多场耦合问题的程序生成

多场耦合问题的程序生成第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日学习目的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。第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日GCN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............空一行命令流第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日库中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*——非线性第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日ELL.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。

第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日NPARB.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。第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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。第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日GIO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单元类型坐标系第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日如何生成有限元程序1.GIOGCN文件名第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日三个例子1.poisson方程的求解2.热力耦合问题3.非线性问题第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日对于如下的piosson方程边界条件如下第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日准备poisson.vde文件dispu,

coorx,y,

zshap%1%2gaus%3load(-6.0)vectxxyzstifdist=+[u/x_i;u/x_i]end第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日准备ell.gcn文件defiaell&StartsinaSolvsina第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日准备ell.gio文件Poisson#elemtypec83dxyz第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日运行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方程的定解第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日问题描述：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。热固耦合问题第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日问题分析：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文件热固耦合问题第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日热传导方程第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日dispucoorxyshap%1%2gaus%3mateekecq1.0e1;0.1;0.0;loadqvectxxystifdist=+[u/x_i;u/x_i]*ekend温度场ETB.VDE文件第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日dispu,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文件第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日FUNCex=+[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文件第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期日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第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期日dispsx,sy,sxycoorx,ycoefu,v,tnshap%1%2gaus%3mass%11.0matepepvalfafxfy1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)vectfssxsysxyvectfffsxfsyfsxyvectemexeyvectfmfsxfsyvectfefttfttmatrde221pvpv1应力场ETC.VDE文件第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期日stif$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文件第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期日defiaellb&bellcstrabstartsinbstartsinasolvsinbsolvsinastressc

ET.GCN文件第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期日etaetbetc#elemtypeq42dxy

ET.GIO文件第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期日非线性薛定鄂能谱方程（0,0）非线性问题Va=2.0f=1.0(32,32)第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期日第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期日使用Newton迭代法线性化后的虚功方程为第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期日准备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)end第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期日Le.gcndefianell&STARTsinaIFEXISTENDDELEND:2SOLVsinaIFNOTEXISTENDGOTO2