plik


Dynamika Budowli Drgania ukBadw dyskretnych o skoDczonej liczbie stopni swobody swobody wykBad 4 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Dyskretyzacja ukBadw yy j Stanprzemieszczeniapunktwmaterialnychnale|cychdorozpatrywanejkonstrukcji mo|naopisazbioremwielko[ci,ktrenazywamywspBrzdnymiuoglnionymi. Liczbadynamicznychstopniswobody(DSS) liczbaniezale|nychwspBrzdnych uoglnionychniezbdnychdookre[leniapoBo|eniawszystkichpunktwmaterialnych gy  y p y p y wka|dejchwili,wzgldemstanurwnowagistatycznej. Z uwagi na DSS modele obliczeniowe dzielimy na ZuwaginaDSS,modeleobliczeniowedzielimyna: " UkBadyojednymstopniuswobody " UkBadyoskoDczonejliczbiestopniswobody(ukBadydyskretne) " UkBadyonieskoDczonejliczbiestopniswobody(ukBadycigBe) KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 2 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody mu + c u + k u = p (t) Rwnanie ruchu j j j j j j j j j j j j j j fij + fdj + fsj = p (t) j fi1 fd1 fs1 p1(t) # # # # # # # # ++= # # # # # # # fi2 fd fs2 p2(t)# # # # 2 # # # ## fi1 = mu1 1 f m u fi2 = m2u2 fs1 = k1u1 + k (u1 - u2) 2 fs2 =-k2(u1 - u2) f = c u + c (u - u ) fd1 = c1u1 + c2(u1 - u2) fd 2 = c2(u2 - u1) = -c2(u1 - u2) m1 0 u1 c1 + c2 -c2 u1 k1 + k2 -k2 u1 p1(t) # # # # # # # # # # # # # # ++ = # 2 # 0 m2 # #u # # -c2 c2 # #u # # -k2 k2 # #u2 # # p2(t)# # # # 2 # # # # # # # # # # Mu(t) + Cu(t) + Ku(t) = p(t) KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 3 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Drgania swobodne nietBumione g Mu + Ku = 0 u(0) = u u(0) = u0 !warunkipocztkowe u(0) = u0 a)czsto[ciipostaciedrgaDwBasnych ) [ i i i d D B h u(t) = qn(t) n qn(t) = An cosnt + Bn sinnt 22 M(- Ann cosnt - Bnn sinnt) n +K(An cosnt + Bn sinnt) n = 0 2 K - nM n = 0 n ( ) ( ) n 2 2 d t KM 0 det K - nM = 0 ( ) ( ) KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 4 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody 2 n warto[ciwBasne warto[ci wBasne n 2 2 K - nM n = 0 ( ) ( ) n wektorywBasne 2 2 ## ## 1 0 0 ## 2 0 2 0 ## !macierzwidmowa &!2 = ## ## ## 2 ## 0 0 N # # 11 12 1N # # #   # # 22 2N # # # ## 21  == !macierzmodalna(wBasna) #jn ## # = # N NN # N 2 NN # # N1 #N12 # = 1 2 N [] 2 K n = M nn K = M&!2 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 5 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody -1 1 F = K Mu + Ku = 0 FMu + u = 0 2 2 n warto[ciwBasne I - nFM n = 0 ( ) n wektory wBasne wektorywBasne 2 det I - nFM = 0 ( ) ( ) KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 6 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody b)ortogonalno[inormalizacjapostacidrgaD ) g j p g Je|eliwszystkiewarto[ciwBasnen srzeczywiste,towektorywBasneodpowiadajce r|nymczsto[ciomdrgaDwBasnychn `" n sortogonalnezwagmacierzy sztywno[ciizwagmacierzybezwBadno[ci T K 0 T M 0 n K r = 0 n M r = 0 Ortogonalno[postacidrgaDzapewnia,|enastpujcemacierzesdiagonalne M=TM K = TK NormalizacjawektorwwBasnych n n n = n = nT M n max n TM = I T K = &!2 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 7 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad1 y 2 2 [mode,vale] = eig(K,M) K - nM n = 0 ( ) ( ) macierz macierz vale = 1301.7 0 modalna widmowa 0 7587.1 mode = val=diag(vale); -0.7071 -0.7071 w=sqrt(val); w sqrt(val); -1.0000 1.0000 f=w/2/pi; 1 2 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 8 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad2 y Macierz sztywno[ci: Macierzsztywno[ci: a)metodajednostkowychstanwprzemieszczeD u u   u1 u2 3 4 192EI -96EI 24EI # # 0 # L3 L3 L2 # # # -96EI 96EI -24EI -24EI # # # ## L3 L3 L2 L2 # K = # # -24EI 16EI 4EI # # 0 # # L2 LL # # 24EI -24EI 4EI 8EI ## ## # L2 L2 LL # KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 9 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad2 y Macierz sztywno[ci: Macierzsztywno[ci: b)metodaagregacjielementowychmacierzysztywno[ci 0 013 1 3 2 4 00 1 3 1324 12EI 6EI -12EI 6EI 12EI 6EI -12EI 6EI # # # # 1 0 # 3232 # L1 L1 L1 # L3222 L1 # L2 L3 # L2 # 2 # # ## ## ## ## 6EI 4EI -6EI 2EI 6EI 4EI -6EI 2EI 6EI 4EI -6EI 2EI 6EI 4EI -6EI 2EI 3 3 # # 2 0 L1 # L2 # L1 # L2 # L12 L22 L1 L2 2 e # # k1 = ke = 2 #-12EI -6EI 12EI -6EI # # # -12EI -6EI 12EI -6EI # # # # 2 3232 1 L1111 L3222 L1 L1 L1 # L32 L2 L2 # # # ## ## 1 222 2 # # # # 6EI 2EI -6EI 4EI 6EI 2EI -6EI 4EI # # # # 4 2 3 L1 L1 # L2 L2 # L1 L2 # L12 # # L22 # L1 L2 # # 2 1234 192EI -96EI 24EI # # 1 0 # L3 L3 L2 # # # -96EI 96EI -24EI -24EI # # 2 2 3 # ## L3322 L3 L2 L2 # K = # # -24EI 16EI 4EI # # 0 # # L2 LL 3 # # 24EI -24EI 4EI 8EI ## ## # L2 L2 LL # 4 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 10 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad2 y Macierz mas: Macierzmas: u1 u2 3 4 a)metodamasskupionych K12 K11 192EI -96EI 24EI # # mL # # 0 # 0 L3 L3 L2 # # # 2 # # M = # # -96EI 96EI -24EI -24EI ## ## mL mL ## ## 0 # L3 L3 L2 L2 # # # # 4 # K = # # -24EI 16EI 4EI # # 0 # # L2 LL # # 24EI 24EI 4EI 8EI 24EI -24EI 4EI 8EI ## ## # L2 L2 LL # K K 21 22 -1 K ' = K11 - K12K K 22 21 768 -240 # # # # EI EI 7 7 7 7 K ' = ## ## -240 96 L3 # # # # # 7 7 # KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 11 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad2 y Macierz mas: Macierzmas: b)metodamasrozBo|onych (metoda agregacji elementowych macierzy bezwBadno[ci) (metodaagregacjielementowychmacierzybezwBadno[ci) 00131324 1 # 0 156 22L1 54 -13L1 # 156 22L2 54 -13L2 # # # # ## ## 22 22 3 22L 4L2 13L 3L2 # 3 L # L1 # 22L1 4L1 13L1 -3L1 # 0mel = L2 # 22L2 4L2 13L2 -3L2 # 0 el 2 m1 = # 420 54 13L2 156 -22L2 # # 2 420 54 13L1 156 -22L1# # # 1 # # 22 #-13L2 -3L2 -22L2 4L2 # # 2 2 # #-13L1 -3L1 -22L1 4L1 # 4 # # 3 192EI -96EI 24EI # # 0 # L3 L3 L2 # 1234 # # -96EI 96EI -24EI -24EI 1 # # 312 54 0 -6.5L # # # ## LL3 LL2 # L3 LL2 L ## ## 2 2 K = 54 156 6.5L -11L L # # # # -24EI 16EI 4EI M = # # 0 # # 840 0 6.5L 2L2 -0.75L2 3 # # L2 LL # # # # #-6.5L -11L -0.75L2 L2 # 24EI -24EI 4EI 8EI 4 # # 2 ## # L22 L L # L2 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 12 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody PrzykBad2 y mL 768 -240 # # # # 0 # # # # EI 2 7 7 M = K = # # # # mL -240 96 L3 # # # # 0 ## ## ## ## # 4 # # 7 7 # # 4 # # 7 7 # [mode,vale] eig(K,M) [mode,vale] = eig(K,M) val = diag(vale) omega = sqrt(val) f=omega/2/pi mode = -0.3274 -1.0000 0 3274 1 0000 -1.0000 0.6547 f = 6.3178 32.5434 KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 13 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Drgania swobodne tBumione g Mu + Cu + Ku = 0 Wektorprzemieszczeniawyra|onywewspBrzdnychmodalnych N u = q " qr " qr = q r r r=1 Macierz tBumienia proporcjonalnego Macierz tBumienia proporcjonalnego C = a M + a K C = a0M + a1K T T K = TK M=TM C=TC Rwnanie ruchu we wspBrzdnych modalnych RwnanieruchuwewspBrzdnychmodalnych Mq + Cq + Kq = 0 N rwnaD r|niczkowych Liczba tBumienia ka|dej postaci Cn n M q + C q + K q = 0 M qn + Cnqn + Knqn = 0  n = n 2M n n KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 14 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Wyznaczanie macierzy tBumienia proporcjonalnego Wyznaczanie macierzy tBumienia proporcjonalnego C = a0M C = a1K Cn = a0M n 2 Cn = a1Kn = a1n M n 1 n 1 n n n Cn a0Mn a0 Cn 2 n a1n M a1n n ===  n = == 2M  2M  2 2M n 2M n 2n n n 2M n 2M n 2 n n a0 1 a1 a0 1 a1  n = " + n 2 n 2 a0 1 a1 1 # ii i = " + i  i # 22 2 i 2 ## ## i i a0 # # # # 1 ## = a0 1 a1 #a ## # 1 ## 2  = " +  j # 1 # # # jj j 2  2 ## 2  2 #  j # j j # # KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 15 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Drgania wymuszone siB harmoniczn gy   Mu + Ku = po sint u(t) = uo sint K - 2M uo = po ( ) pz  zastpcza siBastatyczna Kd Kd  dynamiczna macierz sztywno[ci Ku p +  Mu u amplituda drgaD wymuszonych harmonicznie Kuo = po + 2Muo uo  amplitudadrgaDwymuszonychharmonicznie pz uo = K-1po d KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 16 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Drgania wywoBane dowolnym obci|eniem gy y  wymuszajcym Mu + Cu + Ku = p(t) CaBkowanienumerycznerwnaDruchu: Ca o a e u e yc e a uc u " metodar|niccentralnych " metodaNewmarka KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 17 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody Metoda r|nic centralnych Metodar|niccentralnych Mui + Cui + Kui = pi ui+1 - ui-1 ui+1 - 2ui + ui-1 ui = , ui = 2 2t t t ( ) ( ) ui+1 - 2ui + ui-1 ui+1 - ui-1 M + c + kui = pi 2 2 2t 2t  t ( ) ( ) ## ## # # ## ## # # MC MC 2M  + - ##ui+1 = pi - ##ui-1 - #K - #ui  ui+1 = K-1 pi 222 2t 2t t t t ## ## # # ( ) ( ) ( ) # ## # # #  p K Warunekstabilno[ci 2 t d" tkr = kr max KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 18 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde Dynamika Budowli Drgania ukBadw o skoDczonej liczbie stopni swobody [u,v,a]=mrc(M,C,K,P,t,u0,v0) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % funkcja calkowania rownan ruchu metoda roznic centralnych % funkcja calkowania rownan ruchu metoda roznic centralnych % [u,v,a]=mrc(M,C,K,P,t,u0,v0) %--------------------------------------------------------- % WEJSCIE: % M - macierz mas (n x n) % C - macierz tlumienia (n x n) % K - macierz sztywnosci (n x n) %P wektor obciazen zewnetrznych (n x nt) % P - wektor obciazen zewnetrznych (n x nt) % t - wektor czasu (1 x nt) % u0 - wektor przemieszczen poczatkowych (1 x n) % v0 - wektor predkosci poczatkowych (1 x n) %---------------------------------------------------------- % WYJSCIE: % u - wektor przemieszczen (n x nt) % e to predkosci (n t) % v - wektor p ed osc ( x nt) % a - wektor przyspieszen (n x nt) %---------------------------------------------------------- KatedraMechanikiBudowliiMostw,WydziaBIn|ynieriiLdowejiZrodowiska,PolitechnikaGdaDska MagdalenaRucka 19 Budowni ctwo, semestr5, rokakademi cki 2011/12 KrzysztofWilde

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Dynamika Budowli wyklad 3 11 12
Metodologia wykład 11 12 Tabela
wykład 11 12
wykład 5 8 11 12
Wykład 3 11 3 12
Kierunek Analityka Medyczna zal wykładów 11 12
Metodologia wykład 11 12
11 mechanika budowli wykład 11 linie wplywu?lki ciaglej
11 12 02 wyklad algebra
wykład 6 15 11 12
wykład 7 22 11 12
Wyklad 11 dynamika osrodkow sprezystych
11 12 09 wyklad algebraid337
wykład 8 29 11 12

więcej podobnych podstron