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楼主: Rainyboy

[Python] 瞬态动力学方程组的求解程序In Python

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 楼主| 发表于 2011-9-21 15:34 | 显示全部楼层
回复 15 # fawcgzmg 的帖子

解方程的方法和程序大多都是通用的,我倒是建议你给作者发个邮件,论文上的联系方式就是干这个使的。
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发表于 2011-9-22 06:19 | 显示全部楼层
回复 16 # Rainyboy 的帖子

日本论文,没办法
发表于 2011-10-3 00:37 | 显示全部楼层
楼主太牛了,我从来没想过还能用python实现这个动力学问题。最近我也一直在学python,主要是用于ABAQUS的后处理,不知楼主对这方面有什么研究没有?
发表于 2011-10-6 10:00 | 显示全部楼层
楼主您好!我学习python是为了将它与abaqus结合使用,前几天我编了一个从odb文件中提取时程曲线的代码:
  1. from odbAccess import *
  2. from string import *
  3. from abaqusConstants import *
  4. odb=openOdb('F:/abaqus odb file/0.3gtianjin/tianjin3g.odb')
  5. len1=len(odb.steps['Step-1'].frames)
  6. len2=len(odb.steps['Step-2'].frames)
  7. frameRepository1=odb.steps['Step-1'].frames
  8. frameRepository2=odb.steps['Step-2'].frames
  9. f1=open('d4.dat','w+')
  10. f2=open('d5.dat','w+')
  11. f3=open('d6.dat','w+')
  12. for frame1 in range(len1):
  13.         dis=frameRepository1[frame1].fieldOutputs['U'].getSubset(NODAL).values
  14.         dataline1=dis[10].data[0]
  15.         dataline2=dis[23].data[0]
  16.         dataline3=dis[24].data[0]
  17.         dataline4=dis[25].data[0]
  18.         data1=dataline1-dataline2
  19.         data2=dataline2-dataline3
  20.         data3=dataline3-dataline4
  21.         f1.write(str(data1)+'\n')
  22.         f2.write(str(data2)+'\n')
  23.         f3.write(str(data3)+'\n')
  24. for frame in range(len2):
  25.         dis=frameRepository2[frame].fieldOutputs['U'].getSubset(NODAL).values
  26.         dataline1=dis[10].data[0]
  27.         dataline2=dis[23].data[0]
  28.         dataline3=dis[24].data[0]
  29.         dataline4=dis[25].data[0]
  30.         data1=dataline1-dataline2
  31.         data2=dataline2-dataline3
  32.         data3=dataline3-dataline4
  33.         f1.write(str(data1)+'\n')
  34.         f2.write(str(data2)+'\n')
  35.         f3.write(str(data3)+'\n')
  36. f1.close()
  37. f2.close()
  38. f3.close()
复制代码
但这段代码运行的效率实在是有点低啊。麻烦您帮我看下可以如何提高它的效率,谢谢!
发表于 2011-12-20 11:24 | 显示全部楼层
这个不错
发表于 2012-5-9 10:44 | 显示全部楼层
路过,支持一下
发表于 2012-6-17 10:06 | 显示全部楼层
加油。很不错。
发表于 2012-12-19 15:47 | 显示全部楼层

您好,我用matlab编程用wilson,newmark和解析解计算了单自由度和两自由度的位移响应,计算结果是完全吻合的,但是对于多自由度,我不知道怎么办了
%function [d,v,a] = Wilson( K, M, C, f, d1, v1, dt, tend )
% 利用Wilson-theta (Newmark) 解析解法计算结构的动力响应
  %K=sysK;% K ----- 调用刚度矩阵
%M=sysM; % M ----- 调用质量矩阵

% C=0.03*M+0.02*K;% C ----- 阻尼矩阵
K=[2,-1;-1,3];
  M=[4,0;0 8];
  C=0;
dt=0.1;% dt ----- 时间步长
tend=40;% tend --- 结束时间
w=600;
[n,n] = size( K ) ;

%Wilson算法
theta = 1.37 ;
tao = theta*dt ;
alpha0 = 6/tao^2 ;
alpha1 = 3/tao ;
alpha2 = 2*alpha1 ;
alpha3 = tao/2 ;
alpha4 = alpha0/theta ;
alpha5 = -alpha2/theta ;
alpha6 = 1-3/theta ;
alpha7 = dt/2 ;
alpha8 = dt^2/6 ;
K1 = K + alpha0*M + alpha1*C ;
d = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
v = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
a = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
f = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
d(1,1) = 1.2 ; %初始位移
d(2,1)=0;
v(:,1) = 0 ;%初始速度
f(:,1) =0 ;%初始载荷
a(:,1) = inv(M)*(f(:,1)-K*d(:,1)-C*v(:,1)) ;  %初始加速度
t=0:dt:tend;
for i=2:1:length(t)
%t(i) = (i-1)*dt ;
f(:,i)=0*100*sin(w*t(i));
ftheta = floor(theta) ;
%fq = f(i-1+ftheta-1)+ (theta-ftheta)*( f(i+ftheta-1) - f(i+ftheta-2) ) ;
fq=f(:,i-1)+ftheta*(f(:,i)-f(:,i-1));
f1 = fq + M*(alpha0*d(:,i-1)+alpha2*v(:,i-1)+2*a(:,i-1))+ C*(alpha1*d(:,i-1)+2*v(:,i-1)+alpha3*a(:,i-1)) ;
dq= inv(K1)*f1 ;
a(:,i) = alpha4*(dq-d(:,i-1)) + alpha5*v(:,i-1) + alpha6*a(:,i-1) ;
v(:,i) = v(:,i-1) + alpha7 * ( a(:,i) + a(:,i-1) ) ;
d(:,i) = d(:,i-1) + dt*v(:,i-1) + alpha8 * ( a(:,i)+2*a(:,i-1) ) ;
end
%解析解

for i=1:length(t)
x(i)=0.4*cos(0.5*t(i))+0.8*cos(1.581*0.5*t(i));
end

%Newmark算法
gama = 0.5 ;
beta = 0.25 ;
[n,n] = size( K ) ;
Nalpha0 = 1/beta/dt^2 ;
Nalpha1 = gama/beta/dt ;
Nalpha2 = 1/beta/dt ;
Nalpha3 = 1/2/beta - 1 ;
Nalpha4 = gama/beta - 1 ;
Nalpha5 = dt/2*(gama/beta-2) ;
Nalpha6 = dt*(1-gama) ;
Nalpha7 = gama*dt ;
NK1 = K + Nalpha0*M + Nalpha1*C ;
Nd = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
Nv = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
Na = zeros( n, floor(tend/dt) + 1 ) ;
Nd(1,1) = 1.2 ; %初始位
Nd(2,1)=0;
f(:,1) =0 ;%初始载荷
Na(:,1) = inv(M)*(f(:,1)-K*Nd(:,1)-C*Nv(:,1)) ;  %初始加速度
t=0:dt:tend;
for i=2:1:length(t)
f(:,i)=0*100*sin(w*t(i));
f2 = f(:,i) + M*(Nalpha0*Nd(:,i-1)+Nalpha2*Nv(:,i-1)+Nalpha3*Na(:,i-1))+ C*(Nalpha1*Nd(:,i-1)+Nalpha4*Nv(:,i-1)+Nalpha5*Na(:,i-1)) ;
Nd(:,i) = inv(NK1)*f2 ;
Na(:,i) = Nalpha0*(Nd(:,i)-Nd(:,i-1)) - Nalpha2*Nv(:,i-1) - Nalpha3*Na(:,i-1) ;
Nv(:,i) = Nv(:,i-1) + Nalpha6*Na(:,i-1) + Nalpha7*Na(:,i) ;
end

plot(t,d(1,:),'-b^',t,Nd(1,:),'g+',t,x,'r')
xlabel('t');
ylabel('u(t)');
title('位移与时间的关系');





 楼主| 发表于 2012-12-20 22:19 | 显示全部楼层
ME! 发表于 2012-12-19 15:47
您好,我用matlab编程用wilson,newmark和解析解计算了单自由度和两自由度的位移响应,计算结果是完全吻合 ...

对于多自由度就不要固定矩阵的维数,编程时用一个变量来处理矩阵的维数呗
发表于 2012-12-22 09:47 | 显示全部楼层
不是很懂您的意思,能说的详细点吗?怎么实现啊
 楼主| 发表于 2012-12-22 14:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 Rainyboy 于 2012-12-22 14:45 编辑
ME! 发表于 2012-12-22 09:47
不是很懂您的意思,能说的详细点吗?怎么实现啊

以单步欧拉方法为例,在求解当前时间步的响应的程序中可以用矩阵运算,这样就不用关系模型的维数是多少了。

[code=Python width=1000px]#本文件包含:瞬态响应分析方法之一:欧拉法
import numpy as math;
from DynamicProcessBasic import *;
from MechanicMode import *;

class EularMethod(LinearDynamicMethod):
    '''欧拉法'''
    def solve(self,dt,timezone):
        LinearDynamicMethod.solve(self,dt,timezone);
        #以局部变量引用,增加代码的可读性
        (TotalSteps,dis_alltime,vec_alltime,acc_alltime,t_alltime) = \
        (self.TotalSteps,self.dis_alltime,self.vec_alltime,self.acc_alltime,self.t_alltime);
        #引入初始条件
        t_alltime[0,0] =self.timestart;
        dis_alltime[0,:] =self.Mode.InitCondition[:,0].T;
        vec_alltime[0,:] =self.Mode.InitCondition[:,1].T;
        acc_alltime[0,:] =self.Mode.InitCondition[:,2].T;
        #开始递推
        for i in range(1,TotalSteps):
            t_alltime[i,0] = self.timestart + i*dt;
            dis_alltime[i,:] = dis_alltime[i-1,:] + self.dt*vec_alltime[i-1,:];
            vec_alltime[i,:] = vec_alltime[i-1,:] + self.dt*acc_alltime[i-1,:];
            acc_alltime[i,:] = (self.Mode.M.I*(-1.0*self.Mode.K*(dis_alltime[i,:].T)- \
            1.0*self.Mode.C*(vec_alltime[i,:].T)+(self.Mode.GetForceVectorAt(t_alltime[i,0])).T)).T;[/code]
发表于 2012-12-22 16:39 | 显示全部楼层
我是这样做的,我是想说为什么我代入二自由度的质量矩阵和刚度矩阵求解时,求解的结果是正确的,代入多自由度的问题时就不行,可能我编程用的matlab,而您用的是python,可能也有点出入!
 楼主| 发表于 2012-12-22 22:21 | 显示全部楼层
ME! 发表于 2012-12-22 16:39
我是这样做的,我是想说为什么我代入二自由度的质量矩阵和刚度矩阵求解时,求解的结果是正确的,代入多自由 ...

哈哈,这样啊,会错意了,我是用的PYTHON,MATLAB以前用过一些,后来就全换成PYTHON了,你的多自由度测试算例在哪本书上找到的?还是拿别的软件算的?
发表于 2012-12-25 16:01 | 显示全部楼层
在徐荣桥的结构分析的有限元法与matlab程序设计
徐斌-Matlab有限元结构动力学分析与工程应用
发表于 2013-3-24 16:41 | 显示全部楼层
弱弱地问一句:为什么不用MATLAB编?
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