平面问题的有限元方法,86作业,集中力,平面问题.doc

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题目:为一个受到集中力P作用的结构,t=1,试按平面应力问题计算,采用三角形单元,求出节点位移。 假设E为弹性模量,泊松比=,,t=1cm,平面应力问题 将结构划成单元,并对其编号。 定义单元 单元定义和有关数据见下表。 编程为:betai = yj-ym; betaj = ym-yi; betam = yi-yj; gammai = xm-xj; gammaj = xi-xm; gammam = xj-xi; 依次代入节点的坐标求得下表: i j m △ 单 元 号 ① 1 (0,1) 2 (0,0) 3 (1,1) -1 0 1 1 -1 0 ② 2 (0,0) 4 (1,0) 3 (1,1) -1 1 0 0 -1 1 ③ 3 (1,1) 4 (1,0) 5 (2,0) 0 -1 1 1 -1 0 ④ 3 (1,1) 5 (2,0) 6 (2,1) -1 0 1 0 -1 1 求各单元的刚度矩阵 从上表可以看出,4个单元刚度不同 单元①的刚度矩阵为: 其中子矩阵表达式为: [y1]=LinearTriangleElementStiffness(1,0.1667,1,0,1,0,0,1,1,1) [y2]= LinearTriangleElementStiffness(1,0.1667,1,0,0,1,0,1,1,1) [y3]= LinearTriangleElementStiffness(1,0.1667,1,1,1,1,0,2,0,1) [y4]= LinearTriangleElementStiffness(1,0.1667,1,1,1,2,0,2,1,1) (3)总体刚度矩阵组装 单元编号 ① ② ③ ④ 整体编码 1,2,3 2,4,3 3,4,5 3,5,6 局部编码 以整编码体表示的单元刚度矩阵 总体刚度矩阵为 运行如下程序: 得到: 总体刚度矩阵 求总体载荷列阵 式子中 限制了结构的刚体位移。 引入几何边界条件为: 根据划0置1法,经过处理的总体矩阵为: k(:,[1 2 3 4])=[];k([1 2 3 4],:)=[] 求解上述方程为: 假设P=[1 1 1 1 1 1 1 1] C=[u3 v3 u4 v4 u5 v5 u6 v6] c=inv(k)*A %%%%%%%%%%%%%%%求整体刚度矩阵 clc clear all syms E u t a%%定义变量 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%写出单元刚度矩阵,单元面积为a^2/2 %%%%%%%%%%%%单元1 u=0.1667;E=1;t=1; a=1; bi=-1;ci=a; bj=0;cj=-a; bm=1;cm=0; mianji=a^2/2; B1=1/2/mianji*[bi 0 bj 0 bm 0 0 ci 0 cj 0 cm ci bi cj bj cm bm]; D=E/(1-u^2)*[1 u 0 u 1 0 0 0 (1-u)/2]; %%%弹性矩阵D k1=transpose(B1)*D*B1*t*mianji %%%%%%%%%%%%单元2 bi=-1;ci=0; bj=1;cj=-1; bm=0;cm=1; mianji=a^2/2; B2=1/2/mianji*[bi 0 bj 0 bm 0 0 ci 0 cj 0 cm ci bi cj bj cm bm]; D=E/(1-u^2)*[1 u 0 u 1 0 0 0 (1-u)/2]; %%%弹性矩阵D k2=transpose(B2)*D*B2*t*mianji %%%%%%%%%%%%单元3 bi=0;ci=1; bj=-1;cj=-1; bm=1;cm=0; mianji=a^2/2; B3=1/2/mianji*[bi 0 bj 0 bm 0 0 ci 0 cj 0 cm

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