有限元杆单元教案分析.ppt

  1. 1、本文档共32页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
§2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.1 一维等截面杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 §2.1.2 二维空间中的杆单元 第 2 章 杆单元与梁单元 第2章 杆单元与梁单元 § 2.1 等截面杆单元 2.1.1 一维等截面杆单元 杆单元 2.1.2 二维空间杆单元 如何用直接法求杆单元特性? 如何用公式法导出杆单元特性? 什么是虚功原理? 杆单元刚度矩阵的特点? 什么叫坐标变换? 如何对节点位移向量进行坐标变换? 如何对刚度矩阵进行坐标变换? 应用举例 L— 杆长 A— 截面积 E— 弹性模量 考虑一个2节点一维等截面杆单元: 应力—应变关系: ——杆单元位移 ——杆单元应变 ——杆单元应力 应变—位移关系: 应变: 应力: 杆内力: 杆的轴向刚度: (一)直接法导出单元特性 杆单元伸长量: 轴向拉压变形模式下,该杆单元的行为与弹簧单元相同,因此杆单元的刚度矩阵为: 比照弹簧元的刚度方程,写出杆单元的刚度方程为: (二)公式法导出杆单元特性 单元上假设近似位移函数——位移模式 单元上位移假设为简单多项式函数: 用插值法把多项式中的待定系数 转化为节点位移,从而得到插值形式的假设位移函数——单元位移模式如下: 上式中: 单元位移模式写成矩阵形式: 注意:采用一次多项式是因为单元只有2个轴向位移分量,对应2个多项式系数。 单元应变: ——单元应变矩阵 单元应力: 应用弹性体虚功原理导出单元刚度方程。 虚功原理 弹性体受力平衡时,若发生虚位移,则外力虚功等于弹性体内的虚应变能。 ——平衡条件 对于杆单元,定义虚位移如下: 节点虚位移: 单元虚位移: 节点力(外力)虚功: 则单元虚应变: 单元虚应变能: 对杆单元应用虚位移原理,得: 考虑到 的任意性,立刻得到: 这就是刚度矩阵的一般形式,可推广到其他类型的单元。 ——杆单元刚度矩阵 对于上面的杆单元: 与前面直接法得到的公式相同! (三)关于杆单元的讨论 1)在单元坐标系下,每个节点一个未知位移分量,单元共有 2个自由度。 2)单元刚度矩阵元素的物理意义: 刚度方程中令: 则: 单元刚度方程 所以,单元刚度矩阵的第i(i=1,2)列元素表示当维持单元的第i个自由度位移为1,其它自由度位移为0时,施加在单元上的节点力分量。 3)单元刚度矩阵对称、奇异、主对角元素恒正。 (四)举例 求图示2段杆中的应力。 解:分2个杆单元,单元之间在节点2铰接。 刚度矩阵分别为: 参考前面弹簧系统的方法,装配系统的有限元方程(平衡方程): 引入边界位移约束和载荷: 系统方程化为: 上述方程组中删除第1,3个方程,得到: 位移解: 单元1应力: 解得: 单元2应力: 提示: 1)本例中单元应力的计算采用了材料力学中的方法,与采用有限元单元应力公式 的结果相同。 2)对锥形杆,单元截面积可用平均值。 3)求应力之前需要求出节点位移——有限元位移法。 习题2: 已知: 求:杆两端的支反力 解 (一)2-D空间杆单元(平面桁架) 1-D空间杆单元 2- D空间杆单元 坐标变换 原来1-D空间中的杆坐标系作为局部坐标系 每节点2个dof 每节点一个dof 总体 局部 节点位移向量的坐标变换: 向量的坐标变换矩阵为: 显然是正交阵,即: 单元节点位移向量的变换式如下: 或 单元节点力的变换为: 刚度矩阵的坐标变换 局部坐标系下杆单元的刚度方程为: 扩充到4自由度形式: 写成矩阵符号形式: 利用前面的向量坐

文档评论(0)

南非的朋友 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档