結構軟體系統

結構軟體系統(structural software system)用來進行結構靜力分析、動力分析和最最佳化設計的計算機套用軟體,又稱結構程式系統。它是隨著計算結構力學的發展而發展起來的。前者所達到的水平也是後者的發展水平的一個重要標誌。

基本介紹

  • 中文名:結構軟體系統
  • 外文名:structuralsoftware system
  • 主要特點:通用性
  • 套用:靜力分析、動力分析和最最佳化設計
  • 又稱:結構程式系統
概述,發展,參考書目,

概述

用來進行結構靜力分析、動力分析和最最佳化設計的計算機套用軟體,又稱結構程式系統。它是隨著計算結構力學的發展而發展起來的。前者所達到的水平也是後者的發展水平的一個重要標誌。60年代中期,由於第三代電子數字計算機的出現和有限元法的普遍套用,計算結構力學迅速發展,編製程序的工作量大為增加。軟體系統的發展,避免了為解決各種力學問題必須編制大量專門程式的許多重複工作。到了70年代,各種結構軟體紛紛研製成功,功能日臻完善,廣泛套用於工業技術的各個領域。

發展

結構軟體系統的主要特點是它的通用性。每個系統都有許多各種類型的單元可供使用者選用,並且還可以由使用者加入自己需要的特殊單元,組成有限元模型。因此,一個系統往往可以完成從桁架、剛架、薄壁結構、板殼直到各種組合結構和連續體的計算。每個系統又有許多可以完成各種力學功能的程式模組。因此,一個系統除了可以完成普通的彈性結構的靜力和動力分析外,還可考慮幾何和物理的非線性影響。
結構軟體系統雖有很強的通用性,但並不能完全取代專用程式。對於一些需要大量重複計算的問題,專用程式的效率高,可以顯著縮短計算時間,降低計算費用。
結構軟體系統的另一特點是它的靈活性。使用者可以根據自己的需要,用系統提供的專用語言,編寫特定的計算流程。系統一般是由許多個程式模組組成的。當需要增加新的功能或作某些改進時,只要增加新的模組或改進原有的某些模組即可。
結構軟體系統必須有很高的可靠性。因此在編製程序時,要十分注意程式的質量,在系統投入使用後,還要加強維護。
為了減少準備原始數據的人工工作量,某些結構軟體系統,具有自動生成原始數據的前處理能力。使用者只要給出必要的小量信息,系統就可以自動劃分結構的有限元模型格線,給出節點坐標,單元位置和編號等數據。
好的結構軟體系統,一般都有在顯示器上顯示結構圖形和有關信息的能力。使用者利用圖像顯示,可以很方便地查出由他輸入的或系統自動生成的數據的錯誤,還可以對計算過程進行監督和控制。計算結果也可以形象地在顯示器上顯示出來。
系統中的程式模組按照不同的作用大致分為五類:①語言解釋模組。它把使用者編寫的計算流程翻譯為監控程式能夠識別的代碼。②數據自動生成模組。它根據使用者提供的各種信息,自動生成計算所需的全部原始數據。③功能模組。每一功能模組,一般可以完成一種力學問題的求解,或其中的一步。④輔助模組。它協助控制程式控制計算流程,保證使用者能方便靈活地使用結構軟體系統。⑤輸出模組。它由使用者選定輸出的格式和內容。
計算結構力學方法求解一個力學問題時,需要結構軟體系統處理的數據量往往非常大。一般採用資料庫的方式進行數據管理,即把有一定內在聯繫的數據集合在一起,以儘可能少的重複(一個數據最好只存儲一次)存儲在磁碟上。在資料庫中,數據的實際存儲方式,對於使用這些數據的程式沒有關係,因此,程式的變化不會對資料庫有任何影響,而數據的變化,也不會影響使用它的程式。
結構樹意圖結構樹意圖
附圖是一個有20個零級子結構的結構樹形圖,樹形圖表示各級子結構的從屬關係。以結構軟體系統HAJIF為例,它所提供的專用語言所編寫的結構應力分析流程如下:
SHI 計算開始
SJSH 數據自動生成
JGSX 101(001,002),102(003,004),……,401(201,301),501(401,109)
結構樹形描述
JLFX 靜力分析
DY 列印輸出
WAN計算結束

參考書目

《1980年全國計算力學會議文集》,北京大學出版社,北京,1981。

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