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計算器在結(jié)力考試中的應(yīng)用

2021-12-20 00:33 作者:Myheart博士  | 我要投稿

? ? ? ? 本人使用的是卡西歐計算器fx-991CNX?中文版,由于結(jié)構(gòu)力學(xué)特有屬性,下文將詳細(xì)介紹在結(jié)力考試中如何使用該計算器。

一、單位校核

? ? ?卡西歐計算器本身有默認(rèn)單位,這些單位中容易犯錯的是角度的單位,一定要確定使用的計算器角度使用的單位,可輸入tan(45)確定,如圖1。如果得到的結(jié)果不是1,那說明使用的計算器角度單位默認(rèn)不是度,是弧度,請務(wù)必要修改(百度)。一定要注意這個問題。

圖1

二、分?jǐn)?shù)和小數(shù)轉(zhuǎn)換

很多人使用計算器時不會轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),比如把分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成小數(shù),或者把小數(shù)轉(zhuǎn)換成分?jǐn)?shù),可用過S-D鍵切換,具體位置見圖3。

圖2
圖3

三、力法和位移法

在力法和位移法中計算器主要用于求解二元一次方程組,下面將教大家如何使用計算器求解。使用計算器求解結(jié)構(gòu)力學(xué)的二元一次方程組會面臨著字母無法計算的困擾,下面將給大家講解解決方法。

在力法中,首先要確定設(shè)置的未知量是什么類型的力,比如力還是彎矩,力對應(yīng)的是qL或Fp,彎矩對應(yīng)的是qL2或FpL,這些字母表達式是無法輸入到計算器。如下圖所示,假設(shè)已經(jīng)得到如下力法方程

力法方程

首先打開計算器,點擊“菜單”(見圖4),按“8”,再按“1”,就可以進入求解聯(lián)立方程模塊(多元一次函數(shù)方程),然后輸入未知量數(shù)目,此題未知量為2,所以輸入“2”,可得到圖5界面。現(xiàn)在需要把方程的系數(shù)分別輸入進去。舉個例子,方程的第一個系數(shù)是16/3,所以先輸入“16÷3”,然后按“=”,就完成了系數(shù)的輸入。使用這種方法依次把所有的系數(shù)完成輸入,見圖6。所有系數(shù)完成以后,再按“=”號,就可以得到方程的解,見圖7,可通過按向下鍵(圖8紅色鍵)得到另一個未知量的解。由于該題中為均布荷載q,所以兩個未知量的量綱為qL(手動加入即可)。如果要清除所有系數(shù),請按“AC”鍵,見圖9。

圖4
圖5
圖6
圖7
圖8
圖9

當(dāng)為位移法時,需要對量綱有一定的認(rèn)知,給大家整理如表1。說明:只要求位移,必然會除以EI,因此表1中未展示,請自行手動增加。

表1

舉例

位移法方程


?按照位移法方程,在計算器中輸入圖10所示的系數(shù),方程的解見圖11和圖12,再根據(jù)表1把對應(yīng)的量綱加上即可。

圖10
圖11
圖12

四、矩陣位移法

矩陣位移法中計算量較大的是矩陣乘法運算,但由于計算器無法代入字母,只能輸入系數(shù),會給廣大考生制造麻煩。以于玲玲第二版8-42為例:

于玲玲例題8-42

單元1的內(nèi)力表達式給出以后,為三個矩陣相乘,見下圖。從左至右,三個矩陣分別定義為A矩陣、B矩陣和C矩陣。

求解過程

打開計算器,按“菜單”,再按“4”,選擇矩陣模塊,然后按“1”,定義A矩陣,再按“4”和“4”,使得A矩陣為4階方陣,然后依次輸入系數(shù)(此處不需要輸入量綱),見圖13。輸入完成后,按“OPTN”鍵,再按“1”,按“2”定義B矩陣(見圖14),與定義A矩陣類似,輸入完B中所有系數(shù)后(見圖15),重復(fù)上文操作,定義C矩陣(見圖16)。三個矩陣均完成輸入后,按“OPTN”鍵,再按“3”,進入矩陣計算模塊,然后再按“OPTN”鍵,輸入“3”(選擇矩陣A);重復(fù)上述操作,按“OPTN”鍵,輸入“4”(選擇矩陣B);重復(fù)上述操作,按“OPTN”鍵,輸入“5”(選擇矩陣C),見圖17。最后按“=”,結(jié)果圖18,計算結(jié)果與書中計算結(jié)果相同。此處注意,矩陣前面的系數(shù)需要手動處理,或者把系數(shù)代入矩陣一起計算。

圖13

?

圖14
圖15
圖16
圖17
圖18

因為矩陣位移法中可能涉及到逆矩陣計算,假設(shè)要求A-1*B,可在進行矩陣計算模塊,輸入A矩陣后輸入-1次冪,如圖19和圖20。

圖19
圖20

五、動力學(xué)

在動力學(xué)里面,最需要使用計算器的部分為求解自振頻率的一元二次方程,此部分與上文的求解二元一次方程組類似。舉例:已知條件如下:

已知參數(shù)

代入剛度法方程,有

方程簡化

使用計算器求解上述二元一次方程,開機,按“菜單”,然后按“8”,再按“2”,選擇多項式方程模塊,多項式次數(shù)輸入“2”,在分別輸入方程的系數(shù),見圖21,再按“=”號,結(jié)果見圖22,通過向下鍵,可看到第二個解,見圖23。很顯然,該方程求解的結(jié)果均為根號表達,可通過按S-D鍵轉(zhuǎn)換成小數(shù),見圖24和圖25。計算結(jié)果表明該方程的一個根為25.698253,一個根為2.801746858。按“菜單”,再按“1”,進入普通計算模塊,對這兩根開根號,可得5.069和1.674,即

自振頻率

說明:(1)一定要記得對最后的答案開根號,往年經(jīng)驗,考試當(dāng)中很多考生忘記了最后開根號。(2)要知道頻率的量綱,為(EI/mL3)開根號。

圖21
圖22
圖23
圖24
圖25


?說明

(1)能否使用計算器請根據(jù)目標(biāo)院校規(guī)定實施;

(2)結(jié)力最后的成績最重要的還是做題能力和手動計算能力,計算器只是會在某些運算過程帶來方便,此種計算器不能代替人工做題;

(3)使用計算器存在輸入錯誤導(dǎo)致結(jié)果錯誤的風(fēng)險,考試時間充裕的條件下,一定要核對每一步的計算結(jié)果。比如當(dāng)解出了二元一次方程,可手動代入方程計算,看計算器算出的根是否滿足方程。

計算器在結(jié)力考試中的應(yīng)用的評論 (共 條)

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