[发明专利]基于人机交互的力学智能分析系统

说明书

本发明公开了一种基于人机交互的力学智能分析系统，包括题目生成模块：通过输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学模型；功能选择模块：根据测试题目的力学模型确定按静力分析还是按动力分析；如果按静力分析，所述功能选择模块中包括：反力计算模块、轴力计算模块、剪力计算模块、弯矩计算模块、变形计算模块；如果按动力分析，所述功能选择模块中包括：动力分析模块、振型显示模块、动态显示模块；结果输出模块：根据用户在所述功能选择模块中所选择的功能输出对应的力学分析结果。其效果是：数据格式简单、输入方便，容易操作，成图精度高，可实现线上教学交互的实时性和动态性。提供智能自动变参功能，可方便用于题库建设。

技术领域

本发明涉及智能教学技术，特别是《结构力学》、《工程力学》教学领域中的一种基于人机交互的力学智能分析系统。

背景技术

目前在线教学和网络教学模式，正处于高速发展阶段，其中工程力学类课程教学中，计算简图表达已经成为在线教学的一个瓶颈技术，主要问题在于教学过程和计算练习时，需要大量的图形进行表达，但手绘图形参数复杂，又要求一定的准确度，而教、学交互中，图形又很难通过文字直接描述。因此，计算简图在计算机系统中更简洁的表达和在用户间更有效交互方式，是目前高校教学力学类课程中需要迫切解决的问题。

现有的通用成熟的商业分析软件，其主要应用领域又基本在于工程分析，对教学模型和工程模型特征的直观表达不足，具体成图效果，仍不能达到教学使用的计算模型和图形的需要。

在题库建设上，目前的力学题库仍为一题一建，这造成题库建设的工作量大，题量也很难在短期内避免重复。而需要较大题量以达到力学训练目的的练习题库建设，按此方式基本不可行，因此，目前的练习作业仍只能依靠教材和有限的教辅资料所附习题，这造成题目数量少，更新慢，无法达到良好的训练目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于人机交互的力学智能分析系统，通过数据文件输入，能够准确形成结构计算模型简图、形成内力及变形分析结果，且参数可以自动调整，以丰富题量。

本发明所采用的具体技术方案是：

一种基于人机交互的力学智能分析系统，其关键在于包括：

题目生成模块：通过输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学模型；

功能选择模块：根据测试题目的力学模型确定按静力分析还是按动力分析；

如果按静力分析，所述功能选择模块中包括：反力计算模块、轴力计算模块、剪力计算模块、弯矩计算模块、变形计算模块；

如果按动力分析，所述功能选择模块中包括：动力分析模块、振型显示模块、动态显示模块；

结果输出模块：根据用户在所述功能选择模块中所选择的功能输出对应的力学分析结果。

可选地，所述题目生成模块所生成的力学模型包括所有类型的支座、结点和单元模型。

可选地，所述数据文件中的内容包括结构类型、变参标志、题干标志、结构附加参数、单元数、结点数、特殊结点数、结点荷载数、单元荷载数、结点坐标、单元信息、特殊结点信息、结点荷载信息、单元荷载信息、自定义变参控制参数以及题目题干信息。

可选地，所述单元信息包括始端结点号、末端结点号、EI(弯曲刚度)、EA(拉压刚度)、单元线质量；所述结点荷载信息包括结点号、方向码、荷载数值；所述单元荷载信息包括单元号、类型码、荷载数值。

可选地，所述结果输出模块中采用带符号参数计算和分数格式输出。

可选地，在所述题目生成模块和所述结果输出模块中采用不同粗细的线条对结点、支座、杆件和荷载进行区分，并使用ARGB颜色系统进行各个图层的图素绘制。

本发明的显著效果是：