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手算Q4单元刚度矩阵

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fem178
发布2020-05-12 23:51:41
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发布2020-05-12 23:51:41
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平面四边形等参单元(Q4)的刚度矩阵

由前文可知

k是矩阵,若将看作函数,则也是列阵。

是积分点的坐标。将k分块,即

如图是一个单元,。采用4个高斯积分点计算单元刚度矩阵。

四个积分点坐标分别为:

积分点权重皆为1

于是

附python代码:

代码语言:javascript
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import numpy 
as np
A = np.array([ [-1.5773 , 1.5773 , 0.4227 , -0.4227],
[-1.5773 , -0.4227 , 0.4227 , 1.5773] ] )
B = np.array([ [3,2],[5,2],[5,4],[3,4] ])
C = np.dot(A,B)
C = 0.25 *C

同理可得

同理可得

由此可得

其余计算相同。

单元刚度矩阵特点:

1.对称性

2. 奇异性

3. 主对角元素恒正

4. 所有奇数(偶数)行的和为 0

刚度是表示物质形变能力的一个量,也就是说物体抵抗变形的能力,其元素值为单位位移所引起的节点力,与普通弹簧的刚度系数具有同样的物理本质。或者说,是物体产生单位的位移所需要加载的载荷量。刚度矩阵和刚度概念相似,就是把刚度变到了多维 比考虑了在多维的情况下 各个维度的相关性。

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原始发表:2020-05-08,如有侵权请联系?cloudcommunity@tencent.com 删除

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