帮我设计一个matlab程序,用于首先对桁架结构进行有限元单元划分,求解桁架结构在单点激励力作用下的位移、速度、加速度响应,要求用newmark-β法

时间: 2023-11-22 21:56:36 浏览: 122
好的,以下是一个简单的 MATLAB 程序示例,用于对桁架结构进行有限元单元划分,并使用 Newmark-β 方法求解桁架结构在单点激励力作用下的位移、速度和加速度响应。请注意,这只是一个示例程序,可能需要根据您的具体问题进行修改和优化。 ```matlab % 定义桁架结构的节点、单元和材料参数 nodes = [0 0; 0 5; 5 5; 5 0; 2.5 2.5; 2.5 0; 5 2.5]; elements = [1 6; 1 5; 2 5; 2 6; 3 6; 3 5; 4 5; 4 6]; E = 210e9; % 弹性模量 A = 0.01; % 桁架截面积 rho = 7800; % 材料密度 % 计算单元的长度、方向余弦和刚度矩阵 num_elements = size(elements, 1); L = zeros(num_elements, 1); cos_theta = zeros(num_elements, 2); k = zeros(num_elements, 4, 4); for i = 1:num_elements n1 = elements(i, 1); n2 = elements(i, 2); x1 = nodes(n1, 1); y1 = nodes(n1, 2); x2 = nodes(n2, 1); y2 = nodes(n2, 2); L(i) = sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2); cos_theta(i, :) = (nodes(n2, :) - nodes(n1, :)) / L(i); k(i, :, :) = (E*A/L(i)) * [cos_theta(i,1)^2, cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), -cos_theta(i,1)^2, -cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2); cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), cos_theta(i,2)^2, -cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), -cos_theta(i,2)^2; -cos_theta(i,1)^2, -cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), cos_theta(i,1)^2, cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2); -cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), -cos_theta(i,2)^2, cos_theta(i,1)*cos_theta(i,2), cos_theta(i,2)^2]; % 定义时间步长、时间向量、初始位移和速度 dt = 0.01; t = 0:dt:10; num_steps = length(t); u = zeros(2*size(nodes, 1), 1); v = zeros(2*size(nodes, 1), 1); % 定义单点激励力作用下的外力向量 f = zeros(2*size(nodes, 1), 1); f(11) = 1000; % 初始化加速度、位移和速度向量 a = zeros(2*size(nodes, 1), 1); u_history = zeros(num_steps, 2*size(nodes, 1)); v_history = zeros(num_steps, 2*size(nodes, 1)); a_history = zeros(num_steps, 2*size(nodes, 1)); % 定义 Newmark-β 方法中的参数 beta = 0.25; gamma = 0.5; % 开始时间步迭代 for i = 1:num_steps % 计算加速度、位移和速度 if i == 1 a(:, i) = inv(mass_matrix(nodes, elements, rho)) * (f - damping_matrix(nodes, elements, u(:, i), v(:, i)) - stiffness_matrix(elements, k, cos_theta, u(:, i))); v(:, i) = v(:, i) + dt*a(:, i); u(:, i) = u(:, i) + dt*v(:, i) + 0.5*dt^2*a(:, i); else a(:, i) = inv(mass_matrix(nodes, elements, rho)) * (f - damping_matrix(nodes, elements, u(:, i), v(:, i)) - stiffness_matrix(elements, k, cos_theta, u(:, i))); v(:, i) = v(:, i-1) + dt*((1-gamma)*a(:, i-1) + gamma*a(:, i)); u(:, i) = u(:, i-1) + dt*v(:, i-1) + dt^2*((0.5-beta)*a(:, i-1) + beta*a(:, i)); end % 存储加速度、位移和速度 u_history(i, :) = u(:, i); v_history(i, :) = v(:, i); a_history(i, :) = a(:, i); end % 绘制节点的位移、速度和加速度响应 figure; subplot(3, 1, 1); plot(t, u_history(:, 1:2:end), '-'); ylabel('Displacement'); subplot(3, 1, 2); plot(t, v_history(:, 1:2:end), '-'); ylabel('Velocity'); subplot(3, 1, 3); plot(t, a_history(:, 1:2:end), '-'); ylabel('Acceleration'); xlabel('Time'); % 定义质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的函数 function M = mass_matrix(nodes, elements, rho) num_nodes = size(nodes, 1); M = zeros(2*num_nodes, 2*num_nodes); for i = 1:size(elements, 1) n1 = elements(i, 1); n2 = elements(i, 2); m = rho * norm(nodes(n2, :) - nodes(n1, :)) / 6; index1 = [2*n1-1, 2*n1, 2*n2-1, 2*n2]; index2 = [2*i-1, 2*i, 2*i+1, 2*i+2]; M(index1, index1) = M(index1, index1) + m * eye(4); M(index1, index2) = M(index1, index2) + m * [-1 0 1 0; 0 -1 0 1; -1 0 1 0; 0 -1 0 1]; M(index2, index1) = M(index2, index1) + m * [-1 0 -1 0; 0 -1 0 -1; 1 0 1 0; 0 1 0 1]; M(index2, index2) = M(index2, index2) + m * [1 0 -1 0; 0 1 0 -1; -1 0 1 0; 0 -1 0 1]; end end function C = damping_matrix(nodes, elements, u, v) num_nodes = size(nodes, 1); C = zeros(2*num_nodes, 2*num_nodes); alpha = 0.01; beta = 0.05; for i = 1:size(elements, 1) n1 = elements(i, 1); n2 = elements(i, 2); x1 = nodes(n1, 1) + u(2*n1-1); y1 = nodes(n1, 2) + u(2*n1); x2 = nodes(n2, 1) + u(2*n2-1); y2 = nodes(n2, 2) + u(2*n2); L = sqrt((x2-x1)^2 + (y2-y1)^2); cos_theta = [(x2-x1)/L, (y2-y1)/L]; v1 = [v(2*n1-1); v(2*n1)]; v2 = [v(2*n2-1); v(2*n2)]; v_local = [cos_theta, cos_theta; -cos_theta, -cos_theta] * [v1; v2]; v_avg = 0.5 * (v_local(1) + v_local(2)); c = alpha * L + beta * abs(v_avg); m = rho * norm(nodes(n2, :) - nodes(n1, :)) / 6; index1 = [2*n1-1, 2*n1, 2*n2-1, 2*n2]; index2 = [2*i-1, 2*i, 2*i+1, 2*i+2]; C(index1, index1) = C(index1, index1) + c * m * eye(4); C(index1, index2) = C(index1, index2) + c * m * [-1 0 1 0; 0 -1 0 1; -1 0 1 0; 0 -1 0 1]; C(index2, index1) = C(index2, index1) + c * m * [-1 0 -1 0; 0 -1 0 -1; 1 0 1 0; 0 1 0 1]; C(index2, index2) = C(index2, index2) + c * m * [1 0 -1 0; 0 1 0 -1; -1 0 1 0; 0 -1 0 1]; end end function K = stiffness_matrix(elements, k, cos_theta, u) num_nodes = max(elements(:)); K = zeros(2*num_nodes, 2*num_nodes); for i = 1:size(elements, 1) n1 = elements(i, 1); n2 = elements(i, 2); index1 = [2*n1-1, 2*n1, 2*n2-1, 2*n2]; index2 = [2*i-1, 2*i, 2*i+1, 2*i+2]; u_local = [u(index1(1:2)); u(index1(3:4))]; u_global = [cos_theta, -cos_theta; cos_theta, -cos_theta] * u_local; K(index1, index1) = K(index1, index1) + squeeze(k(i, :, :)) + [zeros(2, 2), zeros(2, 2); zeros(2, 2), zeros(2, 2)] + [zeros(2, 2), zeros(2, 2); zeros(2, 2), zeros(2, 2)]; K(index1, index2) = K(index1, index2) + [-cos_theta, -sin_theta, cos_theta, sin_theta; -sin_theta, -cos_theta, sin_theta, cos_theta; cos_theta, sin_theta, -cos_theta, -sin_theta; sin_theta, cos_theta, -sin_theta, -cos_theta] * squeeze(k(i, :, :)) * [1, 0, 0, 0; 0, 0, 1, 0]; K(index2, index1) = K(index2, index1) + [1, 0, 0, 0; 0, 0, 1, 0] * squeeze(k(i, :, :)) * [-cos_theta; -sin_theta; cos_theta; sin_theta;]; K(index2, index2) = K(index2, index2) + [0, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 0]; end end ```
阅读全文

相关推荐

大家在看

recommend-type

XenCenter7.6中文版

XenCenter7.6中文版,本人一直在用的版本,很好用。Citrix Xenserver
recommend-type

参数定义-cdh软硬件配置建议

6.4 参数定义 CBB 是需要综合到我们的 CIS 数据库中去的。以便用户在应用电路中通过 CIS 客户端直 接检索与调用。因此。需要跟我们的 CIS 数据库同步。要根据 CIS 数据库的格式来定义所需字 段参数。 6.4.1 number 定义 对应 K3 编码库,number 字段对应的是“物料编码”字段。一般封装 CBB 有两种。一种 是基于某一特定器件来封装。还有一种是基于某个特定功能,譬如告警、音频处理等,这种电
recommend-type

IEC-CISPR16-1-1-2006 & IEC-CISPR22.pdf

包含 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC-CISPR16-1-1-2006 IEC-CISPR22.pdf IEC-CISPR25.pdf 三份协议文档 CE EMC 认证必须
recommend-type

迈瑞Benevision中心监护系统 Central Monitoring System

迈瑞Benevision中心监护系统 Central Monitoring System用户手册 有需要的可以在这里下载
recommend-type

asltbx中文手册

使用手册本手册是一个关于动脉自旋标记灌注磁共振成像数据处理工具箱(ASLtbx)的简短的使用指南1。 该工具 箱是基于 MATLAB 和 SPM 来处理 ASL 数据,包括脉冲 ASL 数据,连续 ASL 数据以及伪连续 ASL 数据的工 具包2。所有学术用户都可以免费使用, 在 http://cfn.upenn.edu/~zewang/ 可以下载获得(包含 GPL 许可证)。 每一个改进的版本都包含了原始的 GPL 许可证以及头文件。 同样可以下载得到的还有样本数据,包括静息态 ASL 数据和用户自定义的功能 ASL 数据。 没有宾夕法尼亚大学的正式许可, ASLTBX 以及样本数据都严禁商 用。 基于本数据包做成的产品,我们(包括作者和宾夕法尼亚大学,下同)不承担任何责任。 网站上提供的样 本数据, 不提供图像的参考或标准,血流量的测量以及任何方面的结果。 而那些使用本数据处理工具包得到的 结果以及对数据的解释我们也不承担任何责任。

最新推荐

recommend-type

一个基于Qt Creator(qt,C++)实现中国象棋人机对战

qt 一个基于Qt Creator(qt,C++)实现中国象棋人机对战.
recommend-type

热带雨林自驾游自然奇观探索.doc

热带雨林自驾游自然奇观探索
recommend-type

冰川湖自驾游冰雪交融景象.doc

冰川湖自驾游冰雪交融景象
recommend-type

C51 单片机数码管使用 Keil项目C语言源码

C51 单片机数码管使用 Keil项目C语言源码
recommend-type

Windows下操作Linux图形界面的VNC工具

在信息技术领域,能够实现操作系统之间便捷的远程访问是非常重要的。尤其在实际工作中,当需要从Windows系统连接到远程的Linux服务器时,使用图形界面工具将极大地提高工作效率和便捷性。本文将详细介绍Windows连接Linux的图形界面工具的相关知识点。 首先,从标题可以看出,我们讨论的是一种能够让Windows用户通过图形界面访问Linux系统的方法。这里的图形界面工具是指能够让用户在Windows环境中,通过图形界面远程操控Linux服务器的软件。 描述部分重复强调了工具的用途,即在Windows平台上通过图形界面访问Linux系统的图形用户界面。这种方式使得用户无需直接操作Linux系统,即可完成管理任务。 标签部分提到了两个关键词:“Windows”和“连接”,以及“Linux的图形界面工具”,这进一步明确了我们讨论的是Windows环境下使用的远程连接Linux图形界面的工具。 在文件的名称列表中,我们看到了一个名为“vncview.exe”的文件。这是VNC Viewer的可执行文件,VNC(Virtual Network Computing)是一种远程显示系统,可以让用户通过网络控制另一台计算机的桌面。VNC Viewer是一个客户端软件,它允许用户连接到VNC服务器上,访问远程计算机的桌面环境。 VNC的工作原理如下: 1. 服务端设置:首先需要在Linux系统上安装并启动VNC服务器。VNC服务器监听特定端口,等待来自客户端的连接请求。在Linux系统上,常用的VNC服务器有VNC Server、Xvnc等。 2. 客户端连接:用户在Windows操作系统上使用VNC Viewer(如vncview.exe)来连接Linux系统上的VNC服务器。连接过程中,用户需要输入远程服务器的IP地址以及VNC服务器监听的端口号。 3. 认证过程:为了保证安全性,VNC在连接时可能会要求输入密码。密码是在Linux系统上设置VNC服务器时配置的,用于验证用户的身份。 4. 图形界面共享:一旦认证成功,VNC Viewer将显示远程Linux系统的桌面环境。用户可以通过VNC Viewer进行操作,如同操作本地计算机一样。 使用VNC连接Linux图形界面工具的好处包括: - 与Linux系统的图形用户界面进行交互,便于进行图形化操作。 - 方便的远程桌面管理,尤其适用于需要通过图形界面来安装软件、编辑配置文件、监控系统状态等场景。 - 跨平台操作,允许Windows用户在不离开他们熟悉的操作系统环境下访问Linux服务器。 除了VNC之外,还有一些其他的图形界面远程访问工具,例如: - RDP(Remote Desktop Protocol):通常与Windows远程桌面连接使用,但在Linux中也有相应的实现(如FreeRDP)。 - TeamViewer、AnyDesk等:这些工具提供了跨平台的远程桌面访问能力,虽然它们不是专为Linux设计,但它们都能很好地支持Linux系统。 在使用这些工具时,用户应该注意以下几点: - 安全性:确保使用强密码以及加密连接,防止未经授权的访问。 - 网络环境:需要保证网络的稳定性和带宽,以获得良好的远程桌面体验。 - 更新与维护:定期更新客户端和服务器端软件,确保安全性以及新功能的使用。 总结以上内容,Windows连接Linux图形界面的工具是实现跨平台远程管理的有效手段,特别是对于需要图形化操作的场景。VNC Viewer是一个应用广泛且成熟的工具,但选择适合自身需求的远程桌面工具对于提高工作效率与安全性至关重要。
recommend-type

【SketchUp Ruby API:从入门到精通】

# 摘要 本论文深入介绍了SketchUp Ruby API的使用与开发,为用户提供了一套从基础到进阶再到高级特性的完整学习路径。文章首先介绍了SketchUp Ruby API的基本概念、结构以及如何编写基础插件,并通过实例演示了3D模型的创建和编辑、用户界面定制等进阶应用。接着,探讨了高级特性,例如材质渲染、网络功能以及AP
recommend-type

VMware虚拟机打开虚拟网络编辑器出现由于找不到vnetlib.dll,无法继续执行代码。重新安装程序可能会解决问题

<think>好的,我需要帮助用户解决VMware虚拟机中缺少vnetlib.dll导致无法打开虚拟网络编辑器的问题。用户提到已经尝试过重新安装程序,但可能没有彻底卸载之前的残留文件。根据提供的引用资料,特别是引用[2]、[3]、[4]、[5],问题通常是由于VMware卸载不干净导致的。 首先,我应该列出彻底卸载VMware的步骤,包括关闭相关服务、使用卸载工具、清理注册表和文件残留,以及删除虚拟网卡。然后,建议重新安装最新版本的VMware。可能还需要提醒用户在安装后检查网络适配器设置,确保虚拟网卡正确安装。同时,用户可能需要手动恢复vnetlib.dll文件,但更安全的方法是通过官方安
recommend-type

基于Preact的高性能PWA实现定期天气信息更新

### 知识点详解 #### 1. React框架基础 React是由Facebook开发和维护的JavaScript库,专门用于构建用户界面。它是基于组件的,使得开发者能够创建大型的、动态的、数据驱动的Web应用。React的虚拟DOM(Virtual DOM)机制能够高效地更新和渲染界面,这是因为它仅对需要更新的部分进行操作,减少了与真实DOM的交互,从而提高了性能。 #### 2. Preact简介 Preact是一个与React功能相似的轻量级JavaScript库,它提供了React的核心功能,但体积更小,性能更高。Preact非常适合于需要快速加载和高效执行的场景,比如渐进式Web应用(Progressive Web Apps, PWA)。由于Preact的API与React非常接近,开发者可以在不牺牲太多现有React知识的情况下,享受到更轻量级的库带来的性能提升。 #### 3. 渐进式Web应用(PWA) PWA是一种设计理念,它通过一系列的Web技术使得Web应用能够提供类似原生应用的体验。PWA的特点包括离线能力、可安装性、即时加载、后台同步等。通过PWA,开发者能够为用户提供更快、更可靠、更互动的网页应用体验。PWA依赖于Service Workers、Manifest文件等技术来实现这些特性。 #### 4. Service Workers Service Workers是浏览器的一个额外的JavaScript线程,它可以拦截和处理网络请求,管理缓存,从而让Web应用可以离线工作。Service Workers运行在浏览器后台,不会影响Web页面的性能,为PWA的离线功能提供了技术基础。 #### 5. Web应用的Manifest文件 Manifest文件是PWA的核心组成部分之一,它是一个简单的JSON文件,为Web应用提供了名称、图标、启动画面、显示方式等配置信息。通过配置Manifest文件,可以定义PWA在用户设备上的安装方式以及应用的外观和行为。 #### 6. 天气信息数据获取 为了提供定期的天气信息,该应用需要接入一个天气信息API服务。开发者可以使用各种公共的或私有的天气API来获取实时天气数据。获取数据后,应用会解析这些数据并将其展示给用户。 #### 7. Web应用的性能优化 在开发过程中,性能优化是确保Web应用反应迅速和资源高效使用的关键环节。常见的优化技术包括但不限于减少HTTP请求、代码分割(code splitting)、懒加载(lazy loading)、优化渲染路径以及使用Preact这样的轻量级库。 #### 8. 压缩包子文件技术 “压缩包子文件”的命名暗示了该应用可能使用了某种形式的文件压缩技术。在Web开发中,这可能指将多个文件打包成一个或几个体积更小的文件,以便更快地加载。常用的工具有Webpack、Rollup等,这些工具可以将JavaScript、CSS、图片等资源进行压缩、合并和优化,从而减少网络请求,提升页面加载速度。 综上所述,本文件描述了一个基于Preact构建的高性能渐进式Web应用,它能够提供定期天气信息。该应用利用了Preact的轻量级特性和PWA技术,以实现快速响应和离线工作的能力。开发者需要了解React框架、Preact的优势、Service Workers、Manifest文件配置、天气数据获取和Web应用性能优化等关键知识点。通过这些技术,可以为用户提供一个加载速度快、交互流畅且具有离线功能的应用体验。
recommend-type

从停机到上线,EMC VNX5100控制器SP更换的实战演练

# 摘要 本文详细介绍了EMC VNX5100控制器的更换流程、故障诊断、停机保护、系统恢复以及长期监控与预防性维护策略。通过细致的准备工作、详尽的风险评估以及备份策略的制定,确保控制器更换过程的安全性与数据的完整性。文中还阐述了硬件故障诊断方法、系统停机计划的制定以及数据保护步骤。更换操作指南和系统重启初始化配置得到了详尽说明,以确保系统功能的正常恢复与性能优化。最后,文章强调了性能测试
recommend-type

ubuntu labelme中文版安装

### LabelMe 中文版在 Ubuntu 上的安装 对于希望在 Ubuntu 系统上安装 LabelMe 并使用其中文界面的用户来说,可以按照如下方式进行操作: #### 安装依赖库 为了确保 LabelMe 能够正常运行,在开始之前需确认已安装必要的 Python 库以及 PyQt5 和 Pillow。 如果尚未安装 `pyqt5` 可通过以下命令完成安装: ```bash sudo apt-get update && sudo apt-get install python3-pyqt5 ``` 同样地,如果没有安装 `Pillow` 图像处理库,则可以通过 pip 工具来安装