2.2 Bài tập giải sẵnBài tập 1 Tìm hàm dạng của các phần tử một chiều trong hai không gian tham chiếu và không gian thực ở hình sau:... Bài tập 3Tìm các hàm dạng của phần tử tứ giác 4 nút
Trang 1PHẦN TỬ DẦM GỐI TỰA LÒ XO
CBGD: PGS.TS PHAN ĐÌNH HUẤN
Trang 2Xét dầm chịu lực như ở hình sau:
1 Xác định các chuyển vị nút.
2 Xác định các chuyển vị nút khi có thêm gối tựa lò xo tại điểm
giữa dầm.
Trang 4θ 3L L / 2 0 2L 3L L / 2
Trang 5Tải nút tương đương
Phần tử ②
2
2
2 2
3 2
3
qL v 4
qL θ 48
F
qL
v 4
qL
θ 48
2 2
2
qL v 4
qL θ 48
F
qL
v 4
qL
θ 48
Trang 6Đưa điều kiện v1 = θ1 = v3 = θ3 = 0 phương trình [K][u] = [F]
Trang 7ta được:
22
3
242
Trang 82 Khi có lò xo
Trang 9Đưa điều kiện v1 = θ1 = v3 = θ3 = 0 phương trình [K][u] = [F],
ta được:
Trang 11Kết quả cho bởi phần mềm RDM
1 Trường hợp không có lò xo v2 = - 2,790 mm
Trang 12Kết quả cho bởi phần mềm RDM
2 Trường hợp có lò xo v2 = - 0,976 mm
Trang 13HÀM DẠNG
Trang 16
Trang 172.2 Bài tập giải sẵn
Bài tập 1
Tìm hàm dạng của các phần tử một chiều trong hai không gian tham chiếu và không gian thực ở hình sau:
Trang 18Áp dụng đa thức Lagrange, các hàm dạng của phần
tử tham chiếu như sau:
1
2
1 1
1 0
Trang 20Bài tập 2
Dùng đa thức Lagrange, tim các hàm dạng của phân
tử tứ giác 4 nút sau:
Trang 21Áp dụng đa thức Lagrange cho hai phương và ta tìm được các hàm dạng tương ứng với các nút 1,2,3 và 4 như sau:
1
1
1 1
1
1
1
1 1
1
1
1
1 1
1
, 4 4
Trang 22Bài tập 3
Tìm các hàm dạng của phần tử tứ giác 4 nút trong không gian thực sau:
Trang 23- Phương pháp 1
Dùng hàm đa thức có dạng
u = A + Bx + Cy + Dxy (1) Gọi u 1 , u 2 , u 3 , u 4 , lần lượt là các biến nút liên kết với các nút 1,2,3,4 ta có hệ phương trình:
1
u Cb
u Dab
Cb a
u a
u
Trang 24Giải hệ phương trình (2) với các ẩn A, B, C và D, ta được:
Thay các giá trị của A, B, C và D, vào (1) cà sắp xếp lại dưới dạng:
u = N 1 (x, y)u 1 + N 2 (x, y)u 2 + N 3 (x, y)u 3 + N 4 (x, y)u 4
ab
u u
u
u D
b
u
u C
Trang 26x a
b
b y
a
a
x L
L y
x b
b y
a
x L
L y
0
y a
a
x L
L y
a b
y a
a
x L
L y
0
.
4
Trang 272 6 5
2 4 3
2 1
2 2
2 2
Trang 282/ Hãy minh họa đồ thị sự thay đổi giá trị của các hàm dạng trên phần tử.
Trang 29Các hàm dạng
Dùng phương pháp 1 ở bài tập 3, ta tìm được các hàm dạng tương ứng với các nút 1, 2, 3, 4,5,6,7 và 8 như sau:
1 ,
, 2
1 1
1 ,
2
1 1
1 ,
, 2
1 1
1 ,
4
1 1
1 ,
, 4
1 1
1 ,
4
1 1
1 ,
, 4
1 1
1 ,
87
65
43
21
Trang 30Bài tập 5
Dùng đa thức Lagrange để tìm các hàm dạng của phần tử tứ giác 9 nút sau:
Trang 311 1 0
1
1
0
1 1 0
1
1
0
4
1 1
1 ,
0 1
1 1
0
1
Trang 320 1
1 1
0
1
4
1
1 ,
0 1 1
1
0
1
4
1
1 ,
Trang 331 0
1 0
1
1
2
1 1
1 ,
0 1
1 1
0
1
2
1 1
1 ,
Trang 34
1 1 1 0
0
1
1 0
1 0
0 1
1
2
1 1
1 ,
0 1
1 1
0
1
1
1 ,
1 0
1 0
0 1
1
Trang 35Bài tập 6
Trên không gian thực, hãy tìm các hàm dạng của phần tử tứ giác 4 nút sau:
Với x - x =a, y - y =b
Trang 36x x
y y
y y
x x
x
x y
2 1
2 2
x x
y y
y y
x x
x
x y
2 1
2 1
x x
y y
y y
x x
x
x y
12
11
x x
y y
y y
x x
x
x y
1 2
1 2
Trang 38Gọi giá trị các biến nút liên tiếp với các nút 1,2,3 là
θ 1 , θ 2 , θ 3. Thay các giá trị này vào phương trình (1), ta có
Trang 39Giải hệ phương trình (2), ta được:
213
12
13
12
32
3
31
21
23
23
2133
2
x y x
y y
x y
x x
y y
x
x x
x x
x y
x C
1 2
1 3
1 2
3 2
3
2 3
2 1 3
3 1
3 1
2 3
2 3
x y x
y y
x y
x x
y y
x
y y
y y
y
y C
1 2
1 3
1 2
3 2
3
3 1 2 2
1 3 3
3 2 3
1 3 2
1 3 2
1 3 1
x y x
y y
x y
x x
y y
x
y x x
y x
y x
y x
y y
x C
Trang 40Thay các giá trị C 1 C 2 C 3 vào (1) và sắp xếp lại dưới dạng:
, ta có:
33
22
y y
y x y
x y
x y
y y
y x y
x y
x y
y y
y x y
x y
x y
x
1 1
Trang 41Bài tập 8
Hãy kiểm nghiệm tính chất 1 và tính chất của các hàm dạng phần tử tứ giác 4 nút sau:
, 14
Trang 421 ,
, 1
1 4
1 ,
1
1 4
1 ,
, 1
1 4
1 ,
4 3
2 1
Trang 431 1
1 4
1 ,
1 4 1
Trang 44, 4
,
1 4
,
, 1 2
,
, 1 ,
, 1 2
2 1
Trang 454 3
2 1
2 2
2 2
Trang 46Tính chất 1
Tại nút 1 (ζ = 0, η = 0), ta có
N 1 = 1, N 2 = 0, N 3 = 0, N 4 = 0, N 5 = 0, N 6 = 0 Tại nút 2 (ζ = 1, η = 0), ta có
N 1 = 0, N 2 = 1, N 3 = 0, N 4 = 0, N 5 = 0, N 6 = 0 Tại nút 3 (ζ = 0, η = 1), ta có
N 1 = 0, N 2 = 0, N 3 = 1, N 4 = 0, N 5 = 0, N 6 = 0 Tại nút 4 (ζ = 1/2, η = 0), ta có
N 1 = 0, N 2 = 0, N 3 = 0, N 4 =1, N 5 = 0, N 6 = 0 Tại nút 5 (ζ = 1/2, η = 1/2), ta có
N 1 = 0, N 2 = 0, N 3 = 0, N 4 = 0, N 5 = 1, N 6 = 0 Tại nút 6 (ζ = 0, η = 1/2), ta có
N 1 = 0, N 2 = 0, N 3 = 0, N 4 = 0, N 5 = 0, N 6 = 1
Trang 47Bài tập 10
Biết các hàm nội suy của phân tử dầm 2 nút có chiều dài L =
x2 – x1 là
0 L x
Trong đó N1(x), N2(x) là hàm nội suy của bậc tự do độ võng
v và góc xoay v’ tương ứng với nút 1 Các hàm N3 (x) , N4(x) là
hàm nội suy của bậc tự do độ võng v và góc xoay v’ tương ứng với nút 2 Hãy kiểm nghiệm tính chất:
d dx
N d
Trang 48d
Trang 49Bài tập 11
Xét phần tử tam giác 3 nút
Trang 50Các tọa độ diện tích được định nghĩa như sau:
L1 là tỉ số giữa diện tích tam giác 2-3-P và diện tích tam giác 1-2-3:
L2 là tỉ số giữa diện tích tam giác 3-1-P và diện tích tam giác 1-2-3:
L3 là tỉ số giữa diện tích tam giác 1-2-P và diện tích tam giác 1-2-3:
1/ Chứng tỏ L1, L2, L3 có các tính chất và tính chất 1 của hàm dạng
Trang 531 1
1 det 2
1 3
2 1
3
2 ,
23
32
233
21
32
32
1
x x
y y
y x y
x y
x y
x L
y y
y
x x
x DT
DT y
x L
y y
y x y
x y
x y
x L
y y
y x y
x y
x y
x L
Trang 54Bài tập 12
1/ Dùng tọa độ diện tích L 1 , L 2 , L 3 , xác định các hàm dạng của phần tử tam giác 3 nút
Trang 55i = 1,2,3 nghĩa là
Với
tại nút 1, tương ứng với L1 = 1, L2 = 0, L3 = 0 tại nút 2, tương ứng với L1 = 0, L2 = 1, L3 = 0 tại nút 3, tương ứng với L1 = 0, L2 = 0, L3 = 1
11
12
11
0 0
Trang 562 2
1
1 1
0 1
0 ,
0 1
0 ,
0 1
0
L
L L
L L
Trang 572/ Biểu thức các hàm dạng trong không gian tham chiếu:
Từ định nghĩa tọa độ diện tích ta có:
Trang 58Tương tự, các hàm dạng còn lại được xác định qua biểu thức:
0
1 1
,
1
2 1
0 1
0 0
1 1
1 2 1
3 2
1
1
3 ,
Trang 59
1 1 1 1
0 1 2
Trang 60, 1
1 4
, 1
1 4
1
3
Trang 611 4
1 4
1 ,
1 ,
1 ,
1 ,
1 ,
1 ,
Trang 62Bài tập 14
Dùng tọa độ diện tích L 1 , L 2 , L 3 , hãy xác định các hàm dạng của phần tử tam giác 10 nút (bậc 3) ở hình sau:
Trang 63Các nút 4,5,6,7,8,9 ở vị trị chia đều các cạnh Nút 10 ở ngay trọng tâm của tam giác
Trang 64* Phương pháp 1
Biểu diễn tổng quát các hàm dạng
Với tính chất các hàm dạng N 1 :
N 1 = 1 tại nút 1 tương ứng với L 1 = 1, L 2 = 0, L 3 = 0
N 1 = 0 tại nút 2 tương ứng với L 1 = 0, L 2 = 1, L 3 = 0
N 1 = 0 tại nút 3 tương ứng với L 1 = 0, L 2 = 0, L 3 = 1
10 , , 2 , 1
, 3 2 1 10
1
2 3 9
3
2 2 8
2
1 2 7 1
3 6
3 2 5
2 1 4
3 3
2 2
1 1
L
L L L
L L
L
L L L
L L
L L
i i
i i
i
i i
i i
i i
Trang 65N 1 = 0 tại nút 4 tương ứng với L 1 =2/3 , L 2 = 1/3, L 3 = 0
N 1 = 0 tại nút 5 tương ứng với L 1 = 1/3 , L 2 = 2/3, L 3 = 0
N 1 = 0 tại nút 6 tương ứng với L 1 = 0, L 2 = 2/3, L 3 = 1/3
N 1 = 0 tại nút 7 tương ứng với L 1 = 0, L 2 = 1/3, L 3 = 2/3
N 1 = 0 tại nút 8 tương ứng với L 1 = 1/3 , L 2 =0, L 3 = 2/3
N 1 = 0 tại nút 9 tương ứng với L 1 = 2/3, L 2 =0, L 3 = 1/3
N = 0 tại nút 10 tương ứng với L = 1/3, L = 1/3 , L = 1/3
Trang 66Ta có hệ phương trình:
1 1 1 2 1 3
Trang 67Nghiệm của hệ phương trình trên:
Biến đổi đại số và chú đến quan hệ , ta được
2 3 2
2 1 3
1 1
1
2
9 2
9 2
9 2
9
L L L L
L L
L L
9
9 2
1
1 1
1 1
2 1 1
Trang 68Tương tự cho hàm dạng tương ứng với các nút ở đỉnh 2,3:
Với tính chất của hàm dạng N 4 :
2 1
2 3
1
3 2
1
33
33
22
22
L
L L
L
Trang 69tại nút 1 tương ứng với L1 = 1, L2 = 0, L3 = 0 tại nút 2 tương ứng với L1 = 0, L2 = 1, L3 = 0 tại nút 3 tương ứng với L1 = 0, L2 = 0, L3 = 1 tại nút 4 tương ứng với L1 = 2/3, L2 = 1/3, L3 = 0 tại nút 5 tương ứng với L1 = 1/2, L2 = 2/3, L3 = 0 tại nút 6 tương ứng với L1 = 0, L2 = 2/3, L3 = 1/3 tại nút 7 tương ứng với L1 = 0, L2 = 1/3 , L3 = 2/3 tại nút 8 tương ứng với L1 = 1/3, L2 =0, L3 = 2/3 tại nút 9 tương ứng với L1 = 2/3, L2 =0, L3 = 1/3 tại nút 10 tương ứng với L1 = 1/3 ,L2 = 1/3 , L3 = 1/3
Trang 70Ta có hệ phương trình sau:
4 1 4 2 1 3
Trang 71Nghiệm của hệ phương trình trên:
Tương tự cho các hàm dạng tương ứng với nút nằm trên cạnh N5, N6, N7,
1
3 2
9 ,
1
3 2
9
1
3 2
9 ,
1
3 2
9
1 3
1 9
3 1
3 8
3 3
2 7
2 3
2 6
2 2
1 5
L
L L
L L
L L
L L
L L
L L
Trang 72tại nút 1 tương ứng với L1 = 1, L2 = 0, L3 = 0 tại nút 2 tương ứng với L1 = 0, L2 = 1, L3 = 0 tại nút 3 tương ứng với L1 = 0, L2 = 0, L3 = 1 tại nút 4 tương ứng với L1 = 2/3, L2 = 1/3, L3 = 0 tại nút 5 tương ứng với L1 = 1/2, L2 = 2/3, L3 = 0 tại nút 6 tương ứng với L1 = 0, L2 = 2/3, L3 = 1/3 tại nút 7 tương ứng với L1 = 0, L2 = 1/3 , L3 = 2/3 tại nút 8 tương ứng với L1 = 1/3, L2 =0, L3 = 2/3 tại nút 9 tương ứng với L1 = 2/3, L2 =0, L3 = 1/3 tại nút 10 tương ứng với L1 = 1/3 ,L2 = 1/3 , L3 = 1/3
Trang 73Ta có hệ phương trình sau:
10 1 10 2 10 3
Trang 74Nghiệm của hệ phương trình trên:
3 1 3
1 3
3 2 3
1 3
1 3
2 1
3 2
3
1 1
3 1
0 1
0
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
L
L L
L L
L L
Trang 75 3 1 3 2
2 1
3 1 3
1 3
3 2 3
1 3
1 3
2 1
3 2
3
1 1
3
1
0 1
0
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
L
L
L L
L L
L
2 1
3 1 3
1 3
3 2 3
1 3
1 3
2 1
3 2
3
1 1
3
1
0 1
0
3 3
3 3
3 3
3 3
3 3
L
L
L L
L L
L
Trang 76 3 1
2 9
3 1 3
1 3
3 1 3
1 3
3
2 0
3 2
0
3
1 3
2
3 1
0 3
2
0
12
14
11
22
11
L
L
L L
L
L L
3 1
2 9
3 1 3
1 3
3
2 3
1 3
1 3
2
3 1
0 3
2
0
0 3
1
0
22
15
22
1
22
15
L
L L
L
L L
L
Trang 77 3 1
2 9
3
1 3
1 3
1 3
3
2 0
3 1
0 3
1 3
2
0
0 3
2
0
23
26
3
22
32
26
L
L
L L
L L
L
3 1
2 9
3 1 3
1 3
3
2 3
1 3
` 3
2
3 1
0 3
2
0
0 3
1
0
33
27
23
2
33
27
L
L L
L
L L
L
Trang 78 3 1 2
9
3 1 3
1 3
3
2 3
1 3
1 3
2
3 1
0 3
2
0
0 3
1
0
3 1
3 8
3 3
1
3 3
1 8
L
L L
L
L L
L
3 1
2 9
3
1 3
1 3
1 3
3
2 0
3 1
0
3
1 3
2
3 1
0 3
2
0
1 3
1 9
3
1 1
3
1 1
L
L
L L
L
L L
3 2 1 10
3 2
1 3
2 1
10
27
3
1 3
1 3
2 0
3 1
0
0 3
1
0
0 3
1
0
L L L
L L
L L
L L
Trang 79Bài tập 15
Xét phần tử tứ diện như ở hình sau:
Trang 80Tương tự các tọa độ diện tích, các tọa độ thể tích được
định nghĩa như sau:
Với V j là thể tích của tứ diện tạo bởi điểm P(x,y,z) và 3 đỉnh còn lại, V là thể tích của tứ diện (1-2-3-4)
N
Trang 822/ Biểu thức tổng quát của các hàm dạng:
i = 1,2,3,4
Với tính chất của hàm dạng N1:
tại nút 1 tương ứng với L1 = 1, L2 = 0, L3 = 0, L4 = 0 tại nút 2 tương ứng với L1 = 0, L2 = 1, L3 = 0, L4 = 0 tại nút 3 tương ứng với L1 = 0, L2 = 0, L3 = 1, L4 = 0 tại nút 4 tương ứng với L1 = 0, L2 = 0, L3 = 0, L4 = 1
Ta có hệ phương trình:
Tương tự, ta có:
N = L , N = L , N = L
4 4
3 3
2 2
1 3 1 4
1 0 0 0
Trang 83TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Đình Huấn, Bài tập phương pháp phần tử hữu hạn
tập 1, Nhà xuất bản Thành Phố Hồ Chí Minh, 2007
Trang 84PHẦN TỬ TẤM
CHỊU TẢI PHẲNG
Trang 880 x
ε
u
v y
Trang 892 x
x ε
y γ
v
v B
Trang 91D b
D a 3b 3a
Trang 92PHÉP BIẾN ĐỔI
HÌNH HỌC
Trang 933.1 Tóm tắt lý thuyết
3.1.1 Phần tử tham chiếu và phép biến hình
Để đơn giản hóa việc tính toán trên các phần tử thực có hình dạng phức tạp, khái niệm phần tử tham chiếu được đưa ra.
Phần tử tham chiếu V r là một phần tử có hình dạng đơn giản được xác định trong không gian tham chiếu.
Phần tử tham chiếu có thể được chuyển đổi qua mỗi phần tử thực bằng cách dùng phép biến đổi hình học τ e
Trang 94Phép biến hình τe có các tính chất sau:
τe là một song ánh cho tất cả các điểm nằm bên trong và nằm trên biên phần tử
Trang 95 Các nút hình học của phần tử tham chiếu tương ứng với các nút hình học của phần tử thực
Các đoạn biên của phần tử tham chiếu tương ứng với các đoạn biên của phần tử thực
Xét phần tử tham chiếu và phần tử thực trong không gian
3 chiều
Trang 96Tọa độ các điểm bên trong và bên trên phần tử của hai không gian có quan hệ qua biểu thức:
(3.1)
với (x, y, z), (xi ,yi ,zi ) lần lượt là tọa độ của một điểm bất kỳ và tọa
độ của các nút hình học trên phần tử thực, là các hàm dạng trên phần tử tham chiếu.
111
i n
Trang 98Tương tự ta có mối quan hệ:
Trang 993.2 Bài tập giải sẵn
Bài tập 1
Xét phần tử tham chiếu và phần tử thực sau:
1/ Viết lại biểu thức (3.1) cho hai phần tử trên
2/ Kiểm chứng các tính chất của phép biến hình τ
3/ Xác định ma trận Jacobi Ma trận này suy biến trong trường hợp nào?
Trang 101(1) Tương tự, ta có:
Trang 1023/ Ma trận Jacobi
Thay (1) vào ma trận Jacobi ,ta được:
với A là diện tích của tam giác (i, j, k)
Do vậy, định thức ma trận Jacobi bằng không khi ba đỉnh i, j, k của phần tử thực thẳng hàng.
Trang 103Bài tập 2
Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau
Trang 104Hàm dạng của phần tử tứ giác 4 nút trên không gian tham chiếu:
Ảnh B’ của điểm B được nội suy từ biểu thức
Trang 105Bài tập 3
Xét phần tử tam giác 3 nút trong không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau:
1/ Xác định tọa độ điểm A’, ảnh của điểm A(ξ = 1/3, η = 1/3)
2/ Tìm ma trận Jacobi của phép biến đổi hình học tại điểm A
Trang 108Bài tập 4
Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau:
Nút 1: x1 = 2, y1 = 1; Nút 2: x2 = 5, y2 = 2 Nút 3: x3 = 3, y3 = 5; Nút 4: x4 = 1, y4 = 4
1/ Tìm ảnh của điểm A(ξ = 0,2; η = 0,6)
2/ Hãy:
a/ Viết biểu thức tổng quát của ma trận Jacobi b/ Xác định ma trận Jacobi tại điểm B( - 0,57735; - 0,57735)
Trang 1091 ,
4 ,
1
1 4
1 ,
, 1
1 4
1 ,
, 1
1 4
1 ,
3
2 1
Trang 1102/ Ma trận Jacobi
a/ Biểu thức tổng quát
Quan hệ giữa tọa độ các điểm trên phần tử tham chiếu và phần
tử thực được thể hiện qua biểu thức:
Biểu thức tổng quát của ma trận Jacobi:
(1)
1 2 3 4
4 3
2 1
1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1
1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1 1
1
4
1
y y
y y
y
x x
x x
Trang 111b/ Ma trận Jacobi tại điểm (ξ = - 0,57735; η = - 0,57735 )
Thay giá trị ξ, η, x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4 vào biểu thức (1) ta được:
-0,50000
1,39434 J
Trang 112PHÉP BIẾN ĐỔI
HÌNH HỌC
Trang 1133.1 Tóm tắt lý thuyết
3.1.1 Phần tử tham chiếu và phép biến hình
Để đơn giản hóa việc tính toán trên các phần tử thực có hình dạng phức tạp, khái niệm phần tử tham chiếu được đưa ra.
Phần tử tham chiếu V r là một phần tử có hình dạng đơn giản được xác định trong không gian tham chiếu.
Phần tử tham chiếu có thể được chuyển đổi qua mỗi phần tử thực bằng cách dùng phép biến đổi hình học τ e
Trang 114Phép biến hình τe có các tính chất sau:
τe là một song ánh cho tất cả các điểm nằm bên trong và nằm trên biên phần tử
Trang 115 Các nút hình học của phần tử tham chiếu tương ứng với các nút hình học của phần tử thực
Các đoạn biên của phần tử tham chiếu tương ứng với các đoạn biên của phần tử thực
Xét phần tử tham chiếu và phần tử thực trong không gian
3 chiều
Trang 116Tọa độ các điểm bên trong và bên trên phần tử của hai không gian có quan hệ qua biểu thức:
(3.1)
với (x, y, z), (xi ,yi ,zi ) lần lượt là tọa độ của một điểm bất kỳ và tọa
độ của các nút hình học trên phần tử thực, là các hàm dạng trên phần tử tham chiếu.
111
i n
Trang 118Tương tự ta có mối quan hệ:
Trang 1193.2 Bài tập giải sẵn
Bài tập 1
Xét phần tử tham chiếu và phần tử thực sau:
1/ Viết lại biểu thức (3.1) cho hai phần tử trên
2/ Kiểm chứng các tính chất của phép biến hình τ
3/ Xác định ma trận Jacobi Ma trận này suy biến trong trường hợp nào?
Trang 121(1) Tương tự, ta có:
Trang 1223/ Ma trận Jacobi
Thay (1) vào ma trận Jacobi ,ta được:
với A là diện tích của tam giác (i, j, k)
Do vậy, định thức ma trận Jacobi bằng không khi ba đỉnh i, j, k của phần tử thực thẳng hàng.
Trang 123Bài tập 2
Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau
Trang 124Hàm dạng của phần tử tứ giác 4 nút trên không gian tham chiếu:
Ảnh B’ của điểm B được nội suy từ biểu thức
Trang 125Bài tập 3
Xét phần tử tam giác 3 nút trong không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau:
1/ Xác định tọa độ điểm A’, ảnh của điểm A(ξ = 1/3, η = 1/3)
2/ Tìm ma trận Jacobi của phép biến đổi hình học tại điểm A
Trang 128Bài tập 4
Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau:
Nút 1: x1 = 2, y1 = 1; Nút 2: x2 = 5, y2 = 2 Nút 3: x3 = 3, y3 = 5; Nút 4: x4 = 1, y4 = 4
1/ Tìm ảnh của điểm A(ξ = 0,2; η = 0,6)
2/ Hãy:
a/ Viết biểu thức tổng quát của ma trận Jacobi b/ Xác định ma trận Jacobi tại điểm B( - 0,57735; - 0,57735)
Trang 1291 ,
4 ,
1
1 4
1 ,
, 1
1 4
1 ,
, 1
1 4
1 ,
3
2 1
Trang 1302/ Ma trận Jacobi
a/ Biểu thức tổng quát
Quan hệ giữa tọa độ các điểm trên phần tử tham chiếu và phần
tử thực được thể hiện qua biểu thức:
Biểu thức tổng quát của ma trận Jacobi:
(1)
1 2 3 4
4 3
2 1
1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1
1
1 4
1 1
1 4
1 1
1 4
1 1
1
4
1
y y
y y
y
x x
x x