有限元分析程序设计..doc

结构有限元分析程序设计 绪 论 §0.1 开设“有限元程序设计”课程的意义和目的 §0.2 课程特点 §0.3 课程安排 §0.4 课程要求 §0.5 基本方法复习 $0.1 意义和目的 有限元数值分析技术本身要求工程设计研究人员掌握 1). 有限元数值分析技术的完善标志着现代计算力学的真正成熟和实用化,已在各种力学中得到了广泛的应用。比如： ，已杨为工程结构分析中最得以收敛的技术手段，现代功用大致有： . 现代结构论证。对结构设计从内力，位移等方面进行优劣评定，从而进行结构优化设计。 可取代部份实验，局部实验+有限元分析，是现代工程设计研究方法的一大特点。 结构的各种功能分析（疲劳断裂，可靠性分析等）都以有限元分析工具作为核心的计算工具。 2). 有限元数值分析本身包括着理论+技术实现（本身功用所绝定的） 有限元数值分析本身包括着泛函理论+分片插值函数+程序设计 2. 有限元分析的技术实现（近十佘年的事）更依赖于计算机程序设计 有限元分析的技术取得的巨大的成就，从某种意义上说，得益于计算机硬件技术的发 展和程序设计技术的发展，这两者的依赖性在当代表现得更加突出。（如可视化技术） 从学习的角度，不仅要学习理论，而且要从程序设计设计角度对这些理论的技术实现有一个深入的了解，应当致力于掌握这些技术实现能力，从而开发它，发展它。（理论本身还有待于进一步完美相应的程序设计必须去开发） 程序设计不仅是实现有限元数值分析的工具和桥梁，而且在以下诸方面也有意义： 1). 精通基本概念，深化理论认识； 2). 锻炼实际工程分析，实际动手的能力； 3). 获得以后工作中必备的工具。（作业+老师给元素库） 目的：通过讲述有限元程序设计的技术与技巧，便能达到自编自读的能力。 §0.2 课程特点 总描述： 理论+算法+数据结构（程序设计的意义） 理论： 有限元算法，构造，步骤，解的等外性，收敛性，稳定性，误差分析 算法； 指求解过程的技术方法，含两方面的含义；a. 有限元数值分析算法，b, 与数据结构有关的算法（总刚稀疏存贮，提取，节点优化编号等） 数据结构： 指各向量矩阵存贮管理与实现，辅助管理结构（指针，数据记录等） 具体特点： 理论性强： 能量泛函理论+有限元构造算法+数据结构构造算法 内容繁杂： 理论方法+技术方法+技术技巧 技巧性强： 排序，管理结构（指针生成，整型运算等） §0.3 课程安排 ①. 单元刚度矩阵及元素设计（单元刚阵算法，杆梁平面分析，板弯非协调元等） ②. 总刚的形式及程序设计（单刚提前准备，技术复杂） ③. l边界条件及程序设计（等效荷载计算，位移边界条件置入，多工况的对称性） ④. 总刚线性方程组求解（LDLT分解，分块算法，子结构算法，波前法） ⑤． 单元应力计算+应力处理与改善。 ⑥. 数据处理（数据分类，压缩存贮，节点排序方法） ⑦, 变带宽存贮的优化理论，图论的理论，有限元的图结构，存贮管理复核） ⑧. 有限元议程全稀疏管理与求解策略。 说明： 仅线性部份，复材，接触，弹塑性等不包括，基本部份。 实践性作业安排： 作业： 总的结构管理程序+子功能模块的编程，一个题的计算实践 送有限元元素库。 §0.4 课程要求 先行要求 作业要求（计算机编程得出正确结果） 课程校核要求 §0.5 基本方法复习 0.5.1 结构化程序设计方法 0.5.2 有限元分析方法回顾 0.5.3 Fortran语言回顾 0.5.4 结构化程序设计 基本结构：构成一个问题从输入到求解输出的基本程序形式： Imput——→Process——→Output (输入) （处理） （输出） 三种基本形式： a). 树形结构（顺序执行结构） Imput——→p1 →……….——→ pn →Output (多用于程序结构 call1,call2……..) b). t选择结构（条件执行结构） 内部算法实现: IF…..THEN; SWHICH,CASE c).循环结构(反复执行结构) 特点: 结构特征简单明了,易读,易调试`. 尽量少用GO TO 语句 整体结构(算法语言系统结构) 积木式(Fortran): 每个设定的功能分析团体的一个模块,每个模块又称作整体结构的素材,主模块象积木一样堆积.语体不联系,但有通讯方法沟通模块间信息,各种模块有各自的特征语体,main progame……,subroutine sub….