建筑框架结构有限元分析前处理软件的设计与实现

论文题目: 建筑框架结构有限元分析前处理软件的设计与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机软件与理论

作者: 吴志男

导师: 雷跃明

关键词: 有限元,框架,前处理,状态机

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 有限元方法是一种广泛适用于各种学科领域的数值分析方法，该方法特别适用于计算机编程计算，几十年来，基于该方法的有限元分析应用的软件也随着经典领域理论、数值计算、计算机技术等科学的进步而得到很大的发展。 建筑结构有限元分析软件是专用于建筑结构分析领域的CAE类软件，它辅助建筑结构设计人员对设计的建筑结构进行准确、快速、直观地分析和验证，是建筑结构设计行业重要的分析工具。 本文结合重庆市信息产业局基金资助项目“建筑结构动力设计软件构件及平台产业化”，对其子课题—NAP建筑框架结构有限元前处理软件进行了研究。 建筑结构有限元前处理是建筑结构有限元分析软件的一个重要组成部分，是进行有限元分析前必须完成的操作。建筑结构有限元前处理软件主要是提供一种图形交互的方式，使用户能准确、快速、直观地建立建筑结构框图，经网格剖分、特性定义等步骤后可得到有限元分析的数据模型，该模型数据以文件的形式保存起来，可供结构分析计算模块读入、分析。本文对NAP建筑框架结构有限元前处理软件设计与实现的相关问题进行了研究。 具体地，本文对建筑结构有限元分析业务领域、OpenInventor图形开发技术进行了深入地研究，运用软件工程的理念和规范进行了建筑框架结构有限元分析前处理软件系统的设计与开发；论文分析比较了典型的CAD系统模型，结合工程实际，提出了以MVC架构模式为主，以软件总线为辅的NAP建筑框架结构分析软件系统的架构设计方案；基于模块化和层次化的思想，实现了系统的模块划分；研究了系统的动态交互行为，采用基于事件的增强型状态机建立了系统交互控制流程的数学模型，给出了具体的实现方案；针对系统数据的特点，对系统数据模型进行了设计；结合软件设计模式的思想，设计并实现了软件系统。 本文所讨论的建筑框架结构有限元前处理软件系统可提供可视化的二维、三维建模方法，提供了友好的人机交互方式，支持地震作用下的建筑结构分析模型的建立，目前已在重庆大学土木学院建筑结构分析的研究和实践中得到应用。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 有限元分析前处理软件

1.1.1 有限元分析软件

1.1.2 有限元分析前处理软件基本功能

1.2 建筑结构有限元分析前处理软件发展现状与趋势

1.3 软件开发背景

1.4 论文主要工作

1.5 论文的组织

2 有限元法与项目关键技术

2.1 有限元分析方法概述

2.2 OpenInventor函数库

2.2.1 OpenInventor简介

2.2.2 OpenInventor的组成结构

2.2.3 基于OpenInventor的开发模式

3 系统需求分析

3.1 NAP系统总体需求分析

3.2 有限元前处理子系统需求

3.2.1 NAP前处理子系统业务流程

3.2.2 NAP系统有限元模型

3.2.3 功能性需求

3.2.4 非功能性需求

3.2.5 开发环境

4 NAP有限元前处理软件架构设计

4.1 软件体系架构概述

4.2 NAP系统架构设计策略

4.2.1 系统模型的设计目标

4.2.2 各典型CAD系统模型比较

4.2.3 NAP系统架构设计策略

4.3 NAP系统软件架构的设计

4.3.1 MVC架构模式

4.3.2 软件总体架构

4.3.3 前处理子系统架构

5 有限元前处理软件的详细设计与实现

5.1 界面实现

5.2 应用程序框架

5.3 图形计算模块

5.4 几何图形模块

5.4.1 几何模型的创建

5.4.2 几何图形的管理与组织

5.5 框架结构属性类

5.5.1 NAP前处理软件数据特点

5.5.2 材料类的设计与组织

5.5.3 荷载类的设计与组织

5.5.4 约束类的设计与组织

5.5.5 结点类的设计与组织

5.5.6 截面类的设计与组织

5.5.7 单元类的设计与组织

5.5.8 结构类与有限元类整体关系图

5.6 操作模块

5.6.1 操作模块结构与组织设计

5.6.2 NAP前处理软件交互模型的形式化描述

5.6.3 NAP前处理软件操作类设计及实例

5.7 NAP系统前处理建模文件格式

5.8 NAP前处理系统建模实例

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 待改进与提高之处

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和所做的项目

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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