面向对象结构分析软件设计报告

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1、面向对象结构分析软件设计报告作者051950李辉道路与铁道工程13814022094052085俞博桥梁与隧道工程13813932255051990刘东磊道路与铁道工程13913985117注：分工李辉板单元程序、矩阵运算、数据库接口、调试程序、界面及相关文档说明俞博杆单元与梁单元程序结构修改、分网算法设计与程序编写及相关文档说明刘东磊部分代码输入、文档说明、算例目录一、面向对象设计思想1二、软件功能1三、主要程序类定义说明1四、板单元设计说明6五、薄板分网程序介绍7六、数据库接口设计说明8七、荷载约定12八、程序总框图12九、输入数据文件格式说明13

2、十、文件输出14十一、算例15（一）板单元未细化16（二）板单元细化后21十二、程序的局限性44面向对象结构分析软件设计报告李辉俞博刘东磊46面向对象结构分析软件设计报告李辉俞博刘东磊面向对象结构分析软件设计报告该结构分析软件为《计算力学》课程作业，在前两届同学编制的《刚架计算程序》的基础上进行修改扩展，添加8结点平面等参板单元，使程序能够计算分析框架－剪力墙结构体系。采用面向对象的编程方法，调整程序结构，保留原有合理部分，并且进一步进行对象封装和重载，扩大程序的通用性和易扩展性，以及增大解题规模、优化子程序，添加文件操作、分网处理、图形显示后处理和结

3、果数据库存储及查询接口等模块。一、面向对象设计思想1、作为《计算力学》课程的上机作业，旨在加深对该门课程基本理论、方法的理解和应用，算法上应力求简练而到位，而在语法上力求用最基本的C++语言和面向对象的编程方法。2、按照面向对象的编程方法，将结构中各元素分别抽象为结点类、材料类、荷载类和荷载组类、单元类以及整体结构类。单元类中首先定义单元基类，各种单元，如杆单元类、板单元类均由单元基类派生而来。杆单元类分为桁架单元类、梁单元类和一端铰接梁单元类。板单元类为8结点平面等参板单元类。3、基类中定义共同的成员变量和成员函数（虚函数），不同的单元类中各自添加成

4、员变量和重载相应成员函数。4、结点类中，定义结点坐标、结点约束情况和结点自由度排列与编号等信息，并输出约束支座结点信息及支座反力。5、材料类实现材料特性的读入和输出；荷载类实现荷载特性的读入和输出，计算等效结点荷载并组装荷载向量。6、结构计算分析用到大量的矩阵运算，故定义了一般矩阵类和稀疏矩阵类，重载了便于矩阵运算的运算符和取、赋值符。稀疏矩阵类定义了对采用变带宽下三角一维存储方式的总刚度矩阵的运算操作，如元素的变带宽下三角一维存取，矩阵的三角分解及方程组的LDLT法求解。7、各单元类中，实现获取材料参数和单元结点信息；计算单元刚度矩阵和坐标系下的转换

5、，并组装进总刚度矩阵；计算并输出单元内力。8、整体单元类中，实现原始数据的读入和单元、荷载及材料对象的创建，形成总刚度矩阵，获取荷载向量，求解结点位移，计算单元内力和支座反力。9、实现分析结果的文件存储操作、分网处理、图形显示后处理和单元信息的数据库存储和查询。二、软件功能本软件主要用于计算框架－剪力墙结构体系的杆单元位移、弯矩、内力和剪力墙平面板单元的应力及支座反力。通过输入结构基本信息，如杆件或板单元的结点数、单元数、单元信息、单元结点、支座信息坐标、材料特征、受荷状况等，经静力分析主体程序运行后，显示或输出位移、弯矩、内力或应力以及支座反力。并可

6、结果文件存储操作、图形显示后处理和单元信息的数据库存储和查询。关于本程序所能计算的框架－剪力墙结构体系的最大规模：理论上可以求解的最大单元数、结点数和最大自由度数为计算机整型数的最大值，但是实际上会受到计算机硬件的影响，不能超出计算机的存储极限。三、主要程序类定义说明（修改梁单元类和整体结构类及输入输出，添加矩阵、板单元、数据库等其它类）1、结点类CNode类在结点CNode类定义的成员变量如下：1)intm_nTotalDOF,m_nFreeDOF;//结点总自由度数和结点非约束自由度数2)CUIntArraym_aiConstrainedNode;

7、//受约束结点号(MFC数组类对象)3)CByteArraym_aiIsFixedX;//受约束结点的X受约束情况(MFC数组类对象)4)CByteArraym_aiIsFixedY;//受约束结点的Y受约束情况(MFC数组类对象)5)CByteArraym_aiIsFixedR;//受约束结点的转角受约束情况(MFC数组类对象)46面向对象结构分析软件设计报告李辉俞博刘东磊1)CArraym_adX,m_adY;//结点X、Y坐标值(MFC数组类对象)2)CArraym_adCurX,m

8、_adCurY,m_adCurR;//结点当前X、Y坐标值、转角值(MFC数组类对象)3)CA