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有限元法(Finite Element Method)是工程领域广泛应用的一种数值计算方法。而有限元分析程序是与计算机软硬件技术同步发展的。随着程序规模的扩大,传统的编程思想便暴露出程序可重用性和可维护性差的缺陷。80年代出现的面向对象程序设计OOP(Object-Oriented Programming)思想能够很好的解决这个问题。怎样将OOP的封装性、继承和多态性体现在FEM程序设计当中,OOP程序有什么优势都是本文要研究的课题。 OOP已开始被人运用于FEM编程。但是在结构动力分析领域,这方面的研究还很少见到报道。结构动力分析是有限元应用的一个重要专题,它不光包含了常规有限元方法的分析过程,还具有其自身的特点。本文讨论了有限元结构动力分析程序编制的复杂性,指出了运用传统编程思想编制有限元结构动力分析程序的固有矛盾。通过回顾编程思想的发展历程,本文指出了面向对象编程的优越性,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有限元结构动力编程。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有限元分析程序的编制,在计算当中则运用OOP思想对有限元结构动力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动力分析方法,提出了建立结构动力分析类库的思想。 图形交互技术被大量运用于现代有限元软件的前后处理模块当中。本文对图形交互式有限元建模的方法进行了研究并编制了相应的程序前处理程序Dragon和后处理程序Postdeal。 近年来出现的精细积分法求解结构动力响应的研究已取得了很大的进展。暨南大学张森文教授运用精细积分法的成果提出了状态方程直接积分法。本文阐述了传统结构动力响应分析方法和状态方程直接积分方法的原理,并编制了相应的程序,然后对它们进行了比较分析,初步讨论了后者的应用技巧。 经过本文将OOP运用于FEM结构动力编程的实践和将状态方程直接积分法与常规时程积分法的比较表明:(1)在OOP的指导下FEM编程的 武汉理工大学硕士学位论文可重用性更高,编程更方便;(2)交互式图形建模使用户建模变得容易和可靠;()精细积分方法具有精度高的优点,但计算费用过高。