哈工大材料力学上机作业.docx

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哈工大材料力学上机作业

材料力学上机作业

设计题目：

应力状态、压杆稳定性分析

院系：

机电学院

班级：

1208103

完成者：

学号：

指导教师：

张桂莲

设计时间：

2014.6.2

哈尔滨工业大学

一、问题描述

1.应力状态分析：

输入：

1　平面应力状态输入：

（σx、σy、τxy）；某截面方位角α；

2　空间应力状态输入：

（σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx）。

输出：

1　输出主应力（σ1、σ2、σ3）；

2　最大切应力（τmax=τ13=）；

3　如为平面应力状态则需输出方位角α斜截面上的应力σα、τα及主方位角ασ；

4　画出应力圆示意图。

2.压杆稳定分析

输入:

1　截面参数输入：

圆截面—d；

圆环截面—D，d；

矩形截面—h，b；

工字型截面—对形心轴的惯性矩Iy、Iz及截面面积A；

2　相当长度系数

、长度l；

3　材料参数：

E、,σp、σs;线性经验公式系数a、b；

4　工作压力P及稳定安全系数n。

输出：

1　绘制临界应力总图（图示）；

2　临界压力Pcr或临界应力σcr；

3　稳定安全校核结果。

2、数学模型

1.应力状态分析

（1）平面应力状态：

主应力计算公式：

主平面方位计算公式：

最大切应力：

与主平面45度角的平面方位：

应力圆：

（2）空间应力状态

特征方程：

其中：

2.压稳定性分析

根据相关公式：

（1）当

时采用欧拉公式，

；

（2）当

时采用直线公式，

；

（3）当

时考虑强度问题。

而后，

当

则压杆处于安全状态，否则处于非安全状态

三、程序源代码

PrivateSubCommand1_Click（）

Me.Hide

Form1.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

End

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

Me.Hide

Form2.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

Me.Hide

Form3.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand3_Click（）

Me.Hide

Form8.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand4_Click（）

Me.Hide

Form9.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand5_Click（）

Me.Hide

Form7.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand6_Click（）

Me.Hide

Form6.Visible=True

EndSub

PrivateSubTimer1_Timer（）

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

DimδxAsDouble,δyAsDouble,τxyAsDouble,аAsDouble,XAsDouble,YAsDouble,zAsDouble

'输入数据（δx,δy,τxy）；某截面方位角а"

δx=Val（Text1.Text）

δy=Val（Text2.Text）

τxy=Val（Text3.Text）

а=Val（（Text4.Text）/180*4*Atn

（1））

'计算主应力

X=0

Y=（δx+δy）/2+（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5

z=（δx+δy）/2-（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5

'比较大小,输出主应力（δ1,δ2,δ3）和最大剪应力τmax=τ13=（δ1-δ3）/2

IfX>=YAndX>=zThen

Text5.Text=Str（X）

Text6.Text=Str（Y）

Text7.Text=Str（z）

Text8.Text=Str（（X-z）/2）

Else

IfX<=YAndX<=zThen

Text5.Text=Str（Y）

Text6.Text=Str（z）

Text7.Text=Str（X）

Text8.Text=Str（（Y-X）/2）

Else

Text5.Text=Str（Y）

Text6.Text=Str（X）

Text7.Text=Str（z）

Text8.Text=Str（（Y-z）/2）

EndIf

EndIf

'计算并输出δа,τа,аδ

Text9.Text=Str（（δx+δy）/2+（δx-δy）/2*Cos（2*а）+τxy*Sin（2*а））

Text10.Text=Str（-（δx-δy）/2*Sin（2*а）+τxy*Cos（2*а））

Ifδx=δyThen

Text11.Text=Str（45）

Else

Text11.Text=Str（（Atn（τxy*2/（δx-δy））/2）/（4*Atn

（1））*180）

EndIf

'输出应力圆

If（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5<=50And（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5>=20Then

'半径在20-50间的输出

Picture1.ScaleMode=3

Picture1.Scale（0,0）-（2000,80）

Picture1.Scale（-100,40）-（1000,-40）

Picture1.Line（-100,0）-（1000,0）

Picture1.Line（0,-40）-（0,40）

Picture1.Circle（（δx+δy）/2,0）,（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5,QBColor（12）

Else

If（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5<20And（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5>0Then

'半径在0-20间的输出

Picture1.ScaleMode=3

Picture1.Scale（0,0）-（800,40）

Picture1.Scale（-40,20）-（400,-20）

Picture1.Line（-40,0）-（400,0）

Picture1.Line（0,-20）-（0,20）

Picture1.Circle（（δx+δy）/2,0）,（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5,QBColor（12）

Else

'半径在大于50间的输出

Picture1.ScaleMode=3

Picture1.Scale（0,0）-（4000,200）

Picture1.Scale（-200,100）-（2000,-100）

Picture1.Line（-200,0）-（2000,0）

Picture1.Line（0,-100）-（0,100）

Picture1.Circle（（δx+δy）/2,0）,（（δx-δy）^2/4+τxy^2）^0.5,QBColor（12）

EndIf

EndIf

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

'清空文本框

Text1.Text=""

Text2.Text=""

Text3.Text=""

Text4.Text=""

Text5.Text=""

Text6.Text=""

Text7.Text=""

Text8.Text=""

Text9.Text=""

Text10.Text=""

Text11.Text=""

'清除图片框

Picture1.Cls

'返回光标

Text1.SetFocus

EndSub

PrivateSubCommand3_Click（）

Me.Hide

Form1.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand4_Click（）

Me.Hide

Form4.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

DimδxAsDouble,δyAsDouble,δzAsDouble,τxyAsDouble,τyzAsDouble,τzxAsDouble

'输入数据（δx,δy,δz,τxy,τyz,τzx）

δx=Val（Text13.Text）

δy=Val（Text14.Text）

δz=Val（Text15.Text）

τxy=Val（Text16.Text）

τyz=Val（Text17.Text）

τzx=Val（Text18.Text）

'计算I1,I2,I3;得到方程"x^3-I1*x^2+I2*x-I3=0"

I1=δx+δy+δz

I2=δx*δy-τxy^2+δy*δz-τyz^2+δz*δx-τzx^2

I3=（δy*δz-τyz^2）*δx-（τxy*δz-τyz*τzx）*τxy+（τxy*τyz-τzx*δy）*τzx

'用盛金公式求解方程"x^3-I1*x^2+I2*x-I3=0"的根X1,X2,X3

a=I1^2-3*1*I2

b=-I1*I2+9*1*I3

c=I2^2-3*I1*I3

d=b^2-4*a*c

'当有三个相等实根时

If（a=0Andb=0）Then

X1=I1/3

X2=I1/3

X3=I1/3

EndIf

'当有两个相等实根时

If（a<>0Andd=0）Then

X1=I1+b/a

X2=-b/（2*a）

X3=-b/（2*a）

EndIf

'当有三个互不相等实根时

If（d<0Anda>0）Then

t=（-2*a*I1-3*b）/（2*a^（3/2））

If（t=0）Then

u=3.14159265357979/2

X1=（I1-2*a^（1/2）*Cos（u/3））/3

X2=（I1+a^（1/2）*（Cos（u/3）+3^（1/2）*Sin（u/3）））/3

X3=（I1+a^（1/2）*（Cos（u/3）-3^（1/2）*Sin（u/3）））/3

Else

If（-10）Then

u=Atn（（1-t^2）/t）

X1=（I1-2*a^（1/2）*Cos（u/3））/3

X2=（I1+a^（1/2）*（Cos（u/3）+3^（1/2）*Sin（u/3）））/3

X3=（I1+a^（1/2）*（Cos（u/3）-3^（1/2）*Sin（u/3）））/3

EndIf

EndIf

EndIf

'当不全是实根时

If（d>0Ord<0Anda<=0）Then

MsgBox"方程可能不全是实根,无法比较根的大小,请重新输入",vbOKOnly,"温馨提示"

Text13.Text=""

Text14.Text=""

Text15.Text=""

Text16.Text=""

Text17.Text=""

Text18.Text=""

Text13.SetFocus

EndIf

'比较大小,输出主应力（δ1,δ2,δ3）和最大剪应力τmax=τ13=（δ1-δ3）/2以及应力圆

If（X1>=X2AndX2>=X3）Then

Text19.Text=Str（X1）

Text20.Text=Str（X2）

Text21.Text=Str（X3）

Text22.Text=Str（（X1-X3）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X1-X2）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X1-X3）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X2-X3）/2,QBColor（12）

EndIf

If（X1>=X3AndX3>=X2）Then

Text19.Text=Str（X1）

Text20.Text=Str（X3）

Text21.Text=Str（X2）

Text22.Text=Str（（X1-X2）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X1-X2）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X1-X3）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X3-X2）/2,QBColor（12）

EndIf

If（X2>=X1AndX1>=X3）Then

Text19.Text=Str（X2）

Text20.Text=Str（X1）

Text21.Text=Str（X3）

Text22.Text=Str（（X2-X3）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X2-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X1-X3）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X2-X3）/2,QBColor（12）

EndIf

If（X2>=X3AndX3>=X1）Then

Text19.Text=Str（X2）

Text20.Text=Str（X3）

Text21.Text=Str（X1）

Text22.Text=Str（（X2-X1）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X2-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X3-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X2-X3）/2,QBColor（12）

EndIf

If（X3>=X1AndX1>=X2）Then

Text19.Text=Str（X3）

Text20.Text=Str（X1）

Text21.Text=Str（X2）

Text22.Text=Str（（X3-X1）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X1-X2）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X3-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X3-X2）/2,QBColor（12）

EndIf

If（X3>=X2AndX2>=X1）Then

Text19.Text=Str（X3）

Text20.Text=Str（X2）

Text21.Text=Str（X1）

Text22.Text=Str（（X3-X1）/2）

Picture2.ScaleMode=3

Picture2.Scale（0,0）-（200,80）

Picture2.Scale（-100,40）-（100,-40）

Picture2.Line（-100,0）-（100,0）

Picture2.Line（0,-40）-（0,40）

Picture2.Circle（（X1+X2）/2,0）,（X2-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X1+X3）/2,0）,（X3-X1）/2,QBColor（12）

Picture2.Circle（（X2+X3）/2,0）,（X3-X2）/2,QBColor（12）

EndIf

EndSub

PrivateSubCommand2_Click（）

'清空文本框

Text13.Text=""

Text14.Text=""

Text15.Text=""

Text16.Text=""

Text17.Text=""

Text18.Text=""

Text19.Text=""

Text20.Text=""

Text21.Text=""

Text22.Text=""

'清除图片框

Picture2.Cls

'返回光标

Text13.SetFocus

EndSub

PrivateSubCommand3_Click（）

Me.Hide

Form1.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand4_Click（）

Me.Hide

Form4.Visible=True

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

Dimd,u,l,e,tp,ts,a,b,p,n,tAsDouble

Dimi,sAsDouble

Dimr,rp,rsAsDouble

Constpi=3.1415

d=Val（Text1.Text）

u=Val（Text2.Text）

l=Val（Text3.Text）

e=Val（Text4.Text）

tp=Val（Text5.Text）

ts=Val（Text6.Text）

a=Val（Text7.Text）

b=Val（Text8.Text）

p=Val（Text9.Text）

n=Val（Text10.Text）

i=pi*d^4/64

s=pi*d*d/4

r=1000*u*l/Sqr（i/s）

rp=pi*Sqr（e/tp）

rs=（a-ts）/b

Ifr>=rpThen

t=pi^2*e/（r^2*n）

Text11.Text=t

Ifp/s<=tThen

Text12.Text="满足稳定条件"

Else

Text12.Text="不满足稳定条件"

EndIf

ElseIfr>=rsThen

t=（a-b*r）/n

Text11.Text=t

Ifp/s<=tThen

Text12.Text="满足稳定条件"

Else

Text12.Text="不满足稳定条件"

EndIf

Else

Text11.Text=""

Text12.Te