案例分析: 平面框架结构分析的 SkyCiv 和 Python 编程

你有没有问过自己结构化软件本质上是如何工作的? 继续阅读, 你会发现我们如何通过在结构分析课堂上开发的一个例子来使用 SkyCiv 平台和 Python 编程.

快速回顾结构分析

我们经常使用可用的软件来解决结构分析, 这导致力量, 移位, 压力, 等等. 简单来说, 问题落入以下形式:F=ķ∙d

F=K∙d

$F = K bullet d$

在哪里:

• F 是矢量力
• K是结构刚度
• d 是位移场

主要目标是将连续结构转化为离散结构 “件” 组装并分析它, 获得力和位移. 必须遵循一般路径:

• 预处理: 结构分析的第一步, 我们从哪里得到结构数据, 几何学, 材料特性, 并在全局时加载并完成 刚度矩阵 被构造.
• 过程: 我们解决前面的表达式的地方, F=ķ∙d F=K∙d$F=Kbullet d$. 一些普遍接受的求解线性方程组的方法是Gauss-Jordan, 高斯消元法, 等等.
• 后期处理: 最后一部分以力和应力的形式显示结果, 如果有必要.

平面框架示例

案例示例由一个规则的平面框架组成 (数字 1).

数字 1. 结构二维框架示例

元素的列属性, 横梁, 和材料是:

混凝土特性:

• 材料强度, F′C=20中号P一个 f′c=20MPa$f'c = 20 MPa$
• 杨氏模量, Ë=17000中号P一个 E=17000MPa$E = 17000 MPa$

Python 编程和 SkyCiv 建模

现在是开始与 Python 和 SkyCiv 建模并行工作的时候了. 数字 2 显示输入数据 (节点, 元素, 自由程度, 局部轴方向) 对于用 Python 开发的代码. 您可以自己检查文件并通过此运行示例 链接.

数字 2. 局部刚度矩阵函数

Python文件使用函数式编程范式，因为在课堂上易于解释和开发. 这包括分而治之, 模块化代码结构及其方法.

编写方法时, 最重要的是定义要应用的数学公式. 我们将使用欧拉伯努利光束:

价值观的差异 (Python 脚本和 SkyCiv S3D) 未成年人, 大约 2.90% 作为平均值.

2. 轴向力

数字 5. 轴向力发展到框架中

价值观的差异 (Python 脚本和 SkyCiv S3D) 未成年人, 大约 2.65 % 作为平均值.

3. 剪切力

数字 6. 剪切力发展到框架中

4. 弯矩

数字 7. 瞬间发展成框架

价值观的差异 (Python 脚本和 SkyCiv S3D) 未成年人, 大约 6.81% 作为平均值.

5. 结论

这篇文章作为一个测试， SkyCiv平台 由于其强大的结构分析能力，是用于教育目的的极好资源. 使用 Python 编程并将结果与​​ SkyCiv 等准确软件进行比较, 是每个工程课程都必须包含在其核心内容中的必修课.