结构力学2大作业
2015结构力学2大作业1
编制原理:
本程序的编制原理是基于矩阵位移法的基本思想,首先把斜拉桥整个复杂的结构体系拆分为单个简单的单元,以结点位移为基本未知量,列出各个单元的单元刚度矩阵,再把单元刚度矩阵组装为整体刚度矩阵,同时根据各个结点所受合力算出每个结点的位移,再根据单元刚度方程算出各个单元的弯矩。
程序说明:
左侧主塔左侧7根拉杆,右侧5跟拉杆,右侧主塔两侧各3根拉杆,把整个体系拆分为39个单元,共24个结点,,采用后处理法,共72个位移编号,对于梁两端结点按照铰支座处理,列出总体刚度矩阵后,用置0置1法处理总刚度矩阵。根据公式k F算出 ,同时在根据 算出弯矩。整体单元编号和结点编号如图:
算法流程:
源代码:
function F=zy(H,L)
H=input('塔高:H=');
L=input('节点间距:L=');
EIc=input('主塔抗弯刚度EIc=');
EAc=input('主塔抗压刚度EAc=');
EIb=input('主梁抗弯刚度EIb=');
EAb=input('主梁抗压刚度EAb=');
EA0=input('拉杆抗压刚度EA0=');
q=input('均布荷载q='); %输入数据
if H<=0||L<=0||EIc<=0||EAc<=0||EIb<=0||EAb<=0
clear;
fprintf('输入错误,请重新输入!\n');
Hitwh130720206;
else
k1 = [ EAb/L 0 0 -EAb/L 0 0
0 12*EIb/L^3 6*EIb/L^2 0 -12*EIb/L^3 6*EIb/L^2
0 6*EIb/L^2 4*EIb/L 0 -6*EIb/L^2 2*EIb/L
-EAb/L 0 0 EAb/L 0 0
0 -12*EIb/L^3 -6*EIb/L^2 0 12*EIb/L^3 -6*EIb/L^2
0 6*EIb/L^2 2*EIb/L 0 -6*EIb/L^2 4*EIb/L] ;%长L的梁单元刚度矩阵
k2= [ 1/2*EAb/L 0 0 -1/2*EAb/L 0 0
0 3/2*EIb/L^3 3/2*EIb/L^2 0 -3/2*EIb/L^3 3/2*EIb/L^2 0 3/2*EIb/L^2 2*EIb/L 0 -3/2*EIb/L^2 EIb/L -1/2*EAb/L 0 0 1/2*EAb/L 0 0 0 -3/2*EIb/L^3 -3/2*EIb/L^2 0 3/2*EIb/L^3 -3/2*EIb/L^2
0 3/2*EIb/L^2 EIb/L 0 -3/2*EIb/L^2 2*EIb/L];%长2L梁的单元刚度矩阵
kt = [ EAc/H 0 0 -EAc/H 0 0
0 12*EIc/H^3 6*EIc/H^2 0 -12*EIc/H^3 6*EIc/H^2
0 6*EIc/H^2 4*EIc/H 0 -6*EIc/H^2 2*EIc/H
-EAc/H 0 0 EAc/H 0 0
0 -12*EIc/H^3 -6*EIc/H^2 0 12*EIc/H^3 -6*EIc/H^2
0 6*EIc/H^2 2*EIc/H 0 -6*EIc/H^2 4*EIc/H] ;%主塔单元刚度矩阵
for j=2:8
l(j+18,1)=sqrt((9*L-j*L)^2+4*H^2/9);
end
for j=9:13
l(j+18,1)=sqrt((j*L-8*L)^2+4*H^2/9);
end
for j=14:16
l(j+18,1)=sqrt((17*L-j*L)^2+4*H^2/9);
end
for j=17:19
l(j+18,1)=sqrt((j*L-16*L)^2+4*H^2/9);
end %钢索长度
for j=20:37
k0(:,:,j)=[1 0 0 -1 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
-1 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0]*EA0/l(j,1); %钢索的单元刚度矩阵,L(j,1)为钢索的长度; x(j,1)=asin(2*H/3/l(j,1)); %钢索与梁的夹角
T0(:,:,j)= [cos(x(j,1)) sin(x(j,1)) 0 0 0 0
-sin(x(j,1)) cos(x(j,1)) 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 cos(x(j,1)) sin(x(j,1)) 0
0 0 0 -sin(x(j,1)) cos(x(j,1)) 0
0 0 0 0 0 1] ; %钢索的坐标转换阵
end
Tt=[0 -1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 -1 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 1];%主塔的坐标转换阵
f1=zeros(72,2);f2=zeros(72,2);
f1(1,1)=0; %杆端弯矩
f1(1,2)=-q*L^2/8;
f2(1,1)=3*q*L/8;%杆端剪力
f2(1,2)=5*q*L/8;
f1(19,1)=q*L^2/8;
f1(19,2)=0;
f2(19,1)=5*q*L/8;
f2(19,2)=3*q*L/8;
f1(8,1)=q*L^2/3;
f2(8,1:2)=q*L;
f1(13,1)=q*L^2/3;
f2(13,1:2)=q*L;
f1(16,1)=q*L^2/3;
f2(16,1:2)=q*L;
for j=2:7
f1(j,1)=1/12*q*L^2;
f2(j,1:2)=q*L/2;
end
for j=9:12
f1(j,1)=1/12*q*L^2;
f2(j,1:2)=q*L/2;
end
for j=14:15
f1(j,1)=1/12*q*L^2;
f2(j,1:2)=q*L/2;
end
for j=17:18
f1(j,1)=1/12*q*L^2;
f2(j,1:2)=q*L/2;
end
for j=2:18
f1(j,2)=-f1(j,1);
end
K=zeros(72);
K1=zeros(72);
K2=zeros(72);
K3=zeros(72); %与梁总体刚度矩阵同阶的零阵;
for m=1:19
if m~=8&&m~=13&&m~=16
k(:,:,m)=k1;
else k(:,:,m)=k2;
end
end
for m=1:19
a=zeros(72);
a(3*m-2:3*m+3,3*m-2:3*m+3)=k(:,:,m);
K1=K1+a;
end %梁刚度矩阵组装
e=1;
for j=20:31
e=e+1;
b=zeros(72);
k0(:,:,j)=T0(:,:,j)'*k0(:,:,j)*T0(:,:,j);
b(3*e-2:3*e,3*e-2:3*e)=k0(1:3,1:3,j);
b(3*e-2:3*e,61:63)=k0(1:3,4:6,j);
b(61:63,3*e-2:3*e)=k0(4:6,1:3,j);
b(61:63,61:63)=k0(4:6,4:6,j);
K2=K2+b;
end
for j=32:37
e=e+1;
b=zeros(72);
k0(:,:,j)=T0(:,:,j)'*k0(:,:,j)*T0(:,:,j);
b(3*e-2:3*e,3*e-2:3*e)=k0(1:3,1:3,j);
b(3*e-2:3*e,64:66)=k0(1:3,4:6,j);
b(64:66,3*e-2:3*e)=k0(4:6,1:3,j);
b(64:66,64:66)=k0(4:6,4:6,j);
K2=K2+b;
end %拉杆总刚度矩阵
kt=Tt'*kt*Tt;
b=zeros(72);
b(61:63,61:63)=kt(1:3,1:3);
b(61:63,67:69)=kt(1:3,4:6);
b(67:69,61:63)=kt(4:6,1:3);
b(67:69,67:69 )=kt(4:6,4:6);
K3=K3+b;
b=zeros(72);
b(64:66,64:66)=kt(1:3,1:3);
b(64:66,70:72)=kt(1:3,4:6);
b(70:72,64:66)=kt(4:6,1:3);
b(70:72,70:72)=kt(4:6,4:6);
K3=K3+b; %主塔刚度矩阵
K=K1+K2+K3; %总体刚度矩阵
K(1:2,:)=0;
K(:,1:2)=0;
K(1,1)=1;
K(2,2)=1;
K(58:59,:)=0;
K(:,58:59)=0;
K(58,58)=1;
K(59,59)=1;
K(67:72,:)=0;
K(:,67:72)=0;
for j=67:72
K(j,j)=1;
end %置0置1
f=zeros(72,1);
for j=1:19
f(3*j,1)=-(f1(j,2)+f1(j+1,1));
f(3*j-1,1)=-(f2(j,2)+f2(j+1,1));
end %f为单元等效结点荷载矩阵
v=inv(K)*f;
disp('左边主塔塔顶水平位移值:'); …… 此处隐藏:2537字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
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