首页/文章/ 详情

程序中如何表示张量

7月前浏览5357

固体力学中有三类变量:应力、应变和位移。

这三类变量通常有以下三种表示方法:

  • 工程表示      
  • 正交张量表示      
  • 数学(矩阵)表示        

在弹性范围内,这三种表示方法的等同的。

(1) 应力
一点的应力状态用6个独立的分量表示。

 

(直角坐标系    )

 
 

(2) 应变
一点的应变状态也用6个独立的分量表示。

 
(直角坐标  )  

笛卡尔坐标    

 

剪应变的工程表示比张量表示差1/2

(3) 位移一点的位移用3个独立的分量表示。

 
 
 

三维弹性理论问题的未知量有6个应力分量,6个应变分量以及3个位移分量。一共15个未知量。实际上,应力、应变、位移都是弹性体内各点坐标的函数,即都是场变量。

数组是计算机语言的一种数据结构。在编程时,张量都要由数组来存储。比如,四阶张量通常由二维数组表示,二阶张量由一维数组表示。

应力张量

 

在程序中表示为

 

对于平面问题

 

在程序中表示为

 

应变张量

 

在程序中表示为

 

注意剪应变前面加系数2,意思是工程剪应变等于2倍的张量剪应变。更方便矩阵运算。

对于4阶本构张量    ,在程序中用二维数组表达:

 

对于平面问题就是熟悉的

 



来源:数值分析与有限元编程
理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-04-03
最近编辑:7月前
太白金星
本科 慢慢来
获赞 5粉丝 14文章 326课程 0
点赞
收藏
作者推荐

分块矩阵、变分法运算以及Wilson单元推导

本篇包含三个部分:分块矩阵、变分法运算以及Wilson单元推导(一) 分块矩阵对于分块矩阵,其子矩阵可看作一个元素参与计算。比如矩阵乘法: (二) 变分运算弹性体的势能包括弹性体的应变能和外载荷的势能 其中, 表示面力.单元位移场可表示为 其中, 表示节点位移数组。 。(1)可写成 最小势能原理指出,真实位移 将使系统的势能 取极小值。根据变分原理,欲使 取极小值,必须有泛函 的变分为零,即 注:变分运算和求导一样。(2)的矩阵可看作只有一个子矩阵的分块矩阵,那么可认为 类似求导,(2)作变分运算之后,得到 也就是平常熟悉的 (三) Wilson单元推导前文分析了Q4单元误差大的原因,即单元位移场分量 缺少完整的二次项。Wilson提出附加位移场,即在原有的位移场基础上,增加两个附加二次项以提升单元精度。 当单元是矩形时,只需对位移分量v做修正,而对于一般的四边形单元,uv都需要修正,这就形成了Wilson单元的位移场。 写成矩阵形式 其中 应变矩阵 带入(1)得到 记 分别对 和 作变分运算得到 由 得 带入 得 记 就是熟悉的 这里借鉴了GUYAN缩减法的思路,消去参数λ。★★★★★★★★★★★★ 往期相关★★★★★★★★★★★★GUYAN缩减法求自振频率平面四节点单元(Q4)的误差分析来源:数值分析与有限元编程

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈