面向对象分析：空间8结点等参元的继承关系与有限元编程

在"Sangfor_ac_v12.0.25_上网行为管理系统用户手册"的第三章中，详细讨论了面向对象的程序设计应用于有限元分析系统中的实例。该章节首先介绍了面向对象分析(OOA)和设计(OOD)的基本原理，强调了这两个过程在构建复杂系统中的关键作用。 在面向对象分析阶段，对象识别是核心步骤，通过分析有限元模型，识别出实体类(Entity)、单元类(Element)和结点类(Node)，这些对象代表了模型的基本组成部分。矩阵类(Matrix)作为一个通用数学对象被抽象出来，虽然文中并未详述所有可能的类，如单元管理类、节点管理类等，但明确了继承关系在类设计中的重要性。单元类作为继承关系的典型例子，体现了有限元分析中多种单元类型的共性，它们可以从通用单元类中获取基础属性和操作方法。 继承关系是类/对象之间关系的一种，它反映了“is-a”关系，即特殊类从一般类派生而来。例如，空间8结点等参元作为具体单元类型，是从单元类中继承而来。UML图展示了这种继承关系的可视化表示。 此外，章节还提到了有限元程序设计的核心内容，包括前处理、分析计算和后处理，本文重点在于分析计算部分，涉及单元的刚度矩阵计算、总体刚度矩阵的组装、约束处理、整体求解以及单元应力和应变的计算。面向对象的程序设计方法通过对象、类、继承等概念，将问题域中的实体抽象为对象，以更符合人类思维方式的方式组织和解决问题。 面向对象设计中，封装、聚合、消息传递和多态性等特性有助于简化问题表述，提高代码的可维护性和复用性。这种方法鼓励以问题域为中心，根据对象的属性和相互关系构建系统，与传统程序设计相比，更具有直观性和灵活性。 本章内容深入浅出地展示了如何将面向对象的思想应用于有限元分析程序设计中，特别是继承关系的应用，以及如何通过这一设计方法来优化系统的结构和性能。通过阅读这部分，读者可以理解面向对象方法在实际工程中的应用价值。