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

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

1 常規(guī)計算軟件主界面設(shè)計

常規(guī)計算模塊的主界面設(shè)計如圖1所示。界面左側(cè)的5個按鈕分別對應(yīng)截面幾何性質(zhì)計算、載荷計算、內(nèi)力計算、強度計算和退出常規(guī)計算，點擊不同的按鈕則進入到相應(yīng)的計算階段。點擊“退出”按鈕則退出常規(guī)計算模塊。

2 截面幾何性質(zhì)計算界面設(shè)計

點擊“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)的計算界面，其中近端梁變截面幾何性質(zhì)的計算界面如圖2所示。根據(jù)每個截面的具體尺寸通過界面上的編輯框依次輸入，點擊“計算”按鈕進行計算，則上述幾個截面的中性軸位置、截面慣性矩就可計算得出，并且顯示在相應(yīng)的編輯框中。當(dāng)設(shè)計要求截面形狀發(fā)生變化時，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，使計算效率和準確率得到大大提高。

圖1 常規(guī)計算主界面

圖2 截面幾何性質(zhì)計算界面

3 載荷計算界面設(shè)計

點擊“載荷計算”按鈕，則出現(xiàn)垂直載荷計算、水平載荷計算和扭轉(zhuǎn)載荷計算的界面，其中垂直載荷計算界面如圖3所示。首先，根據(jù)起重機的用途和機型確定橋架結(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，包括大車運行機構(gòu)和司機室（含內(nèi)部電氣設(shè)備）的重力。移動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)起重機的危險運行工況和橋架結(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)生的移動集中慣性載荷。因此要確定大車車輪個數(shù)、大車主動車輪個數(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)在對應(yīng)的編輯框中正確輸入，點擊“計算”按鈕，順次完成垂直載荷、水平載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的計算。

圖3 垂直載荷計算界面

4 內(nèi)力計算界面設(shè)計

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

5 強度計算界面設(shè)計

點擊“強度計算”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度計算界面，其中近端梁變截面或跨中截面強度計算界面如圖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算點相同，只是小車的運行位置不同，因此將兩個截面的強度計算放在同一界面上。在進行強度計算時應(yīng)根據(jù)前面設(shè)置的小車運行位置和計算截面位置，點擊相應(yīng)界面上的“計算”按鈕，得到相應(yīng)截面上每個驗算點的各項應(yīng)力值，最后按照相應(yīng)的強度理論進行應(yīng)力組合得到其等效應(yīng)力值。

圖4 垂直平面內(nèi)的內(nèi)力計算界面

圖5 強度計算界面

點擊“退出”按鈕，則退出常規(guī)計算模塊。

6 結(jié)論

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

［1］ 王金諾，于蘭峰.起重運輸機械金屬結(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)計例學(xué)與實踐［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.起重機設(shè)計手冊［M］.北京：中國鐵路出版社，1998.