有限元计算结构力学fortran程序.docx

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有限元计算结构力学fortran程序

计算结构力学编程大作业

时间：

2007年6月

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关于程序的说明

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一、功能：

1、可计算包括节点力，一般非节点力，支座沉降、温度荷载作用、制造误差的平

面桁架、梁、刚架及其组合结构的节点位移与杆端力；

2、可同时计算多种工况下的节点位移与杆端力。

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二、变量说明：

NE——单元数；

N——结构中自由度数；

NJ——节点数；

NS——特殊节点数，包括支座节点、主从节点（1节点不做主节点）、连接桁架的铰节点（没有转角）；

NAI——结构的单元截面类型数；

MT——单元截面类型号；

NL——荷载工况数；

H——截面高度；

E——弹性模量；

JC——单元定位向量数组；

X（NJ）,Y（NJ）——节点的X，Y坐标值；

JE（NE,2）——单元两端节点码数组；

AI（NAI,2）——按单元类型顺序存放A与I，AI（I，1）—第I类单元的截面积，AI（I，2）—第I类单元的

惯性矩；

MT（NE）——单元所属单元类型号；

JS（NS,4）——特殊节点信息，JS（I,1）—结点码；JS（I,2），JS（I,3），JS（I,4）—U，V，CETA约束信息，

有约束为1，没有约束为0；从节点某位移同主节点时位移时，该位移约束信息填主节点码；

PJ（NP,3）——节点荷载信息数组；PJ（I，1）—节点力所在节点号；PJ（I，2）—节点力作用坐标方向：

坐标方向U，V，M分别为1，2，3；PJ（I，3）—节点力的大小（含正负号）；U，V方向集中力时，

与坐标轴正向同向为正，M按右手法则为正；本程序推导过程取y轴向下为正。

PF（NF,4）——非节点荷载数组，并给出以下类型说明：

前6类型数据输法（梯形等可以用叠加法计算）：

PF（I,1）-单元码；PF（I,2）-类型；PF（I,3）-荷载大小；PF（I,4）-c值；

1——垂直于单元的均布力,大小为q，以坐标轴正向为正,c为荷载末端距i节点距离;

2——非节点集中力P，c为荷载距i节点距离;

3——非节点集中力距M，c为荷载距i节点距离，右手法则判正负;

4——三角形荷载，c为荷载距i节点距离，i端为0，距离i端c时力为q;

j端为0的三角形，可按叠加法处理。

5——沿杆轴向均布力,大小为q,c为荷载末端距i节点距离;

6——沿杆轴向集中力,大小为q,c为荷载末端距i节点距离;

从第7到第9类型（支座沉降）数据输法：

PF（I,1）-单元码；PF（I,2）-类型；PF（I,3）-位移大小（含正负），坐标轴正向位为正，转角按右手法则；PF（I,4）-沉降所在的单元位移分量，i端为1-3，j端为4-6；

7——沿轴向支座沉降；

8——垂直于轴向支座沉降；

9——支座转动；

10——制造误差,PF（I,1）—制造误差所在单元，PF（I,2）-类型；PF（I,3）-误差大小（含正负）,正负取决于消除

误差时端点的运动方向，PF（I,4）—误差所在坐标号；

11——温度荷载，PF（I,1）—荷载所在单元，数据形式为：

ElementNo.1,如2单元上有温度荷载，则PF（I,1）=2.1;

PF（I,2）—温度变化值t1,PF（I,3）—温度变化值t2,PF（I,4）—材料线膨胀系数;

TK（NN）——采用一维存储结构刚度矩阵，上半带元素（每列第一个非零元素到对角元）；

KD——主元地址数组，表示结构刚度矩阵的主元在TK中的序号，KD中最后一个数是TK中元素的总个数；

JI——结构刚度矩阵上半带的非对角元素在TK中的地址，JI=KD（J）-J+I；

JN（NJ,3）——结点位移分量编号数组，用于存放结点三个位移的位移分量号码，

JN（I,1），JN（I,2），JN（I,2）-分别为结点I的U，V，CETA分量的位移分量（坐标）号码；

P（N）——节点荷载列阵；在回代求位移时存放位移量；

F（N）——求得的杆端力列阵；

FO（6）——等效节点荷载列阵；

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**********************平面结构分析源程序内容**************************************

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PROGRAMPFF

DIMENSIONX（50）,Y（50）,JE（50,2）,MT（30）,AI（10,2）,JS（20,4）,PJ（50,3）,PF（50,4）,JN（50,3）,

&KD（150）,TK（1000）,P（150）,F（6）,H（50）

DOUBLEPRECISIONTK,P,F

CHARACTER*200TL

OPEN（1,FILE='INDAT.DAT',STATUS='OLD'）

OPEN（2,FILE='OUTDAT.DAT',STATUS='NEW'）

READ（1,70）TL

READ（1,*）NE,NJ,NS,NAI,NL,E

WRITE（2,10）NE,NJ,NS,NAI,NL,E

10FORMAT（5X,'PLANEFRAMESTRUCTUREANALYSIS'/5X,'**********'//2X,'CONTROLPARAMETERS&OFSTRUCTURE'/5X,'NE=',I2,8X,'NJ=',I2,8X,'NS=',I2,8X,'NAI=',I2,/5X,'NL=',I2,8X,'E=',E12.4）

CALLINPUT（NE,NJ,NS,NAI,X,Y,JE,MT,AI,JS,H）!

读入数据文件

CALLDJN（NJ,NS,JS,JN,N）!

计算结构自由度数N，形成结点位移分量数组JN

CALLADE（NE,NJ,N,JE,JN,KD,NN）!

形成主元地址数组KD（N）

CALLSSM（NE,NJ,NAI,E,N,NN,X,Y,JE,MT,AI,JN,KD,TK）!

形成总刚，一维存储数组TK（NN）

CALLUTDU3（TK,NN,KD,N）!

对总刚进行UTDU分解，以用于解方程组

DO20LC=1,NL!

对工况循环

READ（1,70）TL

READ（1,*）NP,NF!

读入工况信息

WRITE（2,30）LC,NP,NF

30FORMAT（/2X,'LOADDATA'/10X,'LOADCASE=',I3/10X,'NP=',I3,8X,'NF=',I3）

CALLNLV（NE,NJ,NAI,E,N,NP,NF,X,Y,JE,JN,PJ,PF,MT,AI,P,H）!

形成总荷载列阵P（N）

CALLBACK3（TK,NN,P,N,KD,JN,NJ）!

解方程组并输出结点位移，存放在数组P（N）中

WRITE（2,40）

40FORMAT（//4X,'MEMBER-ENDFORCESOFELEMENTS'/4X,'ELEMENT',13X,'N',17X,'V',17X,'M'）

DO60M=1,NE

CALLMQN（M,NE,NJ,NAI,N,NF,E,X,Y,JE,MT,AI,JN,PF,P,F,H）!

计算单元杆端力，存放在数组F（6）中

WRITE（2,50）M,（F（I）,I=1,6）!

输出杆端力

50FORMAT（/1X,I10,3X,'N1=',D12.4,3X,'V1=',D12.4,3X,'M1=',D12.4/14X,'N2=',

&D12.4,3X,'V2=',D12.4,3X,'M2=',D12.4）

60CONTINUE

20CONTINUE

70FORMAT（A）

（1）

（2）

END

SUBROUTINEINPUT（NE,NJ,NS,NAI,X,Y,JE,MT,AI,JS,H）!

读入数据文件

DIMENSIONX（NJ）,Y（NJ）,JE（NE,2）,MT（NE）,AI（NAI,2）,JS（NS,4）,H（NE）

INTEGERNO

READ（1,70）TL

READ（1,*）（NO,X（I）,Y（I）,I=1,NJ）

READ（1,70）TL

READ（1,*）（NO,JE（I,1）,JE（I,2）,MT（I）,H（I）,I=1,NE）

READ（1,70）TL

READ（1,*）（NO,（AI（I,J）,J=1,2）,I=1,NAI）

READ（1,70）TL

READ（1,*）（（JS（I,J）,J=1,4）,I=1,NS）

WRITE（2,10）（I,X（I）,Y（I）,I=1,NJ）

WRITE（2,20）（I,JE（I,1）,JE（I,2）,MT（I）,I=1,NE）

WRITE（2,30）（I,（AI（I,J）,J=1,2）,I=1,NAI）

WRITE（2,40）（（JS（I,J）,J=1,4）,I=1,NS）

10FORMAT（//2X,'COORDINATESOFJOINTS'/6X,'JOINT',11X,'X',11X,'Y'/（6X,I4,5X,2F12.4））

20FORMAT（//2X,'INFORMATIONOFELEMENTS'/6X,'ELEMENT',

&4X,'JOINT-I',4X,'JOINT-J',5X,'TYPE'/（2X,4I10））

30FORMAT（/7X,'TYPE',10X,'A',12X,'I'/（8X,I2,5X,2F12.6））

40FORMAT（//2X,'INFORMATIONOFSPECIALJOINTS'/6X,'JOINT',4X,'u',4x,'v',4x,'ceta'/（6X,4I5））

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