写一段matlab代码,用于计算竖向集中荷载作用在土体顶部中央时土中的附加应力,并且顶部为自由位移,其他三边位移为0。划分好网格之后画出网格分布图以及受力情况。要点:不需要调用代码包,而且以弹性的方式计算,将其作为平面应变问题并且包含边界的处理,计算区域的选择,并且画出计算区域以及受力情况,画出附加应力分布,画出应力等值线,画出应力云图
时间: 2023-12-03 08:02:54 浏览: 18
好的,我可以帮你编写这段MATLAB代码。基于你的要求,我们可以将问题转化为平面应变问题,并采用弹性理论来计算土体中的附加应力。下面是一份可能的代码:
```
% 定义输入参数
L = 5; % 计算区域的长度
W = 5; % 计算区域的宽度
H = 2; % 土体的高度
E = 10e6; % 土体的弹性模量
v = 0.3; % 土体的泊松比
q = 1000; % 集中荷载大小
Nx = 50; % x方向网格数
Ny = 50; % y方向网格数
% 定义计算区域
x = linspace(0, L, Nx);
y = linspace(0, W, Ny);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
% 计算附加应力
nu = 1 - 2*v;
k = E/(3*(1-2*v));
r = sqrt((X-L/2).^2 + (Y-W/2).^2);
theta = atan2(Y-W/2, X-L/2);
sigma_x = q/2 + k*nu/H^2*(3*W/2 - r.*cos(theta) - nu*(L/2 - r.*sin(theta)));
sigma_y = q/2 + k*nu/H^2*(3*L/2 - r.*sin(theta) - nu*(W/2 - r.*cos(theta)));
tau_xy = -k/H^2*r.*sin(theta);
% 处理边界
sigma_x(:,1) = 0;
sigma_x(:,end) = 0;
sigma_y(1,:) = 0;
sigma_y(end,:) = 0;
tau_xy(:,1) = 0;
tau_xy(:,end) = 0;
tau_xy(1,:) = 0;
tau_xy(end,:) = 0;
% 画出网格分布图
figure;
mesh(X, Y, zeros(Ny, Nx), 'FaceColor', 'none', 'EdgeColor', 'k');
hold on;
plot3(X(:), Y(:), zeros(Nx*Ny,1), 'k.', 'MarkerSize', 10);
axis equal;
title('网格分布图');
% 画出受力情况
figure;
quiver(X, Y, sigma_x, sigma_y, 'AutoScale', 'off');
hold on;
plot(L/2, W/2, 'ro', 'MarkerSize', 10);
axis equal;
title('受力情况');
% 画出附加应力分布
figure;
contourf(X, Y, sqrt(sigma_x.^2 + sigma_y.^2 + 2*tau_xy.^2), 20);
hold on;
plot(L/2, W/2, 'ro', 'MarkerSize', 10);
colorbar;
axis equal;
title('附加应力分布');
% 画出应力等值线
figure;
contour(X, Y, sqrt(sigma_x.^2 + sigma_y.^2 + 2*tau_xy.^2), 20);
hold on;
plot(L/2, W/2, 'ro', 'MarkerSize', 10);
colorbar;
axis equal;
title('应力等值线');
% 画出应力云图
figure;
quiver(X, Y, sigma_x, sigma_y, 'AutoScale', 'off');
hold on;
contour(X, Y, sqrt(sigma_x.^2 + sigma_y.^2 + 2*tau_xy.^2), 20);
plot(L/2, W/2, 'ro', 'MarkerSize', 10);
colorbar;
axis equal;
title('应力云图');
```
这段代码中,我们首先定义了输入参数,包括计算区域的大小、土体的弹性模量、泊松比和集中荷载大小。然后,我们使用meshgrid函数创建了计算区域的网格,并计算了每个网格点处的附加应力。接着,我们处理了边界条件,并画出了网格分布图和受力情况。最后,我们画出了附加应力分布、应力等值线和应力云图。
希望这份代码对你有所帮助!