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有限元建立梁单元,刚度矩阵质量矩阵计算,动力学方程求解,振动特性。

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clear all;
clc;
% for d=1:1:100
syms x y L l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 l9 l10 b h L
% ========材料常数,来源于刘文光轴向共振控制=====
% ====铝合金材料结构尺寸矩形截面%来源于王涛的硕士论文、刘文光材料304不锈钢===陈岩的含裂纹非线性静动力特性,龙慧基于有限元
% L=0.3;%长度单位m
% b=0.02;%宽度
% h=0.02;
A=b*h;%截面积A
I=b*h^3/12;%截面惯性矩
A0=0;%初始损伤的面积
% d=0.05;%直径
% A=0.25*pi*d^2;%截面面积
E=7.3e10;%弹性模量单位Pa
sigmab=5.45e8;%抗拉极限强度
sigmas=4e8;%抗拉强度
rou=2.785e3;%密度
f=668;
mu=0.33;
w=2*pi*f;%圆频率
t=0;
% ======损伤的常数值====
s=2;%一般取值为2-3
SS=125.3e6;%能量损耗值
RR=-1;%对称循环的情况下
DC=0.0001;
% ======振动仿真====
% ====型函数===
LZ=[l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 l9 l10];
% l=L/10;%单元长度分为十个单元
e=x./LZ;
for m=1:10
Nu1=1-e(m);
Nu2=1-10*e(m)^3+15*e(m)^4-6*e(m)^5;
Nu3=LZ(m)*(e(m)-6*e(m)^3+8*e(m)^4-3*e(m)^5);
Nu4=LZ(m)^2*(e(m)^2-3*e(m)^3+3*e(m)^4-e(m)^5)/2;
Nu5=e(m);
Nu6=10*e(m)^3-15*e(m)^4+6*e(m)^5;
Nu7=LZ(m)*(-4*e(m)^3+7*e(m)^4-3*e(m)^5);
Nu8=LZ(m)^2*(e(m)^3-2*e(m)^4+e(m)^5)/2;
N(::m)=[Nu1 0 0 0 Nu5 0 0 0;
    0 Nu2 Nu3 Nu4 0 Nu6 Nu7 Nu8];
% ------单元质量积分--------
mjf(::m)=eval(int(rou*b*h*N(::m).‘*N(::m)x0LZ(m)));%被积分的单元质量矩阵各个单元的质量
% --------------------------
% ====应变转换矩阵,应变与节点位移之间关系采用刚度的定义求解单元刚度矩阵====
Su1=diff(Nu1x);
Su2=-y*diff(Nu2x2);
Su3=-y*diff(Nu3x2);
Su4=-y*diff(Nu4x2);
Su5=diff(Nu5x);
Su6=-y*diff(Nu6x2);
Su7=-y*diff(Nu7x2);
Su8=-y*diff(Nu8x2);
S(::m)=[Su1 Su2 Su3 Su4 Su5 Su6 Su7 Su8];
% ------单元刚度矩阵积分-------
 kjf(::m)=E*b*int(int(S(::m).‘*S(::m)x0LZ(m))y-h/2h/2);%杆质量矩阵
end

% % % =========动态特性随损伤的变化的情况=====
jj=0;
% D=0;%初始损伤为0
% t=0;
% iii=1;
UUu(:1)=zeros(111);
% while 1

% % kjf=E*(A-A0)*S.‘*S;
% kjf=E*A*S.‘*S;
% % kjf1=vpa(E*(A-A0)*S.‘*S);
% % ke=eval(int(kjfx0l));
% for n=1:10;
%     k(::n)=vpa(eval(int(kjfx0l)));%杆质量矩阵
% end
% %  k(::1)=vpa(eval(int(kjf1x0l)));%杆质量矩阵
% ====坐标转换矩阵====
R=[1 0 0 0 0 0 0 0;0 1 0 0 0 0 0 0;0 0 1 0 0 0 0 0;0 0 0 1 0 0 0 0;
    0 0 0 0 1 0 0 0 ;0 0 0 0 0 1 0 0;0 0 0 0 0 0 1 0;0 0 0 0 0 0 0 1 ];
% ====坐标协调矩阵十个单元=====
B1=zeros(844);
B1(11)=1;B1(22)=1;B1(33)=1;B1(44)=1;B1(55)=1;B1(66)=1;B1(77)=1;B1(88)=1;
B2=zeros(844);
B2(15)=1;B2(26)=1;B2(37)=1;B2(48)=1;B2(59)=1;B2(610)=1;B2(711)=1;B2(812)=1;
B3=zeros(844);
B3(19)=1;B3(210)=1;B3(311)=1;B3(412)=1;B3(513)=1;B3(614)=1;B3(715)=1;B3(816)=1;
B4=zeros(844);
B4(113)=1;B4(214)=1;B4(315)=1;B4(416)=1;B4(517)=1;B4(618)=1;B4(719)=1;B4(820)=1;
B5=zeros(844);
B5(117)=1;B5(218)=1;B5(319)=1;B5(420)=1;B5(521)=1;B5(622)=1;B5(723)=1;B5(824)=1;
B6=zeros(844);
B5(121)=1;B5(222)=1;B5(323)=1;B5(424)=1;B6(525)=1;B6(626)=1;B6(727)=1;B6(828)=1;
B7=zeros(844);
B7(125)=1;B7(226)=1;B7(327)=1;B7(428)=1;B7(529)=1;B7(630)=1;B7(731)=1;B7(832)=1;
B8=zeros(844);
B8(129)=1;B8(230)=1;B8(331)=1;B8(432)=1;B8(533)=1;B8(634)=1;B8(735)=1;B8(836)=1;
B9=zeros(844);
B9(133)=1;B9(234)=1;B9(335)=1;B9(436)=1;B9(537)=1;B9(638)=1;B9(739)=1;B9(840)=1;
B10=zeros(844);
B10(137)=1;B10(238)=1;B10(339)=1;B10(4

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