Phương pháp số trong tính toán kết cấu - Chương IV: Phần tử hai chiều chịu kéo và nén trong mặt phẳng phần tử
Phần tử dạng tam giác (t.theo) – (3) Nhận xét #3 • Từ phương trình (**), các thành phần chuyển vị theo các phương x, y của các điểm thuộc phần tử
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Phương pháp số trong tính toán kết cấu - Chương IV: Phần tử hai chiều chịu kéo và nén trong mặt phẳng phần tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
5/30/2015
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Website:
Bộmôn Cầu và Công trình ngầm
Website:
PHƯƠNG PHÁP SỐ
TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU
TS. NGUYỄN NGỌC TUYỂN
Website môn học:
Link dự phòng: https://sites.google.com/site/tuyennguyenngoc/courses‐in‐
vietnamese/phuong‐phap‐so‐trong‐tinh‐toan‐ket‐cau
Hà Nội, 5‐2015
202
CHƯƠNG IV
Phần tử hai chiều chịu kéo và nén
trong mặt phẳng phần tử
5/30/2015
2
203
Nội dung chương 4
• 4.1. Phần tử dạng tam giác chỉ chịu kéo nén trong mặt
phẳng phần tử
• 4.2. Phần tử dạng chữ nhật chỉ chịu kéo nén trong mặt
phẳng phần tử
204
4.1. Phần tử dạng tam giác
• Chọn đa thức xấp xỉ và ma trận hàm dạng
– Xét phần tử dạng tam giác
như hình vẽ. Phần tử có 3
nút i, j, k là các đỉnh của tam
giác. Mỗi nút có 2 bậc tự do
là 2 thành phần chuyển vị
theo phương x và y
– Véc tơ chuyển vị nút của
phần tử là tập hợp các bậc tự do của cả 3 nút thuộc phần tử:
x
y i
j
vk = q6
ui = q1
k
vj = q4
vi = q2
uk = q6
ui = q3
u(x,y)
v(x,y)
(x,y)
1 2 3 4 5 6T Ti i j j k keq u v u v u v q q q q q q
i
kj
5/30/2015
3
205
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Do véc tơ {q}e chỉ có 6 thành phần, véc tơ tham số {a} của đa
thức xấp xỉ cũng bao gồm 6 thành phần
– Khi đó theo tam giác Pascal, trường chuyển vị chỉ có thể là
tuyến tính.
• Véc tơ chuyển vị của một điểm bất kỳ có tọa độ (x,y) thuộc phần tử sẽ
gồm 2 thành phần u và v được viết như sau:
1
2
31 2 3
44 5 6
5
6
, 1 0 0 0
0 0 0 1,e
e
a
a
u x y aa a x a y x y
d
aa a x a y x yv x y
a
a
1 2 3 4 5 6 Tea a a a a a a
206
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Tam giác Pascal cho bài toán 2 chiều
5/30/2015
4
207
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Viết lại {d}e gọn hơn như sau: {d}e = [F(x,y)] {a} (*)
trong đó:
với [P(x,y)] là ma trận các đơn thức:
– Thực hiện đồng nhất chuyển vị nút với giá trị của hàm chuyển
vị tại các nút. Ví dụ thực hiện đồng nhất tại nút i như sau:
, 1P x y x y
, 0
,
0 ,
P x y
F x y
P x y
,i i
nút i
u
F x y a
v
208
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Tương tự thực hiện đồng nhất cho các nút j và k ta sẽ tìm
được véc tơ chuyển vị nút {q}e như sau:
trong đó: (xi,yi) ; (xj,yj) và (xk,yk) lần lượt là các tọa độ các nút i,
j và k của phần tử đang xét.
,
,
,
nút i
i i
j je
nút j
k k
nút k
u
v F x y
u
q F x y a
v
F x yu
v
5/30/2015
5
209
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Viết lại {q}e như sau:
Hoặc viết gọn lại như sau:
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
1 0 0 0
0 0 0 1
1 0 0 0
0 0 0 1
1 0 0 0
0 0 0 1
i i
nút i i i
j j
e
j jnút j
k k
k knút k
u x yq a
v x yq a
x yq au
q
q av x y
q ax yu
q ax yv
eq H a
210
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Từ phương trình của véc tơ chuyển vị nút {q}e :
=> Có thể tìm được véc tơ tham số {a} như sau:
Với: [H]‐1 là ma trận nghịch đảo của ma trận [H]
eq H a
1 ea H q
5/30/2015
6
211
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
có :
trong đó A là diện tích của phần tử (diện tích tam giác có 3
đỉnh là i, j, k):
1
1 1det 1
2 2
1
i i
j j j k k j k i i k i j j i
k k
x y
A x y x y x y x y x y x y x y
x y
1
0 0 0
0 0 0
0 0 01
0 0 02
0 0 0
0 0 0
j k k j k i i k i j j i
j k k i i j
k j i k j i
j k k j k i i k i j j i
j k k i i j
k j i k j i
x y x y x y x y x y x y
y y y y y y
x x x x x x
H
x y x y x y x y x y x yA
y y y y y y
x x x x x x
212
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
có thể viết lại [H]‐1 ngắn gọn hơn như sau:
trong đó:
i j k k j
j k i i k
k i j j i
a x y x y
a x y x y
a x y x y
1
0 0 0
0 0 0
0 0 01
0 0 02
0 0 0
0 0 0
i j k
jk ki ij
kj ik ji
i j k
jk ki ij
kj ik ji
a a a
y y y
x x x
H
a a aA
y y y
x x x
kj k j
ik i k
ji j i
x x x
x x x
x x x
jk j k
ki k i
ij i j
y y y
y y y
y y y
i
kj
y
i
kj
x
5/30/2015
7
213
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Sau khi tìm được véc tơ tham số {a} => thay {a} vào phương
trình (*) để tìm chuyển vị {d}
trong đó: ma trận các hàm dạng
Với:
1, , ,e e ed F x y a F x y H q N x y q
1, ,N x y F x y H
0 0 0
0 0 0
0 0 01 0 0 01,
0 0 0 1 0 0 02
0 0 0
0 0 0
i j k
jk ki ij
kj ik ji
i j k
jk ki ij
kj ik ji
a a a
y y y
x x xx y
N x y
x y a a aA
y y y
x x x
(**)
,N x y
214
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
Hay:
trong đó:
hoặc viết gọn hơn nữa:
, 0 , 0 , 0
,
0 , 0 , 0 ,
i j k
i j k
N x y N x y N x y
N x y
N x y N x y N x y
1,
2
1,
2
1,
2
i jk k kj k
j ki i ik i
k ij j ji j
N x y y x x x y y
A
N x y y x x x y y
A
N x y y x x x y y
A
1,
2
1,
2
1,
2
i i jk kj
j j ki ik
k k ij ji
N x y a y x x y
A
N x y a y x x y
A
N x y a y x x y
A
5/30/2015
8
215
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Một số nhận xét:
– (1) Nhận xét #1
• Hàm dạng Ni(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút i và bằng 0 tại
các nút j, k.
tương tự:
• Hàm dạng Nj(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút j và bằng 0 tại
các nút k, i.
• Hàm dạng Nk(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút k và bằng 0 tại
các nút i, j.
216
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Do chuyển vị của các điểm trong phần tử là tuyến tính nên
đồ thị các hàm dạng có dạng mặt phẳng và được biểu diễn
như sau:
i j
k
1
Ni(x,y)
i j
k
1
Nj(x,y)
i j
k
1Nk(x,y)
5/30/2015
9
217
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Chứng minh hàm dạng Ni(x,y) có giá trị bằng 1 tại nút i và
bằng 0 tại các nút j, k như sau:
1,
2i i i i jk i kj i
N x y a y x x y
A
1
2 j k k j j k i k j i
x y x y y y x x x y
A
1 2 1
2 2j k k j i j i j i k i k
Ax y x y x y y x y x x y
A A
1
2 j k k j j k j k j j
x y x y y y x x x y
A
1,
2i j j i jk j kj j
N x y a y x x y
A
1 0
2 j k k j j j j k j k j j
x y x y x y x y y x y x
A
218
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– (2) Nhận xét #2
• Tổng các hàm dạng bằng 1
• Chứng minh như sau:
Do nên
, , , , 1i j kN x y N x y N x y N x y
1 1 1,
2 2 2i jk kj j ki ik k ij ji
N x y a y x x y a y x x y a y x x y
A A A
1
2 i j k jk ki ij kj ik ji
a a a y y y x x x x y
A
0
0
2
jk ki ij j k k i i j
kj ik ji k j i k j i
i j k
y y y y y y y y y
x x x x x x x x x
a a a A
2, 1
2
AN x y
A
5/30/2015
10
219
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– (3) Nhận xét #3
• Từ phương trình (**), các thành phần chuyển vị theo các
phương x, y của các điểm thuộc phần tử được biểu diễn
như sau:
hoặc:
hoặc:
,e ed N x y q
1 3 5
2 4 6
, , , ,
, , , ,
i j k
i j k
u x y q N x y q N x y q N x y
v x y q N x y q N x y q N x y
1
2
3
4
5
6
, 0 , 0 , 0
0 , 0 , 0 ,
i j k
i j k
q
q
N x y N x y N x y q
qN x y N x y N x y
q
q
, , , ,
, , , ,
i i j j k k
i i j j k k
u x y u N x y u N x y u N x y
v x y v N x y v N x y v N x y
i j
k
ui=q1
u(x,y)
u
uj=q3
uk=q5
220
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Chuyển vị = ma trận hàm dạng * véc tơ chuyển vị nút phần tử
– Tương tự,
Biến dạng = ma trận biến dạng * véc tơ chuyển vị nút phần tử
Ma trận biến dạng [B] được xác định bằng cách lấy đạo hàm
của ma trận hàm dạng [N] như sau:
,e ed N x y q
,e eB x y q
,
3 6 3 2 2 6
B N x y
5/30/2015
11
221
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
Ma trận lấy đạo hàm [∂] có dạng:
Thực hiện đạo hàm để lấy được ma trận biến dạng [B]
Chú ý: các thành phần của ma trận [B] là hằng số => biến dạng
cũng như ứng suất trong phạm vi phần tử cũng là hằng số.
0
0
x
y
x y
0 0 0
1 0 0 0
2
jk ki ij
kj ik ji
kj jk ik ki ji ij
y y y
B x x x
A
x y x y x y
i
kj
y
i
kj
x
222
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Xác định ma trận độ cứng phần tử
– Ma trận độ cứng phần tử được xác định như sau
Vì độ dày của phần tử là t không đổi, các thành phần của ma trận
[B] và [D] cũng là các hằng số do đó:
Vậy:
Te
V
K B D B dV
T Te
A A
K B D B tdA B D B t dA
TeK tA B D B
5/30/2015
12
223
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
Các giá trị C1 và C2 là các tham số phụ thuộc vào tấm phần tử
của bài toán ứng suất phẳng (1) hay bài toán biến dạng phẳng (2)
– Thực hiện các phép nhân ma trận ta được ma trận độ cứng
của phần tử tam giác như sau:
Nếu đặt thì các số hạng trong ma trận [K]e như sau:
11 12 13 14 15 16
22 23 24 25 26
33 34 35 361
44 45 46
55 56
66
4e
k k k k k k
k k k k k
k k k kC tK
k k kA
k k
k
Đối xứng
21
2
C
224
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
: 2 211 jk kjk y x
12 2 kj jk jk kjk C x y y x
13 ki jk kj ikk y y x x
14 2 ik jk ki kjk C x y y x
15 jk ij kj jik y y x x
16 2 jk ji kj ijk C y x x y
2 2
22 kj jkk x y
23 2 kj ki ik jkk C x y x y
24 kj ik jk kik x x y y
25 2 kj ij jk jik C x y y x
26 ji kj jk ijk x x y y
2 2
33 ki ikk y x
34 2 ik ki ik kik C x y x y
35 ki ij ik jik y y x x
36 2 ji ki ik ijk C x y x y
2 2
44 ik kik x y
45 2 ik ij ki jik C x y y x
46 ik ji ki ijk x x y y
2 2
55 ij jik y x
34 2 ji ij ji ijk C x y x y
2 2
66 ji ijk x y
i
kj
y
i
kj
x
5/30/2015
13
225
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
– Khi vật liệu là đẳng hướng và có các đặc trưng vật liệu là: mô
đun đàn hồi E, và hệ số Poatxong v thì các tham số C1 và C2 được tính như sau:
• (1) Bài toán ứng suất phẳng
• (2) Bài toán biến dạng phẳng
1 21
EC 2C
2 1
C
1
1
1 1 2
E
C
226
Phần tử dạng tam giác (t.theo)
• Ví dụ 4.1.
Xét bài toán ứng suất phẳng gồm 2 phần tử tấm có kích thước
như hình vẽ. Biết vật liệu của các phần tử là đẳng hướng và có
mô đun đàn hồi Eo, hệ số Poisson vo ; chiều dày của các tấm phần
tử là to.
– Tìm chuyển vị tại các nút và ứng suất trong các tấm khi các
tấm chịu tải trọng phân bố đều w.
Eo = 200000MPa
vo = 0.3
to = 5 mm
a = 1800 mm
b = 1600 mm
w = 400N/mm a
1
2
21
34
b
y
x
w
5/30/2015
14
227
228
5/30/2015
15
229
230
5/30/2015
16
231
232
5/30/2015
17
233
234
5/30/2015
18
235
236
5/30/2015
19
237
238
5/30/2015
20
239
240
5/30/2015
21
241
4.2. Phần tử dạng tứ giác
• Chọn đa thức xấp xỉ và ma trận hàm dạng
– Xét phần tử dạng tứ giác trong
hệ tọa độ Oxy như hình vẽ.
Phần tử có 4 điểm nút i, j, k,
và l là các đỉnh của hình chữ
nhật. Mỗi nút có 2 bậc tự
do là 2 thành phần chuyển vị
theo phương x và y.
– Véc tơ chuyển vị nút của
phần tử là tập hợp các bậc tự do của cả 4 nút thuộc phần tử:
1 2 3 4 5 6 7 8T Ti i j j k k l leq u v u v u v u v q q q q q q q q
x
y
vk = q6
uk = q5
vl = q8
ul = q7
vj = q4
uj = q3
vi = q2
ui = q1
a
b
i j
l k
e
i
l
k
j
242
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Do véc tơ {q}e có 8 thành phần, véc tơ tham số {a} của đa thức
xấp xỉ cũng bao gồm 8 thành phần
– Véc tơ chuyển vị của một điểm bất kỳ có tọa độ (x,y) thuộc
phần tử sẽ gồm 2 thành phần u và v được viết như sau:
1
2
3
41 2 3 4
55 6 7 8
6
7
8
, 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1,e
e
a
a
a
u x y aa a x a y a xy x y xy
d
aa a x a y a xy x y xyv x y
a
a
a
1 2 3 4 5 6 7 8 Tea a a a a a a a a
5/30/2015
22
243
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Viết lại {d}e gọn hơn như sau: {d}e = [F(x,y)] {a} (*)
trong đó:
với [P(x,y)] là ma trận các đơn thức:
và {a} là véc tơ tham số:
– Thực hiện đồng nhất chuyển vị nút với giá trị của hàm chuyển
vị tại các nút. Ví dụ thực hiện đồng nhất tại nút i như sau:
, 1P x y x y xy
, 0
,
0 ,
P x y
F x y
P x y
,i i
nút i
u
F x y a
v
1 2 3 4 5 6 7 8 Ta a a a a a a a a
244
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Tương tự thực hiện đồng nhất cho các nút j và k ta sẽ tìm
được véc tơ chuyển vị nút {q}e như sau:
trong đó: (xi,yi) ; (xj,yj) ; (xk,yk) và (xl,yl) lần lượt là các tọa độ
các nút i, j, k và l của phần tử đang xét.
,
,
,
,
nút i
i i
j jnút j
e
k k
nút k
l l
nút l
u
v
F x yu
v F x y
q a
u F x y
v F x y
u
v
5/30/2015
23
245
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Viết lại {q}e như sau:
Hoặc viết gọn lại như sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0
0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0
nút i
nút j
e
nút k
nút l
uq
vq
uq a
vq a
q
q a b abu
a b abq v
bq u
bq v
1
2
3
4
5
6
7
8
a
a
a
a
a
a
a
a
eq H a
246
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Từ phương trình của véc tơ chuyển vị nút {q}e :
=> Có thể tìm được véc tơ tham số {a} như sau:
Với: [H]‐1 là ma trận nghịch đảo của ma trận [H]
eq H a
1 ea H q
1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 1 0 1 01
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1
ab
b b
a a
H
abab
b b
a a
5/30/2015
24
247
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Sau khi tìm được véc tơ tham số {a} => thay {a} vào phương
trình (*) để tìm chuyển vị {d}
trong đó: ma trận các hàm dạng
Với:
1, , ,e e ed F x y a F x y H q N x y q
1, ,N x y F x y H
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 01,
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1
ab
b b
a a
x y xy
N x y
x y xy abab
b b
a a
(**)
,N x y
248
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
Hay:
trong đó:
0 0 0 0,
0 0 0 0
i j k l
i j k l
N N N N
N x y
N N N N
1 1
1
1
i
j
k
l
x yN
a b
x yN
a b
xyN
ab
y xN
b a
i j
l k
Ni1
i j
l k
Nj
1
i j
l
k
Nk
1
i j
l
k
Nl
1
5/30/2015
25
249
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
• Một số nhận xét:
– (1) Nhận xét #1
• Hàm dạng Ni(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút i và bằng 0 tại
các nút j, k, l.
tương tự:
• Hàm dạng Nj(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút j và bằng 0 tại
các nút k, i, l.
• Hàm dạng Nk(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút k và bằng 0 tại
các nút i, j, l.
• Hàm dạng Nl(x,y) sẽ có giá trị bằng 1 tại nút l và bằng 0 tại
các nút i, j, k.
250
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– (2) Nhận xét #2
• Tổng các hàm dạng bằng 1
– (3) Nhận xét #3
• Từ phương trình (**), các thành phần chuyển vị theo các
phương x, y của các điểm thuộc phần tử được biểu diễn
như sau:
, , , , , 1i j k lN x y N x y N x y N x y N x y
i
l
k
j
,e ed N x y q
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0 0 0
0 0 0 0
i j k l
e
i j k l
q
q
q
N N N N q
d
qN N N N
q
q
q
5/30/2015
26
251
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
hoặc:
hoặc:
1 3 5 7
2 4 6 8
, , , , ,
, , , , ,
i j k l
i j k l
u x y q N x y q N x y q N x y q N x y
v x y q N x y q N x y q N x y q N x y
, , , , ,
, , , , ,
i i j j k k l l
i i j j k k l l
u x y u N x y u N x y u N x y u N x y
v x y v N x y v N x y v N x y v N x y
i j
l k
u
ui=q1
uk=q5
uj=q3
ul=q7
u(x,y) i j
l
k
v
vi=q2
vk=q6
vj=q4
vl=q8
v(x,y)
252
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Chuyển vị = ma trận hàm dạng * véc tơ chuyển vị nút phần tử
– Tương tự,
Biến dạng = ma trận biến dạng * véc tơ chuyển vị nút phần tử
Ma trận biến dạng [B] được xác định bằng cách lấy đạo hàm
của ma trận hàm dạng [N] như sau:
,e ed N x y q
,e eB x y q
,
3 8 3 2 2 8
B N x y
5/30/2015
27
253
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
Ma trận lấy đạo hàm [∂] có dạng:
Thực hiện đạo hàm để lấy được ma trận biến dạng [B]
0
0
x
y
x y
0 0 0 0
1 0 0 0 0
b y b y y y
B a x x x a x
ab
a x b y x b y x y a x y
254
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
• Xác định ma trận độ cứng phần tử
– Ma trận độ cứng phần tử được xác định như sau
Do
Hoặc:
Trong đó:
Te
V
K B D B dV
1, ,B N x y F x y H
1'B B H
' ,
3 8 3 2 2 8
B F x y
0
1 0 0 0 0
0
0 0 0 0 1
x
x y xy
x y xyy
x y
5/30/2015
28
255
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
Thực hiện đạo hàm để lấy được ma trận [B’] như sau:
– Do vậy, ma trận độ cứng phần tử có thể được viết lại như sau:
– Có thể đưa các ma trận [H]‐1 và ([H]‐1)T ra ngoài dấu tích phân
do các ma trận này không chứa biến x và y. Do đó:
0 1 0 0 0 0 0
' 0 0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 1 0
y
B x
x y
1 1' 'TT Te
V V
K B D B dV H B D B H dV
1 1
0 0
' '
b aTT T
e
V
K B D B dV H B D B t dxdy H
256
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Thực hiện phép nhân ma trận dưới dấu tích phân ta được:
Trong đó:
• Các giá trị C1 và C2 là các tham số phụ thuộc vào tấm phần tử của bài
toán ứng suất phẳng (1) hay bài toán biến dạng phẳng (2)
2 2
2 2
2 2
1
2 2
0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0
0 0
0
' '
0 0 0 0
0
1
T
y C C x
x y
y x x C y xy C
B D B C
y
x
x y
Đối xứng
21
2
C
5/30/2015
29
257
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Tiếp tục thực hiện tích phân
Ta được:
0 0 0 0
' ' ' '
b a b a
T TM B D B t dxdy t B D B dxdy
2
2
2 2
22
1
2 2
0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0
2 2
0 0
2 2
0
3 2 2 4
0 0 0 0
0
2
1
2
2
C ab C
a b
CC bb a a ab
M C tab
b
a
a b
Đối xứng
258
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Thực hiện các phép nhân ma trận ta được ma trận độ cứng
của phần tử tứ giác như sau:
11 12 13 14 15 16 17 18
22 23 24 25 26 27 28
33 34 35 36 37 38
44 45 46 47 481
55 56 57 58
66 67 68
77 78
88
e
k k k k k k k k
k k k k k k k
k k k k k k
k k k k kC tK
k k k kab
k k k
k k
k
Đối xứng
1 1TeK H M H
5/30/2015
30
259
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
2 2
11 3
b ak 212 4
C
k ab
2 2
13
2
6
a bk 214 4
C
k ab
2 2
15 6
a bk 216 4
C
k ab
2 2
17
2
6
b ak 218 4
C
k ab
2 2
22 3
a bk 23 18k k
2 2
24
2
6
a bk 25 16k k
2 2
26 6
a bk 27 14k k
2 2
28
2
6
b ak 33 11k k
34 16k k 35 17k k 36 14k k 37 15k k
38 12k k 44 22k k 45 18k k 46 28k k
47 12k k 48 26k k 55 11k k 56 12k k
57 13k k 58 14k k 66 22k k 67 18k k
68 24k k 77 11k k 78 16k k 88 22k k
260
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
– Khi vật liệu là đẳng hướng và có các đặc trưng vật liệu là: mô
đun đàn hồi E, và hệ số Poatxong v thì các tham số C1 và C2 được tính như sau:
• (1) Bài toán ứng suất phẳng
• (2) Bài toán biến dạng phẳng
1 21
EC 2C
2 1
C
1
1
1 1 2
E
C
5/30/2015
31
261
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
• Ví dụ 4.2.
Xét bài toán ứng suất phẳng gồm 2 phần tử tấm có kích thước
như hình vẽ. Biết vật liệu của các phần tử là đẳng hướng và có
mô đun đàn hồi Eo, hệ số Poisson vo ; chiều dày của các tấm phần
tử là to.
– Tìm chuyển vị tại các nút dưới tác dụng của tải trọng phân bố
đều w.
Eo = 200000MPa
vo = 0.3
to = 5 mm
a = 1800 mm
b = 1600 mm
w = 400N/mm a/2
1 2
21
46
b
y
x
w
3
a/2
5
262
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
5/30/2015
32
263
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
264
5/30/2015
33
265
266
5/30/2015
34
267
268
5/30/2015
35
269
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
270
5/30/2015
36
271
272
Phần tử dạng tứ giác (t.theo)
5/30/2015
37
273
274
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- chuong_04_8797.pdf