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基于有限元的结构分析及可视化研究

杨超  
【摘要】: 有限元是工程科学、计算方法和计算机技术相结合的产物,已成为结构分析的一种非常有效的方法。可视化技术在结构分析中起着十分重要的作用,它不仅可以帮助工程技术人员通过直观的视觉工具快速而有效地从繁杂的结构计算数据中提取出有意义的特征和结果,而且能够通过视算一体化的途径改进和发展更有效的计算方法和计算策略。 本文阐述了结构分析的数学理论,研究和改进工程结构的静力、动力分析算法,并对有限元结构分析的前后处理进行了可视化建模;采用面向对象的设计思想指导有限元结构分析软件的设计与开发,阐述了在前处理、后处理和计算三大模块设计中怎样将这一思想运用于结构分析编程。在前后处理当中,本文着重运用计算机图形学的知识讨论了怎样将图形交互技术运用于结构分析程序的编制,在结构分析计算中则运用面向对象思想对结构分析程序的计算任务进行了分类,并指出了其中的层次关系,进行了类的设计,还针对不断发展的结构分析方法,提出了建立结构分析类库的思想。 取得的主要研究成果: 1 从实际工程问题出发,研究了结构分析的数学原理、过程并改进和提出结构分析的算法,既便于工程人员理解结构分析的原理,又便于应用数学工作者开展理论研究; 2 用面向对象思想指导结构分析的软件设计; 3 对结构分析的前后处理进行了可视化研究。


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