摘 要

MATLAB(matrix laboratory)是一种以线性代数软件为基础发展起来的科学计算软件，同时，它还代表着一种数据可视化的开放型高级编程语言。它的优点是：使用简单、界面友好、结果直观,能方便，快捷地处理材料力学静定梁的内力计算问题，并同时绘制6种静定梁相应的剪力图，弯矩图。与传统材料力学的枯燥范围、计算繁琐等缺陷相比，它更能够引起我们对材料力学学习的兴趣﹑拓展我们的知识面培养我们的创新思维。从而减轻当前教育改革所带来的学时减少与教学内容增多的矛盾，改善了材料力学的教学效果。实践表明，在材料力学教学系统中引入MATLAB,可以增强我们对工程实际问题的感性认识，并提高其力学建模和数学分析能力，为将来更好更好的解决工程实际问题打下扎实的基础。

利用MATLAB的 GUI(Graphic U Interface)功能，开发出了一个材料力学图形用户界面系统。图形用户界面是由窗口、光标、按键、菜单、文字等控制对象构成的用户视窗，图形控制对象有其对应的回调函数。利用这些界面和设计的回调函数，我们可以很轻松的和计算机进行信息交流，完成6种静定梁剪力图与弯矩图的绘制。在MATLAB环境下运行程序QMDT出现的图形用户界面是由梁的类型﹑梁的分段数组﹑梁的载荷矩阵和梁的外伸信息四个数组构成的。点击运行按钮后，我们可以一目了然的看出剪力﹑弯矩的最大和最小值，以及它们在取得最大最小值时所在横截面的位置。

本文列举了简支梁﹑左端固定悬臂梁﹑右端固定悬臂梁﹑左端外伸梁﹑右端外伸梁和两端外伸梁的计算可视化结果。六种静定梁相应的剪力图﹑弯矩图能对于各种情况下的外载荷与内力﹑变形之间的关系进行比较。对于力学教程提供了方便的演示手段。

关键词:MATLAB， 材料力学， 图形用户界面[GUI]

Abstract

MATLAB (laboratory matrix) is a scientific computing software based on linear algebra software., At the same time, it also represents a data visualization of the open high-level programming language. The utility model has the advantages of simple to use, friendly interface, intuitive, convenient, fast processing of mechanics of materials statically determinate beam internal force calculation problem, and at the same time to draw six kinds of statically determinate beams shear diagram and bending moment diagram. Compared with the dry range and complicated calculation of traditional material mechanics, it can arouse our interest in materials mechanics and expand our knowledge to cultivate our creative thinking.. So as to reduce the contradiction between the decrease of the current education reform and the increase of the contents of the teaching, and improve the teaching effect of the material mechanics.. Practice shows that in the teaching of material mechanics system introduces MATLAB, can enhance our perceptual knowledge to practical engineering problems, and improve the ability of mathematical and mechanical model and analysis, a solid foundation for the future of better project to solve practical problems.

Using GUI MATLAB (U Interface Graphic) function, a material mechanics graphics user interface system is developed.. The graphical user interface is composed of a window, cursor, button, menu, text and other control object of the user window, graphics control object has its corresponding callback function. Using these interfaces and the design of the callback function, we can easily and computer information exchange, complete 6 statically determinate shear diagram and bending moment diagram. Running under MATLAB onment by types of beams, beam segment loading matrix of array, beam and beam overhang information four an array consisting of a graphical user interface program QMDT. After clicking on the button, we can see the maximum and minimum of the shear force, moment, and the position of the cross section where the maximum minimum value is obtained..

This article lists the simply supported beam, a fixed at the left end of the cantilever beam, a right end fixed cantilever beam, overhanging the left end of the beam, right end of the overhanging beam and both ends of the overhanging beam the visualization of calculation results. The shear diagram and the bending moment diagram of six kinds of statically determinate beams are compared with the relationship between the external loads and internal forces and deformation of various cases.. For mechanics tutorial provides a convenient means of demonstration.

Key words：MATLAB Materials mechanics Graphical user interface[GUI]

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 IV

1.1课题研究的目的和意义 1

1.2材料力学可视化教学系统的研究现状与发展 1

1.3课题的研究内容 2

第二章 设计平台 4

2.1 MATLAB GUI简介 4

2.2 GUI设计方法和步骤 5

第三章 静定梁内力分析的原理 8

3.1基本原理 8

3.2本章小结 10

4.1简支梁内力的计算机分析程序 11

4.1.1 基本原理 11

4.1.2 输入变量说明 11

4.1.3输出变量说明 12

4.1.4 计算程序QMDJ 12

4.1.5 程序中用到的通用子程序 14

4.2各种静定梁内力计算机模拟分析 17

4.2.1 基本原理 17

4.2.2程序的使用方法 18

4.2.3 应用实例 19

4.3本章小结 25

结 论 26

致 谢 27

参考文献 28

附录 仿真程序 29

A1. 右端固定悬臂梁的计算机分析计算程序QMDXY 29

A2. 左端固定悬臂梁的计算机分析计算程序QMDXZ 30

A3. 左端外伸梁的计算机分析计算程序QMDXZ 32

A4. 右端外伸梁的计算机分析计算程序QMDXY 34

A5. 两端外伸梁的计算机分析计算程序QMDXL 36

第一章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

Matlab是一种以线性代数软件为基础发展起来的科学计算软件，同时，它还代表着一种数据可视化的开放型高级编程语言。它的优点是：使用简单、界面友好、结果直观。图形用户界面简称为GUI(Graphic User Interface)，是由窗口、光标、按键、菜单、文字等图形控制对象构成的用户视窗，图形控制对象有其对应的回调函数，利用这些界面和设计的回调函数，用户可以很轻松地和计算机之间进行信息交流，完成某项功能。这种可见即可得的特性，尤其在图形绘制等方面具有很好的应用。

此外材料力学的可视化教学系统弥补了传统材料力学课堂教学的枯燥乏味，提高了我们对于材料力学这门课程的学习兴趣、同时拓展了我们的知识面、培养了我们的创新思维，从而减轻当前教育改革所带来的学时减少与教学内容增多的矛盾，改善了材料力学的教学效果。实践表明，在材料力学教学中引入MATLAB，可以增强我们我们对工程实际问题的感性认识，并提高其力学建模和数学分析能力，为将来更好地解决工程实际问题打下扎实的基础。

1.2材料力学可视化教学系统的研究现状与发展

研究现状：