基于.NET的平面杆系结构仿真系统的研究与开发

论文摘要

随着经济建设的发展和科学技术的进步,土木工程实践中所出现的结构分析问题愈来愈大型化和复杂化。传统的结构力学分析方法与计算难以适应,其中主要的因素便是极其庞大的计算工作量。因此,把计算机应用于结构力学分析之中便是必然的。这样我们可以利用计算机通过离散模型的数值分析来对结构进行分析。本文所开发的PFAS（Plane Frame Analysis System）系统,根据有限元理论基础,在.NET框架中采用VisualStudio.NET开发环境,开发出实用的结构分析程序软件,用以处理大型的、复杂的、静定或超静定的平面杆系结构。把理论和实际充分结合,使用C#语言编写程序实现对结构内力和位移的计算,运用GDI+技术绘制出结构的内力图形;并且使用C#语言编写DXF接口程序,实现结构内力图的导出功能,以便于将内力图用于其它CAD软件进行处理。随着计算机技术的发展,有限单元法和计算机在工程中的应用越来越广泛。本文开发的PFAS系统具备了高度可视化、智能化和精确仿真的特点,具有一定的学术研究价值和实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 选题的科学根据
• 1.4 本文研究内容
• 2 .NET开发平台简介
• 2.1 .NET概述
• 2.1.1 .NET的设计理念
• 2.1.2 .NET的基本概念
• 2.2 .NET开发框架
• 2.2.1 框架设计目的及组成
• 2.2.2 .NET框架的核心部分
• 2.2.3 提供的服务
• 2.3 .NET中的 GDI+
• 2.3.1 GDI+简介
• 2.3.2 绘图平面（Graphics）
• 2.3.3 画笔（Pen）
• 2.3.4 刷子（Brush）
• 2.4 .NET的特性及优势
• 2.4.1 .NET的特性
• 2.4.2 .NET的优势
• 3 PFAS系统的理论基础
• 3.1 PFAS（Plane Frame Analysis System）系统的仿真技术
• 3.1.1 系统仿真概论
• 3.1.2 计算机仿真
• 3.1.3 PFAS仿真系统的仿真理论
• 3.2 有限元法概论
• 3.2.1 有限元法要点
• 3.2.2 有限元法特性
• 3.2.3 PFAS系统中的有限元法
• 3.3 功能原理
• 3.3.1 虚功原理
• 3.3.2 虚位移原理
• 3.3.3 能量原理
• 3.3.4 互等定理
• 3.4 单元刚度矩阵
• 3.4.1 单元刚度矩阵的性质
• 3.4.2 位移函数
• 3.4.3 单元刚度矩阵的形成
• 3.5 结构刚度矩阵与荷载向量
• 3.5.1 结构刚度矩阵的性质
• 3.5.2 结构刚度矩阵的形成
• 3.5.3 荷载向量
• 3.6 结构刚度方程的求解方法
• 3.6.1 高斯（Gauss）消元法
• T法'>3.6.2 [L][D][L]^T法
• 4 PFAS系统设计与功能实现
• 4.1 PFAS系统的结构
• 4.1.1 PFAS的主要结构模块
• 4.1.2 PFAS界面模块构成
• 4.2 PFAS系统的功能
• 4.3 PFAS实用结构静力分析程序设计
• 4.3.1 PFAS系统编程要点
• 4.3.2 PFAS系统程序设计流程图
• 4.3.3 程序模块设计
• 4.3.4 程序的计算功能
• 4.3.5 单元定位向量的作用
• 4.4 PFAS系统的实现
• 4.4.1 PFAS系统的软、硬件环境
• 4.4.2 PFAS系统功能实现
• 4.4.3 PFAS系统算例
• 5 图形接口程序生成
• 5.1 DXF文件的生成
• 5.1.1 DXF文件格式
• 5.1.2 DXF文件信息含义
• 5.1.3 坐标变换
• 5.1.4 单元内力图生成原理
• 5.1.5 DXF主要实体段（ENTITIES）编程
• 5.1.6 程序实例
• 5.2 Windows图形界面的生成
• 5.2.1 图形绘制概述
• 5.2.2 GDI+的主要功能
• 5.2.3 绘图表面
• 5.2.4 GDI+坐标系
• 5.2.5 程序窗体内力图形的生成
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间主要科研成果