Mathcad在《结构力学》课程教学中的应用.docx
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1、Mathcad在结构力学课程教学中的应用 【摘要】在结构力学教学中,公式困难,推导及求解过程中须要较多的数学运算,因此特殊须要数学应用软件的介入。利用Mathcad软件强大的函数运算和快速敏捷的图文处理功能,以求解单跨梁和三铰拱的弯矩图为例,说明Mathcad在计算中起到的关键作用。实践证明,这不仅能够增加结构力学教学的趣味性,而且还能帮助学生更好地理解力学原理,培育学生的探究实力和创新思维,最终提高教学质量。 【关键词】Mathcad 结构力学 弯矩图 单跨梁 三铰拱 【基金项目】江西省自然科学基金青年项目和江西省教化厅科学技术探讨项目。 【中图分类号】O342,G642【文献标识码】A 【
2、文章编号】2095-308944-0224-02 结构力学是土木工程专业的一门特别重要的专业基础课。结构力学课程的教学质量对培育实力强、高素养的土木工程师起着举足轻重的作用1。在教学过程中,结构力学课程一般采纳传统的手算模式,教学精力主要集中在一些数学运算和求解方法上。因而,简单受到手算的限制,淡化对力学问题本质的相识,部分学者有“力学让位于计算、力学听从于计算、力学受限于计算”的感慨2。目前应用型本科院校学生对结构力学课程的学习现状并不乐观,传统教学方法不能适应现阶段学生需求,对学生没有吸引力3。现代教学应当反思这一现状,更应在教学方法上有所变革4,5。 随着计算机技术的广泛应用,一些数值工
3、具的出现可以较好地解决上述问题,如软件Mathcad、Maple及Mathematica等6。其中,Mathcad具有符号推导、公式计算、函数图像创建以及矩阵运算等功能,又简洁、直观、易学,是集数学计算、图形和文字排版功能于一身的操作平台。以Mathcad为平台,利用符号推导功能提高计算精度,也可以将结构力学的理论公式搬进电脑里,整个过程对学生来说是透亮的,学生可以直观地看到理论公式和求解过程。在力学教学中已经有应用先例,邝华7将Mathcad与理论力学结合起来,以毕耐公式为例,阐述Mathcad在理论力学教学过程中的应用。李顺才等8利用Mathcad采纳奇异函数法求解了梁的弯曲变形,便利在课
4、堂上给学生演示。 本文将Mathcad引入结构力学教学中,开拓学生的视野,提高学习的爱好。下面给出两个教学实例,供读者参考。 1.Mathcad在单跨梁弯矩图求解中的应用 对于一些典型的结构在荷载作用下,Mathcad可以干脆给出截面弯矩的解析表达式,也可以绘制相应的弯矩图。变更某一个参数,可以动态地视察结构截面弯矩的改变,通过这样的练习,使学生获得一些对结构受力状态进行分析的实力,下面举例加以说明。 如图1所示,伸臂梁上作用均布荷载,荷载集度为q,梁总长5l/2,求解梁的弯矩图。 求支座反力。利用“solve”吩咐。求解静力平衡方程组得到支座反力FAy、FBy。格式如下: FAy FBy=F
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