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面向对象有限元编程|整体结构类(上)

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fem178
发布2020-10-30 14:42:08
4820
发布2020-10-30 14:42:08
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Python是一个动态语言,在list等容器类里,我们可以放入任何类型的数据(字符串,浮点数等):

代码语言:javascript
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a = [1, 2.3, 'n']

这个方便也会带来问题。说的高大上点,就是这样的代码不安全。

比如这段:

代码语言:javascript
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scores = [11, 22, 33, 44]  #列表元素都是int类型
#list可以添加任何类型,不小心加进去一个字符串
scores.append('88')
#求和:下面这行会报错,因为字符串'88'不能和其他数字相加。
sum(scores)

#Python3.9可直接将scores定义成为只能存放整数的列表,这和C++的泛型容器很像了。
scores = list[int]()
#这就意味着scores里面的东西一定是数字,我们后面对它的操作可以放心大胆的去做。也就意味着更安全的程序。
#添加字符串进去是不允许的,在写代码的时候就会提示出错了。
scores.append('88')

对于下面的结构,有铰接点,也有刚接点,有杆单元,也有梁单元。

在创建结构对象时,要把所有的结点对象和单元对象放入列表nodeList和elementList中,从前面对Python语法的讨论可知,这是可行的,也很简便。假定nd1,nd2,nd3,nd4,nd5是5个节点对象,elem1,elem2,elem3,elem4是4个单元对象,那么

代码语言:javascript
复制

nodeList = [nd1,nd2,nd3,nd4,nd5]
elementList = [elem1,elem2,elem3,elem4]

C++要实现类似的功能,就要从抽象的节点(单元)类着手了。

代码语言:javascript
复制
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

//抽象的单元类
class AbstractElement
{
public:

    virtual ~AbstractElement() = default;
    virtual size_t getID() const = 0;   // 纯虚函数 
};

//杆单元类
class Truss : public AbstractElement
{
protected:
    size_t id{ 0 };

public:
    Truss() = default;
    Truss(size_t id_) : id{ id_ } {}
    size_t getID() const override { return id; }


};

//梁单元类
class Beam : public AbstractElement
{
protected:
    size_t id{ 0 };

public:
    Beam() = default;
    Beam(size_t id_) : id{ id_ } {}
    size_t getID() const override { return id; }
};

int main()
{
    Truss t1{ 1 }; //杆单元对象
    Beam  b1{ 2 }; //梁单元对象
     
     //泛型容器的存储类型为抽象单元类型指针
    std::vector<AbstractElement*> elems{ &t1, &b1 };

    return 0;

}

同样,如果一个结构对象包含多种材料,也可以定义一个matrialList列表。如何定义节点类和单元类可参考话题#面向对象有限元编程#前3篇。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自微信公众号。
原始发表:2020-10-27,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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