C0型單元剛度矩陣的性質

1. 單元剛度矩陣的性質
注:Ke表示單元剛度矩陣,K表示整體剛度矩陣

(1) Ke中的元素Ke_ij表示:單元的第j個節點產生單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在第i個節點施加的力爲Ke_ij
其中,對角線上的元素Ke_ii > 0
(2) Ke是對稱的,即Ke_ij = Ke_ji
(3) Ke是半正定的。
若單元無剛體位移,Ke正定。
若單元有剛體位移,det(Ke) = 0 ,即Ke是奇異的
(4) 剛度矩陣的任一行或列表示一個平衡力系,當節點位移全部爲線位移時(C0單元),任一行或列的代數和應爲0

以平面問題的三角形單元爲例,節點爲 1 2 3
則單元剛度矩陣第一行爲 Ke_11  Ke_12  Ke_13  Ke_14  Ke_15  Ke_16  
Ke_11 單元節點1產生x方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_11
Ke_12 單元節點1產生y方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_12
Ke_13 單元節點2產生x方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_13
Ke_14 單元節點2產生y方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_14
Ke_15 單元節點3產生x方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_15
Ke_16 單元節點3產生y方向的單位位移,單元的其餘節點位移爲0,則需要在節點1 x方向施加的力爲Ke_16
則 Ke_11*1 + Ke_12*1 + Ke_13*1 + Ke_14*1 + Ke_15*1 + Ke_16*1 = 0  
同理,還有其他行或列。
我目前還沒真正理解爲什麼。


注:C0型單元指,勢能函數Π中位移函數出現的最高導數是1階。在單元的交界面上具有0階的連續導數,即結點上只要求位移連續。

注:
wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==
如果某平面問題只劃分了一個三角形單元,外力未畫出。 
則 Ke_11*0 + Ke_12*0 + Ke_13*0 + Ke_14*0 + Ke_15*u3 + Ke_16*v3 = P1 同理還有其餘五個方程

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2. 整體剛度矩陣的性質
對稱、奇異、半正定、稀疏sparse matrix、非零元素顯現帶狀性

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