平面钢架程序设计(PPT27).ppt

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1、第一节第一节概述概述第二节第二节平面刚架内力和位移计算的框图与程平面刚架内力和位移计算的框图与程序序第三节第三节平面刚架程序计算实例平面刚架程序计算实例l平面刚架在荷载作用下的结点位移和杆端力平面刚架在荷载作用下的结点位移和杆端力l图图3-15所示的六种固端梁的等效结点荷载所示的六种固端梁的等效结点荷载l平面和桁架组合结构平面和桁架组合结构l本程序建立整体刚度矩阵时，采用直接刚度法中的本程序建立整体刚度矩阵时，采用直接刚度法中的“先处理法先处理法”。l各单元为等截面杆。当两结点间的梁自然段抗弯刚度不等时，可将截各单元为等截面杆。当两结点间的梁自然段抗弯刚度不等时，可将截面突变点作为结点处理。面

2、突变点作为结点处理。l本章根据第一章所述的计算原理和方法，讨论用矩阵位移计算平面刚本章根据第一章所述的计算原理和方法，讨论用矩阵位移计算平面刚架结构的程序设计架结构的程序设计本程序可用于计算本程序可用于计算编制说明编制说明1.计算模型计算模型 TjjjiiieMYXMYXF Tjjjiiievuvu在局部坐标系下，单元刚度矩阵如下式所示，即在局部坐标系下，单元刚度矩阵如下式所示，即:lEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEAlEAlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEIlEAlEAke460260612061200000260460612061200000222323222

3、3232坐标变换 杆端力和杆端位移的坐标变换是通过式（1-26）所示的单元坐标变换矩阵 eT完成的。1000000cossin0000sincos0000001000000cossin0000sincosaaaaaaaaeT 局部坐标单元杆端力、杆端位移与整体坐标系下单元杆端力、杆端位移之间的关系分别为式（1-25）和式（1-28），即 eeeTeeeeTkTFTF 整体坐标系下的单元刚度矩阵为 eeeTeTkTk 这里ek 为式（1-19）所示的 6 阶方阵。3.支承条件的引入及整体刚度矩阵的组集支承条件的引入及整体刚度矩阵的组集整体刚度矩阵的组集采用整体刚度矩阵的组集采用“直接刚度矩阵法直

4、接刚度矩阵法”。整体坐标系下单元刚度矩。整体坐标系下单元刚度矩阵各元素的下标由单元定位数组确定，即在组集整体刚度矩阵之前引入支阵各元素的下标由单元定位数组确定，即在组集整体刚度矩阵之前引入支承条件。承条件。确定单元数组时应注意以下两个问题确定单元数组时应注意以下两个问题（1）支座结点的未知位移分量编号）支座结点的未知位移分量编号若单元的某一端与支座相联，则单元支座结点的未知位若单元的某一端与支座相联，则单元支座结点的未知位移分量信息应按表移分量信息应按表5-1输入输入（2）杆件联结点未知位移分量编号）杆件联结点未知位移分量编号若单元的某一端与其他杆件相联，则应首先根据联结情若单元的某一端与其他

5、杆件相联，则应首先根据联结情况确定结点编码，而后再确定与结点相应的单元未知位况确定结点编码，而后再确定与结点相应的单元未知位移分量编码。现将常遇到的几种情况列于表移分量编码。现将常遇到的几种情况列于表5-2中。中。表 5-1 支座结点未知位移分量信息 支座名称 简图 未知位移分量编号（u、v、）结点编号 固定支座 0，0，0 1 铰支座 0，0，1 1 1 1，0，2 1 滚轴支座 2 0，1，2 1 1 1，0，0 1 滑动支座 2 0，1，0 1 自由端 1，2，3 1 结结 点点 名名 称称 结结 点点 简简 图图 结结 点点 编编 号号 未未 知知 位位 移移 分分 量量 编编 号号

6、1（1，2，3）组 合 结 点 2（1，2，4）1（1，2，3）2（1，2，4）铰 结 点 3（1，2，5）1（1，2，3）2（1，4，5）1（1，2，3）链 杆 联 合 结 点 2（4，2，5）1（1，2，3）2（1，4，3）1（1，2，3）滑 动 支 座 结 点 2（4，2，3）刚 结 点 1（1，2，3）开始（1）标题及数组说明（读入题目序号NO）NO是否为零（2）读入数据并打印（3）形成整体刚度矩阵（4）形成结点荷载（5）解方程并打印杆端位移（6）计算并打印杆端力结束(7)子程序READ(8)子程序MKE（9）子程序MR（10）子程序MAKE（11）子程序CALM（12）子程序MK（1

7、3）子程序PE（14）子程序MULV6（15）子程序MF（16）子程序SOLV（17）子程序MADE（19）子程序MULV（18）子程序TRAN第二节第二节 平面刚架内力和位移计算的框图与程序平面刚架内力和位移计算的框图与程序 一、程序标识符说明 平面刚架静力分析程序名为PFSAP(Plane Farme Structural Analysis Program)。其主要标识符说明如下：TITLE(20)算力标题。实型数组，输入参数。NJ结点总数。，输入参数。N结点自由度，即整体刚度矩阵的阶数。整型变量，输入参数。NE单元总数。整型变量，输入参数。NM单元类型总数。同类型的单元E、A、I相同。整

8、型变量，输入参数。NPJ结点载荷总数。整型变量，输入参数。NPF非结点载荷总数。整型变量，输入参数。JN（3，100）结点位移号数组。整型数组，输入参数。X（100），Y（100）结点坐标数组。实型数组，输入参数。JE（2，100）单元两端结点号数组。整型数组，输入参数。JEAI（100）单元类型信息数组，JEAI（e）为单元的类型号。同类型的单元弹性模量、横截面积及极惯性矩均相同。整型数组，输入参数。EAI（3，100）各类型单元的物理、几何性质数组，EAI（1，e）、EAI（2，e）、EAI（3，e）分别为第 e 号类型单元的弹性模零、横截面集、惯性矩。实型数组，输入参数。JPJ（3，10

9、0）结点载荷位移号数组，JPJ（I）为与第 I 各结点行营位移分量的位移号。整型数组，输入参数。PJ（100）结点荷载数值组。PJ（I）为第 I 各结点荷载数值。整型数组，输入参数。JPF（2，100）非结点荷载作用的单元号及类型数组。JPF（1，e）为第 e 各非结点荷载作用的单元号。JPF（2，e）为第 e 各非结点荷载的类型，其取值 1 至 6，对应图 3-15 的 6 种情况。整型数组，输入参数。PF（2，100）非结点荷载参数数组。PF(1，e)、PF（2，e）分别为第 e 各非结点载荷参数 a、c。整型数组，输入参数。M（6）单元定位数组。整型数组，输入参数。K（200，200）结

10、构刚度矩阵数组。实型数组。KE（6，6）局部坐标系下单元刚度矩阵数组。实型数组。AKE（6，6）整体坐标系下单元刚度矩阵数组。实型数组。AL（100）单元长度数组。实型数组。R（6，6）单元坐标转换矩阵。实型数组。RT（6，6）单元坐标转换矩阵的转置矩阵。实型数组。P（100）综合结点荷载数组。实型数组。FF（6）局部坐标系下单元杆端力数组。实型数组。FE（6）局部坐标系下单元等效荷载数组。实型数组。AFE（6）整体坐标系下单元等效荷载数组。实型数组。D（50）整体坐标系下自由解点位移数组。实型数组。ADE（6）整体坐标系下单元杆端位移数组。实型数组。DE（6）局部坐标系下单元杆端位移数组。实

11、型数组。F（3）整体坐标系下结点位移数组。实型数组。NO计算题目的符号，整型变量，输入参数。SQRT标准函数，计算非负实数的平方根。READ子程序，输入原始数据。MKE子程序，计算局部坐标系下单元刚度矩阵。MR子程序，计算单元坐标转换矩阵。平面刚架静力分析原程序（平面刚架静力分析原程序（PFSAP.FOR)1:CANALYSIS PROGRAM FOR PLANE FRAME2:REAL K(200,200),KE(6,6),AKE(6,6),X(100),Y(100),AL(100)3:&EAI(3,100),PJ(100),PF(2,100),R(6,6),P(100),FF(6),4:&

12、FE(6),D(100),ADE(6),DE(6),RT(6,6),AFE(6),F(3)5:INTEGER JE(2,100),JN(3,100),JPJ(100),JPF(2,00),M(6),6:&JEAI(100),NO7:OPEN(6,FILE=PFSAP.IN)8:OPEN(8,FILE=PFSAP.OUT)9:READ(6,)NO10:IF(NO.EQ.0)STOP11:WRITE(8,(/A5,I3,A1)(NO.=,NO,12:CALL READ(NJ,N,NE,NM,NPJ,NPF,JN,X,Y,JE,&JEAI,EAI,JPJ,PJ,JPF,PF)13:DO 5 I=1,

13、N14:P(I)=015:DO 5 J=1,N16:K(I,J)=017:DO 10 IE=1,NE18:CALL MKE(KE,IE,JE,JEAI,EAI,X,Y,AL)19:CALL MR(R,IE,JE,X,Y)20:CALL MAKE(KE,R,AKE)2:6:数组说明数组说明7:8:定义输入输出设备定义输入输出设备9:11:读题目序号。若序号为零，停止运算，读题目序号。若序号为零，停止运算，程序结束，否则，将序号打印出来。程序结束，否则，将序号打印出来。18:调用调用MKE，形成局部坐标系下的单元刚度矩阵。，形成局部坐标系下的单元刚度矩阵。19:调用调用MR，形成单元坐标转换矩阵。

14、，形成单元坐标转换矩阵。20:调用调用MAKE，形成整体坐标系的单元刚度矩阵。在，形成整体坐标系的单元刚度矩阵。在该子程序中又调用了该子程序中又调用了TRAN和和MULV。21:CALL CALM(M,IE,JN,JE22:CALL MK(K,AKE,M)23:10CONTINUE24:DO 20 IP=1,NP25:CALL MR(R,JPF(1,IP),JE,X,Y）26:CALL TRAN(R,RT）27:CALL PE(FE,IP,JPF,PF,AL）28:CALL MULV6(RT,FE,AFE)29:CALL CALM(M,JPF(1,IP),JN,JE)30:CALL MF(P,

15、AFE,M）31:20CONTINUE32:DO 30 I=1,NP33:30P(JPJ(I)=P(JPJ(I)+PJ(I)34:CALL SLOV(K,P,D,N）35:WRITE(8,(/2(26(1H),A)RESULTS OF CALCULATION36:WRITE(8,40)37:40FORMAT(/5X,NO.N,4X,X-DISPLACEMENT,2X,38:Y-DISPLACEMENT,3X,ANG.ROT.(RAD)39:DO 60 KK=1,NJ40:DO 50 II=1,341:F(II)=042:I1=JN(II,KK)21:调用调用CALM,形成单元定位数组。形成单元

16、定位数组。22:调用调用MK子程序，按单元定位数子程序，按单元定位数组给出的编号，组给出的编号，“对号入座对号入座”组集整组集整体坐标系下的整体结构刚度矩阵体坐标系下的整体结构刚度矩阵K.25-30:25-30:分别调用分别调用MR,TRANMR,TRAN（单元坐标转换矩阵的转置矩阵）,PEPE（等效结点荷载）,MULV6MULV6（6阶矩阵与6元素列阵相乘）,CALMCALM（单元定位数组）,MF,MF（整体坐标系下荷载列阵）32:32:对直接作用在结点上的荷载循环。对直接作用在结点上的荷载循环。3333：将直接作用在结点上的荷载按位移编：将直接作用在结点上的荷载按位移编号累加入号累加入P.P.35:38:打印计算结果表名和打印计算结果表名和结点位移表名。结点位移表名。39:45:打印各结点的位移值。打印各结点的位移值。43:50 IF(I1.GT.0)F(II)=D(I1)44:60 WRITE(8,70)KK,F(1),F(2),F(3)45:70 FORMAT(I8,2X,3G16.5)46:WRITE(8,80)47:80 FORMAT(/NO.E,5X,N(1),8X,Q(