08有限单元法课程设计终稿
有限单元法第二版课程设计 (2)
有限单元法第二版课程设计一、设计背景有限单元法是一种常用的分析方法，广泛应用于工程学和自然科学领域。
为了进一步提高学生的有限单元法水平，本次课程设计旨在设计一个较为完整的有限单元方法分析项目。
二、设计目标通过本次课程设计，旨在让学生深入了解有限单元方法的原理和实现过程，提高学生的分析和解决实际问题的能力。
三、设计内容本次课程设计的主要内容包括以下三个部分：1.有限单元法的基础知识学习是本次课程设计的首要任务。
学生应该充分掌握有限单元法的基本原理、有限单元法的应用领域、有限单元法的基本步骤、有限单元法的精度等相关知识，为后续的分析工作奠定基础。
2.本次课程设计的重点是学生自行选择一个实际问题，并建立相应的有限单元模型，进行静态、动态或热力学分析。
学生应该根据具体情况选择不同的求解方法，如使用有限元软件求解或自编程求解。
3.在完成有限元分析后，学生应该对结果进行分析和讨论。
包括模型的合理性、分析结果的精度和可靠性等等，对分析结果进行进一步的解释和讨论。
四、设计要求1.本次课程设计应该由每个学生独立完成，不得相互抄袭和抄袭现成的模型。
2.学生自行选择并设计仿真模型，可以是自行查找的数据或者自己设计的模型。
3.分析结果应该以文本的方式进行输出，要求输出结果应该包括模型的详细说明、分析结果和分析结论等内容。
4.报告应该能够详细说明分析流程，从建模、求解到结果的呈现，必须清晰且易于理解。
5.学生应该按照教师要求的时间和形式，将完成的报告提交给教师评分。
五、总结有限单元法是一种重要的计算方法，对于提高学生的工程实践能力和实际应用技能有着重要的作用。
通过本次课程设计的学习，有助于学生深入理解有限单元法，将学校理论与实际问题相结合，为将来的工作打下坚实的基础。
结构分析有限元法课程设计
结构分析有限元法课程设计一、引言有限元法是结构分析中最常用的近似算法。
通过将模型分割成有限数量的小元素并进行离散化，它可以解决各种复杂非线性问题。
本课程设计旨在通过实践帮助学生掌握有限元分析的基本步骤和技术，加深对结构系统行为的了解，提高结构设计和分析的能力。
二、设计内容2.1 课程学习目标•掌握有限元分析的原理和步骤。
•熟悉常见的有限元分析软件，了解其使用方法。
•能够利用有限元软件进行结构静力分析和动力分析，并解释和分析结果。
•能够设计并完成简单结构的有限元分析，并作出结论和评价。
2.2 课程学习内容2.2.1 有限元分析的基本原理有限元法的基本原理是将结构分割成多个小单元，建立数学模型，并利用力学原理和数学方法求解结构的应力、应变和位移等基本特征，并进行分析。
在本课程的学习中，我们将学习如何建立结构有限元模型、如何求解、分析模型，并将模型参数与实际结构行为进行比较。
2.2.2 有限元分析软件的使用本课程将以ANSYS, ABAQUS等软件为例，学生将学习如何在软件中建立模型，如何进行求解分析，并将结果进行可视化和解释。
学生将学习软件中使用的物理概念和数学算法，以及软件中如何使用Onshape等CAE/CAD软件实现结构的建模和前处理。
2.2.3 结构静力分析在这个任务中，学生将在ANSYS或ABAQUS中建立一个简单的桥梁模型，并进行静力分析。
学生将学习如何在近似算法中应用重要的力学和数学概念，以此来建立模型并预测结构行为。
2.2.4 结构动力学分析在这个任务中，学生将在ANSYS或ABAQUS中建立一个结构模型并进行动力学分析。
学生将学习在动态状况下如何处理力、应力和位移，并将从动态特性信息中汲取有用的见解和信息。
2.2.5 课程设计在这个任务中，学生需要利用所学的技能和知识，设计一个自己的结构模型并进行有限元分析。
课程设计可以结合学生的研究方向，或从实际需求出发，决定并设计分析对象、边界条件和载荷等。
有限单元法教学大纲
有限单元法教学大纲有限单元法教学大纲《有限单元法》课程教学大纲课程编号： 752346 课程性质：（必修或选修）选修总学时：32学时其中讲授 32学时实验 0 学时习题 0 学时总学分： 2 开课学期： 6 适用专业：土木工程先修课程：弹性力学；结构力学后续课程：毕业设计大纲执笔人：邓林参加人：大纲审核人：邢凯峰编写时间： 2021年7月（一）、课程简介本课程是土木工程专业的一门选修课程。
有限单元法是20世纪力学学科发展最大的成果之一，为解决各种复杂的工程力学问题提供了一个有力的工具。
本课程的教学目的是让学生掌握有限单元法的基本原理和方法，能够使用有限元软件做简单的力学分析。
（二）、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用有限单元法已经广泛应用与土木工程的各个领域，本课程的教学能够拓展学生的视野，增强解决实际工程问题的能力，在专业人才培养中有重要的作用。
（三）、本课程教学所要达到的基本目标掌握有限单元法的基本原理和方法，能够使用有限元软件对简单的杆系结构和连续体结构进行力学分析。
（四）、学生学习本课程应掌握的方法与技能通过本课程的学习，学生应掌握有限单元法的基本原理和方法，能够使用有限元软件对简单的杆系结构和连续体结构进行力学分析。
（五）、本课程与其它课程的联系与分工本课程是结构力学和弹性力学课程的延续和拓展，其主要内容是如何利用计算机来解决结构力学和弹性力学问题。
（六）、本课程的教学内容与目的要求第一章绪论（共2学时）1、教学目的和要求：了解有限元法发展的历史，熟悉有限元分析的内容和作用。
2、教学内容：1）有限单元法的发展历史 2）有限元分析的内容和作用3、教学重点和难点：有限元分析的内容和作用4、实践教学环节（0学时）第二章有限元分析的力学基础（共6学时） 1、教学目的和要求：掌握有限元分析的力学基础 2、教学内容： 1）弹性体的基本假设 2）平面问题的基本力学方程 3）空间问题的基本力学方程 4）弹性问题的能力表示3、教学重点和难点：平面问题的基本力学方程4、实践教学环节（0学时）5、本章思考题第三章有限元分析的数学求解原理（共8学时） 1、教学目的和要求：掌握有限元分析的数学求解原理 2、教学内容：1）弹性力学问题近似求解的加权残值法2）弹性力学问题近似求解的虚功原理、最小势能原理及其变分基础3）各种求解方法的特点及比较3、教学重点和难点：弹性力学问题近似求解的虚功原理和最小势能原理4、实践教学环节（0学时）第四章杆梁结构有限元分析原理（共8学时） 1、教学目的和要求：掌握杆梁结构的有限元分析原理 2、教学内容：1）有限元分析求解的完整过程和基本步骤 2）杆单元及其坐标变换 3）梁单元及其坐标变换3、教学重点和难点：有限元分析的基本步骤；杆单元及其坐标变换4、实践教学环节（0学时）5、本章思考题第五章连续体的有限元分析原理（共4学时） 1、教学目的和要求：掌握连续体的有限元分析原理。
有限单元法ppt课件
06
有限单元法的发展趋势和展 望
发展趋势
工程应用领域拓展
随着科技的发展，有限单元法在解决 复杂工程问题上的应用越来越广泛， 不仅局限于结构分析，还涉及到流体 动力学、热传导等领域。
与其他方法的结合
有限单元法正与其他数值方法（如有 限差分法、边界元法等）进行交叉融 合，形成更为强大的数值分析工具。
05
有限单元法的优缺点
优点
灵活性
有限单元法允许对复杂的几何形状进 行离散化，适用于解决各种形状和大 小的问题。
高效性
有限单元法能够处理大规模问题，通 过使用计算机技术，可以快速求解。
广泛的应用领域
有限单元法被广泛应用于工程、物理 、生物等领域，是一种通用的数值分 析方法。
易于理解和实现
有限单元法的基本概念直观易懂，且 实现起来相对简单。
01
利用线性代数方法，将 各个单元的数学模型和 节点信息组合成整体方
程组。
03
将节点的未知量返回到 原问题中，得到问题的
解。
05
根据问题的物理性质和 边界条件，建立单元的 数学模型和节点信息。
02
解整体方程组，得到节 点的未知量。
04
有限单元法的特点
适用范围广
可以用于解决各种类型的问题，如弹性力学 、流体力学、传热学等。
高精度与高效率
研究者们致力于开发更高效、精确的 算法，以解决大规模、非线性、动态 等复杂问题。
并行化与云计算应用
随着计算资源的丰富，有限单元法的 计算过程正逐步实现并行化，利用云 计算平台进行大规模计算已成为趋势 。
展望
理论完善与创新
随着工程实践的深入，有限单元法的理论体系将进一步完善，同时会 有更多创新性的算法和模型出现。
弹性力学基础及有限单元法教学设计
弹性力学基础及有限单元法教学设计1. 弹性力学基础概述弹性力学是一门研究物体在外力作用下发生形变后能回复原态的力学学科。
弹性力学的应用非常广泛，如土木工程、机械制造等领域都需要用到弹性力学的知识。
因此，在工程学科中，弹性力学是非常重要的一门基础课程。
在弹性力学的学习中，通常需要掌握以下内容：1.杆件的轴向变形2.杆件的弯曲变形3.圆柱体的轴向和圆周向变形4.球体和球壳的变形5.三维问题中的弹性力学问题2. 有限单元法有限单元法是一种利用数值计算方法求解弹性力学问题的技术。
它将问题分割成小网格或单元，并在每个单元中近似求解问题。
最终通过组合各个单元的结果求解整个问题。
有限单元法的基本工作流程如下：1.将问题进行数学建模，确定数学方程2.将问题分割成小网格或单元3.在每个单元中建立数学模型，并进行近似求解4.组合各个单元的结果，求解整个问题有限单元法的优点在于可以处理复杂的三维问题，并且精度较高。
但是，它需要计算大量的数据，并且对计算机性能的要求较高。
3. 弹性力学基础及有限单元法教学设计在弹性力学基础课程中，应该注重理论基础的学习和数值计算方法的训练。
具体来说，建议如下：1.弹性力学基础部分1.分阶段学习杆件、圆柱体、球体等类型的问题，将问题分解并分阶段学习2.加强与实际工程应用的联系，突出应用场景和实际问题3.强化理论知识，做好基本概念和运算符号的记忆和应用2.有限单元法部分1.鼓励学生掌握相关计算软件的使用，如Ansys、ABAQUS等2.分阶段学习单元网格的建立和求解方法3.强化建模和近似求解的能力，提高方法的精度和实用性结合弹性力学基础和有限单元法，可以设计出更加全面、深入的教学方案。
建议使用案例讲解和实验实践等手段来加强学生的理解和应用能力，提高教学效果。
4. 总结弹性力学是机械、土木等学科中的基础课程之一，其理论和实践应用非常广泛。
有限单元法是一种求解弹性力学问题的数值计算方法，其在复杂三维问题的求解中有很大的作用。
有限单元法及计算程序课程设计 (2)
有限单元法及计算程序课程设计课程设计背景数值计算是工程计算的重要组成部分，其应用领域涵盖了各个方面。
有限单元法是数值计算方法中的一种，它可以帮助工程师更好地理解和解决各种结构和物理问题。
因此，有限单元法及计算程序的课程设计成为了工程和计算机科学领域中的必修课程。
课程设计目标本次课程设计旨在帮助学生掌握有限单元法的基本原理和方法，通过编写计算程序来深入理解和应用有限单元法。
具体目标如下：1.理解有限单元法的基本原理和方法，能够根据实际情况选取合适的有限单元模型和求解方法。
2.掌握常用的有限单元计算程序设计方法，能够根据实际情况编写符合要求的计算程序。
3.熟悉有限单元法在实际工程中的应用，能够解决实际问题并对结果进行分析和评估。
课程设计内容本次课程设计主要包括以下内容：1.有限单元法的基本原理和方法：介绍有限单元法的基本概念和理论，重点讲述有限单元模型的构建方法、协调系统和边界条件等关键问题。
2.有限单元程序的编写：通过编写一个简单的弹性结构的有限单元程序来深入理解有限单元法，涉及弹性应力分析、位移计算等问题。
3.有限单元法在实际工程中的应用：选取一个实际的工程问题，根据实际情况进行有限单元模型的构建和求解，分析并评估计算结果的准确性和可行性。
课程设计要求本课程设计的具体要求如下：1.学生应理解有限单元法的基本原理和方法，熟悉有限单元程序的编写过程，掌握有限单元法在实际工程中的应用。
2.学生需根据自己的实际情况，独立完成课程设计任务，并提交课程设计报告和相关程序源代码。
3.学生需要在规定的时间内完成课程设计任务，并按时提交相关作业和论文。
课程设计评估本课程设计的评估主要从以下三个方面进行考虑：1.课程设计报告：评估学生对有限单元法的理解和应用能力，包括有限单元模型的构建、求解方法选择、计算结果分析等。
2.程序源代码：评估学生有限单元程序设计的能力和编码技能，包括代码规范、代码可读性、代码行为正确性等。
《有限元法》课程设计报告
《有限元法》课程设计报告姓名：学号：指导教师：土木工程学院年月日（一）问题描述试计算图（a）所示对称拱式三铰桁架的内力、支座反力和各结点的位移。
各杆材料相同，E=30GPa，截面积A1=A2=A3=144cm2，A4=A5=A6=A7=180cm2。
结构几何尺寸及结点荷载如图（a）所示。
（二）有限元计算模型①利用结构的对称性，图（a）所示的结构可简化为图（b）所示的半边结构进行计算；②确定结点、划分单元，建立整体坐标系与局部坐标系如图（b）所示；③自由结点位移编码如图（c）所示。
（三）基本理论①单元刚度矩阵②坐标变换矩阵 （四）计算结果及分析结点位移（整体坐标）结点编号dxdy1 -8.9912749053E-1536.245459714 2 -9.5392102578 41.847587165 3 -11.420285459 14.629135802 4 -9.207956355934.39388346150 0[]/0/00000/0/00000EA l EA l k EA l EA l -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦[]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=ααααααααcos sin 00sin cos 0000cos sin 00sin cos T桁架变形图杆端内力（局部坐标）单元编号结点i 结点jN Q N Q1 2248.4158383 0 -2248.4158383 02 2248.4158383 0 -2248.4158383 03 1506.5624167 0 -1506.5624167 04 3220 0 -3220 05 -2553.4904538 0 2553.4904538 06 4404.5917455 0 -4404.5917455 07 3434.6666667 0 -3434.6666667 0（五）源程序%ti4.1clear;nelem=7;%单元nnode=5;%节点E=30000000000;A(1)=144e4;A(2)=144e4;A(3)=144e4;A(5)=180e4;A(6)=180e4;A(7)=180e4;A(4 )=180e4;%基本参数x(1,:)=[0 0];x(2,:)=[150 35];x(3,:)=[300 70];x(4,:)=[150 160];x(5,:)=[300 300];%节点坐标id(1,:)=[1 2];id(2,:)=[2 3];id(3,:)=[1 4];id(4,:)=[2 4];id(5,:)=[3 4];id(6,:)=[4 5];id(7,:)=[3 5];%单元的节点编码for i=1:nelemL(i)=sqrt((x(id(i,1),1)-x(id(i,2),1))^2+(x(id(i,1),2)-x(id(i,2),2))^2);%单元长度end%局部坐标的单元刚度k=zeros(4,4);for i=1:nelemk(:,:,i)=E*A(i)/L(i)*[1 0 -1 0;0 0 0 0;-1 0 1 0;0 0 0 0];end%整刚矩阵转变for i=1:nelemlamd(:,:,i)=[(x(id(i,2),1)-x(id(i,1),1))/L(i),(x(id(i,2),2)-x(id(i,1),2))/L(i);(x(id(i,2),2)-x(id(i,1),2))/L(i),(x(id(i,2),1)-x(id(i,1),1))/L(i)];%方向余弦矩阵T(:,:,i)=zeros(4,4);T(1:2,1:2,i)=lamd(:,:,i);T(3:4,3:4,i)=lamd(:,:,i);%坐标转换矩阵kee(:,:,i)=T(:,:,i)*k(:,:,i)*T(:,:,i)';%整体坐标的单元刚度endK=zeros(2*nnode,2*nnode);for i=1:nelemLo=zeros(4,2*nnode);Lo(1:2,(id(i,1)-1)*2+1:id(i,1)*2)=eye(2,2);%第i单元在n节点的两个分量位置Lo(3:4,(id(i,2)-1)*2+1:id(i,2)*2)=eye(2,2);%单元定位矩阵K=K+Lo'*kee(:,:,i)*Lo;%组集整刚矩阵end%荷载计算R=zeros(2*nnode,1);R(2)=1610;R(4)=3220;R(6)=1610;%位移约束K(1,1)=K(1,1)*1e15;K(9,9)=K(9,9)*1e15;K(10,10)=K(10,10)*1e15;%乘大数法det=inv(K)*R;dete=zeros(4,nelem);for i=1:nelemdete(1:2,i)=det((id(i,1)-1)*2+1:(id(i,1)-1)*2+2);dete(3:4,i)=det((id(i,2)-1)*2+1:(id(i,2)-1)*2+2);dete(:,i)=T(:,:,i)'*dete(:,i);endfor i=1:nelemforce(:,i)=k(:,:,i)'*dete(:,i);endaxis ij;detxy=zeros(nnode,2);for i=1:nnodedetxy(i,1)=det((i-1)*2+1);detxy(i,2)=det((i-1)*2+2);enddetxy=detxy*1e12;xx=x+detxy;%节点变形后的坐标y=[x(3,:);x(2,:);x(1,:);x(4,:);x(5,:);x(3,:);x(4,:);x(2,:)];yy=[xx(3,:);xx(2,:);xx(1,:);xx(4,:);xx(5,:);xx(3,:);xx(4,:);xx(2,:)]; hold on;for i=1:nnodeplot(x(i,1),x(i,2),'bx'); %节点变形前的位置plot(xx(i,1),xx(i,2),'rx-'); %节点变形后的位置endplot(y(:,1),y(:,2),'b-'); %节点变形前的轮廓线plot(yy(:,1),yy(:,2),'r:');%节点变形后的轮廓线。
有限单元法及其工程应用教学大纲(精)
《有限单元法及其工程应用》教学大纲修订单位：机械工程学院化机系执笔人：谢根栓一、课程基本信息1.课程中文名称：弹性力学及有限单元法2.课程英文名称：Elastic Mechanics and Finite Element Technique3.课程类别：限选4.适用专业:过程装备与控制工程专业5.总学时：48学时6.总学分：3学分二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务本课程是过程装备及控制工程等专业技术基础选修课，在学习了工程力学等课程的基础上学习弹性力学和有限单元法的基本概念、基本原理、基本方程和基本方法。
了解弹性体简单的计算方法和典型解答，提高分析和计算的能力，为学习有关专业课程打好相应的基础。
三、理论教学内容与教学基本要求1.第一章绪论（2学时）弹性力学及有限单元法学习的内容和目的，体力、面力、应力和位移等基本概念，有关的基本规定和基本假设。
2.第二章弹性力学平面问题的基本理论（8学时）平面应力与平面应变问题；弹性力学平面问题平衡微分方程；平面问题的几何方程与物理方程，刚体位移；边界条件；圣维南原理；按位移求解平面问题；按应力求解平面问题；常体力情况下的简化；应力函数，逆解法与半逆解法3.第三章平面问题的直角坐标解法（8学时）多项式解法；矩形梁纯弯曲，位移分量的求出；受均布载荷简支梁的弯曲4.第四章平面问题极坐标解答（10学时）极坐标中的平衡微分方程、几何方程及物理方程；极坐标系中应力函数与相容方程；轴对称应力和相应的位移，厚壁问题求解及结论；平板圆孔附近应力的计算5.第五章空间问题简介（4学时）弹性力学空间问题的基本方程，求解的基本思想6.第六章平面问题的温度应力简介（4学时）基本方程，基本思路7.第七章平面问题的有限单元法（10学时）有限单元法概述；位移函数和形函数；单元上的应变和应力；用节点位移表示节点力，单元刚度矩阵；载荷的节点位移；平面问题的求解，总刚度矩阵；应力计算8.第八章轴对称问题有限单元法（2学时）建模、单元划分、刚度矩阵和边界条件的概念教学的基本要求1)确切理解体力、面力、应力、应变和位移等基本概念，熟悉各种基本规定记号，掌握平面应力问题和平面应变问题的特点。
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PROGRAM FEM2D
DIMENSION IJK_ELE(500,3),X(500),Y(500),IJK_U(50,3),P_IJK(50,3),
&RESULT_N(500),AK(500,100)
DIMENSION STS_ELE(500,100),STS_ND(500,3)
DD(3,3): 弹性矩阵
SS(3,6): 应力矩阵
RESULT_N(N_NOF): 节点荷载数组，存放节点荷载向量，解方程后该矩阵存放节点位移
DISP_E(6): 单元的节点位移向量
STS_ELE(N_ELE,3): 单元的应力分量
STS_ND(N_NODE,3): 节点的应力分量
（2）子程序说明：
实际需输入的数据
基本模型数据
第1行，每两个数之间用“，”号
隔开
问题类型，单元个数，节点个数，有约束的节点数，有载荷的节点数
材料性质
第2行，每两个数之间用“，”号
隔开
弹性模量，泊松比，单元厚度
节点约束信息
在材料性质输入行之后另起行，每两个数之间用“，”号隔开
LJK_U(N_BC,3)
位移约束的节点编号，该节点x方向约束代码，该节点y方向代码
节点号x方向位移y方向位移
单元应力的三个分量
IE STE_ELE(IE,1) STE_ELE(IE,2) STE_ELE(IE,3)
单元号x方向应力y方向应力剪切应力
节点应力的三个分量
I STS_ND(I,1) STS_ND(I,2) STS_ND(I,3)
节点号x方向应力y方向应力剪切应力
五、算例原始数据和程序分析：
&STS_ND(I,1),STS_ND(I,2),STS_ND(I,3),I=1,N_NODE)
71 FORMAT(7F9.4)
WRITE(9,72)(REAL(IJK_ELE(I,1)),REAL(IJK_ELE(I,2)).
&REAL(IJK_ELE(I,3))REAL(IJK_ELE(I,3)),
NE_ANSYS(N_ELE,14)
单元的节点号1（空格）
单元的节点号2（空格）
单元的节点号3（空格）
单元的节点号4（空格）
0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0（空格）0
输出结果文件DATA.OUT格式如下表
栏目
实际需输入的数据
节点位移
I RESULT_N(2*I_1) RESULT_N(2*I)
（1）模型基本信息文件BASIC.IN的数据为
1,4,6,5,3
1,0,1.
1，1,0,2,1,0,4,1,1,5,0,1,6,0,1
1，-0.5，-1.5,3，-1，-1,6，-0.5，-0.5
（2）手工准备的节点信息文件NODE.IN的数据为1 0Βιβλιοθήκη 0 2.02 0.0 1.0
3 1.0 1.0
节点载荷信息
在节点约束信息输入行之后另起行，每两个数之间用“，”号隔开
P_IJK(N_LOAD,3)
载荷作用的节点编号，该节点x方向载荷
该节点y方向载荷，……
需读入的节点信息文件NODE.IN的格式如下表
栏目
格式说明
实际需输入的数据
节点信息
每行为一个节点的信息（每行三个数，每两个数之间用空格或“，”分开
Y
2kN
1kN/m
x
o
2kN
二，理论依据与分析：此问题，为弹性力学里的平面应力问题，在板的内部，到处都有【1】：σz=0,τyz=0,τxz=0;σx=f1(x,y),σy=f2(x,y),τxy=f3(x,y)，应力具有这种性质的问题，称为平面应力问题。弹性薄板在工程中应用很广泛，对于一些简单的情况，如等厚、单跨、无大孔口，外形规则（如矩形，圆形等）的薄板，已有一些解答和表格可资利用盘【2】。由于连续平板的连续性，仅需要取其在第一象限的四分之一部分研究计算，然后做出一些辅助线将平板分成若干部分，在为每个部分选择分子单元，采用此模型化为4个全等的三角形单元，利用其对称性，四分之一的边界约束，荷载可等效如图所示。
SUBROUTINE READ_IN(ID,N_ELE,N_NODE,N_BC,N_BAND,N_LOAD,PE,PR,
&PT,IJK_ELE,X,Y,IJK_U,P_IJK)
DIMENSION IJK_ELE(500,3),X(N_NODE),Y(N_NODE),IJK_U(N_BC,3),
& P_IJK(N_LOAD,3),NE,ANSYS(N_ELE,14)
↓
求解方程获得节点位移（子程序SOLVE）
↓
计算单元及节点应力（子程序）
↓
输出文件
DATA.OUT
↓
结束
说明：（1）主要变量：
ID： 问题类型码：，ID=1时的平面应力问题，ID=2时的平面应变问题
N_NODE： 节点个数
N_LOAD： 节点荷载个数
N_DOF： 自由度，N_DOF=N_NODE*2（平面问题）
IF(ID.EQ.1)WRITE(8,20)
IF(ID.EQ.2)WRITE(8,25)
20 FORMAT(/5X,'=========PLANE STRESS PROBLEM=========')
25 FORMAT(/5X,'=========PLANE STRAIN
PROBLEM=========')
OPEN(4,FILE='BASIC.IN')
OPEN(5,FILE='NODE.IN')
OPEN(6,FILE='ELEMENT.IN')
OPEN(8,FILE='DATA.OUT')
OPEN(9,FILE='FOR_POST.DAT')
READ(4,*)ID,N_ELE,N_NODE,N_BC,N_LOAD
4 0. 0.
5 1.0 0.
6 2.0 0.
（3）手工准备的单元信息文件ELEMENT.IN的数据为
1 2 3 3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1
2 4 5 5 0 0 0 0 1 1 1 1 0 2
5 3 2 2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 3
3 5 6 6 0 0 0 0 1 1 1 1 0 4
有限单元法课程设计
学校：辽宁工程技术大学
学院：力学与工程学院
专业班级：工程力学08—2班
设计组成员：
于永军（0816020224）
孙中学（0816020214）
杨立明（0816020219）
钱琳琳（0816020211）
张琳琳（0816020226）
一、设计题目：连续体平面问题的有限元分析
【题目】：正方形薄板四周受均匀载荷的作用，该结构在边界上受正向分布压力，P=1kN/m，同时在沿对角线y轴上受一对集中压力，载荷为2kN，板厚t=1，泊松比ν=0，见下图：
READ_IN: 读入数据 BAND_K: 形成半带宽的整体刚度矩阵
FORM_FE: 计算单元刚度矩阵 FORM_P: 计算节点载荷
CAL_AREA: 计算单元面积 DO_BC: 处理边界条件
CLA_DD: 计算单元弹性矩阵 SOLVE: 计算节点位移
CLA_BB: 计算单元位移......应变关系矩阵
IF(N_BAND.LT.IW)N_BAND=IW
20 CONTINUE
N=BAND=(N_BAND+1)*2
CALL FROM_P(N_ELE,N_NODE,N_LOAD,N_DOF,IJK_ELE,X,Y,P_IJK,
& RESULT_N)
CALL DO_BC(N_BC,N_BAND,N_DOF,IJK_U,AK,RESULT_N)
CALL SOLVE(N_NODE,N_DOF,N_BAND,AK,RESULT_N)
&STS_ELE(I,1),STS_ELE(I,2),STS_ELE(I,3),I=1,N_ELE)
72 FORMAT(7F9.4)
C
CLOSE(4)
CLOSE(5)
CLOSE(8)
CLOSE(9)
END
C
C to get the original data in order to model the problem
四、程序的原理如框图：
开始
输入数据（子程序READ_IN）
BASIC.IN(基本信息文件)
NODE.IN(节点信息文件)
ELEMEENT.IN(单元信息文件)
↓
形成单元刚度矩阵（子程序FORM_KE）
↓
以半带存储方式形成整体刚度矩阵
（BAND K）
↓
形成节点载荷向量（子程序FORM_P）
↓
处理边界条件（子程序DO_BC）
CAL_STS: 计算单元和节点应力
（3）文件处理：源程序文件：chengxu,for 程序读入的数据文件：
BASIC.IN,NODE.IN,ELEMENT.IN（需要手工生成）
程序输出的数据文件：
DATA.OUT
(4)数据文件格式：
需读入的模型、基本信息文件BASIC.IN的格式如下表：
栏目
格式说明
LJK_U(N_BC,3)：节点载荷数组，P_LJK(I,1)表示第I个作用有节点载荷的节点的编号，P_LJK(I,2),P_LJK(I,3)分别为该节点沿x,y方向的节点载荷数值。
AK(N_DOF,N_BAND): 整体刚度矩阵
AKE(6,6): 单元刚度矩阵
BB(3,6): 位移......应变转换矩阵（三节点单元的几何矩阵）