有限元的matlab编程
matlab有限元常用函数
matlab有限元常用函数Matlab是一种功能强大的数值计算软件，广泛应用于工程、科学和数学领域。
它提供了丰富的数学函数和工具箱，使得有限元分析成为可能。
在本文中，我们将介绍一些常用于有限元分析的Matlab函数，并逐步解释它们的用法和作用。
有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程设计和分析方法，通过对实际结构的离散化，将其划分为许多小的单元，然后利用数值方法求解它们的行为。
下面是一些常用的有限元分析函数和工具箱。
1. finemesh函数finemesh函数是Matlab的一个内置函数，用于生成网格。
它可以根据给定的节点坐标和连接关系生成一个三角或四边形网格。
finemesh函数的语法如下：mesh = finemesh(node, elem);其中，node是一个N×2的矩阵，表示节点的坐标；elem是一个M×3或M×4的矩阵，表示节点之间的连接关系。
2. assempde函数assempde函数是Matlab Partial Differential Equation Toolbox的一部分，用于组装有限元方程。
它将已知的系数和边界条件应用于有限元方程，并返回一个描述矩阵和向量的数据结构。
assempde函数的语法如下：[stiff,force] = assempde(pde,geometry,temperature,flux);其中，pde是一个描述方程系数的结构体；geometry是一个描述几何形状的结构体；temperature和flux是分别描述温度和通量边界条件的结构体。
3. assemble函数assemble函数是一个用于组装有限元方程的通用函数。
它可以使用用户提供的形状函数和积分点来计算单元刚度矩阵和力矢量。
assemble函数的语法如下：[K,F] = assemble(p,t,c,b,v);其中，p是一个N×2的矩阵，表示节点坐标；t是一个M×3的矩阵，表示节点之间的连接关系；c是一个描述系数的函数句柄；b是描述边界条件的函数句柄；v是描述体积力的函数句柄。
matlab有限元刚度矩阵编程
一、概述有限元方法是工程学和科学领域中常用的数值分析工具，用于求解复杂的结构力学问题。
在有限元分析中，刚度矩阵是一个重要的概念，它描述了结构的刚度性质，并可以用于求解结构的位移、应力和应变分布。
MATLAB是一款功能强大的数学软件，它提供了丰富的工具和函数，可以用于编程求解有限元刚度矩阵。
本文将介绍如何使用MATLAB编程求解有限元刚度矩阵，并给出详细的步骤和代码示例。
二、有限元刚度矩阵的理论基础有限元分析的基本思想是将一个复杂的结构分解成许多小的单元，每个单元都可以用简单的数学方程描述。
在有限元分析中，每个单元都有一个刚度矩阵，它描述了单元的刚度性质。
结构的总刚度矩阵可以通过合并所有单元的刚度矩阵得到。
总刚度矩阵可以用于求解结构的位移、应力和应变分布，是有限元分析的核心之一。
三、MATLAB编程求解有限元刚度矩阵的步骤在MATLAB中，可以通过以下步骤编程求解有限元刚度矩阵：1. 定义结构的几何形状和材料性质，确定结构的边界条件和加载条件。
2. 将结构分解成有限元单元，根据单元的几何形状和材料性质建立单元的刚度矩阵。
3. 合并所有单元的刚度矩阵，得到结构的总刚度矩阵。
4. 根据边界条件和加载条件，求解结构的位移。
5. 根据结构的总刚度矩阵和位移，计算结构的应力和应变分布。
四、MATLAB编程求解有限元刚度矩阵的代码示例以下是一个简单的MATLAB代码示例，用于求解一维弹簧元的刚度矩阵：```MATLAB定义弹簧元的长度和弹性模量L = 1;E = 1;计算弹簧元的刚度矩阵k = E * A / L;K = [k, -k; -k, k];```以上代码示例中，我们首先定义了弹簧元的长度L和弹性模量E，然后通过公式计算了弹簧元的刚度矩阵K。
这是一个简单的一维情况，实际工程中可能涉及到更复杂的二维、三维情况，但基本的求解步骤是相似的。
五、总结MATLAB是一个强大的数学软件，可以用于编程求解有限元刚度矩阵。
Matlab 有限元法计算分析程序编写
MATLAB的使用方法
1) 最简单的计算器使用法 求[12＋2×(7－4)]÷32的算术运算结果 （1）用键盘在MATLAB指令窗中输入一下内容 (12+2*(7-4))/3^2 （2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该指令被执行 （3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示一下内容 ans = 2 [说明] 加 + 减 乘 * 除 / 或 \ (这两个符号对于数组有不同的含义) 幂 ^ “ans”是answer的缩写，其含义是运算答案，它是MATLAB的一个默 认变量
material_number = fscanf( fid_in, '%d', 1 ) ; % read material number material = zeros( material_number, 3 ) ; for i=1:1:material_number nm = fscanf( fid_in, '%d', 1 ) ; material( i, : ) = fscanf( fid_in, '%f', [1,3] ) ; % read materials definition end bc_number = fscanf( fid_in, '%d', 1 ) ; % read boundary conditions number bc = zeros( bc_number, 3 ) ; for i=1:1:bc_number % read boundary condition definition bc( i, 1 ) = fscanf( fid_in, '%d', 1 ) ; bc( i, 2 ) = fscanf( fid_in, '%d', 1 ) ; bc( i, 3 ) = fscanf( fid_in, '%f', 1 ) ; end
matlab二维有限元编程
matlab二维有限元编程Matlab是一种常用的数学软件，广泛应用于科学计算和工程领域。
在有限元分析中，Matlab可以用来进行二维有限元编程，实现对复杂结构的力学行为进行模拟和分析。
本文将介绍如何使用Matlab进行二维有限元编程，并给出一些实例来说明其应用。
二维有限元编程是一种将连续的物理问题离散化处理的方法，通过将连续问题转化为离散的节点和单元来进行分析。
在Matlab中，我们可以使用网格生成工具来创建二维网格，然后将其转化为节点和单元的数据结构。
节点表示问题的离散点，而单元则表示节点之间的连接关系。
在二维有限元编程中，我们通常需要定义材料的性质、载荷条件和边界条件。
材料的性质可以包括弹性模量和泊松比等。
载荷条件可以包括集中力、分布力和压力等。
边界条件可以包括固支、自由支承和位移约束等。
在Matlab中，我们可以通过定义相应的矩阵和向量来表示这些条件。
接下来，我们需要根据节点和单元的数据结构建立刚度矩阵和载荷向量。
刚度矩阵描述了节点之间的刚度关系，而载荷向量描述了节点上的外力作用。
在Matlab中，我们可以使用循环和矩阵运算来建立这些矩阵和向量。
然后，我们可以通过求解线性方程组的方法来计算节点的位移和应力。
我们可以根据节点的位移和应力来进行结果的后处理。
后处理可以包括绘制位移和应力云图、计算节点和单元的应变能和应力分布等。
在Matlab中，我们可以使用绘图函数和计算函数来实现这些后处理操作。
下面是一个简单的例子来说明如何使用Matlab进行二维有限元编程。
假设我们要分析一个弹性材料的悬臂梁，在梁的一端施加一个集中力。
首先，我们需要定义材料的性质、载荷条件和边界条件。
然后，我们可以使用网格生成工具创建二维网格，并将其转化为节点和单元的数据结构。
接下来，我们可以建立刚度矩阵和载荷向量，并求解线性方程组得到节点的位移。
最后，我们可以进行结果的后处理，如绘制位移和应力云图。
Matlab提供了强大的工具和函数来进行二维有限元编程。
matlab有限元三单元编程
matlab有限元三单元编程MATLAB是一种功能强大的编程语言和环境，广泛用于工程和科学领域的数值计算、数据分析和可视化。
在有限元分析中，MATLAB的强大功能和直观的语法使其成为一个理想的选择。
在本文中，我们将讨论MATLAB中有限元三单元的编程方法和实践。
有限元分析是一种数值方法，用于解决连续介质的力学问题。
它将一个复杂的结构分解成更简单的有限元单元，然后通过求解线性代数方程组来得到结构的应力和位移解。
在有限元分析中，三角形和四边形单元是最常用的有限元单元之一。
本文将重点讨论三角形单元的编程实现。
首先，我们需要定义一个三角形单元的几何信息。
在三角形单元中，我们有三个顶点，每个顶点有两个坐标。
我们可以使用一个3x2的矩阵来表示这些坐标。
例如，定义三角形ABC的顶点坐标矩阵为P：P = [x_A, y_A;x_B, y_B;x_C, y_C];接下来，我们需要定义三角形单元的连接性信息。
在MATLAB中，我们可以使用一个3x1的向量来表示三个顶点的连接性。
例如，定义三角形ABC的连接性向量为E：E = [1;2;3];然后，我们可以定义三角形单元材料属性和载荷信息。
这些信息包括杨氏模量、泊松比和外力向量。
我们可以将这些信息存储在一个结构体中，例如：properties.E = 210e9; % 杨氏模量properties.v = 0.3; % 泊松比properties.f = [0; -1000; 0]; % 外力向量接下来，我们可以使用这些信息来计算三角形单元的刚度矩阵和力向量。
刚度矩阵是一个3x3的矩阵，力向量是一个3x1的向量。
我们可以使用以下公式来计算它们：K = (E/(1-v^2)) * [1 v 0;v 1 0;0 0 (1-v)/2] * A;f = (A/3) * [1; 1; 1] * properties.f;其中，A是三角形的面积。
我们可以使用以下公式来计算它：A = abs(det([1, 1, 1;x_A, x_B, x_C;y_A, y_B, y_C])) / 2;最后，我们可以使用这些信息来求解三角形单元的位移解。
matlab有限元三角形单元编程
matlab有限元三角形单元编程
在MATLAB中进行有限元分析，可以使用其自带的有限元分析工具箱（FEATool）进行编程。
以下是一个简单的例子，演示如何使用三角形单元进行有限元分析：
1. 打开MATLAB，进入FEATool环境。
2. 创建新的有限元模型。
选择“Model”菜单下的“New Model”选项，进入“Model Builder”界面。
3. 在“Model Builder”界面中，选择“2D Triangle”单元类型，并在绘图区域中绘制出三角形网格。
4. 在“Model Builder”界面中，设置材料属性、边界条件和载荷等参数。
5. 运行有限元分析。
选择“Model”菜单下的“Solve”选项，进行有限元求解。
6. 查看结果。
选择“Model”菜单下的“Results”选项，可以查看位移、应力、应变等结果。
以上是一个简单的例子，演示了如何使用三角形单元进行有限元分析。
在实际应用中，还需要根据具体问题进行详细的建模和计算。
matlab有限元切线刚度矩阵编程
题目：使用MATLAB编程实现有限元切线刚度矩阵计算一、引言有限元法是一种用于求解复杂工程问题的数值分析方法，它将连续介质划分为许多小的单元，通过对每个单元进行离散化处理，再用数学方法对这些单元进行组装，最终得到整个结构的解。
在有限元方法中，刚度矩阵是求解结构问题的关键步骤之一，而有限元切线刚度矩阵的计算则是其中的重要内容之一。
本文将介绍如何使用MATLAB编程实现有限元切线刚度矩阵的计算。
二、有限元切线刚度矩阵的基本概念1. 切线刚度矩阵在有限元方法中，切线刚度矩阵是描述结构对外部载荷作用下的应变-应力关系的重要矩阵。
它描述了结构在外部载荷下的变形行为，是求解结构变形和应力的重要工具。
2. 切线刚度矩阵的计算切线刚度矩阵的计算是通过对单元的局部坐标系进行刚度矩阵的求解，并进行坐标变换得到全局坐标系下的切线刚度矩阵。
在实际计算中，需要考虑单元的几何形状、材料性质等因素，以及在单元上施加的外部载荷。
三、MATLAB编程实现有限元切线刚度矩阵的基本步骤1. 单元刚度矩阵的计算我们需要编写MATLAB函数来实现对单元刚度矩阵的计算。
这个函数需要考虑单元的几何形状、材料性质等因素，以及在单元上施加的外部载荷。
通常情况下，我们可以利用数值积分的方法来进行刚度矩阵的计算。
2. 坐标变换矩阵的计算在得到单元刚度矩阵之后，我们需要计算坐标变换矩阵，将单元刚度矩阵从局部坐标系变换到全局坐标系。
这也需要编写一个MATLAB函数来实现坐标变换矩阵的计算。
3. 矩阵组装我们需要将所有单元的切线刚度矩阵组装成整体刚度矩阵。
这通常需要考虑到单元之间的连接关系，以及边界条件等因素。
在MATLAB中，我们可以利用矩阵的组合和相加等运算来实现整体刚度矩阵的计算。
四、编程实例这里我们以一个简单的弹簧-弹簧系统为例，介绍如何使用MATLAB编程实现有限元切线刚度矩阵的计算。
我们需要定义系统的几何形状、材料性质等参数，然后编写MATLAB函数来进行刚度矩阵的计算，坐标变换矩阵的计算，以及矩阵的组装，最终得到整体刚度矩阵，并求解系统的变形和应力。
有限元MATLAB源程序
MATLAB源程序（把程序部分复制进入MATLAB，直接运行就可得到结果。
）第1章假定P=-100,L=10m，E=3e11,梁截面是正方形其宽度为h=5e-2m，根据上述数据编制MATLAB程序如下：clearsyms x L EIw='c1'*sin(pi*x/(2*L))+'c2'*sin(3*pi*x/(2*L))+'c3'*sin(5*pi*x/(2*L))+'c4'*sin(7*pi*x/(2*L));kk=int(EI/2*(diff(w,x,2))^2-'P'*w,0,L);[c1,c2,c3,c4]=solve(diff(kk,'c1'),diff(kk,'c2'),diff(kk,'c3'),diff(kk,'c4'),'c1,c2,c3,c4')[c1,c2,c3,c4]根据运行结果得出的[c1,c2,c,3,c4]接着进行下列编程：P=-100;L=10;E=3e11;h=5e-3;I=h^4/12EI=E*I;x=0:L;c1=64*P*L^4/EI/pi^5c2=64/243*P*L^4/EI/pi^5c3=64/3125*P*L^4/EI/pi^5c4=64/16807*P*L^4/EI/pi^5w=c1*sin(pi*x/(2*L))+c2*sin(3*pi*x/(2*L))+c3*sin(5*pi*x/(2*L))+c4*sin(7*pi*x/(2*L))w=1e-4*wplot(x,w,'k','linewidth',2)gridxlabel('L')ylabel('w')y=P*L^3/(3*EI)[y w(10)]假定P=-100,L=10m，E=3e11,梁截面是正方形其宽度为h=5e-2m，根据上述数据编制MATLAB程序如下：clearsyms x EI Lw='c1'*x^2+'c2'*x^3+'c3'*x^4+'c4'*x^5kk=int(EI/2*(diff(w,x,2))^2-'P'*w,0,L)[c1,c2,c3,c4]=solve(diff(kk,'c1'),diff(kk,'c2'),diff(kk,'c3'),diff(kk,'c4'),’c1,c2,c3,c4’)根据运行结果得出的[c1,c2,c,3,c4]接着进行下列编程：P=-100;L=10;EI=1.56e5;x=0:L;c1=1/4*L^2*P/EIc2=-1/6*L*P/EIc3=1/24*P/EIc4=0w=c1*x.^2+c2*x.^3+c3*x.^4+c4*x.^5plot(x,w,'k')gridxlabel('L')ylabel('w')y=P*L^3/(3*EI)[y w(11)]以形函数（Shape Function）为试探函数形函数f1代表左侧节点的位移函数，f2代表右侧节点的位移函数，f3代表左侧节点的斜率函数，f4代表右侧节点的斜率函数。
matlab有限元编程荷载
matlab有限元编程荷载-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括以下内容：有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它通过将复杂的连续体结构分割为一系列简单的子结构，然后利用数学方法为每个子结构建立相应的数学模型，从而得到整个结构的行为特性。
这种分割的过程通常被称为网格划分，而每个子结构则称为有限元。
MATLAB作为一种功能强大的数学软件工具，被广泛应用于有限元方法的编程与分析。
MATLAB提供了大量的工具箱和函数，可以方便地实现有限元方法的各个步骤，包括网格划分、单元构造、边界条件的施加以及结果的可视化分析等。
本文将重点介绍MATLAB在有限元编程中的应用，特别是在荷载分析方面的应用。
荷载分析是有限元分析的核心内容之一，它通过施加不同的荷载条件，分析结构在荷载作用下的变形、位移和应力等。
荷载分析的准确性对于工程设计以及结构安全性的评估至关重要。
文章将首先介绍有限元方法的基本原理，包括对结构的离散化、单元的建立和组装，以及求解过程中的矩阵运算等。
然后，针对荷载分析的特点，将详细介绍MATLAB有限元编程中的荷载处理方法，包括荷载的施加、荷载类型的选择以及荷载与结构响应的耦合关系等。
通过本文的学习，读者可以了解到MATLAB在有限元编程中的应用，并且掌握荷载分析的基本原理和方法。
同时，也可以对MATLAB有限元编程在实际工程问题中的应用进行进一步的探索和研究。
总而言之，本文将为读者提供一个全面而系统的MATLAB有限元编程荷载分析的引导，帮助读者理解有限元方法的基本原理和应用，提高工程设计和结构安全性评估的能力。
1.2 文章结构本文旨在介绍MATLAB在有限元编程中的应用，重点讲解荷载分析的基本原理以及MATLAB有限元编程中的荷载处理方法。
该文章分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分对文章进行了概述，包括本文的目的和总结。
在概述中，我们会介绍有限元方法的简要背景和意义，以及MATLAB在该领域中的重要性。
matlab编译平面有限元计算
matlab编译平面有限元计算编译平面有限元计算是一种常用的数值计算方法，可以用于求解各种复杂的工程问题。
在本文中，我们将介绍如何使用MATLAB编写平面有限元计算程序，并通过一个实例来说明其应用。
让我们了解一下有限元方法的基本原理。
有限元方法是一种将连续体划分为有限个单元，根据物理方程和边界条件，在每个单元上建立离散方程组，最终求解得到整个连续体的近似解的方法。
在平面问题中，连续体被划分为三角形或四边形单元。
MATLAB是一种功能强大的数值计算软件，它提供了丰富的工具箱和函数，可以方便地进行有限元计算。
下面我们将以求解平面弹性力学问题为例，介绍如何使用MATLAB编写平面有限元计算程序。
我们需要定义问题的几何信息、边界条件和材料参数。
在MATLAB中，可以通过定义节点坐标、单元连接关系、边界条件和材料参数来描述问题。
节点坐标可以用一个矩阵表示，其中每一行代表一个节点的坐标。
单元连接关系可以用一个矩阵表示，其中每一行代表一个单元的节点编号。
边界条件可以用一个向量表示，其中每个元素代表一个节点的边界条件。
材料参数可以用一个矩阵表示，其中每一行代表一个单元的材料参数。
接下来，我们需要建立有限元离散方程组。
在平面弹性力学问题中，离散方程组可以通过组装单元刚度矩阵和外力向量得到。
单元刚度矩阵可以通过单元的几何信息和材料参数计算得到。
外力向量可以根据边界条件和载荷信息计算得到。
最终，我们可以通过求解离散方程组得到节点的位移解。
我们可以根据节点的位移解计算出单元的应力和应变。
在平面弹性力学问题中，应力可以通过单元的几何信息和位移解计算得到。
应变可以通过应力和材料参数计算得到。
通过计算应力和应变，我们可以评估结构的稳定性和性能。
MATLAB编译平面有限元计算程序是一种强大的工具，可以用于求解各种复杂的工程问题。
通过定义几何信息、边界条件和材料参数，建立有限元离散方程组，求解得到节点的位移解，最终计算出单元的应力和应变。
有限元的matlab编程ppt课件
Element(5/2*i-3/2,:)=[i,i+1]; Element(5/2*i-1/2,:)=[i,i+2]; Element(5/2*i+1/2,:)=[i,i+3]; end for i=2:2:8 Element(5*i/2-1,:)=[i,i+1]; Element(5*i/2,:)=[i,i+2]; end Element(21,:)=[9,10];
sc 00 0 0 c -s 0 0 s c ];
计算单元刚度矩阵k
k = [ E*A/L 0 -E*A/L
0
0
0
0
0
-E*A/L 0 E*A/L
0
0
0
0
0];
T = TransformMatrix( ie ) ;
k = T*k*transpose(T) ;% transpos. e(T) 为T的转置矩阵2
f=f*1e15;
u=K\f;
.
10
求解轴力：
获取单元两端的节点号
i = Element( ie, 1 ) ;%ie为单元号 j = Element( ie, 2 ) ;
获取单元两端的节点位移
uElement = zeros( 4, 1 ) ;
uElement( 1:2 ) = u( (i-1)*2+1:(i-1)*2+2 ) ;
7
集成整体刚度矩阵K
K=zeros(20,20);%用来存储整体刚度矩阵 在下面的集成中，将总刚看成10*10的矩阵，每个元素为2*2的小矩阵 集成总刚的非对角线元素(这里的元素指2*2的小矩阵）
计算力学(有限元)matlab编程大作业(空间网架)
逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：0 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：0 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：1 逐一输入第 i 个节点和其他节点的连接情况,若连接,输入 1,否则输入 0,令和自身连接情况为 0：0 输入结构约束总数：11 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：1 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：1 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：1 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：2 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：1 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：3 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：3 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：1 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：3 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：2 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：3 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：3 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：4 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：1 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：4 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：2 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：5 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：1 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：5 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：2 按照编号逐一输入结构约束编号（先输入节点号） ） ：5 输入约束节点对应的位移号（输入范围：1~3） ） ：3 输入施加在结构上的总的力的个数：3 按照编号逐一输入力作用节点编号（先输入节点号） ） ：2 逐一输入力对应的向量中的坐标值：0 逐一输入力对应的向量中的坐标值：0 逐一输入力对应的向量中的坐标值：-1 输入力的大小：1000 按照编号逐一输入力作用节点编号（先输入节点号） ） ：2 逐一输入力对应的向量中的坐标值：0 逐一输入力对应的向量中的坐标值：1
matlab 程序 2d有限元方法
matlab 程序2d有限元方法二维有限元方法在工程与科学计算中有着广泛的应用。
MATLAB作为一种功能强大的数学软件，为二维有限元分析提供了便捷的实现途径。
本文将详细介绍如何使用MATLAB编写二维有限元方法的程序。
一、有限元方法概述有限元方法（Finite Element Method，简称FEM）是一种用于求解偏微分方程的数值方法。
它通过将复杂的连续体划分成简单的单元，并在这些单元上求解方程，从而将连续问题转化为离散问题。
在二维问题中，通常将连续区域划分为三角形或四边形单元，然后在每个单元上求解偏微分方程，最后通过整体刚度矩阵的组装和求解得到整个区域的解。
二、MATLAB编程实现二维有限元方法以下是使用MATLAB实现二维有限元方法的基本步骤：1.创建网格在MATLAB中，可以使用`triangle`函数或`patch`函数创建二维网格。
以下是一个简单的例子：```matlab% 定义节点坐标odes = [0 0; 1 0; 1 1; 0 1; 0.5 0.5];% 定义单元连接关系elements = [1 2 5; 2 3 5; 3 4 5; 4 1 5];% 绘制网格triplot(nodes, elements);```2.确定单元属性在二维有限元方法中，需要为每个单元定义形状函数、雅可比矩阵等属性。
以下是一个示例：```matlabfunction [N, dNdx, dNdy, J] = shape_functions(nodes, element) % 获取单元节点坐标x = nodes(element, 1);y = nodes(element, 2);% 计算形状函数N = [1 - (x - x(1)) / (x(2) - x(1)) - (y - y(1)) / (y(2) - y(1));(x - x(1)) / (x(2) - x(1));(y - y(1)) / (y(2) - y(1));(x - x(1)) / (x(2) - x(1)) * (y - y(1)) / (y(2) - y(1))];% 计算形状函数对x、y的导数dNdx = [-1 / (x(2) - x(1)), 1 / (x(2) - x(1)), 0, (y(2) - y(1)) / ((x(2) - x(1)) * (y(2) - y(1)))];dNdy = [0, 0, 1 / (y(2) - y(1)), (x(2) - x(1)) / ((x(2) - x(1)) * (y(2) - y(1)))];% 计算雅可比矩阵J = [sum(dNdx), sum(dNdy); ...sum(dNdx .* x), sum(dNdy .* x); ...sum(dNdx .* y), sum(dNdy .* y)];end```3.组装刚度矩阵和质量矩阵在得到单元属性后，可以组装整体刚度矩阵和质量矩阵。
有限元的matlab编程
hd=hu-1; %网架下层节点的行数 ld=lu-1; %网架下层节点的列数 dis_xd=dis_xu; %网架下层的行间距 dis_yd=dis_yu; %网架下层的行间距
定义网架高度
dis_z=input('输入网架上下层间距'); %网架上下层间距
网架上层节点编号与对应坐标
集成整体刚度矩阵K
K=zeros(20,20);%用来存储整体刚度矩阵 在下面的集成中，将总刚看成10*10的矩阵，每个元素为2*2的小矩阵
集成总刚的非对角线元素(这里的元素指2*2的小矩阵）
for ie=1:1:21 %按单元顺序进行循环
k=PlaneTrussElementStiffness(ie); %计算第ie个单元的列阵
f=[0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a];%每个节点两个自由度，a 为之前输入的节点力
集成总刚：
获取单元两端节点坐标
xi = Node( Element( ie, 1 ), 1 ) ;%ie为单元号，以下相同 yi = Node( Element( ie, 1 ), 2 ) ; xj = Node( Element( ie, 2 ), 1 ) ; yj = Node( Element( ie, 2 ), 2 ) ;
用户自定义网架（网架信息的录入，包括节点、单元、截面、弹性模量等）
if e==0%选择自定义网架 Node=input(‘定义节点编号及对应坐标，按[1 x1 y1 z1;2 x2 y2 z2;...]输入’);%形成节点储存矩阵 Men=input(‘定义单元与节点的关系，按[1 node1 node2;2 node3 node4;...]输入,node1<node2, 依次类推’);%形成单元储存矩阵 Msum=length(Men);%查找网架录入的单元数
matlab有限元编程
是的，MATLAB可以用于有限元编程，用于解决各种结构、固体力学、热传导、电磁场等物理问题的数值模拟。
有限元法是一种数值方法，用于求解偏微分方程，特别适用于复杂的几何形状和边界条件的问题。
以下是一些使用MATLAB进行有限元编程的基本步骤：
1. 建立几何模型：首先，需要定义模型的几何形状和边界条件。
这包括确定节点和单元（元素）的位置。
2. 网格生成：将模型划分为离散的节点和单元。
这些节点和单元构成了有限元网格，可以使用MATLAB中的函数或者专用的网格生成工具来实现。
3. 定义材料属性和载荷：为每个单元分配适当的材料属性，如弹性模量、密度等。
同时，还要定义在结构上施加的力或边界条件。
4. 组装刚度矩阵和载荷向量：根据有限元法原理，将每个单元的局部刚度矩阵组装成全局刚度矩阵，同时将载荷向量组装成全局载荷向量。
5. 施加边界条件：根据边界条件，在全局刚度矩阵和载荷向量中施加约束条件。
6. 求解方程：通过求解线性方程组，得到节点的位移和其他所需的结果。
7. 后处理：根据求解结果，进行结果的可视化和分析。
可以绘制应力、应变分布图，计算位移、反应力等。
MATLAB提供了丰富的工具箱和函数来进行有限元编程，如Partial Differential Equation Toolbox（偏微分方程工具箱）、Finite Element Analysis Toolbox（有限元分析工具箱）等，可以大大简化有限元编程的过程。
在使用这些工具时，可以参考MATLAB的官方文档和例子，以及相关的有限元理论和方法。
matlab 有限元 编程
MATLAB 是一种高级编程语言和交互式环境，常用于数值计算、数据分析、算法开发、数据可视化以及应用开发等。
在有限元分析（FEA）中，MATLAB 可以用来编写和运行有限元程序。
以下是一个简单的 MATLAB 有限元分析编程示例：这个例子假设你正在解决一个一维拉普拉斯方程，其形式为 -d^2u/dx^2 = f，在区间 [0, 1] 上。
```matlab% 参数定义L = 1; % 长度h = 0.01; % 步长N = L/h; % 元素数量x = linspace(0, L, N+1); % x 向量% 创建有限元网格nodes = x(1:N+1);elements = [nodes(2:end-1) nodes(1:end-1) nodes(2:end)]; % 定义载荷向量 ff = sin(pi*x);% 定义刚度矩阵 A 和载荷向量 FA = zeros(N, N);F = zeros(N, 1);for i = 1:Nfor j = 1:i-1A(i, j) = A(j, i) = h^2/(6*(x(i)-x(j))^2);endF(i) = -f(i)*h/2;end% 使用 MATLAB 的线性方程求解器u = A\F;% 绘制结果plot(x, u);xlabel('x');ylabel('u');title('有限元解');```这个代码首先定义了问题的参数，然后创建了一个有限元网格。
然后，它定义了刚度矩阵 A 和载荷向量 F。
最后，它使用 MATLAB 的线性方程求解器来求解方程，并绘制结果。
请注意，这只是一个非常简单的例子。
在实际的有限元分析中，问题可能会更复杂，并且需要更多的编程工作。
matlab有限元编程求解二维椭圆问题
matlab有限元编程求解二维椭圆问题
在matlab中，有限元方法是求解二维椭圆问题的常用数值方法之一。
二维椭圆问题是一类偏微分方程的数值解法，常用于描述热传导、电场分布等问题。
下面将介绍使用matlab进行有限元编程求解二维椭圆问题的步骤。
首先，需要定义问题的几何形状和边界条件。
可以使用matlab的几何建模工具来绘制二维区域的形状，并设置边界条件。
几何建模工具通常包括点、线、圆等基本图形的绘制功能，以及求解区域的网格划分。
其次，需要选择适当的有限元空间和离散化方法。
在二维椭圆问题中，通常使
用分片线性函数空间来近似求解，即将二维区域划分为许多三角形单元，并在每个单元内使用线性函数来逼近解。
离散化方法可以采用加权残差法、拉普拉斯变分原理等，通过构建离散方程实现对问题的数值求解。
然后，需要组装刚度矩阵和载荷向量。
刚度矩阵表示各单元上的刚度贡献，载
荷向量表示外力的施加情况。
通过将每个单元上的刚度矩阵和载荷向量相加，可以得到整个问题的刚度矩阵和载荷向量。
最后，需要求解线性方程组。
将刚度矩阵和载荷向量代入线性方程组，可以得
到未知解的数值解。
matlab提供了各种数值求解方法，如直接法、迭代法等。
根据具体问题的特点和求解精度要求，选择合适的求解方法进行计算。
总结起来，使用matlab进行有限元编程求解二维椭圆问题的主要步骤包括几何模型的建立、有限元空间的选择、离散化方法的确定、刚度矩阵和载荷向量的组装、以及线性方程组的求解。
通过这些步骤，我们可以得到二维椭圆问题的数值解，并进一步分析和评估其准确性和稳定性。
matlab有限元刚度矩阵编程
matlab有限元刚度矩阵编程有限元方法是一种常用的工程分析方法，用于解决结构的力学问题。
该方法将结构离散为有限数量的小单元，然后利用这些小单元的力学行为来近似整个结构的力学行为。
其中，有限元刚度矩阵是有限元方法中的重要概念之一。
有限元刚度矩阵描述了结构单元的刚度特性，并将其与结构整体刚度相联系。
通过求解刚度矩阵，可以得到结构的位移响应，并进一步计算出应力、应变等力学量。
因此，求解有限元刚度矩阵是有限元方法中的关键步骤。
在MATLAB中，可以使用矩阵运算和数值计算工具箱来编程实现有限元刚度矩阵的求解。
具体步骤如下：1. 网格划分：首先，将结构离散为有限数量的小单元。
这些小单元可以是三角形、四边形或其他形状，根据结构的特点和要求进行选择。
MATLAB提供了一些网格生成函数，如"meshgrid"和"trimesh"，可以帮助我们生成所需的网格。
2. 单元刚度矩阵计算：对于每个小单元，需要计算其刚度矩阵。
刚度矩阵的计算基于单元的几何形状和材料特性。
对于简单的结构单元，可以使用解析方法来计算刚度矩阵。
对于复杂的结构单元，可以使用数值方法，如数值积分或有限差分法，来近似计算刚度矩阵。
在MATLAB中，可以使用矩阵运算和数值计算函数来实现刚度矩阵的计算。
3. 组装刚度矩阵：将所有小单元的刚度矩阵组装成整个结构的刚度矩阵。
这涉及到将小单元的刚度矩阵按照其在整个结构中的位置进行组装。
在MATLAB中，可以使用矩阵运算和索引操作来实现刚度矩阵的组装。
4. 边界条件处理：在求解结构的位移响应时，需要考虑边界条件。
边界条件包括约束和加载。
约束是指结构的某些部分固定不动或具有特定的位移。
加载是指施加在结构上的外力或外力密度。
通过将边界条件转化为相应的约束方程和加载方程，可以将其应用于刚度矩阵求解过程。
在MATLAB中，可以使用约束和加载向量来表示边界条件，并使用矩阵运算来处理边界条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算单元刚度矩阵k
k = [ E*A/L 0 -E*A/L
0
0
0
0
0
-E*A/L 0 E*A/L
0
0
0
0
0];
T = TransformMatrix( ie ) ;
k = T*k*transpose(T) ;% transpose(T) 为T的转置矩阵2
计算杆件长度
L = ( (xj-xi)^2 + (yj-yi)^2 )^(1/2) ;
计算从局部坐标到整体坐标的坐标转换矩阵T
function T = TransformMatrix( ie )%ie为单元号 c = (xj-xi)/L ; s = (yj-yi)/L ; T=[ c -s 0 0
集成整体刚度矩阵K
K=zeros(20,20);%用来存储整体刚度矩阵 在下面的集成中，将总刚看成10*10的矩阵，每个元素为2*2的小矩阵
集成总刚的非对角线元素(这里的元素指2*2的小矩阵）
for ie=1:1:21 %按单元顺序进行循环
k=PlaneTrussElementStiffness(ie); %计算第ie个单元的单刚
计算单元的节点力
m=Element(ie,1); %ie单元的首节点号
n=Element(ie,2); %ie单元的末节点号 m=Element(ie,2)1,2*n-1)=k(1,3);
n=Element(ie,1); %ie单元的首节点号
K(2*m-1,2*n)=k(1,4);
K(2,2)=1; K(18,18)=1;
求解
K=K*1e15;%乘以一个大数，减小计算误差
f=f*1e15;
u=K\f;
求解轴力：
获取单元两端的节点号
i = Element( ie, 1 ) ;%ie为单元号 j = Element( ie, 2 ) ;
获取单元两端的节点位移
uElement = zeros( 4, 1 ) ; uElement( 1:2 ) = u( (i-1)*2+1:(i-1)*2+2 ) ; uElement( 3:4 ) = u( (j-1)*2+1:(j-1)*2+2 ) ;
end
求解位移：
u=zeros(20);
根据约束情况修改总刚，采用对角元素置1法
for i=1:1:20
K(1,i)=0; K(2,i)=0; K(18,i)=0;
K(i,1)=0;K(i,2)=0; K(i,18)=0; end %自由度1、2、18被约束了,所在的行和列的其他元素都改为0
K(1,1)=1;%对角线元素置1
有限元编程示例
例一：桁架
题目描述:
如下图所示的平面桁架，杆件长度、弹性模量、截面积以 及所受节点力P的大小可以自行定义。求节点位移及杆件轴 力。
解题思路：
• 建立模型 • 集成总刚 • 求解位移 • 求解杆件轴力 • 输出结果
建立模型：
模型相关参数输入
H=input('竖杆长度(m):'); L=input('水平杆长度(m):'); E=input('杆件弹性模量(Gpa):'); A=input('杆件截面积(m^2):'); a=input('节点力P(kN)：');
定义节点坐标
Node = zeros(10,2) ; x=-1*L; %L为横杆长度 for i=1:2:10
x=x+L; Node(i,:)=[x 0]; end x=-1*L; for i=2:2:10 x=x+L; Node(i,:)=[x H];%H为竖杆长度 end
节点编号方式
定义单元，即储存单元两端的节点号
K(2*m-1,2*n-1)=k(3,1);
K(2*m,2*n-1)=k(2,3);
K(2*m-1,2*n)=k(3,2);
K(2*m,2*n)=k(2,4);
K(2*m,2*n-1)=k(4,1);
K(2*m,2*n)=k(4,2);
end
集成总刚的对角线元素（这里的元素指2*2的小矩阵）
for i=1:1:10 %按节点的顺序循环 for j=1:1:21 %对于每个节点，再按单元的顺序循环 k=PlaneTrussElementStiffness(j); if Element(j,1)==I %如果i节点为j单元的首节点 K(2*i-1,2*i-1)=K(2*i-1,2*i-1)+k(1,1); K(2*i-1,2*i)=K(2*i-1,2*i)+k(1,2); K(2*i,2*i-1)=K(2*i,2*i-1)+k(2,1); K(2*i,2*i)=K(2*i,2*i)+k(2,2); end if Element(j,2)==i %如果i节点为j单元的末节点 K(2*i-1,2*i-1)=K(2*i-1,2*i-1)+k(3,3); K(2*i-1,2*i)=K(2*i-1,2*i)+k(3,4); K(2*i,2*i-1)=K(2*i,2*i-1)+k(4,3); K(2*i,2*i)=K(2*i,2*i)+k(4,4); end end
加下划线的为单元编号
形成等效荷载列阵
f=[0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a;0;0;0;a];%每个节点两个自由度，a 为之前输入的节点力
集成总刚：
获取单元两端节点坐标
xi = Node( Element( ie, 1 ), 1 ) ;%ie为单元号，以下相同 yi = Node( Element( ie, 1 ), 2 ) ; xj = Node( Element( ie, 2 ), 1 ) ; yj = Node( Element( ie, 2 ), 2 ) ;
Element=zeros(21,2); for i=1:2:7
Element(5/2*i-3/2,:)=[i,i+1]; Element(5/2*i-1/2,:)=[i,i+2]; Element(5/2*i+1/2,:)=[i,i+3]; end for i=2:2:8 Element(5*i/2-1,:)=[i,i+1]; Element(5*i/2,:)=[i,i+2]; end Element(21,:)=[9,10];