Fortran平面钢架有限元分析报告Word格式.docx

1、第十行 ：0为计算终止符。输出：第一部分为输入的数据。RESULTS OF CALCULATION以下为输出结果，第二部分的第一段为4个结点的x,y方向的位移和转角。第二段为1,2,3号单元的轴力，剪力和弯矩。1.4 程序求解中遇到的问题1对实例进行计算时，坐标原点选用不同的点，会导致整个题目的坐标值发生改变，输入的内容会有所不同，最后的结果也不相同2对结点荷载和非结点荷载的正负判断不同，结点荷载的方向和整体坐标有关，非结点荷载方向判断和局部坐标有关。3在非结点荷载中，均布荷载和集中力到始端的距离判断不同。2 有限元分析算例2.1 算例说明已知图示刚架，各杆的材料及截面均相同，弹性模量E210

2、8 kN/m2,A=0.16m2,惯性矩I=0.002m4，q=5kN/m.，一号单元集中力为15KN,一号结点集中力偶为20KN*M,三号结点集中力为10KN. 试求刚架的内力。 节点编号如图 2.2 理论分析对所选取的力学问题进行理论分析，要有详细的推导过程和计算结果。1 内力计算对结构进行分析，可以看出1,2,4单元组成的是二次超静定结构，3,5单元是静定结构。因此先对3,5单元组成的结构进行分析。如上图所示，可以根据x，y方向力平衡，对结点七力矩平衡算得支座反力。再画出其弯矩，剪力轴力图。然后对1,2,4单元组成的结构分析。用力法解超静定，将结点六的约束解除，加上支座反力x1=1，x2

3、=1.画出M1，M2,MP图。MP图 M1图 M2图然后画出其弯矩，剪力，轴力图弯矩图 剪力图 轴力图2 位移计算计算结点1位移，x方向加单位力1 其剪力与弯矩图都为零，轴力图为根据公式:轴力图图乘1x=（12.92*6*1）/EA=（12.92*6*1）/3*107*0.16=1.615e-5y方向加单位力1，忽略剪力的影响，弯矩图图乘1y=-1/EI（3*15.05*3/2+1/2*3*2.82*2/3*3+1/2*1.27*（3+1.27/3）*17.87）+ 1/EI（1/2*1.73*24.32*（4.27+2*1.73/3）=1.611*E-5（略小于程序结果）加单位力偶，剪力与轴

4、力图为零，弯矩图为1=1/EI（3*15.05*1+1/2*3*2.82*1+1/2*1.27*1*17.87）- 1/EI（1/2*1.73*24.32*1）=0.6617e-3计算结点3的位移，x方向加单位力1. 弯矩 轴力1X=-1/EI（3*15.05*6+1/2*3*2.82*6+1/2*1.27*6*17.87）+1/EI（1/2*1.73*24.32*6）-1/EI（1/2*2.17*35.05*（3.29+2*2.71/3） ）+1/EI（1/2*3.29*42.47*2.71/3）+（12.92*6*1）/EA =-0.675E-2.其它位移同理可得。2.3 输入输出数据输入

5、：2.4 分析结果理论分析中，因为内力计算应用了力法，所以程序所得结果和理论结果一致。而对位移进行理论分析时忽略了剪力的影响，所以理论位移略小于程序所计算的结果。可以看出软件的的正确性很高，但是此软件只适用计算平面杆系结构，不能解决弹性力学问题 .结点1位移uv理论值1.615e-51.611*E-50.6617e-3程序值1.640*E-53 程序源代码附上完整的程序源代码。 PROGRAM PFAPC ANALYSIS PROGRAM FOR PLANE FRAME REAL K（200,200）,KE（6,6）,AKE（6,6）,X（100）,Y（100）,AL（100）, #EAI（3

6、,100）,PJ（100）,PF（2,100）,R（6,6）,P（100）,FF（6）, #FE（6）,D（100）,ADE（6）,DE（6）,RT（6,6）,AFE（6）,F（3） INTEGER JE（2,100）,JN（3,100）,JPJ（100）,JPF（2,100）,M（6）,JEAI（100）,NO OPEN（6,FILE=ht2.TXT） OPEN（8,FILE=ht.txt,STATUS=NEW1 READ（6,*）NO IF（NO.EQ.0）STOP WRITE（8,（/9X,A5,I3,A1）（NO=,NO, CALL READ（NJ,N,NEL,NM,NPJ,NPF,J

7、N,X,Y,JE,JEAI,EAI,JPJ,PJ,JPF,PF） DO 5 I=1,N P（I） =0.0 DO 5 J=1,N5 K（I,J）=0.0 DO 10 IE=1,NEL CALL MKE（KE,IE,JE,JEAI,EAI,X,Y,AL） CALL MR（R,IE,JE,X,Y） CALL MAKE（KE,R,AKE） CALL CALM（M,IE,JN,JE） CALL MK（K,AKE,M）10 CONTINUE DO 20 IP=1,NPF CALL MR（R,JPF（1,IP）,JE,X,Y） CALL TRAN（R,RT） CALL PE（FE,IP,JPF,PF,AL

8、） CALL MULV6（RT,FE,AFE） CALL CALM（M,JPF（1,IP）,JN,JE） CALL MF（P,AFE,M）20 CONTINUE DO 30 I=1,NPJ30 P（JPJ（I）=P（JPJ（I）+PJ（I） CALL SOLV（K,P,D,N）（/2（26（1H*）,A）RESULTS OF CALCULATION（/28X,A）NODEL DISPLACEMENT WRITE（8,40）40 FORMAT（9X,NO.N,4X,X-DISPLACEMENT,2X, #Y-DISPLACEMENT,3X,ANG.ROT.（RAD） DO 60 KK=1,NJ

9、DO 50 II=1,3 F（II）=0.0 I1=JN（II,KK）50 IF（I1.GT.0）F（II）=D（I1）60 WRITE（8,70）KK,F（1）,F（2）,F（3）70 FORMAT（4X,I8,2X,3G16.5）（/30X,A）ELEMANT FORCES WRITE（8,80）80 FORMAT（2X,NO.EN（1）,9X,Q（1）M（1）, #9X,N（2）Q（2）M（2） DO 120 IE=1,NEL CALL MADE（IE,JN,JE,D,ADE） CALL MULV6（R,ADE,DE） CALL MULV6（KE,DE,FF） DO 100 IP=1,N

10、PF IF（JPF（1,IP）.EQ.IE）THEN DO 90 I=1,690 FF（I）=FF（I）-FE（I） ENDIF100 CONTINUE WRITE（8,110）IE,（FF（I）,I=1,6）110 FORMAT（I5,2X,6G13.7）120 CONTINUE GOTO 1 END SUBROUTINE READ（NJ,N,NEL,NM,NPJ,NPF,JN,X,Y,JE,JEAI,EAI, #JPJ,PJ,JPF,PF） REAL X（100）,Y（100）,EAI（3,100）,PJ（100）,PF（2,100） INTEGER JE（2,100）,JN（3,100）

11、,JPJ（100）,JPF（2,100）,JEAI（100）, #TITLE（20） READ（6,（20A4）（TITLE（I）,I=1,20）（/9X,20A4）TITLE READ（6,*）NJ,N,NEL,NM,NPJ,NPF（/3（8X,A4,1H:,I2）NJ=,NJ,N=,N,NE=,NEL,NM=,NM,NPJ=,NPJ,NPF=,NPF WRITE（8,10）10 FORMAT（/8X,NO.N （1） （2） （3）,10X,XY READ（6,*）（JN（J,I）,J=1,3）,X（I）,Y（I）,I=1,NJ） DO 20 I=1,NJ20 WRITE（8,（8X,1H

12、（,I2,1H）,3I6,4X,2F10.3）I,JN（1,I）,JN（2,I）, #JN（3,I）,X（I）,Y（I） READ（6,*）（JE（1,I）,JE（2,I）,JEAI（I）,I=1,NEL） WRITE（8,25）25 FORMAT（/7X,NO.E （1） （2） NO.MAT NO.E （1） （2） NO.MAT N2=（NEL+1）/2 DO 30 I=1,N2-130 WRITE（8,40）I,（JE（J,I）,J=1,2）,JEAI（I）, #I+N2,（JE（J,I+N2）,J=1,2）,JEAI（I+N2） IF（N2*2.NE.NEL）WRITE（8,40）N

13、2,JE（1,N2）,JE（2,N2）,JEAI（N2） IF（N2*2.EQ.NEL）WRITE（8,40）N2,JE（1,N2）,JE（2,N2）,JEAI（N2）, #NEL,JE（1,NEL）,JE（2,NEL）,JEAI（NEL）40 FORMAT（4X,4I6,2X,4I6） READ（6,*）（EAI（I,J）,I=1,3）,J=1,NM） WRITE（8,50）（J,（EAI（I,J）,I=1,3）,J=1,NM）50 FORMAT（/3X,NO.MAT,6X,ELASTIC MODULUS,5X,AREA,7X,MOMENT OF INERTIA/（I6,5X,3G16.4）

14、 IF（NPJ.EQ.0）GOTO 70（/20X,12H NODEL LOADS）（16XA）NO.DISP. VALUE READ（6,*）（JPJ（I）,PJ（I）,I=1,NPJ） DO 60 I=1,NPJ60 WRITE（8,（14X,I7,F16.3）JPJ（I）,PJ（I）70 CONTINUE IF（NPF.EQ.0）GOTO 100（/20X,16H NON-NODEL LOADS）（7X,A,8X,A,9X,A）NO.E NO.LOAD.MODEL,AC READ（6,*）（JPF（1,I）,JPF（2,I）,PF（1,I）,PF（2,I）,I=1,NPF） DO 80

15、I=1,NPF80 WRITE（8,90）（JPF（J,I）,J=1,2）,PF（1,I）,PF（2,I）90 FORMAT（6X,I3,8X,I4,8X,2F10.3） RETURN SUBROUTINE MKE（KE,IE,JE,JEAI,EAI,X,Y,AL） REAL KE（6,6）,X（100）,Y（100）,EAI（3,100）,AL（100）,L INTEGER JE（2,100）,JEAI（100） II=JE（1,IE） JJ=JE（2,IE） MT=JEAI（IE） L=SQRT（X（JJ）-X（II）*2+（Y（JJ）-Y（II）*2） AL（IE）=L A1=EAI（1

16、,MT）*EAI（2,MT）/L A2=EAI（1,MT）*EAI（3,MT）/L*3 A3=EAI（1,MT）*EAI（3,MT）/L*2 A4=EAI（1,MT）*EAI（3,MT）/L KE（1,1）=A1 KE（1,4）=-A1 KE（2,2）=12*A2 KE（2,3）=6*A3 KE（2,5）=-12*A2 KE（2,6）=6*A3 KE（3,3）=4*A4 KE（3,5）=-6*A3 KE（3,6）=2*A4 KE（4,4）=A1 KE（5,5）=12*A2 KE（5,6）=-6*A3 KE（6,6）=4*A4 DO 10 I=1,6 DO 10 K=1,610 KE（K,I）=

17、KE（I,K） SUBROUTINE MR（R,IE,JE,X,Y） REAL R（6,6）,X（100）,Y（100）,L,CX,CY INTEGER JE（2,100） I=JE（1,IE） J=JE（2,IE） L=SQRT（X（J）-X（I）*2+（Y（J）-Y（I）*2） CX=（X（J）-X（I）/L CY=（Y（J）-Y（I）/L DO 10 J=1,610 R（I,J）=0.0 DO 20 I=1,4,3 R（I,I）=CX R（I,I+1）=CY R（I+1,I）=-CY R（I+1,I+1）=CX20 R（I+2,I+2）=1 SUBROUTINE MAKE（KE,R,AK

18、E） REAL KE（6,6）,R（6,6）,RT（6,6）,TMP（6,6）,AKE（6,6） CALL MULV（RT,KE,TMP） CALL MULV（TMP,R,AKE） SUBROUTINE CALM（M,IE,JN,JE） INTEGER M（6）,JN（3,100）,JE（2,100）,IE DO 10 I=1,3 M（I）=JN（I,JE（1,IE）10 M（I+3）=JN（I,JE（2,IE） SUBROUTINE MK（K,AKE,M） REAL K（200,200）,AKE（6,6） INTEGER M（6） IF（M（I）.NE.0.AND.M（J）.NE.0） #K

19、（M（I）,M（J）=K（M（I）,M（J）+AKE（I,J） SUBROUTINE PE（FE,IP,JPF,PF,AL） REAL FE（6）,PF（2,100）,AL（100）,L INTEGER JPF（2,100） A=PF（1,IP） C=PF（2,IP） L=AL（JPF（1,IP） IND=JPF（2,IP） DO 5 I=1,65 FE（I）=0.0 GOTO（10,20,30,40,50,60）,IND10 FE（2）=（7.*A/20.+3.*C/20.）*L FE（3）=（A/20.+C/30.）*L*2 FE（5）=（3.*A/20.+7*C/20.）*L FE（6）

20、=-（A/30.+C/20.）*L*220 FE（5）=A*C*3*（2.*L-C）/2./L*3 FE（2）=A*C-FE（5） FE（3）=A*C*2*（6.*L*L-8.*C*L+3.*C*C）/12./L/L FE（6）=-A*C*3*（4.*L-3.*C）/12./L/L30 FE（2）=A*（L-C）*2*（L+2.*C）/L*3 FE（3）=A*C*（L-C）*2/L*2 FE（5）=A-FE（2） FE（6）=-A*C*2*（L-C）/L*240 FE（2）=-6.*A*C*（L-C）/L*3 FE（3）=A*（L-C）*（L-3.*C）/L*2 FE（5）=-FE（2） FE

21、（6）=A*C*（3.*C-2.*L）/L*250 FE（1）=A*（1.-C/L） FE（4）=A*C/L60 FE（1）=C*L/2. FE（4）=FE（1） SUBROUTINE MULV6（A,B,C） REAL C（6）,A（6,6）,B（6） C（I）=0.010 C（I）=C（I）+A（I,J）*B（J） SUBROUTINE MF（P,AFE,M） REAL P（100）,AFE（6） IF（M（I）.NE.0）P（M（I）=AFE（I）+P（M（I） SUBROUTINE SOLV（AK,P,D,N） REAL AK（200,200）,P（100）,D（100） DO 5 I

22、=1,1005 D（I）=P（I） DO 10 K=1,N-1 DO 10 I=K+1,N C=-AK（K,I）/AK（K,K） DO 20 J=I,N20 AK（I,J）=AK（I,J）+C*AK（K,J）10 D（I）=D（I）+C*D（K） D（N）=D（N）/AK（N,N） DO 40 I=N-1,1,-1 DO 30 J=I+1,N30 D（I）=D（I）-AK（I,J）*D（J）40 D（I）=D（I）/AK（I,I） SUBROUTINE MADE（IE,JN,JE,D,ADE） REAL ADE（6）,D（100） INTEGER IE,JN（3,100）,JE（2,100） DO 3 I=1,63 ADE（I）=0.0 IF（JN（I,JE（1,IE）.NE.0）ADE（I）=D（JN（I,JE（1,IE） IF（JN（I,JE（2,IE）.NE.0）ADE（I+3）=D（JN（I,JE（2,IE） SUBROUTINE TRAN（R,RT） REAL R（6,6）,RT（6,6）10 RT（I,J）=R（J,I） SUBROUTINE MULV（A,B,C） REAL A（6,6）,B（6,6）,C（6,6） C（I,J）=0.010 C（I,J）=C（I,J）+A（I,K）*B（K,J）