请写一则Mathematica代码,要求使用虚功原理,实现C3D4单元的大变形。已知C3D4单元的4个结点坐标和结点位移,要求输出结点应变
时间: 2024-09-11 22:18:25 浏览: 39
在Mathematica中,我们可以使用`NDSolve`结合虚拟工作原理(Virtual Work Principle)来计算C3D4单元的大变形下的应变。C3D4单元代表三维四节点线性弹性体,每个节点有三个自由度(X、Y和Z方向)。首先,我们需要定义单元的几何信息、材料属性以及边界条件。以下是一个简单的示例代码:
```mathematica
(* 定义节点坐标和位移 *)
nodes = {{x1, y1, z1}, {x2, y2, z2}, {x3, y3, z3}, {x4, y4, z4}};
displacements = {u1, v1, w1, u2, v2, w2, u3, v3, w3, u4, v4, w4};
(* 材料常数 *)
E = 1000; (* Young's modulus in Pa *)
ν = 0.3; (* Poisson's ratio *)
(* C3D4单元的刚度矩阵 *)
stiffnessMat = {
{2*E/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), 0, 0, 0},
{E*ν/(1 - ν^2), 2*E/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), 0, 0, 0},
{E*ν/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), 2*E/(1 - ν^2), 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 2*E/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2)},
{0, 0, 0, E*ν/(1 - ν^2), 2*E/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2)},
{0, 0, 0, E*ν/(1 - ν^2), E*ν/(1 - ν^2), 2*E/(1 - ν^2)}
};
(* 约束条件,假设所有角点都固定 (无位移) *)
DirichletBCs = Thread[Displacement -> ConstantArray[{0, 0, 0}, Length[displacements]]];
(* 使用虚拟工作原理求解应变 *)
virtualWork = Total[
stiffnessMat . Flatten[Transpose[{nodes, displacements}]]];
strainComponents = Solve[virtualWork == 0, Through[StrainComponents[displacements]]];
```
在这个代码中,我们假设`StrainComponents`函数可以计算出节点位移对应的应变分量,但这个函数通常需要你自己实现或者从外部库导入。
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