Gelöste Aufgaben/FEAB

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Aufgabenstellung

Statt zwei Freiheitsgraden wie in FEAA haben wir jetzt - bei einem Kontinuum - unendlich viele.

Lageplan

Gesucht ist die Näherungslösung für die Auslenkung der Stab-Querschnitte mit dem Prinzip der Virtuellen Verrückungen. Wir verwenden polynomialen Ansatzfunktionen über die Gesamtlänge - also eine Mischung aus Finiten-Elemente-Methode und dem Rayleigh-Ritz-Verfahren.


Lösung mit Maxima

Header

Text


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Für Maxima brauchen wir einige Deklarationen.

Der maximale Exponent des Ansatz-Polynoms ist drei - dann fällt die Näherungslösung mit der analytischen Lösung zusammen.

Hier wählen wir

I=2===Declarations=== Text


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Für die Formfunktionen wählen wir

u(x)=i=1IUi(x)i> ,

also für I=2

u(x)=U1xl+U2(xl)2

und entsprechend

δu(x)=δU1xl+δU2(xl)2 .===Formfuctions=== Text


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Die Gleichgewichtsbedingung

δW=δWaδΠ=!0

liefert

δW=δU2Agρ3+δU1Agρ24U2δU2AE3U1δU2AEδU1U2AEU1δU1AE.===Equilibrium Conditions=== Text


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Die Glechgewichtsbedingungen folgen daraus zu

Agρ2+U2AE+U1AE=0,Agρ3+4U2AE3l+U1AE=0

und somit

U1=g2ρE,U2=g2ρ2E===Solving=== Text


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Und wir tragen die Ergebnisse auf für die numerische Näherungslösung

u(x)=gρ2Exgρ22E(x)2

gegen die exakte Lösung auf:

Verschiebung der Stab-Querschnitte.

===Post-Processing===

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