橋機(jī)主梁特殊截面應(yīng)力常規(guī)計(jì)算軟件界面設(shè)計(jì)

符敢為，張 艷，王 瑩

（陜西省特種設(shè)備質(zhì)量安全監(jiān)督檢測中心，陜西 西安 710048）

0 引言

橋式起重機(jī)主梁特殊截面應(yīng)力計(jì)算軟件是根據(jù)傳統(tǒng)常規(guī)計(jì)算原理［1］、按照常規(guī)計(jì)算的步驟將繁瑣的計(jì)算過程編寫為程序代碼，并封裝起來在后臺(tái)運(yùn)行［2－4］，從而極大限度地縮短了繁瑣重復(fù)性的常規(guī)計(jì)算所耗費(fèi)的時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，可以方便地通過改變相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)得到所需要的不同位置截面、不同截面形狀上的不同驗(yàn)算點(diǎn)處的等效應(yīng)力值，便于對(duì)通過一系列設(shè)計(jì)參數(shù)的變化得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較，得出不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)等效應(yīng)力狀態(tài)的影響規(guī)律。按照傳統(tǒng)計(jì)算方法的步驟，進(jìn)行軟件編制中最大的難點(diǎn)是參數(shù)的輸入設(shè)置，即界面設(shè)計(jì)。本文針對(duì)這一問題展開討論，并通過巧妙的界面設(shè)計(jì)解決這一問題。

1 常規(guī)計(jì)算軟件主界面設(shè)計(jì)

常規(guī)計(jì)算模塊的主界面設(shè)計(jì)如圖1所示。界面左側(cè)的5個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)截面幾何性質(zhì)計(jì)算、載荷計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算和退出常規(guī)計(jì)算，點(diǎn)擊不同的按鈕則進(jìn)入到相應(yīng)的計(jì)算階段。點(diǎn)擊“退出”按鈕則退出常規(guī)計(jì)算模塊。

2 截面幾何性質(zhì)計(jì)算界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊“截面幾何性質(zhì)”按鈕，則出現(xiàn)近端梁變截面、主梁跨中截面、端梁跨中截面、上蓋板開門處截面和腹板開門處截面的截面幾何性質(zhì)的計(jì)算界面，其中近端梁變截面幾何性質(zhì)的計(jì)算界面如圖2所示。根據(jù)每個(gè)截面的具體尺寸通過界面上的編輯框依次輸入，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕進(jìn)行計(jì)算，則上述幾個(gè)截面的中性軸位置、截面慣性矩就可計(jì)算得出，并且顯示在相應(yīng)的編輯框中。當(dāng)設(shè)計(jì)要求截面形狀發(fā)生變化時(shí)，能夠方便地調(diào)整截面形狀，并且能夠迅速地求出截面的中性軸位置和截面慣性矩，使計(jì)算效率和準(zhǔn)確率得到大大提高。

圖1 常規(guī)計(jì)算主界面

圖2 截面幾何性質(zhì)計(jì)算界面

3 載荷計(jì)算界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊“載荷計(jì)算”按鈕，則出現(xiàn)垂直載荷計(jì)算、水平載荷計(jì)算和扭轉(zhuǎn)載荷計(jì)算的界面，其中垂直載荷計(jì)算界面如圖3所示。首先，根據(jù)起重機(jī)的用途和機(jī)型確定橋架結(jié)構(gòu)承受的垂直載荷，包括固定載荷和移動(dòng)載荷。其中固定載荷又分為均布載荷和集中載荷，均布載荷是指半橋架重力，包括主梁、小車軌道及其安裝、走臺(tái)欄桿、小車導(dǎo)電架及欄桿和主梁內(nèi)電氣等的重力，它們按均布載荷作用在橋架上；集中載荷是橋架上的固定設(shè)備，包括大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和司機(jī)室（含內(nèi)部電氣設(shè)備）的重力。移動(dòng)載荷主要是起升載荷和小車自重（含吊鉤組的重量）。然后，根據(jù)起重機(jī)的危險(xiǎn)運(yùn)行工況和橋架結(jié)構(gòu)的支承方式確定水平載荷，主要是由主梁自重產(chǎn)生的均布慣性載荷和由小車及其吊重產(chǎn)生的移動(dòng)集中慣性載荷。因此要確定大車車輪個(gè)數(shù)、大車主動(dòng)車輪個(gè)數(shù)、大車輪距、小車輪距、大車兩車輪中心距等相關(guān)參數(shù)。最后，確定扭轉(zhuǎn)載荷，這里主要包括由小車輪壓引起的扭轉(zhuǎn)載荷、移動(dòng)集中慣性載荷引起的扭轉(zhuǎn)載荷和主梁自重引起的均布慣性載荷［5］。根據(jù)上面要輸入的參數(shù)在對(duì)應(yīng)的編輯框中正確輸入，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，順次完成垂直載荷、水平載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的計(jì)算。

圖3 垂直載荷計(jì)算界面

4 內(nèi)力計(jì)算界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊“內(nèi)力計(jì)算”按鈕，則出現(xiàn)垂直平面內(nèi)的內(nèi)力計(jì)算和水平平面內(nèi)的內(nèi)力計(jì)算界面，其中垂直平面內(nèi)的內(nèi)力計(jì)算界面如圖4所示。進(jìn)入該部分的計(jì)算時(shí)，界面上“顯示相關(guān)”中的計(jì)算參數(shù)均已在前面的計(jì)算部分完成，此處只需點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，得到垂直載荷作用下計(jì)算截面的彎矩、剪力和水平載荷作用下計(jì)算截面的彎矩、剪力。

5 強(qiáng)度計(jì)算界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)擊“強(qiáng)度計(jì)算”按鈕，則出現(xiàn)近端梁變截面或跨中截面、上蓋板開門處截面和腹板開門處截面的強(qiáng)度計(jì)算界面，其中近端梁變截面或跨中截面強(qiáng)度計(jì)算界面如圖5所示。在這一部分，由于近端梁變截面和跨中截面上所取的驗(yàn)算點(diǎn)相同，只是小車的運(yùn)行位置不同，因此將兩個(gè)截面的強(qiáng)度計(jì)算放在同一界面上。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)前面設(shè)置的小車運(yùn)行位置和計(jì)算截面位置，點(diǎn)擊相應(yīng)界面上的“計(jì)算”按鈕，得到相應(yīng)截面上每個(gè)驗(yàn)算點(diǎn)的各項(xiàng)應(yīng)力值，最后按照相應(yīng)的強(qiáng)度理論進(jìn)行應(yīng)力組合得到其等效應(yīng)力值。

圖4 垂直平面內(nèi)的內(nèi)力計(jì)算界面

圖5 強(qiáng)度計(jì)算界面

點(diǎn)擊“退出”按鈕，則退出常規(guī)計(jì)算模塊。

6 結(jié)論

通過對(duì)橋式起重機(jī)主梁特殊截面應(yīng)力計(jì)算軟件輸入界面的設(shè)計(jì)，可以更加方便地輸入計(jì)算所需要的參數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)軟件的功能。

［1］ 王金諾，于蘭峰.起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)［M］.北京：中國鐵道出版社，2002.

［2］ 詹紅霞，侯思穎.Visual C＋＋程序設(shè)計(jì)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［3］ 魏亮，李春葆.Visual C＋＋程序設(shè)計(jì)例學(xué)與實(shí)踐［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［4］ 鄭人杰，馬素霞，馬志毅.軟件工程［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［5］ 張質(zhì)文，王金諾.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國鐵路出版社，1998.