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Statik, Festigkeitslehre, Kinematik/Kinetik, 4. Auflage

Beispiel auf Seite 269 mit MATLAB, Studentin Corinna Winter, Prof. Dr. Thomas Frischgesell (HAW Hamburg)

Die nachfolgend gelistete “.m-Datei” ist zum Download verfügbar .

Für alle, die irgendeine Programmiersprache beherrschen (“kennen” dürfte eigentlich ausreichend sein), ist diese Datei weitgehend selbsterklärend, alle offenen Fragen werden sicher von der Hilfe-Funktion von MATLAB beantwortet.

% 18     Computer-Verfahren für Biegeprobleme
% 18.1   Das Differenzenverfahren  S.269
% 18.1.3 Biegelinie bei veränderlicher Biegesteifigkeit
% Beispiel
% MATLAB 6.0 R12
% Author: Corinna Winter
% Rev.: Dr. Thomas Frischgesell
% Datum: 24.4.03

clear all

lambda=2;        % Breitenverhältnis
nA=100;          % Anzahl der Abschnitte in die der Träger eingeteilt wird
k=nA+5;          % Knotenanzahl

A=zeros(k,k);    % Erstellung einer Matrix A gefüllt mit Nullen

i=1:k;
ki=1+(lambda-1)*(i-3)/nA;                    % Vorfaktor ki aus EI= ki*EIA



A(1:2,1:5)=[0 0 ki(3) 0 0 ; 0 ki(3) -2*ki(3) ki(3) 0];         % Randbedingung: Lager links
A(k-1:k,k-4:k)=[0 0 ki(k-2) 0 0 ; 0 -ki(k-2) 0 ki(k-2) 0];     % Randbedingung: Einspannung rechts

for i=3:k-2                           
   A(i,i-2:i+2)=[ki(i-1) -2*(ki(i-1)+ki(i)) ki(i-1)+4*ki(i)+ki(i+1) -2*(ki(i)+ki(i+1)) ki(i+1)];
end


b=zeros(k,1);

for i=3:k-2
   b(i,1)=ki(i)/nA^4;                       % Beschreibung des Vektors b 
                                             % ( qA*l^4/(E*IA) wurde ausgeklammert)
end     

% Lösen des Gleichungssystems
v=inv(A)*b;                      % Berechnung der Durchsenkung

clf;
x = 0:1/nA:1;
plot (x,-v(3:k-2))                 % Ausdrucken der Biegelinie
%grid on
ylabel('Verschiebung (mm)')
xlabel('Normierte Balkenlänge')

ErgebnisKnoten53 = v(53)

Nach dem Starten von MATLAB wird File | Open gewählt und im Fenster “Open” (unter “Dateityp” sollte “All MATLAB Files” eingestellt sein) wird in das Verzeichnis gewechselt, in dem sich die Datei S269.m befindet. Doppelklick auf S269.m öffnet die Datei in einem neuen Fenster.

In diesem Fenster wird Debug | Run gewählt. Möglicherweise öffnet sich ein Fenster “MATLAB Editor”, in dem man das Angebot “Change MATLAB current directory” annehmen sollte. Danach wird die Rechnung ausgeführt.

Die mit plot ... eingeleitete Zeile am Ende führt zur graphischen Ausgabe der Biegelinie (nebenstehende Abbildung).

Die letzte Zeile führt dazu, dass im “Command window” von MATLAB ein Ergebnis angezeigt wird, die Durchbiegung in der Mitte des Trägers (nebenstehende Abbildung).

Dieser Wert kann mit der exakten Biegelinie (Seite 270) verglichen werden. Mit einer Abweichung von deutlich weniger als 0,2% vom exakten Wert ist der mit dem Differenzenverfahren bei der gewählten Einteilung in 100 Abschnitte berechneten Näherungswert praktisch exakt, so dass auf eine feinere Diskretisierung verzichtet werden kann.

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