Q Q 3. [mm 2 ] 1 1 = L

Samankaltaiset tiedostot
Exam III 10 Mar 2014 Solutions

Ax 0 mm Bx mm Cx 1800 Ay 0 mm By mm Cy 0

10 knm mm 1000 (a) Kuva 1. Tasokehä ja sen elementtiverkko.

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Tampere University of Technology

Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

Determinantit. Kaksirivinen determinantti. Aiheet. Kaksirivinen determinantti. Kaksirivinen determinantti. Kolmirivinen determinantti

Matriisien tulo. Matriisit ja lineaarinen yhtälöryhmä

Harjoitus 7. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

4 YLEINEN ELEMENTTIMENETELMÄ

Käänteismatriisin. Aiheet. Käänteismatriisin ominaisuuksia. Rivioperaatiot matriisitulona. Matriisin kääntäminen rivioperaatioiden avulla

BM20A0700, Matematiikka KoTiB2

MEI Kontinuumimekaniikka

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

Ennakkotehtävän ratkaisu

Neliömatriisin adjungaatti, L24


Numeeriset menetelmät



Ratkaisut 3. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

2 SUORA SAUVA ja PALKKI Suoran sauvan puhdas veto tai puristus Suoran palkin taivutus Harjoitustehtäviä 71

Voiman momentti M. Liikemäärä, momentti, painopiste. Momentin määritelmä. Laajennettu tasapainon käsite. Osa 4

EDE Introduction to Finite Element Method

Lineaarialgebra II, MATH.1240 Matti laaksonen, Lassi Lilleberg

802118P Lineaarialgebra I (4 op)

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset

Matriisit, kertausta. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

Lineaarinen optimointi. Harjoitus 6-7, Olkoon A R m n, x, c R ja b R m. Osoita, että LP-tehtävän. c T x = min!

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

Ratkaisut 2. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä.

Vektoreiden virittämä aliavaruus

Lineaariset yhtälöryhmät ja matriisit

Numeeriset menetelmät

Talousmatematiikan perusteet

Talousmatematiikan perusteet

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet


Analysoidaan lämpöjännitysten, jännityskeskittymien, plastisten muodonmuutosten ja jäännösjännityksien vaikutus

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

Tehtäväsarja I Kertaa tarvittaessa materiaalin lukuja 1 3 ja 9. Tarvitset myös luvusta 4 määritelmän 4.1.

Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

Lineaarialgebra a, kevät 2019 Harjoitus 6 (ratkaisuja Maple-dokumenttina) > restart; with(linalg): # toteuta ihan aluksi!

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

s = 11 7 t = = 2 7 Sijoittamalla keskimmäiseen yhtälöön saadaan: k ( 2) = 0 2k = 8 k = 4

Harjoitus 1. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa [a), b)] ja laske c) kohdan tehtävä.

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48

2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio

2. harjoitus - malliratkaisut Tehtävä 3. Tasojännitystilassa olevan kappaleen kaksiakselista rasitustilaa käytetään usein materiaalimalleissa esiintyv

Matriisilaskenta (TFM) MS-A0001 Hakula/Vuojamo Ratkaisut, Viikko 47, 2017

Johdatus verkkoteoriaan 4. luento

Lineaarinen yhtälöryhmä

1 Matriisit ja lineaariset yhtälöryhmät

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 4 / vko 47

Matemaattinen Analyysi

Inversio-ongelmien laskennallinen peruskurssi Luento 4

5 Lineaariset yhtälöryhmät

Johdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan

ax + y + 2z = 0 2x + y + az = b 2. Kuvassa alla on esitetty nesteen virtaus eräässä putkistossa.

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

Kaksirivisen matriisin determinantille käytämme myös merkintää. a 11 a 12 a 21 a 22. = a 11a 22 a 12 a 21. (5.1) kaksirivine

3x + y + 2z = 5 e) 2x + 3y 2z = 3 x 2y + 4z = 1. x + y 2z + u + 3v = 1 b) 2x y + 2z + 2u + 6v = 2 3x + 2y 4z 3u 9v = 3. { 2x y = k 4x + 2y = h

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Harjoitus 3 ( )

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 3 /

1. LINEAARISET YHTÄLÖRYHMÄT JA MATRIISIT. 1.1 Lineaariset yhtälöryhmät

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Valintakoe

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.

T STATIIKKA 2 (3 OP.) OAMK

Ratkaisuehdotukset LH 7 / vko 47

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

Teräsbetonipaalujen kantokyky

Insinöörimatematiikka D

Paikannuksen matematiikka MAT

8. Yhdistetyt rasitukset

Ensi viikon luennot salissa X. Lineaarialgebra (muut ko) p. 1/66

Insinöörimatematiikka D

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

Kurssin loppuosassa tutustutaan matriiseihin ja niiden käyttöön yhtälöryhmien ratkaisemisessa.

1.1. Määritelmiä ja nimityksiä

Käänteismatriisin ominaisuuksia

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

2.8. Kannanvaihto R n :ssä

Harjoitus 3 ( )

OSIITAIN JA YKKIEN LIITOSTEN V AIKUTUS PORTAALIKEHAN VOI MASUUREISIIN. Rakenteiden Mekaniikka, Vol.27 No.3, 1994, s

Matriisit, L20. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Aiheet. Määritelmiä ja merkintöjä. Laskutoimitukset. Matriisikaavoja. Matriisin transpoosi

Jigi - Käyttöohje. Jigi Ohjelman peruskäyttö. A&S Virtual Systems Oy Laivalahdenkatu 2b FIN Helsinki

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

Latinalaiset neliöt ja taikaneliöt

Determinantti 1 / 30

Transkriptio:

EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. 400 mm 0 kn 600 mm A 400 mm B 8 kn 300 mm 5 kn 000 mm 8 kn 300 mm 300 mm 00 mm. Määritä pisteiden A ja B siirtymät elementtimenetelmällä, kun kaikkien sauvojen materiaalin kimmokerroin on 70 GPa. Missä sauvassa on suurin jännitys? PS. Kaikki neljä elementtiä pisteen B kohdalla siirtyvät saman määrän. Käytä eliminointimenetelmää oleellisten reunaehtojen hoitamiseksi. Voit käyttää myös IDtaulukkoa, jossa on nollia 3 5 Q Q 3 Q 4 Q 3 4 4 Kimmokerroin Pinta-ala A Elementti Pituus l e [mm] E [MPa] [mm ] Solmu n Solmu n 70000 300 600 70000 300 300 3 3 70000 600 400 3 4 70000 600 400 3 5 70000 00 000 3 4 Jäykkyysmatriisit k e EA = L ID E*A/le k.400e+05 -.400E+05 N/mm.400E+05 -.400E+05.400E+05 3 ID E*A/le k 7.000E+04-7.000E+04 N/mm 7.000E+04-7.000E+04 7.000E+04 3 3 ID E*A/le k 3 4.667E+04-4.667E+04 N/mm 4.667E+04-4.667E+04 4.667E+04 3 3 ID E*A/le k 4 4.667E+04-4.667E+04 N/mm 4.667E+04-4.667E+04 4.667E+04 3 3 4 ID E*A/le k 5 3.500E+05-3.500E+05 3 N/mm 3.500E+05-3.500E+05 3.500E+05 4

EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. ID-taulukko Vaihtoehtoinen ID-taulukko (tuottaa 4*4 matriisin) (tuottaisi * matriisin Kr) Solmu ID Solmu ID 0 3 3 3 4 4 4 0 Kokonaisjäykkyysmatriisi K 3 4.333E+05 -.400E+05-9.333E+04 0 -.400E+05.00E+05-7.000E+04 0-9.333E+04-7.000E+04 5.33E+05-3.500E+05 3 0 0-3.500E+05 3.500E+05 4 elementin 3 ja 4 osuus elementit,3 ja 4 solmu elementti 5 solmu elementti solmu ja elementti solmu elementin,3 ja 4 solmu sekä elementin 5 solmu Eliminointimenetelmä (poistetaan rivit ja 4 ja vastaavat sarakkeet) Jäykkyysmatriisi Kr Käänteismatriisi.00E+05-7.000E+04 4.98866E-06 6.807E-07-7.000E+04 5.33E+05 6.807E-07.0408E-06 Solmukuormitusvektori P Kuormitusvektori (nyt ei ole kenttäkuormituksia, jotenka F=P) P 0000 N F 0000 N 000 N 000 N Siirtymävektori Q 0.064 mm 0.050 mm Q = K F r

EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. Jälkilaskenta Elementtivoimat Siirtymät q k.400e+05 -.400E+05 0 mm Ele -.400E+05.400E+05 0.064 mm k*q f -8984. N σ = f /A 5.0 MPa 8984. N k 7.000E+04-7.000E+04 0.064 mm Ele -7.000E+04 7.000E+04 0.050 mm k*q f 05.9 N σ = f /A -3.4 MPa -05.9 N k 3 4.667E+04-4.667E+04 0.000 mm Ele3-4.667E+04 4.667E+04 0.050 mm k3*q3 f 3-37.5 N σ = f /A 5.8 MPa 37.5 N k 4 4.667E+04-4.667E+04 0.000 mm Ele4-4.667E+04 4.667E+04 0.050 mm k4*q4 f 4-37.5 N σ = f /A 5.8 MPa 37.5 N k 5 3.500E+05-3.500E+05 0.050 mm Ele5-3.500E+05 3.500E+05 0.000 mm k5*q5 f 5 738.0 N σ = f /A -7.4 MPa -738.0 N Vasen tukireaktio (f+f3+f4) Rv -369.0 N Oikea tukireaktio (f5) Ro -738.0 N Tukireaktioiden summa -3000.0 N Ulkoinen kuorma (Sum F) Sum(F) 3000 N (tasapaino OK) Vasemman tukireaktion saisi myös kokonaisjäykkyysmatriisin ensimmäisen rivin avulla K.333E+05 -.400E+05-9.333E+04 0 alla on koko mallin siirtymävektorin transpoosi QT 0 0.064 0.050 0 Rv -369.0 N = K*Q Oikean tukireaktion saisi myös kokonaisjäykkyysmatriisin viimeisen rivin avulla K4 0.000 0.000-350000.000 350000.00 QT 0.000 0.064 0.050 0.00 Ro -738.0 N = K4*Q q q3 q4 q5

Tampereen teknillinen yliopisto EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. q q Q Q Brass q Elementin jäykkyysmatriisi 630000-630000 -630000 630000 k = E A L 575 575 N K = k + k = 000 575 575 mm Koska siirtymä Q = 0, niin eliminoidaan rivi ja sarake σ = E Bq = 70000 N 385 N mm Q = 385000 N Q = = 0.44mm mm 575 N 0 N [ ] mm = 85.56MPa mm 00mm 0.444 σ = E B q = 05000 Globaali jäykkyysmatriisi K Q = F 000 575 Q Elementin jäykkyysmatriisi E A k = L q 0 N [ ] mm = 8.33MPa mm 00mm 0.444 945000-945000 -945000 945000 Q

Tampereen teknillinen yliopisto EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. Q Q Minä olen lisävihje Kierteen nousu on mm, joten saadaan siirtymille Q ja Q rajoiteyhtälö. Q = Q + missä on 0.5 mm. Hoidellaan rajoiteyhtälö sakkomenetelmällä (Penalty Method) eli lisätään laskentamallin kimmoenergiaan neliöllinen termi Up. U kok = U + U p = U e + C ( Q Q ) e missä C = sakkokerroin, jonka tulee olla huomattavasti suurempi kuin suurin jäykkyysmatriisin diagonaalilla oleva suurin termi esim C = 05 max { K ii } käy hyvin. Nyt rajoiteyhtälö toteutuu vain likimääräisesti, mutta sitä paremmin, mitä suurempi sakkokerroin on. Toisaalta suuri sakkokerroin vaikeuttaa yhtälöryhmän ratkaisua, joten eo. sakkokerroin on hyvä kompromissi. Derivoimalla kimmoenergian lisätermiä saadaan DQ C ( Q Q ) = C ( Q Q + ) DQ C ( Q Q ) = C ( Q Q ) joten rajoiteyhtälön lisävaikutus yhtälöryhmään on C C C Q C = C Q C

EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. Kimmokerroin Pituus l e Pinta-ala A Solmu Elementti E [MPa] [mm] [mm ] n (Holkki) 70000 400 40 (Pultti) 05000 399.5 78.54 ID-taulukko (tuottaa * matriisin) Mutterin kiristys Solmu ID 0.5 0 3 Q Q Jäykkyysmatriisit k e EA = L E*A/le k.450e+04 -.450E+04 N/mm.450E+04 -.450E+04.450E+04 E*A/le k.064e+04 -.064E+04 N/mm.064E+04 -.064E+04.064E+04 Kokonaisjäykkyysmatriisi K (ilman rajoiteyhtälön vaikutusta).450e+04 0.000E+00 0.000E+00 N/mm.064E+04 C.450E+09 N/mm (=0^5*.45*0^4) Kokonaisjäykkyysmatriisi K Ulkoinen kuormitus.4500e+09 -.45000E+09 N/mm -.45000E+09.4500E+09 Ilman sakkotermejä Sakkotermit F 0 N -5000000 0 N 5000000

EDE-00 Elementtimenetelmän perusteet. Harjoitus 5r Syksy 03. Siirtymä K -.5E-05.5E-05.5E-05.5E-05 Q -0.8636 mm Tark. Q-Q 0.736 mm 0.49999774 OK Pultin lokaalisiirtymävektori q Kinemaattinen matriisi B 0-0.005033 0.005039 0.736 Venymä B*q 0.00068 σ = E*B*q Normaalivoima 7.3 MPa 560.6 N Holkin lokaalisiirtymävektori q Kinemaattinen matriisi B 0-0.005 0.005-0.8636 Venymä B*q -0.00057 σ = E*B*q Normaalivoima -40.0 MPa -560.6 N