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SiPESC.FEMS (开放式结构有限元分析系统)

在插件技术和工程数据库系统研发的基础上,结合有限元分析问题,设计了开放式结构有限元分析系统,建立了有限元分析系统各层次的开放接口和管理机制。

有限元数据库:完成了几十多种数据类,分别为节点、单元、材料、坐标转换阵、约束数据、节点控制阵、单元控制阵、载荷等。这些数据都与工程数据库研发工作结合,完成了大数据量的测试,均可实现GB数量级存储。

动态开发接口:系统设计中完成了结构有限元线弹性静力分析功能,具备了大规模计算数据管理能力。基于插件管理系统,将有限元分析过程中的任务逐一分解,形成各子任务,并形成任务的统一管理模式,提出开放接口的设计方案。目前已完成节点排序、自由度排序、节点主从控制、单元主从控制、单元刚度阵管理、总刚集成与分解、位移求解等主要模块开发。上述模块均有标准扩展接口和动态替换机制;新的功能模块,可通过管理机制对原有模块进行动态更新或替换。该系统的所有计算模块和计算数据对二次开发完全开放,用户可以通过接口访问和调用数据及模块。

已有代码的集成案例:基于插件的研发强调的是接口编程,为集成已有的有限元计算模块提供了可能;通过动态链接库和接口设计,已实现了基于Lapack算法库的稀疏矩阵求解模块的集成。

任务流动态配置:有限元计算包括复杂的流程(如静力分析、瞬态时程分析、动力特征值分析、屈曲稳定性分析等)。任务流的管理在常规系统中都在软件代码中固化,用户无法更改,而在本系统中任务流的配置支持动态设置。

结构有限元分析软件研发工作的特色是可扩展功能均通过插件技术实现。目前结构有限元软件系统的核心功能已实现,并形成针对有限元分析的设计方法和设计模式,进一步的工作(如弹塑分析、大变形非线性分析等)将基于其开放性技术全面展开。