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基本信息
- 項目名稱：
- iSmartBeam有關(guān)梁的力學(xué)問題分析演示系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本軟件可用于：一、輔助課堂教學(xué)；二、工程應(yīng)用分析。梁的受力分析問題是力學(xué)問題中最經(jīng)典，最精彩的部分，本軟件就專門提供了仿真演示環(huán)境，能用于課堂演示的同時也可供同學(xué)們課后自學(xué)鉆研使用；本軟件能基本解決工程上梁受力的各類靜定、靜不定問題，軟件平臺也通過計算機輔助高速運算，再復(fù)雜的梁受力靜不定問題也能很快解決，且算法經(jīng)過MATLAB優(yōu)化驗證，效率、精度都能達(dá)到較高的水準(zhǔn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本軟件可用于：一、輔助課堂教學(xué)；二、工程應(yīng)用分析。梁的受力分析問題是力學(xué)問題中最經(jīng)典，最精彩的部分，本軟件就專門提供了仿真演示環(huán)境，能用于課堂演示的同時也可供同學(xué)們課后自學(xué)鉆研使用；本軟件能基本解決工程上梁受力的各類靜定、靜不定問題，軟件平臺也通過計算機輔助高速運算，再復(fù)雜的梁受力靜不定問題也能很快解決，且算法經(jīng)過MATLAB優(yōu)化驗證，效率、精度都能達(dá)到較高的水準(zhǔn)。 作品相對于其它大型的仿真軟件更具靈活性，自由度更高，而且仿真的結(jié)果也具有工程應(yīng)用的價值。相對于其它的教學(xué)輔助軟件，不再是幾個單調(diào)固定演示情境，通過本軟件對梁在任意受力情況下進(jìn)行動態(tài)的仿真進(jìn)而能夠達(dá)到教學(xué)輔助和工程應(yīng)用的目的。為了幫助用戶快速構(gòu)建梁簡單或復(fù)雜的受力情境，我們花了很大精力實現(xiàn)力與約束自由拖放功能（由于LabVIEW在運行過程中無法產(chǎn)生新的控件，實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，目前是靠繪圖實現(xiàn)的），用戶可以“隨心所欲”地在梁上拖放力或約束支點。當(dāng)然軟件也具有其它軟件都具備的通用功能： 1、支持以*.ibm（iSmartBeam中取的字母）文件保存或讀取工程文件。加入這個功能的初衷有兩個：一是方便老師備課，可以直接將第二天需要演示的情境建構(gòu)好保存，課堂上直接讀取即可；二是軟件都會有Bug，用戶可以將錯誤的仿真結(jié)果發(fā)給我們幫助我們分析維護(hù)。后來考慮到梁受力情境的多樣性及某些情境的經(jīng)典型，同時考慮到不同用戶間的數(shù)據(jù)交互，加之軟件的數(shù)據(jù)輸入輸出規(guī)范，就將這個功能完善了。 2、軟件支持界面風(fēng)格的改變。用戶可以在軟件運行過程中自定義界面顏色及力、約束的表現(xiàn)形式（在不同體系的教材中力、約束的規(guī)定畫法是不一樣的，如果用戶有新的需要，只需將新的樣式按約定的方法制作成二進(jìn)制文件導(dǎo)入即可，考慮用戶需要懂得使用LabVIEW，這部分功能暫不開放）以適應(yīng)不同的演示場合。 3、采用三彎矩方程求解梁的超靜定問題。所有的求解過程采用解析解，確保了計算結(jié)果的可靠性。 為了保證程序的運行效率，對不同載荷，特別是均布載荷的解析借助Matlab等數(shù)學(xué)軟件對表達(dá)式進(jìn)行大量的推導(dǎo)，在程序中直接使用推導(dǎo)后的解析表達(dá)式，運算速度大大提高！所有顯示結(jié)果都是實時計算得到，真實高效，說明性強。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本軟件設(shè)計、發(fā)明的目的在于：一、輔助課堂教學(xué)；二、工程應(yīng)用分析。針對課堂教學(xué)，考慮到梁的受力分析問題是力學(xué)問題中最經(jīng)典，最精彩的部分，同學(xué)們也反映學(xué)習(xí)有困難，本軟件就專門提供了仿真演示環(huán)境，能用于課堂演示的同時也可供同學(xué)們課后自學(xué)鉆研使用。針對工程應(yīng)用分析，本軟件能基本解決工程上梁受力的各種問題，力及約束的數(shù)量、位置、大小都不受限制，仿真情境完全由用戶定義，可以解決各類靜定、靜不定問題。顯然，對于復(fù)雜的靜不定問題，純粹采用手算是極其困難的，甚至無法進(jìn)行下去，本軟件平臺通過計算機輔助高速運算，再困難的梁受力靜不定問題也能很快速的解決，且算法經(jīng)過MATLAB優(yōu)化驗證，效率、精度都能達(dá)到較高的水準(zhǔn)，這給工程應(yīng)用分析能提供很好的分析輔助與支持。再有，軟件操作自由度很高，所加的力、約束只需從工具條中直接拖放到梁的目標(biāo)位置即可，既迎合了用戶的操作習(xí)慣，也提高了用戶的操作效率。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品相對于其它大型的仿真軟件更具靈活性，自由度更高，而且仿真的結(jié)果也具有工程應(yīng)用的價值。相對于其它的教學(xué)輔助軟件，不再是幾個單調(diào)固定演示情境，通過本軟件對梁在任意受力情況下進(jìn)行動態(tài)的仿真進(jìn)而能夠達(dá)到教學(xué)輔助和工程應(yīng)用的目的。為了幫助用戶快速構(gòu)建梁簡單或復(fù)雜的受力情境，我們花了很大精力實現(xiàn)力與約束自由拖放功能，用戶可以“隨心所欲”地在梁上拖放力或約束支點。當(dāng)然軟件也具有其它軟件都具備的通用功能： 1、支持以*.ibm（iSmartBeam中取的字母）文件保存或讀取工程文件。方便情境保存與重構(gòu)，也方便不同用戶之間數(shù)據(jù)交互。 2、軟件支持界面風(fēng)格的改變。用戶可以在軟件運行過程中自定義界面顏色及力、約束的表現(xiàn)形式以適應(yīng)不同的演示場合。 3、采用三彎矩方程求解梁的超靜定問題。所有的求解過程采用解析解，確保了計算結(jié)果的可靠性。 借助Matlab等數(shù)學(xué)軟件對表達(dá)式進(jìn)行大量的推導(dǎo)，在程序中直接使用推導(dǎo)后的解析表達(dá)式，運算速度大大提高！所有顯示結(jié)果都是實時計算得到，真實高效，說明性強。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011全國虛擬儀器設(shè)計大賽軟件組初賽作品第一
作品所處階段
- 軟件發(fā)布應(yīng)用階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 軟件授權(quán)使用及源代碼轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 軟件產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 正如軟件設(shè)計的理念一樣，一是致力于構(gòu)建一個平臺而不是課件，以此來輔助課堂教學(xué)及課后學(xué)習(xí)，幫助同學(xué)們加深對梁受力相關(guān)知識點的理解；二是致力于工程應(yīng)用，所以這不僅僅是一款教學(xué)演示用軟件，更是一款為梁受力分析量身定制的仿真軟件。軟件針對梁在不同情境下的受力分析運算結(jié)果能提供較高精度的工程參考，幫助工程師進(jìn)行定性與定量分析；軟件在課堂教學(xué)應(yīng)用方面可以幫助老師更好的教授同學(xué)們知識，同學(xué)也可以通過軟件的仿真對所學(xué)的知識進(jìn)行驗證和分析，達(dá)到事半功倍的效果。所以本軟件在高校的教學(xué)應(yīng)用與工程應(yīng)用分析方面都具有較好的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)外尚無個人或團(tuán)體使用LabVIEW編寫出類似功能軟件，本軟件屬第一例。
