哈工大材料力学上机编程报告

材料力学上机作业

院系：机电工程学院班级：

姓名：

学号：

多个力、力偶、均布力作用下的任意截面的弯矩和挠度

一、设计要求

编写程序能计算出在多个力、力偶、均布力作用下的任意截面的弯矩和挠度。二、程序流程图

三、程序

主函数①

#include

#include

int nM,nF,nq,i;

double F[10],M[10],q[10];

double l,E,I,Mzf,Mzm,Mzq,vf,vm,vq,x;

double a1[10],a2[10],a3[10],c3[10],d3[10]; double qy(double x,double y);

void input();

void Fs();

void Ms();

void qs();

main()

{

char ch;

ST1:input();

ST2:printf("请输入任一截面横坐标x(单位 m):"); scanf("%lf",&x);

Fs();

Ms();

qs();

printf("截面的弯矩为%f Nm\n",Mzf+Mzm+Mzq); printf("截面的挠度为%f mm\n",vf+vm+vq);

printf("是否计算其他截面(y/n):");

scanf(" %c",&ch);

if(ch=='y') goto ST2;

printf("是否重新输入参数(y/n):");

scanf(" %c",&ch);

if(ch=='y') goto ST1;

}

double qy(double x,double y)

{

if(x<=y)

return 0;

if(x>y)

return x-y;

}

void input()

{

printf("请输入长度l(单位 m):");

scanf("%lf",&l);

printf("请输入弹性模量E(单位 GPa):");

scanf("%lf",&E);

printf("请输入极惯性矩I(单位 m^4):");

scanf("%lf",&I);

printf("请输入集中载荷F的个数nF:");

scanf("%d",&nF);

printf("请输入集中载荷F的值(单位 KN)和位置x(单位 m):\n");

for(i=0;i

{

scanf("%lf,%lf",&F[i],&a1[i]);

}

printf("请输入外力偶M的个数nM:");

scanf("%d",&nM);

printf("请输入外力偶值(单位 Nm)和位置x(单位 m):\n");

for(i=0;i

{

scanf("%lf,%lf",&M[i],&a2[i]);

}

printf("请输入均匀分布力的个数nq:");

scanf("%d",&nq);

printf("请输入分布力q的值(单位 N/m)和位置a,c(单位 m):\n");

for(i=0;i

{

scanf("%lf,%lf,%lf",&q[i],&a3[i],&c3[i]);

}

}

void Fs()

{

int i;

double Mz[10],v[10];

Mzf=0;

vf=0;

for(i=0;i

{

if(x>=0&&x<=a1[i])

{

Mz[i]=F[i]*(l-a1[i])*x/l;

v[i]=(-F[i]*(l-a1[i])*x*(l*l-x*x-pow(1-a1[i],2))/(6*E*I*l))*1e-3;

}

else if(x>a1[i]&&x<=l)

{

Mz[i]=F[i]*a1[i]*(l-x)/l;

v[i]=(-F[i]*(l-a1[i])*(l/(l-a1[i])*pow(x-a1[i],3)+(l*l-pow(1-a1[i],2))*x-pow(x, 3))/(6*E*I*l))*1e-3;

}

Mzf=Mzf+Mz[i];

vf=vf+v[i];

}

}

void Ms()

{

int i;

double Mz[10],v[10];

Mzm=0;

vm=0;

for(i=0;i

{

if(x>=0&&x<=a2[i])

{

Mz[i]=M[i]*x/l;

v[i]=(M[i]*x*(l*l-3*(l-a2[i])*(l-a2[i])-x*x)/(6*E*I*l))*1e-6;

}

else if(x>a2[i]&&x<=l)

{

Mz[i]=M[i]*(l-x)/l;

v[i]=(M[i]*(-x*x*x+3*l*(x-a2[i])*(x-a2[i])+(l*l-3*(l-a2[i])*(l-a2[i]))*x))*1e-6 ;

}

Mzm=Mzm+Mz[i];

vm=vm+v[i];

}

}

void qs()

{

int i;

double Mz[10],v[10],Ec[10],FR1[10],FR2[10],C[10],D[10];;

Mzq=0;

vq=0;

for(i=0;i

{

d3[i]=a3[i]+c3[i];

C[i]=qy(x,a3[i]);

D[i]=qy(x,d3[i]);

FR2[i]=(-q[i]*(d3[i]*d3[i]-a3[i]*a3[i])/2)/l;

FR1[i]=-q[i]*(d3[i]-a3[i])-FR2[i];

Ec[i]=-(FR1[i]*pow(l,3)/6-q[i]*pow(l-a3[i],4)/24+q[i]*pow(l-d3[i],4)/24)/E/I/l; Mz[i]=(FR1[i]*x-0.5*q[i]*C[i]*C[i]+0.5*q[i]*D[i]*D[i]);

v[i]=((FR1[i]*pow(x,3)/6-q[i]*pow(C[i],4)/24+q[i]*pow(D[i],4)/24)/E/I+Ec[i]*x)* 1e-6;

Mzq=Mzq+Mz[i];

vq=vq+v[i];

}

}

四、算例

根据运行的程序提示，依次输入变量，计算结果，输出结果截图如下：

长度为2米的构件，作用在其上2个集中力，分别为：作用在X=0.8m的40kN的集中力和60KN作用在X=1.2m,两个外力偶大小分别为300Nm和350Nm，分别作用在X=0.5m和X=1m。作用一均布力，q=100N/m,作用范围为X=0.3m~X=1.5m，要求X=0.75m的截面的弯矩和挠度，程序计算得：弯矩为291.187500Nm，挠度为-0.339498mm，计算结果正确。输入X=1.4m，计算得弯矩为65.950000Nm，挠度为-0.398452mm。

若再重新输入长度为3米，作用在其上1个集中力，其作用在X=1m的100kN的集中力，1个外力偶大小为300Nm，作用在X=1.2m。作用一均布力，q=500N/m,作用范围为X=0.1m~X=1.9m，要求X=1.6m的截面的弯矩和挠度，程序计算得：弯矩为-1363.833333Nm，挠度为-1.164734mm，计算结果正确。计算结束，推出程序。

五、程序评价

对于本次上机实验，由于对于VB和Matlab软件的应用不熟悉，于是我利用了大一学过的C语言的知识，编写了计算在多个力、力偶、均布力作用下的任意截面的弯矩和挠度的计

算程序。

相对于该VB和Matlab，该程序的工作界面和功能并不是很美观，但却能方便直观又准确的计算出结果，实现了题目的要求。

程序所实现的功能并不是是很复杂，但在编程过程中依然遇到了很多问题，主要原因还是大一的编程知识没有学牢固。而且不光要会材料力学的计算、编程知识，还要将材料力学的语言转换成计算机的语言，这个很费脑筋，也用了很长时间来弄。以后要把编程知识学好，掌握VB和Matlab，这两个软件真的用处很大。