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面积坐标推导三角形常应变单元(CST)

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本文内容:面积坐标推导三角形常应变单元(CST)

三角形面积坐标理论点这里:

三角形面积坐标

  • 单元刚度矩阵

如图所示,CST单元的位移场

 

其中

 

写成矩阵形式

 

或者

 

单元应变场

 

其中

 

用微分公式

 

得到

 

即可得到单元刚度矩阵

 

单元刚度矩阵具有显式表达式。利用python的符号计算库sympy推导单元刚度矩阵表达式

import sympy as sy
b1, b2, b3, c1, c2, c3 = sy.symbols('b1 b2 b3 c1 c2 c3')
n, k = sy.symbols('n k')
# n泊松比 ,k=0.5*(1-n)

MB = sy.Matrix( [  [b1, 0, b2, 0, b3, 0 ], 
                    [0, c1, 0, c2, 0, c3],  
                    [c1, b1, c2, b2, c3, b3] ] )

MD = sy.Matrix( [[1, n, 0], [n, 10], [00, k]] )

tmp = MB.T * MD
tmp2 = tmp * MB

print(tmp2)

  • 等效节点力

如图所示的均匀分布荷载,按照整体坐标系将其分解为    

等效节点力

 

利用公式

 

这里,    为三角形的边长。对于2-3边,

 



      往期相关

三角形面积坐标

用面积坐标推导六节点三角形单元刚度矩阵

有限元 | 二次样条梁单元

有限元 | 三次样条梁单元

来源:数值分析与有限元编程
python理论CST
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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
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