Fortran平面鋼架有限元分析

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1、結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析1有限元分析軟件的開發(fā)1.1程序功能該程序?yàn)槠矫鎰偧莒o力分析程序，能針對平面剛架間問題進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算桿端位移及桿端力大小。程序從磁盤文件中讀取單元編號、節(jié)點(diǎn)編號及坐標(biāo)、材料屬性、荷載、邊界條件等信息；將桿端位移，桿端力等計(jì)算結(jié)果以磁盤文件的形式輸出，采用等帶寬二維數(shù)組存儲整體剛度矩陣并使用高斯消去法進(jìn)行求解。25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析1.2程序結(jié)構(gòu)及流程25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析開始標(biāo)題及數(shù)組說明（讀入題目序號NO）NO是否為零?形成整體剛度矩陣計(jì)算并打印各桿軸力解方程并打印桿端位移形成結(jié)點(diǎn)載荷結(jié)束子程序REA

2、D子程序MKE子程序MAKE子程序MR子程序MF是否讀入數(shù)據(jù)并打印子程序MULV6子程序CALM子程序MK子程序MULV子程序TARN子程序SOLV子程序MADE子程序PE25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析1.3程序的輸入與輸出詳細(xì)介紹輸入輸出數(shù)據(jù)的格式。如：數(shù)據(jù)文件分幾個(gè)部分，各有幾行，分別包含哪些內(nèi)容及其類型、先后次序，等等。輸入，共有九行。第一行：7,13,5,1,2,2。分別為，7個(gè)結(jié)點(diǎn)，13個(gè)自由度，5個(gè)單元，1個(gè)類型，2個(gè)結(jié)點(diǎn)荷載，2個(gè)非結(jié)點(diǎn)荷載。第二行：1,2,3,0.0,0.0,0,0,,6.0,0.0。分別為：一號結(jié)點(diǎn)的位移序號，x方向?yàn)?

3、，y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為3，坐標(biāo)為(0.0,0.0)，因?yàn)槎柦Y(jié)點(diǎn)固結(jié)在地面，所以二號結(jié)點(diǎn)的位移序號，x方向?yàn)?，y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為0，坐標(biāo)為(6.0,0.0)。第三行：4,5,6,0.0,6.0,4,5,7,0.0,6.0。分別為：三號結(jié)點(diǎn)的位移序號，x方向?yàn)?，y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為6，坐標(biāo)為(0.0,6.0),四號結(jié)點(diǎn)位移序號x方向和y相同，轉(zhuǎn)角為7，坐標(biāo)為(,0.0,6.0)。第四行：8,9,10,6.0,6.0,0,0,11,0.0,12.0.五號結(jié)點(diǎn)位移序號，x方向?yàn)?，y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為10，坐標(biāo)為（6.0,6.0）。因?yàn)榱柦Y(jié)點(diǎn)鉸接在地面，所以六號

4、結(jié)點(diǎn)的位移序號，x方向和y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為11，坐標(biāo)為（0.0,12.0）。第五行：12,0,13,6.0,12.0.因?yàn)槠咛柦Y(jié)點(diǎn)與地面用滑動支座固定，所以七號結(jié)點(diǎn)的位移序號，x方向?yàn)?2，y方向?yàn)?，轉(zhuǎn)角為13，坐標(biāo)（6.0,12.0）.第六行：1,2,1,1,3,1,4,5,1,3,6,1,5,7,1,分別為，1號和2號結(jié)點(diǎn)組成的單元為1號類型。1號和3號結(jié)點(diǎn)組成的單元為1號類型，4號和5號結(jié)點(diǎn)組成的為1號類型，3號和6號結(jié)點(diǎn)組成的單元為1號類型，5號和7號結(jié)點(diǎn)組成的單元為1號類型。第七行：分別為，彈性模量為E＝2×108kN/m2，截面面積A=0.1

5、6m2,慣性矩I=0.002m4。第八行：1號結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角方向的集中力偶為-20.0kN，3號結(jié)點(diǎn)集中力為10.0KN。第九行：1號單元，受集中力（集中力型號為3），大小為15.0kN，到始端的距離為3.0。5號單元，受均布力（均布力型號為1），大小為5.0kN，到端點(diǎn)的距離為5.0。第十行：0為計(jì)算終止符。輸出：第一部分為輸入的數(shù)據(jù)。RESULTSOF25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析CALCULATION以下為輸出結(jié)果，第二部分的第一段為4個(gè)結(jié)點(diǎn)的x,y方向的位移和轉(zhuǎn)角。第二段為1,2,3號單元的軸力，剪力和彎矩。25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析1.4程序求

6、解中遇到的問題1對實(shí)例進(jìn)行計(jì)算時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)選用不同的點(diǎn)，會導(dǎo)致整個(gè)題目的坐標(biāo)值發(fā)生改變，輸入的內(nèi)容會有所不同，最后的結(jié)果也不相同2對結(jié)點(diǎn)荷載和非結(jié)點(diǎn)荷載的正負(fù)判斷不同，結(jié)點(diǎn)荷載的方向和整體坐標(biāo)有關(guān)，非結(jié)點(diǎn)荷載方向判斷和局部坐標(biāo)有關(guān)。3在非結(jié)點(diǎn)荷載中，均布荷載和集中力到始端的距離判斷不同。25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析2有限元分析算例2.1算例說明已知圖示剛架，各桿的材料及截面均相同，彈性模量E＝2×108kN/m2,A=0.16m2,慣性矩I=0.002m4，q=5kN/m.，一號單元集中力為15KN,一號結(jié)點(diǎn)集中力偶為20KN*M,三號結(jié)點(diǎn)集中力為10

7、KN.試求剛架的內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)編號如圖25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析2.2理論分析對所選取的力學(xué)問題進(jìn)行理論分析，要有詳細(xì)的推導(dǎo)過程和計(jì)算結(jié)果。1內(nèi)力計(jì)算對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以看出1,2,4單元組成的是二次超靜定結(jié)構(gòu)，3,5單元是靜定結(jié)構(gòu)。因此先對3,5單元組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。如上圖所示，可以根據(jù)x，y方向力平衡，對結(jié)點(diǎn)七力矩平衡算得支座反力。再畫出其彎矩，剪力軸力圖。然后對1,2,4單元組成的結(jié)構(gòu)分析。25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架問題的有限元分析用力法解超靜定，將結(jié)點(diǎn)六的約束解除，加上支座反力x1=1，x2=1.畫出M1，M2,MP圖。MP圖M1圖M2圖25結(jié)構(gòu)力學(xué)剛架

8、問題的有限元分析然后畫出其彎矩，剪力，軸力圖彎矩圖剪力圖軸力圖25