中南大学研究生结构程序设计基础考试试题概要.docx

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中南大学研究生结构程序设计基础考试试题概要

中南大学铁道校区（土木2012级研究生结构分析程序设计基础试题

（考试方式:

开卷,交卷时间:

第13周

1.如图示平面应力悬臂梁模型

24

23

22

21

20

1918

1716

1514

13

12

119

8

76

5

43

2

10

1

20

1918

17

16

15

14

13

1211

10

9

87654

3

2

1

图1平面应力悬臂梁模型

试写出其节点联系数组IT、单元联系数组LMT和对角元地址数组MAXA。

2、求解线性方程组

[A]{X}={B}式中的[A]为对称正定矩阵,其值为

4.50.21.30

0005.30000010.25.101.70[]8.40000.6003.105.6A-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥

⎢⎥⎢⎥⎣⎦

对称

{B}矩阵为

{B}=[3.4,5.5,12.3,13.5,0.6,1.4,5.6]T

要求写出矩阵分解和回代求解过程。

3.在计算机上调试空间桁架分析程序TRUSS,并用两个算例进行考证,要求写出相关计算结果。

应大家要求,程序已经调试,附录于下:

C

C

CTRUSS.FOR

C

C

*******************************************************************************SPACIALTRUSSSTRUCTUREANALYSIS**DebuggedbyWYL2013.05*******************************************************************************PROGRAMTRUSS

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

CHARACTERNAME*40

COMMON/AT/A（18000000

COMMON/IAT/IA（2000000

A=0;IA=0

WRITE（*,*'INPUTFILENAME?

';READ（*,*NAME;CALLOPENF（NAME

CALLDATAIN（NP,NE,NF,ND,NDF,NPF,NM,NR,NCF,

&IME,INAE,IIT,ILMT,IMAXA,

&IX,IY,IZ,IRR,IAE,IPF,ICKK

CALLFLMT（NP,NE,NN,NN1,NR,A（IRR+1,ND,NF,NDF,

&IA（IME+1,IA（IIT+1,IA（ILMT+1

CALLFMAXA（NN1,NE,IA（ILMT+1,IA（IMAXA+1,NWK,NPF,NDF,&ICKK,IDIST,IFTOOL,IFF,IPP,ISG,ISM

CALLCONKB（NP,NE,NM,NWK,IA（IME+1,A（IX+1,

&A（IY+1,A（IZ+1,A（IAE+1,IA（INAE+1,

&IA（ILMT+1,IA（IMAXA+1,A（ICKK+1,NN1

CALLMKFORCE（NP,NF,NPF,NCF,NN,

&IA（IIT+1,A（IPF+1,A（IPP+1,A（IFTOOL+1

CALLLDLT（A（ICKK+1,IA（IMAXA+1,NN,1,3,NWK,NN1

CALLRESOLVE（A（ICKK+1,A（IFTOOL+1,IA（IMAXA+1,NN,NWK,NN1

CALLDISPLS（NP,NE,NF,NPF,NM,NN,IA（IIT+1,A（IFTOOL+1,

&A（IDIST+1,A（IAE+1,IA（IME+1,IA（INAE+1,A（IX+1,A（IY+1,

&A（IZ+1,A（IPP+1,A（IFF+1,A（ISG+1,A（ISM+1

CALLDATAOUT（NP,NE,NPF,A（IDIST+1,A（IFF+1,A（ISG+1,A（ISM+1

CALLCLOSEF

END

C

SUBROUTINEOPENF（NAME

CHARACTERNAME*40

NUM=0

DOI=1,40

IF（NAME（I:

I.NE.''NUM=NUM+1

ENDDO

OPEN（1,FILE=NAME（1:

NUM,STATUS='UNKNOWN'

OPEN（2,FILE=NAME（1:

NUM//'.RES',STATUS='UNKNOWN'

OPEN（3,FILE=NAME（1:

NUM//'.ERO',STATUS='UNKNOWN'

RETURN

END

C

C

SUBROUTINECLOSEF

CLOSE（1

CLOSE（2

CLOSE（3

RETURN

END

C

SUBROUTINEDATAIN（NP,NE,NF,ND,NDF,NPF,NM,NR,NCF,

&IME,INAE,IIT,ILMT,IMAXA,

&IX,IY,IZ,IRR,IAE,IPF,ICKK

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

COMMON/AT/A（18000000

COMMON/IAT/IA（2000000

READ（1,*NP,NE,NM,NR,NCF

WRITE（2,701NP,NE,NM,NR,NCF

701FORMAT（//1X,'###OUTPUTOFORIGINALINPUTINFORMATION###'&//5X,'NumberofjointsJOINTS=',I5

&/5X,'NumberofelementsELEMENTS=',I5&/5X,'NumberofmaterialpropertygroupsPROPERTYTYPES=',I5

&/5X,'NumberofrestrainedjointsRESTRAINTS=',I5

&/5X,'NumberofconcentrativeforcedjointsNCF=',I5

C--------------FORMPOINTER----------------------------------

NF=3

ND=2

NDF=ND*NF

NPF=NP*NF

IME=0

INAE=IME+2*NE

IIT=INAE+NE

ILMT=IIT+NF*NP

IMAXA=ILMT+NDF*NE

IX=0

IZ=IY+NP

IRR=IZ+NP

IAE=IRR+2*NR

IPF=IAE+2*NM

ICKK=IPF+4*NCF

READ（1,*（A（IX+I,A（IY+I,A（IZ+I,I=1,NP

WRITE（2,714（I,A（IX+I,A（IY+I,A（IZ+I,I=1,NP

714FORMAT（//5X,'GENERATEDJOINTCOORDINATESDATA'&/1X,'JOINT',15X,'X',13X,'Y',13X,'Z'

&/（4X,I5,3X,3（2X,E12.6

READ（1,*（A（IAE+2*（I-1+1,A（IAE+2*（I-1+2,I=1,NM

READ（1,*（IA（IME+2*（I-1+1,IA（IME+2*（I-1+2,IA（INAE+I,I=1,NE

WRITE（2,606（I,A（IAE+2*（I-1+1,A（IAE+2*（I-1+2,I=1,NM

WRITE（2,607（I,IA（IME+2*（I-1+1,IA（IME+2*（I-1+2,

&IA（INAE+I,I=1,NE

606FORMAT（/5X,'ELEMENTMATERAILPROPERTIESDATA'&/2X,'NO.',10X,'E',10X,'Ax'

&/（2X,I3,2（1X,E11.5

607FORMAT（/5X,'TRUSSELEMENTDEFINITIONDATA'

&/2X,'NO.',10X,'JOINT_1',10X,'JOINT_2',10X,'NAE'

&/（2X,I3,3（10X,I5

READ（1,*（A（IRR+2*（I-1+1,A（IRR+2*（I-1+2,I=1,NR

WRITE（2,608（A（IRR+2*（I-1+1,A（IRR+2*（I-1+2,I=1,NR

608FORMAT（/5X,'JOINTRESTRAINTSDATA'

&/2X,'JOINT',10X,'RESTRAINT',

&/（2X,F7.0,10X,F9.3

READ（1,*（（A（IPF+4*（I-1+J,J=1,4,I=1,NCF

WRITE（2,609（（A（IPF+4*（I-1+J,J=1,4,I=1,NCF

609FORMAT（/5X,'CONCENTRATIVEFORCEDJOINTSDATA'&/2X,'JOINT',10X,'Fx',10X,'Fy',10X,'Fz'

&/（2X,F7.0,3（1X,E12.6

RETURN

END

C

SUBROUTINEMKFORCE（NP,NF,NPF,NCF,NN,IT,PF,PP,FTOOL

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONIT（NF,NP,PF（4,NCF,PP（NPF,FTOOL（NPF

PP=0;FTOOL=0

DOI=1,NCF

NOD=PF（1,I

DOJ=1,NF

PP（NF*（NOD-1+J=PF（J+1,I

ENDDO

DOI=1,NP

DOJ=1,NF

LAB=IT（J,I

IF（LAB.GT.0.AND.LAB.LE.NNTHEN

FTOOL（LAB=PP（NF*（I-1+J

ENDIF

ENDDO

ENDDO

RETURN

END

C

C

SUBROUTINEDATAOUT（NP,NE,NPF,DIST,FF,SG,SM

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONDIST（NPF,FF（NPF,SG（NE,SM（NE

WRITE（2,715（I,（DIST（3*（I-1+J,J=1,3,I=1,NP

715FORMAT（//5X,'SOLVEDJOINTDISPLACEMENTSDATA'&/1X,'JOINT',3X,8X,'Dx',12X,'Dy',12X,'Dz'

&/（4X,I5,3X,3（2X,E12.6

WRITE（2,716（IE,SG（IE,SM（IE,IE=1,NE

716FORMAT（//5X,'SOLVEDELEMENTINTERNALFORCEDATA'&/1X,'ELEMENT',3X,8X,'Nx',8X,'STRESS'

&/（4X,I5,3X,2（2X,F12.6

WRITE（2,717（I,（FF（3*（I-1+J,J=1,3,I=1,NP

717FORMAT（//5X,'SOLVEDJOINTREACTIONDATA'

&/1X,'JOINT',3X,8X,'Rx',12X,'Ry',12X,'Rz'

&/（4X,I5,3X,3（2X,f12.4

RETURN

END

C

C

SUBROUTINEFLMT（NP,NE,NN,NN1,NR,RR,ND,NF,NDF,ME,IT,LMT

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

CThisprogramformsthejoint&elementnumberingmatrixIT&LMT

DIMENSIONIT（NF,NP,LMT（NDF,NE,ME（ND,NE,RR（2,NR

NN=0;NN1=0;IT=0;LMT=0

N=0

DOI=1,NP

C=0

DOK=1,NR

KR=RR（1,K

IF（KR.EQ.IC=RR（2,K

ENDDO

NC=C

C=C-NC

DOJ=1,NF

C=C*10.0

L=C+0.1

C=C-L

IF（L.EQ.0THEN

N=N+1

IT（J,I=N

ELSE

IT（J,I=0

ENDIF

ENDDO

ENDDO

NN=N

NN1=NN+1

DOIE=1,NE

DOI=1,ND

NI=ME（I,IE

DOJ=1,NF

LMT（（I-1*NF+J,IE=IT（J,NI

ENDDO

ENDDO

ENDDO

RETURN

END

C

SUBROUTINEFMAXA（NN1,NE,LMT,MAXA,NWK,NPF,NDF,&ICKK,IDIST,IFTOOL,IFF,IPP,ISG,ISM

CThisprogramformstheMDEaddressmatrixMAXAof[K]

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONMAXA（NPF,LMT（NDF,NE

MAXA=0;NWK=0

MAXA（1=1

DOI=2,NN1

IP=I-1

IG=IP

DOIE=1,NE

DOJ=1,NDF

IF（LMT（J,IE.EQ.IPTHEN

DOK=1,NDF

IF（LMT（K,IE.GT.0.AND.LMT（K,IE.LE.IGIG=LMT（K,IE

ENDDO

ENDIF

ENDDO

ENDDO

MAXA（I=MAXA（I-1+IP-IG+1

ENDDO

NWK=MAXA（NN1-1

IDIST=ICKK+NWK

IFTOOL=IDIST+NPF

IFF=IFTOOL+NPF

IPP=IFF+NPF

ISG=IPP+NPF

ISM=ISG+NE

RETURN

END

C

SUBROUTINECONKB（NP,NE,NM,NWK,ME,X,Y,Z,AE,NAE,&LMT,MAXA,CKK,NN1

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONCKK（NWK,X（NP,Y（NP,Z（NP,AE（2,NM,&NAE（NE,LMT（6,NE,ME（2,NE,MAXA（NN1,

&AKE（2,2,T（2,6,TT（6,2,AK（6,2,TAK（6,6

CKK=0

DO10IE=1,NE

TAK=0

CALLFKE（NP,NE,NM,IE,X,Y,Z,ME,NAE,AE,AKE

CALLFT（IE,NP,NE,X,Y,Z,ME,T

CALLMAT（2,6,T,TT

AK=MATMUL（TT,AKE

TAK=MATMUL（AK,T

DO220I=1,6

DO220J=1,6

NI=LMT（I,IE

NJ=LMT（J,IE

IF（（NJ-NI.GE.0.AND.NI*NJ.GT.0THEN

IJ=MAXA（NJ+NJ-NI

CKK（IJ=CKK（IJ+TAK（I,J

ENDIF

220CONTINUE

10CONTINUE

RETURN

END

C

SUBROUTINELDLT（A,MAXA,NN,ISH,IOUT,NWK,NNM

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONA（NWK,MAXA（NNM

IF（NN.EQ.1RETURN

DO200N=1,NN

KN=MAXA（N

KL=KN+1

KU=MAXA（N+1-1

KH=KU-KL

IF（KH304,240,210

210K=N-KH

IC=0

KLT=KU

DO260J=1,KH

KLT=KLT-1

IC=IC+1

KI=MAXA（K

ND=MAXA（K+1-KI-1

IF（ND260,260,270

270KK=MIN0（IC,ND

C=0.0

DO280L=1,KK

280C=C+A（KI+L*A（KLT+L

A（KLT=A（KLT-C

260K=K+1

240K=N

B=0.0

DO300KK=KL,KU

K=K-1

KI=MAXA（K

C=A（KK/A（KI

IF（ABS（C.LT.1.0E+07GOTO290

WRITE（IOUT,2010N,C

STOP

290B=B+C*A（KK

300A（KK=C

A（KN=A（KN-B

304IF（A（KN310,310,200

310IF（ISH.EQ.0GOTO320

IF（A（KN.EQ.0.0A（KN=-1.0E-16

GOTO200

320WRITE（IOUT,2000N,A（KN

STOP

200CONTINUE

RETURN

2000FORMAT（//'Stop-stiffnessmatrixnotpositive+definite',//,'nonpositivepivotforequation',

+I4,//,'pivot=',E20.10

2010FORMAT（//,'Stop-sturmsequencecheckfailed+becauseofmultipliergrowthforcolumn

+number',I4,//,'Multiplier=',E20.8

END

C

C

SUBROUTINERESOLVE（A,V,MAXA,NN,NWK,NNM

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONA（NWK,V（NN,1,MAXA（NNM

NIP=1

DOIP=1,NIP

DO400N=1,NN

KL=MAXA（N+1

KU=MAXA（N+1-1

IF（KU-KL400,410,410

410K=N

C=0.0

DO420KK=KL,KU

K=K-1

420C=C+A（KK*V（K,IP

V（N,IP=V（N,IP-C

400CONTINUE

DO480N=1,NN

K=MAXA（N

480V（N,IP=V（N,IP/A（K

IF（NN.EQ.1RETURN

N=NN

DO500L=2,NN

KL=MAXA（N+1

KU=MAXA（N+1-1

IF（KU-KL500,510,510

510K=N

DO520KK=KL,KU

K=K-1

520V（K,IP=V（K,IP-A（KK*V（N,IP

500N=N-1

ENDDO

RETURN

END

C

Ccc

SUBROUTINEDISPLS（NP,NE,NF,NPF,NM,NN,IT,FTOOL,&DIST,AE,ME,NAE,X,Y,Z,PP,FF,SG,SM

IMPLICITREAL*8（A-H,O-Z

IMPLICITINTEGER*4（I-N

DIMENSIONIT（NF,NP,DIST（NPF,FTOOL（NPF,T（2,6,&TT（6,2,AE（2,NM,ME（2,NE,NAE（NE,UE（6,U（2,

&AKE（2,2,FE1（2,FE（6,FF（NPF,X（NP,Y（NP,Z（NP,

&PP（NPF,SG（NE,SM（NE

SG=0;SM=0;FF=0

DOI=1,NP

DOJ=1,NF

LAB=IT（J,I

IF（LAB.EQ.0THEN

DIST（NF*（I-1+J=0.0

ELSEIF（LAB.GT.0.AND.LAB.LE.NNTHEN

DIST（NF*（I-1+J=FTOOL（LAB

ENDIF

ENDDO

ENDDO

DOIE=1,NE

N1=ME（1,IE;N2=ME（2,IE

UE=0

DOJ=1,NF

UE（J=DIST（NF*（N1-1+J

UE（NF+J=DIST（NF*（N2-1+J

ENDDO

CALLFT（IE,NP,NE,X,Y,Z,ME,T

CALLFKE（NP,NE,NM,IE,X,Y,Z,ME,NAE,AE,AKE

U=MATMUL（T,UE

FE1=MATMUL（AKE,U

CALLMAT（2,6,T,TT

FE=MATMUL（TT,FE1

DOJ=1,NF

FF（NF*（N1-1+J=FF（NF*（N1-1+J+FE（J

FF（NF*（N2-1+J=FF（NF*（N2-1+J+FE（NF+J

ENDDO

ISW=NAE（IE

AO=AE（2,ISW

SG（IE=FE1（2

SM（IE=FE1（2/AOENDDODOI=1,NPFFF（I=FF（I-PP（IENDDORETURNENDCSUBROUTINEFKE（NP,NE,NM,IE,X,Y,Z,ME,NAE,AE,AKEIMPLICITREAL*8（A-H,O-ZIMPLICITINTEGER*4（I-NDIMENSIONX（NP,Y（NP,Z（NP,ME（2,NE,NAE（NE,AE（2,NM,AKE（2,2N1=ME（1,IEN2=ME（2,IEX1=X（N1;Y1=Y（N1;Z1=Z（N1X2=X（N2;Y2=Y（N2;Z2=Z（N2BL=SQRT（（X2-X1**2+（Y2-Y1**2+（Z2-Z1**2NMI=NAE（IEE0=AE（1,NMI;A0=AE（2,NMIC=E0*A0/BLAKE（1,1=CAKE（1,2=-CAKE（2,1=-CAKE（2,2=CRETURNENDCSUBROUTINEFT（IE,NP,NE,X,Y,Z,ME,TIMPLICITREAL*8（A-H,O-ZIMPLICITINTEGER*4（I-NDIMENSIONX（NP,Y（NP,Z（NP,ME（2,NE,T（2,6T=0N1=ME（1,IE;N2=ME（2,IEX1=X（N1;Y1=Y（N1;Z1=Z（N1X2=X（N2;Y2=Y（N2;Z2=Z（N2BL=SQRT（（X2-X1**2+（Y2-Y1**2+（Z2-Z1**2CX=（X2-X1/BLCY=（Y2-Y1/BLCZ=（Z2-Z1/BLT（1,1=CX;T（2,4=CXT（1,2=CY;T（2,5=CYT（1,3=CZ;T（2,6=CZRETURNEND

CSUBROUTINEMAT（M,N,A,BIMPLICITREAL*8（A-H,O-ZIMPLICITINTEGER*4（I-NDIMENSIONA（M,N,B（N,MDOI=1,MDOJ=1,NB（J,I=A（I,JENDDOENDDORETURNENDC