壓桿穩(wěn)定截面設計的計算機分析

1、    壓桿穩(wěn)定截面設計的計算機分析            作者：謝兵時間：2007-11-24 17:56:00                     摘要：本文以壓桿穩(wěn)定的截面設計為例，研究計算機分析和求解在工程力學教學中的應用。通過

2、VB編程，實現(xiàn)壓桿的穩(wěn)定校核與截面設計，在教學中激勵了學生的創(chuàng)新欲望，取得了良好的教學效果。 關鍵詞：壓桿 穩(wěn)定 計算機 分析 計算  在工程力學的應用領域中，有許多工程實際問題都歸結為求解各種數(shù)學問題，分析、計算量大，直接影響了學生對該門課程的學習情緒。筆者在工程力學教學中對工程力學和計算機應用的結合進行了一些探索和實踐，極大地激發(fā)了學生的學習熱情，更好地培養(yǎng)了學生綜合創(chuàng)新能力。本文以壓桿穩(wěn)定截面設計為例，探討計算機在分析和求解工程實際問題中的應用。1壓桿穩(wěn)定的實用計算在實際計算中，對壓桿的穩(wěn)定采用折減系數(shù)法，即把材料的許用應力乘上一個折減系數(shù)，作為壓桿的穩(wěn)定許用應力：那么，用折減

3、系數(shù)法計算壓桿穩(wěn)定的條件為：壓桿截面設計是在滿足穩(wěn)定條件的前提下，確定壓桿所需要的最小截面尺寸。由壓桿的穩(wěn)定條件得知，要確定截面尺寸，必須先知道折減系數(shù)。但是，折減系數(shù)與柔度有關，而柔度又要通過慣性矩I、截面面積A及慣性半徑i求得。所以只能采用逐次逼近法進行反復試算。通常，用逐次逼近法確定截面積的大小，一般要23次才可獲得滿意的結果。且在計算過程中還要用到線性插值法確定值，故計算較繁瑣，學生在求解此類工程問題積極性不高。2計算機分析計算在工程計算手冊中已將折減系數(shù)與柔度之間的關系制成表格，作為穩(wěn)定計算的依據(jù)。如表1所示為Q235鋼的值。但是如果所得到的值未列入表中，則值需要通過線性插值法解決。

4、在計算機分析中，首先在程序中設置兩個實型數(shù)組RD（I）和ZJ（I），分別一一對應地存放鋼的、值。若計算得到的值不是數(shù)組的元素，則先判斷它位于哪兩個相鄰元素之間，然后用線性插值法求得該所對應的折減系數(shù)。如，當介于i與i+1之間時，有       。表1Q235鋼的值010006008421200466180021810099570078913004011900197200981800731140034920001803009589006691500306210016440092710006041600272220015150088811

5、0053617002432300139設計圓型截面，計算機自動計算所對應的值；而矩形截面，需要先給出高寬比才能確定截面尺寸；對于工字鋼，可以設置多個數(shù)組分別一一對應存放工字鋼鋼號、慣性半徑、截面面積，在設計截面尺寸時，計算機從最小的工字鋼號開始試算，直到找到能夠滿足條件的鋼號為止。3應用舉例通過VB編程“壓桿穩(wěn)定校核與截面設計”，計算機可以很快地完成過去手算的過程，同時在編程中提高了學生分析和解決問題的能力，理解和加強了學科間的橫向聯(lián)系。下面是利用該程序求解工程問題的一個實例。【例】兩端固定的矩形截面鋼桿。已知鋼桿承受軸向壓力P=75KN，桿長L=2m，高寬比為1.5，該型鋼的許用應力=160MPa。應用上述程序設計截面尺寸。程序的運行結果如下：圖3主程序界面圖4壓桿的初始信息輸入圖5計算結果上述實例在教學中突破了傳統(tǒng)的教學模式，在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)中，真正做到了將創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法融于教學實踐。學生通過綜合運用力學與計算機等學科的知識，也提高了學習本課程的熱情和積極性，在學習中激勵了創(chuàng)新