The Design and implementation of an adaptive pre-processor and post-processor for finite element codes

Abstract

iv ÖZET PC-DOS ortamında sonlu eleman programları için bir ön ve son işlemci geliştirilmiştir. İşlemciler, ticari paketleri kullanmak yerine kendi programlarını geliştirip kullanan analistler için bir araç grubu olarak tasarlanmıştır. İşlemcilerin gereksinimleri doğrultusunda bir veri yapısı geliştirilmiştir, ön işlemci doğrusal ve üçgensel sonlu eleman tanım kümelerinde adaptif ağ zenginleştirme ve uyumsuz ağlarla çalışabilme yeteneklerine sahiptir, ön işlemci, biri uzun kenarı ikiye bölme diğeri de dört benzer üçgen metoduna dayalı iki ağ zenginleştirme algoritması, bir uyumlulaştırma algoritması, bir etkileşimli ve grafiksel ağ zenginleştirme modülü ve bir cephe minimizasyon algoritmasından oluşmaktadır. Ağ zenginleştirme modülleri sonlu eleman tanım kümesini lokal veya global olarak zenginleştirebilmektedir. Sistemin tüm altyapısını oluşturan bir veri yapısı geliştirilmiş, Rivara'nın moleküler liste yapısı temel alınarak genişletilmiş moleküler liste yapısı tasarlanmış ve önerilmiştir. Sonlu eleman sonuçlarını grafiksel veya metinsel olarak verebilen bir son işlemci geliştirilmiştir. Self-adaptif analiz döngüsünün gerçekleştirilebilmesi için gerekli olan hata tahmin modülü yazılmamış, ancak sistemle olan arayüzü tanımlanmıştır.

Ill ABSTRACT The design and implementation of a finite element pre- and post-processor in PC-DOS environment are presented and discussed. Emphasis is given to the design and development of a data structure which will suit the demands of the processors. The processors are designed to constitute a toolbox for programmers who wish to use their own finite element programs instead of commercial software packages. The pre-processor is capable of adaptively refining meshes in linear, triangular finite element spaces and can handle non-conforming triangulations as well. The pre-processor toolbox consists of two different mesh refinement modules, a conforming module which may or may not be used depending on the utilized finite element module's capability of handling non-conforming meshes, an interactive graphical mesh refinement module and a frontwidth minimizer. One of the mesh refinement algorithms is based on the bisection on the longest side and the other is based on four-congruent triangles algorithm and they can be used both locally and globally over the finite element domain. A data structure which forms the basis of the entire system is designed and implemented. This data structure is the extended molecular list structure which is based on Rivara's molecular list structure. A post-processor is also devised which can graphically and textually display the outcoming results. A posteriori error estimator is not implemented but the interface of it is clearly defined, so that the full self-adaptive analysis cycle can be realized.