Projekt metody obl.docx

(62 KB) Pobierz

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

F:\agh_logo.png

Praca projektowa z przedmiotu: ‘Metody obliczeniowe’

Obliczenie „j, n-tego” (3, 3) elementu macierzy sztywności płaskiego elementu kwadratowego dla płaskiego stanu naprężenia (PSN).

 

                           

              Prowadzący: prof. dr hab. inż. Jan Walaszczyk

              Wykonał:               Łukasz Ładak,

                            Budownictwo, rok II

                            Grupa 3/1

                            Rok akademicki: 2012/2013

 

 

Kraków, czerwiec 2013r.

1.      Cel zadania

Celem zadania jest obliczenie 3, 3 elementu macierzy sztywności płaskiego elementu kwadratowego dla płaskiego stanu naprężenia (PSN).

 

2.      Dane

Analizowany płaski element kwadratowy charakteryzuje się następującymi parametrami:

·         moduł Younga E

·         współczynnik Poissona ν

·         bok kwadratu a

·         grubość elementu H (const)

·         macierz sprężystości D

Macierz sprężystości [D] elementu kwadratowego dla płaskiego stanu naprężenia ma następującą postać:

D= E1-ν2   1ν0ν10001-ν2

 

Dla płaskiego elementu kwadratowego przyjęto następujący układ współrzędnych:

3.     
Obliczenie macierzy sztywności

W celu obliczenia elementu  k3, 3 macierzy sztywności [K] płaskiego elementu kwadratowego konieczne jest określenie funkcji kształtu (wpływu), służącej do wyznaczenia funkcji odkształcenia (podatności) [B]. Macierz sztywności oblicza się z zależności:

 

K= V[ B ]TD B dv,

gdzie dv=H∙dx∙dy

 

Wyznaczenie funkcji przemieszczeń [f]:

Funkcję przemieszczenia oblicza się ze wzoru:

 

f= Nδ

 

ux, yvx, y= N10N20N300N10N20N3    N400N4 u1v1u2v2u3v3u4v4  

 

Wyznaczenie macierzy [N]:

Wyznacznik macierzy funkcji kształtu (wpływu) [ N ]:

 

N=N10N20N300N10N20N3    N400N4

 

Przyjęto następującą funkcję kształtu:

 

Nx, y= ax+by+cxy+d

 

Współrzędne poszczególnych węzłów:

 

(x1, y1)=(0,0)

(x2, y2)=(a,0)

(x3, y3)=(a,a)

(x4, y4)=(0,a)



Wyznaczenie funkcji N1:

 

N1x,y=a1x+b1y+c1xy+d1

 

N10,0=1

a1∙0+b1∙0+c1∙0+d1=1

stąd d1=1

 

N1a,0=0

a1∙a+b1∙0+c1∙0+1=0

stąd a1=-1a

 

N1a,a=0

-1a∙a+b1∙a+c1a2+1=0

b1∙a+c1a2=0

 

N10,a=0

-1a∙0+b1∙a+c1∙0+1=0

stąd b1=1a

 

wracając do obliczenia c1

otrzymujemy: c1=1a2

 

ostatecznie, funkcja N1 przyjmuje postać:

N1x,y=-xa-ya+xya2+1


Wyznaczenie funkcji N2:

 

N2x,y=a2x+b2y+c2xy+d2

 

N20,0=0

a2∙0+b2∙0+c2∙0+d2=0

stąd d2=0

 

N2a,0=1

a2∙a+b2∙0+c2∙0+0=1

stąd a2=1a

 

N2a,a=0

1a∙a+b2∙a+c2a2+0=0

b2∙a+c2a2=-1

 

N20,a=0

1a∙0+b2∙a+c2∙0+0=0

stąd b2=0

 

wracając do obliczenia c2:

otrzymujemy: c2=-1a2

 

ostatecznie, funkcja N2 przyjmuje postać:

N2x,y=xa-xya2


Wyznaczenie funkcji N3:

 

N3x,y=a3x+b3y+c3xy+d3

 

N30,0=0

a3∙0+b3∙0+c3∙0+d3=0

stąd d3=0

 

N3a,0=0

a3∙a+...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin