基于移动终端的结构有限元法信息化处理

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作为土木行业重要的力学算法,有限元法一直以来都有着广泛的应用。在实际工程应用中,由于单元划分精细,荷载条件复杂,有限元法的计算量相对较大,人工计算无法达到工程要求的速度与精确性。这也就必然催生了有限元软件的诞生与发展。传统的有限元软件是基于Fortran语言的,随着计算机的发展,C++语言开始运用于有限元编程中,C++的出现弥补了Fortran的不足。然而,Fortran和C++所开发出的有限元软件均未脱离Windows操作平台。随着3G时代的到来,移动终端的时效性、便携性等诸多特性得到了广泛的关注,越来越多的领域开始尝试与移动终端开发领域相结合。作为工程条件多变、计算精度和时效要求较高的土木行业,与移动终端领域的结合必然有其潜在的发展空间和前景。传统的有限元法一般步骤为:结构离散化、计算单元刚度矩阵、形成总体刚度矩阵、以节点为隔离体建立平衡方程、施加荷载形成整体荷载列阵、引入边界条件、求解方程。本文首先进行了特定情况下结构位移计算的理论公式推导,以此为依据,通过剖析传统有限元法的计算步骤,设计了VC++有限元程序,并通过基于该程序的算例证实了VC++有限元法的可行性。同时,在可行性研究中,本文通过建立不同的模型,将划分粗网格与划分细网格的计算结果进行比较,阐明了有限元法本身特性,即有限元法本身为近似计算以及有限元法的精度依赖于其对结构网格的划分。最后通过将Java与VC++相结合,运用安卓SDK、NDK完成了土木有限元软件的手机终端开发。该软件的主要功能是能够进行有限元模型的数据导入与计算,结合Java语言,通过程序框架搭建、类定义、调用C++函数等,正确的将计算过程与结果数据显示在手机桌面上,该软件脱离了传统有限元软件所基于的Windows平台,证实了土木行业与移动终端领域结合的可行性。
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