create','Mohr-Coulomb','matid',2,'matname','Material 2','density',2038,'shear',3.84615e07,'bulk',8.33333e+07,'coh',{coh},'fric',0,'dil',0,'tens',0)"for i in range(0, 5):    ad.command("""    newmodel()    set('unit','stress-pa')    line('startPoint',0,0,'endPoint',0,20)    line('startPoint',0,20,'endPoint',20,20)    line('startPoint',20,20,'endPoint',40,10)    line('startPoint',40,10,'endPoint',60,10)    line('startPoint',60,10,'endPoint',60,0)    line('startPoint',60,0,'endPoint',0,0)    line('startPoint',6,20,'endPoint',38,4)    line('startPoint',38,4,'endPoint',48,4)    line('startPoint',48,4,'endPoint',54,10)    line('startPoint',8,20,'endPoint',36,6)    line('startPoint',36,6,'endPoint',48,6)    line('startPoint',48,6,'endPoint',52,10)    triangle('elemtype','T3')    discretize('maxedge',1)    segment('id',14,11,'numedge',60)    segment('id',15,12,'numedge',20)    segment('id',16,13,'numedge',15)    triangle('maxedge',1)    set('useNMD','on')    material('create','Mohr-Coulomb','matid',1,'matname','Material 1','density',2038,'shear',3.84615e+07,'bulk',8.33333e+07,'coh',50000,'fric',0,'dil',0,'tens',0)    """)    new_coh = coh_ratio_array[i] * cu1    ad.command(cmd.format(coh=new_coh))    ad.command("""    material('assign','matid',1,'region',42,8)    material('assign','matid',2,'region',42,5)    material('assign','matid',1,'region',42,2)    applybc('xfix','xlim',59.743,61.035,'ylim',-1.499,10.698)    applybc('xfix','xlim',-1.654,0.103,'ylim',-1.499,20.621)    applybc('xyfix','xlim',-1.602,61.035,'ylim',-1.240,0.103)    set('gravity',0,9.8)    solve('fos','fosLBLimit',0.25,'fosUBLimit',2.0,'dispinfodlg','off')    """)        fos_array[i] = ad.fos()