材料力学上机作业精华版.docx
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材料力学上机作业精华版
材料力学上机报告
材料力学上机课程作业：
C语言编写
使用的主要数学模型：
1，关于弯矩的计算，首先求出支反力，然后确定积分常数，通过积分算出某已确定点的弯矩。
2，通过叠加法计算某一确定点的挠度，详细公式请参阅《新编材料力学》（张少实）表7-3。
问题1：
一个力作用下的任意截面的弯矩，挠度
编程：
#include
#include
doubleMz,l,a,x,v,E,I,b,F;
main（）
{
printf（"请输入长度l\n"）;
scanf（"%lf",&l）;
printf（"请输入长度a\n"）;
scanf（"%lf",&a）;
printf（"请输入弹性模量E\n"）;
scanf（"%lf",&E）;
printf（"请输入极惯性矩I\n"）;
scanf（"%lf",&I）;
printf（"请输入力F\n"）;
scanf（"%lf",&F）;
printf（"请输入x\n"）;
scanf（"%lf",&x）;
b=l-a;
if（x>0&&x{
Mz=F*（l-a）*x/l;
v=-F*b*x*（l*l-x*x-b*b）/（6*E*I*l）;
printf（"Mz=%f\n",Mz）;
printf（"v=%f\n",v）;
}
elseif（x>a&&x{
Mz=F*a*（l-x）/l;
v=-F*b*（l/b*pow（x-a,3）+（l*l-b*b）*x-x*x*x）/（6*E*I*l）;
printf（"Mz=%f\n",Mz）;
printf（"v=%f\n",v）;
}
else
{
printf（"數值溢出\n"）;
}
}
运算结果：
输入：
选取材料的L=1m，E=4.5GPa。
I=0.0001
，F=1000N，a=0.6m，x=0.4m；
理论值计算
Mz=160.00Nm
V=-0.000040m
问题2：
一个力偶作用下的任意截面的弯矩，挠度
编程：
#include
#include
doubleMz,l,a,x,v,E,I,b,M;
main（）
{
printf（"请输入长度l\n"）;
scanf（"%lf",&l）;
printf（"请输入长度a\n"）;
scanf（"%lf",&a）;
printf（"请输入弹性模量E\n"）;
scanf（"%lf",&E）;
printf（"请输入极惯性矩I\n"）;
scanf（"%lf",&I）;
printf（"请输入弯矩M\n"）;
scanf（"%lf",&M）;
printf（"请输入x\n"）;
scanf（"%lf",&x）;
b=l-a;
if（x>0&&x{
Mz=M*x/l;
v=M*x*（l*l-3*b*b-x*x）/（6*E*I*l）;
printf（"Mz=%f\n",Mz）;
printf（"v=%f\n",v）;
}
elseif（x>a&&x{
Mz=M*（l-x）/l;
v=M*（-x*x*x+3*l*（x-a）*（x-a）+（l*l-3*b*b）*x）;
printf（"Mz=%f\n",Mz）;
printf（"v=%f\n",v）;
}
else
{
printf（"數值溢出\n"）;
}
}
运算结果：
输入：
选取材料的L=1m，E=4.5GPa。
I=0.0001
，M=1000Nm，a=0.6m，x=0.4m；
理论值计算
Mz=400.00Nm
V=0.000053m
问题3：
一段分布力作用下的任意截面的弯矩挠度
编程：
#include
#include
doubleq,l,c,d,x,E,I,v,Mz;
doubleC,D,Ec,Fc;
doubleFR1,FR2;
/*函数功能：
奇异函数*/
doubleqiyi（doublex,doubley）
{
if（x<=y）
return0;
if（x>y）
returnx-y;
}
main（）
{
printf（"请输入长度l\n"）;
scanf（"%lf",&l）;
printf（"请输入弹性模量E\n"）;
scanf（"%lf",&E）;
printf（"请输入极惯性矩I\n"）;
scanf（"%lf",&I）;
printf（"请输入分布力q\n"）;
scanf（"%lf",&q）;
printf（"请输入长度c\n"）;
scanf（"%lf",&c）;
printf（"请输入长度d\n"）;
scanf（"%lf",&d）;
printf（"请输入x\n"）;
scanf（"%lf",&x）;
C=qiyi（x,c）;
D=qiyi（x,d）;
FR2=（-q*（d*d-c*c）/2）/l;//求支反力
FR1=-q*（d-c）-FR2;
Ec=-（FR1*pow（l,3）/6-q*pow（l-c,4）/24+q*pow（l-d,4）/24）/E/I/l;
Fc=0;
Mz=（FR1*x-0.5*q*C*C+0.5*q*D*D）;
v=（FR1*pow（x,3）/6-q*pow（C,4）/24+q*pow（D,4）/24）/E/I+Ec*x;
printf（"截面的弯矩为：
%f\n",Mz）;
printf（"截面的挠度为：
%f\n",v）;
}
运算结果：
输入：
选取材料的L=1m，E=4.5GPa。
I=0.0001
，q=1000N，c=0.6m，d=0.8m，x=0.4m；
理论值计算
Mz=-24.00Nm
V=0.000008m
问题4：
n个力，h个力偶，m段分布力共同作用下的任意截面的弯矩，挠度。
编程：
#include
#include
doubleF[10],M[10],q[10];//定义各个载荷大小的数组
doubleMz[10],v[10],l,E,I,Mzs,vs,Mzmax,vmax,Mzmin,vmin;//定义杆的基本参数
doublea[10],b[10],c[10],d[10];//定义各个载荷的横坐标
doubleA[10],B[10],C[10],D[10];//定义奇异函数中间变量
doubleEc[10],Fc[10];//定义积分常数
doublex;//定义任一截面横坐标
doubleFR1[10],FR2[10];//定义支反力FR1，FR2
inti,Q;//定义循环变量
intnM,nF,nq,nn;//定义载荷个数
/*函数功能：
奇异函数*/
doubleqiyi（doublex,doubley）
{
if（x<=y）
return0;
if（x>y）
returnx-y;
}
/*函数功能：
初始数据输入*/
voidps（）
{
printf（"请输入长度L（m）:
\n"）;
scanf（"%lf",&l）;
printf（"请输入弹性模量E（Pa）:
\n"）;
scanf（"%lf",&E）;
printf（"请输入极惯性矩I（m^4）:
\n"）;
scanf（"%lf",&I）;
printf（"请输入集中载荷F的个数n（个）:
\n"）;
scanf（"%d",&nF）;
printf（"请输入集中载荷F（N）的值和位置a（m）:
\n"）;
for（i=0;i{
printf（"集中力%d:
",i+1）;
scanf（"%lf%lf",&F[i],&a[i]）;
}
printf（"请输入外力偶M的个数n（个）:
\n"）;
scanf（"%d",&nM）;
printf（"请输入外力偶值M（M*m）和位置b（m）:
\n"）;
for（i=0;i{
printf（"外力偶%d:
",i+1）;
scanf（"%lf%lf",&M[i],&b[i]）;
}
printf（"请输入均布力的个数n（个）:
\n"）;
scanf（"%d",&nq）;
printf（"请输入分布力值q（N/m）和起始位置x1（m）和终止位置x2（m）:
\n"）;
for（i=0;i{
printf（"分布力%d:
",i+1）;
scanf（"%lf%lf%lf",&q[i],&c[i],&d[i]）;
}
printf（"请输入任一截面横坐标x（m）:
\n"）;
scanf（"%lf",&x）;
nn=nF;//找到最大载荷数
if（nM>nn）
nn=nM;
if（nq>nn）
nn=nq;
}
main（）
{
ps（）;//初始数据输入
for（i=0;i{
A[i]=qiyi（x,a[i]）;
B[i]=qiyi（x,b[i]）;
C[i]=qiyi（x,c[i]）;
D[i]=qiyi（x,d[i]）;
FR2[i]=（M[i]-F[i]*a[i]-q[i]*（d[i]*d[i]-c[i]*c[i]）/2）/l;//求支反力
FR1[i]=-（F[i]+q[i]*（d[i]-c[i]））-FR2[i];
Ec[i]=-（（M[i]*pow（（l-b[i]）,2）/2+F[i]*pow（（l-a[i]）,3）/6+FR1[i]*pow（l,3）/6-q[i]*pow（l-c[i],4）/24+q[i]*pow（l-d[i],4）/24））/E/I/l;//求积分常数
if（x<=b[i]）
Q=0;
if（x>b[i]）
Q=1;
Mz[i]=（M[i]*Q+F[i]*A[i]+FR1[i]*x）-q[i]*pow（C[i],2）/2+q[i]*pow（D[i],2）/2;
v[i]=（M[i]*pow（B[i],2）/2+F[i]*pow（A[i],3）/6+FR1[i]*pow（x,3）/6）/（E*I）-（q[i]*pow（C[i],4）/24-q[i]*pow（D[i],4）/24）/（E*I）+Ec[i]*x;
Mzs=Mzs+Mz[i];
vs=vs+v[i];
}
printf（"截面的弯矩为%f\n",Mzs）;
printf（"截面的挠度为%f\n",vs）;
}
运算结果：
输入：
选取材料的L=1m，E=4.5GPa。
I=0.0001
，F[1]=1000N，F[2]=2000N，a[1]=0.6m，a[2]=0.8m，M[1]=1000Nm，M[2]=2000Nm，b[1]=0.6m，b[2]=0.8m，q[1]=1000Nm，q[2]=2000Nm，c[1]=0.4m，c[2]=0.5m，d[1]=0.6m，d[2]=0.7m，x=0.4m；
理论值计算
Mz=-1624.00Nm
V=0.000395m
问题5：
n个力，h个力偶，m段分布力共同作用下的最大弯矩，最大挠度。
编程：
#include
#include
doubleF[10],M[10],q[10];//定义各个载荷大小的数组
doubleMz[10],v[10],l,E,I,Mzs[100],vs[100],Mzmax,vmax,Mzmin,vmin;//定义杆的基本参数
doublea[10],b[10],c[10],d[10];//定义各个载荷的横坐标
doubleA[10],B[10],C[10],D[10];//定义奇异函数中间变量
doubleEc[10],Fc[10];//定义积分常数
doublex;//定义任一截面横坐标
doubleFR1[10],FR2[10];//定义支反力FR1，FR2
inti,Q;//定义循环变量
intj;
intnM,nF,nq,nn;//定义载荷个数
/*函数功能：
奇异函数*/
doubleqiyi（doublex,doubley）
{
if（x<=y）
return0;
if（x>y）
returnx-y;
}
/*函数功能：
初始数据输入*/
voidps（）
{
printf（"请输入长度l\n"）;
scanf（"%lf",&l）;
printf（"请输入弹性模量E\n"）;
scanf（"%lf",&E）;
printf（"请输入极惯性矩I\n"）;
scanf（"%lf",&I）;
printf（"请输入集中载荷F的个nF：
"）;
scanf（"%d",&nF）;
printf（"请输入集中载荷F的值和位置a：
"）;
for（i=0;i{
scanf（"%lf%lf",&F[i],&a[i]）;
}
printf（"请输入外力偶M的个数nM"）;
scanf（"%d",&nM）;
printf（"请输入外力偶值和位置b：
"）;
for（i=0;i{
scanf（"%lf%lf",&M[i],&b[i]）;
}
printf（"请输入均布力的个数nq"）;
scanf（"%d",&nq）;
printf（"请输入分布力q的值和位置c,d：
"）;
for（i=0;i{
scanf（"%lf%lf%lf",&q[i],&c[i],&d[i]）;
}
printf（"请输入任一截面横坐标x\n"）;
scanf（"%lf",&x）;
nn=nF;//找到最大载荷数
if（nM>nn）
nn=nM;
if（nq>nn）
nn=nq;
}
main（）
{
ps（）;//初始数据输入
for（j=0;j<99;j++）
{
x=j*l/100;
for（i=0;i{
A[i]=qiyi（x,a[i]）;
B[i]=qiyi（x,b[i]）;
C[i]=qiyi（x,c[i]）;
D[i]=qiyi（x,d[i]）;
FR2[i]=（M[i]-F[i]*a[i]-q[i]*（d[i]*d[i]-c[i]*c[i]）/2）/l;//求支反力
FR1[i]=-（F[i]+q[i]*（d[i]-c[i]））-FR2[i];
Ec[i]=-（（M[i]*pow（（l-b[i]）,2）/2+F[i]*pow（（l-a[i]）,3）/6+FR1[i]*pow（l,3）/6-q[i]*pow（l-c[i],4）/24+q[i]*pow（l-d[i],4）/24））/E/I/l;//求积分常数
if（x<=b[i]）
Q=0;
if（x>b[i]）
Q=1;
Mz[i]=（M[i]*Q+F[i]*A[i]+FR1[i]*x）-q[i]*pow（C[i],2）/2+q[i]*pow（D[i],2）/2;
v[i]=（M[i]*pow（B[i],2）/2+F[i]*pow（A[i],3）/6+FR1[i]*pow（x,3）/6）/（E*I）-（q[i]*pow（C[i],4）/24-q[i]*pow（D[i],4）/24）/（E*I）+Ec[i]*x;
Mzs[j]=Mzs[j]+Mz[i];
vs[j]=vs[j]+v[i];
}
if（Mzs[j]>Mzmax）
Mzmax=Mzs[j];
if（vs[j]>vmax）
vmax=vs[j];
if（Mzs[j]Mzmin=Mzs[j];
if（vs[j]vmin=vs[j];
}
printf（"最大弯矩为Mzmax=%f\n",Mzmax）;
printf（"最大挠度为vmax=%f\n",vmax）;
printf（"最小弯矩为Mzmin=%f\n",Mzmin）;
printf（"最小挠度为vmin=%f\n",vmin）;
}
运算结果：
输入：
L=1m，E=4.5GPa。
I=0.0001
，F[1]=1000N，F[2]=2000N，a[1]=0.6m，a[2]=0.8m，M[1]=1000Nm，M[2]=2000Nm，b[1]=0.6m，b[2]=0.8m，q[1]=1000Nm，q[2]=2000Nm，c[1]=0.4m，c[2]=0.5m，d[1]=0.6m，d[2]=0.7m，x=0.4m；
理论值计算：
Mzmax=-2466.00Nm，Vmax=0.000427m
作业总结
此次材料力学上机颇有心得。
此次试验不仅要求有一定的编程能力，更要求对材料力学的基本方法较为了解。
在这个过程中，我和同组的张宁波同学通力合作，努力完成。
对于大一C语言学的不是很专业的我们来说，需要捡起以前的知识，需要学习以前不曾学习的东西。
由于课业较忙，我们没有完成C语言图形编程的模块，只是以简单的“输入输出”方式进行模拟。
这个过程增强了我们的编程能力，也增强了我们的学习能力。
更为重要的是，我们发现了传统材料力学与计算机科学相结合所形成的巨大力量，对于建立模型，分析模型的方法也有所领悟。
本次变成我们二人采取了循序渐进的方式，所编的程序由易到难，一点一点的实验，力求使步伐更为稳健。
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