24
7. MATRI^EN METOD NA DEFORMACII 7.1 KOORDINATI NA KONSTRUKCIJA I KOORDINATI NA ELEMENTI Матричната анализа на конструкциите се спроведува на пресметковен модел во кој конструкцијата се третира како да е составена од флексибилни елементи кои се поврзани со крути јазли (слика 7.1). Под дејство на надворешни влијанија, конструкциите се деформираат и во нив се јавуваат внатрешни сили. Оттука произлегува дека одговорот на секој елемент наполно е определен доколку се познати силите и деформациите на краевите од елементите, а преку нив и одговорот на конструкцијата како целина. Овие големини во матричната анализа на конструкциите се нарекуваат координати, при што разликуваме координати на елементите и координати на системот како целина. И при матричната анализа на конструкциите, за определување на нивниот одговор се применуваат двата основни метода за анализа на статички неопределените конструкции, методот на сили и методот на деформации. Во продолжение подетално е разгледан методот на деформации. Основна причина за ваквиот избор е речиси универзалната примена на овој метод при изработката на компјутерски програми за анализа на линиските, и не само на линиските системи.

Zbirka Zadaci-04-Metod Na Deformacii

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Zbirka Zadaci-04-Metod Na Deformacii

Citation preview

  • 7. MATRI^EN METOD NA

    DEFORMACII 7.1 KOORDINATI NA KONSTRUKCIJA I KOORDINATI

    NA ELEMENTI

    ( 7.1). , . , . , . , , . . , .

  • 102

    7.1

    , (), - .

    . , ( 7.1), . . , , . ( 7.1), , . , . , , P, , U. , P,U , p,u .

    3 1

    12

    34

    a b

    2

    X

    Y

    1

    2

    1

    23

  • 103

    (i) 7.2 (ii)

    ( 7.2) , . , . 7.2 MATRICA NA KRUTOST NA KONSTRUKCIJA I

    MATRICA NA KRUTOST NA ELEMENTI

    , , (6.2). (6.2) : [ ] { } { } [ ] { } { }00 PUK0PUK ==+ (7.1) :

    [ ]

    =

    nn2n1n

    n22221

    n11211

    kkk

    kkkkkk

    K

    L

    M

    L

    L

    1

    2 3

    4

    u1,p1 u2,p2

    u3,p3

    u4,p4

    element

    4

    3

    2

    1element

    4

    3

    2

    1

    pppp

    ,

    uuuu

  • 104

    - .

    { }

    =

    n

    2

    1

    U

    UU

    UM

    { }

    =

    0n

    20

    10

    0

    P

    PP

    PM

    { }oP . (7.1), , . , , , (7.1) : [ ] { } { }0PUK = (7.2) [ ]K .

    .

    .

    vektor na sili vo dopolnitelnite vrski na ki-nemati~ki opredelen si-stem predizvikani od nadvore[ni tovari

    vektor na nepoznatite deforma-cii na sistemot

  • 105 7.2.1 MATRICI NA KRUTOST NA KARAKTERISTI^NI

    ELEMENTI

    i.

    , , ( 7.3). [ ]elk 44 .

    (iii) 7.3

    . ,

    0u,0u,0u,1u 4321 ==== . ( 7.3) , 6.4.1. , ( 7.3) 0u,0u,1u,0u 4321 ==== . , :

    1 2

    3 4

    l

    EI

    lEI4

    lEI2

    2lEI6

    2lEI6b

    u2=1

    3lEI12

    2lEI6

    2lEI6

    b

    u1=1

    3lEI12

    a b

    v

  • 106

    [ ]

    =

    lEI4

    lEI6

    lEI2

    lEI6

    lEI6

    lEI12

    lEI6

    lEI12

    lEI2

    lEI6

    lEI4

    lEI6

    lEI6

    lEI12

    lEI6

    lEI12

    k

    22

    2323

    22

    2323

    el (7.3)

    [ ]

    =

    22

    22

    3el

    l4l6l2l6l612l612

    l2l6l4l6l612l612

    lEIk (7.4)

    ii.

    , , ( 7.4). [ ]elk 33 .

    (iv) 7.4

    3lEI3

    2lEI3

    u1=1

    3lEI3

    1

    2 3

    l

    EI

    lEI3

    2lEI3

    2lEI3

    u2=1

    a)

    b)

    v)

  • 107

    0u,0u,1u 321 === . ( 7.4) . , ( 7.4) 0u,1u,0u 321 === . , :

    [ ]

    =

    =3l33

    l3l3l33l33

    lEI

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    lEI3

    k 23

    323

    22

    323

    el (7.5)

    (v) 7.5

    7.2.2 FORMIRAWE NA MATRICATA NA KRUTOST NA SISTEM

    SO PRIMENA NA METODOT NA KODNI BROEVI

    [ ]elk , .. . . [ ]K

    [ ]

    [ ] [ ] [ ] [ ] sT kK =

    1 2

    3

    l

    EI [ ]

    =

    23

    el

    l3l3l3l333

    l333

    lEIk

  • 108

    [ ]

    [ ][ ]

    [ ]

    =

    eln

    el2

    el1

    s

    k

    kk

    kO

    (7.6)

    [ ]sk , . , . , .

    [ ]K .

    .

    . . Primer 7.1

    ( 7.6) .

    (b) , .

    P

    P

    c.

    1 2

  • 109

    7.6 , .

    7.7

    ( 7.7).

    7.3 VEKTOR NA TOVARI

    , 7.2, , { }0P . . ,

    [ ]

    =

    44434241

    34333231

    24232221

    14131211

    el1

    aaaaaaaaaaaaaaaa

    k

    02 1 0

    1

    2

    3

    1 2

    3

    4

    [ ]

    =

    333231

    232221

    131211el2

    bbbbbbbbb

    k

    0 1 0

    [ ] ( )

    +=

    1121

    212222

    aaaba

    K 0

    2

    0

    1

    0

    0

    1

  • 110 . , ; { }elop . , , . . . Primer 7.2

    ( 7.6), . ( 7.6) P , . ; ( 7.8). :

    { } { } { }ekvivalentojazoloo PPP +=

    { }

    =

    +

    =

    2P3

    8ql

    8Pl

    2P

    8ql

    8Pl

    P0

    P

    2ekvivalent

    2jazol

    o

    8ql2

    2P

    8Pl

    8Pl

    8ql5

    8ql3

    { }

    =

    8Pl

    2P8Pl2P

    p el10

    1

    2 3

    1 2

    34

    { }

    =

    8ql38

    ql8ql5

    p2

    el20

    8ql5

    2

    P

    8ql2

    Pl { }

    =P

    8ql

    8Pl

    P

    2

    ekvivalento

  • 111

    7.8

    [ ]K { }oP (7.2), { }U : { } [ ] { }o1 PKU = (7.7) [ ]F . . { }U , , { }elu . , :

    { } [ ] { } { }eloeleleldef pukp += (7.8) .

  • 112 7.3 ( 7.9) . 1.

    ; ( 7.10 ).

    2. ( 7.10). 3.

    [ ]elk .

    (i) 7.9

    10KN/m

    40K

    1 2

    j.

    31

    23

    12

    34

    1 2

    3 4

    4

    1 3

    2

  • 113

    (ii) 7.10

    4.

    [ ]K :

    [ ]

    =

    241818189027182790

    27EIK

    5.

    .

    [ ]

    =

    =

    3618181818121812

    1818361818121812

    27EI

    l4l6l2l6l612l612

    l2l6l4l6l612l612

    lEIk

    22

    22

    31

    0

    3

    0

    1

    0013

    [ ]

    =

    =

    4.55.137.25.135.135.135.135.4

    7.25.134.55.135.135.45.135.4

    27EI

    l4l6l2l6l612l612

    l2l6l4l6l612l612

    lEI3k

    22

    22

    32

    2

    0

    1

    0

    [ ]

    =

    =

    3618181818121812

    1818361818121812

    27EI

    l4l6l2l6l612l612

    l2l6l4l6l612l612

    lEIk

    22

    22

    33

    0

    3

    0

    2

    2qa 2

    202P=

    158Pl

    =

    8Pl

    3012ql2

    =

    302ql

    = 2ql

    3012ql2

    =

    2 010

    0023

  • 114

    (iii) 7.11

    { }

    =

    201015

    Po

    6. , (7.7),

    { }

    =

    =

    15201520

    8Pl

    2P8Pl2P

    p el10 { }

    =

    =

    30303030

    12ql2ql12ql2ql

    p

    2

    2

    el20

    0

    3

    0

    1

    2

    0

    1

    0

  • 115

    { } [ ] { }

    ==

    201015

    054166.0008333.0008333.0008333.001349.0002381.0008333.0002381.001349.0

    EI27PKU o

    1

    { }

    =

    12499.1003967.0

    3928.0

    EI27U

    7. . , , , . , , .

    { }

    =

    003928.0

    12499.1

    EI27u el1 { }

    =

    003967.003928.00

    EI27u el2

    { }

    =

    00

    003967.012499.1

    EI27u el3

    8. , (7.8), .

    { } [ ] { } { }1o111def pukp +=

    0

    3

    0

    2

    2

    0

    1

    0

    0

    3

    1

    0

  • 116

    { }

    =

    +

    =

    178.2843.26

    893.857.13

    15201520

    003928.0

    12499.1

    EI27

    3618181818121812

    1818361818121812

    27EIp 1def

    { } =

    +

    =

    30303030

    003967.003928.00

    EI27

    4.55.137.25.135.135.135.135.4

    7.25.134.55.135.135.45.135.4

    27EIp 2def

    { }

    =

    393.40248.35893.8

    75.24

    p 2def

    { }

    =

    +

    =

    321.2057.13

    393.2057.13

    0000

    00

    003967.012499.1

    EI27

    3618181818121812

    1818361818121812

    27EIp 3def

    , ( 7.12). .

    =

    =

    =

    0M

    0Y

    0X

    jazol

    28.126.4

    24.7 55.2

    28.113.5

    8.89

    40.39320

    20.393

  • 117

    7.12. :

    ==== 0393.2020393.40M,0893.8893.8M 21

    ==

    ==

    025.5575.248qY

    057.1343.2640X

    7.4 MATRICI NA TRANSFORMACII

    , , () . , . , , . .

  • 118

    () .

    . Primer 7.4

    ( 7.13), .

    (iv) (v) 7.13

    1. . , , .

    20KN/m 40KN

    1 2

    p.

    1

    23

    12

    3 4

    1

    2

  • 119

    7.14

    2.

    [ ]

    =

    =

    8.024.04.024.024.0096.024.0096.04.024.08.024.024.0096.024.0096.0

    EI

    l4l6l2l6l612l612

    l2l6l4l6l612l612

    lEIk

    22

    22

    3lokal1

    [ ]

    =

    =048.024.0048.0

    24.020.124.0048.024.0048.0

    EI3l33

    l3l3l33l33

    lEIk 23

    lokal2

    3.

    7.15

    q

    1 1 2

    1 2

    1 2

    3

    4

    1

    2

  • 120 4.

    ,

    7.16 1u2 =

    5.

    { } [ ] { }global11lokal1 uTu =

    global

    14

    3

    2

    1lokal

    14

    3

    2

    1

    uuuu

    1000025.10000100001

    uuuu

    =

    { } [ ] { }global22lokal2 uTu =

    global

    22

    1

    lokal

    23

    2

    1

    uu

    0010075.0

    uuu

    =

    6. ,

    , ,

    [ ] [ ] [ ] [ ]1lokal1T1global1 TkTk =

    1

    0.75 1.25

    1u2 =

  • 121

    [ ]

    =

    1000025.10000100001

    8.024.04.024.024.0096.024.0096.04.024.08.024.0

    24.0096.024.0096.0

    EI

    1000025.10000100001

    k global1

    [ ]

    =

    8.03.04.024.03.015.03.012.04.03.08.024.0

    24.012.024.0096.0

    EIk global1

    [ ]

    =

    0010075.0

    048.024.0048.024.020.124.0048.024.0048.0

    EI0100075.0

    k global2

    [ ]

    =

    2.118.018.0027.0

    EIk global2

    7.

    :

    [ ]

    =

    177.012.012.000.2

    EIK

    8.

    0 0 1 2

    1

    2

    0

    0

    2 1

    2

    1

    12

    3 4

    18ql5

    8ql2

    8ql3

    2 1 240KN

  • 122

    7.17 9.

    :

    { } [ ] { }lokal2oT2global2o pTp =

    { }

    =

    =

    5.62875.46

    5.375.625.62

    0100075.0

    p global2o

    { }

    =875.46

    5.62p ekv

    10.

    :

    { } { } { }

    =

    +

    =+=875.6

    5.62875.46

    5.62400

    ppP ekvjaz

    11.

    :

    { } [ ] { }

    =

    ==

    549.62989.34

    EI1

    875.65.62

    889.5353.0353.0521.0

    EI1PKU 1

    { }

    =

    =5.375.625.62

    8ql38

    ql8ql5

    p2

    lokal20

    2

    1

  • 123 12.

    :

    { }

    =

    989.34549.6200

    EI1u global1

    { }

    =989.34

    549.62EI1u global2

    13.

    :

    { } [ ] { }

    =

    ==

    989.34186.78

    00

    EI1

    989.34549.6200

    EI1

    1000025.10000100001

    uTu global11lokal1

    { } [ ] { }

    =

    ==

    0989.34912.46

    EI1

    989.34549.62

    EI1

    0010075.0

    uTu global22lokal2

    14.

    :

    { } [ ] { }lokal1lokal1lokal1 ukp =

    { }

    =

    =

    227.9891.0769.4891.0

    989.34186.78

    00

    EI1

    8.024.04.024.024.0096.024.0096.04.024.08.024.0

    24.0096.024.0096.0

    EIp lokal1

    { } [ ] { }lokal2lokal2lokal2 ukp =

    12

    0

    0

    2

    1

  • 124

    { }

    =

    =649.10246.53649.10

    0989.34912.46

    EI1

    048.024.0048.024.020.124.0048.024.0048.0

    EIp lokal2

    15.

    { } { } { }

    =

    +

    =+=

    149.48254.9851.51

    649.10246.53649.10

    5.375.625.62

    ppp lokal2lokal2o2

    7.18

    7.19

    51.851

    9.254

    48.149

    2

    0.891 4.769

    0.891 9.227

    1

    Mdef

    9.22

    4.796