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Chapter4
FEMforTrusses
桁架的有限元方法
Chapter4FEMforTrussesContents4.1Introduction4.2FEMEquations4.3WorkedExamples4.4HigherOrderOne-DimensionalElement
4.1Introduction
Chapter4FEMforTrussesFEMAnalysisAtrussisoneofthesimplestandmostwidelyusedstructuralmembersIntrusses,thetrussorbarmembersarejoinedtogetherbypinsorhinges(notbywelding),sothatthereareonlyaxialforces(notmoments)transmittedbetweenthebars
Chapter4FEMforTrussesThestraightbartakesonlyaxialforces,anddeformsonlyinitsaxialdirectionTheelementdevelopedfortrussiscommonlyknownasthetrusselementorbarelementplanartrussesspacetrussesInplanartrusses,therearetwocomponentsinthexandydirectionsforthedisplacementaswellasforcesatanodeForspacetrusses,therewillbethreecomponentsinthex,yandzdirectionsforbothdisplacementandforcesatanodeItisassumedthattheelementhasauniformcross-section
4.2FEMEquations
Chapter4FEMforTrussesShapeFunctionConstructionConsideratrusselement(barelement)ofuniformcross-sectionandlengthlewithnodes1and2ateachendoftheelement(nd=2)Thelocalx-axisistakenintheaxialdirectionoftheelementwiththeoriginatnode1Inthelocalcoordinatesystem,thereisonlyoneDOFateachnodeoftheelement(theaxialdisplacementu1andu2)
Chapter4FEMforTrussesAssumethattheaxialdisplacementinthetrusselementinthelocalcoordinatesystemcanbegiveninageneralformInderivingtheshapefunction,usethefactthatItgives
Chapter4FEMforTrussesThesolutionisTheapproximatedisplacementisThematrixofshapefunctionsiswhere
Chapter4FEMforTrussesTherefore,andi.e.,
Chapter4FEMforTrussesElementMatricesintheLocalSystemElementstiffnessandmassmatrixare
Chapter4FEMforTrussesSupposetheelementisloadedbyandistributedforcefxalongthex-axis,andtwoconcentratedforcesfs1andfs2,
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