Kahdeksansolmuinen levyelementti

Samankaltaiset tiedostot
Kahdeksansolmuinen levyelementti

Nelisolmuinen levyelementti

CST-elementti hum

X 2 = k 21X 1 + U 2 s + k 02 + k 12. (s + k 02 + k 12 )U 1 + k 12 U 2. s 2 + (k 01 + k 21 + k 02 + k 12 ) s + k

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotuksia. Tehtäväsarja I

= r, s. Jokaisella diedriryhmällä on vastaavanlainen esitys ryhmän O(2) < GL 2 (R) aliryhmänä. r 2 (C) r 2 (B) r 2 (A) s s

SAVUN JA KOSTEUDEN VAIKUTUS ELEKTRONIIKKAPIIREIHIN

Hyppy Pekingiin 2008 Tapani Keränen (Kihu) ja Juhani Evilä (SUL)

4.3 Liikemäärän säilyminen

S /142 Piirianalyysi 2 1. Välikoe

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

gallup gallup potentiaali ja voima potentiaali ja voima potentiaali ja voima potentiaali ja voima

12. laskuharjoituskierros, vko 16, ratkaisut

Viivakuormituksen potentiaalienergia saadaan summaamalla viivan pituuden yli

PD-säädin PID PID-säädin

Sauvaelementti hum

KUINKA PALJON VAROISTA OSAKKEISIIN? Mika Vaihekoski, professori. Lappeenrannan teknillinen yliopisto

1. välikoe

Tilastotieteen jatkokurssi 8. laskuharjoitusten ratkaisuehdotukset (viikot 13 ja 14)

POSITIIVISEN LINSSIN POLTTOVÄLI

Matematiikan kurssikoe, Maa 9 Integraalilaskenta RATKAISUT Torstai A-OSA

Y56 Laskuharjoitukset 3 palautus ma klo 16 mennessä

RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit

Valtion eläkemaksun laskuperusteet

S Fysiikka III (Est) Tentti

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2004

S Piirianalyysi 2 Tentti

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

763105P JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 1 Ratkaisut 5 Kevät 2016

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

järjestelmät Jatkuva-aikaiset järjestelmät muunnostason ratkaisu Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen

Viikkotehtävät IV, ratkaisut

= + + = 4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku. Tilastolliset testit. Avainsanat:

Fy07 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1 / 5

SATE2180 Kenttäteorian perusteet / 5 Laskuharjoitus 2 / Coulombin ja Gaussin lait -> sähkökentän voimakkuus ja sähkövuon tiheys

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 10: Avaruusristikon sauvaelementti.

KIINTEÄN AINEEN MEKANIIKAN PERUSTEET

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

RATKAISUT: 8. Momentti ja tasapaino

RATKAISUT: 7. Gravitaatiovoima ja heittoliike

Talousmatematiikan perusteet, L2 Kertaus Aiheet

Luotettavuusteknisten menetelmien soveltaminen urheiluhallin poistumisturvallisuuden laskentaan

7. Pyörivät sähkökoneet

4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

RATKAISUT: 3. Voimakuvio ja liikeyhtälö

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

Äänen nopeus pitkässä tangossa

METSÄNTUTKIMUSLAITOS. tutkimusosasto. Metsäteknologian WÄRTSILA. Kenttäkoe. Tutkimusselostus

Intensiteettitaso ja Doplerin ilmiö

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

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

METSÄSTYSPUHELIMET.

6.2.3 Spektrikertymäfunktio

Taulumenetelmä modaalilogiikalle K

LUKION FYSIIKKAKILPAILU avoimen sarjan vast AVOIN SARJA

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 11: Taso- ja tilavuusintegraalien sovellutuksia

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 8: Divergenssi ja roottori. Gaussin divergenssilause.

SOSIAALIPÄIVYSTYKSEN KEHITTÄMISEN VUODET KESKI-SUOMESSA

Mat Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit

DIGITAALISET PULSSIMODULAATIOT M JA PCM A Tietoliikennetekniikka I Osa 21 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

10 Suoran vektorimuotoinen yhtälö

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A. Diskreetit jakaumat Jatkuvat jakaumat. Avainsanat:

x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

40 LUKU 3. GAUSSIN LAKI

4 YLEINEN ELEMENTTIMENETELMÄ

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Tilastollinen päättely II, kevät 2018 Harjoitus 6A Ratkaisuehdotuksia.

Johda jakauman momenttiemäfunktio ja sen avulla jakauman odotusarvo ja varianssi.

Luku 16 Markkinatasapaino

S Piirianalyysi 2 Tentti

S uay uvaxy uv 2 Ax 2 y... uv i Ax i y uv i wx i y.

FYSA2010/2 VALON POLARISAATIO

Väliestimointi. Väliestimointi. Väliestimointi: Mitä opimme? 2/3. Väliestimointi: Mitä opimme? 1/3. Väliestimointi: Mitä opimme?

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 6 / Virta, virtatiheys ja johteet

MS-C1350 Osittaisdifferentiaaliyhtälöt Harjoitukset 5, syksy Mallivastaukset

PARTIKKELIN KINETIIKKA

7.lk matematiikka. Geometria 1. Janne Koponen versio 2.0

Tehtävä 1. Lähtötiedot. Kylmämuovattu CHS 159 4, Kylmävalssattu nauha, Ruostumaton teräsnauha Tehtävän kuvaus

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 5

Johdatus materiaalimalleihin

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

1 LAMMIMUURIN RAKENNE JA OMINAISUUDET 2 2 KÄYTTÖKOHTEET 2 3 MUURITYYPIT 2 4 LASKENTAOTAKSUMAT Materiaalien ominaisuudet Maanpaine 3 4.

Tilavuusintegroin3. Tilavuusintegroin3

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 9: Greenin lause

DIGITAALISET PULSSIMODULAATIOT M JA PCM

S FYSIIKKA IV (ES), Koulutuskeskus Dipoli, Kevät 2003, LH2. f i C C. λ 2, m 1 cos60,0 1, m 1,2 pm. λi λi

Exam III 10 Mar 2014 Solutions

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa

Tilavuusintegroin3. Tilavuusintegroin3 3/19/13. f(x, y, z)dxdydz. ρ(x,y,z) = x 2 + y 2 + z 2 (kg) Ratkaisu: ρ(x,y,z)dxdydz

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

Wiener-prosessi: Tarkastellaan seuraavanlaista stokastista prosessia

Osa VII. Laplace muunnos. Laplace-muunnos. Laplace-muunnos

ELEC-C4120 Piirianalyysi II 2. välikoe

Harjoitus 6. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Ympyrä sekä kehä-, keskus- ja tangenttikulmat

Kuva 22: Fraktaalinen kukkakaali. pituus on siis 4 AB. On selvää, että käyrän pituus kasvaa n:n kasvaessa,

Analyysi A. Harjoitustehtäviä lukuun 1 / kevät 2018

Transkriptio:

Levy8 ja RS hm.. Kahdekanolminen levyelementti akatellaan kvan kahdekanolmita levyelementtiä. q 6 y (,y q 8 ( 8,y 8 8 q 7 q 6 (,y q 5 q q q 7 q q ( 7,y 7 v ( 6,y 6 P 5 ( 5,y 5 q 9 6 q 5 (,y q (,y q q q Piteen P koodinaatit voidaan laa emokoodinaattien ja avlla, jotka ovat nomeeatt välille [ ], [ ] (, = (, (, (, (, 8 8 (, = (, (, (, (, y y y y y 8 8 ( miä fnktiot,,,, 5, 6, 7 ja 8 ovat levyelementin kvadaattiet motofnktiot, jotka kootvat nkkafnktioita (, = = ( ( ( (, = = ( ( ( (, = = ( ( ( (, = = ( ( ( ( ja ivfnktioita

Levy8 ja RS hm.. 5(, = 5 = 6(, = 6 = 7 (, = 7 = 8(, = 8 = ( ( ( ( ( ( ( ( ( Alla on nkkafnktioiden kvaajat.5.5.5.5 - -.5 -.5 - -.5 -.5.5 -.5 -.5.5.5.5 - -.5 -.5 - -.5 -.5.5 -.5 - ja itten ivfnktioiden 5, 6, 7 ja 8 kvaajat

Levy8 ja RS hm...5.5.5.5 - -.5 -.5 - -.5 -.5.5 -.5 -.5.5.5.5 - -.5 -.5 - -.5 -.5.5 -.5 - Helpoti homaat, että edellä olevilla fnktioilla on taakin ominai, että niiden avo omalla olmlla on ja milla olmilla. Liäki kaikkien motofnktioiden mma elementin aleella on. Vataavati elementin aleella iitymäkenttä lataan olmiitymien avlla (, = (, (, (, q q q 8 5 (, = (, (, (, v q q q 8 6 ( Lähdetään itten etimään venymän laeketta elementin aleella. ätä vaten deivoidaan iitymän laeke emokoodinaattien hteen y, = y y, = y (5 joka voidaan laa matiiimodoa

Levy8 ja RS hm..,, y,,, = = y J,,,, y, y (6 miä matiii J on kvaken Jacobin matiii. Kahdekanolmien levyelementin tapakea 8 8 8 = =, =, i i, i i, i i i= i= i= 8 8 8 y = y y =, y y =, y i i, i i, i i i= i= i= joten Jacobin matiii kahdekanolmielle levyelementille on (7 8 8,, y J (8 i i i i i= i= = 8 8 i, i i, yi i= i= Matiii ei ole vakio elementin aleella. Vataavati iitymille ja v aadaan (, = [ ] 5 6 7 8, =,,, 8, q, =,,, 8, q v q (, = [ ] 8 v, =,, 8, q v, =,, 8, q q (9 joten iitymien deivaatat emokoodinaattien hteen voidaan kijoittaa,,,, 8,,,,, 8, = q = G q v,,, 8, v,,, 8, ( koka iitymän deivaatta koodinaattien ja y hteen on, J J,,, 8, =, y J J J,,, 8, q (

Levy8 ja RS hm.. miä J on Jacobin matiiin deteminantti ja vataavati iitymän v deivaatta koodinaattien ja y hteen v, J J,, 8, v =, y J J J,, q 8, ( Lakemalla edellä olevat matiiitlot aadaan,,,, 8, =, y, y, y, y 8, y q ( ja vataavati v v =,,, 8,, y, y, y 8, y q ( joten venymäkomponentit elementin aleella aadaan edellä eitetyn peteella motoon ε,,,, 8, ε y = v, y =, y, y 8, yq = Bq γ v y, y,, y,, y,, y 8, y 8, (5 Matiiia B kttaan elementin kinemaattieki matiiiki, jonka avlla aadaan piteen P venymäkomponentit kn elementin olmiitymät tnnetaan. Homaa myö, että edellä oleva eity poikkeaa Chandpatlan kijan mkaieta eityketä. ämä joht iitä, etten heti kekinyt, miten kijan notaatio opii otaatioymmetieen tapakeen. Jäykkyymatiii Lineaaieti kimmoien kappaleen, joa on yleinen jännitytila, kimmoenegia aadaan laekkeeta σ ε U = U dv = dv V V Jo piteen P jännitykomponentit voidaan laa σ υ E = σ y = = = υ σ Dε DBq B q υ τ y υ (6 (7 5

Levy8 ja RS hm.. niin aadaan elementin kimmoenegia latta modoa U = q B DBqdV = q t da = t J dd B DB q q B DB q (8 V joten elementin jäykkyymatiii (6. 6 on A k e t B DB J d d (9 = miä t on elementin vakioki oletett pak. Jäykkyymatiii laketaan nmeeieti käyttäen yleenä Gain integointia ja piteen näytteenottoa. Ekvivalenttiet olmkomitket ilavkomitken aihettama ekvivalenttinen olmkomit Laketaan enin tilavkomitken f aihettama ekvivalenttinen olmkomit. ätä vaten lataan tilavkomitken potentiaali WP = f dv = t f da V A ( miä t on elementin vakiopak. Siitymä elementin aleella voidaan laa ( ( q q q, 8 q = = v, = q 8 q5 q6 q joten tilavkomitken potentiaali 6 ( 6

Levy8 ja RS hm.. f f y V f A A y f WP = q t f da = q t da = q t J d d = q f 8 f f y f 8 f f 8 8 y ( Ekvivalenttinen olmkomit laketaan nmeeieti käyttäen Gain integointia ja tavallieti piteen näytteenottoa. aaien enapaineen aihettama ekvivalenttinen olmkomit akatellaan elementin, jonka pak t oletetaan vakioki, enaa olmlta olmlle. Mt enat menevät vataavalla tavalla. 7 q 6 (,y q 5 p q ( 6,y 6 y 8 q 5 6 (,y q q q q p = p p. Elementille kohdit enapaine, jonka komponentit globaalia koodinaatitoa ovat ( Komitken potentiaali on A A WP = p da = q p da = q p t d ( y miä integointi lotetaan nyt enaviivan -6- yli. Koka iittää kn intepolointi kokee vain enaviivaa, niin ovitetaan viivalle ykilotteinen intepolointi. 7

Levy8 ja RS hm.. q q q 5 ( = v = = q ( 6 q q q miä ykilotteiet kvadaattiet motofnktiot ovat = = = ( ( (5 Renaviivan piteet intepoloidaan = 6 = i i i= = 6 = i i i= y y y y y diffeentioimalla aadaan =,,, 6 = i, i = i= d d d d d J d =,,, 6 = i, i = y i= dy y d y d y d y d J d koka d = d dy, niin d = J J d y p y p y WP = q t J J d (6 8

Levy8 ja RS hm.. joten taaien enapaineen aihettama ekvivalenttinen olmkomitvektoi aadaan p py p p f = t J J y d (7 p y p py jonka komponentit laketaan yleenä nmeeieti kahden tai kolmen piteen näytteenotolla. Komitken voimakomponentit ijoittelmmataan enaviivan -6- tapakea elementin vapaateita ( q q q q q q vataaville globaalivapaateille. 5 6 Rotaatioymmetinen elementti Jo lakettavan kappaleen moto on pyöähdyymmetinen ja myö iihen kohditva lkoinen komit on pyöähdyymmetinen, niin käyttämällä otaatioymmetiiä elementtejä, äätetään lakentamallia homattavati aitoon kolmilotteieen lakentamalliin veattna. Kten kvata homataan, on -akeli nyt kovatt -akelilla ja y-akeli -akelilla. akatellaan itten pyöähdyymmetien mallin venymäkomponenttien määitytä. 9

Levy8 ja RS hm.. w w, P P' w, Kvaa yhtenäiellä viivalla on mekitty oakaidetta, jonka pit on komittamattomana ja koke on. Ulkoien komitken vaiktketa piteen P iitymä on (,w. Venymän määitelmän nojalla ε, = =, w w, w w, ε = = (8 Koka käytetään pienten venymien teoiaa, jolloin α tanα, niin leikkamodonmto aadaan aadaan lakemalla yhteen alla olevan kvan klmat α ja α, joten, α P P' w α w, w,, γ = = w,, (9 Venymäkomponentit ovat täyin amat kin taotapakea, mtta vielä pitää homioida kehän ntainen venymä. Kvan peteella

Levy8 ja RS hm.. ( θ θ θ, ( θ θ εθ = = θ ( Homataan, että kehän ntainen venymäkomponentti aa epämäääien modon oigoa. Yhditämällä edellä olevat komponentit aadaan ne ladottna ε, ε w ε / εθ, = =, w, γ ( Joiain elementtimenetelmän kijoia latomijäjety on eilainen eli kaki viimeitä komponenttia on vaihtant paikkaa. Piteen P jännitykomponentit aadaan nyt yhteydetä υ υ ( υ ( υ υ υ E ( υ ( υ ( υ σ = Dε = ε ( ( υ ( υ υ ( υ υ υ ( υ ( υ miä kimmomatiii D aadaan kolmilotteieta kimmomatiiita poitamalla kaki iviä ja kaki aaketta ekä vaihtamalla leikkajännityken ja kehäjännityken paikkaa. Käitellään tää neliolmien otaatioymmetien levyelementin laekkeet. Kahdekanolmien elementin vataavat laekkeet on helppo johtaa vetaamalla - ja 8-olmien taoelementin laekkeita.

Levy8 ja RS hm.. eliolminen pyöähdyymmetinen levyelementti akatellaan kvan neliolmita pyöähdyymmetitä levyelementtiä. q 6 q 8 q 7 q 5 (, P (, P q w (, q q (, q Piteen P koodinaatit voidaan laa emokoodinaattien ja avlla (, = (, (, (, (, (, = (, (, (, (, ( miä fnktiot,, ja ovat levyelementin bi-lineaaiet motofnktiot (, = = ( ( (, = = ( ( (, = = ( ( (, = = ( ( ( Vataavati elementin aleella iitymäkenttä lataan olmiitymien avlla (, = (, (, (, (, q q q q 5 7 (, = (, (, (, (, w q q q q 6 8 (5

Levy8 ja RS hm.. Lähdetään itten etimään venymän laeketta elementin aleella. ätä vaten deivoidaan iitymän laeke emokoodinaattien hteen, =, = (6 Deivaatat voidaan laa matiiimodoa,,,,, = = J (7,,,,, miä matiii J on kvaken Jacobin matiii ( ( ( ( ( ( ( ( J = (8 Matiii on ama kin taotapakea knhan kovataan äteellä ja y kokedella. Vataavati iitymille ja w aadaan (, = = [ ] q q q q 5 7, =,,,, q, =,,,, q w q q q q (, = = [ ] 6 8 w, =,,,, q w, =,,,, q q q (9 koka iitymän deivaatta koodinaattien ja hteen on,,,,,, = J = J q (,,,,,, niin lakemalla matiiitlo aadaan,,,,, =,,,,, q (

Levy8 ja RS hm.. miä J on Jacobin matiiin deteminantti ja vataavati iitymän w deivaatta koodinaattien ja hteen w w =,,,,,,,,,, q ( joten venymäkomponentit elementin aleella aadaan edellä eitetyn peteella motoon ε,,,,, ε w,,,,, = = q = Bq ( γ, w,,,,,,,,, ε / / / / / θ Matiiia B kttaan elementin kinemaattieki matiiiki, jonka avlla aadaan piteen P venymäkomponentit kn elementin olmiitymät tnnetaan. Kinemaattien matiiin viimeiellä ivillä oleva on piteen P -koodinaatti, joka laketaan intepoloimalla (, = Jäykkyymatiii Lineaaieti kimmoien kappaleen, joa on yleinen jännitytila, kimmoenegia aadaan laekkeeta σ ε U = U dv = dv V V ja jo piteen P jännitykomponentit voidaan laa ( υ υ ( υ ( υ σ υ υ σ ( ( ( E υ υ υ σ = = Dε = DB q = Bq (5 τ ( υ ( υ υ σ ( υ θ υ υ ( υ ( υ niin aadaan elementin kimmoenegia latta modoa U = q B DBq dv = q π da = π J dd B DB q q B DB q (6 V A

Levy8 ja RS hm.. joten elementin jäykkyymatiii on k e = π B DB J d d (7 Jäykkyymatiii laketaan nmeeieti käyttäen yleenä Gain integointia ja piteen näytteenottoa. Ekvivalenttiet olmkomitket ilavkomitken aihettama ekvivalenttinen olmkomit Laketaan enin tilavkomitken f aihettama ekvivalenttinen olmkomit. ätä vaten lataan tilavkomitken potentiaali WP = dv = da V f π f (8 A Siitymä elementin aleella voidaan laa ( ( q q q, q = = w, = q (9 q5 q6 q joten tilavkomitken potentiaali 7 q8 f f f f f V WP = q π da π da π f = q J d d f = q = q f (5 A A f f f f 5

Levy8 ja RS hm.. Ekvivalenttinen olmkomit laketaan nmeeieti käyttäen Gain integointia ja piteen näytteenottoa. aaien enapaineen aihettama ekvivalenttinen olmkomit akatellaan elementin enaa olmlta olmlle. Mt enat menevät vataavalla tavalla. q 6 (, p q 8 (, q 7 q (, q 5 (, q q q q (, q da = π d d = d l d q q (, p = p p. Elementille kohdit enapaine, jonka komponentit globaalia koodinaatitoa ovat ( Komitken potentiaali on ( WP = da = π d A p q p (5 miä integointi lotetaan enaviivan - yli, joka ii pyöähtää -akelin ympäi. Koka iittää kn intepolointi kokee vain tätä enaviivaa, niin ovitetaan viivalle ykilotteinen intepolointi. ( ( q w q q = q = = = q (5 miä 6

Levy8 ja RS hm.. = = ( ( Renaviivan pit on l =, joten l d = d ja potentiaali (5 ( ( p p WP = q π l ( ( d = ( p q f (5 ( joten taaien enapaineen aihettama ekvivalenttinen olmkomitvektoi aadaan ( ( ( ( p p πl p f = (55 p p Komitken voimakomponentit ijoittelmmataan enaviivan - tapakea elementin vapaateita ( q q q q vataaville globaalivapaateille. 7