FEPG 中级培训之程序、数据和技巧

FEPG中级培训 之程序、数据和技巧讲师：

本讲内容 • FEPG的元件程序介绍 • FEPG文件与FORTRAN文件 • 前后处理和数据结构 • 简单高级技巧

有限元分析的过程 几何造型和网格剖分单元计算矩阵和向量的合成代数方程组求解计算结果输出及其图形显示

FEPG的五个元件程序 • START • BFT ---- Boundary Force Time • E ---- Equation, Element • SOLV ---- SOLVE • U

START元件程序的功能 • Start • 给出每个节点的各个自由度与将来要形成的代数方程组的变量（即方程号）的对应关系。也就是说，哪个节点的那个自由度对应于方程组的哪个变量。 • 给出解的初值

BFT元件程序的功能 • BFT • 给出每一时刻解的边值，即指定位移和指定载荷 • 步长累加，更新计算时间 • 生成保存计算结果的命令文件post.bat

E 元件程序的功能 • E • 计算单元刚度矩阵、单元质量矩阵、单元载荷向量。并把他们由节点各自由度表示转换成由代数方程组的变量表示 • 处理边界约束条件，形成代数方程组的右端项

U元件程序的功能 • U • 把求解器求出的位移转化为各节点自由度的位移 • 其它后处理计算

五个元件程序

新建FEPG项目的准备工作 • 方程表达式文件 • PDE/VDE文件 • FBC 文件(可选) • 算法文件 • NFE 文件 • GIO 文件 • GCN 文件

有限元文件与FOR程序 FEPG解决用户问题的主体程序流程

FEPG系统的前处理流程 • FEPG界面点击preproc,进入FEPG.GID界面 • 根据求解区域造型 • GID界面内， Data Problem type, 选择 fepg • Data->Condition, 赋边界条件，初值条件，材料数据等 • 进入Meshing菜单，选择结构或非结构网格，并进行划分 • Calculate Calculate • 退出GID，并保存。

PRE文件举例

数据结构的规定：PRE文件 • PRE文件是前处理的数据文件，由他给出有限元的数据结构 • 通过PRE文件，FEPG系统生成与前后处理子系统接口的接口文件 • PRE文件要求给出求解坐标系名称，物理场名称，场的单元类型名称，单元的材料参数等

PRE文件介绍 • Pre文件用来给出有限元问题的所有输入数据信息 • Pre文件由系统根据gcn, gio, pde文件自动生成，但内容常需要修改 • 第一段给出坐标系以及各个物理场的总体信息 • 第二段给出各个物理场的单元类型信息及单元的材料参数名。关键字 element • 第三段信息给出各个物理场单元的材料参数值。关键字 matedata • 段落之间用#分隔

FEPG的输入数据结构 节点坐标数据 coor0文件节点规格数据 id0文件节点指定位移和节点载荷数据 disp0文件节点初始位移数据 disp1文件节点初始速度数据 disp2文件输入数据节点初始加速度数据 disp3文件第1种材料单元节点信息数据第1种材料单元材料性质数据 elem0文件单元信息表格第n种材料单元节点信息数据第n种材料单元材料性质数据

一个正方形物体长为1,导热系数是0.044。上下绝热，左边温度维持在0，右边维持在100，求温度分布。一个正方形物体长为1,导热系数是0.044。上下绝热，左边温度维持在0，右边维持在100，求温度分布。从一个例子说起 0 100 绝热 • 该问题的偏微分方程如下其中热传导系数 k＝0.044;内热源密度q =0

造型及网格

COOR0 • 坐标数据 • 二进制文件 • 结构 • 举例网格节点总数节点的坐标个数每个节点的坐标值 9 2 x1 y1 x2 y2 ……

ID0 • 每个节点上自由度的ID -1: 有约束，针对第一类边界条件 0 : 节点上没有自由度 1 : 节点上有载荷 • 结构 • 举例节点总数每个节点上的自由度个数每个节点上自由度的ID 9 1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 -1

DISP0 • 依赖于 ID0 -1: 给出指定的第一类边值 0 : 0 1 : 给出指定的载荷值 • 结构 • 举例节点总数每个节点上的自由度个数节点自由度对应的指定位移或载荷 9 1 0 0 0 0 0 0 100.0 100.0 100.0

DISP1, DISP2, DISP3 • 给出节点自由度对应的初值 • 分别为位移、速度、加速度 • 结构 • 举例节点总数每个节点的自由度个数每节点自由度对应的初值 9 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ELEM0 • 每个单元的单元信息 • 节点编号 • 材料数据

ELEM0 — 结构 单元总数每单元节点数+1 组成每个单元的节点的编号材料的编号 …… 材料种类总数材料参数的个数材料参数值

ELEM0 – 举例 4 5 5 4 1 2 1 8 7 4 5 1 9 8 5 6 1 6 5 3 2 1 1 2 0.044 0.0

FEPG系统的后处理 • 后处理就是计算结果的显示 • 必须填写%1.pos文件，然后FEPG.GID根据pos文件的规定读入计算结果并绘制相应的各种图形 • 有了正确的pos文件后，fepg界面内点击postproc进入FEPG.GID界面。然后点击GID的postprocess,读入计算结果并显示图形

POS文件的编写 • pos文件主要用于后处理结果显示，其内容为 • 第一行的数表示显示结果的步数，后面各行表示读取结果文件中的那些内容，unod为存放结果的文件名，u v w表示此结果文件中的自由度名称，1 2 3表示三个自由度的结果都读取，如果只需要读取某一个自由度的结果，则只需写上此自由度的序号即可，如只要显示w自由度的结果，则只需写3即可。 100 unodu v w 1 2 3 unodbsxx syy szz sxy syz szx 1 2 3 unodb sxx syy szz sxy syz szx 4 5 6

run菜单 • 分local和server两种选择 • Local • del, dir, prt • Server • upload, gio, pde, ges, vde

几个重要的说明：客户端配置服务器及连接服务器几个重要的说明：客户端配置服务器及连接服务器 • 进入客户端时，首先需检查服务器地址及端口是否配置正确 • 编写文件及生成程序时，请注意保持与服务端的网络连接。如果中间意外断开，请点击 File->retrieve

实现两种材料的方法 I • Step 1：生成程序 • Step 2: 修改.pre文件的matedata段 • Step 3: 进入FEPG.GID进行前处理

实现两种材料的方法 II • Step 1：编写基本文件pde nfe gcn gio • Step 2: 生成pre文件 genpre %1 • Step 3: 修改.pre文件的matedata段 • Step 4: 生成程序 • Step 5: 进入FEPG.GID进行前处理

注意事项 • 把不同的材料施加到正确的区域上去 • PDE文件中如果有imate指定的材料号，那么GID附加材料时一定要注意对应 • 如果pre文件未增加材料，则GID中不可出现大于1的材料编号

实现两种单元的方法 • Step 1: 编写基本文件pde nfe gcn gio • Step 2: 生成pre文件 genpre %1 • Step 3: 修改pre文件 • Step 4: 生成程序 gio %1 • Step 5: 进入前处理 • GID中赋材料时要注意赋给与其相应的单元上 • PDE文件中SHAP行必须采用参数化形式

实现两种单元的方法 • PRE文件中需要修改下面几个地方 • 单元类型的数目 • 单元子程序名称，节点数目 • MATEDATA段材料参数

实现瞬变边界 • Step 1: 生成程序 • Step 2: 修改bft.for中的bound函数 • Step 3: 点击右键或在命令行执行 fl32 bft.for

实现瞬态边界: bound函数 real*8 function bound(r,t,j,nf) implicit real*8 (a-h,o-z) dimension r(2) distance=r(1)-1.0d0 if(dabs(distance).lt.1.0d-5) bound=100*t cbound=t*t+r(1)*r(1)+r(2)*r(2) c write(*,*) 'bound =',bound return end r:坐标 t:当前时间 j:自由度的序号 nf:gcn文件中bft后的场序号

实例：动态边界的热固耦合 • 两种(以上)单元 • 如：三角形＋四边形 • 瞬态边界 • 两种材料

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