MATLAB Guide to Finite Elements

An Interactive Approach

Bearbeitet vonPeter I Kattan

Neuausgabe 2007. Buch. xii, 429 S. HardcoverISBN 978 3 540 70697 7

Format (B x L): 15,5 x 23,5 cmGewicht: 1760 g

Weitere Fachgebiete > Mathematik > Numerik und Wissenschaftliches Rechnen >Computeranwendungen in der Mathematik

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Table of Contents

1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Steps of the Finite Element Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 MATLAB Functions for Finite Element Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 MATLAB Tutorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. The Spring Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3. The Linear Bar Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4. The Quadratic Bar Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5. The Plane Truss Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6. The Space Truss Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 916.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 916.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

7. The Beam Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

8. The Plane Frame Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1378.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1378.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

XII Table of Contents

9. The Grid Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1759.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1759.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

10. The Space Frame Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19310.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19310.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

11. The Linear Triangular Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21711.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21711.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

12. The Quadratic Triangular Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24912.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24912.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

13. The Bilinear Quadrilateral Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27513.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27513.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

14. The Quadratic Quadrilateral Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31114.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31114.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

15. The Linear Tetrahedral (Solid) Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33715.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33715.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

16. The Linear Brick (Solid) Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36716.1 Basic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36716.2 MATLAB Functions Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

17. Other Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39717.1 Applications of Finite Elements in Other Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39717.2 Basic Equations of the Fluid Flow 1D Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39817.3 MATLAB Functions Used in the Fluid Flow 1D Element . . . . . . . . . 400

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

Answer to Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405

Contents of the Accompanying CD-ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427