请写出考虑抗弯刚度的缆索受拉力和重力作用下在二维平面内被拉起的运动方程,并求解线形方程和缆索内部张力,最后给出求解的matlab代码
时间: 2023-12-14 17:36:40 浏览: 189
利用matlab,采用牛顿迭代法求解非线性方程的程序源代码,自己编的,拿出来和大家分享。.zip
假设缆索长度为L,弯曲刚度为EI,线密度为ρ,受拉力为T,重力加速度为g。在二维平面内,我们可以把缆索看作一条曲线y(x),其中x表示曲线上的点沿着水平方向的坐标,y表示曲线上的点沿着竖直方向的坐标。根据欧拉伯努利原理,我们可以得到下面的运动方程:
EI*y''(x) = T*sinθ(x)
ρ*g*L = T*cosθ(x)
其中,θ(x)表示曲线在点x处的斜率角度。我们可以将这两个方程联立起来,解出θ(x),然后再求出缆索内部的张力T(x)。最后,我们可以将y(x)表示成T(x)的形式,得到缆索的线形方程。
使用matlab可以通过数值解方法求解该方程。下面是matlab代码:
```matlab
% 定义参数
L = 10; % 缆索长度
E = 2e11; % 弹性模量
I = 1e-6; % 断面惯性矩
rho = 7800; % 线密度
g = 9.8; % 重力加速度
T = 10000; % 受拉力
% 定义微分方程
f = @(x, y) [y(2); -T*sin(atan(y(2))) / (E*I) - rho*g];
% 定义边界条件
bc = @(ya, yb) [ya(1); yb(1)-L; ya(2)];
% 求解微分方程
[x, y] = bvp4c(f, bc, [0 L], [0, 0]);
% 计算张力
theta = atan(y(2,:));
Tension = T ./ sin(theta);
% 绘制线形图
plot(x, y(1,:), 'LineWidth', 2);
title('Cable Shape');
xlabel('x');
ylabel('y');
% 绘制张力图
figure;
plot(x, Tension, 'LineWidth', 2);
title('Tension Distribution');
xlabel('x');
ylabel('Tension');
```
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