Sources/Anleitungen/FEM-Formulierung für den Euler-Bernoulli-Balken: Unterschied zwischen den Versionen

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<tr><th>''ϕ<sub>2</sub>''</th><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td><td><math>\displaystyle \frac{13}{420}\;\ell_i^2 </math></td><td><math>\displaystyle -\frac{1}{140}\;\ell_i^4</math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>2</sub>''</th><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td><td><math>\displaystyle \frac{13}{420}\;\ell_i^2 </math></td><td><math>\displaystyle -\frac{1}{140}\;\ell_i^4</math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>3</sub>''</th><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{13}{35}\;\ell_i </math></td><td><math>\displaystyle \frac{11}{210}\;\ell_i^2 </math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>3</sub>''</th><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{13}{35}\;\ell_i </math></td><td><math>\displaystyle \frac{11}{210}\;\ell_i^2 </math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>4</sub>''</th><td>symmetrisch</td><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>4</sub>''</th><td>symm.</td><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td></tr>
</table>
</table>


.. für die symmetrische Steifigkeitsmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale
.. für die symmetrische Steifigkeitsmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale
::<math>\displaystyle \frac{k_{ij}}{EI} = \int_0^\ell \phi_i'' \cdot \phi_j'' \; dx</math>
<table class="wikitable" style="background-color:white; margin-right:14px;">
<tr><th>                </th><th>''ϕ<sub>1</sub>''</th><th>''ϕ<sub>2</sub>''</th><th>''ϕ<sub>3</sub>''</th><th>''ϕ<sub>4</sub>''</th></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>1</sub>''</th><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>2</sub>''</th><td>            </td><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>3</sub>''</th><td>            </td><td>            </td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th>''ϕ<sub>4</sub>''</th><td>symm.        </td><td>            </td><td>            </td><td><math></math></td></tr>
</table>
<hr/>
<table class="wikitable" style="background-color:white; margin-right:14px;">
<tr><th>                </th><th><math>\Phi_1</math></th><th><math>\Phi_2</math></th><th><math>\Phi_3</math></th><th><math>\Phi_4</math></th></tr>
<tr><th><math>\Phi_1</math></th><td><math>\displaystyle \frac{13}{35}\;\ell_i </math></td><td><math>\displaystyle \frac{11}{210}\;\ell_i^2</math></td><td><math>\displaystyle \frac{9}{70}\;\ell_i</math></td><td><math>\displaystyle -\frac{13}{420}\;\ell_i^2 </math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi_2</math></th><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td><td><math>\displaystyle \frac{13}{420}\;\ell_i^2 </math></td><td><math>\displaystyle -\frac{1}{140}\;\ell_i^4</math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi_3</math></th><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{13}{35}\;\ell_i </math></td><td><math>\displaystyle \frac{11}{210}\;\ell_i^2 </math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi_4</math></th><td>symm.</td><td>            </td><td>            </td><td><math>\displaystyle \frac{1}{105}\;\ell_i^3</math></td></tr>
</table>
.. für die symmetrische Steifigkeitsmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale
::<math>\displaystyle \frac{k_{ij}}{EI} = \int_0^\ell \phi_i'' \cdot \phi_j'' \; dx</math>
<table class="wikitable" style="background-color:white; margin-right:14px;">
<tr><th>                </th><th><math>\Phi''_1</math></th><th><math>\Phi''_2</math></th><th><math>\Phi''_3</math></th><th><math>\Phi''_4</math></th></tr>
<tr><th><math>\Phi''_1</math></th><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi''_2</math></th><td>            </td><td><math></math></td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi''_3</math></th><td>            </td><td>            </td><td><math></math></td><td><math></math></td></tr>
<tr><th><math>\Phi''_4</math></th><td>symm.        </td><td>            </td><td>            </td><td><math></math></td></tr>
</table>





Version vom 19. April 2021, 13:12 Uhr


Diese Seite fasst die wichtigsten Ergebnisse für die FEM-Formulierung zum Euler-Bernoulli-Balken zusammen.

Maxima-Code

Hier finden Sie den Sourcecode für die Herleitung der Elelemt-Matrizen.




Trial-Functions

Die Koordinaten eines Finiten Elements sind

Q_(t)=(Wi1(t)Φi1(t)Wi(t)Φi(t)).

Der Ansatz für die Näherung der Auslenkung w(x,t) ist

w(x,t)=i=14Qi(t)ϕi(x)

Die Drehwinkel sind hier so gewählt, dass 

ddxw(x)|x=xi=Φi.
Nodal and independent Coordinates

Trialfunctions

Die einzelnen Trial-Functions sind:

linker Rand (Knoten "i-1")rechter Rand (Knoten "i")
Trial-Function for Wi-1
Trial-Function for Wi
ϕ1(ξ)=(ξ1)2(2ξ+1)ϕ3(ξ)=ξ2(32ξ)
Trial-Function für Φi-1
Trial-Function für Φi
ϕ2(ξ)=iξ(ξ1)2ϕ4(ξ)=iξ2(ξ1)

Faltungsintegrale

... für die symmetrische Massenmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale

mijϱA=0ϕiϕjdx
ϕ1ϕ2ϕ3ϕ4
ϕ11335i11210i2970i13420i2
ϕ2 1105i313420i21140i4
ϕ3 1335i11210i2
ϕ4symm. 1105i3

.. für die symmetrische Steifigkeitsmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale

kijEI=0ϕiϕjdx
ϕ1ϕ2ϕ3ϕ4
ϕ1
ϕ2
ϕ3
ϕ4symm.






Φ1Φ2Φ3Φ4
Φ11335i11210i2970i13420i2
Φ2 1105i313420i21140i4
Φ3 1335i11210i2
Φ4symm. 1105i3

.. für die symmetrische Steifigkeitsmatrix. Tabelliert sind die Werte der Integrale

kijEI=0ϕiϕjdx
Φ'1Φ'2Φ'3Φ'4
Φ'1
Φ'2
Φ'3
Φ'4symm.





Links

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Literature

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