第八讲平面钢架程序设计.ppt
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1、第八讲 平面钢架程序设计,第一节 概述 第二节 平面刚架内力和位移计算的框图与程序 第三节 平面刚架程序计算实例,第一节 概述,一程序编制说明,平面刚架在荷载作用下的结点位移和杆端力 图3-15所示的六种固端梁的等效结点荷载 平面和桁架组合结构,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”。 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。 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,本程序可用于计算,编制说明,计算模型与计算方法,以杆件联结点、支座结点、截面突变和外伸端点作为计算结点,任意两结点间的杆件作为计算单
2、元。在局部坐标系下,单元两端的杆端力、杆端位移列阵如式(1-15)、式(1-16)所示,即:,1.计算模型,在局部坐标系下,单元刚度矩阵如下式所示,即:,3.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“直接刚度矩阵法”。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承条件。,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,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5-1输入,(2)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况确定结点编码,而后再确定与结点相应的单元
3、未知位移分量编码。现将常遇到的几种情况列于表5-2中。,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,(13)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,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,
4、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(2,0),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,(,1
5、00,),,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。,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。,
6、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(PFSAP.FOR) 1: C ANALYSIS PROGRAM FOR PLANE FRAME 2: REAL K(200,20
7、0), 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: & 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),NO 7: OPEN(6,FILE=PFSAP.IN) 8: OPEN(8,FILE=PFSAP.OUT) 9: READ(6,)NO 10: IF(NO.E
8、Q.0)STOP 11: 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,N 14: P(I)=0 15: DO 5 J=1,N 16: K(I,J)=0 17: DO 10 IE=1,NE 18: 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 7: 8:定义输入输出设备 9:11
9、: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。,18:调用MKE,形成局部坐标系下的单元刚度矩阵。 19:调用MR,形成单元坐标转换矩阵。 20:调用MAKE,形成整体坐标系的单元刚度矩阵。在该子程序中又调用了TRAN和MULV。,21: CALL CALM(M,IE,JN,JE 22: CALL MK(K,AKE,M) 23: 10 CONTINUE 24: DO 20 IP=1,NP 25: CALL MR(R,JPF(1,IP),JE,X,Y) 26: CALL TRAN(R,RT) 27: CALL PE(FE,IP,JPF,PF,AL) 28: CALL MUL
10、V6(RT,FE,AFE) 29: CALL CALM(M,JPF(1,IP),JN,JE) 30: CALL MF(P,AFE,M) 31:20 CONTINUE 32: DO 30 I=1,NP 33:30 P(JPJ(I)=P(JPJ(I)+PJ(I) 34: CALL SLOV(K,P,D,N) 35: WRITE(8,(/2(26(1H),A)RESULTS OF CALCULATION 36: WRITE(8,40) 37:40 FORMAT(/5X,NO.N,4X,X-DISPLACEMENT,2X, 38: Y-DISPLACEMENT,3X,ANG.ROT.(RAD) 39:
11、 DO 60 KK=1,NJ 40: DO 50 II=1,3 41: F(II)=0 42: I1=JN(II,KK),21: 调用CALM,形成单元定位数组。 22: 调用MK子程序,按单元定位数 组给出的编号,“对号入座”组集整 体坐标系下的整体结构刚度矩阵K.,25-30: 分别调用MR,TRAN(单元坐标转换矩阵的转置矩阵), PE(等效结点荷载) ,MULV6(6阶矩阵与6元素列阵相乘) , CALM(单元定位数组) ,MF(整体坐标系下荷载列阵) 32: 对直接作用在结点上的荷载循环。 33:将直接作用在结点上的荷载按位移编 号累加入P.,35: 38: 打印计算结果表名和 结点
12、位移表名。 39:45: 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(1),8X,M(1), 48: DO 130 IE=1,NE 50: CALL MADE(IE,JN,JE,D,ADE) 51: CALL MKE(KE,IE,JE,JEAI,EAI,X,Y,AL) 52: CALL MR(R,IE,JE,X,Y) 53: CALL
13、 MULV6(R,ADE,DE) 54: CALL MULV6(KE,DE,EF) 55: DO 100 IP=1,NPF 56: IF(JPF(1,IP).EQ.IE) THEN 57: CALL PE(EF,IP,JPF,PF,AL) 58: DO 90 I=1,6 59:90 FE(I)=FF(I)-FE(I) 60: ENDIF 61:100 CONTINUE 62: WRITE(8,110)IE,(FF(I),I=1,6) 63:110 FORMAT(I5,2X,6G12.5) 64:130 CONTINUE,50:54: 分别调用MADE, MKE,MR,MULV6子程序。 56:
14、60: 若非结点荷载不为零, 则将由于非结点荷载引起的固 端力取出并存入FF数组。,65: GOTO 1 66: END (7)子程序READ 67: SUBROUTINE READ(NJ,N,NE,NM,NPJ,NPF,JN,X,Y,JE,JEAI,EAI, 68: & JPJ,PJ,JPF,PF) 69: REAL X(100),Y(100),EAI(3,100),PJ(100),PF(2,100) 70: INTEGER JE(2,100),JN(3,1000),JPJ(100),JPF(2,100),JEAI(100) 71: & TITLE(20) 72: READ(6,(20A4)
15、(TITLE(I),I=1,20) 73: WRITE(8,(/7X,20A4)TITLE 74: READ(6,)NJ,N,NE,NM,NPJ,NPF 75: WRITE(8,(/3(5X,A4,1H:I2)NJ=,NJ, 76: & N=,N,NE=,NE,NM=,NM,NPJ=,NPJ,NPF=,NPF 77: WRITE(8,5) 78:5 FORMAT(/4X,NO.(1)(2)(3),10X,X,8X,Y) 79: READ(6,10)(JN(J,I),J=1,3),X(I),Y(I),=1,NJ) 80:10 FORMAT(2,(3I5,2G16.4) 81: DO 20 I=1
16、,NJ 82:20 WRITE(8,(2X,1H(,I2,1H),3I6,4X,2F10.3)I,JN(1,I),JN(2,I), 83: & JN(3,I),X(I),Y(I) 84: WRITE(8,30) 85:30 FORMAT(/10X,ELEMENT NO.NODE-1 NODE-2 MATERIALS) 86: READ(6,40)(JE(1,I),JE(2,I),JEAI(I),I=1,NE) 87:40 FORMAT(5(3I5),88: DO 50 I=1,NE 89:50 WRITE(8,(14X,I2,3(7X,I3)I,JE(1,I),JE(2,I),JEAI(I)
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- 第八 平面 钢架 程序设计
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