14. ΜΕΘΟ ΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΗ-ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ

Σχετικά έγγραφα
11. Η έννοια του διανύσµατος 22. Πρόσθεση & αφαίρεση διανυσµάτων 33. Βαθµωτός πολλαπλασιασµός 44. Συντεταγµένες 55. Εσωτερικό γινόµενο

ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΙΙ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 10ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Ιδιοτιμές - Ιδιοδιανύσματα

Παραδείγματα Ιδιοτιμές Ιδιοδιανύσματα Ι. Λυχναρόπουλος

Ακολουθίες στον R n. ακολουθία διανυσµάτων στον. 1 1 ακολουθία στον 2 k. εφόσον 1+ e. k + R δεν είναι συγκλίνουσα. Πράγµατι αν

TO ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗΣ ΠΟΛΩΝ ΜE ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

Σεµινάριο Αυτοµάτου Ελέγχου

x k = A x k-1, k=1,2,... x 0 0 αυθαίρετο διάνυσµα (7.1.1) x k = A k x 0 = A k k

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΙΔΙΟΤΙΜΕΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

Έστω η πραγµατική συνάρτηση f(t) της πραγµατικής µεταβλητής t (π.χ χρόνος). Ο µετασχηµατισµός Laplace της συνάρτησης f(t) δίνεται από τη σχέση:

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΕΣ ΙΑΦΟΡΕΣ ΚΑΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΦΟΡΩΝ

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Η έννοια του ϕάσµατος. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

4. Όρια ανάλυσης οπτικών οργάνων

Κεφάλαιο 3. Ελεύθερα Πρότυπα. στοιχείων του Μ καλείται βάση του e λ παράγει το Μ, και ii) κάθε m M γράφεται κατά µοναδικό

4. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ι ΙΟΤΙΜΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

6. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ακαδημαϊκό έτος Λύσεις για την Προαιρετική Εργασία

Προσαρµοστικοί Αλγόριθµοι Υλοποίησης Βέλτιστων Ψηφιακών Φίλτρων: Οαλγόριθµος καθόδου κατά την µέγιστη κλίση (Steepest-descent)

ΦΥΕ34 Λύσεις 6 ης Εργασίας Ασκήσεις

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2005

Τρίτη, 31 Μαΐου 2005 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

1. Υποθέτοντας ότι η τριβή είναι αρκετά μεγάλη, το σημείο επαφής θα έχει συνεχώς

Διπλωματική Εργασία. Εφαρμοσμένη Θεωρία Πινάκων

Λύσεις Προαιρετικής Eργασίας Τεχνικές Εκτίμησης

Μαθηµατικά Ιβ Σελίδα 1 από 5

Το πρόβλημα των μηδενικών ιδιοτιμών.

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

e είναι ακέραια ρίζα του Ρ(χ), να βρεθούν

ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ., 1 i n, με σταθερό όρο b F και συντελεστές a i

Support Vector Machines

Δρ Χρήστου Νικολαϊδη

4. ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΕ ΜΟΝΟ ΙΑΣΤΑΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ. φ για την εφαρµογή της µεθόδου Galerkin δεν

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ» ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. 5. Τα θετικά φορτισµένα σωµάτια α αποκλίνουν προς µία κατεύθυνση µε τη βοήθεια ενός µαγνητικού πεδίου. Άρα σωστή απάντηση είναι η δ.

, όπου x = 0,1,..., Έτσι, για την πιθανότητα σε ένα έτος να μην υπάρξουν θάνατοι ζώων από τον εμβολιασμό έχουμε, 2! !

Κεφάλαιο 1. Πρότυπα. Στο κεφάλαιο αυτό εισαγάγουµε την έννοια του προτύπου πάνω από δακτύλιο που θα παίξει σηµαντικό ρόλο στα επόµενα κεφάλαια.

3Τοπολογικοί διανυσματικοί χώροι. y A, για κάθε λ [ 0,1]

x y x z για κάθε x, y, . Ένας δακτύλιος R καλείται μεταθετικός αν

x=l ηλαδή η ενέργεια είναι µία συνάρτηση της συνάρτησης . Στα µαθηµατικά, η συνάρτηση µίας συνάρτησης ονοµάζεται συναρτησιακό (functional).

3. Χαρακτηριστικές Παράμετροι Κατανομών

Q 12. c 3 Q 23. h 12 + h 23 + h 31 = 0 (6)

R 1. e 2r V = Gauss E + 1 R 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Mεγιστικές συναρτήσεις/τελεστές

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ

3Τοπολογικοί διανυσματικοί χώροι. y A, για κάθε λ [ 0,1]

0. Σύντοµη επισκόπηση θεωρίας πιθανοτήτων

Ονοµάζουµε παραβολή µε εστία σηµείο Ε και διευθετούσα ευθεία (δ) το γεωµετρικό τόπο των σηµείων του επιπέδου τα οποία ισαπέχουν από το Ε και τη (δ)

ΝΙΚΟΛΑΟΥ ΙΩ. ΔΑΡΑ ΕΠΙΚΟΥΡΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΟΥ ΣΤΡΑΤΙΩΤΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΕΥΕΛΠΙΔΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΣΤΡΑΤΙΩΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΥΤΗΣ. ΤΟΜΟΣ 2 ΟΣ ΒΙΒΛΙΟ 1 ο

Κύμα ονομάζουμε τη διάδοση μιας διαταραχής από σημείο σε σημείο του χώρου με ορισμένη ταχύτητα.

ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ( )( ) αν R 0 και G 0 τότε θεωρούμε ότι η γραμμή μεταφοράς δεν έχει απώλειες και ο παράγοντας διάδοσης γίνεται: L C

2.3 Στάσιμο κύμα. ημ 2π. συν = 2A. + τα οποία T. t x. T λ T λ ολ

Αριθµητικά χαρακτηριστικά µιάς τυχαίας µεταβλητής

όπου α (β) = η αναλογία των μη εμπορεύσιμων αγαθών στο συνολικό εγχώριο (ξένο) δείκτη τιμών.

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι. Πρόχειρο ιαγώνισµα: 11 Νοεµβρίου 2008 ( ιδάσκων: Α.Φ. Τερζής) ιάρκεια εξέτασης 1 ώρα.

3.6 Ευθεία και Αντίστροφη υναµική

Βρέθηκε ότι το πηλίκο φ/λ = 68,5905 J K 1.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΡΟΠΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ

ˆ Αποτελείται από σωµατίδια, τα οποία πληρούν το µέσο χωρίς διάκενα. ˆ Τα σωµατίδια αυτά συνδέονται µεταξύ τους µε ελαστικές δυνάµεις.

Εξαιτίας της συμβολής δύο κυμάτων του ίδιου πλάτους και της ίδιας συχνότητας. που διαδίδονται ταυτόχρονα στο ίδιο γραμμικό ελαστικό μέσο

ΑΡΡΗΤΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ

εξυπηρετητής Σχήµα 1 - Γενικό σύστηµα αναµονής

ΤΕΠΑΚ, Τμήμα Πολιτικών Μηχ. / Τοπογράφων Μηχ. και Μηχ. Γεωπληροφορικής

Κεφάλαιο 3. Γραµµικές ιαφορικές Εξισώσεις 2 ης (και ανώτερης) τάξης. Στο Κεφάλαιο αυτό θα ασχοληθούµε κυρίως µε γραµµικές δ.ε. 2 ης τάξης, διότι:

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Ο µετασχηµατισµός Hilbert στον L p (T) Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

ΤΟ ΦΩΣ ΛΑΜΠΤΗΡΑ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ ΚΑΙ Η ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΟΥ PLANK

Κεφάλαιο 6 Τυπικές συναρτήσεις κατανομής στην τεχνική υδρολογία

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. nn n n

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ (ΜΜ618)

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων

και συνοριακές συνθήκες στο x = 0 και το x = L. Η ασθενής µορφή του προβλήµατος προκύπτει µε ολοκλήρωση κατά παράγοντες της κάτωθι ισοδύναµης µορφής

p& i m p mi i m Με τη ίδια λογική όπως αυτή που αναπτύχθηκε προηγουµένως καταλήγουµε στην έκφραση της κινητικής ενέργειας του ρότορα i,

ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ. ΛΥΣΕΙΣ 3 ης. Άσκηση 1. , z1. Παρατηρούµε ότι: z0 = z5. = + ) και. β) 1 ος τρόπος: Έστω z = x+ iy, x, = x + y.

= x. = x1. math60.nb

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Προσομοίωση Βασικών Στοχαστικών Ανελίξεων : Ανέλιξη Poisson και Κίνηση Brown

ΚΕΦΑΛΑΙΑ 3,4. Συστήµατα ενός Βαθµού ελευθερίας. k Για E 0, η (1) ισχύει για κάθε x. Άρα επιτρεπτή περιοχή είναι όλος ο άξονας

ΜΑΘΗΜΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ Σύνολο τιµών Γραφική παράσταση συνάρτησης Βασικές συναρτήσεις Ισότητα συναρτήσεων Πράξεις µε συναρτήσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΙΜΩΝ. 4.1 Γραµµικοί µετασχηµατισµοί-ιδιοτιµές-ιδιοδιανύσµατα

ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Μέσο μήκος ροής στα διαγράμματα ελέγχου τύπου Shewhart

Ένας δακτύλιος είναι ένα σύνολο R εφοδιασµένο µε δύο πράξεις, + : R R και : R R R, έτσι ώστε i) ( R, + ) είναι αβελιανή οµάδα,

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Η κατανόηση και ο χειρισµός ποσοτικών ή µορφολογικών αλλαγών, εντός του πεδίου βαρύτητας, µπορούν να αντιµετωπιστούν συνδυάζοντας έννοιες

ΛΥΣΕΙΣ ΦΥΛΛΑΔΙΟΥ 5 ΠΟΛΙΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ/ Διανυσματικοί χώροι

Γραµµικοί Μετασχηµατισµοί Συντεταγµένων στην Φωτογραµµετρία

Ιδιοτιμές & Ιδιοδιανύσματα Επαναληπτικές Μέθοδοι

Κεφάλαιο 2. Μέθοδος πεπερασµένων διαφορών προβλήµατα οριακών τιµών µε Σ Ε

f(x) = και στην συνέχεια

Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήµιο Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Τελικών εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34 KYMATIKH. ιάρκεια: 210 λεπτά

Κανονικ ες ταλαντ ωσεις

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

/ Απαντήσεις πανελλαδικών εξετάσεων ημερησίων λυκείων 2016

Στοχαστικά Σήµατα και Εφαρµογές

Πανελλαδικές εξετάσεις 2015 Ενδεικτικές απαντήσεις στο µάθηµα «Φυσική κατεύθυνσης ΓΕΛ»

όπου είναι γνήσια. ρητή συνάρτηση (δηλαδή ο βαθµός του πολυωνύµου υ ( x)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ.Ε. ΜΕ ΚΡΟΥΣΤΙΚΕΣ ΙΕΓΕΡΣΕΙΣ

Όταν ένα δοκιµαστικό r φορτίο r βρεθεί µέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, δέχεται µια ηλεκτρική δύναµη: F = q E. Η ηλεκτρική δύναµη είναι συντηρητική.

Transcript:

4. ΜΕΘΟ ΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΗ-ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ 4. Η µέθοδος Newn-Raphsn για µη γραµµική ανάυση Η γενική εξίσωση ισορροπίας ενός µη γραµµικού συστήµατος γράφεται: F ( ) = F q () όπου είναι οι εσωτερικές δυνάµεις του συστήµατος που είναι µη γραµµική συνάρτηση των µετατοπίσεων. Σηµείωση : Θεωρούµε πως το φορτίο είναι ανάογο ενός διανύσµατος αναφοράς q, ενώ η σταθερά καείται συντεεστής φορτίου. Σηµείωση : Αν η σχέση F ήταν γραµµική, τότε η () θα γινόταν [ K ] = q () και η ύση πού απά θα ήταν: = [ K ] q (3) Για την επίυση της () χρησιµοποιείται συνήθως η µέθοδος Newn-Raphsn, η οποία συνοψίζεται ως εξής: Έστω ( ) µία θέση ισορροπίας, δηαδή που ικανοποιεί στην σχέση (). Τότε ζητώ το, για δεδοµένο ώστε η θέση ( + + ) να είναι επίσης θέση ισορροπίας., ( + ) ( + ) = F q (4) Γραµµικοποιώντας την σχέση (4) F F ( ) + q + q = (5) F ο όρος είναι το εγόµενο «εφαπτοµενικό» µητρώο ακαµψίας στην θέση συµβοίζεται στο εξής µε [ K ], ώστε = και θα [ K ] = q (6) [ ] ( = K q ) (7) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα από 8

και οι νέες οικές µετατοπίσεις είναι +, ενώ οι νέες εσωτερικές δυνάµεις είναι F ( + ). Προφανώς όγω της µη γραµµικότητας του F σε σχέση µε το, κανείς δεν εγγυάται ότι θα ισχύει η (4), δεδοµένου ότι η επίυση της βασίστηκε στην (5) η οποία είναι η γραµµικοποιηµένη της µορφή (άρα και προσεγγιστική). Αν οιπόν η (4) δεν ισχύει, τότε θέτω + (8) και αναζητώ νέα πως θα πρέπει ώστε η θέση = + να είναι θέση ισορροπίας. Αυτό όµως σηµαίνει ( ) ( ) F q + + = (9) Γραµµικοποιώντας τη σχέση (9), έχουµε ή αιώς F F ( ) + ( + ) [ K ] ( ) ( { )} = + q F + q = () () Μετά την επίυση του προβήµατος (), οι συνοικές µετατοπίσεις γίνονται όπου δίνεται από την () και οι εσωτερικές δυνάµεις + = F + = F () ενώ ο έεγχος σύγκισης εστιάζει στο κατά πόσον ικανοποιείται η ακόουθη συνθήκη: ( ) ( ) F q + = (3) Αν δεν έχει επιτευχθεί σύγκιση, δηαδή δεν ικανοποιείται η σχέση (3), τότε η διαδικασία επανααµβάνεται, θεωρώντας µία νέα αύξηση των µετατοπίσεων ώστε η θέση = + 3 να είναι θέση ισορροπίας: F + + q= (4) η οποία είναι αντίστοιχη των (4) και (9). Σηµειώνουµε πως η διαδικασία αυτή βασίζεται στο ότι αυξάνουµε το φορτίο κατά το διατηρούµε σταθερό σε ένα επίπεδο (το οποίο εµείς καθορίζουµε) ( ) προσπαθούµε να βρούµε τις µετατοπίσεις + F, οι οποίες ισορροπούν το ( ) q και + q ενώ που αντιστοιχούν σε εσωτερικές δυνάµεις + q. Με άα όγια το επίπεδο του φορτίου ( ) παραµένει σταθερό καθόη τη διάρκεια των επαναήψεων Newn-Raphsn. Θα θέσουµε τώρα δύο θέµατα οροογίας: + q ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα από 8

A. Έχοντας βρει ένα σηµείο ισορροπίας (, ) και ζητάµε το νέο σηµείο ( + + ) Η Μέθοδος των Πεπερασµένων Στοιχείων Σηµειώσεις αυξάνουµε το συντεεστή φορτίου κατά. Η «απόσταση» µεταξύ των, σηµείων ισορροπίας έγεται συνήθως «βήµα» (sep). B. Κάθε «βήµα» (sep) περιαµβάνει κάποιους «κύκους» (cycles) της µεθόδου Newn Raphsn µέχρι τη σύγκιση. Η µέθοδος σχηµατικά απεικονίζεται στο Σχήµα 4. για την περίπτωση που χρησιµοποιείται η K. Στο Σχήµα 4. εκάστοτε «δοκιµαστική» θέση του συστήµατος ώστε να υποογίζεται το [ ] απεικονίζεται µια παρααγή της µεθόδου όπου το [ K ] στους διάφορους κύκους παραµένει σταθερό και ίσο µε αυτό που υποογίστηκε στην αρχή του βήµατος της Newn Raphsn. + [K ] [K ] [K ] Σχήµα 4.: Σχηµατική παράσταση της µεθόδου Newn Raphsn.. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 3 από 8

+ δρόµος ισορροπίας [K ] [K ] Σχήµα 4.: Σχηµατική παράσταση της µεθόδου παρααγής της Newn Raphsn όπου το K στους διάφορους κύκους παραµένει σταθερό και ίσο µε αυτό που υποογίστηκε στην [ ] αρχή του βήµατος. Η µεθοδοογία που παρουσιάστηκε είναι µια πού καή µεθοδοογία χάραξης µηγραµµικών δρόµων ισορροπίας για δρόµους που δεν παρουσιάζουν οριακά σηµεία. Στην περίπτωση όµως του Σχήµατος 4.3α και του Σχήµατος 4.3β δεν υπάρχει δυνατότητα χρησιµοποίησης του ανωτέρου αγορίθµου, πέραν του οριακού σηµείου. Εποµένως απαιτείται µία πιο εύρωστη µέθοδος. lad lm pn lad lm pn snap-hrgh snap-back dsplacemen Σχήµα 4.3: Περιπτώσεις δρόµων ισορροπίας µε οριακά σηµεία. dsplacemen ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 4 από 8

4. Η µέθοδος «µήκος τόξου» για µη γραµµική ανάυση 4.. Περιγραφή της Μεθόδου Θεωρούµε και πάι τις βασικές εξισώσεις ισορροπίας: ( ) g = F q = (5) Θεωρώ πως ικανοποιείται η σχέση (5) στη θέση ( ), δηαδή ( ) = g F q = (6) Έστω µία αύξηση των µετατοπίσεων και του φορτίου. Απαιτώ τα και να είναι τέτοια ώστε η νέα θέση µε µετατοπίσεις + και φορτίο + να είναι θέση ισορροπίας. Τότε θα πρέπει να ισχύει, ( ) ( ) g = F + + q = (7) αν ναι, τότε έχω ισορροπία. Αν όχι, τότε διορθώνω τις µετατοπίσεις και το φορτίο κατά δ και δ ώστε η νέα θέση µε µετατοπίσεις + + δ και φορτίο + + δ να είναι θέση ισορροπίας ( δ ) ( δ) g = F + + + + q = (8) Η ανωτέρω σχέση έχει παραπάνω αγνώστους (δ και δ ) από εξισώσεις. Για τον προσδιορισµό του επιπέον αγνώστου, θέτω έναν επιπέον περιορισµό ( ) + δ + δ + + δ ψ = l q q (9) Το σύστηµα των εξισώσεων (8) και (9) µπορεί να επιυθεί µε τη µέθοδο Newn Raphsn ως εξής F F + + + q δq = () + δ ψ q q δψ q q l () + + + = Οι εξισώσεις () και () γράφονται και ως εξής: [ K ] q δ g = ψ q q δ a () όπου a = + ψ q q l (3) Το σύστηµα των εξισώσεων () µπορεί να υθεί ως προς δ και δ. Γεωµετρικά, η ύση συµβοίζει την τοµή του δρόµου ισορροπίας µε µία «σφαίρα» ακτίνας l, όπως στο σχήµα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 5 από 8

Μία δυσκοία στην επίυση του προβήµατος είναι το ότι έχουµε ένα νέο συνοικό και µάιστα µη συµµετρικό µητρώο προς αντιστροφή. Μία εναακτική όµως διατύπωση του ίδιου προβήµατος µας εξασφαίζει τη συµµετρία και την διατήρηση του ίδου µηρεώου µε την κασσική µέθοδο. Θεωρήστε την εξίσωση () Εποµένως [ ] { ( ) ( ) } K δ = F + + q + δq (4) δ = δ + δδ (5) όπου { } [ ] δ = F + + q (6) K [ K ] δ = q (7) Αντικαθιστώντας στην (9) το δ όπως στην (5) ( ) + δ + δδ + δ + δδ + + δ ψ q q = l καταήγουµε σε µία εξίσωση ως προς δ της µορφής όπου ( δ ) ( δ ) + + 3 = a a a a = δ δ + ψ (8) q q (9) ( ) ( δ ) ( δ ) ψ l a = + δ δ + ψ q q (3) a 3 = + + + q q (3) Η επίυση της (8) δίνει δύο ύσεις δ, δ και συνήθως επιέγεται η ύση που είναι προς την κατεύθυνση της προηγούµενης. Αυτό εέγχεται µε το γινόµενο ή γενικότερα ( δ ) ψ ( ) + + + q q (3) DO = + δ + ψ + δ ref ref q q (33) Το ανωτέρω γινόµενο υποογίζεται για δ = δ και για δ = δ. Κρατάµε τη ύση που δίνει το µεγαύτερο DO. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 6 από 8

+ ψq q = l [K ] τεικό σηµείο 3 4 l [K ] δ δ δ δ 3 3 4 Σχήµα 4.4: Σχηµατική απεικόνιση της µεθόδου «µήκος-τόξου» για ψ = 4.. Αρχική πρόβεψη για εκκίνηση της µεθόδου Βασικό στοιχείο της µεθόδου είναι η «εκκίνηση» της (αρχική πρόβεψη). Αρχικά, δηαδή στη, θέτω θέση ( ) =. ηαδή και ( ) = ( ) F F (34) q (35) είναι το εξωτερικό φορτίο, οπότε { } [ ] ( ) δ = F q = (36) K ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 7 από 8

[ K ] δ = q (37) Οι συντεεστές a, a, a 3 από τις εξισώσεις (9) - (3) γίνονται a = + δ δ q q (38) a = (39) a = l 3 (4) οπότε η δευτεροβάθµια εξίσωση γίνεται ηαδή a δ + a δ + a = (4) 3 ( ) δ = l qq (4) l δ =± qq ( ) (43) και εποµένως = δ (44) = δδ + δ = δδ (45) = + (46) Για σύγκιση εέγχουµε την ικανοποίηση της κάτωθι εξίσωσης? F + + q = (47) Αν δεν ικανοποιείται, τότε ακοουθούµε την µέθοδο arc lengh όπως περιγράψαµε. Μια εναακτική µέθοδος «έναρξης» που χρησιµοποιείται στην περίπτωση που έχουµε σηµείο διακάδωσης και θέουµε να πάρουµε τον δευτερεύοντα δρόµο, είναι να ξεκινήσουµε µε = (48) = l z (49) όπου z το ιδιοδιάνυσµα του (µη αντιστρέψιµου πέον) πίνακα µηδενική ιδιοτιµή, δηαδή ισχύει [ K ] που αντιστοιχεί στη [ K ] = z (5) Προφανώς, οι σχέσεις (48), (49) είναι συµβατές µε την συνθήκη µήκους τόξου (9). ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Μη-γραµµικά προβήµατα «Μήκος-τόξου» σείδα 8 από 8