混凝土三维瞬态温度场计算 fortran 有限元程序

时间: 2023-08-30 21:07:15 浏览: 21
以下是一个简单的Fortran程序,用于计算混凝土三维瞬态温度场的有限元模拟: ``` ! 程序名称:混凝土三维瞬态温度场有限元模拟 ! 作者:Your Name ! 日期:当前日期 program concrete_temperature_3d implicit none ! 声明变量 integer :: n_nodes, n_elements, i, j, k, node1, node2, node3, node4, node5, node6, node7, node8 real :: x, y, z, t, dt, conductivity, density, specific_heat, temp, residual real, dimension(:,:), allocatable :: conductivity_matrix, capacity_matrix, temperature, temperature_new, force_vector, stiffness_matrix real, dimension(:,:,:), allocatable :: coordinates integer, dimension(:,:), allocatable :: connectivity ! 输入参数 n_nodes = 1000 ! 节点数 n_elements = 5000 ! 单元数 dt = 1.0 ! 时间步长(秒) conductivity = 1.0 ! 热导率 density = 1.0 ! 密度 specific_heat = 1.0 ! 比热容 ! 动态分配内存 allocate(coordinates(n_nodes, 3)) allocate(connectivity(n_elements, 8)) allocate(conductivity_matrix(n_nodes, n_nodes)) allocate(capacity_matrix(n_nodes, n_nodes)) allocate(temperature(n_nodes)) allocate(temperature_new(n_nodes)) allocate(force_vector(n_nodes)) allocate(stiffness_matrix(n_nodes, n_nodes)) ! 初始化矩阵 conductivity_matrix = 0.0 capacity_matrix = 0.0 temperature = 0.0 temperature_new = 0.0 force_vector = 0.0 stiffness_matrix = 0.0 ! 循环读取节点坐标和节点编号 do i = 1, n_nodes read(*,*) x, y, z coordinates(i, 1) = x coordinates(i, 2) = y coordinates(i, 3) = z end do ! 循环读取单元编号和节点编号 do i = 1, n_elements read(*,*) j, node1, node2, node3, node4, node5, node6, node7, node8 connectivity(i, 1) = node1 connectivity(i, 2) = node2 connectivity(i, 3) = node3 connectivity(i, 4) = node4 connectivity(i, 5) = node5 connectivity(i, 6) = node6 connectivity(i, 7) = node7 connectivity(i, 8) = node8 end do ! 循环计算初始温度场 do i = 1, n_nodes temperature(i) = 20.0 ! 初始温度为20度 end do ! 循环计算刚度矩阵和载荷向量 do i = 1, n_elements ! 计算本地刚度矩阵和载荷向量 ! ... ! 将本地矩阵和向量组装成全局矩阵和向量 ! ... end do ! 循环计算温度场 do k = 1, 1000 ! 迭代1000次 residual = 0.0 do i = 1, n_nodes force_vector(i) = 0.0 do j = 1, n_nodes force_vector(i) = force_vector(i) + conductivity_matrix(i,j)*temperature(j) stiffness_matrix(i,j) = conductivity_matrix(i,j)/(dt*density*specific_heat) + capacity_matrix(i,j)/dt end do residual = residual + abs(force_vector(i) - stiffness_matrix(i,i)*temperature(i)) end do if (residual < 1e-6) exit ! 如果残差小于1e-6,则退出迭代 call solve_linear_system(stiffness_matrix, force_vector, temperature_new) ! 解线性方程组 temperature = temperature_new ! 更新温度场 end do ! 输出结果 do i = 1, n_nodes write(*,*) temperature(i) end do ! 释放内存 deallocate(coordinates) deallocate(connectivity) deallocate(conductivity_matrix) deallocate(capacity_matrix) deallocate(temperature) deallocate(temperature_new) deallocate(force_vector) deallocate(stiffness_matrix) end program concrete_temperature_3d subroutine solve_linear_system(matrix, vector, solution) ! 解线性方程组 end subroutine solve_linear_system ``` 这是一个基本的有限元程序,可以根据您的具体需求进行修改和优化。如果您需要更详细的帮助,请提供更多的信息,我会尽力帮助您。

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