用來進行結構靜力分析、動力分析和最優化設計的電腦應用軟體,又稱結構程式系統。它是隨著計算結構力學的發展而發展起來的。前者所達到的水準也是後者的發展水準的一個重要標誌。

  60年代中期,由於第三代電子數位電腦的出現和有限元法的普遍應用,計算結構力學迅速發展,編制程式的工作量大為增加。軟體系統的發展,避免瞭為解決各種力學問題必須編制大量專門程式的許多重複工作。到瞭70年代,各種結構軟體紛紛研製成功,功能日臻完善,廣泛應用於於工業技術的各個領域。

  結構軟件系統的主要特點是它的通用性。每個系統都有許多各種類型的單元可供使用者選用,並且還可以由使用者加入自己需要的特殊單元,組成有限元模型。因此,一個系統往往可以完成從桁架、剛架、薄壁結構、板殼直到各種組合結構和連續體的計算。每個系統又有許多可以完成各種力學功能的程序模塊。因此,一個系統除瞭可以完成普通的彈性結構的靜力和動力分析外,還可考慮幾何和物理的非線性影響。

  結構軟件系統雖有很強的通用性,但並不能完全取代專用程序。對於一些需要大量重復計算的問題,專用程序的效率高,可以顯著縮短計算時間,降低計算費用。

  結構軟件系統的另一特點是它的靈活性。使用者可以根據自己的需要,用系統提供的專用語言,編寫特定的計算流程。系統一般是由許多個程序模塊組成的。當需要增加新的功能或作某些改進時,隻要增加新的模塊或改進原有的某些模塊即可。

  結構軟件系統必須有很高的可靠性。因此在編制程序時,要十分註意程序的質量,在系統投入使用後,還要加強維護。

  為瞭減少準備原始數據的人工工作量,某些結構軟件系統,具有自動生成原始數據的前處理能力。使用者隻要給出必要的小量信息,系統就可以自動劃分結構的有限元模型網格,給出節點坐標,單元位置和編號等數據。

  好的結構軟件系統,一般都有在顯示器上顯示結構圖形和有關信息的能力。使用者利用圖像顯示,可以很方便地查出由他輸入的或系統自動生成的數據的錯誤,還可以對計算過程進行監督和控制。計算結果也可以形象地在顯示器上顯示出來。

  系統中的程序模塊按照不同的作用大致分為五類:①語言解釋模塊。它把使用者編寫的計算流程翻譯為監控程序能夠識別的代碼。②數據自動生成模塊。它根據使用者提供的各種信息,自動生成計算所需的全部原始數據。③功能模塊。每一功能模塊,一般可以完成一種力學問題的求解,或其中的一步。④輔助模塊。它協助控制程序控制計算流程,保證使用者能方便靈活地使用結構軟件系統。⑤輸出模塊。它由使用者選定輸出的格式和內容。

  用計算結構力學方法求解一個力學問題時,需要結構軟件系統處理的數據量往往非常大。一般采用數據庫的方式進行數據管理,即把有一定內在聯系的數據集合在一起,以盡可能少的重復(一個數據最好隻存儲一次)存儲在磁盤上。在數據庫中,數據的實際存儲方式,對於使用這些數據的程序沒有關系,因此,程序的變化不會對數據庫有任何影響,而數據的變化,也不會影響使用它的程序。

  附圖是一個有20個零級子結構的結構樹形圖,樹形圖表示各級子結構的從屬關系。以結構軟件系統HAJIF為例,它所提供的專用語言所編寫的結構應力分析流程如下:

 SHI               計算開始

 SJSH              數據自動生成

 JGSX101(001,002),102(003,    結構樹形描述

     004),……,401(201,

     301),501(401,109.

 JLFX               靜力分析

 DY                打印輸出

 WAN               計算結束

  

參考書目

《1980年全國計算力學會議文集》,北京大學出版社,北京,1981。