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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于碳纖維抗彎加固方法對(duì)比的MATLAB-GUI開(kāi)發(fā)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 當(dāng)結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件由于材料強(qiáng)度降低、設(shè)計(jì)失誤等原因使承載力低于初始設(shè)計(jì)要求時(shí)，就應(yīng)對(duì)此進(jìn)行承載力校核，若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不滿足預(yù)定的功能要求時(shí)，需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加固。 本課題通過(guò)對(duì)比兩類常用的鋼筋混凝土抗彎加固計(jì)算方法，借助MATLAB開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在遵循一種計(jì)算方法的前提下，開(kāi)發(fā)了用于抗彎加固計(jì)算的程序，其給出了友好的用戶界面，并且能對(duì)加固信息進(jìn)行檢查，此外程序又能給出滿足工程需要的計(jì)算書(shū)。
- 詳細(xì)介紹：
- 《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》是工民建專業(yè)的核心課程，而“鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計(jì)算”是課程的重點(diǎn)內(nèi)容，除準(zhǔn)備知識(shí)，如破壞階段和形式、計(jì)算假定外，主要涉及各種截面梁的設(shè)計(jì)和校核。 當(dāng)結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件由于材料強(qiáng)度降低、功能改變、設(shè)計(jì)失誤、施工不當(dāng)?shù)仍蚴钩休d力低于初始設(shè)計(jì)要求時(shí)，就應(yīng)對(duì)此進(jìn)行承載力校核，若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不滿足預(yù)定的功能要求時(shí)，需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加固，而受彎構(gòu)件的抗彎加固是常見(jiàn)的加固項(xiàng)目。 碳纖維片材憑其優(yōu)越的物理力學(xué)性能，為混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固提供了一種新途徑；但目前碳纖維片材加固技術(shù)仍處于研究階段，故加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)常更新，這導(dǎo)致工程師對(duì)先后頒布的加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的連貫性及其加固設(shè)計(jì)條款的本質(zhì)認(rèn)識(shí)有所欠缺。 MATLAB是一種用于工程與科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，其具有友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境、簡(jiǎn)單易用的程序語(yǔ)言、強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力、出色的圖形處理功能、便捷的用戶界面開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得其成為工科學(xué)生、工程師常用的數(shù)據(jù)處理、程序編寫(xiě)和簡(jiǎn)單軟件開(kāi)發(fā)的常用工具。 本課題通過(guò)對(duì)比兩類常用的鋼筋混凝土抗彎加固計(jì)算方法，借助MATLAB的GUI開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在嚴(yán)格遵循一種計(jì)算方法的前提下，開(kāi)發(fā)了用于抗彎加固計(jì)算的程序，該程序給出了友好的圖形用戶界面，并且能對(duì)加固信息進(jìn)行合理性檢查，此外程序又能給出滿足工程需要的計(jì)算書(shū)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、目的： 通過(guò)對(duì)兩種常用的鋼筋混凝土構(gòu)件碳纖維抗彎加固方法的比較分析，及基于此進(jìn)行的GUI的開(kāi)發(fā)，達(dá)到了如下目的： 1）深化了專業(yè)課程《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》中重點(diǎn)內(nèi)容“鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載力計(jì)算”的學(xué)習(xí)； 2）從原理上認(rèn)知了兩種常用碳纖維抗彎加固方法的異同點(diǎn)； 3）作品可在一定程度上減輕碳纖維抗彎加固設(shè)計(jì)的的工作強(qiáng)度，提高工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 2、基本思路 作品首先對(duì)兩種目前常用的抗彎加固計(jì)算方法進(jìn)行了比較分析，歸納整理了各個(gè)物理量、參數(shù)的約束因素及功能，然后選用某種抗彎加固方法進(jìn)行GUI開(kāi)發(fā)； GUI開(kāi)發(fā)時(shí)先設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、通用性和交互性良好的界面，然后通過(guò)編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)抗彎加固計(jì)算。 3、創(chuàng)新點(diǎn) 1）首次對(duì)兩種目前常用的鋼筋混凝土構(gòu)件抗彎加固計(jì)算方法進(jìn)行了比較分析； 2）首次利用MATLAB-GUI的開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了抗彎加固設(shè)計(jì)的程序開(kāi)發(fā)； 3）承載力計(jì)算過(guò)程覆蓋了標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法的所有條款，且能提供符合工程要求的詳細(xì)計(jì)算書(shū)； 4、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo) 1）抗彎加固計(jì)算方法中各個(gè)物理量、參數(shù)的約束條件和功能的邏輯整理，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算框圖的繪制； 2）計(jì)算框圖的模塊化，以及編寫(xiě)各個(gè)模塊的程序代碼。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品在對(duì)比兩種目前常用的碳纖維抗彎加固計(jì)算方法的前提下，有選擇性的進(jìn)行了交互式程序的開(kāi)發(fā)，且此GUI程序具有數(shù)據(jù)檢查和計(jì)算書(shū)輸出功能。 在碳纖維加固計(jì)算方法比較分析方面，除余瓊和聶琳進(jìn)行的“碳纖維加固混凝土柱抗剪承載力計(jì)算方法比較”外，國(guó)內(nèi)學(xué)者和工程人員的相關(guān)工作較少，另外余瓊和聶琳的工作雖然是對(duì)兩種計(jì)算方法的對(duì)比，但其僅局限于柱的抗剪承載力計(jì)算方法； 朱凱等開(kāi)發(fā)的東大迪普加固軟件系統(tǒng)能進(jìn)行碳纖維受彎和受剪加固設(shè)計(jì)，但是開(kāi)發(fā)時(shí)僅有一種抗彎加固計(jì)算方法在使用； 張雪松等人基于MATLAB進(jìn)行了碳纖維布抗震加固的GUI程序設(shè)計(jì)，其開(kāi)發(fā)的依據(jù)雖然為兩種方法，但其面向的是抗震加固設(shè)計(jì)； 此外尚能查到用Excel開(kāi)發(fā)的碳纖維片材加固混凝土一般構(gòu)件的程式化工作，但是該類程式對(duì)輸入的初始數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行核對(duì)和校正，也無(wú)法給出復(fù)合要求的詳細(xì)計(jì)算書(shū)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在校“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲“特等獎(jiǎng)”。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)購(gòu)買
作品可展示的形式
- 磁盤、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 1）輸入承載力不足的受彎構(gòu)件的混凝土材料信息、配筋信息、截面信息； 2）輸入所選用的碳纖維材料信息、加固信息； 3）對(duì)輸入信息進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查； 4）進(jìn)行抗彎加固計(jì)算分析； 5）輸出抗彎加固計(jì)算書(shū)； 技術(shù)特點(diǎn)： 1）具有通用性、交互性良好的人機(jī)界面； 2）具有數(shù)據(jù)檢查，錯(cuò)誤信息和警告信息提示功能； 3）計(jì)算分析的整個(gè)過(guò)程覆蓋了標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法的所有條款； 4）能夠輸出符合工程要求的計(jì)算書(shū)； 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明： 1）輔助從事鋼筋混凝土構(gòu)件加固設(shè)計(jì)的工程師從本質(zhì)上認(rèn)知兩種目前常用的碳纖維抗彎加固計(jì)算方法的異同點(diǎn)； 2）減輕碳纖維抗彎加固計(jì)算的分析強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量； 3）軟件的開(kāi)發(fā)思路和借助的開(kāi)發(fā)平臺(tái)可為擅長(zhǎng)程式語(yǔ)言、同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)編寫(xiě)理工類程序感興趣的人員提供一個(gè)參考。
同類課題研究水平概述
- 1、在碳纖維片材加固鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法的程式化方面，出現(xiàn)了一些有益的努力，具體如： 1）朱凱等開(kāi)發(fā)的東大迪普加固軟件系統(tǒng)能進(jìn)行碳纖維受彎和受剪加固設(shè)計(jì)，但是開(kāi)發(fā)時(shí)規(guī)范尚未頒布，故其無(wú)法進(jìn)行兩者的對(duì)比，其計(jì)算依據(jù)是規(guī)程； 2）楊遒等人在MATLAB平臺(tái)下開(kāi)發(fā)了碳纖維片材的抗剪加固GUI程序，但是其進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)規(guī)范也尚未頒布； 3）閆長(zhǎng)旺、王剛等人基于規(guī)程和VB開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了碳纖維布加固混凝土T 形梁正截面強(qiáng)度程序化計(jì)算，此時(shí)規(guī)范雖已頒布，但其開(kāi)發(fā)的依據(jù)仍為規(guī)程； 4）張雪松等人基于MATLAB進(jìn)行了碳纖維布抗震加固的GUI程序設(shè)計(jì)，其開(kāi)發(fā)的依據(jù)為規(guī)程和規(guī)范，但其面向的抗震加固設(shè)計(jì)，也并未對(duì)兩者的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比研究，僅僅給出了兩者對(duì)案例的計(jì) 算結(jié)果； 此外，在網(wǎng)上尚能查到用Excel開(kāi)發(fā)的碳纖維片材加固混凝土一般構(gòu)件的程式化工作，部分工作是基于規(guī)程的，部分工作是基于規(guī)范的，但是該類程式對(duì)輸入的初始數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行核對(duì)和校正，也無(wú)法給出復(fù)合要求的詳細(xì)計(jì)算書(shū)。 2、在碳纖維片材加固鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法對(duì)比方面，除了余瓊和聶琳進(jìn)行的“碳纖維加固混凝土柱抗剪承載力計(jì)算方法比較”外，國(guó)內(nèi)學(xué)者和工程人員的相關(guān)工作較少；另外余瓊和聶琳的工作雖然是基于規(guī)程和規(guī)范進(jìn)行的對(duì)比，但其僅局限于柱抗剪承載力計(jì)算方法。 3、在MATLAB用于GUI的開(kāi)發(fā)方面，在教學(xué)、工程、科學(xué)實(shí)踐方面有很多實(shí)例，在此僅列舉與建筑工程專業(yè)有關(guān)的一些案例。李彤，項(xiàng)四通等利用MATLAB的圖形用戶界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了材料力學(xué)靜定梁的內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力數(shù)值顯示、變形顯示的GUI；徐海涵 孫后環(huán) 楊謀存等利用MATLAB的GUI開(kāi)發(fā)功能，根據(jù)塔式起重機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范，開(kāi)發(fā)了塔式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)用軟件；許聚武，沈曉梅等基于MATLAB進(jìn)行了建筑熱工缺陷分析軟件的設(shè)計(jì)，為建筑的熱工缺陷測(cè)量后的分析和節(jié)能評(píng)價(jià)提供了新的途徑。
