弹性力学课程设计
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弹性力学课程设计
已知条件:
E=10*10^4 MPa A=0.5 m2 I=1/24 m4
主程序
节点力
F1=[0 -42 -24 0 -18 16 ];
F2=[0 -22.5 -11.25 0 -22.5 11.25];
F4=[0 -40 -30 0 -40 30];
T=[0 1 0 0 0 0
-1 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 -1 0 0
0 0 0 0 0 1];
K=zeros(9,9);
E=10*10^4;
A=0.5;
I=1/24;
未转换的单元刚度矩阵
K11=gdjz(E,A,I,4);
K22=gdjz(E,A,I,3);
K33=gdjz(E,A,I,4);
K44=gdjz(E,A,I,3);
K55=gdjz(E,A,I,4);
整体刚度矩阵的集成
K1=PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,4,90); p=[0 0 0 1 2 3];
c=find(p);
cc=p(c);
K(cc,cc)=K(cc,cc)+K1(c,c);
K2=PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,3,0); p=[1 2 3 4 5 6];
c=find(p);
cc=p(c);
K(cc,cc)=K(cc,cc)+K2(c,c);
K3=PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,4,90);
p=[0 0 0 4 5 6];
c=find(p);
cc=p(c);
K(cc,cc)=K(cc,cc)+K3(c,c);
K4=PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,3,0); p=[4 5 6 7 8 9];
c=find(p);
cc=p(c);
K(cc,cc)=K(cc,cc)+K4(c,c);
K5=PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,4,90); p=[0 0 0 7 8 9 ];
c=find(p);
cc=p(c);
K(cc,cc)=K(cc,cc)+K5(c,c);
整体坐标系下的荷载
F=ans;
U=K\F'
U1=[0 0 0 U(1) U(2) U(3)];
U2=[U(1) U(2) U(3) U(4) U(5) U(6)];
U4=[ U(4) U(5) U(6) U(7) U(8) U(9)];
U3=[0 0 0 U(4) U(5) U(6)];
U5=[0 0 0 U(7) U(8) U(9)];
修正值
f1=-F1';
f2=-F2';
f4=-F4';
杆件的单元反力
FF1=K11*(T*U1')+f1;
FF2=K22*U2'+f2;
FF3=K33*(T*U3');
FF4=K44*U4'+f4;
FF5=K55*(T*U5');
整体坐标系下的单元内力
FF=[T'*FF1 FF2 T'*FF3 FF4 T'*FF5]
子程序1
function y = PlaneFrameElementStiffness(E,A,I,L,theta)
%PlaneFrameElementStiffness This function returns the element % stiffness matrix for a plane frame
% element with modulus of elasticity E,
% cross-sectional area A, moment of
% inertia I, length L, and angle
% theta (in degrees).
% The size of the element stiffness
% matrix is 6 x 6.
x = theta*pi/180;
C = cos(x);
S = sin(x);
w1 = A*C*C + 12*I*S*S/(L*L);
w2 = A*S*S + 12*I*C*C/(L*L);
w3 = (A-12*I/(L*L))*C*S;
w4 = 6*I*S/L;
w5 = 6*I*C/L;
y = E/L*[w1 w3 -w4 -w1 -w3 -w4 ; w3 w2 w5 -w3 -w2 w5 ;
-w4 w5 4*I w4 -w5 2*I ; -w1 -w3 w4 w1 w3 w4 ;
-w3 -w2 -w5 w3 w2 -w5 ; -w4 w5 2*I w4 -w5 4*I];
子程序2
function y=ans
F1=[0 -42 -24 0 -18 16 ];
F2=[0 -22.5 -11.25 0 -22.5 11.25];
F4=[0 -40 -30 0 -40 30];
T=[0 1 0 0 0 0
-1 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 -1 0 0
0 0 0 0 0 1 ];
F11=T'*F1';
F22=F2';
F44=F4';
y=[F11(4)+F22(1) F11(5)+F22(2) F11(6)+F22(3) F22(4)+F44(1) F22(5)+F44(2) F22(6)+F44(3) F44(4) F44(5) F44(6)];
子程序3
function y =gdjz(E,A,I,L)
y=E/L*[A 0 0 -A 0 0
0 12*I/L^2 6*I/L 0 -12*I/L^2 6*I/L
0 6*I/L 4*I 0 6*I/L 2*I
-A 0 0 A 0 0
0 -12*I/L^2 -6*I/L 0 12*I/L^2 -6*I/L
0 6*I/L 2*I 0 -6*I/L 4*I];