有限元程序设计001.doc

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1、有限元程序设计平面三角形３结点有限元程序1、程序功能本程序能计算弹性力学的平面应力问题和平面应变问题；能考虑自重和结点集中力两种荷载的作用，在计算自重时轴取垂直向上为正；能处理非零已知位移，如支座沉降的作用。主要输出的内容包括：结点位移、单元应力、主应力、第一主应力与轴的夹角以及约束结点的支座反力。程序采用VisualFortran5.0编制而成，输入数据全部采用自由格式。子程序的功能如下：INPUT——输入结点坐标、单元信息和材料参数；MR——形成结点自由度序号矩阵；FORMMA——形成指标矩阵MA（N）并调用其他功能子程序

2、，相当于主控程序；DIV——取出单元的3个结点号码和该单元的材料号并计算单元的，等；MGK——形成整体劲度矩阵并按一维存放在SK（NH）中；LOAD——形成整体结点荷载列阵F；OUTPUT——输出结点位移或结点荷载；TREAT——由于有非零已知位移，对K和F进行处理；DECOMP——整体劲度矩阵的分解运算；FOBA——前代、回代求出未知结点位移；ERFAC——计算约束结点的支座反力；KRS——计算单元劲度矩阵中的子块Krs。2、程序流程及框图启动输入数据信息形成K形成R解K＝R，输出计算，输出应力停机图１-1程序流程图图１-2

3、程序框图3、输入数据及变量说明当程序开始运行时，按屏幕提示，键入数据文件的名字。在运行程序之前，必须根据程序中输入要求建立一个存放原始数据的文件，这个文件的名字由少于8个字符或数字组成。数据文件包括如下内容：⑴　总控信息，共一条，9个数据NP，NE，NM，NR，NI，NL，NG，ND，NCNP——结点总数；NE——单元总数；NM——材料类型总数；NR——约束结点总数；NI——问题类型标识，0为平面应力问题，1为平面应变问题；NL——受荷载作用的结点的数目；NG——考虑自重作用为1，不计自重为0；ND——非零已知位移结点的数目；

4、NC——要计算支座约束反力的结点数目。⑵　材料信息，共NM条，每条依次输入EO，VO，W，tEO——弹性模量（）；VO——泊松比；W——材料容重（）；t——单元厚度（m）。这些信息都存放在数组AE（4，NM）中。⑶　坐标信息，共NP条，每条依次输入IP，X，YIP——结点号；X，Y——分别为结点的坐标和坐标。坐标信息存放在数组X(2，NP)中。⑷　单元信息，共NE条，每条依次输入JE，L，Io，Jo，MoJE——单元号；L——为该单元的材料类型号。Io，Jo，Mo——分别为该单元i，j，m的整体编码。单元信息存放在数组MEO(

5、4,NE)中。⑸　约束信息共NR条，每条依次输入一个数××IPIP——结点号；，——分别为该结点的约束情况，如果方向受约束时填0，如果自由则填1。⑹　荷载信息，共NL条，每条依次输入IP，，IP——结点号；，——分别为该结点的，方向的荷载分量（kN）。结点号存放在数组NF（NL）中，结点荷载分量存放在数组FV（2，NL）中。⑺　若ND＞0，输入非零已知位移信息，共ND条，每条依次输入IP，，IP——结点号；，——分别为该结点，方向已知位移分量（m），若其中某方向为自由，则其相应分量为0。结点号存放在数NDI（ND）中，已知位移

6、分量存放在数组DV(2，ND)中。⑻　支座反力信息，共NC条，每条依次输入IP，M1，M2，M3，M4IP——支座结点号；M1，M2，M3，M4——为与该支座结点相关的单元号，若不足4个，则用0补充。支座结点号存放在数组NCI(NC)中，相关单元号存放在数组NCE(4，NC)中。以上数据须按如上顺序存放在数据文件中。除此之外，程序中还用到其他一些主要变量和数组，说明如下：N——结构自由度总数；NH——按一维存贮的整体劲度矩阵的总容量；NX——最大半带宽；SK(10000)——维存贮的劲度矩阵；R(1000)——开始存放等效结点

7、荷载，求解方程以后，用来存放结点位移；B(6)——存放单元应力，，，，，；MA(1000)——主元素序号指标矩阵；JR(2，500)——结点自由度序号矩阵；ME(3)——存放单元结点i，j，m的整体编码；NN(6)——单元结点自由度序号；BI(3)，CI(3)——单元劲度矩阵计算公式中的，，和，，；S——三角形单元的面积；H11，H12，H21，H22——单元劲度矩阵中子块Krs的4个元素。4、源程序CFINITEELEMENTPROGRAMFORTWODIMENSIONALCTRIANGLEELEMENTCDIMENSION

8、K(800000),COOR(2,3000),AE(4,11),*MEL(5,2000),MA(6000)CHARACTER*32datCOMMON/CA/NP,NE,NM,NR,NI,NL,NG,ND,NCWRITE(*,300)300FORMAT(///''*':****