基本平面刚架MATLAB程序2011

平面刚架平面刚架 MATLAB 程序程序 2003 9 16 2007 2 28 2008 4 1 2009 10 2011 10 变量说明变量说明 NPOIN NELEM NVFIX NFPOIN NFPRES 总结点数总结点数 单元数单元数 约束个数约束个数 受力结点数受力结点数 非结点力数非结点力数 COORD LNODS YOUNG 结构节点坐标数组结构节点坐标数组 单元定义数组单元定义数组 弹性模量弹性模量 FPOIN FPRES FORCE FIXED 结点力数组 非结点力数组 总体荷载向量结点力数组 非结点力数组 总体荷载向量 约束信息数组约束信息数组 HK DISP 总体刚度矩阵总体刚度矩阵 结点位移向量结点位移向量 format short e 设定输出类型设定输出类型 clear 清除内存变量清除内存变量 FP1 fopen 6 6 txt rt 打开初始数据文件打开初始数据文件 读入控制数据读入控制数据 NELEM fscanf FP1 d 1 单元数单元数 NPOIN fscanf FP1 d 1 结点数结点数 NVFIX fscanf FP1 d 1 约束数约束数 NFPOIN fscanf FP1 d 1 作用荷载的结点个数作用荷载的结点个数 NFPRES fscanf FP1 d 1 非结点荷载数非结点荷载数 YOUNG fscanf FP1 f 1 弹性模量弹性模量 读取结构信息读取结构信息 LNODS fscanf FP1 f 4 NELEM 单元定义 单元定义 左 右结点号 面积 惯性矩 共计左 右结点号 面积 惯性矩 共计 NELEM 组 组 COORD fscanf FP1 f 2 NPOIN 坐标 坐标 x y 坐标 共计坐标 共计 NPOIN 组 组 FPOIN fscanf FP1 f 4 NFPOIN 节点力 共计节点力 共计 NFPOIN 组 结点号 组 结点号 X 方向力 向右正 方向力 向右正 Y 方向力 向上正 方向力 向上正 M 力偶 逆时针正 力偶 逆时针正 FPRES fscanf FP1 f 4 NFPRES 均布力 共计均布力 共计 NFPRES 组 单元号 荷载类型 荷载大小 距离左端长度组 单元号 荷载类型 荷载大小 距离左端长度 FIXED fscanf FP1 f NVFIX 约束信息 约束对应的位移编码 共计约束信息 约束对应的位移编码 共计 NVFIX 组 组 HK zeros 3 NPOIN 3 NPOIN 张成总刚矩阵并清零张成总刚矩阵并清零 FORCE zeros 3 NPOIN 1 张成总荷载向量并清零张成总荷载向量并清零 形成总刚形成总刚 for i 1 NELEM 对单元个数循环对单元个数循环 生成局部单刚生成局部单刚 局部坐标局部坐标 右手坐标系右手坐标系 EK ele EK i LNODS COORD YOUNG T zbzh i LNODS COORD 坐标转换矩阵坐标转换矩阵 EKT T EK T 生成整体单刚生成整体单刚 整体坐标系整体坐标系 组成总刚组成总刚 按按 3 3 子块加入总刚中 共计子块加入总刚中 共计 4 块块 for j 1 2 对行进行循环对行进行循环 按结点号循环按结点号循环 N1 LNODS i j 3 j 结点第结点第 3 个位移的整体编码个位移的整体编码 for k 1 2 对列进行循环对列进行循环 按结点号循环按结点号循环 N2 LNODS i k 3 k 结点第结点第 3 个位移的整体编码个位移的整体编码 HK N1 2 N1 N2 2 N2 HK N1 2 N1 N2 2 N2 EKT j 3 2 j 3 k 3 2 k 3 end end end 由结点力与非结点力生成总荷载向量列阵由结点力与非结点力生成总荷载向量列阵 for i 1 NFPOIN 对结点荷载个数进行循环对结点荷载个数进行循环 N1 FPOIN i 1 作用荷载的结点号作用荷载的结点号 N1 N1 3 3 该结点号对应第一个位移编码该结点号对应第一个位移编码 1 for j 1 3 FORCE N1 j FORCE N1 j FPOIN i j 1 取结点荷载取结点荷载 end end 计算由非结点荷载引起的等效结点荷载计算由非结点荷载引起的等效结点荷载 for i 1 NFPRES 对非结点荷载个数进行循环对非结点荷载个数进行循环 F0 ele FPRES i FPRES LNODS COORD 计算单元固端力计算单元固端力 对单元局部杆端力要进行坐标转换对单元局部杆端力要进行坐标转换 ele FPRES i 1 取荷载所在的单元号取荷载所在的单元号 T zbzh ele LNODS COORD 坐标转换矩阵坐标转换矩阵 F0 T F0 NL LNODS ele 1 NR LNODS ele 2 单元的左右结点号单元的左右结点号 将单元固端力变成等效结点荷载 注意固端力与等效结点荷载符号相反 将单元固端力变成等效结点荷载 注意固端力与等效结点荷载符号相反 FORCE 3 NL 2 3 NL FORCE 3 NL 2 3 NL F0 1 3 FORCE 3 NR 2 3 NR FORCE 3 NR 2 3 NR F0 4 6 end 总刚 总荷载进行边界条件处理总刚 总荷载进行边界条件处理 for j 1 NVFIX 对约束个数进行循环对约束个数进行循环 N1 FIXED j HK 1 3 NPOIN N1 0 HK N1 1 3 NPOIN 0 HK N1 N1 1 将零位移约束对应的行 列变成零 主元变成将零位移约束对应的行 列变成零 主元变成 1 FORCE N1 0 end DISP HK FORCE 方程求解 方程求解 HK 先求逆再与力向量左乘先求逆再与力向量左乘 求结构各个单元内力求结构各个单元内力 EDISP zeros 6 1 单元位移列向量清零单元位移列向量清零 for i 1 NELEM 对单元个数进行循环对单元个数进行循环 for j 1 2 对杆端循环对杆端循环 i 单元左右端结点号单元左右端结点号 3 该结点的最后一个位移编码该结点的最后一个位移编码 N1 LNODS i j 3 取一端的单元位移列向量取一端的单元位移列向量 EDISP 3 j 2 3 j DISP N1 2 N1 end 生成局部单刚生成局部单刚 局部坐标局部坐标 右手坐标系右手坐标系 EK ele EK i LNODS COORD YOUNG T zbzh i LNODS COORD 坐标转换矩阵坐标转换矩阵 FE EK T EDISP 计算局部坐标杆端力 由结点位移产生 计算局部坐标杆端力 由结点位移产生 for j 1 NFPRES if FPRES j 1 i 成立时 当前单元上有非结点荷载成立时 当前单元上有非结点荷载 F0 ele FPRES j FPRES LNODS COORD 单元固端力单元固端力 FE FE F0 考虑由非结点荷载引起的杆端力考虑由非结点荷载引起的杆端力 end end FE 打印杆端力打印杆端力 end ele FPRES m 计算单元固端力函数计算单元固端力函数 正方向 正方向 X 向右向右 Y 向上向上 M 逆时针 逆时针 入口参数 荷载序号 荷载信息 单元信息 结点坐标入口参数 荷载序号 荷载信息 单元信息 结点坐标 出口参数 单元固端力出口参数 单元固端力 左右两端的轴力 剪力 弯矩左右两端的轴力 剪力 弯矩 function F0 ele FPRES iFPRES FPRES LNODS COORD ele FPRES iFPRES 1 取荷载所在的单元号取荷载所在的单元号 G FPRES iFPRES 3 单元荷载大小单元荷载大小 C FPRES iFPRES 4 单元荷载与左端距离单元荷载与左端距离 NL LNODS ele 1 NR LNODS ele 2 单元的左右结点号单元的左右结点号 dx COORD NR 1 COORD NL 1 x 坐标差坐标差 dy COORD NR 2 COORD NL 2 y 坐标差坐标差 L sqrt dx 2 dy 2 单元长度单元长度 计算公式中一些常出现的项计算公式中一些常出现的项 D L C C1 C L C2 C1 C1 C3 C1 C2 B1 D L B2 B1 L F0 0 0 0 0 0 0 单元固端力清零单元固端力清零 switch FPRES iFPRES 2 case 1 均布荷载均布荷载 F0 2 G C 2 2 C2 C3 2 0 F0 3 G C C 6 8 C1 3 C2 12 0 F0 5 G C F0 2 F0 6 G C C C1 4 3 C1 12 0 case 2 横向集中力横向集中力 F0 2 G B1 B2 L 2 C F0 3 G C B1 B1 F0 5 G C2 L 2 D L F0 6 G D C2 case 3 纵向集中力纵向集中力 F0 1 G B1 F0 4 G C1 end return ele EK m 计算单元刚度矩阵函数计算单元刚度矩阵函数 EK 入口参数 单元号 单元信息数组 结点坐标 弹性模量入口参数 单元号 单元信息数组 结点坐标 弹性模量 出口参数 局部单元刚度矩阵出口参数 局部单元刚度矩阵 EK function EK ele EK i LNODS COORD E NL LNODS i 1 NR LNODS i 2 左右结点号左右结点号 dx COORD NR 1 COORD NL 1 x 坐标差坐标差 dy COORD NR 2 COORD NL 2 y 坐标差坐标差 L sqrt dx 2 dy 2 单元长度单元长度 A LNODS i 3 I LNODS i 4 面积 惯性矩面积 惯性矩 生成单刚生成单刚 局部坐标局部坐标 右手坐标系右手坐标系 EK E A L 0 0 E A L 0 0 0 12 E I L 3 6 E I L 2 0 12 E I L 3 6 E I L 2 0 6 E I L 2 4 E I L 0 6 E I L 2 2 E I L E A L 0 0 E A L 0 0 0 12 E I L 3 6 E I L 2 0 12 E I L 3 6 E I L 2 0 6 E I L 2 2 E I L 0 6 E I L 2 4 E I L return zbzh m 形成第形成第 i 单元的坐标转换矩阵函数单元的坐标转换矩阵函数 T 6 6 入口参数 单元号 单元信息 结点坐标入口参数 单元号 单元信息 结点坐标 出口参数 坐标转换矩阵 整体向局部投影 出口参数 坐标转换矩阵 整体向局部投影 function T zbzh i LNODS COORD NL LNODS i 1 左结点号左结点号 N