前文《介绍美国eComputingX在线科学计算》提到美国eComputingX公司(简称eCX)最近推出了84个在线科学计算软件工具。今天介绍其中一个软件工具,求解航天、土木与机械工程中常遇到的一个问题:Euler-Bernoulli梁的静力分析。这个问题属于工科(如土木、机械和航空航天系)大二大三课程的核心内容之一,在房屋、桥梁、航天结构、机械设计、以及智能结构和纳米技术等方面有着广泛的工程应用背景。该工具所涉及的求解方法则为工科研究生课程的内容了。
你如果有智能手机或是平板电脑(常规的电脑当然也行),立马就可对这一问题可运用下面在线软件工具求解:
SM-01: Static Analysis of Euler-Bernoulli Beams
根据该工具的参考资料(Subject Review),静载荷下的这样一个梁如下图所示
梁的横向位移w由下面微分方程所描述:
打开SM-01的页面,可见图形用户界面(graphic user interface or GUI)如下:
上图显示一个承受集中载荷的一个简支梁,是工具的默认设置(set by default)。假定我们现在的问题是:
梁的边界条件:左端固支,右端简支
梁的参数:E = 8,000, I = 0.24, L = 3.78
载荷:区域均匀分布载荷: 强度 = 12,0.6 <= x <= 2.35
根据给定数据和条件修改GUI页面,得
现在,点击Run键(进行计算),立即得到结果(另起新的一页)如下图所示:
这些是梁的位移(displacement),转角(rotation),弯矩(bending moment)和剪力(shear force)沿梁的纵向(x)的分布图。如要下载计算结果的数据,可以点击图下方的“Download Source Data”键。
你如果点击图中上方的“Analysis”标签,即可得到此问题的精确解析解;见下。
运用这些精确解,你可以作进一步的分析,或者用其他绘图软件对结果做更精细的描述。
除了SM-01,还有梁的屈曲分析工具SM-03和梁的振动分析工具SD-01。这些工具将在以后陆续介绍。
工具SM-01对工程师、教授与学生都非常有用。您如果不是eCX的会员,也可以通过下面链接来使用有限版的SM-01。
https://www.ecomputingx.com/demo1.jsp
捷算通
2015/04/08
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《移动时代的科学计算(1):前言》
《介绍美国eComputingX在线科学计算》
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