多场耦合问题的程序生成

多场耦合问题的程序生成GCNGIO1学习目的1.掌握GCN文件的填写格式；2.掌握用GCN功能生成程序的一般过程；3.了解非线性问题线性化的过程。2GCN文件的结构aNFE文件名耦合场名&bNFE文件名耦合场名cNFE文件名耦合场名............空一行命令流3库中NFE文件命名基本原则NFE算法文件是FEPG系统用来生成单元计算程序(即E元件程序)和后处理计算程序(即U元件程序)描叙算法，系统提供大量供选择的算法。算法是与方程的类型有关的（方程类型可参看关于《PDE文件填写》的powerpoint文档），库中NFE文件命名基本原则：ell——椭圆par——抛物wave——波动n*——非线性4ELL.NFE求解线性椭圆型方程的算法程序。PAR.NFE求解线性抛物型方程的算法程序，时间离散采用Crank-Nicolson格式。PARB.NFE求解线性抛物型方程的算法程序，时间离散采用向后差分格式。WAVE.NFE求解线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用Wave速度法格式

NEWMARK.NFE求解线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用Newmark格式。NELL.NFE求解非线性椭圆型方程的算法程序。NPAR.NFE求解非线性抛物型方程的算法程序,时间离散采用Crank-Nicolson格式。

5NPARB.NFE求解非线性抛物型方程的算法程序，时间离散采用向后差分格式。NWAVE.NFE求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用Wave速度法格式。NNW.NFE求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用Newmark格式。STR.NFE已知位移场求应力场的算法程序，采用最小二乘法。也是求解已知场量的梯度的算法程序。6命令流命令流段给出耦合场的计算流程。该段由两种命令组成，一种是DOS命令；另一种是本系统的专有命令。较常用的专有命令可参看《FEPG中级教程》关于GCN文件填写的部分。7线性稳态问题命令流段startcsolvcSTART元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序命令流段线性稳态问题流程8线性动态问题命令流段startcifexiststopdelstop:1bftsolvcifnotexiststopgoto1命令流段线性动态问题流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序时间计算是否结束否是9非线性稳态问题命令流段startcifexistenddelend:1solvcifnotexistendgoto1命令流段非线性稳态问题流程START元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否结束否10非线性动态问题命令流段startcifexiststopdelstop:1bftifexistenddelend:2solvcifnotexistendgoto2ifnotexiststopgoto1命令流段非线性动态问题流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否结束否时间计算是否结束是否11GIO文件的结构a场的PDE文件名b场的PDE文件名c场的PDE文件名............#elemtype单元类型坐标系12单元类型包括一维有l2,l3,l2g2,l3g2,l3g3二维有t3,t6,q4,q8,q9,q4g2,q8g3,q9g3三维有w4,w10,c8,c20,c27,c8g2,c20g3,c27g3

坐标系包括一维有1dx,1dr,1ds二维有2dxy,2dro,2drz,2drs三维有3dxyz,3droz,3drso如果GIO文件没有第二段对一维问题体单元类型取l2，坐标系取1dx；对二维问题，体单元类型取t3，坐标系取2dxy；对三维，体单元类型取w4，坐标系取3dxyz。关于单元类型和坐标系的说明13如何生成有限元程序1.GIOGCN文件名14三个例子1.poisson方程的求解2.热力耦合问题3.非线性问题15对于如下的piosson方程边界条件如下16准备poisson.vde文件dispu,

coorx,y,

zshap%1%2gaus%3load(-6.0)vectxxyzstifdist=+[u/x_i;u/x_i]end17准备ell.gcn文件defiaell&StartsinaSolvsina18准备ell.gio文件Poisson#elemtypec83dxyz19运行gioell生成全部程序2.按照某个特定问题，建好几何模型并施加边界条件完成poisson方程的定解20问题描述：平板长1米，宽0.5米；左端温度为0℃，右端温度为100℃，下端完全固定。求在此条件下的板的温度分布、变形和应力。板的线膨胀系数1.0e-5/℃,弹性模量为1000Mpa,泊松比为0.3，热传导系数为10W/m/℃。不计板的体力和内热源。热固耦合问题21问题分析：1.该问题包括了三个物理场，温度场、位移场、应力场。需要准备描述三个物理场场方程的VDE或PDE文件。2.准备描述场之间耦合关系的GCN文件。温度场不考虑固体变形和应力分布，但由于材料的热胀冷缩会引起材料变形和热应力。3.准备GCN文件和PDE/VDE文件联接关系的GIO文件热固耦合问题22热传导方程23二维直角坐标下的平面热应力描述方程平衡方程几何方程本构方程24dispucoorxyshap%1%2gaus%3mateekecq1.0e1;0.1;0.0;loadqvectxxystifdist=+[u/x_i;u/x_i]*ekend温度场ETB.VDE文件25二维直角坐标下的平面热应力描述方程平衡方程几何方程本构方程26dispu,vcoorx,yfuncexeyexyshap%1%2gaus%3coeftnmatepepvalfafxfy1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)$c6ft=(1.+pv)*fact*alfavectemexeyvectuuvvectfdfxfyvectfeft*tnft*tnmatrde221pvpv1

变形场ETA.VDE文件27FUNCex=+[u/x]

ey=+[v/y]

exy=+[u/y]+[v/x]

stifdist=+[em_i;em_j]*de_i_j*fact+[exy;exy]*fact*(1.-pv)/2

load=+[u_i]*fd_i+[em_i]*fe_i

end

变形场VDE文件28应力场描述方程已知变形和温度分布后，代入几何方程求应变，再通过本构方程求出热应力几何方程本构方程29dispsx,sy,sxycoorx,ycoefu,v,tnshap%1%2gaus%3mass%11.0matepepvalfafxfy1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)vectfssxsysxyvectfffsxfsyfsxyvectemexeyvectfmfsxfsyvectfefttfttmatrde221pvpv1应力场ETC.VDE文件30stif$cvftt=(1.+pv)*alfa*tn*fact$cvex=+{u/x}$cvey=+{v/y}$cvexy=+{u/y}+{v/x}$cvfm_i=+fact*de_i_j*em_j$cvfm_i=+fm_i-fe_i$cvfsxy=fact*exy*(1.-pv)/2dist=+[sx;sx]*0.0

load=+[fs_i]*ff_i

end

应力场VDE文件31defiaellb&bellcstrabstartsinbstartsinasolvsinbsolvsinastressc

ET.GCN文件32etaetbetc#elemtypeq42dxy

ET.GIO文件33非线性薛定鄂能谱方程（0,0）非线性问题Va=2.0f=1.0(32,32)3435使用Newton迭代法线性化后的虚功方程为36准备ell.vde文件dispu,

coorx,y,

shap%1%2gaus%3coefunmatevaf2.0;1.0;vectxxyStif$c6eg=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)end37Le.gcndefianell&START