基于VB編程的可視化金具設計應用程序*

魏思遠

(中國電建集團成都電力金具有限公司，四川 成都 610100)

0 引 言

電力金具產品在設計研制過程中主要體現兩大性能——機械性能和電氣性能。機械性能在金具設計中占有十分重要的地位，金具強度計算是設計者考慮的一個非常重要的性能指標。在設計過程中，設計人員使用復雜的公式進行計算，重復性勞動多，稍有不慎易導致計算出錯。筆者根據電力金具設計的基礎理論和計算方法，基于Visual Basic高級編程語言，設計可視化操作界面，以金具單眼孔為例，研制出“單眼孔連接金具強度計算應用程序”，并生成可執行的exe應用程序。該應用程序使用簡單、操作方便，提高設計可靠性、準確性，提升工作效率，對廣大工程設計人員具有實際意義。

1 力學理論基礎

1.1 單眼孔力學分析

在電力金具設計中，聯接金具占有非常大的比重，軸孔是最容易產生過載破壞的地方，眼孔是和銷釘配合的單板的孔，如圖1所示。因為應力在眼孔截面上的分布受材料屈服延伸的影響而不均勻，破壞力矩加在危險截面上(c-c斷面)是個梯形。相當于抗拉強度和屈服強度的平均值，根據受力情況，分析推導出故眼孔破壞力為[1-2]：

(1)

式中：F為截面積，mm2，F=ht；h為孔壁厚，mm；t為板件厚度，mm。

根據實驗結果得出眼孔破壞力載荷P的近似計算公式如下：

(2)

式中：K為孔的彎曲度，K=h/R；R為孔壁的平均半徑，mm；σb為材料抗拉強度，MPa。

圖1 眼孔受力示意圖

1.2 參數轉換

根據國標《GB/T 2315-2008電力金具 標稱破壞載荷系列及連接型式尺寸》[3]中的規定，以及金具行業設計人員的設計習慣。作者將傳統理論中原有的4個輸入參數(孔壁厚度、孔壁平均半徑、板件厚度、材料抗拉強度)轉換為符合設計人員習慣的4個參數(孔邊距、眼孔直徑、板件厚度、材料抗拉強度)，具體轉換公式如下：

(3)

(4)

式中：r為孔邊距，mm；φ為眼孔直徑，mm。

2 單眼孔連接金具強度計算應用程序研制

2.1 Visual Basic 6.0簡介

Visual Basic6.0簡稱VB6.0，是微軟公司于1998年推出的可視化編程，VB使用了可以簡單建立應用程序的GUI系統，但是又可以開發相當復雜的程序。它的特點是具有面向對象的可視化設計工具，事件驅動的編程機制，易學易用的應用程序集成開發環境，結構化的程序設計語言，支持多種數據庫系統的訪問，Active技術等。VB面世以來得到各行業工程設計人員的廣泛認可[4]。

圖2 VB6.0程序開發界面

2.2 應用程序界面設計

根據建立的物理參數，設置輸入參數。

(1) 新建7個“Label”控件，將“Caption”屬性作相應修改；

(2) 新建5個“TextBox”控件，以便對應輸入想關聯數據；

(3) 新建1個“CommandButton”控件，將“Caption”屬性修改為“確認”，表示確認參數可以進行計算；

(4) 將“Form1”的“Caption”屬性改為“單眼孔連接金具強度計算應用程序”。

將各個控件的“Width”“Height”“Left”“Top”屬性作適當調整，美化界面，界面如圖3所示。

圖3 單眼孔連接金具強度計算應用程序操作界面

2.3 程序思路

思想：進入界面時，先將文本輸入框清空；輸入相應的參數值，點擊“確認”按鈕，進行計算；在“破壞載荷”“TextBox”里面輸出計算結果。程序代碼如下：

Private Sub Form_Activate()

Text1.Text = "" ′將文本輸入框清空

Text2.Text = "" ′將文本輸入框清空

Text3.Text = "" ′將文本輸入框清空

Text4.Text = "" ′將文本輸入框清空

Text5.Text = "" ′將文本輸入框清空

End Sub

Private Sub Command1_Click()

Dim σ, fi, r1, h, F, t, P, K, r2 As Single ′將各變量定義為單精度浮點值

σ = Val(Text1.Text) ′抗拉強度

fi = Val(Text2.Text) ′眼孔直徑

r1 = Val(Text3.Text) ′孔邊距

t = Val(Text4.Text) ′板厚

h = r1 - fi / 2 ′孔壁厚

F = h * t ′截面積

r2 = fi / 2 + 0.5 * (r1 - fi / 2) ′孔壁平均半徑

K = h / r2 ′孔彎曲度

P = 0.001 * 2.05 * F * σ / (1 + 0.5 * K) ′計算破壞載荷

Text5.Text = Int(Val(P)) ′取整數輸出破壞載荷

End Sub

將程序“運行”后，“調試”驗證程序的正確性，將“工程”生成可執行的exe文件。

3 實例驗算

以某工程實際應用的某三角聯板為例，眼孔直徑φ=20 mm，板厚t=16 mm，孔邊距r=24 mm，設計人員使用材料為Q235，圖紙要求破壞載荷不小于100 kN。

驗證解算結果如下：

圖4 實例運行結果

設計的三角聯板破壞載荷理論值能達到約121 kN，超過是標稱破壞載荷的1.2倍，完全能夠滿足要求。該應用程序的計算結果與實際相符，驗證了程序的正確性。

4 結 語

基于電力金具設計的基礎理論和計算方法，根據相應國家標準的規定及國內工程設計人員的習慣，對設計參數進行適當轉換。采用Visual Basic高級編程語言，研制出“單眼孔連接金具強度計算應用程序”，并生成可執行的exe應用程序。經過調試和驗證，計算結果可靠。該應用程序采用界面友好的GUI系統，可視化強，操作簡單方便，避免設計人員重復性使用復雜的公式計算帶來的計算錯誤，提高設計可靠性、準確性，提升工作效率，可為工程設計人員提供借鑒和參考。