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薄板弯曲问题的有限元分析是结构力学中的经典计算场景。该Matlab程序通过有限元法实现了对薄板结构的弯曲变形模拟,其核心在于将连续薄板离散化为有限个单元,通过建立刚度矩阵和载荷向量来求解位移场。
程序采用高效的矩阵运算策略,避免了传统循环带来的性能损耗。其计算流程大致分为三个步骤:首先进行几何离散化处理,将薄板划分为规则网格;然后组装全局刚度矩阵,其中包含对单元刚度矩阵的积分计算;最后求解线性方程组得到节点位移,进而通过形函数插值获得全场位移。
该实现的优势在于保持了算法简洁性的同时,通过Matlab的向量化操作提升了计算效率,特别适合教学演示或小型工程问题的快速验证。对于理解有限元法的核心思想——即从微分方程弱形式到离散代数系统的转化过程,这个薄板弯曲算例提供了很好的实践切入点。
读者可在此基础上扩展非均匀材料参数、复杂边界条件等实际工程因素,或对比不同单元类型(如三角形单元与四边形单元)的计算精度差异。