安徽建筑工程学院计算结构力学8.ppt

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1、计算结构力学第八章结构分析程序设计8-1概述:程序设计的基本概念与要点至此,我们已完成了结构矩阵分析杆系有限元法基本原理的教学内容,本章主要介绍计算机实现过程。程序设计:当人们需要计算机完成科学计算,数据处理等计算工作时,必须事先恰当地安排好计算步骤,每一步的计算内容以及在什么条件下进行这一部分计算,这就是所谓编制计算机程序。程序设计应注意以下几点：保证程序的正确性，可通过考题校验使程序具有高效率,并尽可能降低费用,求解方程组最费机时(80%左右),应设计再解功能使程序便于调试、修改、扩充和完善,既要有通用性,又要留下可扩充修改的窗口结构矩阵分析原理结构分析基础数值计算方法程序设计算

2、法语言计算结果分析上机调试从结构矩阵分析原理到最终计算机实现解决具体问题,主要有以下过程模块,用框图可表示为：8-2结构分析程序设计的框图设计①根据结构方程组的建立与求解来进行程序设计结构方程组的建立与求解是结构分析的核心问题,如建立结构方程组的有限元方法,解线性代数方程组的消元分解法,这两个方法一经确定,程序设计的大致思路与过程也就基本确定了。1.编程要点②由单元定位向量组织整体流程图的运行实施从形成结构方程组[K]{Δ}={P}过程中[K]与{P}的形成,到计算结构内力和反力的过程,都离不开MW的组织。③应具有良好的通用性本程序的编制特点是利用特殊结点的约束信息，可模拟六种类型的

3、杆系结构，故具有广泛的适用性。2.设计流程图主程序,数据输入形成总刚[K]对[K]消元分解形成荷载列阵{P}对{P}正消，回代求出结点位移求内力与反力形成MW形成单刚[K]1234567对各组数据循环对各组荷载循环主、数据输入KJX:形成[K]NXFJ:消元分解YDX:形成{P}NXFJ:回代求解YWY:打印位移QDL:求{F}与{R}QJW21222324252627结束开始QJZHQCHQKDQXSDKXPGPDXL1112131415161718ZERO1ZERO2JZZQMW010203043.框图设计4.本程序设计的模块功能介绍模块：具有单一的独立的功能块,由子程序或自定义

4、函数所组成。模块可根据其功能进一步划分,依次分解成较低级的模块,模块之间通过调用而组成一个协同的程序；这种可通过自上而下进行分解,并可通过自上而下的调用,一级一级地组成程序是程序设计的重要方法。各个模块的功能在很大程度上是独立的,因而不同的模块可以由不同的人来完成。例如,不太了解矩阵力学的人也可以设计消元分解及正消回代的子程序SUB.NXFJ。模块的相互独立性不仅方便程序设计,也方便程序调试。调试时自下而上一块一块地进行。这时主要着重调试模块接口和上一级模块,而不必调试已通过的模块。亦可以根据模块功能组成其它程序。本程序的模块设有三个级别:0、1、20级表示各个程序均可调用1级仅供2

5、级调用。5.本程序的静力计算功能(1)结构形式:可对六种类型的杆系进行计算分析①连续梁②桁架③排架④刚架⑤框排架⑥梁、桁组合结构。可由JTX(4,NJT)进行分类。(2)材料:各向同性,按EI(EA)进行分组,分组数为NAI(3)荷载类型①结点荷载信息NPJ:受载结点数需输入结点荷载信息数组PJZ(NPJ,2),NPJ行,2列:第一列输JD.x,第二列输大小(与坐标一致为正，反之为负)。JD是结点号，x是方向(1为X向,2为Y向,3为θz向)。②单元荷载信息单元荷载信息数组PMZ(NPM,3):NPM:受载单元数NPM行,3列第一列输M.L:第M单元，第L类荷载；第二列输荷载位置(距

6、始端距离x)第三列输荷载大小(与坐标一致为正，反之为负)L类：共六类,见讲义附表(P63)或参考教材表5-1(P131),程序PSTDY的子程序SUB.DXL中留有用户入口,可接入这六种以外的荷载。8-3单元定位向量的主线作用从程序设计框图可以看出:程序设计的每一个环节都离不开单元定位向量,故它在程序设计中起到组织者的作用。我们称之为主线作用。回顾:单元定位向量是按单元结点编号顺序由结点的未知量编号所组成的一个列向量。可由JW(3,NJ)直接生成,其作用主要有：1.装备结构刚度矩阵（1）按方阵存贮SUB.KJX1DO10I=1,6L=MW(I)IF(L.LE.0)GOTO10DO20

7、J=1,6K=MW(J)IF(K.LE.0)GOTO20ZK(L,K)=ZK(L,K)+DK(I,J)20CONTINUE10CONTINUE思考题：若形成上三角阵如何改动（2）一维变带宽上三角按行存贮SUB.KJXDO10I=1,6L=MW(I)IF(L.LE.0)GOTO10II=KD(L)DO20J=1,6K=MW(J)IF(K.LE.L)GOTO20IJ=II-L+KZK(IJ)=ZK(IJ)+DK(I,J)20CONTINUE10CO