C++实现Point2D类 有限元基础类

基础类表示的是在有限元计算过程中必要通用的类。

1、Point2D

表示的是二维节点，是组成二维有限元单元的节点。

1.1、public function

1.1.1、构造函数与析构函数

构造函数用来初始化point2D的基本信息，析构函数用来释放内存

Point2D.h声明函数

//***********************构造函数析构函数***********************//
/*
函数名称:		无参构造函数
*/
Point2D();/*
函数名称:		二维节点有参构造函数，初始化节点基本信息，二维杆单元适用
id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
*/
Point2D(int id, double x, double y);/*
函数名称:		二维节点有参构造函数，初始化节点基本信息，二维梁单元适用
id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）
*/
Point2D(int id, double x, double y, double alphaz);/*
函数名称:		析构函数
*/
~Point2D();

Point2D.cpp函数实现

//***********************构造函数析构函数***********************//
Point2D::Point2D()
{}Point2D::Point2D(int id, double x, double y)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_theatz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_Mz = 0.0;
}Point2D::Point2D(int id, double x, double y, double alphaz)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_Mz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_theatz = 0.0;
}Point2D::~Point2D()
{}

1.1.2、设置属性函数

用来设置有限元计算中表现在节点上的物理量，比如位置、位移、应力、应变。

Point2D.h声明函数

//*************************设置属性接口*************************//
/*
函数名称:		设置初始化节点基本信息，二维杆单元适用
id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
*/
void SetPoint(int id, double x, double y);/*
函数名称:		设置初始化节点基本信息，二维梁单元适用
id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）
*/
void SetPoint(int id, double x, double y, double alphaz);/*
函数名称:		设置点x、y坐标
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
*/
void SetCoord(double x, double y);/*
函数名称:		设置点x、y、alphaz坐标
x:				节点x坐标
y:				节点y坐标
alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）
*/
void SetCoord(double x, double y, double alphaz);/*
函数名称:		设置节点ID
id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识
*/
void SetID(int id);/*
函数名称:		设置外载力 x、y方向
fx:				节点x方向力外载
fy:				节点y方向力外载
*/
void SetF(double fx, double fy);/*
函数名称:		设置外载力 x方向
fx:				节点x方向力外载
*/
void SetFx(double fx);/*
函数名称:		设置外载力 y方向
fy:				节点y方向力外载
*/
void SetFy(double fy);/*
函数名称:		设置外载弯矩 z方向
mz:				节点z方向弯矩外载（遵守右手定则）
*/
void SetMz(double mz);/*
函数名称:		设置节点x、y方向位移
u:				节点x方向位移
v:				节点y方向位移
*/
void SetDistance(double u, double v);/*
函数名称:		设置节点x方向线位移
u:				节点x方向位移
*/
void SetU(double u);/*
函数名称:		设置节点y方向线位移
v:				节点y方向位移
*/
void SetV(double v);/*
函数名称:		设置节点z方向转角位移
theatZ:			节点z方向转角位移（遵守右手定则）
*/
void SetTheatZ(double theatZ);/*
函数名称:		设置节点x方向正应力
sigamax:		节点x方向正应力（依附于单元局部坐标系）
*/
void SetSigamaX(double sigamax);/*
函数名称:		设置节点x方向正应变
epsilonx:		节点x方向正应变（依附于单元局部坐标系）
*/
void SetEpsilonX(double epsilonx);

Point2D.cpp函数实现

//*************************设置属性接口*************************//
//设置点 id， xy坐标
void Point2D::SetPoint(int id, double x, double y)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_theatz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_Mz = 0.0;
}void Point2D::SetPoint(int id, double x, double y, double alphaz)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_Mz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_theatz = 0.0;
}//设置点xy坐标
void Point2D::SetCoord(double x, double y)
{this->m_x = x;this->m_y = y;
}void Point2D::SetCoord(double x, double y, double alphaz)
{this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;
}//设置id
void Point2D::SetID(int id)
{this->ID = id;
}//设置力约束
void Point2D::SetF(double fx, double fy)
{this->m_Fx = fx;this->m_Fy = fy;
}void Point2D::SetFx(double fx)
{this->m_Fx = fx;
}void Point2D::SetFy(double fy)
{this->m_Fy = fy;
}void Point2D::SetMz(double mz)
{this->m_Mz = mz;
}//设置位移约束
void Point2D::SetDistance(double u, double v)
{this->m_u = u;this->m_v = v;
}void Point2D::SetU(double u)
{this->m_u = u;
}void Point2D::SetV(double v)
{this->m_v = v;
}void Point2D::SetTheatZ(double theatZ)
{this->m_theatz = theatZ;
}//设置节点应力
void Point2D::SetSigamaX(double sigamax)
{this->m_SigamaX = sigamax;
}//设置节点应变
void Point2D::SetEpsilonX(double epsilonx)
{this->m_EpsilonX = epsilonx;
}

1.1.3、获取属性函数

用来获取有限元计算中表现在节点上的物理量，比如位置、位移、应力、应变。

Point2D.h声明函数

//*************************获取属性接口*************************//
/*
函数名称:		获取x坐标
*/
double	GetX();/*
函数名称:		获取y坐标
*/
double	GetY();/*
函数名称:		获取alpha坐标
*/
double  GetAlphaZ();/*
函数名称:		获取id
*/
int		GetID();/*
函数名称:		获取x方向受力
*/
double	GetFx();/*
函数名称:		获取y方向受力
*/
double GetFy();/*
函数名称:		获取z方向弯矩
*/
double GetMz();/*
函数名称:		获取x方向位移
*/
double	GetU();/*
函数名称:		获取y方向位移
*/
double GetV();/*
函数名称:		获取z方向转角
*/
double GetTheatZ();/*
函数名称:		获取节点应力
*/
double GetSigamaX();/*
函数名称:		获取节点应变
*/
double GetEpsilonX();

Point2D.cpp函数实现

//获取x坐标
double Point2D::GetX()
{return this->m_x;
}//获取y坐标
double Point2D::GetY()
{return this->m_y;
}//获取alpha坐标
double Point2D::GetAlphaZ()
{return this->m_alphaz;
}//获取id
int Point2D::GetID()
{return this->ID;
}//获取x方向受力
double Point2D::GetFx()
{return this->m_Fx;
}//获取y方向受力
double Point2D::GetFy()
{return this->m_Fy;
}double Point2D::GetMz()
{return this->m_Mz;
}//获取x方向位移
double Point2D::GetU()
{return this->m_u;
}//获取y方向位移
double Point2D::GetV()
{return this->m_v;
}double Point2D::GetTheatZ()
{return this->m_theatz;
}//获取节点应力
double Point2D::GetSigamaX()
{return this->m_SigamaX;
}//获取节点应变
double Point2D::GetEpsilonX()
{return this->m_EpsilonX;
}

1.2、private variable

int		ID;					//节点IDdouble	m_x;				//节点X坐标
double	m_y;				//节点Y坐标
double	m_alphaz;			//节点Z方向转角坐标（初始转角）double	m_u;				//节点X方向位移
double	m_v;				//节点Y方向位移
double	m_theatz;			//节点Z方向转角double	m_Fx;				//节点X方向受力
double	m_Fy;				//节点Y方向受力
double	m_Mz;				//节点Z方向弯矩double	m_SigamaX;			//节点x方向正应力（依附于单元局部坐标系）
double	m_EpsilonX;			//节点x方向正应变（依附于单元局部坐标系）

1.3、全部源码

Point2D.h声明函数

//2d点单元
class Point2D
{
public://***********************构造函数析构函数***********************///*函数名称:		无参构造函数*/Point2D();/*函数名称:		二维节点有参构造函数，初始化节点基本信息，二维杆单元适用id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识x:				节点x坐标y:				节点y坐标*/Point2D(int id, double x, double y);/*函数名称:		二维节点有参构造函数，初始化节点基本信息，二维梁单元适用id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识x:				节点x坐标y:				节点y坐标alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）*/Point2D(int id, double x, double y, double alphaz);/*函数名称:		析构函数*/~Point2D();//*************************设置属性接口*************************///*函数名称:		设置初始化节点基本信息，二维杆单元适用id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识x:				节点x坐标y:				节点y坐标*/void SetPoint(int id, double x, double y);/*函数名称:		设置初始化节点基本信息，二维梁单元适用id:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识x:				节点x坐标y:				节点y坐标alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）*/void SetPoint(int id, double x, double y, double alphaz);/*函数名称:		设置点x、y坐标x:				节点x坐标y:				节点y坐标*/void SetCoord(double x, double y);/*函数名称:		设置点x、y、alphaz坐标x:				节点x坐标y:				节点y坐标alphaz:			z方向角度坐标（按照右手定则，转动方向在xy平面）*/void SetCoord(double x, double y, double alphaz);/*函数名称:		设置节点IDid:				节点ID，作为区分不同节点的唯一标识*/void SetID(int id);/*函数名称:		设置外载力 x、y方向fx:				节点x方向力外载fy:				节点y方向力外载*/void SetF(double fx, double fy);/*函数名称:		设置外载力 x方向fx:				节点x方向力外载*/void SetFx(double fx);/*函数名称:		设置外载力 y方向fy:				节点y方向力外载*/void SetFy(double fy);/*函数名称:		设置外载弯矩 z方向mz:				节点z方向弯矩外载（遵守右手定则）*/void SetMz(double mz);/*函数名称:		设置节点x、y方向位移u:				节点x方向位移v:				节点y方向位移*/void SetDistance(double u, double v);/*函数名称:		设置节点x方向线位移u:				节点x方向位移*/void SetU(double u);/*函数名称:		设置节点y方向线位移v:				节点y方向位移*/void SetV(double v);/*函数名称:		设置节点z方向转角位移theatZ:			节点z方向转角位移（遵守右手定则）*/void SetTheatZ(double theatZ);/*函数名称:		设置节点x方向正应力sigamax:		节点x方向正应力（依附于单元局部坐标系）*/void SetSigamaX(double sigamax);/*函数名称:		设置节点x方向正应变epsilonx:		节点x方向正应变（依附于单元局部坐标系）*/void SetEpsilonX(double epsilonx);//*************************获取属性接口*************************///*函数名称:		获取x坐标*/double	GetX();/*函数名称:		获取y坐标*/double	GetY();/*函数名称:		获取alpha坐标*/double  GetAlphaZ();/*函数名称:		获取id*/int		GetID();/*函数名称:		获取x方向受力*/double	GetFx();/*函数名称:		获取y方向受力*/double GetFy();/*函数名称:		获取z方向弯矩*/double GetMz();/*函数名称:		获取x方向位移*/double	GetU();/*函数名称:		获取y方向位移*/double GetV();/*函数名称:		获取z方向转角*/double GetTheatZ();/*函数名称:		获取节点应力*/double GetSigamaX();/*函数名称:		获取节点应变*/double GetEpsilonX();private:int		ID;					//节点IDdouble	m_x;				//节点X坐标double	m_y;				//节点Y坐标double	m_alphaz;			//节点Z方向转角坐标（初始转角）double	m_u;				//节点X方向位移double	m_v;				//节点Y方向位移double	m_theatz;			//节点Z方向转角double	m_Fx;				//节点X方向受力double	m_Fy;				//节点Y方向受力double	m_Mz;				//节点Z方向弯矩double	m_SigamaX;			//节点x方向正应力（依附于单元局部坐标系）double	m_EpsilonX;			//节点x方向正应变（依附于单元局部坐标系）			
};

Point2D.cpp函数实现

#include "Point.h"//************************************point2D*********************************//
//***********************构造函数析构函数***********************//
Point2D::Point2D()
{}Point2D::Point2D(int id, double x, double y)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_theatz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_Mz = 0.0;
}Point2D::Point2D(int id, double x, double y, double alphaz)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_Mz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_theatz = 0.0;
}Point2D::~Point2D()
{}//*************************设置属性接口*************************//
//设置点 id， xy坐标
void Point2D::SetPoint(int id, double x, double y)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_theatz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_Mz = 0.0;
}void Point2D::SetPoint(int id, double x, double y, double alphaz)
{this->ID = id;this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;this->m_Fx = 0.0;this->m_Fy = 0.0;this->m_Mz = 0.0;this->m_u = 0.0;this->m_v = 0.0;this->m_theatz = 0.0;
}//设置点xy坐标
void Point2D::SetCoord(double x, double y)
{this->m_x = x;this->m_y = y;
}void Point2D::SetCoord(double x, double y, double alphaz)
{this->m_x = x;this->m_y = y;this->m_alphaz = alphaz;
}//设置id
void Point2D::SetID(int id)
{this->ID = id;
}//设置力约束
void Point2D::SetF(double fx, double fy)
{this->m_Fx = fx;this->m_Fy = fy;
}void Point2D::SetFx(double fx)
{this->m_Fx = fx;
}void Point2D::SetFy(double fy)
{this->m_Fy = fy;
}void Point2D::SetMz(double mz)
{this->m_Mz = mz;
}//设置位移约束
void Point2D::SetDistance(double u, double v)
{this->m_u = u;this->m_v = v;
}void Point2D::SetU(double u)
{this->m_u = u;
}void Point2D::SetV(double v)
{this->m_v = v;
}void Point2D::SetTheatZ(double theatZ)
{this->m_theatz = theatZ;
}//设置节点应力
void Point2D::SetSigamaX(double sigamax)
{this->m_SigamaX = sigamax;
}//设置节点应变
void Point2D::SetEpsilonX(double epsilonx)
{this->m_EpsilonX = epsilonx;
}//获取x坐标
double Point2D::GetX()
{return this->m_x;
}//获取y坐标
double Point2D::GetY()
{return this->m_y;
}//获取alpha坐标
double Point2D::GetAlphaZ()
{return this->m_alphaz;
}//获取id
int Point2D::GetID()
{return this->ID;
}//获取x方向受力
double Point2D::GetFx()
{return this->m_Fx;
}//获取y方向受力
double Point2D::GetFy()
{return this->m_Fy;
}double Point2D::GetMz()
{return this->m_Mz;
}//获取x方向位移
double Point2D::GetU()
{return this->m_u;
}//获取y方向位移
double Point2D::GetV()
{return this->m_v;
}double Point2D::GetTheatZ()
{return this->m_theatz;
}//获取节点应力
double Point2D::GetSigamaX()
{return this->m_SigamaX;
}//获取节点应变
double Point2D::GetEpsilonX()
{return this->m_EpsilonX;
}

写在后面：

Point2D类并没有进行计算，只是对数据做了赋值与传递，但它是有限元最基础的部分，后续的单元组成、网格划分、后处理都需要对节点进行大量操作，所以构建好节点类是十分关键的。

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