面向对象有限元程序设计及其vc++与matlab混合编程实现

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1、万方数据第26卷第12期2005年12月岩十力学RockandSoilMechanics、b1．26NO．12Dee2005【l文章■母l1000--7598--(2005)122005—05面向对象有限元程序设计及其VC++与Matlab混合编程实现史贵才1,2葛修润1(1中国科学院岩土力学重点实骑室．武汉43007l；2常州J二学院土木建筑工程学院，江苏常州213002)摘要：应用面向对象方法来研究有限元，是对有限／i新方法的有益尝试和创新性发展。通过对比面向过程和面向对象的程序设计方法，讨论了面向对象方法与有限元程序设计相结合的优点，并简要回顾

2、了国内外面向对象的程序设计方法的研究进展。应用面向对象的程序分析方法，建立了-维脆塑性有限元分析类库。采用vc++和Matlab混合编程的手段，设计了基于Windows98／2000[NT操作平台的面向对象的三维脆塑性有限元分析软件，成功地分析了国内某大型水电站地下硐室群围岩稳定性，验证了该面向对象有限元分析程序的有效性和实用性。关键词；面向对象；脆塑性；有限元；程序设汁中圈分共号IO24182；TB115文献标志码：Aobject-orientedfiniteelementmethodandprogrammingbycombiningVC++Ⅵri

3、thMatlabSHIGui—cail。2，GEXiu—Innl1KeyLaboratoryofRockandsoilMechanics，InstituteofRockandSollMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China；2SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangzhoulnsfituteofTechnologMChangzhou213002，China)Abstract'．"Applyingobject-orientedprogram

4、mingtoresearchingfiniteelementmethodisabeneficialeffortandcreativitydevelopment．Bycomparingtheconventionalproceduralprogxammingandobject·orientedprogranmlmg，theadvantagesofcombiningtheFEMprogramandobject-orientedprogrammmgmethodarediscussed；andthepro目'essofobject—orientedpmgran

5、amingathomeandabroadisreviewed．Basedonadescdpdonofthemajorcharactersofobject—orientedprogramming，a3Dbrittle-plasticfiniteelementanalysisclasslibraryisconstructedBycombiningVC++withMatlab．ageotechnicalFEMsoftwarebasedonWthdows9812000／NTisdesignedtodealwith3DbriRle—plasticproblem

6、sThesuccessfulapplicationtothestabilityanalysisofⅫundergroundexcavationofacertainhydropowerprojectprovesthevalidityandpracticabilityofthisobject—orientedprogram，whicheanbeofbeneficiMreferencetoanalogousprojectsKeywords：object—oriented；brittle-plaaticity；finiteelementmethod；prog

7、rarmmngl引言有限单元法是计算力学在过去50余年中的最大进展，在固体力学、热传导、计算流体动力学、渗流、电磁场等领域得到广泛应用，已成为数学物理中几乎无所不能的数值计算方法⋯。传统的有限元程序设计一般采用结构化的程序设计方法，其特点是代码和数据的独立性，即数据结构和其操作过程彼此分离。这就造成当系统需求改变时，这些程序将不能被重用和移植，甚至十分简单的改动会产生整个程序的代码修改，特别是数据结构的变化将贯穿整个程序代码的更动4J。其程序的扩展能力有限，代码的重利用率低，调试复杂。研究表明”’⋯，这种以算法为核心，过程和数据分离的结构化程序设计方

8、法，已越来越不适应有限元软件的发展要求。面向对象程序设计方法集数据抽象、抽象数据类型和类型继承为一体，使软件