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适读人群:《机械工程力学应用计算及VB编程实例》可供机械设计人员、机械工程技术人员、高等院校理工科学生学习和参考,也可供工程软件开发的技术人员参考使用。
1将机械工程的力学计算编程化:力学计算基本上都是高等数学的复杂运算,计算机编程大大提高了效率和准确性。
2列举大量机械工程力学计算典型实例:作者从事机械设计、汽车零部件设计的编程计算多年,积累了丰富工程实例,《机械工程力学应用计算及VB编程实例》提供了所有计算的程序源代码,供读者直接调用参考。内容简介
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》将机械工程力学应用(理论力学和材料力学)的理论计算基础知识和计算机编程有机结合,共列举32个工程力学的典型编程算例进行详细介绍,给出了理论计算、编程方法及源程序,其中用VB编程26例,其余用MATLAB和Excel编写。《机械工程力学应用计算及VB编程实例》提供所有实例的程序源代码,读者可以下载调用。
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》可供机械设计人员、机械工程技术人员、高等院校理工科学生学习和参考,也可供工程软件开发的技术人员参考使用。目录
第1篇工程力学计算程序编程基础/001
1编写工程力学计算程序的一般步骤/001
1.1明确编写程序的目的并搞清楚相关的计算公式、物理量纲/001
例1.1编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_简单界面/001
1.2在简单的界面上用BASIC编写计算程序并完成调试/002
1.3设计一个较为完备的用户界面/005
例1.2编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_带控件界面/005
1.4用BASIC编写各过程代码指令/006
1.5运行、调试、保存/007
2工程力学计算程序常用的简化界面/008
2.1下拉式菜单/008
2.2RichTextBox控件/010
2.3弹出式菜单/010
2.4简化界面——数值计算程序常用的用户界面/012
例2.1编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_常用菜单界面及代码/013
3工程力学计算编程概述及其常用的用户界面/014
3.1工程力学VB编程与其他编程平台的比较/014
3.2工程力学计算程序常用的用户界面的重要工具——通用对话框/015
3.3通用对话框的基本属性与显示通用对话框的方法/017
3.4具有保存计算结果功能的常用界面的程序/020
例3.1设计一个程序带文本保存_常用界面/020
4编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_常用界面/024
4.1某工字钢梁参数/024
例4.1编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_常用界面/024
4.2某工字钢梁许可载荷的计算程序_常用界面的编制/024
4.3程序运行结果及分析/027
5编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_参数化界面/028
例5.1编制某工字钢梁许可载荷的计算程序_参数化界面/028
5.1编制参数化界面的载荷计算程序/029
5.2参数化界面源程序生成应用程序即被生成.exe执行文件/032
5.3生成的执行文件.exe文件中的帮助系统和纠错系统/033
5.4编制数值计算程序的一些要点/039
5.5将应用程序编译成.exe可执行文件的有关问题/040
第2篇理论力学计算编程实例/042
6用“另存为”建立常用界面的求塔式起重机平衡配重的计算程序/042
6.1静力学/042
6.2平面任意力系向作用面内一点简化/042
6.3平面任意力系的平衡条件与平衡方程/043
6.4某塔式起重机与其平衡配重的五个力构成的平面力系/044
例6.1编制理论力学静力学/平面力系平衡方程/求平衡配重的计算程序/044
6.5用另存为的办法建立常用界面的求塔式起重机平衡配重的计算程序/044
6.6对窗体设计窗口、工程资源管理器、窗体文件属性编辑器窗口进行改写,建立常用界面的计算程序/046
6.7在改建完成的窗体里改写原代码/048
6.8程序运行结果及分析/049
7用速度瞬心法求某行星减速器的转速比/050
7.1运动学/050
7.2速度瞬心/051
7.3用速度瞬心法求某行星齿轮减速机构速比/052
例7.1编制理论力学/速度瞬心/用速度瞬心法求某行星齿轮减速机构转速比的计算程序/053
7.4计算程序的编制/053
7.5程序运行结果及分析/055
8用转动微分方程求齿轮惯性轮轴传动转矩及齿间压力/056
8.1动力学/056
8.2动量矩定理/056
8.3刚体绕定轴转动的微分方程/058
8.4用转动微分方程求齿轮惯性轮轴传动转矩及齿间压力/060
例8.1编制理论力学/动量矩/用转动微分方程求齿轮惯性轮轴传动转矩及齿间压力的计算程序/060
8.5计算程序的编制/060
8.6程序运行结果及分析/063
9用动静法求惯性离合器所能传递的最大转矩/064
9.1动静法/064
9.2惯性离合器/066
例9.1用动静法求惯性离合器所能传递的最大转矩/067
9.3计算程序的编制/067
9.4程序运行结果及分析/070
10轴流水泵的临界转数及振幅的计算/071
10.1转轴的临界转数/071
10.2轴流水泵的临界转数及振幅的计算/073
例10.1轴流水泵的临界转数及振幅的计算/074
10.3对轴流水泵的临界转数及振幅计算的程序编制/074
10.4程序运行结果及分析/076
第3篇材料力学计算编程实例/078
11对发动机活塞销剪切强度和挤压强度的校核/078
11.1拉伸(压缩)及剪切的实用计算/078
11.2发动机活塞销的简介/080
例11.1编制材料力学/拉伸(压缩)、剪切/175F发动机活塞销进行剪切和挤压强度校核的计算程序/081
11.3计算程序的编制/082
11.4程序运行结果及分析/086
12对水轮机主轴的强度校核/087
12.1扭转/087
12.2水轮机主轴参数/088
例12.1对水轮机主轴的强度进行校核/088
12.3计算程序的编制/088
12.4程序运行结果及分析/091
13确定矩形截面悬臂梁截面的尺寸/092
13.1梁的弯曲应力与强度/092
13.2某矩形截面悬臂梁/094
例13.1求矩形截面悬臂梁在以上条件下的截面尺寸/094
13.3悬臂梁截面尺寸计算程序的编制/094
13.4程序计算的结果及分析/097
14圆轴受拉扭求圆轴某点斜截面上的应力/098
14.1应力与应变状态分析/098
14.2圆轴某点斜截面上的应力/101
例14.1求受拉圆轴某点斜截面上的应力/102
14.3编制计算圆轴受拉求圆轴某点斜截面上的应力/102
14.4程序计算的结果及分析/104
15电动机轴强度校核/105
15.1强度理论与组合变形/105
15.2电动机轴强度校核参数/106
例15.1用第三强度理论对电动机轴进行强度校核/106
15.3编制电动机轴强度校核计算的程序/107
15.4程序计算的结果及分析/109
16压杆稳定校核计算两例/110
16.1压杆稳定/110
16.2某螺旋千斤顶的参数/111
例16.1求螺旋千斤顶的许用压力/111
16.3编制螺旋千斤顶的许用压力的计算程序/111
16.4程序计算的结果及分析/114
16.5某连杆参数/115
例16.2求两种连杆的临界力/115
16.6编制两种连杆临界力计算程序/115
16.7程序计算的结果及分析/119
17某悬臂梁系统受迫振动最大动应力计算/120
17.1动荷载/120
17.2端头有电机的悬臂梁系统/121
例17.1某悬臂梁系统受迫振动最大动应力计算/121
17.3编制求某悬臂梁系统受迫振动最大动应力计算的程序/122
17.4程序运行结果及分析/125
18某内燃机进气阀弹簧应力幅及循环特征/126
18.1交变应力/126
18.2内燃机进气阀弹簧/127
例18.1计算某内燃机进气阀弹簧应力幅、循环特征/127
18.3编制某内燃机进气阀弹簧应力幅及循环特征的计算程序/127
18.4程序计算的结果及分析/131
18.5用Excel作τ-t交变应力曲线图/132
例18.2用Excel作τ-t交变应力曲线图/132
18.6用MATLAB绘制τ-t交变应力曲线图/134
例18.3用MATLAB绘制τ-t交变应力曲线图/134
19对电动机轴疲劳强度的校核/135
19.1带键槽的电动机轴/135
例19.1编制材料力学/交变应力/对带键槽的电动机轴的疲劳强度进行校核的计算程序/136
19.2计算程序的编制/136
19.3程序计算的结果及分析/139
20对某机车轮轴的疲劳强度校核/140
20.1机车轮轴/140
例20.1对某机车轮轴(Ⅰ-Ⅰ截面)作疲劳强度校核/141
20.2对某机车轮轴疲劳强度校核编制计算程序/141
20.3程序运行结果及分析/144
21用MATLAB作弹性梁挠度计算/145
21.1弹性梁的柔度计算/145
21.2弹性梁的柔度计算的程序编制/146
例21.1编制一程序对以上列举的简支梁挠度进行验算/146
21.3程序运行结果及分析/149
21.4简支梁多处加载,而后产生的综合变形(挠度)的计算的程序编制/150
例21.2已知某简支梁的柔度矩阵,用MATLAB求得其刚度矩阵/152
例21.3用MATLAB验证在三处给定力与产生的挠度是否一致/153
22用MATLAB计算杆系的支撑反力/153
22.1超静定构件/153
22.2某两杆系统/154
例22.1用MATLAB求两杆系的支撑反力x,y方向的分量/154
22.3用MATLAB求两杆系的支撑反力x,y方向的分量程序编制/155
例22.2求两杆系的支撑反力Na,Nb,Nc/156
22.4求两杆系的支撑反力Na,Nb,Nc的VB程序编制/156
22.5程序运行结果及分析/158
23用MATLAB计算桁架三杆的受力/158
23.1某三杆组成的桁架/158
例23.1用MATLAB三杆桁架各杆受力的计算/159
23.2三杆桁架各杆受力计算的MATLAB程序编制/159
例23.2三杆桁架结点xy位移的计算/160
23.3求三杆桁架结点xy位移的VB程序编制/160
23.4程序运行结果及分析/162
附表/164
参考文献/166前言/序言
工程力学是机械工程领域尤其是机械设计的基础。它既有经典的理论又拥有在工程中被广泛应用的实例。从许多实例来看它的特点就是必须通过具体的数值计算才能彰显出它在工程中决定性的作用。譬如机械工程领域里有许多装备、设施或构件,常会发生强度失效、刚度失效和稳定性失效。而工程力学的任务就是通过分析、计算提出确保装备、设施或构件具有足够强度、刚度和稳定性的设计准则和方法。
当前我国各行各业发展十分迅速,特别是计算机的普及,大量的繁重的工程力学计算,已经由计算机来作为“手算的替身”了。由于计算机科学的迅猛发展也为工程力学问题的计算分析提供了一个强有力的工具。计算机的应用对工程力学问题的计算分析愈来愈重要了。学习和掌握有关的计算机程序的编制也已成为科技人员一种必要的技能。
工程力学包括理论力学和材料力学,因《机械工程力学应用计算及VB编程实例》篇幅所限,所举例仅仅是所属各学科各课程中一两个算例。可从附表看到其分布范围,虽然已涉及工程力学的多个应用,但由于工程力学所涵盖的内容非常广泛,所以《机械工程力学应用计算及VB编程实例》所述仅仅是其冰山一角。但作为侧重于列举工程力学的编程计算来说,则已能起到一定的示范作用了。
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》在展开编程计算之前都对各学科各课程章节有一段小结式的概略描述,这种铺垫是为了给读者对算例的相关知识点一个简介和展示。
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》大多都是采用VB来编写的。《机械工程力学应用计算及VB编程实例》共有23章共32个编程算例。其中用VB编写的共26例占了大部分。采用VB是为了易学易用,有利于编程的入门起步。
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》中的绘制曲线实例中有一个绘制曲线的实例是用Excel来完成的,Excel可以不用编程,将VB程序的计算数据,复制粘贴到它的工作表里就能实现。由于MATLAB绘制曲线的功能很强,所以也采用MATLAB来做该实例。
MATLAB本身就是以矩阵运算为基础的交互式程序语言。所以《机械工程力学应用计算及VB编程实例》后部分的矩阵数值计算实例,都是用MATLAB编写的,可看到它对如刚度矩阵、静定结构等的计算的优势。《机械工程力学应用计算及VB编程实例》的程序算例是应用了不同的计算机语言平台来写成的,这样做仅仅是体现了什么容易实现,就用什么的目的。
由于应用了计算机,将使求解的工程力学问题在计算时变得更快捷、更精准;并且能更方便、更贴切地绘制出相应的应力曲线;使工程力学的分析计算因采用编程计算而全面跃上一个新台阶。
《机械工程力学应用计算及VB编程实例》可供机械设计人员、机械工程技术人员参考,也可作为高校理工类专业本科生、研究生的参考书。《机械工程力学应用计算及VB编程实例》也希望能成为广大读者的一本自学书和实战手册。
在当前现代工程设计计算正推行计算书的无纸化,计算文件远程输送校审等现代化的要求。而这些要求的实现,都与编程计算密切相关。由于编程计算比手算的优点多,这一点已是共识。所以我们大家应该努力使自己所掌握的编程计算成为真正的“手算替身”,而且是真正的强有力的“替身”。
由于编著者水平有限,书中疏漏和不足之处在所难免,敬请读者批评指正。