CN101599054B - 应用Mohr圆计算方法的应力求解器 - Google Patents

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应用Mohr圆计算方法的应力求解器，它涉及工程力学和电子技术领域，具体涉及利用电子设备作为辅助工具来完成工程中所需对于应力的计算。它为了更方便快捷的计算出应力状态，采用了如下结构，它包括键盘(1)、单片机电路(2)和LCD液晶显示屏(3)，键盘(1)的信号输出端通过键盘数据总线连接单片机电路(2)的信号输入端，单片机电路(2)的信号输出端通过显示数据总线连接LCD液晶显示屏(3)的信号输入端。本发明采用了单片机电路(2)，应用Mohr圆把应力的计算变成单片机程序，解决了运算装置复杂的缺点。本发明有着广阔的市场前景，实用性强，不仅可以为工程技术人员快速准确计算出各件内部的应力状态，还可以作为材料力学教学的辅助工具。除此之外，便捷的优势尤为突出。

Description

应用Mohr圆计算方法的应力求解器 
技术领域
本发明涉及工程力学和电子技术领域，具体涉及利用电子设备作为辅助工具来完成工程中所需对于应力的计算。 
背景技术
各种工程实践中，构件的种类和用途虽然各不相同，但在结构正常工作时，每个构件都要受到从相邻构件或其他物体传来的外力作用。为保证构件正常工作，一般需要满足三个方面的要求。 
首先构件有足够的强度，构件在一定外力下不得发生断裂，如提升重物时钢丝绳不应被重物拉断。其次，有些构件如机床主轴上受力后出现了过大永久变形，机械受外力后不可恢复的变形，即使轴没有断裂，机床也不能正常工作。可见，构件应具有足够的强度，即在一定的外力使用下的构件要求不发生破坏。这里所谈到的破坏，不仅指外力作用后构件的断裂，还指受外力后构件产生过大的永久变形。 
其次构件应有足够的刚度，构件在一定外力作用下，即使不出现永久变形，也要产生撤去外力后可以恢复的弹性形变。这里的形变是指构件的形状和尺寸的改变。对构件的弹性形变要加以控制，如机床的主轴受外力后产生过大变形，会影响构件的加工精度。可见，一定外力作用下，构件的弹性形变应在工程允许的范围以内，即应有足够的刚度。 
之后构件的稳定性，有些构件在某种外力作用下，可能出现不能保持它原有平衡的现象。例如，手压的细长杆，当压力增大到一定数值后突然变弯。如果静丁结构中受压杆发生这种现象，可是结构变成几何可变结构而损坏。这就要求有足够的稳定性。 
为了深入的研究结构的强度刚度稳定性，必须了解构件各点的应力状态，找出作用在那个截面上作用的最大正应力。其他一些破坏现象也需通过应力状态分析才能揭示其破坏的原因。如铸铁压缩和扭转的破坏都发生在斜截面上。再者，在测定构件的实验应力分析中，在其他力学学科的研究中，都要广泛应用到应力状态。 
目前市场上各种测量应力的装置原理都很复杂，例如：应力磁弹测量脉冲法、双折射法、空体包芯测量等。德国科学家Christian Otto Mohr提出的莫尔圆，通过Mohr圆可以方便快捷的计算出应力状态。现有的装置中没有一个能够方便携带的Mohr圆计算出应力的装置。而且由于工程人员将常在各种环境下作业，那么市场上把巨大繁琐的工具给他们带来了携带上的困扰。 
发明内容
本发明为了更方便快捷的计算出应力状态，而提出了一种应用Mohr圆计算方法的应力求解器。 
本发明包括键盘、单片机电路和LCD液晶显示屏，键盘的信号输出端通过键盘数据总线连接单片机电路的信号输入端，单片机电路的信号输出端通过显示数据总线连接LCD液晶显示屏的信号输入端；单片机电路(2)的芯片U1采用AT89C51芯片；单片机电路(2)由芯片U1、晶振Y、第一电阻R1至第二十四电阻R24和第一电容C1至第三电容C3组成； 
芯片U1的管脚1至管脚8依次分别与第一电阻R1至第八电阻R8的一端连接；第一电阻R1至第八电阻R8的另一端同时连接+5V电压； 
芯片U1的管脚9同时连接第三电容C3的一端和第十五电阻R15的一端，第三电容C3的另一端连接+5V电压，第十五电阻R15的另一端接电源地； 
芯片U1的管脚10至管脚12依次分别LCD液晶显示屏(3)的三个信号输入端； 
芯片U1的管脚18同时连接晶振Y的一端和第一电容C1的一端，芯片U1的管脚19同时连接晶振Y的另一端和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端接电源地； 
芯片U1的管脚20接电源地； 
芯片U1的管脚21、管脚22、管脚25、管脚26、管脚27和管脚28依次分别连接第九电阻R9至第十四电阻R14的一端，第九电阻R9至第十四电阻R14的另一端同时连接+5V电压和第十六电阻R16的一端，第十六电阻R16的另一端连接芯片U1的管脚31； 
芯片U1的管脚32至管脚39依次分别与第十七电阻R17至第二十四电阻R24的一端连接，第十七电阻R17至第二十四电阻R24的另一端同时连接+5V 电压； 
芯片U1的管脚1至管脚8、管脚21、管脚22、管脚25、管脚26、管脚27和管脚28连接到键盘数据总线； 
芯片U1的管脚10至管脚12和管脚32至管脚39连接到显示数据总线。 
本发明采用了单片机电路，应用Mohr圆把应力的计算变成单片机程序，解决了运算装置复杂的缺点。本发明有着广阔的市场前景，实用性强，不仅可以为工程技术人员快速准确计算出各件内部的应力状态，还可以作为材料力学教学的辅助工具。除此之外，便捷的优势尤为突出。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的电路图；图3至图6是本发明的Mohr圆的应力分解示意图。 
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括键盘1、单片机电路2和LCD液晶显示屏3，键盘1的信号输出端通过键盘数据总线连接单片机电路2的信号输入端，单片机电路2的信号输出端通过显示数据总线连接LCD液晶显示屏3的信号输入端，通过LCD液晶显示屏3显示数据结果。 
根据图3至图6说明本实施方式中装置的工作过程为： 
在采用应力圆的计算时，需要的参数为应力在坐标系中对应的点及其所确定的圆，通过对这个圆的计算，即可得到一个构件所将要承受的最大应力及在最大应力状态下的空间摆放。 
假设图中ε1、ε2分别为构件X、Y方向的应力点，则以ε1点和ε2点之间的距离为直径的圆在坐标系εxy中的最大值即为构件所受拉应力的最大值，而取到该值时构件的状态(所转过的角度θp)可以在图中看出由θp表示； 
也就是通过键盘输入ε1、ε2点坐标，由LCD液晶显示屏3显示：以ε1点和ε2点之间的距离为直径的圆的在坐标系εxy中的最大值及此时构件状态。 
最后将单片机电路2的计算结果呈现在LCD液晶显示屏3上。 
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于单片机电路2采用AT89C51芯片，所述的AT89C51芯片为芯片U1， 
单片机电路2由芯片U1、晶振Y、第一电阻R1至第二十四电阻R24和第一电容C1至第三电容C3组成； 
芯片U1的管脚1至管脚8依次分别与第一电阻R1至第八电阻R8的一端连接；第一电阻R1至第八电阻R8的另一端同时连接+5V电压； 
芯片U1的管脚9同时连接第三电容C3的一端和第十五电阻R15的一端，第三电容C3的另一端连接+5V电压，第十五电阻R15的另一端接电源地； 
芯片U1的管脚10至管脚12依次分别LCD液晶显示屏3的三个信号输入端； 
芯片U1的管脚18同时连接晶振Y的一端和第一电容C1的一端，芯片U1的管脚19同时连接晶振Y的另一端和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端接电源地； 
芯片U1的管脚20接电源地； 
芯片U1的管脚21、管脚22、管脚25、管脚26、管脚27和管脚28依次分别连接第九电阻R9至第十四电阻R14的一端，第九电阻R9至第十四电阻R14的另一端同时连接+5V电压和第十六电阻R16的一端，第十六电阻R16的另一端连接芯片U1的管脚31； 
芯片U1的管脚32至管脚39依次分别与第十七电阻R17至第二十四电阻R24的一端连接，第十七电阻R17至第二十四电阻R24的另一端同时连接+5V电压； 
芯片U1的管脚1至管脚8、管脚21、管脚22、管脚25、管脚26、管脚27和管脚28连接到键盘数据总线； 
芯片U1的管脚10至管脚12和管脚32至管脚39连接到显示数据总线。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。 

Claims (1)

1.应用Mohr圆计算方法的应力求解器，其特征在于它包括键盘(1)、单片机电路(2)和LCD液晶显示屏(3)，键盘(1)的信号输出端通过键盘数据总线连接单片机电路(2)的信号输入端，单片机电路(2)的信号输出端通过显示数据总线连接LCD液晶显示屏(3)的信号输入端；单片机电路(2)的芯片U1采用AT89C51芯片；单片机电路(2)由芯片U1、晶振Y、第一电阻R1至第二十四电阻R24和第一电容C1至第三电容C3组成；
芯片U1的管脚1至管脚8依次分别与第一电阻R1至第八电阻R8的一端连接；第一电阻R1至第八电阻R8的另一端同时连接+5V电压；
芯片U1的管脚9同时连接第三电容C3的一端和第十五电阻R15的一端，第三电容C3的另一端连接+5V电压，第十五电阻R15的另一端接电源地；
芯片U1的管脚10至管脚12依次分别LCD液晶显示屏(3)的三个信号输入端；
芯片U1的管脚18同时连接晶振Y的一端和第一电容C1的一端，芯片U1的管脚19同时连接晶振Y的另一端和第二电容C2的一端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端接电源地；
芯片U1的管脚20接电源地；
芯片U1的管脚21、管脚22、管脚25、管脚26、管脚27和管脚28依次分别连接第九电阻R9至第十四电阻R14的一端，第九电阻R9至第十四电阻R14的另一端同时连接+5V电压和第十六电阻R16的一端，第十六电阻R16的另一端连接芯片U1的管脚31；
芯片U1的管脚32至管脚39依次分别与第十七电阻R17至第二十四电阻R24的一端连接，第十七电阻R17至第二十四电阻R24的另一端同时连接+5V电压；
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