Fortran语言 有限元程序分析 平面钢架.doc

程序框图： 程序特点： 问题类型：可用于计算结构力学的平面刚架问题 单元类型：直接利用杆单元 载荷类型：节点载荷及非节点载荷，其中非节点载荷包括均布荷载和垂直于杆件的集中荷载 材料性质：所有杆单元几何性质相同，且由相同的均匀材料组成 方程求解：结构刚度矩阵采用满阵存放，Gauss消元过程采用《数值分析》中的列主元素消去法 输入文件：按先处理法的要求，由手工生成输入数据文件 1.主要变量： ne: 单元个数 nj: 结点个数 n: 自由度 e: 弹性模量（单位：KN/m2） a: 杆截面积 zi: 惯性矩 np: 结点荷载个数 nf: 非结点荷载个数 x(nj): 存放结点的x轴坐标 y(nj): 存放结点的y轴坐标 ij(ne,2): 存放单元结点编号，其中ij(nj,1)存放起始结点编号，ij(nj,2)存放终止结点编号 jn(nj,3): 存放结点位移编号，以组成单元定位数组 pj(np,3): 存放结点荷载信息，其中pj(np,1)存放结点荷载作用结点号，pj(np,2)存放荷载方向代码(1—x方向；2—y方向；3—转角)，pj(np,3)存放荷载大小 pf(ne,4): 存放非结点荷载信息，其中pf(ne,1)存放荷载作用单元号，pf(ne,2)存放荷载代码(1—均布荷载，2—垂直集中荷载)，pf(ne,3)存放荷载大小，pf(ne,4)荷载作用距离（均布荷载，集中荷载均以单元起始结点为计算起始位置）。 2.子例行子程序哑元信息： 第一部分：基本部分 I. subroutine lsc(Length Sin Cos): 输入哑元：m(单元号),nj,ne,x,y,ij 输出哑元：bl(杆件长度),si(正弦值),co(余弦值) II. subroutine elv(Element Location Vector): 输入哑元：m,ne,nj,ij,jn 输出哑元：lv(单元定位数组) III. subroutine esm(Element Stiffness Matrix): 输入哑元：e,a,zi,bl,si,co 输出哑元：ek(整体坐标系下的单刚矩阵) IV. subroutine eff(Element Fixed-end Forces) 输入哑元：i,pf,nf,bl 输出哑元：fo(局部坐标系下单元固端力) 第二部分：主程序直接调用部分 I. subroutine tsm(Total Stiffness Matrix 计算总刚矩阵) 输入哑元：ne,nj,n,e,x,y,ij,a,zi,jn 输出哑元：tk II. subroutine jlp(Joint Load Vector 计算结点荷载) 输入哑元：ne,nj,n,np,nf,x,y,ij,jn,pj,pf 输出哑元：p(结点荷载列矩阵) III. subroutine gauss(带列主元素消去的高斯法) 输入(输出)哑元：tk,p,n ;(注意，算出位移后，直接存储到结点荷载列矩阵) IV. subroutine mvn(Member-end forces of elements 计算各单元的杆端力) 输入哑元：ne,nj,n,nf,e,x,y,ij,a,zi,jn,pf,p 3.文件管理： 源程序文件：pff.for 程序需读入的数据文件：input.txt 程序输出的数据文件：output 4.数据文件格式： 【输入文件格式】： 栏目 格式说明 实际需输入的数据 基本模型数据 第1行，每两个数之间用“，”号隔开 单元个数，结点个数，总自由度，弹性模量，杆截面积，惯性矩，结点荷载个数，非结点荷载个数 结点位置信息 第2行，每两个数之间用“，”号隔开 依次输入各结点的坐标（x,y） 单元结点信息 每输入一个单元换行（回车），两个数之间用“，”号隔开 依次输入各单元的起点结点号和终点结点号 结点约束信息 每输入一个结点换行（回车），两个数之间用“，”号隔开 按先处理法要求，输入各结点编号 结点荷载信息 每个结点荷载成一行，每两个数之间用“，”号隔开 每行依次输入荷载作用的结点号，荷载方向代码，荷载大小（参考“主要变量”的叙述） 非结点荷载信息 每个非结点荷载成一行，每两个数之间用“，”号隔开 每行依次输入荷载作用单元，荷载代码，荷载大小，荷载作用”长度”（参考“主要向量”的叙述） 【输出文件格式】： 第1部分： 每行数据依次为：结点号，结点x方向位移，结点y方向位移，结点转角位移 2. 第2部分： 每行数据依次为：单元号，，，，，， 源程序： progra