面向对象的钢筋混凝土有限元非线性分析程序设计

采用面向对象的程序设计方法，结合钢筋混凝土有限元非线性分析模型，利用MFC(Microsoft Foundation Class Library)建立了有关描述钢筋混凝土有限元非线性分析的类，包括混凝土单元类、钢筋单元类、粘结单元类、非线性计算类，并给出了这些类的描述和它的实现方法，并为钢筋混凝土有限元非线性分析程序采用更合理的面向对象的方法提供了思路。     

面向对象的有限元程序设计

本文按照面向对象的程序设计方法,遵循有限元分析的本质,采用Ｃ＋＋语言,建立了有关描述有限元模型的类,给出了类的描述和它的实现方法。相关的类和方法包括处理矩阵的类、节点类、单元类、材料类、形函数类等。据此编制了有限元分析的数值计算程序,并给出了一个实例。     

面向对象的无单元法

介绍了一种用C 进行的面向对象无单元方法程序设计;定义了一些关键的类并将有些类设计成类等级,从而建立了包含权函数、基函数和形函数在内的面向对象无单元法程序类库,在此过程中考虑了无单元法与有限元法的某些联系,保留并重用了面向对象有限元法程序中的一些类。本文提供了一种无单元法大型分析软件开发新途径。     

基于PVM的网络并行有限元面向对象的设计

子结构是有限元并行计算常用的一种方法,本文采用面向对象的方法,首先对子结构进行了面向对象的设计,得到了其类层次结构图;然后针对工作站网络有限元并行计算环境。提出了基于PVM消息传递平台上的Shadow—Mirror数据传输模型,该模型在有限元并行计算数据传输时,充分发挥数据面向对象的特性,采用设置数据缓冲区、短消息合并等方法以缩短数据通信时间,并据此编制了相应的程序。计算结果表明,使用文中提出的面向对象的Shadow—Mirror数据传输模型可以得到较为理想的并行加速比,而且随着问题规模增大,并行加速比增高。本文研究内容为进一步开展基于工作站网络的并行有限元研究提供了一个可参考的基础。     

面向对象有限元分析流程自动化系统框架设计

流程自动化技术因其能够将设计人员从繁重单调的建模工作中解放出来,提高仿真效率与精度,已成为了当前CAE研究中的研究热点.传统的流程自动化系统的设计无法避免框架化程序设计的弊端,在系统功能扩充以及代码维护及复用上有极大的不足.论文运用面向对象程序设计技术,在一般的有限元软件二次开发技术的基础上,提出了一套基于面向对象技术的流程自动化系统的基本框架,说明了设计思路及意图,并给出实例验证本框架的可行性,展示了本框架的优势.     

基于开放式结构有限元系统SiPESC.FEMS的动力时程分析通用算法构架

基于开放式结构有限元分析软件系统SiPESC.FEMS,针对动力时程分析算法共性,采用C++面向对象程序设计方法和软件设计模式,研发了一种结构动力分析通用算法构架。构架的核心思想是算法与数据模型相分离,从而实现算法通用性,整个构架由四个基本类及子类构成。本文重点阐述了基本类的抽象过程和通用接口的设计思想,给出了利用插件技术实现算法构架的步骤。利用该构架已实现了Newmark法、Wilson-θ法、中心差分法及改进中心差分法,并进行数值验证。研究工作表明,算法构架适用于通用时程积分算法,可方便地进行动态扩展,具备良好的开放性和重用性。     

自适应有限元局部P加密的面向对象程序实现

本文采用了面向对象的程序设计方法，以C 作为编程语言，构造了一个局部自适应有限元P加密程序。研究内容涉及从Serendipity函数的构造、单元的形成、自升阶算法以及误差估计和判断。最后采用C 的一系列类及成员函数实现了这些功能，并构造了相应的输入输出模块，使其成为一个完整的自适应有限元分析程序。文中给出的计算结果表明，在P加密有限元分析程序中，误差随着阶数的升高而下降。而且，局部P加密的区域也集中在应力奇异的部位。这验证了文中的理论推导及程序实现的正确性。     

基于SiPESC平台的弹塑性分析的软件框架

基于开放式结构有限元分析软件系统SiPESC.FEMS,针对弹塑性非线性有限元分析理论与流程,采用工厂模式和构造器模式等经典软件设计模式,提出了一种基于面向对象设计方法的通用小变形率无关弹塑性分析软件框架。该框架利用算法与数据模型分离的思想,通过抽象出数据模型类、算法类和算法参数类,支持各功能模块的动态替换和组装,具备开放性和可扩展性。同时,基于SiPESC平台工程数据库的数据管理能力,实现了弹塑性分析中产生的大量历史数据以统一的接口与管理方式进行存取,为大规模问题的求解提供了高效、稳定的支撑。通过多类型实体单元、多类本构模型和多种规模的计算实例,验证了该计算框架在弹塑性有限元程序开发中的通用性、有效性和灵活性。     

简单高效的面向对象四叉树有限元网格生成技术研究

用面向对象的思想和方法与四叉树有限元网格生成结合 ,创建或改进了网格生成各个阶段的算法和实现方式 ,并在面向对象语言 VC 6 .0中得以实现。能快速、高效地生成适用于任何复杂边界的四叉树有限元网格 ,易于自适应 ,易于局部加密和稀疏化。     

三维显式有限元程序及炸药冲击起爆应用

冲击和爆炸数值模拟在军事工程和民用领域都应用广泛。基于显式有限元理论,本文介绍了自主研发的三维冲击和起爆流体动力学程序。该程序的功能包含了材料本构、状态方程、炸药反应速率方程和接触碰撞算法,能够模拟复杂条件下结构冲击和炸药起爆问题。由于采用面向对象的编程方法,程序结构相对简单并且容易修改。首先,进行了Taylor杆碰撞数值模拟,并将计算结果与实验结果以及DYNA2D结果进行了比较;接着,基于Lee-Tarver点火增长模型,模拟了冲击加载下裸炸药和带壳炸药的冲击起爆问题。计算结果表明,三维程序计算结果与实验值和商业软件结果都非常吻合,该程序能够较准确地模拟三维结构的冲击和炸药起爆问题。同时,基于面向对象开发的三维计算程序实现了模块化功能,易于后续开发,为冲击和爆炸计算程序的开发提供了参考。     

OBJECT-ORIENTED FINITE ELEMENT ANALYSIS AND PROGRAMMING IN VC++

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍｓｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｒｅｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃｓ,ａｐｐｌｉｅｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ,ｔｈｅｙａｒｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｅｒｒｏｒ＿ｐｒｏｎｅ .Ｄｕｒｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｅｏｐｌｅａｌｌｔｈｒｏｕｇｈｓｅｅｋｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｇｒａｍｓ.Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔ＿ｏｒｉｅｎｔｅ…     

形状记忆合金管接头空间轴对称有限元分析

本文采用形状记忆合金（ＳＭＡ）的三维本构方程和有限变形理论，考虑拉、压不同应力状态对相变点移动的规律，编制了ＳＭＡ轴对称大变形的有限元程序，与单向拉伸下解析所得的应力、应变曲线相比，证实程序的正确性．文末计算一ＳＭＡ管接头，并指出按空间轴对称计算的必要性．     

闭孔泡沫铝的高温局部压入力学响应

通过不同形状(平头和半球头)的压头在不同温度下对闭孔泡沫铝材料进行塑性压入实验,研究不同温度下闭孔泡沫铝的压入变形模式及载荷响应特性。并基于闭孔泡沫铝在高温下的准静态塑性压入载荷响应的实验结果,结合多种分析方法,(如量纲分析和有限元计算等),探索既考虑温度影响也包含压入深度影响的预测闭孔泡沫铝平头和半球头压入力学响应的经验公式。结果表明,本文得到的两种压头情况下的经验公式都能够较好地预测闭孔泡沫铝在不同温度下的压入力学响应。     

可视化杆系结构分析程序设计

利用可视化编程语言将杆系优化计算封装为动态连接库 (DLL) ,采用面向对象的方法描述了杆系结构分析所需的类 ,并用数据库技术和三维图形模式对杆系结构分析进行格式化输入输出。通过对杆系结构的特点分析 ,将程序分为三个主要的设计模块 :显示模块、数据管理模块和结构分析模块 ,实现了程序的模块化设计。通过对实例的测试 ,说明该程序已达到对一般多工况杆系可视化设计的目的     

Computational limit analysis of rigid-plastic bodies in plane strain

This paper deals with the computational methods for limit analysis of plane strain problems. The finite element mathematical programming formula (FE-MPF) for determining the upper bound load multiplier established by the authors earlier is adopted and modified for plane strain problems. The penalty method is used to impose the incompressibility constraint. The FE-MPF is solved by a direct iteration procedure without the need of a searching process. This algorithm is not sensitive to the volumetric locking effect. And it can be easily extended to the limit analysis of three dimensional problems. The results of numerical examples are satisfactory and show the stable convergency of the present algorithm.     

基于扩展有限元的应力强度因子的位移外推法

针对平面裂纹问题,阐述了扩展有限元法的单元位移模式、推导了扩展有限元法的控制方程、介绍了特殊单元的数值积分技术.基于最小二乘法,建立了应力强度因子位移外推法的计算公式.利用MATLAB编写计算程序,对平面裂纹问题用扩展有限元法进行了计算.基于扩展有限元法的计算结果,分别利用位移外推法和相互作用积分法,对平面裂纹的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,位移外推法比相互作用积分法能更方便和准确地计算平面裂纹的应力强度因子.     

平面三角形单元有限元差分法

本文基于有限元差分法的构造方法,建立了平面三角形单元的有限元差分法。该方法的计算过程简单、规范,能够形成通用的计算程序。它直接给出连续的应力场,能够通过常应变收敛试验,具有较常规有限元法高得多的计算精度。更重要的是,该方法的构造思路能够推广于人们熟知的任何单元中。