三维有限元刚度矩阵编程 fortran
上一部分小编已经将有限元编程的整体思路和初始文件的准备讲清楚了,接下来首先是刚度矩阵数学知识的补充,然后是fortran编程的实现
这里有几个要点:
1.刚度矩阵的数值积分形式的表达
2.弹性矩阵D以及三维应变矩阵B的推导
3.各个单元的单元刚度矩阵的组装
4.二维矩阵的一维储存
一、刚度矩阵的数值积分表示
众所周知,刚度矩阵对应的是柔度矩阵。刚度矩阵也叫劲度矩阵是为了表示单位力下位移变形的大小,所以刚度越大,物体变形越难。
先来看下二维的刚度矩阵:
详细的推导过程结构力学有限单元法都是有的(如果讲的很细那就是搬运教材了,我这还是以概括为主)
但是想用数值积分的方式表示出来我们就不可以一概而论,需要对单元等参化,也就涉及到了等参单元,可以理解为,把所有同类型的单元转化为一个标准的2X2X2的立方体,这样积分起来就方便了。转换之后的刚度矩阵长这样:
所以三维的刚度矩阵也就是加上一个积分号而已:
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