写出节点类、材料类、荷载类、空间梁单元类的C++计算程序

时间: 2023-10-28 07:05:21 浏览: 140
以下是一个简单的C++计算程序,包含节点类、材料类、荷载类和空间梁单元类: ```c++ #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 定义节点类 class Node { public: double x, y, z; // 节点坐标 Node(double x, double y, double z) { this->x = x; this->y = y; this->z = z; } }; // 定义材料类 class Material { public: double E, G, rho; // 弹性模量、剪切模量、密度 Material(double E, double G, double rho) { this->E = E; this->G = G; this->rho = rho; } }; // 定义荷载类 class Load { public: double fx, fy, fz; // 节点受力 Load(double fx, double fy, double fz) { this->fx = fx; this->fy = fy; this->fz = fz; } }; // 定义空间梁单元类 class BeamElement { public: int node1, node2; // 梁单元两端节点 double length; // 梁单元长度 Material* material; // 梁单元材料 Load* load; // 梁单元荷载 BeamElement(int node1, int node2, double length, Material* material, Load* load) { this->node1 = node1; this->node2 = node2; this->length = length; this->material = material; this->load = load; } }; int main() { // 定义节点 Node node1(0, 0, 0); Node node2(0, 1, 0); Node node3(1, 1, 0); Node node4(1, 0, 0); // 定义材料 Material material(210e9, 81e9, 7800); // 定义荷载 Load load(0, 0, -1000); // 定义梁单元 vector<BeamElement> elements; elements.push_back(BeamElement(1, 2, 1, &material, &load)); elements.push_back(BeamElement(2, 3, 1, &material, &load)); elements.push_back(BeamElement(3, 4, 1, &material, &load)); elements.push_back(BeamElement(4, 1, 1, &material, &load)); // 计算各节点受力 vector<Load> nodeLoads; for (int i = 0; i < 4; i++) { Load nodeLoad(0, 0, 0); for (int j = 0; j < elements.size(); j++) { BeamElement element = elements[j]; if (element.node1 == i + 1 || element.node2 == i + 1) { double length = element.length; double E = element.material->E; double G = element.material->G; double rho = element.material->rho; double fx = element.load->fx; double fy = element.load->fy; double fz = element.load->fz; double l = sqrt((node1.x - node2.x) * (node1.x - node2.x) + (node1.y - node2.y) * (node1.y - node2.y) + (node1.z - node2.z) * (node1.z - node2.z)); double cosTheta = (node2.x - node1.x) / l; double sinTheta = sqrt(1 - cosTheta * cosTheta); double cosPhi = (node2.z - node1.z) / l; double sinPhi = sqrt(1 - cosPhi * cosPhi); double k11 = E * material->A / l; double k12 = E * material->A / l * cosTheta; double k13 = -E * material->A / l * cosPhi; double k14 = -G * material->J / l; double k21 = E * material->A / l * cosTheta; double k22 = E * material->A / l * cosTheta * cosTheta + G * material->J / l * sinTheta * sinTheta; double k23 = -E * material->A / l * cosTheta * cosPhi; double k24 = G * material->J / l * sinTheta * sinPhi; double k31 = -E * material->A / l * cosPhi; double k32 = -E * material->A / l * cosTheta * cosPhi; double k33 = E * material->A / l * cosPhi * cosPhi + G * material->J / l * sinPhi * sinPhi; double k34 = -G * material->J / l * sinTheta * sinPhi; double k41 = -G * material->J / l; double k42 = G * material->J / l * sinTheta * sinPhi; double k43 = -G * material->J / l * sinTheta * sinPhi; double k44 = G * material->J / l * sinPhi * sinPhi + G * material->J / l * sinTheta * sinTheta; double k[4][4] = {{k11, k12, k13, k14}, {k21, k22, k23, k24}, {k31, k32, k33, k34}, {k41, k42, k43, k44}}; double u[4] = {0, 0, 0, 0}; u[0] = node1.x; u[1] = node1.y; u[2] = node2.x; u[3] = node2.y; double f[4] = {0, 0, 0, 0}; f[0] = fx * l / 2; f[1] = fy * l / 2; f[2] = fx * l / 2; f[3] = fy * l / 2; for (int m = 0; m < 4; m++) { for (int n = 0; n < 4; n++) { nodeLoad.fx += k[m][n] * u[n] + f[m]; } } } } nodeLoads.push_back(nodeLoad); } // 输出各节点受力 for (int i = 0; i < nodeLoads.size(); i++) { cout << "Node " << i + 1 << " load: (" << nodeLoads[i].fx << ", " << nodeLoads[i].fy << ", " << nodeLoads[i].fz << ")" << endl; } return 0; } ``` 说明: - 节点类包含三个坐标值; - 材料类包含弹性模量、剪切模量和密度; - 荷载类包含三个方向的受力值; - 空间梁单元类包含两个节点、长度、材料和荷载; - 主程序中定义四个节点、一个材料、一个荷载和四个梁单元; - 主程序中计算每个节点的受力,并输出结果。
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