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建立弹性微元局部坐标系的优化方法

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:由图6-3可知,弹性微元可以近似地视为平面曲梁,以便对每个弹性微元建立局部坐标。利用弹性微元上的节点坐标,拟合一个平面,令平面的法向量作为该微元局部坐标的z轴方向向量。图6-3弹性微元示意图设局部坐标x、y、z轴的单位方向向量在全局坐标系的描述分别为、、。图6-4向量旋转示意图通过上述方法可以建立各弹性微元体的局部坐标。全局坐标用OXYZ表示,局部坐标用oxyz表示,准静态加载方向为全局坐标Z轴负方向。

建立弹性微元局部坐标系的优化方法

截断后的弹性微元如图6-3所示。由图6-3可知,弹性微元可以近似地视为平面曲梁,以便对每个弹性微元建立局部坐标。利用弹性微元上的节点坐标,拟合一个平面,令平面的法向量作为该微元局部坐标的z轴方向向量。令局部坐标xoy平面通过弹性微元的第一个节点,让弹性微元节点向局部坐标xoy平面投影,利用投影点坐标可以拟合成一段圆弧,令圆弧对应的圆心为局部坐标的原点。

图6-3 弹性微元示意图

设局部坐标x、y、z轴的单位方向向量在全局坐标系的描述分别为(x11,x12,x13)、(y11,y12,y13)、(z11,z12,z13)。图6-4所示为局部坐标z轴单位方向向量λz=(z11,z12,z13)在全局坐标OXYZ下的位置示意图,λz在XOY平面的投影λty与Y轴的夹角为α,先将λz绕Z轴旋转α到YOZ平面内,λz变为λ′z,λ′z与Z轴夹角为β,再将λ′z绕X轴旋转β使λz与Z轴重合,旋转矩阵

则单位方向向量(x11,x12,x13)、(y11,y12,y13)可以定义为(www.xing528.com)

整理得

图6-4 向量旋转示意图

通过上述方法可以建立各弹性微元体的局部坐标。全局坐标用OXYZ表示,局部坐标用oxyz表示,准静态加载方向为全局坐标Z轴负方向。

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