基本信息
- 项目名称：
- iSmartBeam有关梁的力学问题分析演示系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本软件可用于：一、辅助课堂教学；二、工程应用分析。梁的受力分析问题是力学问题中最经典，最精彩的部分，本软件就专门提供了仿真演示环境，能用于课堂演示的同时也可供同学们课后自学钻研使用；本软件能基本解决工程上梁受力的各类静定、静不定问题，软件平台也通过计算机辅助高速运算，再复杂的梁受力静不定问题也能很快解决，且算法经过MATLAB优化验证，效率、精度都能达到较高的水准。
- 详细介绍：
- 本软件可用于：一、辅助课堂教学；二、工程应用分析。梁的受力分析问题是力学问题中最经典，最精彩的部分，本软件就专门提供了仿真演示环境，能用于课堂演示的同时也可供同学们课后自学钻研使用；本软件能基本解决工程上梁受力的各类静定、静不定问题，软件平台也通过计算机辅助高速运算，再复杂的梁受力静不定问题也能很快解决，且算法经过MATLAB优化验证，效率、精度都能达到较高的水准。 作品相对于其它大型的仿真软件更具灵活性，自由度更高，而且仿真的结果也具有工程应用的价值。相对于其它的教学辅助软件，不再是几个单调固定演示情境，通过本软件对梁在任意受力情况下进行动态的仿真进而能够达到教学辅助和工程应用的目的。为了帮助用户快速构建梁简单或复杂的受力情境，我们花了很大精力实现力与约束自由拖放功能（由于LabVIEW在运行过程中无法产生新的控件，实现起来较为复杂，目前是靠绘图实现的），用户可以“随心所欲”地在梁上拖放力或约束支点。当然软件也具有其它软件都具备的通用功能： 1、支持以*.ibm（iSmartBeam中取的字母）文件保存或读取工程文件。加入这个功能的初衷有两个：一是方便老师备课，可以直接将第二天需要演示的情境建构好保存，课堂上直接读取即可；二是软件都会有Bug，用户可以将错误的仿真结果发给我们帮助我们分析维护。后来考虑到梁受力情境的多样性及某些情境的经典型，同时考虑到不同用户间的数据交互，加之软件的数据输入输出规范，就将这个功能完善了。 2、软件支持界面风格的改变。用户可以在软件运行过程中自定义界面颜色及力、约束的表现形式（在不同体系的教材中力、约束的规定画法是不一样的，如果用户有新的需要，只需将新的样式按约定的方法制作成二进制文件导入即可，考虑用户需要懂得使用LabVIEW，这部分功能暂不开放）以适应不同的演示场合。 3、采用三弯矩方程求解梁的超静定问题。所有的求解过程采用解析解，确保了计算结果的可靠性。 为了保证程序的运行效率，对不同载荷，特别是均布载荷的解析借助Matlab等数学软件对表达式进行大量的推导，在程序中直接使用推导后的解析表达式，运算速度大大提高！所有显示结果都是实时计算得到，真实高效，说明性强。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本软件设计、发明的目的在于：一、辅助课堂教学；二、工程应用分析。针对课堂教学，考虑到梁的受力分析问题是力学问题中最经典，最精彩的部分，同学们也反映学习有困难，本软件就专门提供了仿真演示环境，能用于课堂演示的同时也可供同学们课后自学钻研使用。针对工程应用分析，本软件能基本解决工程上梁受力的各种问题，力及约束的数量、位置、大小都不受限制，仿真情境完全由用户定义，可以解决各类静定、静不定问题。显然，对于复杂的静不定问题，纯粹采用手算是极其困难的，甚至无法进行下去，本软件平台通过计算机辅助高速运算，再困难的梁受力静不定问题也能很快速的解决，且算法经过MATLAB优化验证，效率、精度都能达到较高的水准，这给工程应用分析能提供很好的分析辅助与支持。再有，软件操作自由度很高，所加的力、约束只需从工具条中直接拖放到梁的目标位置即可，既迎合了用户的操作习惯，也提高了用户的操作效率。
科学性、先进性
- 作品相对于其它大型的仿真软件更具灵活性，自由度更高，而且仿真的结果也具有工程应用的价值。相对于其它的教学辅助软件，不再是几个单调固定演示情境，通过本软件对梁在任意受力情况下进行动态的仿真进而能够达到教学辅助和工程应用的目的。为了帮助用户快速构建梁简单或复杂的受力情境，我们花了很大精力实现力与约束自由拖放功能，用户可以“随心所欲”地在梁上拖放力或约束支点。当然软件也具有其它软件都具备的通用功能： 1、支持以*.ibm（iSmartBeam中取的字母）文件保存或读取工程文件。方便情境保存与重构，也方便不同用户之间数据交互。 2、软件支持界面风格的改变。用户可以在软件运行过程中自定义界面颜色及力、约束的表现形式以适应不同的演示场合。 3、采用三弯矩方程求解梁的超静定问题。所有的求解过程采用解析解，确保了计算结果的可靠性。 借助Matlab等数学软件对表达式进行大量的推导，在程序中直接使用推导后的解析表达式，运算速度大大提高！所有显示结果都是实时计算得到，真实高效，说明性强。
获奖情况及鉴定结果
- 2011全国虚拟仪器设计大赛软件组初赛作品第一
作品所处阶段
- 软件发布应用阶段
技术转让方式
- 软件授权使用及源代码转让
作品可展示的形式
- 软件产品、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 正如软件设计的理念一样，一是致力于构建一个平台而不是课件，以此来辅助课堂教学及课后学习，帮助同学们加深对梁受力相关知识点的理解；二是致力于工程应用，所以这不仅仅是一款教学演示用软件，更是一款为梁受力分析量身定制的仿真软件。软件针对梁在不同情境下的受力分析运算结果能提供较高精度的工程参考，帮助工程师进行定性与定量分析；软件在课堂教学应用方面可以帮助老师更好的教授同学们知识，同学也可以通过软件的仿真对所学的知识进行验证和分析，达到事半功倍的效果。所以本软件在高校的教学应用与工程应用分析方面都具有较好的推广前景。
同类课题研究水平概述
- 国内外尚无个人或团体使用LabVIEW编写出类似功能软件，本软件属第一例。
