计算结构力学

时间：2024.5.8

《计算结构力学》

实验报告

姓名: 鲁洋

学号: 08201010318

指导: 苏少卿晏燕

安徽建筑工业学院土木工程学院

实验一: 形成单元定位向量的程序设计

一、求图示结构各单元的单元定位向量。

二、输入数据文件

8,10,10

9,2,9,4,10,6,10,8,1,3,3,5,5,7,9,10

1,1,1,0,2,1,1,10001,3,10001,0,0,4,3,3,10001,5,10001,0,0,6, 5,5,10001,7,10001,1,0,8,7,1,10001,9,0,0,10001,10,0,0,10001

三、计算结果：

平面杆系分析

单元数NE= 8 结点数NJ= 10 特殊结点数NJT= 10

单元两端结点号:

单元起点终点单元起点终点单元起点 1 9 2 2 9 4 3 10 5 1 3 6 3 5 7 5

特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):

结点号特征数特征数特征数结点号特征数特征数 1 1 1 0 2 1 1 4 3 3 10001 5 10001 0 7 10001 1 0 8 7 1 10 0 0 10001

终点单元起点终点 6 4 10 8 7 8 9 10 特征数结点号特征数特征数 10001 3 10001 0 0 6 5 5 10001 9 0 0 特征数 0 10001 10001

未知量编号:

0 0 1 0 0 -1 -1 2 3 -1 2 -1 -1 4 5 -1 4 -1 -1 0 6 -1 0 -1 7 8 -1 9 10 -1

单元定位向量MW(6)

单元编号: 1 MW = 7 8 -1 0 0 -1

单元编号: 2 MW = 7 8 -1 -1 2 -1

单元编号: 3 MW = 9 10 -1 -1 4 -1

单元编号: 4 MW = 9 10 -1 -1 0 -1

单元编号: 5 MW = 0 0 1 -1 2 3

单元编号: 6 MW = -1 2 3 -1 4 5

单元编号: 7 MW = -1 4 5 -1 0 6

单元编号: 8 MW = 7 8 -1 9 10 -1

四、实验分析：

1．承受荷载的横杆为梁式杆件，其余皆为二力杆；

2．单元定位向量与结点坐标和杆件长度、截面性质、材料都无关。

五、实验日期：二〇一一年六月二十一日星期二

实验二: 形成单元刚度矩阵和结构刚度矩阵的程序设计

一、图示为梁桁，桁式杆的EA=390000，横梁的EI=14040，且不考虑轴向变形。

求单元的单元刚度矩阵和结构刚度矩阵。

二、输入数据文件

8,10,10,2

9,2,9,4,10,6,10,8,1,3,3,5,5,7,9,10

1,1,1,0,2,1,1,10001,3,10001,0,0,4,3,3,10001,5,10001,0,0

6,5,5,10001,7,10001,1,0,8,7,1,10001,9,0,0,10001,10,0,0,10001

1,1,1,1,2,2,2,1

390000,0

0,14040

0,0,2,2,6,6,8,8,2,6

2,2,2,2,2,2,2,2,0,0计算结果：

平面杆系分析

单元数NE= 8

结点数NJ= 10

特殊结点数NJT= 10

截面特性分组数NAI= 2

单元两端结点号:

单元起点终点单元起点终点单元起点终点

1 9 2 2 9 4 3 10 6 4 10 8 单元起点终点

5 1 3 6 3 5 7 5 7 8 9 10

单元截面特性:

1 1 1 1 2 2 2 1

特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):

结点号特征数特征数特征数结点号特征数特征数特征数结点号特征数特征数特征数 1 1 1 0 2 1 1 10001 3 10001 0 0 4 3 3 10001 5 10001 0 0 6 5 5 10001 7 10001 1 0 8 7 1 10001 9 0 0 10001 10 0 0 10001

截面特性EA:

390000.000 .000

截面特性EI:

.000 14040.000

结点坐标:

结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标

1 .000 2.000 2 .000 2.000 3 2.000 2.000

4 2.000 2.000 5 6.000 2.000 6 6.000 2.000

7 8.000 2.000 8 8.000 2.000 9 2.000 .000

10 6.000 .000

未知量编号:

0 0 1 0 0 -1 -1 2 3 -1 2 -1 -1 4 5 -1

4 -1 -1 0 6 -1 0 -1 7 8 -1 9 10 -1

单元定位向量MW(6)

单元编号: 1 MW = 7 8 -1 0 0 -1

单元编号: 2 MW = 7 8 -1 -1 2 -1

单元编号: 3 MW = 9 10 -1 -1 4 -1

单元编号: 4 MW = 9 10 -1 -1 0 -1

单元编号: 5 MW = 0 0 1 -1 2 3

单元编号: 6 MW = -1 2 3 -1 4 5

单元编号: 7 MW = -1 4 5 -1 0 6

单元编号: 8 MW = 7 8 -1 9 10 -1

单元刚度矩阵：单元号 1

68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00

.00 .00 .00 .00 .00 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00

68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 2

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 3

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 4

68942.91 68942.91 .00 -68942.91 -68942.91 .00 68942.91 68942.91 .00 -68942.91 -68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -68942.91 -68942.91 .00 68942.91 68942.91 .00 -68942.91 -68942.91 .00 68942.91 68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 5

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 21060.00 21060.00 .00 -21060.00 21060.00 .00 21060.00 28080.00 .00 -21060.00 14040.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -21060.00 -21060.00 .00 21060.00 -21060.00 .00 21060.00 14040.00 .00 -21060.00 28080.00

单元刚度矩阵：单元号 6

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 2632.50 5265.00 .00 -2632.50 5265.00 .00 5265.00 14040.00 .00 -5265.00 7020.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -2632.50 -5265.00 .00 2632.50 -5265.00 .00 5265.00 7020.00 .00 -5265.00 14040.00

单元刚度矩阵：单元号 7

单元刚度矩阵：单元号 8

97500.00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

结构刚度矩阵：

28080.0 -21060.0 14040.0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 -21060.0 218692.5 -15795.0 -2632.5 5265.0 .0 .0 -195000.0 .0 .0 14040.0 -15795.0 42120.0 -5265.0 7020.0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 -2632.5 -5265.0 218692.5 15795.0 21060.0 .0 .0 .0 -195000.0 .0 5265.0 7020.0 15795.0 42120.0 14040.0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 21060.0 14040.0 28080.0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 166442.9 -68942.9 -97500.0 .0 .0 -195000.0 .0 .0 .0 .0 -68942.9 263942.9 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 -97500.0 .0 166442.9 68942.9 .0 .0 .0 -195000.0 .0 .0 .0 .0 68942.9 263942.9

实验分析：

1．承受荷载的横杆为梁式杆件，其余皆为二力杆；

2．单元定位向量与结点坐标和杆件长度、截面性质、材料都无关。

三、实验日期：二〇一一年六月二十一日星期二

实验三: 形成载荷列阵的程序设计

一、图示为梁桁，桁式杆的EA=390000，横梁的EI=14040，且不考虑轴向变形。

求结构的总载荷向量。

二、输入数据文件

8,10,10,2,0,3

9,2,9,4,10,6,10,8,1,3,3,5,5,7,9,10

1,1,1,0,2,1,1,10001,3,10001,0,0,4,3,3,10001,5,10001,0,0

6,5,5,10001,7,10001,1,0,8,7,1,10001,9,0,0,10001,10,0,0,10001

1,1,1,1,2,2,2,1

390000,0

0,14040

0,0,2,2,6,6,8,8,2,6

2,2,2,2,2,2,2,2,0,0

5.1,2,-20,6.1,4,-20 7.1,2,-20

三、计算结果：

平面杆系分析

单元数NE= 8

结点数NJ= 10

特殊结点数NJT= 10

支座结点数NJZ= 4

截面特性分组数NAI= 2

单元两端结点号:

单元起点终点单元起点终点单元起点终点单元起点终点

1 9 2 2 9 4 3 10 6 4 10 8

5 1 3 6 3 5 7 5 7 8 9 10

单元截面特性:

1 1 1 1 2 2 2 1

特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):

截面特性EA:

390000.000 .000

截面特性EI:

.000 14040.000

结点坐标:

结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标

1 .000 2.000 2 .000 2.000 3 2.000 2.000

4 2.000 2.000 5 6.000 2.000 6 6.000 2.000

7 8.000 2.000 8 8.000 2.000 9 2.000 .000

10 6.000 .000

未知量编号:

0 0 1 0 0 -1 -1 2 3 -1 2 -1 -1 4 5 -1

4 -1 -1 0 6 -1 0 -1 7 8 -1 9 10 -1

单元定位向量MW(6)

单元编号: 1 MW = 7 8 -1 0 0 -1

单元编号: 2 MW = 7 8 -1 -1 2 -1

单元编号: 3 MW = 9 10 -1 -1 4 -1

单元编号: 4 MW = 9 10 -1 -1 0 -1

单元编号: 5 MW = 0 0 1 -1 2 3

单元编号: 6 MW = -1 2 3 -1 4 5

单元编号: 7 MW = -1 4 5 -1 0 6

单元编号: 8 MW = 7 8 -1 9 10 -1

单元刚度矩阵：单元号 1

68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00

.00 .00 .00 .00 .00 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 2

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 3

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 4

单元刚度矩阵：单元号 5

单元刚度矩阵：单元号 6

单元刚度矩阵：单元号 7

单元刚度矩阵：单元号 8

97500.00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

结构刚度矩阵：

结点荷载数单元荷载数

0 3

单元荷载:

5.100 2.000 -20.000 6.100 4.000 -20.000

7.100 2.000 -20.000

荷载向量:

-6.667 -60.000 -20.000 -60.000 20.000 6.667 .000 .000 .000 .000

四、实验分析：

1．承受荷载的横杆为梁式杆件，其余皆为二力杆；

2．单元定位向量与结点坐标和杆件长度、截面性质、材料都无关。

五、实验日期：二〇一一年六月二十一日星期二

实验四: 高斯消元法的程序设计

一、图示为梁桁，桁式杆的EA=390000，横梁的EI=14040，且不考虑轴向变形。

求结构的结点位移。

二、输入数据文件

8,10,10,2,0,3

9,2,9,4,10,6,10,8,1,3,3,5,5,7,9,10

1,1,1,0,2,1,1,10001,3,10001,0,0,4,3,3,10001,5,10001,0,0

6,5,5,10001,7,10001,1,0,8,7,1,10001,9,0,0,10001,10,0,0,10001

1,1,1,1,2,2,2,1

390000,0

0,14040

0,0,2,2,6,6,8,8,2,6

2,2,2,2,2,2,2,2,0,0

5.1,2,-20,6.1,4,-20 7.1,2,-20

三、计算结果：

平面杆系分析

单元数NE= 8

结点数NJ= 10

特殊结点数NJT= 10

支座结点数NJZ= 4

截面特性分组数NAI= 2

单元两端结点号:

单元起点终点单元起点终点单元起点终点单元起点终点

1 9 2 2 9 4 3 10 6 4 10 8

5 1 3 6 3 5 7 5 7 8 9 10

单元截面特性:

1 1 1 1 2 2 2 1

特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):

截面特性EA:

390000.000 .000

截面特性EI:

.000 14040.000

结点坐标:

结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标

1 .000 2.000 2 .000 2.000 3 2.000 2.000

4 2.000 2.000 5 6.000 2.000 6 6.000 2.000

7 8.000 2.000 8 8.000 2.000 9 2.000 .000

10 6.000 .000

未知量编号:

0 0 1 0 0 -1 -1 2 3 -1 2 -1 -1 4 5 -1

4 -1 -1 0 6 -1 0 -1 7 8 -1 9 10 -1

单元定位向量MW(6)

单元编号: 1 MW = 7 8 -1 0 0 -1

单元编号: 2 MW = 7 8 -1 -1 2 -1

单元编号: 3 MW = 9 10 -1 -1 4 -1

单元编号: 4 MW = 9 10 -1 -1 0 -1

单元编号: 5 MW = 0 0 1 -1 2 3

单元编号: 6 MW = -1 2 3 -1 4 5

单元编号: 7 MW = -1 4 5 -1 0 6

单元编号: 8 MW = 7 8 -1 9 10 -1

单元刚度矩阵：单元号 1

68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00

.00 .00 .00 .00 .00 .00

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 2

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 3

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 4

单元刚度矩阵：单元号 5

单元刚度矩阵：单元号 6

单元刚度矩阵：单元号 7

单元刚度矩阵：单元号 8

97500.00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

结构刚度矩阵：

结点荷载数单元荷载数

0 3

单元荷载:

5.100 2.000 -20.000 6.100 4.000 -20.000

7.100 2.000 -20.000

荷载向量:

-6.667 -60.000 -20.000 -60.000 20.000 6.667 .000 .000 .000 .000

结构位移列阵:

-.00090170 -.00170855 -.00123425 -.00170855 .00123425 .00090170 -.00035385 -.00135470 .00035385 -.00135470

单元位移列阵:

M UA VA ZTA UB VB ZTB 1 -.0003539 -.0013547 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 2 -.0003539 -.0013547 .0000000 .0000000 -.0017085 .0000000 3 .0003539 -.0013547 .0000000 .0000000 -.0017085 .0000000 4 .0003539 -.0013547 .0000000 .0000000 .0000000 .0000000 5 .0000000 .0000000 -.0009017 .0000000 -.0017085 -.0012342 6 .0000000 -.0017085 -.0012342 .0000000 -.0017085 .0012342 7 .0000000 -.0017085 .0012342 .0000000 .0000000 .0009017 8 -.0003539 -.0013547 .0000000 .0003539 -.0013547 .0000000 四、实验分析：

1．承受荷载的横杆为梁式杆件，其余皆为二力杆；

2．单元定位向量与结点坐标和杆件长度、截面性质、材料都无关。

五、验日期：二〇一一年六月二十一日星期二

实验五: 计算杆端力和支座反力的程序设计

一、图示为梁桁，桁式杆的EA=390000，横梁的EI=14040，且不考虑轴向变形。

求结构的杆件杆端力和支座反力。

二、输入数据文件

8,10,10,2,0,3

9,2,9,4,10,6,10,8,1,3,3,5,5,7,9,10

1,1,1,0,2,1,1,10001,3,10001,0,0,4,3,3,10001,5,10001,0,0

6,5,5,10001,7,10001,1,0,8,7,1,10001,9,0,0,10001,10,0,0,10001

1,1,1,1,2,2,2,1

390000,0

0,14040

0,0,2,2,6,6,8,8,2,6

2,2,2,2,2,2,2,2,0,0

5.1,2,-20,6.1,4,-20 7.1,2,-20

三、计算结果：

平面杆系分析

单元数NE= 8

结点数NJ= 10

特殊结点数NJT= 10

支座结点数NJZ= 4

截面特性分组数NAI= 2

单元两端结点号:

单元起点终点单元起点终点单元起点终点单元起点终点

1 9 2 2 9 4 3 10 6 4 10 8

5 1 3 6 3 5 7 5 7 8 9 10

单元截面特性:

1 1 1 1 2 2 2 1

特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):

结点号特征数特征数特征数结点号特征数特征数特征数结点号特征数特征数

1 1 1 0 2 1 1 10001 3 10001 0 0 4 3 3 10001 5 10001 0 0 6 5 5 10001 7 10001 1 0 8 7 1 10001 9 0 0 10001 10 0 0 10001

截面特性EA:

390000.000 .000

截面特性EI:

.000 14040.000

结点坐标:

结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标结点 X坐标 Y坐标

1 .000 2.000 2 .000 2.000 3 2.000 2.000

4 2.000 2.000 5 6.000 2.000 6 6.000 2.000

7 8.000 2.000 8 8.000 2.000 9 2.000 .000

10 6.000 .000

未知量编号:

0 0 1 0 0 -1 -1 2 3 -1 2 -1 -1 4 5 -1

4 -1 -1 0 6 -1 0 -1 7 8 -1 9 10 -1

单元定位向量MW(6)

单元编号: 1 MW = 7 8 -1 0 0 -1

单元编号: 2 MW = 7 8 -1 -1 2 -1

单元编号: 3 MW = 9 10 -1 -1 4 -1

单元编号: 4 MW = 9 10 -1 -1 0 -1

单元编号: 5 MW = 0 0 1 -1 2 3

单元编号: 6 MW = -1 2 3 -1 4 5

单元编号: 7 MW = -1 4 5 -1 0 6

单元编号: 8 MW = 7 8 -1 9 10 -1

单元刚度矩阵：单元号 1

68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00 特征数

-68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -68942.91 68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 68942.91 -68942.91 .00 -68942.91 68942.91 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 2

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 3

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 195000.00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -195000.00 .00 .00 195000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

单元刚度矩阵：单元号 4

单元刚度矩阵：单元号 5

单元刚度矩阵：单元号 6

.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 2632.50 5265.00 .00 -2632.50 5265.00 .00 5265.00 14040.00 .00 -5265.00 7020.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -2632.50 -5265.00 .00 2632.50 -5265.00

.00 5265.00 7020.00 .00 -5265.00 14040.00

单元刚度矩阵：单元号 7

单元刚度矩阵：单元号 8

97500.00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -97500.00 .00 .00 97500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00

结构刚度矩阵：

结点荷载数单元荷载数

0 3

单元荷载:

5.100 2.000 -20.000 6.100 4.000 -20.000

7.100 2.000 -20.000

荷载向量:

-6.667 -60.000 -20.000 -60.000 20.000 6.667 .000 .000 .000 .000

结构位移列阵:

-.00090170 -.00170855 -.00123425 -.00170855 .00123425 .00090170 -.00035385 -.00135470 .00035385 -.00135470

单元位移列阵:

单元内力

单元 NA QA MA NB QB MB 1 -97.582 .000 .000 97.582 .000 .000 2 69.001 .000 .000 -69.001 .000 .000 3 69.001 .000 .000 -69.001 .000 .000 4 -97.582 .000 .000 97.582 .000 .000 5 .000 10.999 .000 .000 29.001 -18.002 6 .000 40.000 18.002 .000 40.000 -18.002 7 .000 29.001 18.002 .000 10.999 .000 8 -69.001 .000 .000 69.001 .000 .000

支座反力

支点 RA RB MB

1 .000 10.999 .000

2 -69.001 69.001 .000

7 .000 10.999 .000

8 .000 69.001 .000

四、实验分析：

1．承受荷载的横杆为梁式杆件，其余皆为二力杆；

2．单元定位向量与结点坐标和杆件长度、截面性质、材料都无关。

五、验日期：二〇一一年六月二十一日星期二

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