平面刚架分析程序——一维线性弹性力学计算

"计算力学编程分析 - 刚架结构力学计算程序" 该资源是一个用于分析一维线性弹性力学问题的计算机程序，特别针对平面刚架结构。程序由兰州理工大学工程力学系的滕兆春编写并保留所有权利。程序的核心功能是解决在各种荷载作用下平面刚架结构的节点位移、内力以及支座反力的计算。 程序的结构和主要变量定义如下： 1. `cprogramframe.for`: 这是程序的主文件名，通常在FORTRAN语言中表示源代码文件。 2. `PROGRAM MAIN`: 定义了主程序入口。在FORTRAN编程中，`PROGRAM`关键字用于声明一个程序单元。 3. 使用`INTEGER`, `REAL`, 和 `CHARACTER` 数据类型定义变量，如 `RR`, `AA`, `GG`, `EP`, `RP`, `T`, `FNAME`, 和 `FNAOT`，分别存储不同类型的数值和字符串信息。 4. `COMMON` 块用于在不同的子程序之间共享数据。例如，`/A1/` 包含了结构几何信息，`/A2/` 存储荷载和材料属性，`/A3/` 存储元素属性和坐标，`/A4/` 和 `/A5/` 分别处理柔度矩阵和结果数据，而 `/A6/` 存储最终的解向量和变形数据。 5. `READ` 和 `WRITE` 语句用于用户交互，让用户输入数据文件名 (`FNAME`) 和输出文件名 (`FNAOT`)。 6. `OPEN` 语句打开用户指定的输入和输出文件，以便读取输入数据和写入计算结果。 在计算力学中，刚架结构通常由一系列连接的杆件组成，每个杆件被视为刚性，且只允许沿轴向的线性变形。程序采用有限元方法（Finite Element Method, FEM）来对结构进行离散化，将刚架分解为多个一维的杆件元素（2-nodes rigid links）。每个杆件的属性，如长度、截面面积、弹性模量和剪切模量等，都在程序中通过元素属性数组存储。 通过求解结构的柔度矩阵和力向量，程序可以计算出节点的位移、杆件的内力（轴力、弯矩和剪力）以及支座处的反力。柔度矩阵由所有元素的柔度贡献组成，它与结构的刚度矩阵互为逆矩阵。一旦求得节点位移，内力和支座反力即可通过结构的力平衡条件得到。 在实际应用中，用户会提供结构的几何信息（节点位置、杆件连接）、荷载条件（节点荷载、分布荷载）和材料属性（弹性模量、泊松比），然后程序将执行以下步骤： 1. 读取输入文件中的结构数据。 2. 构建柔度矩阵。 3. 求解节点位移。 4. 计算杆件内力和支座反力。 5. 将结果写入输出文件，供用户查看和分析。 这样的程序在工程实践中非常有用，因为它能够快速准确地分析复杂结构的力学行为，节省大量手动计算的时间，同时也方便了结果的可视化和后续的优化设计。对于学习计算力学和结构工程的学生以及工程师来说，理解和掌握此类程序的使用和编写至关重要。