Matrix_Displacement_Method——by MATLAB GUI

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yanfeng39@zju.edu.cn

《结构力学》课程设计之

矩阵位移法

——MATLAB GUI实现

姓名：郑延丰

学号：3061211039

班级：土木0602

指导老师：陈水福

日期：2009年3月30日

目录

TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc226216810" 一、程序说明 PAGEREF _Toc226216810 \h 3

HYPERLINK \l "_Toc226216811" ?数据结构 PAGEREF _Toc226216811 \h 3

HYPERLINK \l "_Toc226216812" ?单元类型 PAGEREF _Toc226216812 \h 3

HYPERLINK \l "_Toc226216813" ?约束定义 PAGEREF _Toc226216813 \h 3

HYPERLINK \l "_Toc226216814" 二、前处理程序(PREPROCESSOR) PAGEREF _Toc226216814 \h 4

HYPERLINK \l "_Toc226216815" ?Main PAGEREF _Toc226216815 \h 4

HYPERLINK \l "_Toc226216816" ?Material PAGEREF _Toc226216816 \h 17

HYPERLINK \l "_Toc226216817" ?Node PAGEREF _Toc226216817 \h 22

HYPERLINK \l "_Toc226216818" ?Element PAGEREF _Toc226216818 \h 27

HYPERLINK \l "_Toc226216819" ?BC PAGEREF _Toc226216819 \h 32

HYPERLINK \l "_Toc226216820" ?Force PAGEREF _Toc226216820 \h 39

HYPERLINK \l "_Toc226216821" 三、计算程序(PROCESSOR) PAGEREF _Toc226216821 \h 46

HYPERLINK \l "_Toc226216822" 四、后处理程序(POSTPROCESSOR) PAGEREF _Toc226216822 \h 52

HYPERLINK \l "_Toc226216823" 五、算例(EXAMPLES) PAGEREF _Toc226216823 \h 56

HYPERLINK \l "_Toc226216824" ?算例1：桁架结构(《结构力学Ⅰ》P222) PAGEREF _Toc226216824 \h 56

HYPERLINK \l "_Toc226216825" ?算例2：刚架结构(《结构力学Ⅰ》P294) PAGEREF _Toc226216825 \h 58

HYPERLINK \l "_Toc226216826" ?算例3：组合结构(《结构力学Ⅰ》P425) PAGEREF _Toc226216826 \h 61

HYPERLINK \l "_Toc226216827" 参考文献 PAGEREF _Toc226216827 \h 64

矩阵位移法

——MATLAB GUI实现

一、程序说明

本程序用MATLAB GUI实现矩阵位移法。矩阵位移法的原理见参考文献[2]第九章。

数据结构

采用矩阵存储，每一行存放一条数据记录，每个矩阵的意义及每一列的含义见表1，并使用*.mat文件进行变量在子对话框之间的传递。

表1数据结构

矩阵名称

意义

第一列

第二列

第三列

第四列

gMaterial

单元材料

弹性模量E

惯性矩I(杆为-1)

截面积A

gNode

结点

坐标x

坐标y

连接条件

gElement

单元

结点1号

结点2号

材料号

gDF

分布荷载

单元号

结点1处值

结点2处值

自由度方向

gNF

集中荷载

结点号

自由度方向

集中力值

gBC1

支座约束

结点号

自由度号

约束值

gBC2

结点耦合

结点1号

结点2号

耦合方向

另外，计算所产生的gK为(3*n，3*n)的稀疏矩阵，gP为(3*n，1)的稀疏向量，gENF为(m，6)的矩阵，其中n为结点数，m为单元数。

单元类型

单元分为杆单元以及梁单元。根据实际经验，杆单元以及梁单元的材料往往不同，并且在计算中并不需要用到杆单元的惯性矩I，故可以令杆单元的I=-1，以便在程序中鉴别