材料力学上机大作业梁的强度校核.docx

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材料力学上机大作业梁的强度校核

材料力学上机作业

题目五：

梁的强度校核

［摘要］本程序使用MicrosoftVisualBasic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。

在校核结果为否定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

2.抗弯截面系数

矩形截面

圆形截面

空心圆截面

，式中

3.采用一定数量级上的穷举法计算出最大弯矩Mz。

［VB所做软件］

1.软件部分窗体截图

2.程序结构图

3.

［应用实例］

1.验证《新编材料力学》书中P247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≤9.1kN/m,现加载q=8kN/m，看是否符合正应力强度要求。

已知左悬臂梁l=3m,[σ]=120Mpa,b=80mm,h=160mm,整个梁承受向下的均布载荷q

解：

1.运行程序进入主页面

2.点击开始并选择支撑条件为左固定端悬臂梁，点击确定。

如图

3.选择梁的截面形状并输入尺寸参数，点击确定。

如图

4.输入受力条件，点击确定进行计算。

如图

5.程序运行结果如图

计算结果与实际运算结果相同

2.求解《新编材料力学》P246例12-8。

解：

1.运行程序计入主界面，点击开始。

2.选择支撑条件为右外伸梁，点击确定。

3.选择梁的截面形状并输入尺寸，点击确定。

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出错）

4.输入受力情况及右支架位置并点击确定，如图（如果未能输入右支架位置，可能使程序出错）

5.得到计算结果

计算结果与答案b=30mm，h=60mm一致，不过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，而且载荷位置不固定，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。

验证表明，计算结果同样精确。

[主要算法代码和部分窗体截图]：

部分窗体截图：

Form9窗体内源代码：

PrivateSubCommand1_Click（）‘进入实际工作界面’

Form0.Show

Me.Hide

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）‘若点击“结束”按钮则结束程序’

End

EndSub

Form0窗体内源代码：

PubliclAsDouble‘声明变量’

PublicqAsDouble

Publicf1AsDouble

Publicf2AsDouble

PublicfAsDouble

Publicm1AsDouble

Publicm2AsDouble

PublicmAsDouble

PublicxAsDouble

PublicxaAsDouble

PublicxbAsDouble

Publicxq1AsDouble

Publicxq2AsDouble

Publicxf1AsDouble

Publicxf2AsDouble

Publicxm1AsDouble

Publicxm2AsDouble

Publicx1AsDouble

Publicx2AsDouble

Publicx3AsDouble

Publicx4AsDouble

Publicx5AsDouble

Publicx6AsDouble

PublicfaAsDouble

PublicfbAsDouble

PublicwAsDouble

PublicbAsDouble

PublichAsDouble

Publicd1AsDouble

Publicd2AsDouble

Publicd3AsDouble

PublicwzAsDouble

PublicsylAsDouble

PublicxylAsDouble

PublicpiAsDouble

PubliczdzhAsDouble

PrivateSubCommand1_Click（）‘进入截面形状选择及尺寸参数输入界面’

Form7.Show

Me.Hide

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）‘若点击“结束”按钮则终止程序’

End

EndSub

PrivateSubForm_Load（）

EndSub

PrivateSubOption1_Click（）‘选择支撑条件’

Option1.Value=True

EndSub

PrivateSubOption2_Click（）

Option2.Value=True

EndSub

PrivateSubOption3_Click（）

Option3.Value=True

EndSub

PrivateSubOption4_Click（）

Option4.Value=True

EndSub

PrivateSubOption5_Click（）

Option5.Value=True

EndSub

PrivateSubOption6_Click（）

Option6.Value=True

EndSub

Form7窗体内源代码：

‘本窗体为截面形状选择及尺寸输入界面’

PrivateSubCommand1_Click（）

IfForm0.Option1.Value=TrueThen‘根据用户选择的不同支撑条件调用不

jz.Show同窗体’

ElseIfForm0.Option2.Value=TrueThen

zxb.Show

ElseIfForm0.Option3.Value=TrueThen

yxb.Show

ElseIfForm0.Option4.Value=TrueThen

zws.Show

ElseIfForm0.Option5.Value=TrueThen

yws.Show

Else

sws.Show

EndIf

Me.Hide

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

Form0.Show

Me.Hide

EndSub

PrivateSubForm_Load（）

EndSub

PrivateSubOption1_Click（）‘选择不同的截面形状’

Option1.Value=True

EndSub

PrivateSubOption2_Click（）

Option2.Value=True

EndSub

PrivateSubOption3_Click（）

Option3.Value=True

EndSub

PrivateSubOption4_Click（）

Option4.Value=True

EndSub

Form1（简支梁）窗体内源代码：

‘本窗体完成支撑条件—简支梁部分计算’

PrivateSubCommand1_Click（）

DimiAsDouble

DimkAsDouble

pi=3.1415926‘给变量赋值’

l=Val（Form7.l.Text）

IfForm7.Option1.Value=TrueThen‘计算截面抗弯系数’

b=Val（Form7.b.Text）

h=Val（Form7.h.Text）

wz=b*h^2/6

ElseIfForm7.Option2.Value=TrueThen

d1=Val（Form7.d1.Text）

wz=pi*d1^3/32

ElseIfForm7.Option3.Value=TrueThen

d2=Val（Form7.d2.Text）

d3=Val（Form7.D.Text）

wz=pi*d3^3*（1-d2^4/d3^4）/32

ElseIfForm7.Option4.Value=TrueThen

wz=Val（Form7.wz.Text）

EndIf

f1=Val（f11.Text）‘通过用户输入，给变量赋值’

f2=Val（f21.Text）

xf1=Val（xf11.Text）

xf2=Val（xf21.Text）

m1=Val（m11.Text）

m2=Val（m21.Text）

xm1=Val（xm11.Text）

xm2=Val（xm21.Text）

q=Val（q1.Text）

xq1=Val（xq11.Text）

xq2=Val（xq21.Text）

Ifxf1>xf2Then‘确定f1，f2的位置前后，便于后续计算’

k=f1

f1=f2

f2=k

k=xf1

xf1=xf2

xf2=k

EndIf

Ifxm1>xm2Then‘确定m1，m2的位置前后，便于后续计算’

k=m1

m1=m2

m2=k

k=xm1

xm1=xm2

xm2=k

EndIf

l=l/1000

xf1=xf1/1000

xf2=xf2/1000

xm1=xm1/1000

xm2=xm2/1000

xq1=xq1/1000

xq2=xq2/1000

fb=（m1+m2+f1*xf1+f2*xf2+q*（xq2-xq1）*（xq1+xq2）/2）/l‘求支反力’

fa=f1+f2+q*（xq2-xq1）-fb

m=0

k=0

Fori=0TolStepl/1000000‘该循环用于求截面最大弯矩’

m=fa*i

Ifxf1

m=m-f1*（i-xf1）

EndIf

Ifxf2

m=m-f2*（i-xf2）

EndIf

Ifxm1

m=m+m1

EndIf

Ifxm2

m=m+m2

EndIf

Ifxq1iThen

m=m-q*（i-xq1）^2/2

EndIf

Ifxq2

m=m-q*（xq2-xq1）*（i-（xq2+xq1）/2）

EndIf

Ifm^2>k^2Then

k=m

EndIf

Nexti

m=k‘求得最大截面弯矩’

syl=m/wz‘计算最大正应力’

syl=（syl^2）^0.5*10^3

Form8.Label3.Caption="实际最大正应力为"&syl&"Mpb"‘显示结果’

xyl=Val（Form7.xyl.Text）

zdzh=wz*xyl/10^3‘许用载荷计算’

w=m/xyl‘截面设计计算’

w=（w^2）^0.5

Ifsyl>xylThen

Form8.Label1.Caption="由"&syl&">"&xyl&vbCrLf&vbclf&"实际应力大于许用应力，不安全。

"&vbCrLf&vbCrLf&"可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于"&zdzh&"N.m。

"&vbCrLf&vbCrLf&"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^3"

Else

Form8.Label1.Caption="由"&syl&"<"&xyl&vbCrLf&vbCrLf&"实际应力小于许用应力，安全"

EndIf

Form8.Show

Me.Hide

EndSub‘显示结果，结束程序’

PrivateSubCommand2_Click（）‘完成“返回上一级”功能’

Form7.Show

Me.Hide

EndSub

‘此后的代码与简支梁类似，仅有些许差别，因此不再注释’

Form2（左悬臂梁）窗体内源代码

PrivateSubLabel23_Click（）

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

DimiAsDouble

DimkAsDouble

pi=3.1415926

l=Val（Form7.l.Text）

IfForm7.Option1.Value=TrueThen

b=Val（Form7.b.Text）

h=Val（Form7.h.Text）

wz=b*h^2/6

ElseIfForm7.Option2.Value=TrueThen

d1=Val（Form7.d1.Text）

wz=pi*d1^3/32

ElseIfForm7.Option3.Value=TrueThen

d2=Val（Form7.d2.Text）

d3=Val（Form7.D.Text）

wz=pi*d3^3*（1-d2^4/d3^4）/32

ElseIfForm7.Option4.Value=TrueThen

wz=Val（Form7.wz.Text）

EndIf

xa=0

xb=l

f1=Val（f11.Text）

f2=Val（f21.Text）

xf1=Val（xf11.Text）

xf2=Val（xf21.Text）

m1=Val（m11.Text）

m2=Val（m21.Text）

xm1=Val（xm11.Text）

xm2=Val（xm21.Text）

q=Val（q1.Text）

xq1=Val（xq11.Text）

xq2=Val（xq21.Text）

Ifxf1>xf2Then

k=f1

f1=f2

f2=k

k=xf1

xf1=xf2

xf2=k

EndIf

Ifxm1>xm2Then

k=m1

m1=m2

m2=k

k=xm1

xm1=xm2

xm2=k

EndIf

l=l/1000

xf1=xf1/1000

xf2=xf2/1000

xm1=xm1/1000

xm2=xm2/1000

xq1=xq1/1000

xq2=xq2/1000

k=0

m=0

Fori=0TolStepl/1000000

m=0

If（l-xf1）

m=m-f1*（i+xf1-l）

EndIf

If（l-xf2）

m=m-f2*（i+xf2-l）

EndIf

If（l-xm1）

m=m+m1

EndIf

If（l-xm2）

m=m+m2

EndIf

If（l-xq2）iThen

m=m-q*（i+xq2-l）^2/2

EndIf

If（l-xq1）

m=m-q*（xq2-xq1）/2*（i-（2*l-xq1-xq2）/2）

EndIf

Ifm^2>k^2Then

k=m

EndIf

Nexti

m=k

syl=m/wz

syl=（syl^2）^0.5*10^3

Form8.Label3.Caption="实际最大正应力为"&syl&"Mpb"

xyl=Val（Form7.xyl.Text）

zdzh=wz*xyl/10^3

w=m/xyl

w=（w^2）^0.5

Ifsyl>xylThen

Form8.Label1.Caption="由"&syl&">"&xyl&vbCrLf&vbclf&"实际应力大于许用应力，不安全。

"&vbCrLf&vbCrLf&"可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于"&zdzh&"N.m。

"&vbCrLf&vbCrLf&"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^3"

Else

Form8.Label1.Caption="由"&syl&"<"&xyl&vbCrLf&vbCrLf&"实际应力小于许用应力，安全"

EndIf

Form8.Show

Me.Hide

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

Form7.Show

Me.Hide

EndSub

Form3（右悬臂梁）窗体内源代码

PrivateSubCommand1_Click（）

DimiAsDouble

DimkAsDouble

pi=3.1415926

l=Val（Form7.l.Text）

IfForm7.Option1.Value=TrueThen

b=Val（Form7.b.Text）

h=Val（Form7.h.Text）

wz=b*h^2/6

ElseIfForm7.Option2.Value=TrueThen

d1=Val（Form7.d1.Text）

wz=pi*d1^3/32

ElseIfForm7.Option3.Value=TrueThen

d2=Val（Form7.d2.Text）

d3=Val（Form7.D.Text）

wz=pi*d3^3*（1-d2^4/d3^4）/32

ElseIfForm7.Option4.Value=TrueThen

wz=Val（Form7.wz.Text）

EndIf

xa=0

xb=l

f1=Val（f11.Text）

f2=Val（f21.Text）

xf1=Val（xf11.Text）

xf2=Val（xf21.Text）

m1=Val（m11.Text）

m2=Val（m21.Text）

xm1=Val（xm11.Text）

xm2=Val（xm21.Text）

q=Val（q1.Text）

xq1=Val（xq11.Text）

xq2=Val（xq21.Text）

Ifxf1>xf2Then

k=f1

f1=f2

f2=k

k=xf1

xf1=xf2

xf2=k

EndIf

Ifxm1>xm2Then

k=m1

m1=m2

m2=k

k=xm1

xm1=xm2

xm2=k

EndIf

l=l/1000

xf1=xf1/1000

xf2=xf2/1000

xm1=xm1/1000

xm2=xm2/1000

xq1=xq1/1000

xq2=xq2/1000

k=0

Fori=0TolStepl/1000000

m=0

Ifxf1

m=m-f1*（i-xf1）

EndIf

Ifxq2

m=m-f2*（i-xf2）

EndIf

Ifxm1

m=m+m1

EndIf

Ifxm2

m=m+m2

EndIf

Ifxq1iThen

m=m-q*（i-xq1）^2/2

EndIf

Ifxq2

m=m-q*（xq2-xq1）*（i-（xq2+xq1）/2）

EndIf

Ifm^2>k^2Then

k=m

EndIf

Nexti

m=k

syl=m/wz

syl=（syl^2）^0.5*10^3

Form8.Label3.Caption="实际最大正应力为"&syl&"Mpb"

xyl=Val（Form7.xyl.Text）

zdzh=wz*xyl/10^3

w=m/xyl

w=（w^2）^0.5

Ifsyl>xylThen

Form8.Label1.Caption="由"&syl&">"&xyl&vbCrLf&vbclf&"实际应力大于许用应力，不安全。

"&vbCrLf&vbCrLf&"可改变梁的载荷使梁截面上最大弯矩小于等于"&zdzh&"N.m。

"&vbCrLf&vbCrLf&"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^3"

Else

Form8.Label1.Caption="由"&syl&"<"&xyl&vbCrLf&vbCrLf&"实际应力小于许用应力，安全"

EndIf

Form8.Show

Me.Hide

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

Form7.Show

Me.Hide

EndSub

Form4（左外伸梁）窗体内源代码

PrivateSubCommand1_Click（）

DimiAsDouble

DimkAsDouble

pi=3.1415926

l=Val（Form7.l.Text）

IfForm7.Option1.Value=TrueThen

b=