1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Phương pháp phần tử hữu hạn

239 1,2K 11

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 239
Dung lượng 3,5 MB

Nội dung

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 1

PHẦN TỬ DẦM GỐI TỰA LÒ XO

CBGD: PGS.TS PHAN ĐÌNH HUẤN

Trang 2

Xét 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 4

θ 3L L / 2 0 2L 3L L / 2

Trang 5

Tải 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 6

Đưa điều kiện v1 = θ1 = v3 = θ3 = 0 phương trình [K][u] = [F]

Trang 7

ta được:

22

3

242

Trang 8

2 Khi có lò xo

Trang 9

Đưa điều kiện v1 = θ1 = v3 = θ3 = 0 phương trình [K][u] = [F],

ta được:

Trang 11

Kết quả cho bởi phần mềm RDM

1 Trường hợp không có lò xo v2 = - 2,790 mm

Trang 12

Kết quả cho bởi phần mềm RDM

2 Trường hợp có lò xo v2 = - 0,976 mm

Trang 13

HÀM DẠNG

Trang 16

Trang 17

2.2 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 18

Áp dụng đa thức Lagrange, các hàm dạng của phần

tử tham chiếu như sau:

         1 

2

1 1

1 0

Trang 20

Bài tập 2

Dùng đa thức Lagrange, tim các hàm dạng của phân

tử tứ giác 4 nút sau:

Trang 21

Áp 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 22

Bài 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 24

Giải 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 26

x 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 27

2 6 5

2 4 3

2 1

2 2

2 2

Trang 28

2/ Hãy minh họa đồ thị sự thay đổi giá trị của các hàm dạng trên phần tử.

Trang 29

Các 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 30

Bài tập 5

Dùng đa thức Lagrange để tìm các hàm dạng của phần tử tứ giác 9 nút sau:

Trang 31

1 1 0

1

1

0

1 1 0

1

1

0

4

1 1

1 ,

0 1

1 1

0

1

Trang 32

0 1

1 1

0

1

4

1

1 ,

0 1 1

1

0

1

4

1

1 ,

Trang 33

1 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 35

Bài 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 36

x 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 38

Gọi 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 39

Giải 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 40

Thay 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 41

Bài tập 8

Hãy kiểm nghiệm tính chất 1 và tính chất của các hàm dạng phần tử tứ giác 4 nút sau:

  , 14

Trang 42

1 ,

, 1

1 4

1 ,

1

1 4

1 ,

, 1

1 4

1 ,

4 3

2 1

Trang 43

1 1

1 4

1 ,

1 4 1

Trang 44

, 4

,

1 4

,

, 1 2

,

, 1 ,

, 1 2

2 1

Trang 45

4 3

2 1

2 2

2 2

Trang 46

Tính 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 47

Bài 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 48

d

Trang 49

Bài tập 11

Xét phần tử tam giác 3 nút

Trang 50

Các 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 53

1 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 54

Bài 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 55

i = 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 56

2 2

1

1 1

0 1

0 ,

0 1

0 ,

0 1

0

L

L L

L L

Trang 57

2/ Biểu thức các hàm dạng trong không gian tham chiếu:

Từ định nghĩa tọa độ diện tích ta có:

Trang 58

Tương 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 61

1 4

1 4

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

Trang 62

Bài 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 63

Các 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 65

N 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 66

Ta có hệ phương trình:

1 1 1 2 1 3

Trang 67

Nghiệm 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 68

Tương 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 69

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 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 70

Ta có hệ phương trình sau:

4 1 4 2 1 3

Trang 71

Nghiệm 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 72

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 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 73

Ta có hệ phương trình sau:

10 1 10 2 10 3

Trang 74

Nghiệm 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 79

Bài tập 15

Xét phần tử tứ diện như ở hình sau:

Trang 80

Tương 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 82

2/ 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 83

TÀI 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 84

PHẦN TỬ TẤM

CHỊU TẢI PHẲNG

Trang 88

0 x

ε

u

v y

Trang 89

2 x

x ε

y γ

v

v B

Trang 91

D b

D a 3b 3a

Trang 92

PHÉP BIẾN ĐỔI

HÌNH HỌC

Trang 93

3.1 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 94

Phép 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 96

Tọa 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 98

Tương tự ta có mối quan hệ:

Trang 99

3.2 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 102

3/ 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 103

Bài tập 2

Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau

Trang 104

Hàm 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 105

Bài 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 108

Bài 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 109

1 ,

4 ,

1

1 4

1 ,

, 1

1 4

1 ,

, 1

1 4

1 ,

3

2 1

Trang 110

2/ 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 111

b/ 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 112

PHÉP BIẾN ĐỔI

HÌNH HỌC

Trang 113

3.1 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 114

Phép 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 116

Tọa 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 118

Tương tự ta có mối quan hệ:

Trang 119

3.2 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 122

3/ 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 123

Bài tập 2

Xét phần tử tứ giác 4 nút trong hai không gian tham chiếu và không gian thực như ở hình sau

Trang 124

Hàm 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 125

Bài 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 128

Bài 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 129

1 ,

4 ,

1

1 4

1 ,

, 1

1 4

1 ,

, 1

1 4

1 ,

3

2 1

Trang 130

2/ 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

Ngày đăng: 10/09/2016, 17:15

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w