matlab四节点四边形单元悬臂梁均布载荷
时间: 2023-07-20 15:44:36 浏览: 219
梁单元均布荷载
好的,让我来回答你的问题。
首先,我们需要知道悬臂梁的几何参数和材料参数,例如长度、宽度、高度、截面面积、杨氏模量等。假设悬臂梁的长度为L,宽度为b,高度为h,截面面积为A,杨氏模量为E。
其次,我们需要定义四节点四边形单元的节点坐标和节点编号,以及单元的材料属性和截面属性。假设单元的节点坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),节点编号为1,2,3,4,材料属性为E,截面属性为A。
最后,我们可以使用有限元分析软件(如MATLAB)来求解悬臂梁的位移和应力。其中,均布载荷可以表示为单元节点上的等效力,即每个节点上的力大小相等,方向相反。
具体的步骤如下:
1. 定义节点坐标和节点编号;
2. 定义单元的材料属性和截面属性;
3. 定义均布载荷的等效力;
4. 求解单元的刚度矩阵和等效力向量;
5. 组装整个系统的刚度矩阵和等效力向量;
6. 求解位移向量和应力。
下面给出MATLAB的示例代码:
```matlab
% 定义悬臂梁的几何参数和材料参数
L = 1; % 长度
b = 0.1; % 宽度
h = 0.2; % 高度
A = b*h; % 截面面积
E = 2e11; % 杨氏模量
% 定义四节点四边形单元的节点坐标和节点编号
x1 = 0; y1 = 0;
x2 = L; y2 = 0;
x3 = L; y3 = h;
x4 = 0; y4 = h;
node = [1, x1, y1; 2, x2, y2; 3, x3, y3; 4, x4, y4];
elem = [1, 1, 2, 3, 4];
% 定义单元的材料属性和截面属性
D = E*A/L;
Ke = [ 12, 6*L, -12, 6*L;
6*L, 4*L^2, -6*L, 2*L^2;
-12, -6*L, 12, -6*L;
6*L, 2*L^2, -6*L, 4*L^2];
fe = [0; -0.5*b*h*L; 0; -0.5*b*h*L];
% 定义均布载荷的等效力
f = [0; -0.5*b*h*L; 0; -0.5*b*h*L];
% 求解位移和应力
K = zeros(8,8); f_e = zeros(8,1);
for i = 1:size(elem,1)
n1 = elem(i,2); n2 = elem(i,3); n3 = elem(i,4); n4 = elem(i,5);
x1 = node(n1,2); y1 = node(n1,3);
x2 = node(n2,2); y2 = node(n2,3);
x3 = node(n3,2); y3 = node(n3,3);
x4 = node(n4,2); y4 = node(n4,3);
Le = sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2);
cosx = (x2-x1)/Le; sinx = (y2-y1)/Le;
T = [ cosx, sinx, 0, 0;
-sinx, cosx, 0, 0;
0, 0, cosx, sinx;
0, 0, -sinx, cosx];
Ke_local = D*Ke/Le;
fe_local = T*fe;
K([n1,n2,n3,n4],[n1,n2,n3,n4]) = K([n1,n2,n3,n4],[n1,n2,n3,n4]) + Ke_local;
f_e([n1,n2,n3,n4],1) = f_e([n1,n2,n3,n4],1) + fe_local;
end
f_eq = f_e - f;
U = K\f_eq;
stress = D*Ke*[U(2)-U(1); (U(2)-U(1))/L; U(4)-U(3); (U(4)-U(3))/L];
```
注意,在这个示例代码中,我们假设均布载荷是沿y方向的,大小为0.5bhL,即每个节点上的等效力为0.25bhL。
希望这个回答能够解决你的问题。
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