matlab与有限元程序设计58218new

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1、维普资讯http://www.cqvip.comMatlab与有限元程序设计熊洪槐柳和生涂志刚(南昌大学机电学院南昌33oo29)摘要详细比较了M与其它高级语言进行有限元编程的优缺点，并讨论了Matlab有限元编程的方法及技巧。实践证明地山是进行有限元工程计算编程的最高技的编程工具。关键词Mf由有限元程序设计Xio~gHongtraaiLiuHeshengTu~i．gang(笔P肺＆皿醯'，md哪a舸嘶，，^硼g删9)AbstractIh呷withotheradv~cedl宕l增eBindevilthe日d哪【岬anddisadvanta~ofMaflabforp呼锄啦offmi

2、teelem~meth~areBll0，andthemethodsandtechlfiqu~areLB．Ther~ults}哪thatMatlabisthebesttoolforp1衄ig0fnd唧ntmeth~．Kz~,ordsMaflabFinite．elementmd}l0dPIm皿j“g际中的微分方程问题，主要是偏微分方程问题的一种1前言系统化的数值计算方法。对于一个完善的有限元软件．它应包括的基本模块如图1所示，从图1可以看Matlab是美国Mathwotks公司推出的一种以矩阵出，若用其它高级语言开发，如c、c++、Ftotran等，编为基本单位的高效数值计算语言，是

3、一个集科学计算、程的工作量十分浩大，开发的周期很长。而利用Mat—图像处理、声音处理于一体的高度集成系统。在编程lab进行有限元设计有以下优点：效率、程序可读性、可移植性和可扩充性上Matlab远远(1)语言简洁紧凑、使用方便灵活、库函数极其丰优于其它的高级编程语言，而且其编程易学、直观，代富，几乎包括有限元编程中的所有基础程序，使开发者码非常符合人们的思维习惯。另外№tlab为用户提供可以直接进行高、精、尖的研究。了丰富的Windows图形界面设计方法，使用户能够在Matlab是一个强大的数值计算软件，在数值计算利用其强大的数值计算功能的同时可设计出友好的图方面，除了包括基本的

4、数学函数、基本矩阵和数组运算形界面，它受到了越来越多的用户的欢迎，成为了当今函数以及多种插值函数之外，而且具有矩阵的求逆、国际上最流行的计算机辅助设计软件。LU分解、OR分解、矩阵指数等几乎所有的矩阵函数及近年来，在国内Matlab已在许多工业部门、设计单矩阵分析函数。另外它还包括强大的稀疏矩阵的存位和科研机构特别是高校得到了广泛的应用。它主要储、初等变换、分解、特征值和奇异值的求法等功能，以应用于自动控制系统、数字信号处理、时间系列分析等及提供了系数阵为稀疏矩阵的线性方程组的各种解方面，在工程有限元数值分析方面应用甚少，也鲜见报法。Matlab提供的所有这些数值计算方面的功能，

5、对道。本文根据本人的实践探索及研究，讨论了Man出有限元编程中的数据存储、单元刚度矩阵生成、刚度矩有限元编程的优缺点，并提供了应用Matlab进行有限阵集成、线性方程组的求解等方面大有益处，根本无需元设计的方法及技巧。编程人员去编制有限元中基础程序，大大减少了工作量及提高了编程效率。2Matlab应用于有限元程序设计的优(2)可视化建模及图形功能强大。缺点收稿日期：20呻一09—29。车研究受国亲自然科学基金资助(编号有限元方法是利用计算机求解数学物理或工程实撕㈣)。牖洪槐，硕士生，主研领域：GG删G怛。·61·维普资讯http://www.cqvip.com或3D以上的几何模型

6、数据处理；ComellUniversity计算机科学部开发的含有二维和三维几何建模、同格生成以及有限元求解等功能的软件QMG(MeshGcllemfionandRelatedSoftw~)，所有这些基于Matlab语言编制的工具箱软件，它的原代码几乎是全部公开的，任何编程用户都可以通过对原代码文件进行修改并加人自己的文件构成新的工具箱。(4)程序可移植性好，Matlab几乎可以在各种机型和操作系统上运行，所以它的可移植性和可扩充性Matlab远远优于其它的高级编程语言。然而和其他的高级语言相比，由于Matlab的程序不用编译等预处理，程序的执行速度比较慢，但如果能将Matlab编

7、制的程序生成可执行程序(*．dll或*．e)，这些将得到改观。Matlab除了本身自带的编译图1有限元编程的基本模块器(一cV2．0)，而且也能用其他的各种高级语言(如Matlab可以给出数据的二维、三维、乃至四维等数c，c++，Frotran)编译器编译，另外已有很多商业化的据表现以及绘制一般科技绘图软件所能绘制的几乎所Matlab语言编译器，其中最为推崇的要数Matcols公司有图形，如曲线图、网格图、等直线图、表面图等，Mat．利用Mateom技术编写了Midew工具软件，