国家数值风洞工程结构网格变形程序SGDP V1.0开发与应用.docx

国家数值风洞工程结构网格变形程序SGDPV1.0开发与应用
引言
大型工程结构物的设计建造往往需要经过数值模拟和风洞试验。数值模拟可以通过计算机模拟风的运动，对工程结构物的性能进行预测和优化设计；而风洞试验则可以验证模拟结果的准确性和可靠性。因此，结构风洞试验是很重要的一类实验测试方法。而结构风洞试验中经常需要对结构网格进行变形分析，研究其在复杂载荷下的力学性能。本文介绍了国家数值风洞工程结构网格变形程序SGDPV1.0的开发与应用，详述该程序的设计思路、功能特点及应用案例。
一、SGDPV1.0的设计思路
SGDPV1.0是一款针对工程结构网格变形问题开发的软件，主要用于结构风洞试验中对工程结构物进行网格变形分析。在该软件的设计和开发中，结合了Matlab、C语言和FORTRAN等编程语言实现了较为复杂的计算和模拟，具体的设计思路如下：
1.数据处理模块
该模块主要负责读取结构网格的相关数据，并对数据进行处理和分析，提取出关键信息。数据处理模块使用Matlab语言编写，包括对网格文件解析、数据提取等功能。其中，关键数据包括结构的节点坐标、单元拓扑关系和边界条件等。
2.计算模块
该模块主要负责进行网格变形计算，并输出变形结果。计算模块使用FORTRAN语言编写，包括运用网格理论和有限元方法对结构网格的变形进行计算。通过输入节点坐标和单元拓扑关系数据，通过标准有限元方法求解得到结构输入载荷下的变形分布、应力分布和位移分布。
3.结果可视化模块
该模块主要负责将计算得到的变形结果可视化，并以图表、图像等形式展示出来。结果可视化模块使用Matlab语言编写，主要包括网格分析、变形分析、应力分析、变形动画等。
二、SGDPV1.0的功能特点
SGDPV1.0作为一款专门针对工程结构网格变形问题开发的软件，具有以下功能特点：
1.支持多种格式的网格文件
SGDPV1.0能够支持多种格式的网格文件，包括STL、OBJ、PLY等格式，能够较为方便的处理结构网格数据，满足不同用户的需求。
2.高效的计算效率
SGDPV1.0使用FORTRAN语言编写了计算模块，采用了标准的有限元方法进行网格变形计算。在保证计算精度的前提下，该软件的计算效率较高，具有很好的性能和稳定性。
3.可视化效果好
SGDPV1.0使用Matlab语言编写了结果可视化模块，能够支持网格分析、变形分析、应力分析、变形动画等多种形式的可视化展示，展示效果清晰、直观。
三、SGDPV1.0的应用案例
在工程结构风洞试验中，经常需要对建筑物、桥梁、风力发电塔架等结构进行网格变形分析。SGDPV1.0作为一款专门针对这类问题开发的软件，在实际应用中得到了广泛的应用。
以工程结构物风洞试验中对乘车式大跨度桥塔的变形分析为例，使用SGDPV1.0进行网格变形分析。在该应用案例中，使用STL格式的网格文件进行输入，得到了桥塔在复杂荷载下的动态变形情况，如图1所示。
图1.大跨度桥塔变形分析结果
通过该应用案例可以看出，SGDPV1.0具有较为良好的计算精度和可视化效果，能够满足结构风洞试验中对工程结构物进行网格变形分析的需求。
结论
SGDPV1.0是一款专门针对工程结构网格变形问题开发的软件，采用了多种编程语言实现了数据处理、计算和结果可视化等功能特点。在工程结构风洞试验中得到了广泛的应用，具有较高的计算精度和稳定性，能够满足结构风洞试验中对工程结构物进行网格变形分析的需求。该软件具有较为广泛的应用前景。