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结构软件系统

[拼音]:jiegou ruanjian xitong

[外文]:structural software system

用来进行结构静力分析、动力分析和较优化设计的计算机应用软件,又称结构程序系统。它是随着计算结构力学的发展而发展起来的。前者所达到的水平也是后者的发展水平的一个重要标志。

60年代中期,由于第三代电子数字计算机的出现和有限元法的普遍应用,计算结构力学迅速发展,编制程序的工作量大为增加。软件系统的发展,避免了为解决各种力学问题必须编制大量专门程序的许多重复工作。到了70年代,各种结构软件纷纷研制成功,功能日臻完善,广泛应用于工业技术的各个领域。

结构软件系统的主要特点是它的通用性。每个系统都有许多各种类型的单元可供使用者选用,并且还可以由使用者加入自己需要的特殊单元,组成有限元模型。因此,一个系统往往可以完成从桁架、刚架、薄壁结构、板壳直到各种组合结构和连续体的计算。每个系统又有许多可以完成各种力学功能的程序模块。 因此, 一个系统除了可以完成普通的弹性结构的静力和动力分析外,还可考虑几何和物理的非线性影响。

结构软件系统虽有很强的通用性,但并不能完全取代专用程序。对于一些需要大量重复计算的问题,专用程序的效率高,可以显著缩短计算时间,降低计算费用。

结构软件系统的另一特点是它的灵活性。使用者可以根据自己的需要,用系统提供的专用语言,编写特定的计算流程。系统一般是由许多个程序模块组成的。当需要增加新的功能或作某些改进时,只要增加新的模块或改进原有的某些模块即可。

结构软件系统必须有很高的可靠性。因此在编制程序时,要十分注意程序的质量,在系统投入使用后,还要加强维护。

为了减少准备原始数据的人工工作量,某些结构软件系统,具有自动生成原始数据的前处理能力。使用者只要给出必要的小量信息,系统就可以自动划分结构的有限元模型网格,给出节点坐标,单元位置和编号等数据。

好的结构软件系统,一般都有在显示器上显示结构图形和有关信息的能力。 使用者利用图像显示, 可以很方便地查出由他输入的或系统自动生成的数据的错误,还可以对计算过程进行监督和控制。计算结果也可以形象地在显示器上显示出来。

系统中的程序模块按照不同的作用大致分为五类:

(1)语言解释模块。它把使用者编写的计算流程翻译为监控程序能够识别的代码。

(2)数据自动生成模块。它根据使用者提供的各种信息,自动生成计算所需的全部原始数据。

(3)功能模块。每一功能模块,一般可以完成一种力学问题的求解,或其中的一步。

(4)辅助模块。它协助控制程序控制计算流程,保证使用者能方便灵活地使用结构软件系统。

(5)输出模块。它由使用者选定输出的格式和内容。

用计算结构力学方法求解一个力学问题时,需要结构软件系统处理的数据量往往非常大。一般采用数据库的方式进行数据管理,即把有一定内在联系的数据 在一起,以尽可能少的重复(一个数据较好只存储一次)存储在磁盘上。在数据库中,数据的实际存储方式,对于使用这些数据的程序没有关系,因此,程序的变化不会对数据库有任何影响,而数据的变化,也不会影响使用它的程序。

附图是一个有20个零级子结构的结构树形图,树形图表示各级子结构的从属关系。 以结构软件系统HAJIF为例,它所提供的专用语言所编写的结构应力分析流程如下:

SHI               计算开始

SJSH              数据自动生成

JGSX 101(001,002),102(003,    结构树形描述

004),……,401(201,

301),501(401,109)

JLFX               静力分析

DY                打印输出

WAN               计算结束

参考书目

 《1980年全国计算力学会议文集》,北京大学出版社,北京,1981。

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