使用两节点四自由度梁单元模型,结合瑞利阻尼模型,对两端固定支撑的圆截面梁的结构动力学问题进行求解,要求使用C语言编程

时间: 2024-03-06 17:52:16 浏览: 18
以下是使用两节点四自由度梁单元模型,结合瑞利阻尼模型,对两端固定支撑的圆截面梁的结构动力学问题进行求解的C语言程序示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 2 //每个单元节点数 #define M 10 //梁的数量 #define DOF 4 //每个节点的自由度数 void assemble(double *K, double *M, double *C, double *f, double *u, double *v, double *a, double t); void solve(double *K, double *M, double *C, double *f, double *u, double *v, double *a, double dt, double t, double tf); int main() { //定义节点坐标 double x[N * M] = {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.1, 0.0, 0.2, 0.0, 0.3, 0.0, 0.4, 0.0, 0.5, 0.0, 0.6, 0.0, 0.7, 0.0, 0.8, 0.0, 0.9, 0.0, 1.0, 0.0}; //定义单元节点编号 int e[N * (M - 1)] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; //定义杨氏模量、密度、阻尼系数和损耗系数 double E = 2.1e11, rho = 7800, alpha = 1.0e-3, beta = 1.0e-3; //定义节点载荷 double f[N * M * DOF] = {0.0}; //定义初始位移、速度和加速度 double u[N * M * DOF] = {0.0}; double v[N * M * DOF] = {0.0}; double a[N * M * DOF] = {0.0}; //定义时间参数 double t = 0.0, tf = 1.0, dt = 0.001; //定义刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和瑞利阻尼矩阵 double K[N * M * DOF][N * M * DOF] = {0.0}; double M[N * M * DOF][N * M * DOF] = {0.0}; double C[N * M * DOF][N * M * DOF] = {0.0}; double R[N * M * DOF][N * M * DOF] = {0.0}; //组装刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和瑞利阻尼矩阵 assemble(&K[0][0], &M[0][0], &C[0][0], &f[0], &u[0], &v[0], &a[0], t); //求解结构动力学问题 solve(&K[0][0], &M[0][0], &C[0][0], &f[0], &u[0], &v[0], &a[0], dt, t, tf); return 0; } void assemble(double *K, double *M, double *C, double *f, double *u, double *v, double *a, double t) { //定义局部刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵 double k[N * DOF][N * DOF] = {0.0}; double m[N * DOF][N * DOF] = {0.0}; double c[N * DOF][N * DOF] = {0.0}; double R[N * DOF][N * DOF] = {0.0}; double L, c1, c2, s1, s2, r; for (int i = 0; i < M; i++) { //计算单元长度 L = sqrt(pow(x[N * i + 2] - x[N * i], 2.0) + pow(x[N * i + 3] - x[N * i + 1], 2.0)); //计算单元方向余弦 c1 = (x[N * i + 2] - x[N * i]) / L; s1 = (x[N * i + 3] - x[N * i + 1]) / L; c2 = (x[N * i + 2] - x[N * i]) / L; s2 = (x[N * i + 3] - x[N * i + 1]) / L; //计算局部刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵 k[0][0] = k[1][1] = E * 3.1416 * pow(L, 3.0) / (4 * pow(L / 2, 4.0)); k[0][1] = k[1][0] = -E * 3.1416 * pow(L, 3.0) / (4 * pow(L / 2, 4.0)); k[2][2] = k[3][3] = E * 3.1416 * pow(L / 2, 2.0) / L; k[0][2] = k[2][0] = -E * 3.1416 * pow(L, 3.0) / (8 * pow(L / 2, 3.0)); k[1][3] = k[3][1] = E * 3.1416 * pow(L, 3.0) / (8 * pow(L / 2, 3.0)); k[2][3] = k[3][2] = -E * 3.1416 * pow(L, 2.0) / (4 * (L / 2)); k[0][3] = k[3][0] = -E * 3.1416 * pow(L, 2.0) / (4 * (L / 2)); k[1][2] = k[2][1] = E * 3.1416 * pow(L, 2.0) / (4 * (L / 2)); k[1][3] = k[3][1] = E * 3.1416 * pow(L, 2.0) / (4 * (L / 2)); m[0][0] = m[1][1] = rho * 3.1416 * pow(L / 2, 2.0) * L / 2; m[2][2] = m[3][3] = rho * 3.1416 * pow(L / 2, 4.0) / 4; m[0][2] = m[2][0] = rho * 3.1416 * pow(L / 2, 3.0) / 6; m[1][3] = m[3][1] = rho * 3.1416 * pow(L / 2, 3.0) / 6; m[2][3] = m[3][2] = rho * 3.1416 * pow(L / 2, 3.0) / 3; c[0][0] = c[1][1] = alpha * k[0][0] + beta * m[0][0]; c[0][1] = c[1][0] = alpha * k[0][1] + beta * m[0][1]; c[2][2] = c[3][3] = alpha * k[2][2] + beta * m[2][2]; c[2][3] = c[3][2] = alpha * k[2][3] + beta * m[2][3]; c[0][2] = c[2][0] = alpha * k[0][2] + beta * m[0][2]; c[1][3] = c[3][1] = alpha * k[1][3] + beta * m[1][3]; c[1][2] = c[2][1] = alpha * k[1][2] + beta * m[1][2]; c[0][3] = c[3][0] = alpha * k[0][3] + beta * m[0][3]; r = 0.1 * (k[0][0] + k[1][1] + k[2][2] + k[3][3]) / 4; R[0

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