en matlab

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I) PROBLEMA DE TRACCIÓN Calcular: a) Calcular los esfuerzos de cada elemento finito b) La reacción en el apoyo. Usar 3 elementos finitos. Datos: Dimensiones: h 1 =2000 mm,l 1 =1000 mm,l 2 =1000mm,t=150 mm Cargas externas: P a =30000 N Material: E=310 5 N mm 2 γ=7.84810 5 N mm 3

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Page 1: En Matlab

I) PROBLEMA DE TRACCIÓN

Calcular:

a) Calcular los esfuerzos de cada elemento finito b) La reacción en el apoyo. Usar 3 elementos finitos.

Datos:

Dimensiones: h1=2000mm,l1=1000mm, l2=1000mm, t=150mm

Cargas externas: Pa=30000N

Material: E=3∗105 Nmm2

γ=7.848∗10−5 N

mm3

Page 2: En Matlab

Solución:

1) Modelado del cuerpo real: el modelo se discretiza en tres elementos finitos.

TABLA DE CONECTIVIDAD

e(elemento finito)Nodo

sGDL

le(mm) Ae(mm^2)1 2 1 2

1 1 2 1 2 1000 2250002 2 3 2 3 500 1125003 3 4 3 4 500 37500

Page 3: En Matlab

II) DIAGRAMA DE FLUJO

Datos:

Dimensiones: h1 , l1 , l2, t

Cargas externas: Pa

Material: E , γ

INICIO

Modelado del cuerpo real. Elaboración de la tabla de conectividad. Calculo de la matriz de rigidez de cada

elemento, luego ensamblarlo. K ij Calcular el vector carga global. F ij

Almacenar K ij y F ij

F ij=K ij∗Q j

SALIDA

Esfuerzos, Deformaciones y reacciones en los apoyos.

σ e=( El )e

∗[−1 1 ]∗[q1q2]Donde: Q j→qr (conectividad)

Page 4: En Matlab

III) CÓDIGO EN MATLAB

% Cálculo de la base en cada nodo.

>> b=[2000,1000,500,0]

b =

2000 1000 500 0

% Cálculo de la base media de cada elemento finito.

>> bm=[(2000+1000)/2,(1000+500)/2,(500+0)/2]

bm =

1500 750 250

% Espesor de la placa triangular.

>> t=150

t =

150

% Área de la sección transversal dé cada elemento finito.

> area=bm*t

area =

225000 112500 37500

% Cálculo de las matrices de rigidez de cada elemento.

%Para el elemento finito 1.

>> E1=3*10^5

E1 =

300000

>> l1=1000

l1 =

1000

Page 5: En Matlab

>> k1=E1*area(1,1)/l1*[1 -1;-1 1]

k1 =

67500000 -67500000

-67500000 67500000

%Para el elemento finito 2.

>>E2=3*10^5

E2 =

300000

>> l2=500

l2 =

500

>> k2=E2*area(1,2)/l2*[1 -1;-1 1]

k2 =

67500000 -67500000

-67500000 67500000

%Para el elemento finito 3.

>> E3=3*10^5

E3 =

300000

>> l3=500

l3 =

500

>> k3=E3*area(1,3)/l3*[1 -1;-1 1]

k3 =

22500000 -22500000

-22500000 22500000

Page 6: En Matlab

% Ensamblando la matriz global

>> K=zeros(4)

K =

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

>> K(1:2,1:2)=K(1:2,1:2)+k1

K =

67500000 -67500000 0 0

-67500000 67500000 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

>> K(2:3,2:3)=K(2:3,2:3)+k2

K =

67500000 -67500000 0 0

-67500000 135000000 -67500000 0

0 -67500000 67500000 0

0 0 0 0

>> K(3:4,3:4)=K(3:4,3:4)+k3

K =

67500000 -67500000 0 0

-67500000 135000000 -67500000 0

0 -67500000 90000000 -22500000

Page 7: En Matlab

0 0 -22500000 22500000

% Calculo del peso por unidad de volumen

>> peso=8*0.001*9.81/1000

peso =

7.8480e-005

% Calculo del vector carga global aplicada externamente.

> F=zeros(4,1)

F =

0

0

0

0

>> F(1)=area(1,1)*l1/2*peso

F =

8829

0

0

0

>> F(2)=area(1,1)*l1/2*peso+area(1,2)*l2/2*peso+30000

F =

1.0e+004 *

0.8829

4.1036

0

0

Page 8: En Matlab

>> F(3)=area(1,2)*l2/2*peso+area(1,3)*l3/2*peso

F =

1.0e+004 *

0.8829

4.1036

0.2943

0

>> F(4)=area(1,3)*l3/2*peso

F =

1.0e+004 *

0.8829

4.1036

0.2943

0.0736

% Usando el método de eliminación, ya que Q1 es fijo (Q1=0) se elimina la fila y columna 1.

>> Km=K(2:4,2:4)

Km =

135000000 -67500000 0

-67500000 90000000 -22500000

0 -22500000 22500000

% cálculo de las deformaciones globales

>> Qm=inv(Km)*F(2:4)

Qm =

1.0e-003 *

0.6624

0.7169

Page 9: En Matlab

0.7496

% cálculo del vector de deformaciones completo

>> Q=[0;Qm]

Q =

1.0e-003 *

0

0.6624

0.7169

0.7496

% cálculo de los esfuerzos en MPa

>> Esf1=E1/l1*[-1 1]*Q(1:2)

Esf1 =

0.1987

>> Esf2=E2/l2*[-1 1]*Q(2:3)

Esf2 =

0.0327

>> Esf3=E2/l3*[-1 1]*Q(3:4)

Esf3 =

0.0196

% cálculo de la reacción R1

>> R1=K(1:4)*Q-F(1)

R 1=

-53544