用Excel解决结构力学计算问题

常建梅 宋媛媛

0 引言

在长期的结构力学教学中,发现学生做作业需要的时间很长。究其原因:1)课程内容不熟悉致使方法运用不熟练造成花费时间较多;2)计算内容很多,手算起来不容易,尤其是超静定结构,方程解错了,后续的内力位移等都会出错。回过头来重算,所用的时间自然就增多了。而对于学习结构力学,一定数量的习题是必须要保证的,否则很难掌握和理解所学的内容。这就给学生带来很大的困扰,在学习结构力学和其他课程的时间分配上经常会有冲突。在保证一定计算能力训练的基础上,如果能再找到一种简单的辅助算法,一定可以让学生分析问题和解决问题的能力得到同步提高。

Excel拥有强大的数据处理功能。近年来,在诸多领域包括土木工程,越来越多的人已经开始使用Excel来处理一些实际问题。另一方面,对Excel的掌握也正在成为国内外土木工程领域中的一项不可缺少的要求,在美国,利用Excel制作表格用于解决工程问题的计算表单(Spread sheet)是对结构工程师的一项基本要求,美国注册结构工程师的考试大纲就明确将Spread sheet列为考试内容,而且美国的很多大学里的土木工程专业,也开有计算表单方面的课程。所以,让在校的本科生将重要的专业基础课《结构力学》和强大的软件Excel联手,在学习结构力学的过程中辅以Excel程序应用,不仅解决学习阶段的问题,还可以为以后的职业生涯开辟更宽广的道路。

1 用Excel求解线性方程组

1.1 在力法和位移法中的应用

在超静定结构计算中,不论位移法还是力法,都要求解线性方程组。……