结构软件系统

用来进行结构静力分析、动力分析和最优化设计的计算机应用软件，又称结构程序系统。它是随着计算结构力学的发展而发展起来的。前者所达到的水平也是后者的发展水平的一个重要标志。

60年代中期，由于第三代电子数字计算机的出现和有限元法的普遍应用，计算结构力学迅速发展，编制程序的工作量大为增加。软件系统的发展，避免了为解决各种力学问题必须编制大量专门程序的许多重复工作。到了70年代，各种结构软件纷纷研制成功，功能日臻完善，广泛应用于工业技术的各个领域。

结构软件系统的主要特点是它的通用性。每个系统都有许多各种类型的单元可供使用者选用，并且还可以由使用者加入自己需要的特殊单元，组成有限元模型。因此，一个系统往往可以完成从桁架、刚架、薄壁结构、板壳直到各种组合结构和连续体的计算。每个系统又有许多可以完成各种力学功能的程序模块。因此，一个系统除了可以完成普通的弹性结构的静力和动力分析外，还可考虑几何和物理的非线性影响。

结构软件系统虽有很强的通用性，但并不能完全取代专用程序。对于一些需要大量重复计算的问题，专用程序的效率高，可以显著缩短计算时间，降低计算费用。

结构软件系统的另一特点是它的灵活性。使用者可以根据自己的需要，用系统提供的专用语言，编写特定的计算流程。系统一般是由许多个程序模块组成的。当需要增加新的功能或作某些改进时，只要增加新的模块或改进原有的某些模块即可。

结构软件系统必须有很高的可靠性。因此在编制程序时，要十分注意程序的质量，在系统投入使用后，还要加强维护。

为了减少准备原始数据的人工工作量，某些结构软件系统，具有自动生成原始数据的前处理能力。使用者只要给出必要的小量信息，系统就可以自动划分结构的有限元模型网格，给出节点坐标，单元位置和编号等数据。

好的结构软件系统，一般都有在显示器上显示结构图形和有关信息的能力。使用者利用图像显示，可以很方便地查出由他输入的或系统自动生成的数据的错误，还可以对计算过程进行监督和控制。计算结果也可以形象地在显示器上显示出来。

系统中的程序模块按照不同的作用大致分为五类：①语言解释模块。它把使用者编写的计算流程翻译为监控程序能够识别的代码。②数据自动生成模块。它根据使用者提供的各种信息，自动生成计算所需的全部原始数据。③功能模块。每一功能模块，一般可以完成一种力学问题的求解，或其中的一步。④辅助模块。它协助控制程序控制计算流程，保证使用者能方便灵活地使用结构软件系统。⑤输出模块。它由使用者选定输出的格式和内容。

用计算结构力学方法求解一个力学问题时，需要结构软件系统处理的数据量往往非常大。一般采用数据库的方式进行数据管理，即把有一定内在联系的数据集合在一起，以尽可能少的重复(一个数据最好只存储一次)存储在磁盘上。在数据库中，数据的实际存储方式，对于使用这些数据的程序没有关系，因此，程序的变化不会对数据库有任何影响，而数据的变化，也不会影响使用它的程序。

附图是一个有20个零级子结构的结构树形图，树形图表示各级子结构的从属关系。以结构软件系统HAJIF为例，它所提供的专用语言所编写的结构应力分析流程如下：

SHI 计算开始

SJSH 数据自动生成

JGSX 101(001，002)，102(003，004)，……，401(201，301)，501(401，109) 结构树形描述

JLFX 静力分析

DY 打印输出

WAN 计算结束

参考书目 《1980年全国计算力学会议文集》，北京大学出版社，北京，1981。