b
x
a
x
a
x
a
n
n
,
2
2
2
22
1
21
.........
b
x
a
x
a
x
a
n
n
,
(1)
n
n
nn
n
n
b
x
a
x
a
x
a
.........
2
2
1
1
.
Система уравнений (1) в матричной форме примет следующий вид:
В
Х
А
,
(2)
где
;
..
..........
........
..........
..........
..
..........
...
..........
2
1
2
22
21
1
12
11
nn
n
n
n
n
a
a
a
a
a
a
a
a
a
A
;
....
2
1
n
x
x
x
X
.
....
2
1
n
b
b
b
B
(3)
Здесь А- квадратная матрица (n
n) коэффициентов, Х и В – векторы-столбцы
соответственно неизвестных реакций и свободных членов.
Уравнения (2) решается методом исключения Гаусса. Матрица системы
преобразуется к треугольному виду, после чего решение получается обратной прогонкой.
После первого исключения
1
x
коэффициенты расширенной матрицы выражаются через
исходные коэффициенты следующим образом:
;
11
12
21
22
1
22
a
a
a
a
a
;
11
13
21
23
1
23
a
a
a
a
a
;
11
12
31
32
1
32
a
a
a
a
a
;
11
13
31
33
1
33
a
a
a
a
a
(4)
;
11
1
21
2
1
2
a
b
a
b
b
17
«РОЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПЯТИ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ
РЕФОРМ», ПОСВЯЩЕННОЙ ПЛАНУ НАЦИИ «100 КОНКРЕТНЫХ ШАГОВ»
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
.
11
1
31
3
1
3
a
b
a
b
b
(4)
Верхний индекс (1) используется для обозначения первого исключения, или
редукции. Общее соотношение для произвольного коэффициента после первой редукции
имеет вид:
.
1
,
,
11
1
1
1
j
i
a
a
a
a
a
j
i
ij
ij
(5)
Редукции с номером n соответствует общее соотношение вида
.
1
,
,
1
1
1
1
1
1
j
i
a
a
a
a
a
n
nn
n
j
n
i
n
ij
n
ij
(6)
Аналогичные формулы получаются для вектора-столбца
В
:
,
1
,
11
1
1
1
i
a
b
a
b
b
i
i
i
(7)
.
1
,
,
1
1
1
1
n
i
a
b
a
b
b
n
nn
n
n
n
in
n
i
n
i
(8)
На основе вышеизложенного алгоритма решения систем линейных алгебраических
уравнений методом исключения Гаусса составлена учебная программа «STATIKA» на
языке ФОРТРАН-4 с двойной точностью. Она реализована на ПЭВМ в среде WINDOWS.
Ниже приводятся пояснение к программе и текст программы.
ПОЯСНЕНИЕ К ПРОГРАММЕ «STATIKA»
Входные данные следующие:
N – количество уравнений;
A(I,J) – прямоугольная матрица, содержащая коэффициенты и правую
часть системы уравнений.
В программе «STATIKA» операторы выполняют следующие функции:
04-28 – проверка диагонального элемента матрицы
ij
a
;
29-31 – деление коэффициентов матрицы
ij
a
на диагональные элементы;
32-38 – вычисление коэффициентов расширенной матрицы;
40-48 – обратная прогонка, т.е. определение неизвестных реакций;
50-55- вывод на печать результатов счета.
ТЕКСТ ПРОГРАММЫ «STATIKA»
IMPLCIT REAL*8(A-H,O-Z)
С **********************************************
С PROGRAM STATIKA
C ПРОГРАММА ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ
С ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКЦИЙ СВЯЗЕЙ ПЛОСКИХ
С И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
18
«РОЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПЯТИ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ
РЕФОРМ», ПОСВЯЩЕННОЙ ПЛАНУ НАЦИИ «100 КОНКРЕТНЫХ ШАГОВ»
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
С***********************************************
С Описание размерности массивов
С***********************************************
DIMENSION A(10,11), X(10)
С***********************************************
C НАЗНАЧЕНИЕ ФАЙЛОВ ВВОДА И ВЫВОДА
С***********************************************
OPEN (8, FILE=’MET.DAT’)
OPEN (7, FILE=’MET7.DAT’)
C***********************************************
C CЧИТЫВАНИЕ КОЛИЧЕСТВО УРАВНЕНИЙ N
C***********************************************
READ(8,15) N
15 FORMAT(I5)
C***********************************************
C ПЕЧАТЬ КОЛИЧЕСТВО УРАВНЕНИЙ N
C***********************************************
WRITE(7,10) N
10 FORMAT(2X, ‘КОЛИЧЕСТВО УРАВНЕНИЙ N=’,I5)
C**************************************************
C CЧИТЫВАНИЕ РАСШИРЕННОЙ МАТРИЦЫ A(I,J)
C**************************************************
N1=N+1
WRITE(7,20)
FORMAT(4X,’КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЙ ПО
СТРОКАМ’//)
DO 100 N2=1,N
READ(8,30) (A(N2,N3),N3=1,N1)
C***********************************************
C ПЕЧАТЬ РАСШИРЕННОЙ МАТРИЦЫ A(I,J)
C***********************************************
100 WRITE(7,35) (A(N2,N3), N3=1,N1)
FORMAT(4F10.0)
FORMAT(2X, 4F15.4)
IU=0
IU=IU+1
K=IU
IF(A(K,IU).NE.0.0) GO TO 150
K=K+1
IF(K.LE.N) GO TO 120
WRITE(7,40)
FORMAT(4X,’СИСТЕМА ПОЛОЖИТЕЛЬНО НЕ
ОПРЕДЕЛЕНА’//)
IF(K.EQ.IU) GO TO 200
DO 50 M=IU,N1
T=A(IU,M)
A(IU,M)=A(K,M)
A(K,M)=T
DO 60 J=IU,N1
J1=N1+IU-J
A(IU,J1)=A(IU,J1)/A(IU,IU)
IF((K+1).GT.N) GO TO 260
19
«РОЛЬ ТРАНСПОРТНОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПЯТИ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ
РЕФОРМ», ПОСВЯЩЕННОЙ ПЛАНУ НАЦИИ «100 КОНКРЕТНЫХ ШАГОВ»
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
K1=K+1
J1=IU+1
DO 70 I=K1,N
DO 70 J=J1,N1
A(I,J)=A(I,J)-A(I,IU)*A(IU,J)
CONTINUE
IF(IU.NE.N) GO TO 110
DO 80 I=1,N
I1=N+1-I
X(I1)=A(I1,N1)
IF(I1.EQ.1) GO TO 290
N5=I1-1
DO 80 K=1,N5
I2=I1-K
A(I2,N1)=A(I2,N1)-A(I2,I1)*X(I1)
CONTINUE
CONTINUE
C********************************************
C ПЕЧАТЬ НЕИЗВЕСТНЫХ РЕАКЦИЙ
С********************************************
WRITE(7,250)
FORMAT(10X,’НЕИЗВЕСТНЫЕ РЕАКЦИИ’//)
DO 300 I=1,N
WRITE(7,400) I,X(I)
FORMAT(10X, ‘I=’,I5,5X,’X(I)=’, F15.4)
CONTINUE
STOP
END
C*****************************************
C РАСПЕЧАТКА ВЫХОДНЫХ ДАННЫХ
С*****************************************
Пространственная произвольная система сил
Задача. Две однородные прямоугольные тонкие плиты соединены под прямым углом и
закреплены в точке В невесомым стержнем 1 (Рис.1). Вес плит:
.
3
,
5
2
1
Достарыңызбен бөлісу: |