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
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