過剰に制約された静的自由体図を解決する方法は?


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Force Effect https://forceeffect.autodesk.comはどのようにそれを行いますか?XYピン制約a(0,0)、(4,3)での別のxy制約、および(10 、6)Force Effectは、CおよびAでxおよびyの反力を計算します。コード化可能なアルゴリズムでそれに到達する方法について、この特定の回答には興味がありません。

ここに画像の説明を入力してください

したがって、方程式は次のとおりです。

C = 0 => Y c a(R a x)+ X c a(R a y)+ X c b(F 1)= 0 => 3 R a x -4 R a y = -4( -100)caaxcaaycb1axay

Aについての合計モーメント= 0 => Y a c(R c x)+ X a c(R c y)+ X a b(F 1)= 0 =>-3 R c x + 4 R c y = -8 (-100)accxaccyab1cxcy

合計力Y = 0 => R a y + R c y + F 1 = 0 => R a y + R c y =-(-100)aycy1aycy

合計力X = 0 => R a x + R c x = 0axcx

これは4x4マトリックスに変換できます:Ax = b

|  3.   -4.    0.    0. |   | Rax |  =  | 400 |
|  0.    0.   -3.    4. |   | Ray |  =  | 800 |
|  0.    1.    0.    1. |   | Rcx |  =  | 100 |
|  1.    0.    1.    0. |   | Rcy |  =  |   0 |

x = inv(A)* bを解こうとすると、SciLab(またはMatLab)で次のエラーが発生します-> inv(A)!-error 19問題は特異です。

そのため、マトリックスは可逆ではありません。

それが簡単であれば、私はそれを解決するために、ある種の置換方法を受け入れます。

これは宿題ではありません。これは、2つの固定ピンによって所定の位置に保持されている大きなフリーボディの実際の問題を簡略化したものです。それは動的ではありません-何も動いていません。


回答:


3

方程式系が不十分に決定されているため、それを解くのに十分な情報がありません。行列式を計算することで証明できます。ユニークなソリューションのためには、等しくないゼロでなければなりません。 http://en.wikipedia.org/wiki/System_of_linear_equations

静的な問題の場合、自由度と制約度を数えることで決定を評価できます。

現実の問題は解決可能です。より多くの方程式が必要です。方程式を使用して、決定された問題を説明するのに十分な情報を取得できます。ビームを構成する材料の弾性率が必要です。その後はすべて数学的な方法論です http://en.wikipedia.org/wiki/Euler%E2%80%93Bernoulli_beam_theory#Statically_indeterminate_beams

ティモシェンコのような力学の分野の古典的な著者は、本の中でより深くテーマをカバーしています。


オートデスクは、すべての要素に等しい弾性率と断面積を使用すると想定しています。したがって、結果は実際のアプリケーションとは異なります。
ja72

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サポートの剛性が無限であれば、問題は比較的単純です。それから概念的にそれを解決する方法は、重ね合わせの原理を以下に適用することです:

CBA δA1AFAACB δA2=kFAAFA

δA1+δA2=0FA

有限の弾力性を持つ現実の問題については、mark_rに同意します -ウィキペディアとティモシェンコに相談してください!

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