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FEM-Softwarefür Kleinrechner - uni-magdeburg.de · FEM-Softwarefür Kleinrechner UdoFischer,Siegfried Koczyk,Walter Weese 0. Einleitung Die Methode der finiten Elemente (FEM) hat
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FEM-Software für Kleinrechner
Udo Fischer, Siegfried Koczyk, Walter Weese
0. Einleitung
Die Methode der finiten Elemente (FEM) hat intema-
tional u. a. bei der Lösung von Festigkeits- und Schwin-
gungsproblemen sowie bei Problemen der Wärmeleitung,
Temperaturspannungen und ähnlichen Aufgaben weite
Verbreitung gefunden. Waren bis zum Beginn der 80er
Jahre im allgemeinen für die Anwendung der FEM noch
sogenannte Großrechner notwendig, so bietet sich jetzt
ein anderes Bild. Die Mikrorechner haben inzwischen
eine Leistungsfähigkeit erreicht, die es erlaubt, auch an-
spruchsvolle Aufgabenstellungen zu erfüllen. Die Vortei-
le liegen auf der Hand: Der Bearbeiter kann den Ablauf
der Rechnung verfolgen und Fehler bei den Eingabeda-
ten (die bei hinreichend komplizierten Aufgabenstellun-
gen beim ersten Rechnerlauf praktisch immer auftreten)
operativ und successive beseitigen. Er ist darüber hinaus
in der Lage, in Abhängigkeit von den Ergebnissen, un-
mittelbar am Arbeitsplatz Modifikationen der Aufga-
benstellung vorzunehmen und numerische oder grafi-
sche Ergebnisdarstellungen im Dialog mit dem Rechner
nach seinen Wünschen anzufertigen. Leistungsfähigkeit
und Komfort eines Programmsystems hängen selbstver-
ständlich von den Möglichkeiten des Rechners ab. Von
hervorragender Bedeutung ist dabei die Grafikfähigkeit
des Computers, bietet ‚doch die Grafik eine einzigartige
Möglichkeit, die Güte einer FEM-Vemetzung „mit einem
Block” zu beurteilen bzw. Fehler schnell zu erkennen.
Mit der Verfügbarkeit der ersten Mikrorechner in der
DDR begann am Wissenschaftsbereich Festkörpermecha-
nik eine intensive Arbeit zur Schaffung von FEM—Soft-
ware bzw. zur Anpassung vorhandener Programme. In-
zwischen haben im Hochschulwesen der DDR und in
Kombinaten und Betrieben folgende Programme weite
Verbreitung gefunden: l
COSAR-ROBDIS für 8-, 16- und 32-bit-Rechner
COSAR-ROKO 3 für 16- und 32-bit-Rechner
COSAR-BALTRA für 8-, 16- und 32-hit—Rechner.
Zu den genannten Rechnern gehören z. B. der PC 1715
bzw. BC 5120 und der ESER-PC des VEB Kombinat
Robotron.
Alle 3 Programme verwenden ein gemeinsames Paging-
System, das es erlaubt, trotz des kleinen Hauptspeichers
der 8-bit-Computer relativ große Probleme zu bearbei-
ten. Die Problemgrenzen werden damit durch dieKapa-
zität der Extemspeicher einerseits und durch die benö-
tigte Rechenzeit andererseits gezogen. So wurden mit
dem genannten Rechner statische Analysen für Element-
netze mit mehr als 250 Knoten erfolgreich durchgeführt.
Bei 16-bit-Rechnem wurden bisher Rechnungen für Net-
ze mit mehr als 3000 Knoten ausgeführt, ohne dal‘z da-
mit bereits eine Grenze gegeben wäre.
TECHNlSCHE MECHANIK 9(1988)Heft1
Manuskripteingang: 18.08. 1987
Es hat sich als zweckmäßig und z. T. wegen der begrenz-
ten Hauptspeicherkapazität als notwendig erwiesen, die
Programme physisch in mehrere Teilprogramme zu zer-
legen, die nacheinander auf die gleichen Datenbestände
zugreifen. Damit ist eine weitgehende Flexibilität bei der
Testung neuer Strukturmodelle verbunden, wodurch die
entwickelten Programme sich insbesondere auch fiir
Lehrzwecke gut eignen. Selbstverständlich ist auch die
Abarbeitung im Stapelbetrieb bzw. Batch-Modus mög-
lich, womit sich eine ständige Aufmerksamkeit bzw. An-
wesenheit des Bearbeiters erübrigt.
Das genannte Paging-System, das in [l] ausführlich be-
schrieben ist und seitdem 'weiterentwickelt wurde, läßt
u. a. folgende Möglichkeiten zu:
Definition und Löschung von Matrizen
Zugriff auf Matrizenelemente
Festschreiben von Seiten im Hauptspeicher
information über Matrizenformate
Die Nutzung dieses Paging-Systems in der Programmie-
rung ist verhältnismäßig leicht zu erlernen, wodurch sich
die genannten Programme in Verbindung mit dem modu-
laren Aufbau gut als Experimentiersystem zur Erpro-