【摘要】倘若是在传统的手算方法里解超静定的结构工作是非常的繁琐麻烦，甚至是有时候是不可能的，所以我们运用结构一般的有限" />
免费阅读期刊
论文发表、论文指导
周一至周五
9：00&22：00
Matlab在力学中的应用
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　【摘要】倘若是在传统的手算方法里解超静定的结构工作是非常的繁琐麻烦，甚至是有时候是不可能的，所以我们运用结构一般的有限元编程方法，通过两个实例的对比方法，就能够直观的展示Matlab 在结构力学分析中的应用，Matlab 具有极高的性能，方法具有普遍的实用性和适用性，可以实现弯矩图自动绘制，这将大大的提高工作效率，减少工程师的负担，并且计算精准。 中国论文网 /2/view-6088921.htm　　【关键字】Matlab ；结构有限元弯矩图；精准； 　　中图分类号： F121 文献标识码： A 　　一、前言 　　Matlab可能很多人都会好奇，这是一个什么东西。其实它是由美国的一家公司推出的新型的计算系统，主要用于材料力学，数学等学科的科学计算，还有一些其他的高科技用途。他将许多的数学运算做了简化，特别是那些复杂的线性代数运算。有巨大的数学贡献。也给高级计算机语言的研究提供了窗口和可能。Matlab的成功运用让太多的数学计算就变得简单。但是Matlab是一个新的技术，所以我们对Matlab还是有很多的研究空间。 　　二、MATLAB-PDEtool介绍 　　MATLAB-PDEtool提供了一个功能强大的并且是使用灵活的二维有限元偏微分方程求解环境，其图形用户界面更是使用十分方便、直观一般来说，MATLAB-PDEtool包括3个步骤： 　　定义一个PDE的问题，它包括确定二维求解区域、边界条件和PDE系数。MATLAB-PDEtool能够求解的PDE型式有：椭圆型、抛物线型、双曲线型、特征值型。当使用GUI时，可以在画图模式下确定求解区域；在边界模式下选择方程形式和设置方程系数。数值的求解，它包括剖分、离散方程和得到一个数值解。在GUI中，在剖分模式下形成满意的网格；在求解模式下通过选择数值计算方法求解。图形化显示结果。通常用于的就是在表现有限元计算结果的图形有：比如说变形网格图、云图、等值线图、矢量图、网格图、表面图、流线图等。 　　三、MATLAB在麦克斯韦速率分布中的应用 　　而在气体动力学理论中麦克斯韦速率分布律是大学物理讲授与学习中的一个难点和重点。那么这是因为公式比较复杂抽象，数学推导证明比较繁琐。如果借助 Matlab 那就可以比较方便地解决这些问题。其中用到Gamma函数,传统方法是查数学用表得到结果。如果应用 Matlab的符号计算功能, 只需要简单几行语句就可以解决这些问题。用到相关函数有：符号变量创建函数 syms，求微分函数diff， 求积分函数 int，符号化简函数 simple，字符串转化函数 eval。 　　四、引入Matlab软件辅助计算 　　MATLAB是美国Mathworks公司开发的大型数学软件，因为其强大的数值计算功能和简易的操作，广泛地应用于工程领域的各个方面，也是高校学生学习多门课程的工具。而《理论力学》课程一般安排在本科第三学期，在学习过程中适当引入计算机手段，可以激发我们的学习兴趣，又能帮助我们掌握MATLAB这一工具。 　　在现有的计算实例中，主要是利用Matlab软件解决计算力学以及非线性力学问题，一般较少用其解决静力学和运动学问题，实际上非线性力学问题已经超出本科生要求。亟需探索一条符合应用型本科院校具体情况的方法。 　　从内容上看，《理论力学》主要讲授重点包括静力学、运动学和动力学三个部分。这三个部分即相互独立有有着紧密的关系，十分注重基本概念的理解和力学建模能力的培养。这也是《理论力学》课程的学习目标。为了实现计算机辅助计算的目的，我们在具体学习实践中，牢牢把握住以下三个原则： 　　1、分清主次，以基础知识为纲 　　机械类专业学习力学的目的是要解决机械运动的问题，要求掌握和机械运动相关的受力分析和运动分析。在学习过程中，要注意基本概念、公式的物理意义的理解，而不是解题过程中的数学技巧或编程计算。例如在计算任意力系平衡时，传统的算法比较重视平衡方程的选择，因为合理选择平衡方程可以减少手工计算量。事实上这些技巧有些比较灵活，对于工科学生来说需要花费一定的精力，不可避免地影响了学生对基本概念理解。而在使用数学软件后，可以更加注重方程的普遍意义，有助于建立知识体系，有效地提高学生对基本概念的理解。 　　2、适当引入数学软件，简化学习过程 　　正是由于《理论力学》对数学技巧的要求过高，有时甚至会使学生颠倒理论和习题、基本原理和技巧的关系，忽视对基本理论的学习。所以适当引入数学软件，可以减轻学生的负担，例如在动力学分析中，运动微分方程是重点内容，却没有讲授运动微分方程组的求解问题，大部分问题是在特殊情况下，利用质点系普遍定理进行求解。适当使用MATLAB软件求解微分方程的数值解，或使用SimMechanics模块进行直观分析，可以将抽象的微分方程转化为具体的实践，使学生有一种参与感，直接促进了学生对运动微分方程的理解。 　　在高等教育不断改革的今天，压缩专业课学时，扩展学生的知识面已经成为高校教育的共识。在力学学习方面，国外知名大学很早就开始引入矢量、张量作为分析工具，而我国在这方面的应用还较少。其后果就是学生在学习过程中缺少主动利用计算机工具的意识。 　　五、Matlab软件在静力学、运动学和动力学中的应用 　　静力学是《理论力学》的基础，但在实际学习过程中，由于静力学和大学物理中的力学部分有一定的重叠部分，我们习惯凭借大学物理甚至中学物理的知识计算题目，例如在受力分析中，求解出大量的中间变量，却不能正确列出平衡方程，这说明学生还没有树立工程的思维。而使用软件分析问题，迫使我们正确进行受力分析，按照“取分离体、分析主动力、分析约束力”的思路进行求解。使得学生很快掌握各种力系的受力分析。运动学分析和动力学分析是理论力学中的重点和难点，例如点的合成运动中，由于不能正确判断绝对运动、相对运动和牵连运动，往往出现理解错误。MATLAB软件中的SimMechanics软件包专门用于动态机械系统的建模、仿真和综合，适合学习中需要的运动学分析和动力学分析。利用SimMechanics的分析过程介绍理论力学的基本知识，取得了较好的效果。例如四杆机构是常用的机械装置，教材中有很多篇幅都是介绍四杆机构及其衍变机构的规律，若某四杆机构相关参数如图2所示，已知杆AB的角速度，求杆CD的角速度以及CD杆随AB杆角速度的变化规律。 　　六、基于MATLAB的理想气体定容比热容的回归分析 　　比热容是气体重要的热力学性质之一，在工程热力学和化工热力学的计算中，常常需要用到各种理想气体的定容热容，并通常使用某种数值计算公式进行计算为了在工程应用中能更准确地进行热力学计算，本文用MATLAB对理想气体的定容比热容计算公式进行回归分析。 　　按计算公式计算出的定容比热容值与查表值相比，分析提供的计算公式的最大误差为12. 26%，平均误差9.92%，且计算值均大于查表值，表明该计算公式不能很好地从数理统计方面对原始数据进行合理的描述；文献[4]和[6]的最大误差竟分别高达129.9%和45.44%，误差分别为63.81%和44.61%，疑是公式引用有误(例如公式中“-”误为“+”)，但因为文献[4]和[6]不仅没有勘误表，也未注明所引用公式的出处，还不能下此结论。考虑到上述文献所具有较大的影响力，为避免以讹传讹并提高回归计算公式的数理统计效果，有必要对理想气体的定容比热容重新进行数据回归分析，以得到更精确的数值及计算公式。 　　在Matlab的优化工具箱中有求解非线性最小二乘问题的函数Lsqnonlin():[x,resnorm,residual,exitflag,output,lanbda,jacobian]=Lsqnonlin(‘fun’,x0,LB，UB,options,p1,p2,…)在这个函数中，输入变量中只有‘fun’和是不可缺省的，fun是给出向量函数的m-文件的文件名。 　　七、结束语 　　说一千道一万总而言之就是Matlab既是强大的数学软件，同时还是一种简洁、高效的科技编程语言，这一点早已经在结构力学有限元计算中得到了充分的体现。Matlab最突出的特点就是它那神奇的处理矩阵的各种运算，而大量的矩阵运算正是结构有限元计算非常需要的。此外，利用Matlab的绘图功能，还可直接绘出结构的内力图。希望在作业当中Matlab能够为我国的技术研究带来新台阶。 　　 　　高健康，男，汉族，1991年1月生，陕西子洲人，2012年5月加入中国共产党，现就读于西安科技大学高新学院土木工程专业。曾荣获国家励志奖学金，多次被学校评为优秀学生干部。 　　E-mail:jiankang_ 　　参考文献 　　[1] 闫石,韩保红,陶辰立,马英忱,程兆刚.工科高校工程力学虚拟实验室的开发和应用[J]. 中国现代教育装备. 2009(03) 　　[2] 胡玮军,陈梦迁.MATLAB:《工程力学》辅助教学的新工具[J]. 中国电力教育. 2008(19) 　　[3] 刘树新,李革.面向对象程序设计在材料力学教学改革中的应用[J]. 石家庄铁道学院学报. 2006(S1) 　　[4] 何结兵,顾爱军,楚海建.Matlab在工程力学课程教学中的实践[J]. 力学与实践. 2003(06)
转载请注明来源。原文地址：
【xzbu】郑重声明：本网站资源、信息来源于网络，完全免费共享，仅供学习和研究使用，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。
xzbu发布此信息目的在于传播更多信息，与本网站立场无关。xzbu不保证该信息（包括但不限于文字、数据及图表）准确性、真实性、完整性等。Matlab在材料力学教学中的应用
随着高等教育教学改革的不断深入,传统的材料力学教学体系已暴露出许多不合理的地方,为了适应形势,国内许多工科院校都在材料力学课程体系、教学内容、教学方法等方面开展了卓有成效的研究[1-2]。当前计算机技术和现代数值计算方法的发展,解决问题手段的多样化,给力学的发展和教育带来了深刻影响。因而在材料力学的教学中应当体现这种科技发展趋势,在原有的课程体系中融合新的计算技术和引进新的计算工具,从而提高教学质量,加强学生的建模和计算能力,拓宽学生的知识面,培养学生的创新思维。为此,我们对Matlab在材料力学教学中的应用进行了一些有益探索。一、Matlab在材料力学教学中的应用Matlab是目前被科学和工程各个领域的研究者普遍采用的一种数学分析软件,其通用性强,分析和设计功能也十分强大,其分析工具箱基本上涵盖了各个研究领域通用的和最新的分析方法。由于其具有运算功能强、操作简便、程序设计方便等特点,在美国大学中,Matlab软件已经成为线性代...&
(本文共3页)
权威出处：
在传统的《材料力学》教学中,老师主要偏重讲解理论和运算,强调知识的系统性、严密性,课程中公式多,许多问题需要进行大量复杂的数学运算,不得不过多地依赖解题技巧,花费大量精力,容易导致学生过多注重数学计算而忽略了力学原理和力学模型的建立。Matlab软件是Mathworks公司推出的一套科学计算软件。选择Matlab软件应用于教学,是因为该软件简单易学且又方便实用,它是基于矩阵的一种计算工具,提供了丰富可靠的矩阵运算、数据处理、图形绘制等便利工具。正是由于Matlab的各种优势和特点,在教学中引入它完全是可行的。通过Matlab,学生应用材料力学的有关知识,通过极为简单的编程(有时甚至无需编程),即可交互地、直观地构造力学模型,完成有关问题的过程分析与研究。学生可以非常方便地在原有问题的基础上进行延伸、拓宽,在已有的计算模型上进行修改、扩充,从而为学生创新思维的发挥拓展了广阔的空间,给学生自主学习和研究性学习提供了一个良好的平台。1...&
(本文共1页)
权威出处：
0引言ANSYS程序是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛用于航空航天、机械制造、能源、汽车交通、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究[1]。ANSYS软件包括3个部分:前处理模块、分析计算模块和后处理模块,其中后处理模块的功能在材料力学的教学中大有用武之地。材料力学的教学中涉及到一些概念及原理的理解与应用,如应力集中、圣维南原理、非圆截面杆件的扭转翘曲现象等,对这些概念及原理的理解,如果只通过理论教学,应该说是比较抽象的,而在教学中如果能以图形的方式引入ANSYS对这些问题的分析计算结果,则可起到事半功倍的教学效果。下面通过一些简单的实例来说明。1应力集中问题及理论应力集中系数的计算应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。应力集中的程度常用数值大于1的理论应力集中系数k来度量[2]。k=σmaxσ(1)其中σmax是...&
(本文共2页)
权威出处：
随着高等教育教学改革的不断深入,国内许多高校都在材料力学课程体系、教学内容、教学方法等方面开展了大量研究。当前计算机技术和现代数值计算方法的发展、解决问题手段的多样化,给力学的发展和教育带来了深刻影响。因而在材料力学的教学中应当体现这种科技发展趋势,在原有的课程体系中融合新的计算技术和引进新的计算工具,从而提高教学质量,加强学生的建模和计算能力,拓宽学生的知识面,培养学生的创新思维。我国高校工科专业的学生在学习材料力学之前,已经学过高等数学、工程数学和计算机应用等课程,这给在材料力学教学中引入计算机辅助教学创造了很好的条件。当然,在课程教学中引入计算软件应该有一个大的前提,即科学计算软件引入的目的是为了提高教学效率和教学质量,要能使学生对基本概念、公式的物理意义理解得更清楚,而不能喧宾夺主;要将学生的主要精力放在研究力学问题上,而不是在编程计算上;对计算软件来说,既要能满足分析计算要求,又要简单易学,同时最好是工程中广为应用的通...&
(本文共3页)
权威出处：
二二二二”－二了”，上二二：，＿：二二二二二二H
法来讲解。材料力学教材，不仅是传播知识的工类比法是将未知事物与已知事物进行比较，根
具，更是训练和培养学生思维能力的最好素材。笔据对象属性之间的关系在某些方面的相似或相同，者认为，作为一名材料力学教师，在深人研究教材而推断未知事物也可能具有已知事物其它的某种属
的同时，还要注意教材中蕴涵的丰富的科学思维方性的方法。法，并在教学中给予充分利用。我们经常看到，在类比法具有两个特征：一是适用范围广，可以跨
材料力学教材中，存在着并列关系的两个或多个对越各个种类进行不同类事物的类比，既可以比较本质
象，官们之间，无论是内容还是教材处理方法都很的属性，又可以比较非本质的特征。二是具有较强的
相似，这就为类比法的运用提供了机会。探素性和预测性，在各种推理中最富于创造性。2．2 遏用类比法有助于培养学生的...&
(本文共3页)
权威出处：
0前言材料力学是工科院校重要的专业基础课程,目前在材料力学的教学中存在着以下的问题:材料在外荷载作用下的基本变形形式,在横截面上的应力分布特征只能通过教师的描述,或通过材料力学试验结果的反分析,推算出可能存在的横截面应力状态,部分学生理解起来存在一定的困难。将有限元数值仿真应用于材料力学基本变形的分析中,使得学生能够直观观察到构件的应力分布特征,能够更形象生动地理解材料力学相关理论。1数值仿真在材料力学教学中的优点材料力学的基本变形有如下假设[1,2]:拉压基本变形假定纵向由许多纤维组成,拉压后纤维均匀伸长或缩短变形;扭转基本变形假设圆轴扭转由很多圆盘组成,扭矩作用下圆盘仅发生转动,圆盘间距没有发生变化;弯曲假定在中性层的纤维不发生变形,凸侧纤维发生伸长,凹侧纤维发生缩短。这些假设比较抽象,学生理解起来相对较困难。在教学过程中如果通过建立虚拟数值模型,并分析杆件的基本变形特性,将能够更好地帮助学生深入理解材料力学基本原理。一方面...&
(本文共2页)
权威出处：
扩展阅读：
CNKI手机学问
有学问，才够权威！
出版：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
互联网出版许可证 新出网证(京)字008号
京ICP证040431号
服务咨询：400-810--9993
订购咨询：400-819-9993
传真：010-
京公网安备75号Matlab软件在力学教学中的应用--《产业与科技论坛》2011年09期
Matlab软件在力学教学中的应用
【摘要】：在力学教学中引入Matlab软件的应用,对于提高教学效率、培养学生的综合素质和适应能力十分有益。本文介绍了Matlab软件,具体探讨了其可行性、实施数值计算和图形绘制效果,说明Matlab在力学教学中的应用。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TP319;O3-4【正文快照】：
一、引言我们在工科教学中增加了Matlab语言软件技术应用的内容,为学生利用计算机工具如何建立求解的数学——力学模型设立了平台。西北工业大学出版社出版的肖华勇主编的书籍《基于MATLAB和LINGO的数学实验》,Matlab软件的应用,能够使学生灵活的运用计算机解决力学中出现图
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
龚锦红;;[J];华东交通大学学报;2005年S1期
【相似文献】
中国期刊全文数据库
;[J];中国大学教学;2000年03期
张永照,张淑艳;[J];现代物理知识;1994年S1期
冯英;[J];建材高教理论与实践;1995年02期
彭学杰;[J];川北教育学院学报;1996年02期
陈林生;[J];职业教育研究;2004年12期
李建民,尚望泽;[J];运城高等专科学校学报;2000年06期
李葆青;[J];六盘水师范高等专科学校学报;1998年04期
曹树谦;[J];力学与实践;2000年06期
梁昆淼;[J];大学物理;1991年03期
刘卫东;王艳芬;吴方明;;[J];实验科学与技术;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库
刘起霞;张维祥;;[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年
梁醒培;王辉;;[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年
史文谱;曲淑英;;[A];科学殿堂的力学之光——第五届全国力学史与方法论学术研讨会文集[C];2011年
文先铨;;[A];第十九届电工理论学术年会论文集[C];2007年
黄醒春;寇新建;;[A];中国土木工程学会计算机应用分会第七届年会论文集[C];1999年
罗辑;曹建国;陈世平;刘建涛;;[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
赵慧明;杨静;;[A];第二届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2005年
孙洲阳;王如竹;周泽;饶荣水;李伟;;[A];制冷空调新技术进展——第三届制冷空调新技术研讨会论文集[C];2005年
陈景武;齐铂金;赵晶;;[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年
代进锋;李畅游;张生;武国正;李卫平;;[A];第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库
张学全;[N];新华每日电讯;2002年
徐勇;[N];新华日报;2002年
高理;[N];中国教育报;2010年
山东科技大学土木建筑学院院长、博士生导师、山东省教学名师
王来;[N];中国教育报;2008年
泸县建筑职业中专学校
李定怀;[N];泸州日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库
银建中;[D];大连理工大学;2002年
谭彧;[D];中国农业大学;2004年
温晓芳;[D];对外经济贸易大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库
冯列峰;[D];天津大学;2005年
向恺;[D];华北电力大学（北京）;2007年
黄国涛;[D];合肥工业大学;2009年
王华兰;[D];湖南科技大学;2007年
孔慧超;[D];南京理工大学;2005年
贺丽娟;[D];河北工业大学;2004年
肖中新;[D];合肥工业大学;2008年
徐忠兰;[D];苏州大学;2009年
欧林林;[D];合肥工业大学;2003年
韩飞燕;[D];合肥工业大学;2009年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：010--
在线咨询：
传真：010-
京公网安备74号