计算结构力学程序设计报告材料.docx

1、计算结构力学程序设计报告材料实验一 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 输入数据文件单元数NE= 3 结点数NJ= 5 特殊结点数NJT= 5 截面特性分组数NAI= 1 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 1 2 2 3 4 3 4 5 单元截面特性: 1 1 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 1 5 1 1 1 2 0 1001 0 3 2 1001 0 4 2 5 0 截面特

2、性EA: .000 截面特性EI: 100000.000 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 .000 2 .000 4.000 3 .000 4.000 4 4.000 4.000 5 4.000 .000 未知量编号: 0 0 0 1 0 2 1 0 3 1 0 4 0 0 0 单元定位向量MW(6) 单元编号: 1 MW = 0 0 0 1 0 2 单元编号: 2 MW = 1 0 3 1 0 4 单元编号: 3 MW = 1 0 4 0 0 0 单元刚度矩阵：单元号 1 18750.00 .00 -37500.00 -18750.

3、00 .00 -37500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -37500.00 .00 100000.00 37500.00 .00 50000.00 -18750.00 .00 37500.00 18750.00 .00 37500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -37500.00 .00 50000.00 37500.00 .00 100000.00 单元刚度矩阵：单元号 2 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 18750.00 37500.00 .00 -18750.00 37500.00 .00 37500.00 100

4、000.00 .00 -37500.00 50000.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -18750.00 -37500.00 .00 18750.00 -37500.00 .00 37500.00 50000.00 .00 -37500.00 100000.00 单元刚度矩阵：单元号 3 18750.00 .00 37500.00 -18750.00 .00 37500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 37500.00 .00 100000.00 -37500.00 .00 50000.00 -18750.00 .00 -37500.00 1

5、8750.00 .00 -37500.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 37500.00 .00 50000.00 -37500.00 .00 100000.00 结构刚度矩阵： 37500.0 37500.0 .0 37500.0 37500.0 100000.0 .0 .0 .0 .0 100000.0 50000.0 37500.0 .0 50000.0 200000.0实验二 形成单元刚度矩阵和结构刚度矩阵的程序设计一 求图示结构各单元的单元定位向量。结构竖杆的EA=0EI=14040KN.m 其余杆件EA=0 EI=8125KN.m 二 输入数据文件9 8 2 2

6、3 1 4 2 5 3 6 4 7 5 8 6 1 2 3 4 5 67 1 1 1 8 1 1 11 1 1 1 1 1 2 2 246800 3900014040 81250 6 0 6 0 6 0 610 10 7 7 4 4 0 0三 程序编写过程! 输入数据说明(数据之间建议用空格作为分隔符) ! 同一项内容的数据可以在同一行输入,也可分多行输入,建议分多行输入,便于阅读 ! 不同的数据项必须分行输入。 ! 1.单元数NE、结点数NJ、特殊结点数NJT、材料特性组数NAI、结点荷载数NPJ、单元荷载数NPM ! 2.杆端结点号码JH ! 3.特殊结点信息JTX ! 4.杆件材料分组信

7、息JMH ! 5.材料EA ! 6.材料EI ! 7.结点X坐标 ! 8.结点Y坐标 ! 9.如果NPJ0则读入结点荷载PJZ(NPJ,2) ! 结点号.方向号(1=X,2=Y,3=M) 荷载值 ! 力以沿坐标轴正向为正,弯矩以逆时针方向为正:整体坐标系下 ! 10.如果NPM0则读入单元荷载PMZ(NPM,3) ! 单元号.荷载类型号(教材P63表中的L值) 荷载距单元始结点的距离 荷载值 ! 力以沿坐标轴正向为正,弯矩以逆时针方向为正:局部坐标系,与单元两端结点编号的顺序有关. MODULE JGLX INTEGER NE,NJ,NJT,NJZ,NAI,N,MW(6),NPJ,NPM !

8、定义可分配大小的数组 INTEGER,ALLOCATABLE:JH(:,:),JW(:,:),JZH(:),JMH(:),JTX(:,:) DOUBLE PRECISION,ALLOCATABLE:EA(:),EI(:),X(:),Y(:),SL(:),CX(:),SY(:),FLZ(:,:),P(:) DOUBLE PRECISION,ALLOCATABLE:PJZ(:,:),PMZ(:,:),ZK(:,:),XSA(:,:) END MODULE JGLX ! 形成结构总荷载向量 USE JGLX CHARACTER*20 INAME,ONAME INTEGER*2 ID CALL GET

9、ARG(1,INAME,ID) IF(ID 0) THEN WRITE(*,(1X,A) 请指定输入数据文件： READ(*,(A) INAME ENDIF OPEN(1, FILE = INAME,STATUS=OLD,ERR=2) ! 打开输入数据文件 CALL GETARG(2,ONAME,ID) IF(ID 0) THEN WRITE(*,(1X,A) 请指定输出数据文件： READ(*,(A) ONAME ENDIF OPEN(2, FILE = ONAME,STATUS=REPLACE,ERR=2) ! 打开输出数据文件 ! 读入单元数、结点数、特殊结点数、材料特性组数、结点荷载数

10、、单元荷载数 READ(1,*) NE,NJ,NJT,NAI,NPJ,NPM ! 分配数组内存 ALLOCATE(JH(2,NE),JW(3,NJ),JTX(4,NJT),JMH(NE) ALLOCATE(EA(NAI),EI(NAI),X(NJ),Y(NJ),SL(NE),CX(NE),SY(NE),XSA(NE,7) READ(1, *) (JH(I,J),I=1,2),J= 1,NE) ! 读入杆端结点号码 READ(1, *) (JTX(l,J),l=1,4),J = 1,NJT) ! 读入特殊结点信息 READ(1,*) (JMH(I),I=1,NE) ! 读入杆件材料分组信息 RE

11、AD(1,*) (EA(I),I=1,NAI) ! 读入材料EA READ(1,*) (EI(I),I=1,NAI) ! 读入材料EI READ(1,*) (X(I),I=1,NJ) ! 读入结点X坐标 READ(1,*) (Y(I),I=1,NJ) ! 读入结点Y坐标 CALL QJW ! 各结点求知量在结构位移列阵中的编号JW数组 CALL QJZH ALLOCATE(FLZ(NJZ,3) WRITE(2,1) NE,NJ,NJT,NJZ,NAI WRITE(2,(/1X,单元两端结点号:/4(4X,单元, 2X,起点,2X,终点) WRITE(2,(4(4X,I4,I6,I6) (J,(

12、JH(I,J),I=1,2),J=1,NE) WRITE(2,(/1X,单元截面特性:/20(1X,I3) JMH WRITE(2,(/1X,特殊结点信息(结点号,结点各自由度的约束特征数):& /3(1X,结点号, 2X,特征数,2X,特征数,2X,特征数) WRITE(2,(3(1X,I6,2X,I6,2X,I6,2X,I6) (JTX(I,J),I=1,4),J=1,NJT) WRITE(2,(/1X,截面特性EA:/6(1X,F14.3) EA WRITE(2,(/1X,截面特性EI:/6(1X,F14.3) EI WRITE(2,(/1X,结点坐标:/3(2X,结点, 5X,X坐标,

13、5X,Y坐标) WRITE(2,(3(1X,I5,2F10.3) (I,X(I),Y(I),I=1,NJ) WRITE(2,(/1X,未知量编号:/(16I5) JW ALLOCATE(ZK(N,N),P(N) ! 结构总刚度矩阵与总荷载列阵,N是结构位移未知量总数 WRITE(2,(/1X,A) 单元定位向量MW(6) ! 输出标题 DO M= 1,NE ! 求各单元的单元定位向量 CALL QMW(M) ! 求单元M的单元定位向量 WRITE(2,(1X,单元编号:,I5,4X,MW = ,6I5) M,(MW(I),I = 1,6) ENDDO CALL DCH ! 计算各单元长度及co

14、s,sin CALL QXS ! 确定各单元的七个常数 CALL KJX1 ! 结构刚度矩阵(满阵) WRITE(2,(/1X,A) 结构刚度矩阵： WRITE(2,(6F12.1)(ZK(I,J),I=1,N),J=1,N) WRITE(2,(/ 2X,结点荷载数,2X,单元荷载数) WRITE(2,(6X,I6,6X,I6) NPJ,NPM ALLOCATE(PJZ(NPJ,2) ALLOCATE(PMZ(NPM,3) CALL YDX ! 计算结构荷载向量 CLOSE(1) CLOSE(2) DEALLOCATE(JH,JW,JTX,JMH,EA,EI,X,Y,SL,CX,SY,XSA,

15、ZK,FLZ,P,PJZ,PMZ) ! 释放数组内存1 FORMAT(/30X,平面杆系分析/1X,单元数NE=,I11,/1X,结点数NJ=,I11,/1X,特殊结点数NJT=, I6,& /1X,支座结点数NJZ=,I6,/1X,截面特性分组数NAI=,I2)2 END四 计算结果单元数NE= 9 结点数NJ= 8 特殊结点数NJT= 2 支座结点数NJZ= 2 截面特性分组数NAI= 2 荷载组数NL= 0 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 3 1 2 4 2 3 5 3 4 6 4 5 7 5 6 8 6 7 1 2 8 3

16、4 9 5 6 单元截面特性: 0 0 1 1 1 1 1 1 2 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 7 1 1 1 8 1 1 1 截面特性EA: 12345.000 13245.000 截面特性EI: 468000.000 390000.000 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 0.000 10.000 2 6.000 10.000 3 0.000 7.000 4 6.000 7.000 5 0.000 4.000 6 6.000

17、 4.000 7 0.000 0.000 8 6.000 0.000 未知量编号: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 0 0 0 0 0 单元定位向量MW(6) 单元编号: 1 MW = 7 8 9 1 2 3 单元编号: 2 MW = 10 11 12 4 5 6 单元编号: 3 MW = 13 14 15 7 8 9 单元编号: 4 MW = 16 17 18 10 11 12单元编号: 5 MW = 0 0 0 13 14 15 单元编号: 6 MW = 0 0 0 16 17 18 单元编号: 7 MW = 1 2 3 4 5

18、 6 单元编号: 8 MW = 7 8 9 10 11 12 单元编号: 9 MW = 13 14 15 16 17 18 结构刚度矩阵各行带宽 9 8 7 9 8 7 9 8 7 9 8 7 6 5 4 3 2 1 结构刚度矩阵对角元位置 1 10 18 25 34 42 49 58 66 73 82 90 97 103 108 112 115 117 单元刚度矩阵：单元号 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0

19、0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 单元刚度矩阵：单元号 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 单元刚度矩阵：单元号 3 208000.00 0.00 -312000

20、.00 -208000.00 0.00 -312000.00 0.00 4115.00 0.00 0.00 -4115.00 0.00 -312000.00 0.00 624000.00 312000.00 0.00 312000.00 -208000.00 0.00 312000.00 208000.00 0.00 312000.00 0.00 -4115.00 0.00 0.00 4115.00 0.00 -312000.00 0.00 312000.00 312000.00 0.00 624000.00 单元刚度矩阵：单元号 4 208000.00 0.00 -312000.00 -20

21、8000.00 0.00 -312000.00 0.00 4115.00 0.00 0.00 -4115.00 0.00 -312000.00 0.00 624000.00 312000.00 0.00 312000.00 -208000.00 0.00 312000.00 208000.00 0.00 312000.00 0.00 -4115.00 0.00 0.00 4115.00 0.00-312000.00 0.00 312000.00 312000.00 0.00 624000.00 单元刚度矩阵：单元号 5 87750.00 0.00 -175500.00 -87750.00 0.

22、00 -175500.00 0.00 3086.25 0.00 0.00 -3086.25 0.00 -175500.00 0.00 468000.00 175500.00 0.00 234000.00 -87750.00 0.00 175500.00 87750.00 0.00 175500.00 0.00 -3086.25 0.00 0.00 3086.25 0.00 -175500.00 0.00 234000.00 175500.00 0.00 468000.00 单元刚度矩阵：单元号 6 87750.00 0.00 -175500.00 -87750.00 0.00 -175500.

23、00 0.00 3086.25 0.00 0.00 -3086.25 0.00 -175500.00 0.00 468000.00 175500.00 0.00 234000.00 -87750.00 0.00 175500.00 87750.00 0.00 175500.00 0.00 -3086.25 0.00 0.00 3086.25 0.00 -175500.00 0.00 234000.00 175500.00 0.00 468000.00 单元刚度矩阵：单元号 7 2057.50 0.00 0.00 -2057.50 0.00 0.00 0.00 26000.00 78000.00

24、 0.00 -26000.00 78000.00 0.00 78000.00 312000.00 0.00 -78000.00 156000.00 -2057.50 0.00 0.00 2057.50 0.00 0.00 0.00 -26000.00 -78000.00 0.00 26000.00 -78000.00 0.00 78000.00 156000.00 0.00 -78000.00 312000.00 单元刚度矩阵：单元号 8 2057.50 0.00 0.00 -2057.50 0.00 0.00 0.00 26000.00 78000.00 0.00 -26000.00 780

25、00.00 0.00 78000.00 312000.00 0.00 -78000.00 156000.00 -2057.50 0.00 0.00 2057.50 0.00 0.00 0.00 -26000.00 -78000.00 0.00 26000.00 -78000.00 0.00 78000.00 156000.00 0.00 -78000.00 312000.00 单元刚度矩阵：单元号 9 2207.50 0.00 0.00 -2207.50 0.00 0.00 0.00 21666.67 65000.00 0.00 -21666.67 65000.00 0.00 65000.00

26、 260000.00 0.00 -65000.00 130000.00 -2207.50 0.00 0.00 2207.50 0.00 0.00 0.00 -21666.67 -65000.00 0.00 21666.67 -65000.00 0.00 65000.00 130000.00 0.00 -65000.00 260000.00 结构刚度矩阵2057.500 0.000 0.000 -2057.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 26000.000 78000.000 0.000 -26000.000 78000.000 0.000 0.000 0.0

27、00 312000.000 0.000 -78000.000 156000.000 0.000 0.000 0.000 2057.500 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 26000.000 -78000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 312000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 210057.500 0.000 312000.000 -2057.500 0.000 0.000 -208000.000 0.000 312000.000

28、30115.000 78000.000 0.000 -26000.000 78000.000 0.000 -4115.000 0.000 936000.000 0.000 -78000.000 156000.000 -312000.000 0.000 312000.000 210057.500 0.000 312000.000 0.000 0.000 0.000 -208000.000 0.000 312000.000 30115.000 -78000.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -4115.000 0.000 936000.000 0.000 0.000 0.00

29、0 -312000.000 0.000 312000.000 297957.500 0.000 -136500.000 -2207.500 0.000 0.000 28867.917 65000.000 0.000 -21666.667 65000.000 1352000.000 0.000 -65000.000 130000.000 297957.500 0.000 -136500.000 28867.917 -65000.000 1352000.000 质量矩阵: 1500.0000 1500.0000 4500.0000 1500.0000 1500.0000 4500.0000 质量矩

30、阵: 2250.0000 2250.0000 5062.5000 2250.0000 2250.0000 5062.5000 质量矩阵: 2650.0000 2650.0000 4595.8333 2650.0000 2650.0000 4595.8333 迭代次数= 1 误差= NaN 振型系数R(1)= NaN 固有频率W(1)= NaN Hz 周期T(1)= NaN 秒 振型向量: NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN 迭代次数= 1 误差= NaN 振型系数R(2)= NaN 固有频率W(2)= NaN Hz 周期T(2)= NaN 秒 振型向量: NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN NaN