桿系結(jié)構(gòu)是通過(guò)鉚接、栓接、焊接或其他方法把若干桿件連接起來(lái)組成一個(gè)能夠承擔(dān)外部載荷的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和科技水平的提高,在土木、航空、船舶等諸多領(lǐng)域結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題愈來(lái)愈復(fù)雜化。尤其是具有特定造型和復(fù)雜承力功能的桿系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析,具有很強(qiáng)的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用前景。 本文在此背景下,根據(jù)桿件有限元理論,在MFC框架下用Visual C++.NET語(yǔ)言,開(kāi)發(fā)出實(shí)用的桿系結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng),以用于處理復(fù)雜工況下的多種桿系結(jié)構(gòu)的靜力分析。首先,本文介紹了桿件結(jié)構(gòu)的形式與分類(lèi),闡述了有限元方法的發(fā)展及現(xiàn)狀,概述了有限元程序設(shè)計(jì)方法；然后,詳細(xì)推導(dǎo)了各種桿件的單元?jiǎng)偠染仃?并對(duì)桿件上的結(jié)構(gòu)荷載、支座位移以及溫度荷載進(jìn)行了歸納總結(jié),同時(shí)列舉分析了線(xiàn)性方程組的求解方法；之后,通過(guò)MFC、Visual C++.NET對(duì)桿系有限元系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化程序設(shè)計(jì)。最后,本文給出了三個(gè)桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析算例,并且將本系統(tǒng)求解的結(jié)果和ANSYS的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)照分析。 本文系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法引入了有限元分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中,使有限元分析程序更易編寫(xiě),更方便今后的擴(kuò)展和維護(hù),程序代碼的可重用成分更大。這樣不僅提高了桿系有限元系統(tǒng)的功能,而且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型與計(jì)算機(jī)模型以及現(xiàn)實(shí)世界物理模型的一致性,更方便與其他的CAE系統(tǒng)集成。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,有限元軟件在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文開(kāi)發(fā)的桿系有限元分析系統(tǒng)具備了精確仿真,操作便捷,結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn),為今后開(kāi)發(fā)大型有限元計(jì)算系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類(lèi)】：TH13;TB115
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 桿系的概述
        1.1.1 結(jié)點(diǎn)的形式與分類(lèi)
        1.1.2 支座的形式與分類(lèi)
        1.1.3 桿件結(jié)構(gòu)的形式與分類(lèi)
        1.1.4 桿系結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用
    1.2 有限元程序發(fā)展和現(xiàn)狀
    1.3 傳統(tǒng)有限元程序存在的一些問(wèn)題
    1.4 本文研究的目的、意義及內(nèi)容
        1.4.1 本文研究的目的和意義
        1.4.2 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 有限元法及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述
    2.1 有限元法的特性
    2.2 彈性力學(xué)基本方程
    2.3 等截面桿件單元
        2.3.1 軸力桿件單元
        2.3.2 扭轉(zhuǎn)桿件單元
        2.3.3 彎曲桿件單元
    2.4 桿系結(jié)構(gòu)有限元分析主要步驟
    2.5 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法概述
        2.5.1 數(shù)據(jù)封裝
        2.5.2 繼承、基類(lèi)和派生類(lèi)
        2.5.3 多態(tài)性、重載和虛函數(shù)
    2.6 小結(jié)
第3章 桿系結(jié)構(gòu)有限元程序設(shè)計(jì)方法
    3.1 概述
    3.2 單元?jiǎng)偠染仃?br>        3.2.1 單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        3.2.2 單元坐標(biāo)下的剛度矩陣
        3.2.3 整體坐標(biāo)系下單元?jiǎng)偠染仃?br>    3.3 結(jié)構(gòu)剛度矩陣的集成
        3.3.1 結(jié)構(gòu)剛度矩陣概述
        3.3.2 先處理法
        3.3.3 后處理法
    3.4 綜合結(jié)點(diǎn)荷載列陣
        3.4.1 等效結(jié)點(diǎn)荷載
        3.4.2 支座位移及溫度變化
    3.5 結(jié)構(gòu)剛度方程的求解方法
        3.5.1 概述
        3.5.2 高斯消元法
        3.5.3 逆矩陣法
    3.6 小結(jié)
第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
        4.1.1 系統(tǒng)程序概要
        4.1.2 系統(tǒng)程序的框圖
        4.1.3 系統(tǒng)程序的主要參數(shù)和變量
        4.1.4 系統(tǒng)程序主要流程圖
    4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 系統(tǒng)程序語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)環(huán)境
        4.2.2 界面模塊的構(gòu)成
        4.2.3 系統(tǒng)主界面及輸入窗口
    4.4 小結(jié)
第5章 系統(tǒng)程序分析實(shí)例
    5.1 連續(xù)梁的靜力分析
    5.2 平面桁架的靜力分析
    5.3 平面剛架的靜力分析
    5.4 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 魏泳濤;面向?qū)ο蟮挠邢拊绦蛟O(shè)計(jì)方法[D];四川大學(xué);2000年

2 張宏生;桿系結(jié)構(gòu)幾何非線(xiàn)性動(dòng)靜態(tài)分析方法及其在塔機(jī)中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2885387