作为一名结构工程师+编程爱好者，一言不合就会写个程序玩玩，这次玩个大的——在Rhino中调用FEM程序，竟然发现了广阔的天地。商业有限元软件的前后处理及求解器已经很强大，然而还是不能满足一些工程师的需要，固定的前后处理简直束缚了有限元仿真在设计过程中的位置，使得计算仿真始终在结构确定之后，结构工程师变成结构计算者，而不是设计师。如果换个思路，用仿真驱动设计，那么随处都能进行有限元计算将是刚需。

这里给大家推荐一款开源的面向对象有限元计算框架——oofem(object-oriented-finiteelement-method)，有着丰富的材料模型和单元库，能够求解固体力学、流体力学、传导等问题，并且能够在多个平台使用，源代码是用C语言编写(为了性能，还得用C啊！)。

下面尝试了梁单元、壳单元和实体单元：

• 1~实现空间杆系有限元

使用oofem中的Beam3d单元，将斜拉桥简单处理成空间杆系结构，结合grasshopper，可以容易地实现移动荷载计算。模型可以使用参数化的方法建立，得到的线模可以直接转化为有限元模型，导入导出模型的繁琐工序消失掉了。

• 2~实现空间壳体有限元

壳体找形一直结构师或建筑师要处理的事情，目前在grasshopper上有karamba和kangaroo插件可以使用，很受欢迎。这里使用oofem中的tr_shell02单元，将壳体离散后的网格结点Z坐标作为变量，目标是最小化壳体弯矩，使用grasshopper自带的进化算法进行找形。实现有限元后，其他的事情似乎都很容易实现了。

• 3~实现三维实体有限元

使用oofem中的LSpace单元，在Rhino中实现三维连续体有限元计算。这里发挥grasshopper强大参数化建模能力，通过在line的路径上生成六面体，可以快速用六面体建立类似的桁架结构（为什么要这样做，不方便透露，hahha）。我们可以对计算的结果进行处理，通过mises应力筛选出失效的单元，认为它broken，并标记出来。由于lines和六面体实现了联动，通过调整lines结点的位置，整体形状会发生变化，并实时计算出结果，这样一定程度上实现了对这个小桁架结构的设计。也可以用进化算法（遗传算法、模拟退火算法等）辅助搜索合适的桁架形态。繁琐的计算交给计算机，我们留下创造力。

文章来源：EShare

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