基本信息
- 項目名稱：
- 基于碳纖維抗彎加固方法對比的MATLAB-GUI開發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 當結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件由于材料強度降低、設(shè)計失誤等原因使承載力低于初始設(shè)計要求時，就應(yīng)對此進行承載力校核，若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不滿足預定的功能要求時，需對構(gòu)件進行加固。 本課題通過對比兩類常用的鋼筋混凝土抗彎加固計算方法，借助MATLAB開發(fā)平臺，在遵循一種計算方法的前提下，開發(fā)了用于抗彎加固計算的程序，其給出了友好的用戶界面，并且能對加固信息進行檢查，此外程序又能給出滿足工程需要的計算書。
- 詳細介紹：
- 《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》是工民建專業(yè)的核心課程，而“鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力計算”是課程的重點內(nèi)容，除準備知識，如破壞階段和形式、計算假定外，主要涉及各種截面梁的設(shè)計和校核。 當結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件由于材料強度降低、功能改變、設(shè)計失誤、施工不當?shù)仍蚴钩休d力低于初始設(shè)計要求時，就應(yīng)對此進行承載力校核，若結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不滿足預定的功能要求時，需對構(gòu)件進行加固，而受彎構(gòu)件的抗彎加固是常見的加固項目。 碳纖維片材憑其優(yōu)越的物理力學性能，為混凝土受彎構(gòu)件的抗彎加固提供了一種新途徑；但目前碳纖維片材加固技術(shù)仍處于研究階段，故加固設(shè)計標準時常更新，這導致工程師對先后頒布的加固設(shè)計標準的連貫性及其加固設(shè)計條款的本質(zhì)認識有所欠缺。 MATLAB是一種用于工程與科學計算的高級語言，其具有友好的工作平臺和編程環(huán)境、簡單易用的程序語言、強大的科學計算機數(shù)據(jù)處理能力、出色的圖形處理功能、便捷的用戶界面開發(fā)等特點，這些特點使得其成為工科學生、工程師常用的數(shù)據(jù)處理、程序編寫和簡單軟件開發(fā)的常用工具。 本課題通過對比兩類常用的鋼筋混凝土抗彎加固計算方法，借助MATLAB的GUI開發(fā)平臺，在嚴格遵循一種計算方法的前提下，開發(fā)了用于抗彎加固計算的程序，該程序給出了友好的圖形用戶界面，并且能對加固信息進行合理性檢查，此外程序又能給出滿足工程需要的計算書。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1、目的： 通過對兩種常用的鋼筋混凝土構(gòu)件碳纖維抗彎加固方法的比較分析，及基于此進行的GUI的開發(fā)，達到了如下目的： 1）深化了專業(yè)課程《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》中重點內(nèi)容“鋼筋混凝土受彎構(gòu)件承載力計算”的學習； 2）從原理上認知了兩種常用碳纖維抗彎加固方法的異同點； 3）作品可在一定程度上減輕碳纖維抗彎加固設(shè)計的的工作強度，提高工作效率和設(shè)計質(zhì)量。 2、基本思路 作品首先對兩種目前常用的抗彎加固計算方法進行了比較分析，歸納整理了各個物理量、參數(shù)的約束因素及功能，然后選用某種抗彎加固方法進行GUI開發(fā)； GUI開發(fā)時先設(shè)計簡潔、通用性和交互性良好的界面，然后通過編寫代碼，實現(xiàn)抗彎加固計算。 3、創(chuàng)新點 1）首次對兩種目前常用的鋼筋混凝土構(gòu)件抗彎加固計算方法進行了比較分析； 2）首次利用MATLAB-GUI的開發(fā)平臺進行了抗彎加固設(shè)計的程序開發(fā)； 3）承載力計算過程覆蓋了標準計算方法的所有條款，且能提供符合工程要求的詳細計算書； 4、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標 1）抗彎加固計算方法中各個物理量、參數(shù)的約束條件和功能的邏輯整理，并在此基礎(chǔ)上進行計算框圖的繪制； 2）計算框圖的模塊化，以及編寫各個模塊的程序代碼。
科學性、先進性
- 本作品在對比兩種目前常用的碳纖維抗彎加固計算方法的前提下，有選擇性的進行了交互式程序的開發(fā)，且此GUI程序具有數(shù)據(jù)檢查和計算書輸出功能。 在碳纖維加固計算方法比較分析方面，除余瓊和聶琳進行的“碳纖維加固混凝土柱抗剪承載力計算方法比較”外，國內(nèi)學者和工程人員的相關(guān)工作較少，另外余瓊和聶琳的工作雖然是對兩種計算方法的對比，但其僅局限于柱的抗剪承載力計算方法； 朱凱等開發(fā)的東大迪普加固軟件系統(tǒng)能進行碳纖維受彎和受剪加固設(shè)計，但是開發(fā)時僅有一種抗彎加固計算方法在使用； 張雪松等人基于MATLAB進行了碳纖維布抗震加固的GUI程序設(shè)計，其開發(fā)的依據(jù)雖然為兩種方法，但其面向的是抗震加固設(shè)計； 此外尚能查到用Excel開發(fā)的碳纖維片材加固混凝土一般構(gòu)件的程式化工作，但是該類程式對輸入的初始數(shù)據(jù)無法進行核對和校正，也無法給出復合要求的詳細計算書。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在校“挑戰(zhàn)杯”課外學術(shù)科技作品競賽中獲“特等獎”。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)購買
作品可展示的形式
- 磁盤、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 1）輸入承載力不足的受彎構(gòu)件的混凝土材料信息、配筋信息、截面信息； 2）輸入所選用的碳纖維材料信息、加固信息； 3）對輸入信息進行數(shù)據(jù)檢查； 4）進行抗彎加固計算分析； 5）輸出抗彎加固計算書； 技術(shù)特點： 1）具有通用性、交互性良好的人機界面； 2）具有數(shù)據(jù)檢查，錯誤信息和警告信息提示功能； 3）計算分析的整個過程覆蓋了標準計算方法的所有條款； 4）能夠輸出符合工程要求的計算書； 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明： 1）輔助從事鋼筋混凝土構(gòu)件加固設(shè)計的工程師從本質(zhì)上認知兩種目前常用的碳纖維抗彎加固計算方法的異同點； 2）減輕碳纖維抗彎加固計算的分析強度，提高設(shè)計質(zhì)量； 3）軟件的開發(fā)思路和借助的開發(fā)平臺可為擅長程式語言、同時對設(shè)計編寫理工類程序感興趣的人員提供一個參考。
同類課題研究水平概述
- 1、在碳纖維片材加固鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計方法的程式化方面，出現(xiàn)了一些有益的努力，具體如： 1）朱凱等開發(fā)的東大迪普加固軟件系統(tǒng)能進行碳纖維受彎和受剪加固設(shè)計，但是開發(fā)時規(guī)范尚未頒布，故其無法進行兩者的對比，其計算依據(jù)是規(guī)程； 2）楊遒等人在MATLAB平臺下開發(fā)了碳纖維片材的抗剪加固GUI程序，但是其進行開發(fā)時規(guī)范也尚未頒布； 3）閆長旺、王剛等人基于規(guī)程和VB開發(fā)平臺進行了碳纖維布加固混凝土T 形梁正截面強度程序化計算，此時規(guī)范雖已頒布，但其開發(fā)的依據(jù)仍為規(guī)程； 4）張雪松等人基于MATLAB進行了碳纖維布抗震加固的GUI程序設(shè)計，其開發(fā)的依據(jù)為規(guī)程和規(guī)范，但其面向的抗震加固設(shè)計，也并未對兩者的抗震設(shè)計方法進行對比研究，僅僅給出了兩者對案例的計 算結(jié)果； 此外，在網(wǎng)上尚能查到用Excel開發(fā)的碳纖維片材加固混凝土一般構(gòu)件的程式化工作，部分工作是基于規(guī)程的，部分工作是基于規(guī)范的，但是該類程式對輸入的初始數(shù)據(jù)無法進行核對和校正，也無法給出復合要求的詳細計算書。 2、在碳纖維片材加固鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計方法對比方面，除了余瓊和聶琳進行的“碳纖維加固混凝土柱抗剪承載力計算方法比較”外，國內(nèi)學者和工程人員的相關(guān)工作較少；另外余瓊和聶琳的工作雖然是基于規(guī)程和規(guī)范進行的對比，但其僅局限于柱抗剪承載力計算方法。 3、在MATLAB用于GUI的開發(fā)方面，在教學、工程、科學實踐方面有很多實例，在此僅列舉與建筑工程專業(yè)有關(guān)的一些案例。李彤，項四通等利用MATLAB的圖形用戶界面開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)了材料力學靜定梁的內(nèi)力計算、內(nèi)力數(shù)值顯示、變形顯示的GUI；徐海涵 孫后環(huán) 楊謀存等利用MATLAB的GUI開發(fā)功能，根據(jù)塔式起重機相關(guān)設(shè)計計算規(guī)范，開發(fā)了塔式起重機鋼結(jié)構(gòu)計算應(yīng)用軟件；許聚武，沈曉梅等基于MATLAB進行了建筑熱工缺陷分析軟件的設(shè)計，為建筑的熱工缺陷測量后的分析和節(jié)能評價提供了新的途徑。
