理论教育 矩阵分类及杆系结构有限元

矩阵分类及杆系结构有限元

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:实对称矩阵可以通过相似变换转换为对角方阵Λ,即在实对称矩阵中,若其中任两特征值不相等时,对应的特征向量必然正交。正交矩阵常用于描述一个正交的向量空间。下述矩阵皆为正交矩阵:5)正定矩阵实对称矩阵进行任意非零的相似变换,若所得相似矩阵的主元元素恒大于零,即为正定矩阵。正定矩阵特征值恒大于0;正定矩阵可逆。

矩阵分类及杆系结构有限元

根据结构矩阵的某些性质,结构分析时常用的矩阵分为以下几类:

1)方阵

矩阵行数与列数相等时为方阵,即A(n×n)

2)对角方阵

除主对角元素外,所有副元元素皆为0时,即为对角方阵,以符号Λ表示。线性方程求解时,可对系数矩阵实行对角化,使各自由度对应的方程不再联立,便于求解。

如下式所示矩阵,若其为系数矩阵,则对应的线性方程AX=Y求解较为容易。

3)对称矩阵

方阵元素之间关系满足:aij=aji,即为对称矩阵

结构分析时较常用到的对称矩阵为实对称矩阵,元素皆由实数构成,如下式中矩阵A即为实对称矩阵。

实对称矩阵可以通过相似变换转换为对角方阵Λ,即(www.daowen.com)

在实对称矩阵中,若其中任两特征值不相等时,对应的特征向量必然正交。

4)正交矩阵

若A-1=AT,则A矩阵为正交矩阵。正交矩阵中,各列向量线性无关、彼此正交,且各列向量内积=1。正交矩阵常用于描述一个正交的向量空间。

下述矩阵皆为正交矩阵:

5)正定矩阵

实对称矩阵进行任意非零的相似变换,若所得相似矩阵的主元元素恒大于零,即为正定矩阵。

正定矩阵特征值恒大于0;正定矩阵可逆。

若A矩阵为实对称正定矩阵,可对其执行Cholesky分解(平方根法),即存在唯一的下三角矩阵L,则有式(1.1)成立。

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