Galīgo elementu metode

Galīgo elementu metode Galīgo elementu metode

04.02.2015 Views

64 NODAĻA 4. DIVDIMENSIJU PROBLĒMAS No šīs formulas redzams, ka |detJ| =2A (4.28) Jāievēro, ka punktus 1, 2 un 3 ir jāskaita pretēji pulksteņa rādītāja virzienam, taddeterminants ir pozitīvs. No formulām (4.25) un (4.26) seko, ka ⎧ ⎪⎨ ⎪⎩ ∂u ∂x ∂u ∂y ⎫ ⎪⎬ ⎪⎭ = 1 detJ ⎧ ⎪⎨ ⎫ ⎪⎬ ∂u y 23 ∂ξ − y ∂u 13 ∂η ∂u ⎪⎩ −x 23 ∂ξ + x ∂u 13 ⎪⎭ ∂η Priekš pārvietojuma v formula ir līdzīga ⎧ ⎫ ⎧ ∂v ∂v ⎪⎨ ⎪⎬ ∂x ∂v ⎪⎩ ⎪⎭ = 1 ⎪⎨ y 23 ∂ξ − y ∂v 13 ∂η detJ ∂v ⎪⎩ −x ∂y 23 ∂ξ + x ∂v 13 ∂η Izmantojot formulas (4.5), (4.15), (4.29) un (4.30), iegūstam ⎧ ⎫ ∂u ⎪⎨ ∂x ∂v ⎪⎬ ɛ = ∂y ∂u ⎪⎩ ∂y + ∂v ⎪⎭ ∂x ⎧ ⎨ = 1 detJ ⎩ ⎫ ⎪⎬ ⎪⎭ (4.29) (4.30) y 23 (q 1 − q 5 ) − y 13 (q 3 − q 5 ) −x 23 (q 2 − q 6 )+x 13 (q 4 − q 6 ) −x 23 (q 1 − q 5 )+x 13 (q 3 − q 5 )+y 23 (q 2 − q 6 ) − y 13 (q 4 − q 6 ) Izmantojot x ij un y ij definīcijas, iegūstam y 31 = −y 13 , y 12 = y 13 − y 23 , utt. ⎫ ⎬ ⎭ Tadformulu priekš ɛ var uzrakstīt ⎧ ⎨ ɛ = 1 detJ ⎩ y 23 q 1 + y 31 q 3 + y 12 q 5 ) x 32 q 2 + x 13 q 4 + x 21 q 6 ) x 32 q 1 + y 23 q 2 + x 13 q 3 + y 31 q 4 + x 21 q 5 + y 12 q 6 ⎫ ⎬ ⎭ (4.31) Šo formulu var pierakstīt matricu formā ɛ = Bq (4.32)

4.3. TRĪSSTŪRA GALĪGAIS ELEMENTS 65 kur matrica B ir ⎡ B = 1 ⎣ detJ ⎤ y 23 0 y 31 0 y 12 0 0 x 32 0 x 13 0 x 21 ⎦ (4.33) x 32 y 23 x 13 y 31 x 21 y 12 Tātadmatrica B satur konstantes, kuras var izteikt ar elementa mezglu koordinātēm. 4.3.2 Potenciālā enerǵija Potenciālā enerǵija plakanam ķermenim, kura biezums ir t, varuzrakstīt Π= 1 ∫ ∫ ∫ ɛ T DɛtdA − u T ftdA − u T T tdc − ∑ u T i P i (4.34) 2 A A C i Pēdējais loceklis ir koncentrēta spēka P i pastrādātais darbs un P T =[P x ,P y ]. Priekšpēdējais loceklis ir pa kontūrlīniju izkliedēta slodze, bet pirms tam ir loceklis, kas nosaka tilpuma spēku darbu. Apgabala, kas attēlots Zīm. 4.2, potenciālās enerǵijas diskrētā forma ir Π= ∑ e 1 2 ∫ e ɛ T DɛtdA − ∑ e ∫ e ∫ u T ftdA − u T T tdc − ∑ C i u T i P(4.35) i jeb Π= ∑ e U e − ∑ e ∫ ∫ u T ftdA − u T T tdc − ∑ e C i u T i P i (4.36) kur elementa deformācijas enerǵija U e ir U e = 1 ∫ ɛ T DɛtdA (4.37) 2 e 4.3.3 Elementa un globālā stinguma matrica Izmantojot formulu (4.32) izteiksmē (4.37), iegūstam U e = 1 ∫ ɛ T DɛtdA = 1 ∫ q T B T DBqtdA (4.38) 2 e 2 e Pieņemot, ka t = const, un tākā visi elementi matricās D un B ir konstantes, mēs varam uzrakstīt U e = 1 (∫ ) 2 qT B T DBqt dA (4.39) e

64 NODAĻA 4. DIVDIMENSIJU PROBLĒMAS<br />

No šīs formulas redzams, ka<br />

|detJ| =2A (4.28)<br />

Jāievēro, ka punktus 1, 2 un 3 ir jāskaita pretēji pulksteņa rādītāja virzienam,<br />

taddeterminants ir pozitīvs.<br />

No formulām (4.25) un (4.26) seko, ka<br />

⎧<br />

⎪⎨<br />

⎪⎩<br />

∂u<br />

∂x<br />

∂u<br />

∂y<br />

⎫<br />

⎪⎬<br />

⎪⎭ = 1<br />

detJ<br />

⎧<br />

⎪⎨<br />

⎫<br />

⎪⎬<br />

∂u<br />

y 23<br />

∂ξ − y ∂u<br />

13<br />

∂η<br />

∂u ⎪⎩ −x 23<br />

∂ξ + x ∂u<br />

13<br />

⎪⎭<br />

∂η<br />

Priekš pārvietojuma v formula ir līdzīga<br />

⎧ ⎫ ⎧<br />

∂v<br />

∂v<br />

⎪⎨ ⎪⎬<br />

∂x ∂v ⎪⎩ ⎪⎭ = 1 ⎪⎨ y 23<br />

∂ξ − y ∂v<br />

13<br />

∂η<br />

detJ ∂v ⎪⎩ −x<br />

∂y<br />

23<br />

∂ξ + x ∂v<br />

13<br />

∂η<br />

Izmantojot formulas (4.5), (4.15), (4.29) un (4.30), iegūstam<br />

⎧ ⎫<br />

∂u<br />

⎪⎨ ∂x ∂v<br />

⎪⎬<br />

ɛ =<br />

∂y<br />

∂u ⎪⎩<br />

∂y + ∂v ⎪⎭<br />

∂x<br />

⎧<br />

⎨<br />

= 1<br />

detJ<br />

⎩<br />

⎫<br />

⎪⎬<br />

⎪⎭<br />

(4.29)<br />

(4.30)<br />

y 23 (q 1 − q 5 ) − y 13 (q 3 − q 5 )<br />

−x 23 (q 2 − q 6 )+x 13 (q 4 − q 6 )<br />

−x 23 (q 1 − q 5 )+x 13 (q 3 − q 5 )+y 23 (q 2 − q 6 ) − y 13 (q 4 − q 6 )<br />

Izmantojot x ij un y ij definīcijas, iegūstam<br />

y 31 = −y 13 , y 12 = y 13 − y 23 , utt.<br />

⎫<br />

⎬<br />

⎭<br />

Tadformulu priekš ɛ var uzrakstīt<br />

⎧<br />

⎨<br />

ɛ = 1<br />

detJ<br />

⎩<br />

y 23 q 1 + y 31 q 3 + y 12 q 5 )<br />

x 32 q 2 + x 13 q 4 + x 21 q 6 )<br />

x 32 q 1 + y 23 q 2 + x 13 q 3 + y 31 q 4 + x 21 q 5 + y 12 q 6<br />

⎫<br />

⎬<br />

⎭<br />

(4.31)<br />

Šo formulu var pierakstīt matricu formā<br />

ɛ = Bq (4.32)

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!