2023年材料力学上机大作业梁的强度校核.pdf

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1、HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY材料力学上机作业题目五:梁的强度校核 摘 要 本程序使用Mi c r。s。ft Visual B a s ic 编写，由输入梁的支撑条件，输入梁的受力状态,实现了梁危险截面的最大正应力计算与梁的强度校核。在校核结果为否认的情况下还可由许用应力值进行部分截面设计和许用载荷计算等功能。数 学 原 理 及 数 学 模 型 材 料 力 学 公 式 有：1.梁弯曲正应力公式|丁|=吗I x I max W2.抗弯截面系数矩形截面 W 一 =tbJh1z 6圆形截面 W-=-2 32空心圆截面 W-=3 (1 O,)，式 中=4z 32 D3.采

2、用一定数量级上的穷举法计算出最大弯矩Mz.V B所 做 软 件 1.软件部分窗体截图SB FOLBI建立坐标系:以梁的最左端为坐标原点水平向右为X轴正向竖直向下为海正向力矩以顺时针方向为正均布载荷q 1起点坐标IN/m终点坐标I集中力F21集中力偶Ml=rN*mN*m确定作用位置作用位置作用位置作用位置返回上一页2.程序结构图在 饴 应用实例1.验证 新编材料力学书中P2 4 7例12 9该题由正应力强度条件求得题中矩形截面悬臂梁许用载荷为q 9.1 kN/m,现加载q=8kN/m,看是否符合正应力强度规定。已知左悬臂梁l=3m,。=120Mp a,b=80mm,h=16 0 mm,整个梁承受

3、向下的均布载荷q解：1.运营程序进入主页面2 .点击开始并选择支撑条件为左固定端悬臂梁，点击拟定。如图3.选择梁的截面形状并输入尺寸参数，点击拟定。如图.For7臼回区请选择梁截面形状及尺寸梁的长度1=|3000-旧 许用应力=11206矩形截面宽度b=高度h=isoirttn I 田r圆截面直径d=Im m 圆环截面外国直径D=I-内圆直径d=I-iM nC工字形截面抗弯截面模量也=|-确定 返回上一页4.输入受力条件,点击拟定进行计算。如图5.程序运营结果如图计算结果与实际运算结果相同2.求解 新编材料力学P 2 4 6例1 2-8o解：1.运营程序计入主界面，点击开始。2.选择支撑条件为

4、右外伸梁，点击拟定。3.选择梁的截面形状并输入尺寸，点击拟定。如图，（不妨先设b=10,h=30。注意，应避免b或h为零以防止出现除数为零的情况使程序犯错）4.输入受力情况及右支架位置并点击拟定，如 图（假如未能输入右支架位置，也许使程序犯错）5.得到计算结果计算结果与答案b=3 0 mm,h=60mm 一致，但是以截面抗弯系数代替截面具体尺寸。其中小数点后的微量误差受穷举法所采用数量级的影响。值得注意的是，由于本程序涉及的截面形状及载荷种类较多，并且载荷位置不固定，因此截面设计和许用载荷计算难以得到最终的具体结果。时间仓促，为减小工作量,本程序将许用载荷计算简化为梁截面所能承受的最大弯矩的计

5、算。将截面设计略微简化为截面最小抗弯系数的设计。验证表白，计算结果同样精确。重要算法代码和部分窗体截图:部分窗体截图：F o rm 9窗体内源代码：P r i vate Sub Comma n d 1 _C 1 i ck()，进入实际工作界面，FormO.ShowMe.H ideEnd SubPr i v a te Sub Command2_Click()若 点 击“结 束”按钮则结束程序En dEnd SubFormO窗体内源代码:Public I As Do u ble 声明变量P u b 1 ic q As D o u b IeP u bli c f 1 As DoubleP u bli

6、 c f2 As Dou b IeP u b 1 ic f As Do u b 1 ePub 1 i c m l As DoubleP ub 1 ic m2 As D o ub 1 eP u b 1 ic m As DoublePubl i c x As Do u blePu b 1 i c xa As Dou b I ePubli c x b A s Dou b IeP ubli c x q 1 A s D o u b 1 eP ubl i c x q2 A s D ou bleP u b lie x f 1 A s Do u bl ePubl i c xf2 A s Doub 1 ePub

7、lic xm 1 As Dou b IeP u bli c xm2 As Doub 1 eP ublic x l As DoubleP u b lie x2 As Dou b IeP u bli c x 3 As Doubl ePublic x4 As D o ub 1 ePublic x5 As Do u blePu b lie x6 As Doub 1 eP u b lie fa As D o u bleP u b I i c fb As Do u blePublic w As D o u bleP u b li c b As Doub 1 ePub 1 ic h As DoubleP u

8、 bli c d l As D o ubl eP u b lie d2 As Doub 1 ePubl i c d3 As Doub 1 ePub 1 i c wz As Dou b 1 ePublic s yl As D o u b I eP ublic xyl As DoubleP u b I i c pi As Doubl eP u blic z d zh As D o ubleP riv a t e Sub C o mma n d 1 _ Clic k()进入截面形状选择及尺寸参数输入界面F o rm7.S h o wMe.HideEnd SubP r i vate Su b Comm

9、and 2 _C 1 ick()若点击 结束”按钮则终止程序，E ndEnd SubPrivate Su b Form_L o ad()End SubPr i vate Sub 0 p ti o nl_C 1 ick()，选择支撑条件O ptionl.Va 1 ue=T r u eE n d S ubP riv a t e S ub O p tion2_ Clic k()Opti o n2.Value=Tr u eEn d Su bPr i v a t e Su b 0 p tion3_ CI i ck()Option3.V a I u e=TrueE n d SubPriva t e Sub

10、 Opt i o n 4 C lic k ()0 p tion 4.V a lue=T r ueEnd SubPri v ate Sub O p ti on5 Cl i ck()0 ptio n 5.V a lue=Tru eEnd SubPriva t e S ub Opti o n6_CI i c k()O p t ion6.Va 1 ue=Tr u eEnd S ubForm 7窗体内源代码:本窗体为截面形状选择及尺寸输入界面P r ivat e Sub C o mma n d 1 _C 1 i c k()I f FormO.Opt i o nl.V a I u e=T ru e T h

11、 en，根据用户选择的不同支撑条件调用不jz.Sh o w同窗体，E 1 s e If FormO.O p tio n 2.Value=T rue The nzxb.ShowElse I f Fo r mO.O p t ion3.V a 1 u e=T rue T h e ny xb.S ho wE Ise I f FormO.Option4.Value=T r u e Th e nzws.S h owE Is e If FormO.O p tio n s.Value=Tru e T h e nyws.S h o w日sesws.ShowE nd IfMe.HideEnd SubPrivate

12、 Sub C ommand2_Click()F orm 0.ShowM e.HideEnd SubP r i v ate Sub F orm_L o ad()End SubPriv a te Sub Opt i on 1 _CI i ck()，选择不同的截面形状，O p ti o n 1 .Value=T ru eEnd SubPri v a t e Su b Option2_Cli c k()Option 2.Va 1 u e=TrueEnd S u bP r i va t e Sub Optio n 3_Cli c k()O p tio n 3.Vai u e=T r ueEnd SubP

13、ri v ate Su b Option4_Click()Opti o n4.Value=TrueEnd Su bForm 1（简支梁）窗体内源代码:本窗体完毕支撑条件一简支梁部分计算P rivat e Sub Comm a ndl_ Cli c k()Dim i As DoubleDim k As Do u b 1 ep i=3.1415926 给变量赋值I=Val(Form7.1 .Te x t)If Fo r m 7.Optionl.V a I u e=Tru e T he n 计算截面抗弯系数b=Val(Form7.b.Text)h=V a 1(F o rm7.h.Text)wz=b*

14、h A 2/6Elsel f Form7.0 ption2.Value=True Thend l=V a l(Form 7.dl.T e xt)w z=pi*d l 3/3 2Elself Form7.Op t ion3.V a lu e=True Thend2=Val(F o r m7.d2.T ext)d3=V a l(Form7.D.Tex t)wz=pi*d 3 A 3*(1 d 2A 4/d 3A4)/3 2E Ise I f F orm7.Op t ion 4.Value=T rue Th e nwz=V a 1 (Form7.wz.T e xt)End Iff 1=Vai(f l

15、l.Text)，通过用户输入,给变量赋值，f2=Va 1 (f 2 l.T e x t)xf 1 =V a 1 (xfll.T e xt)xf2=Va 1 (x f 2 l.T e xt)m l=Vai(mll.Tex t)m2=Va 1 (m21.Text)xml=Val(x mll.T e x t)xm2=Val(xm21.Text)q=V a 1 (ql.T ext)xql=Val(xqll.T e xt)x q 2=Va 1 (xq2 1 .T e x t)If xfl xf2 Then，拟定f 1 ,f 2的位置前后，便于后续计算k=flf l =f2f2=kk=x f 1x f 1

16、=x f 2xf2=kEnd I fI f xml xm2Th e n 拟定m l,m 2的位置前后，便于后续计算k=m lm l=m2m2=kk=x m lxml=xm2xm 2=kEnd If1 =1 /lOOOxfl=x fl/1000 x f 2=xf2/1000 xml=xml/1 0 00 xm2=xm2/1 0 0 0 xql=x q l/100 0 xq2=xq2/10 0 0f b=(ml+m2+f l*x f 1 +f2*x f 2+q*(xq 2-x q l)*(xql+xq2)/2)/1 求支反力fa=f 1+f2+q*(x q 2-xq l)f bm=0k=0For

17、i0 To I S t ep I/100 0 000 该循环用于求截面最大弯矩m=fa*iIf xf 1 i T h enm=m f 1 *(i-x f 1 )End IfI f xf 2 i Th e nm=m-f 2*(i-x f2)End IfI f xml i Thenm=m+m lEnd IfIf xm 2 i Th e nm=m+m2End IfIf x q 1 i The nm=m-q*(i-x ql)A 2/2End IfI f x q2 kA 2 T henk=mEnd IfNe x t i，求得最大截面弯矩，s y I=m/wz正应力用 算 最 大syl=(s yl A2)

18、A0.5*10 A 3For m 8.L abel3.Ca p tion=实 际 最 大 正 应 力 为&s y 1&M p b 显示结果x y I=V a l(Form 7.xyl.T ex t)zdzh=wz*xyl/10 八 3w=m/xyl设计计算 许用载荷计算 截面w=(w 2)八0.5I f s y I x yl T h enForm8.Lab e l l.Capt i on=由&大于许用应力，不安全。&vb C rL f弯 矩 小 于 等 于&zdzh&N.mo&sy I&xyl&vbCrLf&v b df&实际应力&vbCrLf&可改变梁的载荷使梁截面上最大vbCrLf&vbC

19、 rL f&或者改变梁截面形状和尺寸，使其截面抗弯系数大于等于&w&cm”E Is eFo r m8.La be 1 1 .C apti o n=由&syl&xf 2 Thenk=flf 1=f2f2=kk=x flxfl=xf2x f 2=kEnd I fIf xml xm2 Th e nk=m lm l=m 2m2 kk=xmlxm 1 =xm2x m2=kEnd I f1 =1 /10 OOx fl=x fl/1000 xf2=xf2/1 0 00 xml=xm l/1 00 0 xm2=xm2/1000 x q l=xql/100 0 xq 2=xq 2/1 0 00k=0m=0F o

20、 r i=0 To 1 St e p 1/10 00000m=0If(I-xf 1 )i Thenm=m-f 1*(i+xfl-1)End IfIf(I-xf2)i The nm=m-f2*(i+x f2 1 )End IfI f(1 -x m l)i Thenm=m+mlE n d IfIf(Ix m2)i Thenm=m+m2E nd IfIf(1 -x q 2)i Th e nm=m-q*(i+xq2-1 )A 2/2End I fI f(I x q 1 )k A 2 The nk=mEnd I fNe x t im=ksyl=m/w zsyl=(syl A 2)A 0.5*1 0 A

21、3F o r m8.L a bel3.C a ptio n=实际最大正应力为&syl&n Mp b xyl=Val(F o r m7.xyl.T ext)z d z h=wz*xyl/10 A 3w=m/xy 1w=(w A2)人 0.5If s y I x yl Th e nForm8.La b ell.Capt i on=由&syl&xyl&vb C rL f&v b c I f&”实际应力大于许用应力，不安全。&vbC rL f&v bCrLf&“可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于&zdzh&N.mo&v bC r Lf&vbCrLf&或者改变梁截面形状和尺寸,使其截面抗弯系数大于

22、等于&w&c m人3”日seForm 8,L a bell.Caption 二 由&s yl&xf2 T h e nk=flfl=f2f 2=kk=xflx f l =xf2xf2=kEn d IfIf xml xm2 T henk=mlml=m2m2=kk=xmlxml=x m2xm2=kEnd I f1=I/1000 x f 1=xf 1/1 0 00 x f 2=x f 2/100 0 xml=xm l/1000 xm2=xm 2/100 0 xql=x q l/1 0 00 xq 2=xq 2 /1000k=0Fori=0Tol S t e p I/10 0 00 0 0m=0If x

23、fl i Thenm=m f l *(i-xfl)En d IfIf xq2 i Thenm=m-f2*(i x f 2)End IfI f x ml i T h e nm=m+m lEnd I fI f xm2 i Th e nm=m+m2End IfIf xql i T h enm=m-q*(i-x ql)A 2/2End IfI f x q 2 k A 2 T henk=mEnd IfNe x t im=ksy I=m/wzsy 1 =(syl 2)A0.5*10 A 3F o r m8.Label3.C a pt i on=实际最大正应力为&syl&M p bxyl=Val(Form7

24、.xy 1 .T e x t)z d zh=w z*xyl/1 0 A 3w=m/xylw=(w A 2)A 0.5If s y I xy 1 ThenForm8.La b el 1 .C a p t io n=由“&s y I&H&xyl&v b CrL f&v b c 1 f&”实际应力大于许用应力，不安全。&vbCr L f&v bCrLf&“可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于&zd zh&N.mo&vbC rL f&vbC r L f&”或者改变梁截面形状和尺寸，使其截面抗弯系数大于等于“&w&cm 3ElseForm 8.Labe 1 1 .C叩ti o n=由&syl&*xf

25、 2 Thenk=flf l =f2f2=kkx f lx f l =xf2xf2=kEnd IfIf xm 1 xm2 T h enk=m lm l=m2m 2=kk=x m lxml=xm2x m2=kEnd If1=1/1000 xfl=x f l/1 000 xf2=x f 2/1 0 0 0 xml=xml/1000 xm2=xm2/1 000 xq 1=x q 1/1000 xq2=xq2/1 0 0 0 xa=x a/1000fa=(m l m 2+f l*(I-x f 1 )+f2*(I-xf2)+q*(x q 2 x q l)*(2*I xql x q 2)/2)/(I-xa

26、)fb=f l+f2+q*(x q 2-x q 1)-fam=0k=0For i=0 To I Step 1 /1 0 00 0 0 0m0I f xa i Th e nm=m+fa(i xa)En d IfI f x b i T h e nm=m+f b*(i-xb)End I fIf x fl i T henm=m-fl*(i-xfl)E n d IfI f xq2 i The nm=m f 2*(i-x f 2)End I fIf x ml i Th e nm=m+mlEnd I fI f xm2 i T h enm=m+m2End I fIf xql i Th e nm=m-q*(i

27、x q 1)A 2/2End IfIf xq2 k A 2 ThenmEn d IfN ext im=ksyl=m/wzsy 1 =(syl A 2)八 0.5*10 A 3F o rm 8.La b el3.C a p t ion=实际最大正应力为“&s y I&Mpbxyl=Val(F o rm7.xyl.Te x t)zd z h=w z*xyl/10 A 3w=m/xylw=(w A 2)A 0.5I f s y 1 xyl T h e nF o rm 8.L a bel 1 .Caption=由“&s yl&H&xyl&v b CrLf&vbc 1 f&实际应力大于许用应力，不安全。

28、”&vbCrLf&vbC rLf&“可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于“&zdzh&N.m o&vbC rL f&vbCrL f&”或者改变梁截面形状和尺寸，使其截面抗弯系数大于等于“&w&k m八3“日seForm8.Labe 1 1.Ca p tio n=由“&syl&xf 2 Thenk=f 1fl=f2f2=kk=x flxfl=x f 2xf2=kE nd IfI f xm 1 xm 2 Thenk=m lm l=m2m2=kk=xmlxm l=xm 2x m 2=kE nd If111 ooox f l=xfl/I 0 00 xf2=xf2/1000 xm 1=x m 1/1

29、000 x m2=xm2/100 0 xql=x q 1/10 0 0 xq2=xq 2/100 0 xb=xb/1 0 00fb =(f l*x f l+f2*x f2 +q*(xq2-xql)*(xql+xq2)/2-m l-m 2)/xbfa=f 1+f 2+q*(xq2-xql)-f bm=0k=0F o ri=0 T o l Step 1/100 0 000m=0If x a i Thenm=m+fa*(i-xa)End I fI fx b i Thenm=m+f b*(i-x b)En d IfIf x f 1 i T h e nm=m fl*(i xfl)En d IfI f x

30、f 2 i Thenm=m-f2 大(i-x f 2)E nd IfIf xm l i T h enm=m+m lEnd IfI fxm2 i T henm=m+m 2E nd I fI f x q 1 i The nm=m-q*(i-xql)A 2/2End I fIf x q 2 k A 2 T henk=mEnd I fN e x t im=ksyl=m/wzs yl=(sy 1 A 2)八 0.5*10 八 3Fo r m 8.Lab e 1 3.Capti o n 二”实际最大正应力为“&sy 1&Mpbxy 1 =Val(Form7.xyl.T e xt)z d zh=w z*xy

31、 1 /10 A 3w=m/xylw=(w 八 2)A 0.5If s yl x y I The nForm8.Lab e ll.Ca p tio n=由&s yl&H&xyl&vb C rL f&v b c lf&”实际应力大于许用应力，不安全。&v b C rL f&vbCrLf&“可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于”&z d z h&N.mo&vbCrLf&v b C r Lf&”或者改变梁截面形状和尺寸，使其截面抗弯系数大于等于“&w&E I seForm8.L a b e 1 1 .Ca p t ion=”由&s y 1&xf2Thenk=f lfl=f2f 2kk=x flx

32、fl=xf2x f 2=kEnd I fIf xm l x m 2 T h enk=m lm l=m2m2=kk=xmlxml=xm 2x m2=kE nd I f1 =1 /10 00 x f l =x fl/1 0 0 0 x f 2=xf2/1 0 00 xml=xm 1 /10 0 0 xm2=xm2/1 0 0 0 xql=x q l/1 00 0 x q 2=x q 2/1 00 0 x a=x a/1000 xb=xb/1 00 0f b=(m l+m2+f 1 *xfl+f 2*xf 2+q*(x q2-xql)*(xql+x q 2)/2)(fl+f2+q*(xq 2-x q

33、 l)*xa/(xb-xa)f a=f 1+f2+q*(xq2-xq 1 )-fbm=0k=0For i=0 To I S t e p I/1 0 00 0 00m=0I f x a i Thenm=m+fa*(i-xa)End IfIf x b i Thenm 二 m+fb*(i-xb)End IfI f x f 1 i T henm=m-f l *(i-x f 1)End I fI fxf 2 iThenm=m-f 2*(i-x f 2)End I fI f xm 1 i T h enm=m+m lEnd I fIf xm 2 i Thenm=m+m2End I fI f x q 1 i

34、T henm=m-q*(i xq 1)A 2/2End IfIf x q 2 k 八 2 T h enk=mEnd IfNext im=ksyl=m/wzsyl=(s y 1 A2)八 0.5*1 0 A 3Form8.L a bel3.C a pt i on=实际最大正应力为“&syl&Mpbxy 1 =Val(F o r m7.x yl.Text)zd z h=wz*xy 1 /10 八 3w=m/x ylw=(w 2)A 0.5If s y 1 x y I T h e nF o rm8.La b e l l .Caption=S&sy 1&xyl&v b CrLf&vb c 1 f&“实

35、际应力大于许用应力，不安全。&v bCrL f&v b C rL f&”可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于&zdzh&n N.mo&v b CrL f&vbC rLf&“或者改变梁截面形状和尺寸,使其截面抗弯系数大于等于“&w&”cm八3日s eF orm 8.Labell.C a p tio n =”由&s y I&xyl&vbCrLf&vbCrLf&“实际应力小于许用应力，安全“End IfF o rm8.S h owMe.HideEnd S u bP r i v a te Sub Command2_CI i c k()Fo r m7.S h owM e.Hid eEnd Su bF o r m 8 窗体内源代码Private Su b Comma n d 1 _Click()En dE n d S ub