杆板式薄壁结构计算报告(模板）..docx

有限元分析 杆板式薄壁结构计算报告 关于杆板式结构问题的解决方案设计，程序设计，以及可靠性的检验和结果的分析论证  问题重述 初步分析 1、本题中所给结构为杆板式薄壁结构，并含有开口，一般用于飞行器机翼结构设计上，可以从一般的板杆结构考虑，做有限元结构分析，同时亦可保持一定准确性。 2、该结构为对称结构，受力对称，由此我们可以初步确定该结构上下各相应单位受力相同，方向相反。同此我们也可据此考查所得结果精确与否。 3，结构含有两种单元，完成单元分析后，我们先写出杆的刚度矩阵，再累加上板的刚度矩阵，从而得到总刚度矩阵，最后带入边界条件和受力情况用改进平方根法求解编写计算模型。 4，计算模型的检验，以及求解。 建立计算模型 应用直接刚度法对结构进行分析，主要包括以下几方面的工作： 1、结构离散化——建立有限元的计算模型； 2、单元分析——建立单元刚度矩阵Ke 3、结构分析——形成结构总刚度矩阵K； 4、采用“置大数法”对结构进行约束处理； 5、利用改进平方根算法求解线性方程组，求得节点位移； 6、根据求得的节点位移求出各单元的内力； 计算模型设计 开始 开始 输入控制信息 输入控制信息(NP,NE,NL,NR,ND,NF) N=NF N=NF×NP NDF=ND×NF 输入原始数据 输入原始数据 形成 形成LD(N)数组 调用FLD子程序 计算局部坐标下的单元刚度矩阵坐标变化矩阵总体坐标下的单元刚度矩阵调用 计算局部坐标下的单元刚度矩阵坐标变化矩阵 总体坐标下的单元刚度矩阵 调用FKE子程序 计算局部坐标下的单元刚度矩阵坐标变换矩阵 计算局部坐标下的单元刚度矩阵 坐标变换矩阵 计算单元IS(NDF) 计算单元IS(NDF)数组 形成单元的IS(NDF)数组 （调用FIS子程序） 取出单元在总体坐标下的节点位移 取出单元在总体坐标下的节点位移 单元刚度矩阵向总刚度结构矩阵叠加（调用 单元刚度矩阵向总刚度结构矩阵叠加 （调用FASUM子程序） 计算在局部坐标下单元节点位移 计算在局部坐标下单元节点位移 进行约束处理调用FR 进行约束处理 调用FR子程序 计算局部坐标下单元节点力和单元内力 计算局部坐标下单元节点力和单元内力 输出单元内力求解线性方程组求得结构节点位移 输出单元内力 求解线性方程组求得结构节点位移 结束输出节点位移 结束 输出节点位移 模型符号数据说明 节点编号：共44个节点 杆的编号：共68根杆 板的编号：共28块板 六，模型原理 1标识符说明 控制信息 NP：结构节点总数； NE：结构离散杆单元总数； NEE：结构纯剪板单元总数； NL：载荷组数； ND：每个单元的节点数； NF：每个节点的自由度数； N=NF x NP ：结构的节点位移总数； NDF=NF x ND ：每个单元的节点自由度数； 输入原始数据 节点坐标 X (NP) ：节点的x方向坐标； Y (NP) ：节点的y方向坐标； 单元的特征数据 ME (NDNE) ：单元节点的总体编号； AE (NE) ：单元横截面面积； E0(NE) ：单元材料弹性模量； 边界约束数据 NRR (NR) ：约束为零的位移所对应的总体位移编号； P (N，NL) ：NL组载荷向量； 程序中的其他主要标识符 LD (N) ：存放结构总刚所有主对角元素在一维数组A (NN)中的序号； IS (NDF) ：单元节点位移和节点力在结构节点位移列阵和节点载荷列阵中对应的序号； EK (NDF，NDF) ：总体坐标下的单元刚度矩阵； A (NN) ：结构刚度矩阵下三角变带宽一维压缩存储的数组； NN ：数组A的元素总数。 输出结果 结构的节点位移； 单元内力； 2输入说明 由于我们题目的单元数比较多，所以我们采用程序自动输入，没有输入文件，我们所有的杆单元的编号都是小号在前。以下是我们程序自动输入的结果： 节点坐标 序号 X坐标(cm) Y坐标(cm) 1 240.00 120.00 2 240.00 90.00 3 240.00 60.00 4 240.00 30.00 5 240.00 0.00 6 210.00 120.00 7 210.00 90.00 8 210.00 60.00 9 210.00 30.00 10 210.00 0.00 11 180.00 120.00 12 180.00 90.00 13 180.00 60.00 14 180.00 30.00 15 180.00 0.00 16 150.00 120.00 17 150.00 90.00 18 150.00 30.00 19 150.00 0.00 20 120.00 120.00 21 120.00 90.00 22 120.00 60.00 23 120.00 30.00