本节给出使用 FEtch 系统求解有限元问题的基本步骤。首先,需要基于有限元语言的语法规则编写 FEtch 系统所需要的脚本文件。然后,提交脚本,通过 FEtch 编译系统生成相应的有限元计算程序。最后,针对特定的案例,利用前后处理软件 GiD 准备好输入数据,我们即可对一个实际的问题进行计算分析。具体步骤如下。
基本步骤
- 提出问题,确定待求解的物理量服从的数学物理方程、参数及初边界条件等;
- 推导控制方程的弱形式,书写相应的 PDE 和 FBC 文件;
- 书写 MDI 文件,用于组织 PDE 和 FBC 文件,定义单元类型和数值积分方法等;
- 分析求解算法,确定是直接调用系统库中相应 NFE 算法文件,还是自行设计 NFE 算法文件;
- 书写 GCN 文件,描述具体的求解过程,组织和调用由系统所提供的组件命令;
- 在 FEtch 系统上提交脚本文件,生成有限元计算程序的 exe 可执行文件和 GiD 软件的前处理模板文件,并下载到本地;
- 进入 GiD 软件界面,进行前处理,即几何建模、材料赋值和网格剖分等操作,导出计算所需的数据输入文件;
- 运行前面生成好的有限元计算程序,进行计算;
- 再次进入 GiD 软件界面,进行后处理操作,对计算结果作进一步的分析。
值得注意的是,一旦计算程序顺利生成,用户完全可以脱离 FEtch 系统,自由地使用该计算程序进行计算分析,从而实现由开发者到使用者的角色转换。
工作模式
为了加深理解,理清用户脚本文件、FEtch 内核、生成的 exe 计算程序和 GiD 前后处理之间的联系,这里简单地给出 FEtch 系统的工作模式和文件传递过程。
用户的工作量主要集中在脚本文件填写、GiD 前处理和 GiD 后处理部分。用户需认真体会每个环节和每个文件的作用。后续我们会结合具体算例来进行详细地讲解。