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空间薄壁梁单元面向对象程序实现 　　摘要： 针对传统有限元分析软件主要面向过程设计，其可维护性和可扩展性等较差的问题，基于面向对象程序设计方法，建立具有内部节点的空间薄壁截面梁单元模型，给出线弹性空间薄壁梁单元的UML类图，介绍矩阵类、截面类、材料类、节点类、单元类和结构类等6种类成员的主要属性和方法.用C#编制相应的有限元程序，通过T形框架算例比较和验证其位移和弯曲转角计算值、理论解和ANSYS的BEAM 189梁单元的数值解，结果表明该程序精度良好，可用于空间薄壁结构的有限元分析. 　　关键词： 空间梁； 薄壁截面； 有限元； 面向对象程序设计 　　中图分类号： TU323.3; TP311.1 　　 文献标志码： ?B 　　 　　Objected-oriented program implementation of 　　 spatial thin-walled beam element 　　WANG Xiaofeng?1， LUO Xiaoqun?2， ZHANG Qilin?2 　　(1.School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 　　2. School of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China) 　　Abstract： As to the poor maintainability and scalability of the traditional finite element analysis software because they are designed by process-oriented program design method, the model is established for spatial thin-walled section beam element with interior nodes on the basis of object-oriented program design method, a UML class diagram is showed for linear elastic spatial thin-walled beam element, and the main attributes and methods of six class members are introduced, including classes of matrix, section, material, node, element, and structure. A finite element program is developed by C# and used to solve the displacement and bending angle of a T-shaped frame. The calculation results are compared with the theoretical solutions and numerical solutions of beam element BEAM 189 of ANSYS. The comparison indicates that the program is accurate and can be applied in the finite element analysis of spatial thin-walled structures. 　　Key words： spatial beam; thin-walled section; finite element; object-oriented program design 　　 　　0 引 言 　　有限元法已成为工程领域，特别是结构分析中应用最广泛的数值方法之一，是许多高新科学和技术的基本工具和有效手段.当前，许多有限元软件主要面向过程设计，其可维护性和可扩展性较差，模块之间的松耦???程度不高，数据与操作分离，使得修改或增加一个模块会影响到其他模块.20世纪90年代兴起的面向对象程序设计方法［1］将数据和操作封装在类中，提高程序的可维护性、可扩展性和可重用性，克服面向过程设计的不足. 　　本文基于面向对象方法建立具有内部节点的空间薄壁梁单元模型［2-5］，采用C#编制相应的面向对象有限元程序，通过算例比较和验证计算结果与理论解以及ANSYS的BEAM 189壳单元的数值解. 　　1 类关系 　　有限元法涉及很多关于矩阵