多場(chǎng)耦合問(wèn)題的程序生成

1、多場(chǎng)耦合問(wèn)題的程序生成第1頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二學(xué)習(xí)目的1.掌握GCN文件的填寫(xiě)格式；2.掌握用GCN功能生成程序的一般過(guò)程；3.了解非線性問(wèn)題線性化的過(guò)程。第2頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二GCN文件的結(jié)構(gòu)a NFE文件名 耦合場(chǎng)名 & b NFE文件名 耦合場(chǎng)名c NFE文件名 耦合場(chǎng)名. . . . . . . . . . . .空一行命令流第3頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二庫(kù)中NFE文件命名基本原則NFE算法文件是FEPG系統(tǒng)用來(lái)生成單元計(jì)算程序(即E元件程序)和后處理計(jì)算程序(即U元件程序)描

2、敘算法，系統(tǒng)提供大量供選擇的算法。算法是與方程的類型有關(guān)的（方程類型可參看關(guān)于PDE文件填寫(xiě)的powerpoint文檔），庫(kù)中NFE文件命名基本原則：ell橢圓par拋物wave波動(dòng)n*非線性第4頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二ELL.NFE 求解線性橢圓型方程的算法程序。PAR.NFE 求解線性拋物型方程的算法程序，時(shí)間 離散采用Crank-Nicolson格式。PARB.NFE 求解線性拋物型方程的算法程序，時(shí)間離散采用向后差分格式。WAVE.NFE 求解線性雙曲型方程的算法程序，時(shí)間離散采用Wave速度法格式 NEWMARK.NFE 求解線性雙曲型方程的算法程序

3、，時(shí)間離散采用Newmark格式。NELL.NFE 求解非線性橢圓型方程的算法程序。NPAR.NFE 求解非線性拋物型方程的算法程序,時(shí)間離散采用Crank-Nicolson格式。 第5頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二NPARB.NFE 求解非線性拋物型方程的算法程序，時(shí)間離散采用向后差分格式。NWAVE.NFE 求解非線性雙曲型方程的算法程序，時(shí)間離散采用Wave速度法格式。NNW.NFE 求解非線性雙曲型方程的算法程序，時(shí)間離散采用Newmark格式。STR.NFE 已知位移場(chǎng)求應(yīng)力場(chǎng)的算法程序，采用最小二乘法。也是求解已知場(chǎng)量的梯度的算法程序。第6頁(yè)，共42頁(yè)，

4、2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二命令流命令流段給出耦合場(chǎng)的計(jì)算流程。該段由兩種命令組成，一種是 DOS命令；另一種是本系統(tǒng)的專有命令。較常用的專有命令可參看FEPG中級(jí)教程關(guān)于GCN文件填寫(xiě)的部分。第7頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二線性穩(wěn)態(tài)問(wèn)題命令流段startcsolvcSTART元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序命令流段線性穩(wěn)態(tài)問(wèn)題流程第8頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二線性動(dòng)態(tài)問(wèn)題命令流段startcif exist stop del stop:1bftsolvcif not exist stop goto 1命令

5、流段線性動(dòng)態(tài)問(wèn)題流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序時(shí)間計(jì)算是否結(jié)束否 是第9頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二非線性穩(wěn)態(tài)問(wèn)題命令流段startcif exist end del end:1solvcif not exist end goto 1命令流段非線性穩(wěn)態(tài)問(wèn)題流程START元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否結(jié)束否第10頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二非線性動(dòng)態(tài)問(wèn)題命令流段startcif exist stop del stop:1bftif exist end del end:2solv

6、cif not exist end goto 2if not exist stop goto 1命令流段非線性動(dòng)態(tài)問(wèn)題流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否結(jié)束否時(shí)間計(jì)算是否結(jié)束 是否第11頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二GIO文件的結(jié)構(gòu)a場(chǎng)的PDE文件名b場(chǎng)的PDE文件名c場(chǎng)的PDE文件名. . . . . . . . . . . .#elemtype 單元類型坐標(biāo)系第12頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二單元類型包括一維有 l2, l3, l2g2, l3g2, l3g3 二維有 t3, t6, q4

7、, q8, q9, q4g2, q8g3, q9g3 三維有 w4, w10, c8, c20, c27, c8g2, c20g3, c27g3 坐標(biāo)系包括一維有 1dx, 1dr, 1ds二維有 2dxy, 2dro, 2drz, 2drs三維有 3dxyz, 3droz, 3drso如果 GIO 文件沒(méi)有第二段對(duì)一維問(wèn)題體單元類型取 l2，坐標(biāo)系取 1dx；對(duì)二維問(wèn)題，體單元類型取 t3，坐標(biāo)系取 2dxy；對(duì)三維，體單元類型取 w4，坐標(biāo)系取 3dxyz。關(guān)于單元類型和坐標(biāo)系的說(shuō)明第13頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二如何生成有限元程序1. GIO GCN文件名

8、第14頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二三個(gè)例子1.poisson方程的求解2.熱力耦合問(wèn)題3.非線性問(wèn)題第15頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二對(duì)于如下的piosson方程邊界條件如下第16頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二準(zhǔn)備poisson.vde文件disp u, coor x, y, zshap %1 %2gaus %3load (-6.0)vect x x y zstifdist=+u/x_i;u/x_iend第17頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二準(zhǔn)備ell.gcn文件defia ell

9、 &Startsin aSolvsin a 第18頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二準(zhǔn)備ell.gio文件Poisson#elemtype c83dxyz第19頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二運(yùn)行g(shù)io ell生成全部程序2.按照某個(gè)特定問(wèn)題，建好幾何模型并施加邊界條件完成poisson方程的定解第20頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二問(wèn)題描述：平板長(zhǎng)1米，寬0.5米；左端溫度為0，右端溫度為100，下端完全固定。求在此條件下的板的溫度分布、變形和應(yīng)力。板的線膨脹系數(shù) 1.0e-5/,彈性模量為1000Mpa,泊松比為0

10、.3，熱傳導(dǎo)系數(shù)為10W/m/。不計(jì)板的體力和內(nèi)熱源。熱固耦合問(wèn)題第21頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二問(wèn)題分析：1.該問(wèn)題包括了三個(gè)物理場(chǎng)，溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)。需要準(zhǔn)備描述三個(gè)物理場(chǎng)場(chǎng)方程的VDE或PDE文件。2.準(zhǔn)備描述場(chǎng)之間耦合關(guān)系的GCN文件。溫度場(chǎng)不考慮固體變形和應(yīng)力分布，但由于材料的熱脹冷縮會(huì)引起材料變形和熱應(yīng)力。3.準(zhǔn)備GCN文件和PDE/VDE文件聯(lián)接關(guān)系的GIO文件熱固耦合問(wèn)題第22頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二熱傳導(dǎo)方程第23頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二二維直角坐標(biāo)下的平面熱應(yīng)力描述方程

11、平衡方程幾何方程本構(gòu)方程第24頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二disp ucoor x yshap %1 %2gaus %3mate ek ec q 1.0e1;0.1;0.0;load qvect x x ystifdist=+u/x_i;u/x_i*ekend溫度場(chǎng)ETB.VDE文件第25頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二二維直角坐標(biāo)下的平面熱應(yīng)力描述方程平衡方程幾何方程本構(gòu)方程第26頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二disp u,vcoor x,yfunc ex ey exyshap %1 %2gaus %3coe

12、f tnmate pe pv alfa fx fy 1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6 fact = pe/(1.+pv)/(1.-pv)$c6 ft= (1.+pv)*fact*alfavect em ex eyvect u u vvect fd fx fyvect fe ft*tn ft*tnmatr de 2 21 pvpv 1 變形場(chǎng)ETA.VDE文件第27頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二FUNCex=+u/x ey=+v/y exy=+u/y+v/x stifdist =+em_i;em_j*de_i_j*fact+exy;exy*fa

13、ct*(1.-pv)/2 load=+u_i*fd_i+em_i*fe_i end 變形場(chǎng)VDE文件第28頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二應(yīng)力場(chǎng)描述方程已知變形和溫度分布后，代入幾何方程求應(yīng)變，再通過(guò)本構(gòu)方程求出熱應(yīng)力幾何方程本構(gòu)方程第29頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二disp sx,sy,sxycoor x,ycoef u,v,tnshap %1 %2gaus %3mass %1 1.0mate pe pv alfa fx fy 1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6 fact = pe/(1.+pv)/(1.-pv)v

14、ect fs sx sy sxyvect ff fsx fsy fsxyvect em ex eyvect fm fsx fsyvect fe ftt fttmatr de 2 21 pvpv 1應(yīng)力場(chǎng)ETC.VDE文件第30頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二stif$cv ftt= (1.+pv)*alfa*tn*fact$cv ex=+u/x$cv ey=+v/y$cv exy=+u/y+v/x$cv fm_i=+fact*de_i_j*em_j$cv fm_i=+fm_i-fe_i$cv fsxy=fact*exy*(1.-pv)/2dist =+sx;sx*0.

15、0 load=+fs_i*ff_i end 應(yīng)力場(chǎng)VDE文件第31頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二defia ell b &b ellc str a bstartsin bstartsin asolvsin bsolvsin astress c ET.GCN文件第32頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二etaetbetc#elemtype q42dxy ET.GIO文件第33頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二非線性薛定鄂能譜方程（0,0）非線性問(wèn)題Va=2.0f=1.0(32,32)第34頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20

16、日，13點(diǎn)45分，星期二第35頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二使用Newton迭代法線性化后的虛功方程為第36頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二準(zhǔn)備ell.vde文件disp u, coor x, y, shap %1 %2gaus %3coef unmate va f 2.0;1.0;vect x x yStif$c6 eg=va*(sin(x)*2+sin(y)*2)+3.0*un*2dist=+u/x_i;u/x_i+u;u*egload=+u*(f+2.0*un*3)end第37頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二Le.gcndefia nell &STARTsin aIF EXIST END DEL END:2SOLVsin aIF NOT EXIST END GOTO 2第38頁(yè)，共42頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)45分，星期二Le.