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    leslie lee的博客(python ansys):C0型单元刚度矩阵的性质

    作者:[db:作者] 时间:2021-06-25 21:36

    1. 单元刚度矩阵的性质
    注:Ke表示单元刚度矩阵,K表示整体刚度矩阵

    (1) Ke中的元素Ke_ij表示:单元的第j个节点产生单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在第i个节点施加的力为Ke_ij
    其中,对角线上的元素Ke_ii > 0
    (2) Ke是对称的,即Ke_ij = Ke_ji
    (3) Ke是半正定的。
    若单元无刚体位移,Ke正定。
    若单元有刚体位移,det(Ke) = 0 ,即Ke是奇异的
    (4) 刚度矩阵的任一行或列表示一个平衡力系,当节点位移全部为线位移时(C0单元),任一行或列的代数和应为0

    以平面问题的三角形单元为例,节点为 1 2 3
    则单元刚度矩阵第一行为 Ke_11? Ke_12? Ke_13? Ke_14? Ke_15? Ke_16??
    Ke_11 单元节点1产生x方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_11
    Ke_12 单元节点1产生y方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_12
    Ke_13 单元节点2产生x方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_13
    Ke_14 单元节点2产生y方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_14
    Ke_15 单元节点3产生x方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_15
    Ke_16 单元节点3产生y方向的单位位移,单元的其余节点位移为0,则需要在节点1 x方向施加的力为Ke_16
    则 Ke_11*1 + Ke_12*1 + Ke_13*1 + Ke_14*1 + Ke_15*1 + Ke_16*1 = 0 ?
    同理,还有其他行或列。
    我目前还没真正理解为什么。


    注:C0型单元指,势能函数Π中位移函数出现的最高导数是1阶。在单元的交界面上具有0阶的连续导数,即结点上只要求位移连续。

    注:
    wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==?
    如果某平面问题只划分了一个三角形单元,外力未画出。?
    则 Ke_11*0 + Ke_12*0 + Ke_13*0 + Ke_14*0 + Ke_15*u3 + Ke_16*v3 = P1 同理还有其余五个方程

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    2. 整体刚度矩阵的性质
    对称、奇异、半正定、稀疏sparse matrix、非零元素显现带状性