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、第26卷第12期岩土力学Vol.26No.122005年12月RockandSoilMechanicsDec.2005〖〗文章编号：1000－7598－(2005)12―2005―05面向对象有限元程序设计及其VC++与Matlab混合编程实现1,21史贵才，葛修润(1.中国科学院岩土力学重点实验室，武汉430071；2.常州工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，是对有限元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

2、有限元程序设计相结合的优点，并简要回顾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，建立了三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；程序设计中图分类号：O241.82；TB115文献标志码：AObject-orientedfiniteele

3、mentmethodandprogrammingbycombiningVC++withMatlab1,21SHIGui-cai,GEXiu-run(1.KeyLaboratoryofRockandsoilMechanics,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430071,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,ChangzhouInstituteofTechnol

4、ogy,Changzhou213002,China)Abstract:Applyingobject-orientedprogrammingtoresearchingfiniteelementmethodisabeneficialeffortandcreativitydevelopment.Bycomparingtheconventionalproceduralprogrammingandobject-orientedprogramming,theadvantagesofcombiningtheFEMprog

5、ramandobject-orientedprogrammingmethodarediscussed;andtheprogressofobject-orientedprogrammingathomeandabroadisreviewed.Basedonadescriptionofthemajorcharactersofobject-orientedprogramming,a3Dbrittle-plasticfiniteelementanalysisclasslibraryisconstructed.Byco

6、mbiningVC++withMatlab,ageotechnicalFEMsoftwarebasedonWindows98/2000/NTisdesignedtodealwith3Dbrittle-plasticproblems.Thesuccessfulapplicationtothestabilityanalysisofanundergroundexcavationofacertainhydropowerprojectprovesthevalidityandpracticabilityofthisob

7、ject-orientedprogram,whichcanbeofbeneficialreferencetoanalogousprojects.Keywords:object-oriented;brittle-plasticity;finiteelementmethod;programming生整个程序的代码修改，特别是数据结构的变化将1引言[2]贯穿整个程序代码的更动。其程序的扩展能力有有限单元法是计算力学在过去50余年中的最[3,4]限，代码的重利用率低，调试复杂。研究表明，大进展，在固体力学、热传导、

8、计算流体动力学、这种以算法为核心，过程和数据分离的结构化程序渗流、电磁场等领域得到广泛应用，已成为数学物设计方法，已越来越不适应有限元软件的发展要求。[1]理中几乎无所不能的数值计算方法。传统的有限面向对象程序设计方法集数据抽象、抽象数据元程序设计一般采用结构化的程序设计方法，其特类型和类型继承为一体，使软件设计中人们普遍遵点是代码和数据的独立性，即数据结构和其操作过循的模块化、信息隐藏、抽象和代码共享等思想在程