Python - Tích hợp một hàm và vẽ biểu đồ kết quả

Question

Tôi đang cố gắng giải phương trình chùm Bernoulli bằng số và vẽ biểu đồ kết quả. Đạo hàm cấp một của phương trình là hệ số góc và đạo hàm cấp hai là độ lệch. Tôi tiếp cận vấn đề từng bước, đầu tiên vẽ biểu đồ của chức năng rồi tích hợp nó và vẽ biểu đồ kết quả tích hợp trên cùng một sơ đồ.

Mã của tôi cho đến nay là dưới đây. Tôi nghi ngờ vấn đề nằm ở chỗ, integration.quad trả về một giá trị duy nhất và tôi đang cố gắng lấy nhiều giá trị từ nó. Có ai biết làm thế nào để tiếp cận nó?

from scipy import integrate
import numpy as np

from pylab import *

# Beam parameters
L = 100
w = 10
h = 10
I = (w*h**3)/12
E = 200000
F = 100

def d2y_dx2(x):
    return (-F*x)/(E*I)

a = 0.0
b = L

res, err = integrate.quad(d2y_dx2, a, b)

t = np.linspace(a,b,100)

ax = subplot(111)
ax.plot(t, d2y_dx2(t))
ax.plot(t, res(t))

show()

CHỈNH SỬA: Dưới đây là mã được sửa đổi với câu trả lời của willcrack. Mã này hiện hoạt động, nhưng kết quả không chính xác. Ở phía dưới, tôi đã thêm mã để vẽ biểu đồ kết quả bằng cách sử dụng các giải pháp phân tích của phương trình chùm là đúng.

from scipy import integrate
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Beam parameters
L = 100
w = 10
h = 10
I = (w*h**3)/12
E = 200000
F = 100

# Integration parameters
a = 0.0
b = L

# Define the beam equation
def d2y_dx2(x,y=None):
    return (-F*x)/(E*I)


def something(x):
    return integrate.quad(d2y_dx2)[0]
    
# Define the integration1 - slope
def slope(t):
    slope_res = []
    for x in t:
        res1, err = integrate.quad(d2y_dx2, a, b)
        slope_res.append(res1)
    return slope_res

# Define the integration1 - deflection
def defl(t1):
    defl_res = []
    for t in t1:
        res2, err = integrate.dblquad(d2y_dx2,a,b, lambda x: a, lambda x: b)
        defl_res.append(res2)
    return defl_res

# Plot
fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3)
t = np.linspace(a,b,100)
t1 = np.linspace(a,b,100)
ax1.plot(t, d2y_dx2(t))
ax2.plot(t, slope(t))
ax3.plot(t1, defl(t1))
plt.show()

Giải pháp phân tích, mã và kết quả dưới đây. Hình dạng của chùm lệch quay xung quanh, điểm cuối của chùm tia tại x = 0.

from __future__ import division  #to enable normal floating division
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Beam parameters
w = 10  #beam cross sec width (mm)
h = 10  #beam cross sec height (mm)
I = (w*h**3)/12   #cross sec moment of inertia (mm^4)
I1 = (w*h**3)/12
E = 200000   #steel elast modul (N/mm^2)
L = 100  #beam length(mm)
F = 100   #force (N)

# Define equations
def d2y_dx2(x):
    return (-F*x)/(E*I)

def dy_dx(x):
    return (1/(E*I))*(-0.5*F*x**2 + 0.5*F*L**2)

def y(x):
    return (1/(E*I))*(-(1/6)*F*(x**3) + (1/2)*F*(L**2)*x - (1/3)*F*(L**3))

# Plot
fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3)

a = 0
b = L
x = np.linspace(a,b,100)

ax1.plot(x, d2y_dx2(x))
ax2.plot(x, dy_dx(x))
ax3.plot(x, y(x))
plt.show()

Answer 1

Có lẽ bạn có thể thử một cái gì đó như thế này

from scipy import integrate
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Beam parameters
L = 100
w = 10
h = 10
I = (w*h**3)/12
E = 200000
F = 100

# Integration parameters
a = 0.0
b = L

# Define the beam equation
def d2y_dx2(x,y=None):
    return (-F*x)/(E*I)


def something(x):
    return integrate.quad(d2y_dx2)[0]
    
# Define the integration1 - slope
def slope(t):
    slope_res = []
    for x in t:
        res1, err = integrate.quad(d2y_dx2, a, b)
        slope_res.append(res1)
    return slope_res

# Define the integration1 - deflection
def defl(t1):
    defl_res = []
    for t in t1:
        res2, err = integrate.dblquad(d2y_dx2,a,b, lambda x: a, lambda x: b)
        defl_res.append(res2)
    return defl_res

# Plot
fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3)
t = np.linspace(a,b,100)
t1 = np.linspace(a,b,100)
ax1.plot(t, d2y_dx2(t))
ax2.plot(t, slope(t))
ax3.plot(t1, defl(t1))
plt.show()

Kết quả:

Answer 2

Tôi nghĩ rằng tôi đã tìm ra giải pháp cho độ dốc. Tôi sẽ thử cái khác sau. Đây là bản cập nhật.

from scipy import integrate
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Beam parameters
L = 100
w = 10
h = 10
I = (w*h**3)/12
E = 200000
F = 100

# Integration parameters
a = 0.0
b = L

# Define the beam equation
def d2y_dx2(x,y=None):
    return (-F*x)/(E*I)

    
# Define the integration1 - slope
def slope(x):
    slope_res = np.zeros_like(x)
    for i,val in enumerate(x):
        y,err = integrate.quad(f,a,val)
        slope_res[i]=y
    return slope_res

# Define the integration1 - deflection
def defl(x):
    
    defl_res = np.zeros_like(x)
    for i,val in enumerate(x):
        y, err = integrate.dblquad(d2y_dx2,0,val, lambda x: 0, lambda x: val)
        defl_res[i]=y
    return defl_res

# Plot
fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3)
t = np.linspace(a,b,100)
t1 = np.linspace(a,b,100)
ax1.plot(t, d2y_dx2(t))
ax2.plot(t, slope(t))
ax3.plot(t1, defl(t1))
plt.show()

Kết quả mới:

Vẫn đang vật lộn với cái cuối cùng ...