有限元和边界元结合什么意思

有限元和边界元结合什么意思,第1张

基于边界元和有限元相结合的方法对地基土的模拟,本文对地基一框架结构的动力相互作用系统进行了研究,主要内容如下:(1) 引入边界元这种数值计算方法,并结合有限元方法,来建立地基模型。由于运用了有限元方法来模拟近场地基土,从而可以考虑近场场地土的复杂性;而远场利用边界元方法来模拟,从而可以考虑远场的半无限性。并在此基础上,建立了地基与结构动力相互作用体系的动力方程。利用Fortran语言编制了基于静力基本解为权函数的边界元程序,以及有限元程序。由于地基单元划分的增多,致使数值求解要求增高。为简化分析,本文利用静力子结构法中的自由度缩聚,编制了边界元和有限元程序,求得地基的静刚度,并同第二章中所列常用的一种近似计算地基静刚度的公式的计算结果进行了比较。由于有限元方法的应用,使得本文所提出的计算地基的静刚度的方法比近似计算方法的适用范围要广,同时也要精确一些。在得到比较精确的地基静刚度后,本文通过第四章中的简化算法求解了地基与结构的动力相互作用。(2) 在地震作用下,结构会进入d塑性阶段。文中利用单分量杆单元模型,采用Wilson-θ逐步积分方法,编制了框架结构的时程反应分析程序。(3) 在上述工作基础上,进行了算例分析,比较了不同场地以及不同地震波作用下框架结构的时程反应。考虑地基与结构的动力相互作用,使结构的动力特性改变,

FEPG系统

1、前处理自动生成系统

本系统采用广大工程师乐于接受的带关键字的表格数据输入方式,但表格的个数、名字、形式、列变量(即字段)数和名字,以及表格数据的类型、显示格式和存文件方式等,均可按用户规定,没有任何限制。在数据文件中允许用户引入变量,允许用户采用任何FORTRAN函数表达式及子程序输入数据,允许用户在任何地方插入FORTRAN源程序。可对各种复杂的复连通域自动产生有限元网格,可自动并接任意多个子区域的数据。

本系统提供了大量的宏命令帮助用户快速,方便地进行网格剖分。宏命令方式基本上等价于子程序方式,宏命令方式可以带缺省参数, 因此在调用时,宏命令方式比子程序方式更灵活更方便。

2、单元子程序自动生成系统

自动产生计算单元刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和单元荷载向量的单元子程序。本系统允许有任意多个未知函数、任意多个广义位移、任意阶插值多项式、任意维数空间、任意阶(不超过四阶)偏微分方程组(包括非对称)。用户只需输入变分 (虚功)表达式,坐标变换表达式即可得到单元子程序。全部名字(如:未知函数、广义位移、坐标变量等)皆可按用户习惯自行规定。除此之外,本系统还提供了常用的公式库,用户可直接调用这些公式。对库中没有的公式还可利用本系统提供的公式生成程序自动产生。

3、算法程序自动生成系统

按照用户给出的对应于线性化和时间离散化后的代数方程组的矩阵表达式及右端项表达式自动产生算法主程序;按照后处理表达式自动产生算法后处理计算程序,为计算非稳态和非线性耦合问题提供了强有力的工具。

4、各种求解器

本系统提供多种求解线性代数方程组程序。包括只用内存的对称和非对称变带宽求解器,用外存的对称和非对称变带宽求解器,高斯-塞德尔求解器,松驰迭代法求解器,共轭梯度法求解器,不完全LU分解预条件子共轭梯度法求解器等。

5、WINDOWS风格的用户界面

用户界面是有限元程序自动生成系统的一个独立部分,它可以调用和运行有限元程序自动生成系统的全部功能,具有切换工作路径,建立和编辑文本文件,浏览各子系统的使用说明和文件原型,运行常用命令,创建应用向导,复制界面提供的文件及算例,运行有限元自动生成系统的后处理等功能。 用户界面采用中文 WINDOWS 95/98/20/NT 应用软件的统一界面,可同时打开多文挡窗口。常用命令均可通过Windows 风格的菜单运行。

6、由公式库生成有限元程序

在Windows风格的用户界面上,利用向导AppWizard的功能,用户只需依次选择学科,坐标系,具体问题,问题类型,单元,求解器,算例数据,然后点击“RUN按钮”,即可自动生成自己所需的有限元程序。

7、有限元图形交互系统

本图形交互系统在WINDOWS风格的图形界面下提供有限元网格及其计算结果的图形显示功能,可以显示有限元网格图、单元材料分布图、节点号、单元号、有限元计算结果(如应力场、温度场、位移场、应变场、主应力和折算应力等)的等值线、着色图、失量图、网格变形图等,可以进行三维视图的旋转、放缩、消隐、切片以及显示部分单元的功能。

8、有限元程序管理器(WorkSpace)

在 Windows 风格的用户界面的文件菜单下,打开WorkSpace ,将看到整个利用向导AppWizard自动生成的有限元程序的结构,它由以下几个部分组成:

菜单文件夹,算法文件夹,前处理文件夹 ,基本不变元件程序文件夹,批处理文件夹,绘图文件夹。若用户需要对文件夹的文件进行编辑,编译或运行,只需在相应的文件上点击鼠标右键,界面上将马上d出一个可供用户选择使用的命令菜单。利用 WorkSpace 的功能,用户不需要了解FEPG系统的任何命令,却依然能够轻松自如地使用系统。

9、在线生成有限元程序系统(FEPG网络版)

本版的特点是把FEPG(有限元程序自动生成系统)安装在服务器上,用户通过Internet网或局域网使用这一系统。用户无须在每一台PC机上安装这一系统。这一系统的工作原理是:客户端用户通过PC机上的界面程序描述有限元问题并传送给服务器,由服务器相应的生成FORTRAN源程序,送回客户端,PC机并自动编译和运行。由于由服务器生成源代码量不大,一般不超过100K字节,因此服务器的运行时间及送回客户端所需的时间很短,一般在数秒钟内即可完成。用户使用FEPG网络版,与使用安装在自己的PC机上的单机版,感觉上是完全一样的。

一、Power Line System公司简介

1 公司概述

Alain Peyrot在1984年成立Power Line System(以下简称PLS),总部位于美国Madison,主要经营开发输电线路设计软件,并提供咨询服务。PLS现已成为输电线路设计软件领域的全球领导者,同时为125个国家的1600多个社会组织提供服务。其客户小到咨询机构、制造商、政府公共事业单位,大到美国数百家电力公司,以及大型国际领先企业,如Cemig、BC Hydro、Hydro Quebec、National Grid、Power Link Queensland、Eskom、Comision Federal de Electricidad、Electricité de France等。

2 旗下软件

PLS最初开发结构设计分析软件,其创始人Alain Peyrot花费数年时间完善了线缆、非线性结构建模的有限元程序,最终开发出基于微软Windows *** 作系统的PLS系列软件,包含PLS-CADD、PLS-TOWER、PLS-POLE、PLS-Distribution、SAPS、SAGSEC、CAISSON。

二、PLS-CADD设计软件概述

Power Line Systems Computer Aided Design and Drafting(电力线路系统计算机辅助设计与绘图,简称PLS-CADD)是一款用于架空电力线路分析和设计的MS-WINDOWS程序。

1 PLS-CADD的功能

在国际架空线路设计软件中,由于PLS-CADD强大的计算环境,使其应用广泛,并为众多国际架空线路设计组织所熟知。PLS-CADD可以使勘察工程师、电气工程师(线路)、结构工程师及绘图工作人员更好地协同工作,从而提高工作效率,降低错误发生率。在无缝信息环境中,它集成输电线路设计的所有方面,包括地形建模与绘制、路径选择、手动或自动最低成本定位、弧垂-张力计算、间隙与强度校验、电磁场计算、材料表生成、平断图绘制等。

PLS-CADD不仅是设计新线路的重要工具,而且也是评估已建线路的一款非常强大的工具。PLS-CADD允许设计人员快速评估替代的设计解决方案。同时,它也是一款理想的“教学工具”。

2 PLS-CADD的信息框架

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