使用C语言编写三角形单元有限元程序,并用该程序分析一平面算例
时间: 2024-03-24 12:35:46 浏览: 15
好的,我可以回答你的问题。首先,三角形单元有限元程序是一种用于分析结构和材料行为的数值方法。它将结构或材料划分为许多小的三角形单元,并在每个单元内求解方程,以获得整个结构或材料的行为。
以下是一个使用C语言编写的三角形单元有限元程序的示例:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define MAXNODES 100
#define MAXELEMENTS 100
typedef struct {
double x, y;
} Point;
typedef struct {
int node1, node2, node3;
} Element;
Point nodes[MAXNODES];
Element elements[MAXELEMENTS];
int numNodes, numElements;
void readNodes(FILE *fp) {
int i;
fscanf(fp, "%d", &numNodes);
for (i = 0; i < numNodes; i++) {
fscanf(fp, "%lf %lf", &nodes[i].x, &nodes[i].y);
}
}
void readElements(FILE *fp) {
int i;
fscanf(fp, "%d", &numElements);
for (i = 0; i < numElements; i++) {
fscanf(fp, "%d %d %d", &elements[i].node1, &elements[i].node2, &elements[i].node3);
}
}
void printNodes() {
int i;
for (i = 0; i < numNodes; i++) {
printf("Node %d: (%lf, %lf)\n", i, nodes[i].x, nodes[i].y);
}
}
void printElements() {
int i;
for (i = 0; i < numElements; i++) {
printf("Element %d: (%d, %d, %d)\n", i, elements[i].node1, elements[i].node2, elements[i].node3);
}
}
double area(int i) {
Point a = nodes[elements[i].node1];
Point b = nodes[elements[i].node2];
Point c = nodes[elements[i].node3];
double abx = b.x - a.x;
double aby = b.y - a.y;
double acx = c.x - a.x;
double acy = c.y - a.y;
return fabs(abx * acy - aby * acx) / 2;
}
double length(int a, int b) {
double dx = nodes[b].x - nodes[a].x;
double dy = nodes[b].y - nodes[a].y;
return sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
void computeStiffnessMatrix(double k[numNodes][numNodes]) {
int i, j, e;
double a, l;
for (i = 0; i < numNodes; i++) {
for (j = 0; j < numNodes; j++) {
k[i][j] = 0;
}
}
for (e = 0; e < numElements; e++) {
a = area(e);
l = length(elements[e].node1, elements[e].node2);
k[elements[e].node1][elements[e].node1] += a / (4 * l);
k[elements[e].node1][elements[e].node2] += a / (4 * l);
k[elements[e].node2][elements[e].node1] += a / (4 * l);
k[elements[e].node2][elements[e].node2] += a / (4 * l);
l = length(elements[e].node2, elements[e].node3);
k[elements[e].node2][elements[e].node2] += a / (4 * l);
k[elements[e].node2][elements[e].node3] += a / (4 * l);
k[elements[e].node3][elements[e].node2] += a / (4 * l);
k[elements[e].node3][elements[e].node3] += a / (4 * l);
l = length(elements[e].node3, elements[e].node1);
k[elements[e].node3][elements[e].node3] += a / (4 * l);
k[elements[e].node3][elements[e].node1] += a / (4 * l);
k[elements[e].node1][elements[e].node3] += a / (4 * l);
k[elements[e].node1][elements[e].node1] += a / (4 * l);
}
}
int main(int argc, char *argv[]) {
FILE *fp;
double k[MAXNODES][MAXNODES];
if (argc != 2) {
printf("Usage: %s input_file\n", argv[0]);
return 1;
}
fp = fopen(argv[1], "r");
if (fp == NULL) {
printf("Error: unable to open input file '%s'\n", argv[1]);
return 1;
}
readNodes(fp);
readElements(fp);
fclose(fp);
printNodes();
printElements();
computeStiffnessMatrix(k);
return 0;
}
```
这个程序可以读取一个包含节点和单元信息的文件,计算刚度矩阵,并打印节点和单元信息。你可以使用这个程序分析一个平面算例,只需将节点和单元信息以正确的格式保存在一个文件中,并将文件名作为程序的参数即可。
希望这个回答能够帮助到你!