多場耦合問題的程序生成

多場耦合問題的程序生成GCNGIO1學習目的1.掌握GCN文件的填寫格式；2.掌握用GCN功能生成程序的一般過程；3.了解非線性問題線性化的過程。2GCN文件的結(jié)構(gòu)aNFE文件名耦合場名&bNFE文件名耦合場名cNFE文件名耦合場名............空一行命令流3庫中NFE文件命名基本原則NFE算法文件是FEPG系統(tǒng)用來生成單元計算程序(即E元件程序)和后處理計算程序(即U元件程序)描敘算法，系統(tǒng)提供大量供選擇的算法。算法是與方程的類型有關(guān)的（方程類型可參看關(guān)于《PDE文件填寫》的powerpoint文檔），庫中NFE文件命名基本原則：ell——橢圓par——拋物wave——波動n*——非線性4ELL.NFE求解線性橢圓型方程的算法程序。PAR.NFE求解線性拋物型方程的算法程序，時間離散采用Crank-Nicolson格式。PARB.NFE求解線性拋物型方程的算法程序，時間離散采用向后差分格式。WAVE.NFE求解線性雙曲型方程的算法程序，時間離散采用Wave速度法格式

NEWMARK.NFE求解線性雙曲型方程的算法程序，時間離散采用Newmark格式。NELL.NFE求解非線性橢圓型方程的算法程序。NPAR.NFE求解非線性拋物型方程的算法程序,時間離散采用Crank-Nicolson格式。

5NPARB.NFE求解非線性拋物型方程的算法程序，時間離散采用向后差分格式。NWAVE.NFE求解非線性雙曲型方程的算法程序，時間離散采用Wave速度法格式。NNW.NFE求解非線性雙曲型方程的算法程序，時間離散采用Newmark格式。STR.NFE已知位移場求應(yīng)力場的算法程序，采用最小二乘法。也是求解已知場量的梯度的算法程序。6命令流命令流段給出耦合場的計算流程。該段由兩種命令組成，一種是DOS命令；另一種是本系統(tǒng)的專有命令。較常用的專有命令可參看《FEPG中級教程》關(guān)于GCN文件填寫的部分。7線性穩(wěn)態(tài)問題命令流段startcsolvcSTART元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序命令流段線性穩(wěn)態(tài)問題流程8線性動態(tài)問題命令流段startcifexiststopdelstop:1bftsolvcifnotexiststopgoto1命令流段線性動態(tài)問題流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序時間計算是否結(jié)束否是9非線性穩(wěn)態(tài)問題命令流段startcifexistenddelend:1solvcifnotexistendgoto1命令流段非線性穩(wěn)態(tài)問題流程START元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否結(jié)束否10非線性動態(tài)問題命令流段startcifexiststopdelstop:1bftifexistenddelend:2solvcifnotexistendgoto2ifnotexiststopgoto1命令流段非線性動態(tài)問題流程START元件程序BFT元件程序E元件程序SOLV求解器U元件程序迭代是否結(jié)束否時間計算是否結(jié)束是否11GIO文件的結(jié)構(gòu)a場的PDE文件名b場的PDE文件名c場的PDE文件名............#elemtype單元類型坐標系12單元類型包括一維有l(wèi)2,l3,l2g2,l3g2,l3g3二維有t3,t6,q4,q8,q9,q4g2,q8g3,q9g3三維有w4,w10,c8,c20,c27,c8g2,c20g3,c27g3

坐標系包括一維有1dx,1dr,1ds二維有2dxy,2dro,2drz,2drs三維有3dxyz,3droz,3drso如果GIO文件沒有第二段對一維問題體單元類型取l2，坐標系取1dx；對二維問題，體單元類型取t3，坐標系取2dxy；對三維，體單元類型取w4，坐標系取3dxyz。關(guān)于單元類型和坐標系的說明13如何生成有限元程序1.GIOGCN文件名14三個例子1.poisson方程的求解2.熱力耦合問題3.非線性問題15對于如下的piosson方程邊界條件如下16準備poisson.vde文件dispu,

coorx,y,

zshap%1%2gaus%3load(-6.0)vectxxyzstifdist=+[u/x_i;u/x_i]end17準備ell.gcn文件defiaell&StartsinaSolvsina18準備ell.gio文件Poisson#elemtypec83dxyz19運行g(shù)ioell生成全部程序2.按照某個特定問題，建好幾何模型并施加邊界條件完成poisson方程的定解20問題描述：平板長1米，寬0.5米；左端溫度為0℃，右端溫度為100℃，下端完全固定。求在此條件下的板的溫度分布、變形和應(yīng)力。板的線膨脹系數(shù)1.0e-5/℃,彈性模量為1000Mpa,泊松比為0.3，熱傳導系數(shù)為10W/m/℃。不計板的體力和內(nèi)熱源。熱固耦合問題21問題分析：1.該問題包括了三個物理場，溫度場、位移場、應(yīng)力場。需要準備描述三個物理場場方程的VDE或PDE文件。2.準備描述場之間耦合關(guān)系的GCN文件。溫度場不考慮固體變形和應(yīng)力分布，但由于材料的熱脹冷縮會引起材料變形和熱應(yīng)力。3.準備GCN文件和PDE/VDE文件聯(lián)接關(guān)系的GIO文件熱固耦合問題22熱傳導方程23二維直角坐標下的平面熱應(yīng)力描述方程平衡方程幾何方程本構(gòu)方程24dispucoorxyshap%1%2gaus%3mateekecq1.0e1;0.1;0.0;loadqvectxxystifdist=+[u/x_i;u/x_i]*ekend溫度場ETB.VDE文件25二維直角坐標下的平面熱應(yīng)力描述方程平衡方程幾何方程本構(gòu)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

變形場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

變形場VDE文件28應(yīng)力場描述方程已知變形和溫度分布后，代入幾何方程求應(yīng)變，再通過本構(gòu)方程求出熱應(yīng)力幾何方程本構(gòu)方程29dispsx,sy,sxycoorx,ycoefu,v,tnshap%1%2gaus%3mass%11.0matepepvalfafxfy1.0e9;0.3;1.0e-5;0.0;0.0;$c6fact=pe/(1.+pv)/(1.-pv)vectfssxsysxyvectfffsxfsyfsxyvectemexeyvectfmfsxfsyvectfefttfttmatrde221pvpv1應(yīng)力場ETC.VDE文件30stif$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

應(yīng)力場VDE文件31defiaellb&bellcstrabstartsinbstartsinasolvsinbsolvsinastressc

ET.GCN文件32etaetbetc#elemtypeq42dxy

ET.GIO文件33非線性薛定鄂能譜方程（0,0）非線性問題Va=2.0f=1.0(32,32)3435使用Newton迭代法線性化后的虛功方程為36準備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