第七節(jié)改進(jìn)的平面剛架程序FF

第七節(jié)改進(jìn)的平面剛架程序PFF2一.程序PFF2的功能

程序PFF2可以在一次運行中計算出結(jié)構(gòu)在多種荷載工況作用下的結(jié)點位移、單元桿端力和任意指定截面內(nèi)力。上一節(jié)返回上級菜單1二.程序PFF2的適用范圍（1）程序PFF2適用于求解由同一種彈性材料的等截面直桿組成的連續(xù)梁、剛架、桁架、排架和組合結(jié)構(gòu)等平面桿系結(jié)構(gòu)；（2）荷載類型包括結(jié)點荷載、非結(jié)點荷載（見表2-1）、支座位移和溫度變化作用（見表3-3）；（3）計算中考慮了桿件的軸向變形和彎曲變形，忽略了剪切變形的影響。2三.程序PFF2采用的主要技術(shù)措施（與PFF比較）1.單元截面特征數(shù)據(jù)的分類輸入

將結(jié)構(gòu)的全部單元按照截面積A和慣性矩I的異同分為若干類型輸入.(1)整個結(jié)構(gòu)的單元截面特征類型數(shù)NAI；(2)每一類單元截面積A和慣性矩I，存放在數(shù)組AI(NAI,2)；(3)每個單元截面特征類型碼，存放在MT(NE)。相應(yīng)地取消PFF中的數(shù)組A(NE)和ZI(NE)。32.結(jié)點位移分量編號的自動生成輸入結(jié)構(gòu)的全部(1)特殊結(jié)點數(shù)NS(2)特殊結(jié)點信息數(shù)組JS(NS,4)由計算機(jī)自動生成結(jié)點位移分量編號數(shù)組JN(NJ,3)。根據(jù)圖3-6的框圖（103頁），編寫了實現(xiàn)這一功能的子程序DJN(128頁)。4

其基本原理詳見本章第三節(jié)。(1)根據(jù)圖3-20所示框圖(115頁)，編寫了形成主元地址數(shù)組KD(N)的子程序ADE（128-129頁）。(2)根據(jù)圖3-21所示框圖（116頁），編寫了形成一維變帶寬上三角按列存儲結(jié)構(gòu)剛度矩陣[K]的子程序TSM(129頁)。3.結(jié)構(gòu)剛度矩陣[K]采用一維變帶寬上三角列存54.用UTDU分解法解線性方程組其子程序名為UTDU3和BACK3（詳見第九章第七節(jié)）。在BACK3中增加了輸出結(jié)點位移的語句。5.增加了對支座位移和溫度變化問題的處理在計算單元固端力的子程序EFF中增加了四種非結(jié)點荷載的類型，其方法見本章第五節(jié)。66.增加了多種荷載工況和單元指定截面的內(nèi)力計算在主程序中增設(shè)了荷載工況數(shù)NL，將荷載數(shù)據(jù)（數(shù)組PJ、PF）改在子程序JLP（130-131頁）中輸入。根據(jù)圖3-25所示的框圖(124頁)，編寫了計算單元指定截面內(nèi)力的子程序NVMK（133-134頁），又按照表3-4的公式，編寫了計算懸臂梁指定截面內(nèi)力的二級子程序CANB（137-138頁），此外，對計算單元桿端力的子程序MVN也作了相應(yīng)的修改（132-133頁）。其方法詳見本章第六節(jié)。7四.程序PFF2的主程序框圖（126頁圖3-26）LC=1,NL輸入結(jié)構(gòu)控制參數(shù)NK＞0否是輸出單元桿端力CALLINPUTCALLDJNCALLADECALLTSMCALLUTDU3輸入荷載控制參數(shù)CALLMVNCALLJLPCALLBACK3CALLNVMKM=1,NE輸入結(jié)構(gòu)原始數(shù)據(jù)形成結(jié)點位移分量編號數(shù)組形成主元地址數(shù)組形成一維存儲的結(jié)構(gòu)剛度矩陣分解結(jié)構(gòu)剛度矩陣按荷載工況循環(huán)輸入荷載數(shù)據(jù)，形成結(jié)點荷載列陣求解和輸出結(jié)點位移對單元循環(huán)計算單元桿端力是否計算指定截面內(nèi)力計算和輸出指定截面的內(nèi)力8五.PFF2的完整源程序125-138頁自學(xué)9六.程序PFF2的輸入數(shù)據(jù)文件1.數(shù)據(jù)輸入順序及輸入數(shù)據(jù)的含義(1)NE,NJ,NS,NAI,NK,NL,ENE——單元數(shù)NJ——結(jié)點數(shù)NS——特殊結(jié)點總數(shù)NAI——截面類型總數(shù)NK——要計算內(nèi)力的指定截面?zhèn)€數(shù)NL——荷載工況總數(shù)E——材料彈性模量均為控制參數(shù)，在主程序中輸入。10(2)(X(I),Y(I),I=1,NJ)——以結(jié)點碼順序輸入入結(jié)點坐標(biāo)x、y，在INPUT子程序中輸入。。(3)(IJ(I,1),IJ(I,2),MT(I),I=1,NE)——以單元順序輸入單單元始端結(jié)點碼、、末端結(jié)點碼、截截面類型碼，在INPUT子程序中輸入。(4)((AI(I,J),J=1,2),I=1,NAI)——以截面類型碼順序序輸入截面面積A和慣性矩I，在INPUT子程序中輸入。11(5)((JS(I,J),J=1,4),I=1,NS)(6)((SE(I,J),J=1,2),I=1,NK)——按指定截面號順序序輸入指定截面單單元和指定截面距距單元始端距離，，在INPUT子程序中輸入?！蕴厥饨Y(jié)點號號順序輸入特殊結(jié)結(jié)點信息數(shù)組元素素(結(jié)點碼、U、、V、θ的約束信信息)，注意：不不能選1為主結(jié)點點，否則計算機(jī)會會出錯。在INPUT子程序中輸輸入。12以下(7)、(8)、(9)中數(shù)數(shù)據(jù)按荷載工況號號LC=1,NL循環(huán)輸入。(7)NP,NFNP——第LC種荷載工況況的結(jié)點荷載數(shù)NF——第LC種荷載載工況的非結(jié)點荷荷載數(shù)，在主程序序中輸入。13——按結(jié)點荷載碼碼順序輸入第LC種荷載工況下的的荷載作用結(jié)點碼碼、荷載方向代碼碼、荷載代數(shù)值，，在JLP子程序序中輸入。(8)((PJ(I,J),J=1,3),I=1,NP)——按非結(jié)點荷載載碼順序輸入第LC種荷載工況下下的非結(jié)點荷載（（包括支座位移和和溫度變化）信息息數(shù)組，在JLP子程序中輸入。。(9)((PF(I,J),J=1,4),I=1,NF)14PF(I,1)、、PF(I,2)、PF(I,3)、PF(I,4)Ⅰ.對于一般非結(jié)結(jié)點荷載分別為第I個非結(jié)點荷載的作用單元號、荷載載類型號（1～6）、荷載數(shù)值、、位置參數(shù)cⅡ.對于支座位移移問題分別為第I個非結(jié)點荷載所在的單元編號、、荷載類型碼（7、8、9）、由由支位移轉(zhuǎn)換成成的單元在單元坐坐標(biāo)中的桿端位移移值、由支座位移移轉(zhuǎn)換成的單元桿桿端位移的方位代代碼（始端1、2、3；末端4、、5、6）。詳見116-117頁15PF(I,1)、、PF(I,2)、PF(I,3)、PF(I,4)Ⅲ.對于溫度變變化問題分別表示第I個非結(jié)點荷載作作用所在的單元編號號·1（數(shù)字1表示溫溫度變化作用））、溫度變化值t1、溫度變化值t2、溫度變化單元材材料的線膨脹系系數(shù)α值。162.輸入數(shù)據(jù)文文件的建立(1)NE,NJ,NS,NAI,NK,NL,E(2)(X(I),Y(I),I=1,NJ)(3)(IJ(I,1),IJ(I,2),MT(I),I=1,NE)(4)((AI(I,J),J=1,2),I=1,NAI)(5)((JS(I,J),J=1,4),I=1,NS)(6)((SE(I,J),J=1,2),I=1,NK)(7)NP,NF(8)((PJ(I,J),J=1,3),I=1,NP)(9)((PF(I,J),J=1,4),I=1,NF)17例：平面剛架已知：梁AL=0.2m2，IL=0.01M4，柱AC=0.25m2，IC=0.006M4，彈性模量E=3×107kN/M2求：平面剛架分分別在荷載和支支座位移作用下下各桿端截面內(nèi)內(nèi)力和指定截面面A、B的內(nèi)力力？20kN/m18解：（1）剛架的結(jié)點編號號、單元編號、、結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系及及各單元坐標(biāo)系系見圖（b）。。20kN/m19（2）建立輸入入數(shù)據(jù)文件6,7,3,2,2,2,3.0E7按照程序PFF2中輸入語句句的先后順序和和格式要求，輸輸入該剛架的數(shù)數(shù)據(jù)：(1)NE,NJ,NS,NAI,NK,NL,E(2)(X(I),Y(I),I=1,NJ)0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,5.0,8.0,0.0,8.0,5.0,0.0,10.0,8.0,10.020kN/m20(3)(IJ(I,1),IJ(I,2),MT(I),I=1,NE)2,4,11,3,24,5,23,5,13,6,25,7,2梁AL=0.2m2IL=0.01M4柱AC=0.25m2IC=0.006M420kN/m21(4)((AI(I,J),J=1,2),I=1,NAI)0.2,0.010.25,0.006(5)((JS(I,J),J=1,4),I=1,NS)1,2,2,06,1,1,17,1,1,1梁AL=0.2m2IL=0.01M4柱AC=0.25m2IC=0.006M422(6)((SE(I,J),J=1,2),I=1,NK)1.0,4.04.0,4.0梁AL=0.2m2IL=0.01M4柱AC=0.25m2IC=0.006M423第一種工況1.0,1.0,18.03.0,1.0,24.0(9)((PF(I,J),J=1,4),I=1,NF)1.0,1.0,20.0,8.0(8)((PJ(I,J),J=1,3),I=1,NP)(7)NP,NF2,1梁AL=0.2m2IL=0.01M4柱AC=0.25m2IC=0.006M424第二種工況0,26.0,7.0,0.03,4.06.0,8.0,-0.02,5.0(7)NP,NF(9)((PF(I,J),J=1,4),I=1,NF)梁AL=0.2m2IL=0.01M4柱AC=0.25m2IC=0.006M425（3）運行PFF2，得計算算結(jié)果（140頁）結(jié)點位移JOINTDISPLACEMENTSJOINTuvceta1.340493E-01.190152E-04.256000E-022.340493E-01.190152E-04.372856E-023.179583E-01.193280E-04.453461E-024.340114E-01.299810E-01.377861E-025.181488E-01.299807E-01.190822E-026.000000E+00.000000E+00.000000E+007.000000E+00.000000E+00.000000E+0026單元桿端力MEMBER-ENDFORCESOFELEMENTSELEMENTNVM1N1=28.4340V1=.4692M1=.0000N2=-28.4340V2=-.4692M2=3.75372N1=-.4692V1=28.4343M1=.0000N2=.4692V2=-28.4343M2=142.17133N1=.4678V1=-28.4351M1=-3.7538N2=-.4678V2=28.4351M2=-138.42204N1=-142.8582V1=-29.4612M1=-19.3555N2=142.8582V2=29.4612M2=-216.3344275N1=28.9920V1=-114.4246M1=-122.8156N2=-28.9920V2=114.4246M2=-449.30736N1=-28.9922V1=114.4241M1=354.7563N2=28.9922V2=-114.4241M2=217.3644ASSIGNMENTSECTIONFORCESOFELEMENTSELEMENTXKNKVKMK14.00-28.4340-.4692-1.876844.00142.858229.461298.4894指定截面內(nèi)力28若上例還有第三三種荷載工況如圖（c））所示，平面剛架還有溫度變化單獨作作用時，則將以上輸入數(shù)數(shù)據(jù)文件的第一一行改為：6,7,3,2,2,3,3.0E7材料的線膨脹系系數(shù)α=