[發明專利]應用Mohr圓計算方法的應力求解器

無效

• 申請號: 200910072344.2
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101599054A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 許諾;魏紅江;張玉瑤;孔芳園;尹松喬;高寒松;位寅生
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F15/02
• 分類號: G06F15/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及工程力學和電子技術領域，具體涉及利用電子設備作為輔助工具來完成工程中所需對于應力的計算。?

背景技術

各種工程實踐中，構件的種類和用途雖然各不相同，但在結構正常工作時，每個構件都要受到從相鄰構件或其他物體傳來的外力作用。為保證構件正常工作，一般需要滿足三個方面的要求。?

首先構件有足夠的強度，構件在一定外力下不得發生斷裂，如提升重物時鋼絲繩不應被重物拉斷。其次，有些構件如機床主軸上受力后出現了過大永久變形，機械受外力后不可恢復的變形，即使軸沒有斷裂，機床也不能正常工作。可見，構件應具有足夠的強度，即在一定的外力使用下的構件要求不發生破壞。這里所談到的破壞，不僅指外力作用后構件的斷裂，還指受外力后構件產生過大的永久變形。?

其次構件應有足夠的剛度，構件在一定外力作用下，即使不出現永久變形，也要產生撤去外力后可以恢復的彈性形變。這里的形變是指構件的形狀和尺寸的改變。對構件的彈性形變要加以控制，如機床的主軸受外力后產生過大變形，會影響構件的加工精度。可見，一定外力作用下，構件的彈性形變應在工程允許的范圍以內，即應有足夠的剛度。?

之后構件的穩定性，有些構件在某種外力作用下，可能出現不能保持它原有平衡的現象。例如，手壓的細長桿，當壓力增大到一定數值后突然變彎。如果靜丁結構中受壓桿發生這種現象，可是結構變成幾何可變結構而損壞。這就要求有足夠的穩定性。?

為了深入的研究結構的強度剛度穩定性，必須了解構件各點的應力狀態，找出作用在那個截面上作用的最大正應力。其他一些破壞現象也需通過應力狀態分析才能揭示其破壞的原因。如鑄鐵壓縮和扭轉的破壞都發生在斜截面上。再者，在測定構件的實驗應力分析中，在其他力學學科的研究中，都要廣泛應用到應力狀態。?

目前市場上各種測量應力的裝置原理都很復雜，例如：應力磁彈測量脈沖法、雙折射法、空體包芯測量等。德國科學家Christian?Otto?Mohr提出的莫爾圓，通過Mohr圓可以方便快捷的計算出應力狀態。現有的裝置中沒有一個能夠方便攜帶的Mohr圓計算出應力的裝置。而且由于工程人員將常在各種環境下作業，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。?

發明內容

本發明為了更方便快捷的計算出應力狀態，而提出了一種應用Mohr圓計算方法的應力求解器。?

本發明包括鍵盤、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據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據總線連接LCD液晶顯示屏的信號輸入端；單片機電路(2)的芯片U1采用AT89C51芯片；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C1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)的三個信號輸入端；?

芯片U1的管腳18同時連接晶振Y的一端和第一電容C1的一端，芯片U1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C1的另一端和第二電容C2的另一端接電源地；?

芯片U1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U1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連接到鍵盤數據總線；?

芯片U1的管腳10至管腳12和管腳32至管腳39連接到顯示數據總線。?

本發明采用了單片機電路，應用Mohr圓把應力的計算變成單片機程序，解決了運算裝置復雜的缺點。本發明有著廣闊的市場前景，實用性強，不僅可以為工程技術人員快速準確計算出各件內部的應力狀態，還可以作為材料力學教學的輔助工具。除此之外，便捷的優勢尤為突出。?