Bevor wir mit der Finite Elemente Berechnung beginnen, wollen wir zunächst ein paar analytische Vergleichslösungen berechnen. In Matlab zu programmierende Lastfälle:
- Einzellast



- konstante Streckenlast



- linear abfallende Streckenlast



Es gilt die Beziehung
. Folgendes Diagramm ist mit Matlab zu plotten:

Dabei für die x-Achse gewählt werden:

Lösung
Matlab Code:
clear all;
clc;
% choose mode
mode = input(['Belastungsfall: [1] Einzellast, ' ...
'[2] konstant, [3] linear abfallend: ']);
% user input
E = input('E-Modul E in [N / m^2], Standard 210000: ');
if isempty(E)
E = 210000;
end
A = input('Querschnitt A in [m^2], Standard 0.01: ');
if isempty(A)
A = 0.01;
end
L = input('Laenge L in [m], Standard 2: ');
if isempty(L)
L = 2;
end
q = 0;
points = 100;
x = linspace(0, L, points);
u = ones(points, 1);
plotTitle = ' ';
% 1a
if mode == 1
F = input('Kraft F in [N], Standard 1000: ');
if isempty(F)
F = 1000;
end
u = F / (E * A) .* x;
epsilon = F / (E * A) * ones(points, 1);
plotTitle = 'Verschiebung und Spannung bei Einzellast';
end
% 1b
if mode == 2
q = input('konstante Last q_0 in [N/m], Standard 500: ');
if isempty(q)
q = 500;
end
u = q / (2 * E * A) * (2 * L * x - x.^2);
epsilon = q / (E * A) * (L - x);
plotTitle = 'Verschiebung und Spannung bei konstanter Streckenlast';
end
% 1c
if mode == 3
q = input('Maximalwert q_0 der Last in [N/m], Standard 500: ');
if isempty(q)
q = 500;
end
u = 3 * q / (2 * E * A) * (L * x - x.^2 + x.^3 / (3 * L));
epsilon = 3 * q / (2 * E * A) * (L - 2 * x + x.^2 / L);
plotTitle = 'Verschiebung und Spannung bei abfallender Streckenlast';
end
sigma = E * epsilon;
figure(1);
[ax a1 a2] = plotyy(x, u, x, epsilon);
title(plotTitle);
legend('Verschiebung u', 'Spannung sigma', 'Location', 'East');
xlabel('x-Koordinate in [m]');
set(get(ax(1), 'ylabel'), 'String', 'Verschiebung in [m]');
set(get(ax(2), 'ylabel'), 'String', 'Spannung in [N/m^2]');



