next up previous contents
Naprej: Enačba konstrukcije Gor: Splošen postopek MKE Nazaj: Osnovna enačba končnega Vsebina: contents

Transformacijske matrike

Največkrat leže končni elementi konstrukcije poljubno v prostoru. Zato je potrebno pred nastavitvijo enačbe konstrukcije vse osnovne enačbe končnih elementov izraziti v skupnem (globalnem kooordinatnem sistemu).

 

 

Slika: Globalni in lokalni koordinatni sistem

Transformacijo končnih elementov iz lokalnih koordinatnih sistemov v globalni koordinatni sistem . Vektor v osnovnem koordinatnem sistemu

izrazimo v globalnem koordinatnem sistemu tako, da vsako komponento vektorja v osnovnem razstavimo v smerei koordinat glavnega koordinatnega sistema. Isto ležeče komponente združimo in dobimo

Kosinusi v enačbah so naklonski koti med lokalnimi in globalnim koordinatnim sistemom. Enačbo zapišemo krajše v matrični obliki

je osnovna transformacijska matrika, ki transformira vektor iz osnovnega v globalni koordinatni sistem in je v eksp[licitni obliki

Matrika je nesingularna in simetrična zato zanjo velja matrična operacija

Poleg običajnih tro komponentnih vektorjev se uporabljajo v MKE tudi posplošeni (generalizirani vektorji, enokolonske matrike). Za transformacijo teh vektorjev se uporabljaja posplošena transormacijska matrika oblike

Tako bi bila transformacija posplošenega vektorja

zapisana v matrični obliki

Posplosena transformacijska matrika je

zapisana v eksplicitni obliki

Kjer smo v enačbi označili z , in naklonske kote med smermi osi lokalnega in globalnega koordintnega sistema. Po množenju matrik dobimo

Z opisanimi pravili lahko sedaj naredimo transformacijo osnovne enačbe končnega elementa iz lokalnega v globalni koordinatni sistem. Za vozliščno silo in vozliščni pomik dobimo s transformacijo

Če osnovno enačbo končnega elementa gif pomnožimo s transformacijko matriko, dobimo

V enačbo vstavimo vektor vozliščnega pomika v globalnem koordinatnem sistemu

Tako da je

Preoblikujemo še levi del enačbe

Enačba končnega elementa je s tem zapisana v globalnem koordinatnem sistemu. Z uvedbo transformirane togostne matrike

dobimo

Zadnja enačba zahteva veliko numeričnih operacij. V primeru, da so končni elementi že usmerjeni v smereh glavnega koordinatnega sistema, je potrebno izvesti veliko manj računskih operacij. Večinoma pa je to možno narediti le pri stenskih konstrukcijah.



Leon Kos
Mon Apr 22 10:36:01 GMT+0100 1996