Phương pháp phần tử hữu hạn
Với mỗi phần tử n , đặt thành phần K
0
st
của ma trận K
0
n
tương ứng với các bậc tự do hiện hoạt s và t cộng dồn vào
đúng vị trí trong ma trận độ cứng tổng thể K
∗
Với mỗi phần tử n , đặt thành phần R
0
s
của véc-tơ R
0
n
tương
ứng với bậc tự do hiện hoạt s cộng dồn vào đúng vị trí
trong véc-tơ lực nút tổng thể R
∗
Chú ý các lực đặt sẵn tại nút .
40 trang |
Chia sẻ: tuanhd28 | Lượt xem: 1881 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Phương pháp phần tử hữu hạn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
Nguyễn Xuân Thành
tkris1004@nuce.edu.vn
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
Trường Đại học Xây dựng
Ngày 16 tháng 4 năm 2015
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
BÀI GIẢNG 4
(hệ thanh - phần 2/3
ma trận độ cứng một số phần tử khác, ma trận khối lượng,
mô hình hóa toàn hệ kết cấu)
Nguyễn Xuân Thành
tkris1004@nuce.edu.vn
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
Trường Đại học Xây dựng
Ngày 16 tháng 4 năm 2015
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
NỘI DUNG CHÍNH
1 Ma trận độ cứng một số phần tử khác
Phần tử thanh dàn phẳng
Thanh lăng trụ chịu xoắn
Phần tử thanh không gian
2 Bài toán động lực học và ma trận khối lượng
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
Phương trình Lagrange
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
3 Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ghép nối và khử trùng lặp
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
NỘI DUNG CHÍNH
1 Ma trận độ cứng một số phần tử khác
Phần tử thanh dàn phẳng
Thanh lăng trụ chịu xoắn
Phần tử thanh không gian
2 Bài toán động lực học và ma trận khối lượng
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
Phương trình Lagrange
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
3 Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ghép nối và khử trùng lặp
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh dàn phẳng
x
L
q4q1 E,A
q5q2
i j
y
Véc-tơ chuyển vị tại nút: q =
[
q1 q2 q4 q5
]T
Trường chuyển vị:
u =
[
ux(x)
uy(x)
]
=
[
a1 + a2x
a3 + a4x
]
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh dàn phẳng
Ma trận các hàm dạng:
N =
(1− xL) 0 xL 0
0
(
1− x
L
)
0
x
L
Biến dạng pháp tuyến tại thớ cách trục trung hòa 1 khoảng
bằng y:
εx =
dux
dx
− y d
2uy
dx2
Ma trận liên hệ giữa biến dạng và chuyển vị nút:
B =
[
d
dx
−y d
2
dx2
]
N =
[
−1
L
0
1
L
0
]
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh dàn phẳng
Ma trận liên hệ giữa ứng suất và biến dạng:
E = E
Ma trận độ cứng phần tử:
K =
∫
Ω
BTEBdΩ =
L∫
0
∫
A
dA
BTEBdx
Triển khai cụ thể:
K =
EA
L
0 −EA
L
0
0 0 0 0
−EA
L
0
EA
L
0
0 0 0 0
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Thanh lăng trụ chịu xoắn
x
L
q8q7 G, Jρi j
Véc-tơ chuyển vị tại nút: q =
[
q7 q8
]T
Trường chuyển vị:
u = θx = a1 + a2x
Ma trận các hàm dạng:
N =
[(
1− x
L
) x
L
]
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Thanh lăng trụ chịu xoắn
Ma trận liên hệ giữa biến dạng và chuyển vị nút:
B = r
dN
dx
=
[
− r
L
r
L
]
Ma trận liên hệ giữa ứng suất và biến dạng: E = G (nhắc
lại: τ = Gγ)
Ma trận độ cứng phần tử:
K =
L∫
0
∫
A
r2 dA
−
1
L
1
L
G [−1
L
1
L
]
dx =
GJρ
L
−GJρ
L
−GJρ
L
GJρ
L
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh không gian
x
L
q7 q10q1q4 E,A, Iy, Iz, Jρ
q8
q11
q9
q12
q2
q5
q3
q6
z
y
i j
Véc-tơ chuyển vị nút phần tử: q =
[
q1 q2 · · · q12
]T
Cách thiết lập ma trận độ cứng phần tử: giống như trước ...
Nhưng từ các phần tử thanh phẳng đã học, dễ suy luận để
có ...
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh không gian
K =
a 0 0 0 0 0 −a 0 0 0 0 0
b 0 0 0 c 0 −b 0 0 0 c
d 0 −e 0 0 0 −d 0 −e 0
f 0 0 0 0 0 −f 0 0
g 0 0 0 e 0 g/2 0
h 0 −c 0 0 0 h/2
a 0 0 0 0 0
b 0 0 0 −c
d 0 e 0
đ.x. f 0 0
g 0
h
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phần tử thanh không gian
Các ký hiệu từ a đến i [chỉ] trong công thức trên như sau:
a =
EA
L
; b =
12EIz
L3
c =
6EIz
L2
; d =
12EIy
L3
e =
6EIy
L2
; f =
GJρ
L
g =
4EIy
L
; h =
4EIz
L
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
NỘI DUNG CHÍNH
1 Ma trận độ cứng một số phần tử khác
Phần tử thanh dàn phẳng
Thanh lăng trụ chịu xoắn
Phần tử thanh không gian
2 Bài toán động lực học và ma trận khối lượng
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
Phương trình Lagrange
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
3 Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ghép nối và khử trùng lặp
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
x
L
q4q1 E,A, I, ρ
q5
q6
q2
q3
y
i j
Gọi T là động năng của hệ và định nghĩa Lagrangian của
hệ L như sau
L = T −Πp
trong đó Πp là thế năng tổng cộng của hệ
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
Trong mọi cách chuyển động mà thỏa mãn các điều kiện
biên động học của hệ tại mọi thời điểm, và bắt đầu cũng
như kết thúc với các giá trị chuyển vị thực tại hai thời điểm
t1 và t2 bất kỳ, tại mọi điểm của hệ, thì chuyển động thực
của hệ từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 của hệ là chuyển
động mà làm cho phiếm hàm I đạt cực trị:I = t2∫
t1
Ldt
→ cực trị
tức:
δI = δ
t2∫
t1
Ldt =
t2∫
t1
δLdt = 0
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình Lagrange
Gọi Ri là các lực khái quát ứng với các tọa độ khái quát qi
Động năng T của hệ phụ thuộc vào trạng thái chuyển vị
của hệ (thể hiện thông qua các tọa độ khái quát qi) và trạng
thái vận tốc của hệ (thể hiện thông qua đạo hàm theo thời
gian q˙i của các tọa độ khái quát):
T = T (q1, q2, . . . , qN , q˙1, q˙2, . . . , q˙N , t)
Thế năng biến dạng U của hệ phụ thuộc vào trạng thái
chuyển vị của hệ:
U = U(q1, q2, . . . , qN , t)
Thế năng của các lực khái quát:
V = − (R1q1 +R2q2 + · · · +RNqN)
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình Lagrange
Từ các phương trình trên và biểu thức của Nguyên lý biến
phân Hamilton, giao hoán thứ tự phép tích phân và phép
lấy biến phân, ta có:
t2∫
t1
(
∂T
∂q1
δq1 +
∂T
∂q2
δq2 + · · · + ∂T
∂qN
δqN +
∂T
∂q˙1
δq˙1
+
∂T
∂q˙2
δq˙2 + · · · + ∂T
∂q˙N
δq˙N − ∂U
∂q1
δq1 − ∂U
∂q2
δq2 − · · ·
− ∂U
∂qN
δqN + R1δq1 + R2δq2 + · · · + RNδqN
)
dt = 0
Tích phân từng phần của số hạng sau
t2∫
t1
∂T
∂q˙i
δq˙i dt =
[
∂T
∂q˙i
δqi
]t2
t1
−
t2∫
t1
d
dt
(
∂T
∂q˙i
)
δqi dt
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình Lagrange
Số hạng đầu tiên của biểu thức tích phân từng phần có giá
trị bằng 0 vì δqi(t1) = δqi(t2) = 0 là điều kiện cơ bản ngay
khi phát biểu nguyên lý biến phân Hamilton.
Do đó:
t2∫
t1
(
N
∑
i=1
[
− d
dt
(
∂T
∂q˙i
)
+
∂T
∂qi
− ∂U
∂qi
+ Ri
]
δqi
)
dt = 0
Do biểu thức này phải đúng với mọi δqi và mọi t1 ≤ t2, nên:
d
dt
(
∂T
∂q˙i
)
− ∂T
∂qi
+
∂U
∂qi
= Ri
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
Động năng của phần tử:
T = 1
2
∫
Ω
u˙Tu˙ρdΩ
trong đó:
ρ là khối lượng riêng trên một đơn vị thể tích của vật liệu;
u˙ là véc-tơ vận tốc
Từ biểu thức u = Nq, rút ra:
u˙ = Nq˙
Thay vào biểu thức động năng, ta có:
T = 1
2
q˙T
∫
Ω
ρNTNdΩ
︸ ︷︷ ︸
M
q˙
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
Ma trậnM được gọi là ma trận khối lượng.
Kết hợp với biểu thức của thế năng biến dạng
U =
(
qTKq
)
/2, từ các phương trình Lagrange ta có
Phương trình chuyển động không cản của phần tử:
Mq¨ +Kq = R
trong đóM là ma trận khối lượng của phần tử.
Nhận xét: Khi hệ chuyển động với gia tốc nhỏ, số hạngMq¨
không đáng kể, có thể bỏ qua, ta lại có phương trình quen
thuộc trong bài toán tĩnh
Kq = R
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
NỘI DUNG CHÍNH
1 Ma trận độ cứng một số phần tử khác
Phần tử thanh dàn phẳng
Thanh lăng trụ chịu xoắn
Phần tử thanh không gian
2 Bài toán động lực học và ma trận khối lượng
Nguyên lý biến phân trong bài toán động lực học
Phương trình Lagrange
Ma trận khối lượng và phương trình cân bằng phần tử
3 Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ghép nối và khử trùng lặp
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ứng với mỗi phần tử n, trong hệ tọa độ riêng xyz của phần
tử, chúng ta có phương trình:
(1)Knqn = Rn
trong đó:
qn là véc-tơ chuyển vị nút của phần tử n;
Rn là véc-tơ lực nút tương đương của phần tử n;
Kn là ma trận độ cứng phần tử của phần tử n.
Tổng quát, trong một hệ kết cấu, các phần tử có định vị
khác nhau.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Dù đã xác định được phương trình cân bằng Knqn = Rn
trong hệ tọa độ riêng của từng phần tử ...
1
4
7
8 9
6
32
5
y
x
y
x
y x
y′
x′
nhưng ... muốn ghép nối các phần tử vào hệ kết cấu, phải
đưa các đại lượng về cùng hệ quy chiếu x′y′z′.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Ma trận cô-sin chỉ phương l được xác định từ hai hệ véc-tơ
cơ sở ei (của hệ tọa độ phần tử xyz) và e′j (của hệ tọa độ
chung x′y′z′), với các thành phần như sau
lij = ei · e′j
Triển khai cụ thể với bài toán trong mặt phẳng xOy và
x′Oy′, ta đã có:
l =
cosα sinα 0− sinα cosα 0
0 0 1
trong đó α là góc dương tính ngược chiều kim đồng hồ từ
chiều dương trục Ox′ đến chiều dương trục Ox.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Các chuyển vị tại hai điểm nút ở hai đầu phần tử
khi biểu diễn trong hệ tọa độ phần tử xOy: là véc-tơ q
khi biểu diễn trong hệ tọa độ chung x′Oy′ là véc-tơ q′.
Để cho gọn, ta lược bỏ không viết chỉ số n.
x
y
n
q1
q2 q3
q6 q4q5
•
i
•
j
x′
y′
n
q′1
q′2 q′3
q′6
q′4
q′5
α
i
j
Phép chuyển hệ tọa độ
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Khi đó:
q = Tq′
trong đó T là ma trận được ghép chéo khối từ ma trận l:
T =
[
l 0
0 l
]
=
cosα sinα 0 0 0 0
− sinα cosα 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 cosα sinα 0
0 0 0 − sinα cosα 0
0 0 0 0 0 1
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Do véc-tơ lực nút tương đương R được biểu diễn tương
ứng các thành phần theo các thành phần của q, nên cũng
có:
R = TR′
x
y
n
R1
R2 R3
R6 R4R5
•
i
•
j
x′
y′
n
R′1
R′2 R′3
R′6
R′4
R′5
i
j
α
Phép chuyển hệ tọa độ
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Phương trình cân bằng phần tử trong hệ tọa độ chung
Thay các quan hệ trên vào phương trình cân bằng phần tử
Kq = R của phần tử n, ta có:
KTq′ = TR′
Cũng giống như ma trận l, ma trận T cũng trực giao∗, tức:
T−1 = TT
Từ đó, phương trình cân bằng phần tử được viết như sau:
TTKT︸ ︷︷ ︸
K′
q′ = R′
hay
K′q′ = R′
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
Gọi:
Kg =
K′1 0 · · · 0
0 K′2 · · · 0
...
...
. . .
...
0 0 · · · K′m
, qg =
q′1
q′2
...
q′m
, Rg =
R′1
R′2
...
R′m
Từ các phương trình cân bằng cho từng phần tử viết trong
hệ tọa độ chung K′q′ = R′, ta có: Kgqg = Rg
Việc xây dựng phương trình Kgqg = Rg này vẫn chỉ đơn
thuần là xem xét các phần tử làm việc một cách riêng rẽ
trong hệ tọa độ chung, chứ chưa khử được trùng lặp trong
các bậc tự do.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
Chú ý là, trên hệ kết cấu cần phân tích đã được cho, thì các
bậc tự do tại bất kỳ một nút chung nào cũng chỉ được tính
một lần.
Thế nhưng, sau khi chuyển về cùng hệ tọa độ chung→ thấy
rằng các bậc tự do tại nút chung trong hệ tọa độ tổng thể
xuất hiện nhiều lần với nhiều tên gọi khác nhau
Đây là hiện tượng trùng lặp, cần phải khử trong quá trình
ghép nối.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
Gọi H là ma trận liên hệ giữa véc-tơ toàn bộ các chuyển vị
nút gộp từ mọi phần tử của hệ, qg, và véc-tơ chuyển vị nút
của hệ sau khi khử trùng lặp (mỗi bậc tự do chỉ được tính
một lần) q. Tức:
qg = Hq
Ma trận H được gọi là ma trận topo nhận dạng.
Trong ví dụ cuối bài giảng:
H =
I3×3 03×3 03×3
03×3 I3×3 03×3
03×3 I3×3 03×3
03×3 03×3 I3×3
12×9
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
Gọi R là véc-tơ lực nút tương đương của toàn hệ kết cấu,
tương ứng với véc-tơ chuyển vị nút sau khi khử trùng lặp
q.
Điều kiện tương đương về công khả dĩ trong hai trường
hợp trước và sau khi khử trùng lặp cho ta:
δW = δqTgRg = δq
THTRg (trước)
δW = δqTR (sau)
So sánh hai biểu thức trên, rút ra:
R = HTRg
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
Thay vào phương trình cân bằng trước khi khử trùng lặp:
KgHq = Rg
HTKgHq = HTRg
Hay:
Kq = R với K = HTKgH
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Ghép nối và khử trùng lặp
x′
y′
1
q′1
q′2
q′3
q′6
q′4
q′5
Đ C
x′
y′
2
q′7
q′8
q′9
q′12
q′10
q′11
−α
Đ
C x′
y′
1
q′1
q′2
q′3 q
′
6
q′4
q′5
2
q′9
q′7
q′8
−α
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Sau khi khử trùng lặp, các phần tử đã được ghép nối với
nhau thành một hệ kết cấu để cùng làm việc. Các ma trận
đặc trưng cũng đã được ghép nối.
Tuy nhiên, hệ vẫn còn như một vật thể cô lập, lơ lửng trong
không gian, chưa được gắn kết vào đâu cả.
Khi có véc-tơ ngoại lực R đặt vào hệ, hệ sẽ chuyển động và
véc-tơ chuyển vị nút q lúc này là bất định (nhớ lại nội dung
chuyển động của vật thể trong cơ học!?)
Chuyển động dạng này của hệ được gọi là chuyển động
khối rắn, còn ma trận độ cứng K của hệ được gọi là suy
biến (có định thức bằng 0, không lấy nghịch đảo được).
Cần phải đưa vào các điều kiện biên để khử suy biến
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Để đưa điều kiện biên ứng với bậc tự do thứ k trong véc-tơ
chuyển vị nút q, có hai cách:
Đưa điều kiện biên
Cách 1: Nhân thêm vào thành phần nằm trên đường chéo chính
thứ k của ma trận độ cứng K với một giá trị rất lớn. Tại sao vậy?
Đó là vì ...
Cách 2: Không coi bậc tự do k như là ẩn số nữa vì đã biết giá trị.
Do đó, ta loại bỏ hàng và cột thứ k trong ma trận độ cứng K, loại
bỏ hàng thứ k trong các véc-tơ chuyển vị q và véc-tơ lực nút
tương đương R.
Đồng thời, trong bước này, nếu hệ có lực tập trung đặt sẵn
tại nút theo một bậc tự do nào đó thì sẽ cộng thêm vào
véc-tơ lực nút tương đương R.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Đưa vào điều kiện biên của hệ
Một số dạng điều kiện biên đặc biệt
Dạng 1: Liên kết có chuyển vị cưỡng bức
Giải quyết bằng cách coi đó là ẩn số đã biết giá trị.
Dạng 2: Gối tựa xiên góc
Hai cách giải quyết như sau: ...
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Việc lập mô hình phần tử hữu hạn cho toàn hệ kết cấu theo
quy trình trên gặp phải vấn đề về kích cỡ lớn của các ma
trận trong các tính toán trung gian, cho dù số ẩn số thực sự
của hệ khá nhỏ.
Trong trường hợp này, với các bài toán cỡ nhỏ, ngoài quy
trình trên, có thể sử dụng quy trình thực hành sau ...
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Quy trình thực hành ghép nối
Khởi tạo ma trận độ cứng tổng thể K∗ và véc-tơ lực nút của
toàn hệ kết cấu R∗ .
Đánh số các bậc tự do tổng thể.
Đánh số các bậc tự do tại các nút của từng phần tử theo các
bậc tự do tổng thể.
Chuyển toàn bộ các phương trình cân bằng phần tử về
biểu diễn trong hệ tọa độ chung.
Ma trận độ cứng một số phần tử khác Bài toán động lực học và ma trận khối lượng Mô hình hóa toàn hệ kết cấu
Một quy trình ghép nối nhanh hơn
Quy trình thực hành ghép nối
Với mỗi phần tử n , đặt thành phần K′st của ma trận K′n
tương ứng với các bậc tự do hiện hoạt s và t cộng dồn vào
đúng vị trí trong ma trận độ cứng tổng thể K∗
Với mỗi phần tử n , đặt thành phần R′s của véc-tơ R′n tương
ứng với bậc tự do hiện hoạt s cộng dồn vào đúng vị trí
trong véc-tơ lực nút tổng thể R∗
Chú ý các lực đặt sẵn tại nút ...
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Unlock-bai_giang_4_0831.pdf