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1、多场耦合问题的程序生成第1页，本讲稿共42页学习目的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2页，本讲稿共42页GCN文件的结构a NFE文件名 耦合场名&b NFE文件名 耦合场名c NFE文件名 耦合场名.空一行命令流第3页，本讲稿共42页库中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
2、物wave波动n*非线性第4页，本讲稿共42页nELL.NFE 求解线性椭圆型方程的算法程序。求解线性椭圆型方程的算法程序。nPAR.NFE 求解线性抛物型方程的算法程序，时间求解线性抛物型方程的算法程序，时间 离散采用离散采用Crank-Nicolson格式。格式。nPARB.NFE 求解线性抛物型方程的算法程序，时间离散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。采用向后差分格式。nWAVE.NFE 求解线性双曲型方程的算法程序，时间离求解线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用散采用Wave速度法格式速度法格式 nNEWMARK.NFE 求解线性双曲型方程的算法程序，时间离求解
3、线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用散采用Newmark格式。格式。nNELL.NFE 求解非线性椭圆型方程的算法程序。求解非线性椭圆型方程的算法程序。nNPAR.NFE 求解非线性抛物型方程的算法程序求解非线性抛物型方程的算法程序,时间离时间离散采用散采用Crank-Nicolson格式。格式。第5页，本讲稿共42页nNPARB.NFE 求解非线性抛物型方程的算法程序，时间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。离散采用向后差分格式。nNWAVE.NFE 求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离散采求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用用Wave速度法格式。速度法格式
4、。nNNW.NFE 求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离求解非线性双曲型方程的算法程序，时间离散采用散采用Newmark格式。格式。nSTR.NFE 已知位移场求应力场的算法程序，采用最小二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。乘法。也是求解已知场量的梯度的算法程序。第6页，本讲稿共42页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7页，本讲稿共42页线性稳态问题命令流段startcsolvcSTART元件程序E元件程序SOLV
5、求解器U元件程序命令流段线性稳态问题流程第8页，本讲稿共42页线性动态问题命令流段startcif exist stop del stop:1bftsolvcif not exist stop goto 1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9页，本讲稿共42页非线性稳态问题命令流段startcif exist end del end:1solvcif not exist end goto 1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10页，本讲稿共42页非线性动态
6、问题命令流段startcif exist stop del stop:1bftif exist end del end:2solvcif not exist end goto 2if not exist stop goto 1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11页，本讲稿共42页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12页，本讲稿共42页单元类型包括一维有 l2,l3,l2g2,l3g2,l3g3 二维有 t3,t6,q4,q8
7、,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,3drson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13页，本讲稿共42页如何生成有限元程序1.GIO GCN文件名第14页，本讲稿共42页三个例子1.poisson方程的求解2.热力耦合问题3.非线
8、性问题第15页，本讲稿共42页对于如下的对于如下的piosson方程方程边界条件如下第16页，本讲稿共42页准备准备poisson.vde文件文件disp u,coor x,y,zshap%1%2gaus%3load (-6.0)vect x x y zstifdist=+u/x_i;u/x_iend第17页，本讲稿共42页准备准备ell.gcn文件文件defia ell&Startsin aSolvsin a 第18页，本讲稿共42页准备准备ell.gio文件文件Poisson#elemtype c83dxyz第19页，本讲稿共42页1.运行运行gio ell生成全部程序生成全部程序2.按按
9、照照某某个个特特定定问问题题，建建好好几几何何模模型型并并施施加加边边界界条条件件完完成成poisson方程的定解方程的定解第20页，本讲稿共42页问题描述：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21页，本讲稿共42页问题分析：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
10、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22页，本讲稿共42页热传导方程第23页，本讲稿共42页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24页，本讲稿共42页disp ucoor x yshap%1%2gaus%3mate ek ec q 1.0e1;0.1;0.0;load qvect x x ystifdist=+u/x_i;u/x_i*ekend温度场ETB.VDE文件第25页，本讲稿共42页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26页，本讲稿共42页disp
11、u,vcoor x,yfunc ex ey exyshap%1%2gaus%3coef tnmate pe pv alfa fx fy 1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6 fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)$c6 ft=(1.+pv)*fact*alfavect em ex eyvect u u vvect fd fx fyvect fe ft*tn ft*tnmatr de 2 21 pvpv 1 变形场ETA.VDE文件第27页，本讲稿共42页FUNCex=+u/x ey=+v/y exy=+u/y+v/x stifdist=+em_i;em_j*de_i
12、_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28页，本讲稿共42页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29页，本讲稿共42页disp sx,sy,sxycoor x,ycoef u,v,tnshap%1%2gaus%3mass%1 1.0mate pe pv alfa fx fy 1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6 fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)vect fs sx sy sxyvect ff fsx
13、fsy fsxyvect em ex eyvect fm fsx fsyvect fe ftt fttmatr de 2 21 pvpv 1应力场ETC.VDE文件第30页，本讲稿共42页stif$cv ftt=(1.+pv)*alfa*tn*fact$cv ex=+u/x$cv ey=+v/y$cv exy=+u/y+v/x$cv fm_i=+fact*de_i_j*em_j$cv fm_i=+fm_i-fe_i$cv fsxy=fact*exy*(1.-pv)/2dist=+sx;sx*0.0 load=+fs_i*ff_i end 应力场VDE文件第31页，本讲稿共42页defia el
14、l b&b ellc str a bstartsin bstartsin asolvsin bsolvsin astress c ET.GCN文件第32页，本讲稿共42页etaetbetc#elemtype q42dxy ET.GIO文件第33页，本讲稿共42页非线性薛定鄂能谱方程（0,0）非线性问题nVa=2.0nf=1.0(32,32)第34页，本讲稿共42页第35页，本讲稿共42页n使用Newton迭代法线性化后的虚功方程为第36页，本讲稿共42页准备准备ell.vde文件文件disp u,coor x,y,shap%1%2gaus%3coef unmate va f 2.0;1.0;v
15、ect x x yStif$c6 eg=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37页，本讲稿共42页Le.gcndefia nell&STARTsin aIF EXIST END DEL END:2SOLVsin aIF NOT EXIST END GOTO 2第38页，本讲稿共42页Le.gioell#elemtype q42dxy第39页，本讲稿共42页第40页，本讲稿共42页程序生成练习（0,0）按照下面的方程用GCN功能生成计算程序，并按给定的参数给出终了时刻为10的压力分布第41页，本讲稿共42页程序生成练习（0,0）将下列方程线性化后给出PDE或VDE文件，再用GCN功能计算在下列边值条件和给定区域下的解第42页，本讲稿共42页