KONSPEKT WYKŁADU. nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA. Piotr Konderla

Podobne dokumenty
KONSPEKT WYKŁADU. nt. MECHANIKA OŚRODKÓW CIĄGŁYCH. Piotr Konderla

V. WPROWADZENIE DO PRZESTRZENI FUNKCYJNYCH

Wykład 1 Zagadnienie brzegowe liniowej teorii sprężystości. Metody rozwiązywania, metody wytrzymałości materiałów. Zestawienie wzorów i określeń.

u u u( x) u, x METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH, METODA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH i METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

VIII. NIELINIOWE ZAGADNIENIA MECHANIKI

METODA ELEMENTU SKOŃCZONEGO. Termokinetyka

4. Zjawisko przepływu ciepła

5. MES w mechanice ośrodka ciągłego

[ P ] T PODSTAWY I ZASTOSOWANIA INŻYNIERSKIE MES. [ u v u v u v ] T. wykład 4. Element trójkątny płaski stan (naprężenia lub odkształcenia)

METODY KOMPUTEROWE W MECHANICE

ROZWIĄZANIE PROBLEMU NIELINIOWEGO

9. PODSTAWY TEORII PLASTYCZNOŚCI

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Optymalizacja

MES w zagadnieniach sprężysto-plastycznych

V. TERMODYNAMIKA KLASYCZNA

Materiały pomocnicze do wykładów z wytrzymałości materiałów 1 i 2 (299 stron)

8. PODSTAWY ANALIZY NIELINIOWEJ

Wstęp do równań różniczkowych

Zastosowanie MES do rozwiązania problemu ustalonego przepływu ciepła w obszarze 2D

ROZWIĄZANIE POWŁOKI HIPERBOLOIDALNEJ W PARAMETRYZACJI PROSTOKREŚLNEJ

Projekt 6 6. ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Inżynierskie metody numeryczne II. Konsultacje: wtorek 8-9:30. Wykład

Wykład 2: Stan naprężeń i odkształceń

Metody bezsiatkowe i inne metody komputerowe na tle MES

WYKŁAD XIII METODY NUMERYCZNE W MODELOWANIU PROCESÓW

Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji / Gustaw Rakowski, Zbigniew Kacprzyk. wyd. 3 popr. Warszawa, cop

Wstęp do równań różniczkowych

Łagodne wprowadzenie do Metody Elementów Skończonych

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Materiały do laboratorium Projektowanie w systemach CAD-CAM-CAE. 1. Wprowadzenie do metody elementów skończonych

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Informacja o przestrzeniach Sobolewa

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

Rozwiązanie stateczności ramy MES

Spis wszystkich symboli

Wektorowy wariant metody różnicowej w dynamice sztywno-lepkoplastycznych membran kołowych

ver ruch bryły

I. Elementy analizy matematycznej

WYZNACZENIE ODKSZTAŁCEŃ, PRZEMIESZCZEŃ I NAPRĘŻEŃ W ŁAWACH FUNDAMENTOWYCH NA PODŁOŻU GRUNTOWYM O KSZTAŁCIE WYPUKŁYM

DYNAMIKA KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

Jan Awrejcewicz- Mechanika Techniczna i Teoretyczna. Statyka. Kinematyka

PROBLEM ODWROTNY DLA RÓWNANIA PARABOLICZNEGO W PRZESTRZENI NIESKOŃCZENIE WYMIAROWEJ THE INVERSE PARABOLIC PROBLEM IN THE INFINITE DIMENSIONAL SPACE

Rozwiązywanie zadań optymalizacji w środowisku programu MATLAB

Zaawansowane metody numeryczne

Matematyka stosowana i metody numeryczne

PLASTYCZNOŚĆ W UJĘCIU KOMPUTEROWYM

e mail: i metodami analitycznymi.

Formułowanie relacji konstytutywnych SMA z wykorzystaniem struktur reologicznych

Wykład III STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

Spis treści Rozdział I. Membrany izotropowe Rozdział II. Swobodne skręcanie izotropowych prętów pryzmatycznych oraz analogia membranowa

Kier. MTR Programowanie w MATLABie Laboratorium

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

Wstęp do metod numerycznych Faktoryzacja SVD Metody iteracyjne. P. F. Góra

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

UTRATA STATECZNOŚCI. O charakterze układu decyduje wielkośćobciążenia. powrót do pierwotnego położenia. stabilnego do stanu niestabilnego.

Metody gradientowe poszukiwania ekstremum. , U Ŝądana wartość napięcia,

Zastosowanie technik sztucznej inteligencji w analizie odwrotnej

Stateczność układów ramowych

Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

Analiza płyt i powłok MES

mechanika analityczna 1 nierelatywistyczna L.D.Landau, E.M.Lifszyc Krótki kurs fizyki teoretycznej

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Rozdział 23 KWANTOWA DYNAMIKA MOLEKULARNA Wstęp. Janusz Adamowski METODY OBLICZENIOWE FIZYKI 1

II. POSTULATY MECHANIKI KWANTOWEJ W JĘZYKU WEKTORÓW STANU. Janusz Adamowski

Sylabus do programu kształcenia obowiązującego od roku akademickiego 2012/13

ALGORYTM STATYCZNEJ ANALIZY MES DLA KRATOWNICY

Sztuczne sieci neuronowe. Krzysztof A. Cyran POLITECHNIKA ŚLĄSKA Instytut Informatyki, p. 311

Prawdopodobieństwo i statystyka

Modelowanie, sterowanie i symulacja manipulatora o odkształcalnych ramionach. Krzysztof Żurek Gdańsk,

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

FLAC Fast Lagrangian Analysis of Continua

Prawdopodobieństwo i statystyka

Notatki do wykładu Geometria Różniczkowa I

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

PRZYKŁADOWE ZADANIA. ZADANIE 1 (ocena dostateczna)

Laboratorium Mechaniki Technicznej

Podstawy elektromagnetyzmu. Wykład 2. Równania Maxwella

Przykład przedstawia rozwiązanie problemu brzegowego 7u +3xu=9x 2 +4 u ( 1)=3 u(2)= 2

Mechanika Analityczna

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

KORZYŚCI PŁYNĄCE ZE STOSOWANIA ZASADY PRAC WIRTUALNYCH NA PRZYKŁADZIE MECHANIKI OGÓLNEJ. 1. Wprowadzenie. 2. Więzy układu materialnego.

1. BILANSOWANIE WIELKOŚCI FIZYCZNYCH

AERODYNAMIKA MOSTU IM. H. SUCHARSKIEGO W GDAŃSKU

ROZKŁAD OBCIĄŻEŃ ŚRODOWISKOWYCH W WIELOKOMOROWEJ SZYBIE ZESPOLONEJ

Optymalizacja belki wspornikowej

Metoda elementów skończonych

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Kinematyka: opis ruchu

Neuron liniowy. Najprostsza sieć warstwa elementów liniowych

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

ANALIZA MATEMATYCZNA DLA FIZYKÓW

4. Elementy liniowej Teorii Sprężystości

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

MECHANIKA BUDOWLI 2 1. UKŁADY PRZESTRZENNE

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Teoria Maszyn i Mechanizmów

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

1 Relacje i odwzorowania

Transkrypt:

Studa doktorancke Wydzał Budownctwa Lądowego Wodnego Poltechnk Wrocławskej KONSPEKT WYKŁADU nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA Potr Konderla maj 2007

Kurs na Studach Doktoranckch Poltechnk Wrocławskej (wersja: maj 2007) 2 SPIS TREŚCI Ważnejsze oznaczena stosowane w konspekce...... 6 I. Wprowadzene... 8 1. Czym są metody komputerowe mechank... 8 2. Proces rozwązywana zagadneń mechank metodam komputerowym... 8 3. Sformułowana zagadneń mechank ośrodków cągłych... 9 4. Klasyfkacja metod numerycznych... 9 II. Podstawowe równana mechank w ujęcu nelnowym... 11 1. Ops ruchu cała materalnego... 11 2. Ops stanu deformacj odkształcena... 12 3. Stacjonarny uaktualnony ops Lagrange a... 13 4. Przyrosty tensora odkształcena... 14 5. Ops stanu naprężena... 14 6. Równane ruchu - zasada zachowana pędu... 17 7. Równane konstytutywne... 18 8. Sformułowane zadana nelnowej mechank... 19 9. Sformułowane zadana lnowego dynamk... 19 10. Zaps macerzowy równań lnowej teor sprężystośc... 20 III. Przyblżone metody rozwązywana zagadneń brzegowych... 22 1. Sformułowane lokalne... 22 2. Metody ważonych resduów... 23 3. Metoda Galerkna (Bubnowa-Galerkna)... 24 4. Metoda najmnejszych kwadratów... 24 5. Słabe sformułowana ważonych metod resdualnych... 25 6. Metody waracyjne... 25 7. Metoda Rtza... 25 8. Metoda Galerkna w sformułowanu waracyjnym... 26 9. Poszerzona metoda Rtza... 27 IV. Wprowadzene do MES... 28 1. Sformułowane algorytmu MES dla przestrzennego/płaskego/lnowego zagadnena teor sprężystośc... 28 2. Sformułowane algorytmu MES dla zagadnena lnowej dynamk... 33 V. Wprowadzene do przestrzen funkcyjnych... 35

Konderla P. Metoda Elementów Skończonych, teora zastosowana 3 1. Zbór (np. lczb rzeczywstych)... 35 2. Funkcja F... 35 3. Grupa G... 35 4. Przestrzeń lnowa (wektorowa) V... 35 5. Norma przestrzen... 36 6. Przestrzeń Banacha... 36 7. Przestrzeń z loczynem skalarnym... 36 8. Przestrzeń Hlberta... 37 9. Przestrzeń funkcj całkowalnych w kwadrace L 2... 37 10. Przestrzene skończene wymarowe... 37 11. Przykład modelu MES dla zagadnena jednowymarowego... 38 12. Pochodna dystrybucyjna... 39 13. Przestrzeń Sobolewa rzędu H 1 (Ω)... 39 VI. Matematyczne podstawy MES... 41 1. Problem abstrakcyjny... 41 2. Abstrakcyjny problem w MES... 41 3. Istnene jednoznaczność rozwązana. Lemat Laxa Mlgrama... 42 4. Regularność rozwązana rzędu l... 42 5. Matematyczne pojęce elementu skończonego... 43 6. Skończene - wymarowy model obszaru... 44 7. Aproksymacyjna przestrzeń knetyczne dopuszczalna... 44 8. Regularna rodzna afnczna satek elementów skończonych... 44 9. Teora nterpolacj w przestrzenach Sobolewa... 45 10. Twerdzene o nterpolacj w przestrzenach Sobolewa... 46 11. Analza zbeżnośc dla elementów dostosowanych... 46 12. Całkowane numeryczne... 47 VII. Zagadnena dynamk... 48 1. Równane ruchu dla zagadnena dynamcznego... 48 2. Podzał zagadneń dynamcznych... 49 3. Zagadnene własne - problem matematyczny... 49 4. Zagadnene własne lnowego układu dynamcznego bez tłumena... 50 5. Normowane wektora własnego q 0... 51 6. Do czego służy analza zagadnena własnego?... 52 7. Zagadnene własne układów dynamcznych tłumonych... 52

Kurs na Studach Doktoranckch Poltechnk Wrocławskej (wersja: maj 2007) 4 8. Zagadnena dynamczne neustalone... 53 9. Całkowane numeryczne krok po kroku... 53 10. Całkowane metodą różnc skończonych... 53 11. Metoda Newmarka... 55 12. Metoda modalna... 56 VIII. Nelnowe zagadnena mechank... 58 1. Rodzaje nelnowośc... 58 2. Struktura nelnowośc. Macerz styczna... 58 3. Obcążene konstrukcj... 60 4. Metody rozwązywana nelnowych równań... 60 5. Metody przyrostowo-teracyjne przy sterowanu obcążenem... 61 6. Metoda Newtona Raphsona... 61 7. Modyfkacja metody Newtona Raphsona... 62 8. Metody quas newtonowske... 63 9. Metody przyrostowo teracyjne przy sterowanu parametrem śceżk... 64 IX. Zagadnena teor plastycznośc... 68 1. Zagadnene jednowymarowe... 68 2. Zagadnene trójwymarowe założena... 69 3. Powerzchna plastycznośc... 70 4. Równane konstytutywne... 71 5. Teora plastycznośc Prandtla Reuss a... 72 6. Powerzchne plastycznośc wyrażone przez nezmennk tensora naprężena... 73 7. Gradent funkcj plastycznośc... 76 8. Materał sprężysto plastyczny. Uogólnona teora... 76 9. Algorytmy oblczeń komputerowych... 78 X. Nelnowość geometryczna. Zagadnena statecznośc... 80 1. Sformułowane zagadnena nelnowo - geometrycznego w MES... 80 2. Zagadnene statecznośc początkowej... 82 3. Nelnowa stateczność... 83 4. Wodące stopne swobody... 84 5. Układy dealne mperfekcyjne... 85 6. Analza statecznośc poprzez zagadnene własne... 86 7. Zagadnene dużych przemeszczeń w płytach cenkch... 88 XI. Ustalone neustalone zagadnena pola... 92

Konderla P. Metoda Elementów Skończonych, teora zastosowana 5 1. Zagadnena przewodnctwa cepła... 92 2. Sformułowane waracyjne zagadnena przewodnctwa cepła... 93 3. Algorytm MES metoda Rtza... 94 4. Algorytm MES metoda ważonych resduów... 95 5. Zagadnene dynamczne neustalone zagadnena przewodnctwa cepła... 96 Lteratura... 100

Kurs na Studach Doktoranckch Poltechnk Wrocławskej (wersja: maj 2007) 6 WAŻNIEJSZE OZNACZENIA STOSOWANE W KONSPEKCIE Oznaczena stosowane w zwązkach MOC (rozdz. II III) C 0 konfguracja odnesena, C, t C t+δt konfguracja aktualna w chwl t oraz w chwl t+δt, { z } kartezjańsk układ współrzędnych materalnych w E 3, { x } kartezjańsk układ współrzędnych przestrzennych, e wektory bazy układu kartezjańskego, z, x punkt materalny, położene punktu materalnego, B t cało materalne, czas, Ω, Ω obszar cała materalnego, brzeg obszaru, n jednostkowy wektor normalny do powerzchn u = u e wektor przemeszczena δ j 3 E delta Draca, przestrzeń Eukldesa, v = v e. wektor prędkośc, a = a e, wektor przyśpeszena, F j F, gradent deformacj, C,, tensor deformacj Greena, C j t B tensor deformacj Cauchy ego, ε, ε j, tensor odkształcena Greena, t ε tensor odkształcena Almasego-Hamela. t, ~ t wektory naprężena σ j tensor naprężena Cauchy ego, σ j, σ ~ j tensory naprężena Pol-Krchhoffa, I-szego II-go rodzaju, t t ˆ = tˆ t f ˆ = fˆ Δ(...) Δ t (...) ρ 0, ρ C jkl ( z, t) ( z, t) gęstość sł powerzchnowych, gęstość sł masowych, przyrosty w opse stacjonarnym, przyrosty w opse uaktualnonym, gęstość masy w konfguracj odnesena konfguracj aktualnej, tensor stałych materałowych cała sprężystego,

Konderla P. Metoda Elementów Skończonych, teora zastosowana 7 Oznaczena stosowane w równanach MES (rozdz. IV dalszych) Ω, Ω e analzowany obszar, obszar elementu skończonego, a =1,2,...,N punkty węzłowe obszaru, a α α=1,2,...,n e punkty węzłowe elementu skończonego, q, q α wektor parametrów węzłowych obszaru / elementu e tego, ϕ α (x) funkcja bazowe parametru α elementu e tego, u, u wektor przemeszczena obszaru / elementu e tego, ε, ε wektor odkształcene obszaru / elementu e tego, σ, σ wektor naprężena obszaru / elementu e tego, B, B, B α macerz geometryczna obszaru / elementu e tego, K, K j macerz sztywnośc dla obszaru, M, M j macerz mas dla obszaru, C Q, Q macerz tłumena dla obszaru, wektor równoważnków statycznych obcążena na obszarze, Q α wektor równoważnków statycznych obcążena na elemence, k αβ macerz sztywnośc elementu, m macerz mas elementu e tego, Λ, Λ α macerz ncydencj, Π p K K T energa potencjalna, energa knetyczna, macerz styczna, λ parametr obcążena, ( σ; κ ) F powerzchna plastycznośc, κ parametr wzmocnena,