Skip to main content
Log in

Topologische Matrizen in den Gleichungen diskreter, ebener, biegesteifer Schwinger

Topological matrices in the equations of discrete, plane, bending vibrations

  • Hauptaufsätze
  • Published:
Ingenieur-Archiv Aims and scope Submit manuscript

Übersicht

Am Beispiel der Balkenkette, von Balken- und Plattenelementen wird gezeigt, daß das Netz von biegesteifen Schwingern implizit mit den Matrizen der Graphentheorie beschrieben wird. An die Stelle der Knoten-Zweig-Matrix tritt eine Hypermatrix, die sich aus dem Produkt der zwei Anteile der Knoten-Zweig-Hypermatrix, der Differenz- und der Zuordnungsmatrix und noch einer dritten Matrix zusammengesetzt, die Längen und Richtungskosinus enthält.

Summary

It is shown for the lumped beam chain, for finite beam and plate elements as examples, that the net of the assembled structure in discrete bending vibrations is implicitly described with matrices of graph theory. Instead of the branch-node-incidence-matrix a hypermatrix is used which consists of a product of three hypermatrices, the difference and the connection matrix as parts of the branch-node-incidence-hypermatrix and a third matrix containing lengths and direction cosines.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Literatur

  1. Schade, D.: Topologische Matrizen in den Gleichungen diskreter, ebener, dehnsteifer Schwinger. Z. Angew. Math. Mech. (1980) 393–408

  2. Trent, H. M.: An alternative formulation of the law of mechanics. J. Appl. Mech. 19 (1952) 147–150

    Google Scholar 

  3. Trent, H. M.: Isomorphisms between oriented linear graphs and lumped physical systems. J. Acoust. Soc. Am. 27 (1955) 500–527

    Google Scholar 

  4. Bökeler, K.-H.: Verträglichkeitsbedingungen und Spannungsfunktionen im ebenen, mehrfach zusammenhängenden Punkthaufennetz. Dissertation, Universität Stuttgart 1975

  5. Schek, H.-J.: The force density method for formfinding and computation of general networks. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 3 (1974) 115–134

    Google Scholar 

  6. Bufler, H.; Nguyen-Tuong, B.: On the work theorems in nonlinear network theory. Ing. Arch. 40 (1980) 275–286

    Google Scholar 

  7. Schade, D.: Topologische Matrizen in den Gleichungen statisch bestimmter, ebener Fachwerke. Bauingenieur 62 (1987) 75–81

    Google Scholar 

  8. Woernle, H.-Th.: Ein systematischer Weg zur Gewinnung der Schwingungsgleichungen. Ing. Arch. 31 (1962) 18–43

    Google Scholar 

  9. Fenves, S. J.; Branin, F. H.: Network-topological formulation of structural analysis. Proc. ASCE J. Struct. Div. 89 (1963) 383–514

    Google Scholar 

  10. Wagemann, C.-H.: Berechnung der Ausgangsmatrizen für das Verfahren von Argyris für allgemeine Stabwerke. In: Proc. III. Internat. Kongreß Anwendg. d. Mathematik in den Ingenieurwissenschaften, Weimar 1965, S. 199–203

  11. Klöppel, K.; Reuschling, D.: Zur Anwendung der Theorie der Graphen bei der Matrizenformulierung statischer Probleme. Stahlbau 35 (1966) 236–245

    Google Scholar 

  12. Möller, K.-H.; Wagemann, C.-H.: Die Formulierung der Einheitsverformungs- und der Einheitsbelastungszustände in Matrizenschreibweise mit Hilfe der Theorie der Graphen. Stahlbau 35 (1966) 257–270

    Google Scholar 

  13. Schade, D.: Zur Elastizitätstheorie der ebenen, biegesteifen Punkthaufen mit Rechtecknetz. Ing. Arch, 42 (1973) 296–308

    Google Scholar 

  14. Marguerre, K.; Wölfel, H.: Technische Schwingungslehre: Lineare Schwingungen vielgliedriger Strukturen. Mannheim: Bibliographisches Institut 1979

    Google Scholar 

  15. Schalk, M.: Zur Schwingungsberechnung balkenartiger Tragwerke, gekoppelte Biege-Torsionsschwingungen von Bauwerken. Dissertation D17, Technische Hochschule Darmstadt 1973

  16. Argyris, J. H.; Scharpf, D. W.: Some general considerations on the natural mode technique, part 1: Small displacements; part 2: Large displacements. Aeronaut, J. 73 (1969) 216–226, 361–368

    Google Scholar 

  17. Scharpf, D. W.: Einführung in die Methode der finiten Elemente. In: Buck, K. E.; Scharpf, D. W.; Stein, E.; Wunderlich, W. (eds.): Finite Elemente in der Statik. Berlin: Ernst & Sohn 1973

    Google Scholar 

  18. Argyris, J. H.; Mlejnek, H.-P.: Die Methode der finiten Elemente, Bd. I. Braunschweig: Vieweg 1986

    Google Scholar 

  19. Bazeley, G. P.; Cheung, Y. K.; Irons, B. M.; Zienkiewicz, O. C.: Triangular elements in plate bending-conforming and non-conforming solutions. In: Przemieniecki et al. (eds.) Matrix Methods in Structural Mechanics, Proc. of the conference held at Wright-Patterson Air-Force-Base/OH, Oct. 26—28, 1965, Nov. 1966, pp. 547–576

  20. Argyris, J. H.: Three-dimensional anisotropic and inhomogeneous elastic media, matrix analysis for small and large displacements. Ing. Arch. 34 (1965) 33–55

    Google Scholar 

  21. Argyris, J. H.; Buck, K.-E.; Lochner, N.; Scharpf, D. W.: Matrix displacement analysis of plates and shells, part 2: General formulation of the linear theory. Inst. für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, Universität Stuttgart, Rep. No. 103, 1971

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Additional information

Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Bufler zum 60. Geburtstag gewidmet

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Schade, D. Topologische Matrizen in den Gleichungen diskreter, ebener, biegesteifer Schwinger. Ing. arch 58, 367–379 (1988). https://doi.org/10.1007/BF00534356

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00534356

Navigation