1、    壓桿穩(wěn)定截面設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)分析            作者：謝兵時(shí)間：2007-11-24 17:56:00                     摘要：本文以壓桿穩(wěn)定的截面設(shè)計(jì)為例，研究計(jì)算機(jī)分析和求解在工程力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)

2、VB編程，實(shí)現(xiàn)壓桿的穩(wěn)定校核與截面設(shè)計(jì)，在教學(xué)中激勵(lì)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望，取得了良好的教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞：壓桿 穩(wěn)定 計(jì)算機(jī) 分析 計(jì)算  在工程力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域中，有許多工程實(shí)際問(wèn)題都?xì)w結(jié)為求解各種數(shù)學(xué)問(wèn)題，分析、計(jì)算量大，直接影響了學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)情緒。筆者在工程力學(xué)教學(xué)中對(duì)工程力學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的結(jié)合進(jìn)行了一些探索和實(shí)踐，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更好地培養(yǎng)了學(xué)生綜合創(chuàng)新能力。本文以壓桿穩(wěn)定截面設(shè)計(jì)為例，探討計(jì)算機(jī)在分析和求解工程實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。1壓桿穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算在實(shí)際計(jì)算中，對(duì)壓桿的穩(wěn)定采用折減系數(shù)法，即把材料的許用應(yīng)力乘上一個(gè)折減系數(shù)，作為壓桿的穩(wěn)定許用應(yīng)力：那么，用折減

3、系數(shù)法計(jì)算壓桿穩(wěn)定的條件為：壓桿截面設(shè)計(jì)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(guān)，而柔度又要通過(guò)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(jìn)行反復(fù)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(jié)果。且在計(jì)算過(guò)程中還要用到線性插值法確定值，故計(jì)算較繁瑣，學(xué)生在求解此類工程問(wèn)題積極性不高。2計(jì)算機(jī)分析計(jì)算在工程計(jì)算手冊(cè)中已將折減系數(shù)與柔度之間的關(guān)系制成表格，作為穩(wěn)定計(jì)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(guò)線性插值法解決。

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

5、0053617002432300139設(shè)計(jì)圓型截面，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算所對(duì)應(yīng)的值；而矩形截面，需要先給出高寬比才能確定截面尺寸；對(duì)于工字鋼，可以設(shè)置多個(gè)數(shù)組分別一一對(duì)應(yīng)存放工字鋼鋼號(hào)、慣性半徑、截面面積，在設(shè)計(jì)截面尺寸時(shí)，計(jì)算機(jī)從最小的工字鋼號(hào)開始試算，直到找到能夠滿足條件的鋼號(hào)為止。3應(yīng)用舉例通過(guò)VB編程“壓桿穩(wěn)定校核與截面設(shè)計(jì)”，計(jì)算機(jī)可以很快地完成過(guò)去手算的過(guò)程，同時(shí)在編程中提高了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，理解和加強(qiáng)了學(xué)科間的橫向聯(lián)系。下面是利用該程序求解工程問(wèn)題的一個(gè)實(shí)例。【例】?jī)啥斯潭ǖ木匦谓孛驿摋U。已知鋼桿承受軸向壓力P=75KN，桿長(zhǎng)L=2m，高寬比為1.5，該型鋼的許用應(yīng)力=160MPa。應(yīng)用上述程序設(shè)計(jì)截面尺寸。程序的運(yùn)行結(jié)果如下：圖3主程序界面圖4壓桿的初始信息輸入圖5計(jì)算結(jié)果上述實(shí)例在教學(xué)中突破了傳統(tǒng)的教學(xué)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(xué)實(shí)踐。學(xué)生通過(guò)綜合運(yùn)用力學(xué)與計(jì)算機(jī)等學(xué)科的知識(shí)，也提高了學(xué)習(xí)本課程的熱情和積極性，在學(xué)習(xí)中激勵(lì)了創(chuàng)新