專利名稱：應(yīng)用Mohr圓計算方法的應(yīng)力求解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程力學(xué)和電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用電子設(shè)備作為輔助工 具來完成工程中所需對于應(yīng)力的計算。
技術(shù)背景各種工程實踐中，構(gòu)件的種類和用途雖然各不相同，但在結(jié)構(gòu)正常工作時， 每個構(gòu)件都要受到從相鄰構(gòu)件或其他物體傳來的外力作用。為保證構(gòu)件正常工 作， 一般需要滿足三個方面的要求。首先構(gòu)件有足夠的強度，構(gòu)件在一定外力下不得發(fā)生斷裂，如提升重物時 鋼絲繩不應(yīng)被重物拉斷。其次，有些構(gòu)件如機床主軸上受力后出現(xiàn)了過大永久變形，機械受外力后不可恢復(fù)的變形，即使軸沒有斷裂，機床也不能正常工作。 可見，構(gòu)件應(yīng)具有足夠的強度，即在一定的外力使用下的構(gòu)件要求不發(fā)生破壞。 這里所談到的破壞，不僅指外力作用后構(gòu)件的斷裂，還指受外力后構(gòu)件產(chǎn)生過 大的永久變形。 、其次構(gòu)件應(yīng)有足夠的剛度，構(gòu)件在一定外力作用下，即使不出現(xiàn)永久變形， 也要產(chǎn)生撤去外力后可以恢復(fù)的彈性形變。這里的形變是指構(gòu)件的形狀和尺寸 的改變。對構(gòu)件的彈性形變要加以控制，如機床的主軸受外力后產(chǎn)生過大變形， 會影響構(gòu)件的加工精度?？梢姡?一定外力作用下，構(gòu)件的彈性形變應(yīng)在工程允 許的范圍以內(nèi)，即應(yīng)有足夠的剛度。之后構(gòu)件的穩(wěn)定性，有些構(gòu)件在某種外力作用下，可能出現(xiàn)不能保持它原 有平衡的現(xiàn)象。例如，手壓的細長桿，當(dāng)壓力增大到一定數(shù)值后突然變彎。如 果靜丁結(jié)構(gòu)中受壓桿發(fā)生這種現(xiàn)象，可是結(jié)構(gòu)變成幾何可變結(jié)構(gòu)而損壞。這就 要求有足夠的穩(wěn)定性。為了深入的研究結(jié)構(gòu)的強度剛度穩(wěn)定性，必須了解構(gòu)件各點的應(yīng)力狀 態(tài)，找出作用在那個截面上作用的最大正應(yīng)力。其他一些破壞現(xiàn)象也需通 過應(yīng)力狀態(tài)分析才能揭示其破壞的原因。如鑄鐵壓縮和扭轉(zhuǎn)的破壞都發(fā)生 在斜截面上。再者，在測定構(gòu)件的實驗應(yīng)力分析中，在其他力學(xué)學(xué)科的研 究中，都要廣泛應(yīng)用到應(yīng)力狀態(tài)。目前市場上各種測量應(yīng)力的裝置原理都很復(fù)雜，例如應(yīng)力磁彈測量脈沖 法、雙折射法、空體包芯測量等。德國科學(xué)家Christian Otto Mohr提出的莫爾 圓，通過Mohr圓可以方便快捷的計算出應(yīng)力狀態(tài)。現(xiàn)有的裝置中沒有一個能 夠方便攜帶的Mohr圓計算出應(yīng)力的裝置。而且由于工程人員將常在各種環(huán)境 下作業(yè)，那么市場上把巨大繁瑣的工具給他們帶來了攜帶上的困擾。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了更方便快捷的計算出應(yīng)力狀態(tài)，而提出了一種應(yīng)用Mohr圓計 算方法的應(yīng)力求解器。本發(fā)明包括鍵盤、單片機電路和LCD液晶顯示屏， 鍵盤的信號輸出端通過鍵盤數(shù)據(jù)總線連接單片機電路的信號輸入端，單片 機電路的信號輸出端通過顯示數(shù)據(jù)總線連接LCD液晶顯示屏的信號輸入 端。本發(fā)明采用了單片機電路，應(yīng)用Mohr圓把應(yīng)力的計算變成單片機程序， 解決了運算裝置復(fù)雜的缺點。本發(fā)明有著廣闊的市場前景，實用性強，不僅可 以為工程技術(shù)人員快速準確計算出各件內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，還可以作為材料力學(xué) 教學(xué)的輔助工具。除此之外，便捷的優(yōu)勢尤為突出。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的電路圖；圖3至圖6是本發(fā) 明的Mohr圓的應(yīng)力分解示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖l說明本實施方式，本實施方式包括鍵盤l、 單片機電路2和LCD液晶顯示屏3，鍵盤1的信號輸出端通過鍵盤數(shù)據(jù)總 線連接單片機電路2的信號輸入端，單片機電路2的信號輸出端通過顯示 數(shù)據(jù)總線連接LCD液晶顯示屏3的信號輸入端，通過LCD液晶顯示屏3 顯示數(shù)據(jù)結(jié)果。根據(jù)圖3至圖6說明本實施方式中裝置的工作過程為在采用應(yīng)力圓的計算時，需要的參數(shù)為應(yīng)力在坐標系中對應(yīng)的點及其所確 定的圓，通過對這個圓的計算，即可得到一個構(gòu)件所將要承受的最大應(yīng)力及在 最大應(yīng)力狀態(tài)下的空間擺放。假設(shè)圖中s,、 S2分別為構(gòu)件X、 Y方向的應(yīng)力點，則以^點和S2點之間的 距離為直徑的圓在坐標系Sxy中的最大值即為構(gòu)件所受拉應(yīng)力的最大值，而取 到該值時構(gòu)件的狀態(tài)(所轉(zhuǎn)過的角度&)可以在圖中看出由^表示；也就是通過鍵盤輸入q、 ￡2點坐標，由LCD液晶顯示屏3顯示以^點和S2點之間的距離為直徑的圓的在坐標系Sxy中的最大值及此時構(gòu)件狀態(tài)。最后將單片機電路2的計算結(jié)果呈現(xiàn)在LCD液晶顯示屏3上。
具體實施方式
二結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同點在于單片機電路2采用AT89C51芯片，所述的AT89C51芯片為芯片U1，單片機電路2由芯片U1、晶振Y、第一電阻R1至第二十四電阻R24和 第一電容Cl至第三電容C3組成；芯片U1的管腳1至管腳8依次分別與第一電阻R1至第八電阻R8的一端 連接；第一電阻R1至第八電阻R8的另一端同時連接+5V電壓；芯片U1的管腳9同時連接第三電容C3的一端和第十五電阻R15的一端， 第三電容C3的另一端連接+5V電壓，第十五電阻R15的另一端接電源地；芯片Ul的管腳10至管腳12依次分別LCD液晶顯示屏3的三個數(shù)據(jù)輸 入端；芯片Ul的管腳18同時連接晶振Y的一端和第一電容Cl的一端，芯片 Ul的管腳19同時連接晶振Y的另一端和第二電容C2的一端，第一電容Cl 的另一端和第二電容C2的另一端接電源地；芯片Ul的管腳20接電源地；芯片U1的管腳21、管腳22、管腳25、管腳26、管腳27和管腳28依次 分別連接第九電阻R9至第十四電阻R14的一端，第九電阻R9至第十四電阻 R14的另一端同時連接+5V電壓和第十六電阻R16的一端，第十六電阻R16 的另一端連接芯片U1的管腳31;芯片Ul的管腳32至管腳39依次分別與第十七電阻R17至第二十四電阻 R24的一端連接，第十七電阻R17至第二十四電阻R24的另一端同時連接+5V 電壓；芯片U1的管腳1至管腳8、管腳21、管腳22、管腳25、管腳26、管腳 27和管腳28連接到鍵盤數(shù)據(jù)總線；芯片Ul的管腳10至管腳12和管腳32至管腳39連接到顯示數(shù)據(jù)總線。 其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。
權(quán)利要求
1、應(yīng)用Mohr圓計算方法的應(yīng)力求解器，其特征在于它包括鍵盤(1)、單片機電路(2)和LCD液晶顯示屏(3)，鍵盤(1)的信號輸出端通過鍵盤數(shù)據(jù)總線連接單片機電路(2)的信號輸入端，單片機電路(2)的信號輸出端通過顯示數(shù)據(jù)總線連接LCD液晶顯示屏(3)的信號輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用Mohr圓計算方法的應(yīng)力求解器，其特征 在于單片機電路(2)由芯片U1、晶振Y、第一電阻R1至第二十四電阻R24和 第一電容Cl至第三電容C3組成；芯片U1的管腳1至管腳8依次分別與第一電阻R1至第八電阻R8的一端 連接；第一電阻R1至第八電阻R8的另一端同時連接+5V電壓；芯片U1的管腳9同時連接第三電容C3的一端和第十五電阻R15的一端， 第三電容C3的另一端連接+5V電壓，第十五電阻R15的另一端接電源地；芯片U1的管腳10至管腳12依次分別LCD液晶顯示屏3的三個數(shù)據(jù)輸 入端；芯片Ul的管腳18同時連接晶振Y的一端和第一電容Cl的一端，芯片 Ul的管腳19同時連接晶振Y的另一端和第二電容C2的一端，第一電容Cl 的另一端和第二電容C2的另一端接電源地；芯片Ul的管腳20接電源地；芯片U1的管腳21、管腳22、管腳25、管腳26、管腳27和管腳28依次 分別連接第九電阻R9至第十四電阻R14的一端，第九電阻R9至第十四電阻 R14的另一端同時連接+5V電壓和第十六電阻R16的一端，第十六電阻R16 的另一端連接芯片U1的管腳31;芯片Ul的管腳32至管腳39依次分別與第十七電阻R17至第二十四電阻 R24的一端連接，第十七電阻R17至第二十四電阻R24的另一端同時連接+5V 電壓；芯片U1的管腳1至管腳8、管腳21、管腳22、管腳25、管腳26、管腳 27和管腳28連接到鍵盤數(shù)據(jù)總線；芯片Ul的管腳10至管腳12和管腳32至管腳39連接到顯示數(shù)據(jù)總線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用Mohr圓計算方法的應(yīng)力求解器，其特征 在于單片機電路(2)的芯片Ul采用AT89C51芯片。
全文摘要
應(yīng)用Mohr圓計算方法的應(yīng)力求解器，它涉及工程力學(xué)和電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用電子設(shè)備作為輔助工具來完成工程中所需對于應(yīng)力的計算。它為了更方便快捷的計算出應(yīng)力狀態(tài)，采用了如下結(jié)構(gòu)，它包括鍵盤(1)、單片機電路(2)和LCD液晶顯示屏(3)，鍵盤(1)的信號輸出端通過鍵盤數(shù)據(jù)總線連接單片機電路(2)的信號輸入端，單片機電路(2)的信號輸出端通過顯示數(shù)據(jù)總線連接LCD液晶顯示屏(3)的信號輸入端。本發(fā)明采用了單片機電路(2)，應(yīng)用Mohr圓把應(yīng)力的計算變成單片機程序，解決了運算裝置復(fù)雜的缺點。本發(fā)明有著廣闊的市場前景，實用性強，不僅可以為工程技術(shù)人員快速準確計算出各件內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，還可以作為材料力學(xué)教學(xué)的輔助工具。除此之外，便捷的優(yōu)勢尤為突出。
文檔編號G06F15/02GK101599054SQ20091007234
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者位寅生, 孔芳園, 尹松喬, 張玉瑤, 諾 許, 高寒松, 魏紅江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)