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FELAC-国产有限元语言及其编译器


一、产品概述

有限元语言及其编译器(Finite Element Language And it´s Compiler),以下简称FELAC)是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平研究员于1983年开始研发的通用有限元软件平台,是具有国际独创性的有限元计算软件,是PFEPG系列软件三十年成果(1983—2013年)的总结与提升,有限元语言语法比PFEPG更加简练,更加灵活,功能更加强大。其核心采用元件化思想来实现有限元计算的基本工序,采用有限元语言来书写程序的代码,为各领域、各类型的有限元问题求解提供了一个极其有力的工具。FELAC可以在数天甚至数小时内完成通常需要一个月甚至数月才能完成的编程劳动。

FELAC2.2采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言,它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式,非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式,并由生成器解释产生完整的有限元计算C语言源程序。

FELAC2.2面向高校、研究院、设计院等科研单位,旨在将科研人员从繁重的代码编写工作中解放出来,快速将理念转化成现实成果,降低有限元/有限体积计算程序开发成本。

二、FELAC2.2全新的开发环境

1FLEAC2.2产品特色

 1)、最本质的多物理场耦合求解平台


 2)、最全面支持多核、多处理器系统


 3)、灵活扩展的有限元开发环境


 4)、完全自主知识产权的CAE仿真分析软件


 5)、机械化编程替代人工编程模式


 6)、面向高校、企业、研究院、设计院等科研单位


2FELAC2.2基本思想

FELAC2.2的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后,就可以得到所有有限元计算的程序代码,该系统采用一种语言和四种技术开发而成。


1、有限元语言

     FELAC2.2采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言,它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式,非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式。


2、生成器技术

  生成器把FELAC2.2有限元语言程序翻译成C语言的有限元/有限体积计算程序,生成器采用了组件化程序设计技术。把生成器翻译任务分解为若干个子任务,每一个子任务又由若干个组件程序完成。由微分方程表达式和算法表达式解释生成计算机语言程序,是元计算科技发展有限公司有限元软件的核心技术。


3、组件技术

    FELAC2.2有限元计算程序由6个组件程序组成,每个组件程序完成相应单一的功能,包括有限元计算过程中的初始化START、单元计算程序E、线性代数方程组求解程序SOLV、后处理计算程序U、时间更新程序BFT、显示算法程序EXP。各组件完全独立,便于单独扩展。


4、对象技术

  有限元计算一般归结为以下六类对象,节点坐标COOR、节点规格数ID、单元信息ELEMENT、有限元矩阵MATRICE、边值UBF、计算结果UNOD


5、公式库技术

  作为有限元程序研发平台,为了减少用户对常用公式和算法的编写,方便用户调用已完善的模块,FELAC2.2提供和建立了公式库和算法库。公式库提供常用的形函数公式、微分算子公式、提供各种坐标系下的虚功方程表达式等;算法库提供常用的算法程序代码。

 

三、产品功能

1、灵活简单的多物理场耦合描述

求解多物理场耦合的本质就是求解偏微分方程组,但是由于各个物理场的物理属性的本质差异,一般情况,每个PDE所对应的数值求解方法往往存在实质的差异。FELAC2.2灵活开源的求解环境决定了其解决任意多物理场耦合问题的优势。


    1)、面向微分方程描写有限元文件,每个方程对应其唯一的算法


    2)、程序统一,计算模拟环境统一


    3)、便捷的数据耦合描述


    4)、组件间简单、统一的数据接口


      

2、友好的用户界面

FELAC2.2采用Windows风格的图形用户界面,简洁美观友好的客户端操作界面为用户提供了强大的有限元仿真分析功能


 

  

   1)、友好直观的人机交互功能


   2)、方便灵活的公式库向导建模


   3)、交互式材料参数的设定与修改


   4)、一键式有限元模型仿真分析功能丰富的多文档编辑器

3、丰富灵活的库功能

根据用户输入的微分方程表达式与算法自动生成有限元、有限体积计算的C语言代码,用户不仅可以直接采用脚本文件编制程序,还可以借助FELAC2.2的库功能自动完成程序生成,FELAC2.2提供了从一维到三维共12种坐标系下的模型库、微分算子库、形函数库以及算例库等。


 

4、功能强大的帮助系统

用户可以随时通过快捷键F1进入FELAC2.2帮助系统,通过“查看”、“索引”、“目录”跟踪查询相关内容,方便快捷的指导用户学习软件及其有限元相关理论,快速有效的解决用户在使用软件中遇到的相关问题。

帮助系统分为三部分


   1)、产品篇:详细介绍软件中如何使用每一个功能模块以及概述每一个功能模块的作用。


   2)、应用篇:详细分析FELAC的案例、行业应用理论以及有限元方法。


   3)、语言篇:有限元语言。



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