Система дистанционного контроля решения расчетно-ГРАФИЧЕСКИХ работ по сопротивлению материалов «SMControl»
Швачко С.Н., Воронов А.П. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
Блюмкин В.Я. (SHAAL Engineering Ltd., г.Беер-Шева, Израиль)
В статье рассмотрены назначение и основные принципы функционирования системы «SMControl». Представлены основные технологии, использованные при создании системы, алгоритмы функционирования некоторых модулей, а также пути развития системы.
This article considers the purpose and principles of the system «SMControl» running. It also represents the basic technologies, used in the system creation; the algorithms of some modules' operation, as well as the development of the system.
Система «SMControl» разработана и внедрена в учебный процесс сотрудниками кафедры «Механика» БГИТА, на которой читается дисциплина «Сопротивление материалов». Система «SMControl» выполняет две основные функции: дистанционной выдачи заданий студентам и контроль выполнения этих заданий. Система содержит два модуля. Первый модуль представляет собой программу (рисунок 1), предназначенную для формирования расчетных данных, ввода списков студенческих групп, подготовки исходных данных расчетно-графических работы (РГР). Второй модуль имеет веб-интерфейс (рисунок 2) и предназначен для взаимодействия пользователей с системой через интернет или локальную сеть академии.
Программный модуль, созданный в среде программирования RAD Studio 2009 (Delphi 2009), содержит несколько режимов:
– режим формирования таблиц Преподаватели, Факультеты, Специальности, Группы, Студенты, РГР;
– графический режим формирования расчетных схем (рисунок 1);
– режим формирования таблицы Исходные данные;
– режим формирования контрольных вопросов.
Веб-модуль написан с использованием технологии ASP (Active Server Pages). Это технология от Microsoft, позволяющая легко разрабатывать приложения для WWW. ASP работает на платформе операционных систем линейки Windows NT и на веб-сервере Microsoft IIS (Internet Information Server). Файлы ASP – обычные текстовые файлы, содержащие исходные тексты программ. Файлы делаются с помощью любого текстового редактора.
ASP позволяет подключать к Web-страницам программы, написанные на скриптовом языке. В данной системе используются языки VBScript и JavaScript.
Также технология ASP позволяет использовать внешние COM-компоненты. Расчетные схемы в системе генерируются при помощи внешнего COM-приложения, написанного на языке Object Pascal в среде программирования Delphi 2009.
Рисунок 1 – Режим формирования расчетной схемы
Веб-модуль содержит два режима: студенческий и преподавательский.
В студенческом режиме пользователю предоставляется возможность просмотреть исходные данные задачи (рисунок 2), доступных для его специальности на текущий день, выполнить контроль решения задачи, выполнить контроль знаний, ответив на контрольные вопросы. Также в этом режиме доступны справочные материалы по сопротивлению материалов: сортаменты двутавров, швеллеров, равнополочных и неравнополочных уголков, геометрические характеристики простых фигур.
В преподавательском режиме пользователю предоставляется возможность просмотреть персональные данные студентов, исходные данные задачи, как для отдельного студента (рисунок 2), так и для всей группы, просмотреть результаты расчета задачи для каждого студента, отчеты по результатам контроля решений задач и контроля знаний. Преподаватель получает информацию не только о том, прошел ли студент контроль, но и о том, сколько попыток совершил.
Центральным звеном системы «SMControl» является база данных MS Access, содержащая несколько таблиц, которые можно разделить на следующие группы:
1) Информация о пользователях (таблицы факультеты, специальности, группы, студенты, преподаватели, РГР).
2) Параметры доступа к системе (доступные РГР, контролируемые параметры, время контроля, максимальное количество попыток).
3) Тесты (контрольные вопросы, ответы).
Рисунок 2 – Режим формирования расчетной схемы
4) Результаты контроля (сессии пользователей, результаты контроля решений задач и знаний).
5) Данные по расчетно-графическим работам (параметры расчетных схем, параметры генерации исходных данных, исходные данные для студентов).
6) Сортамент металлопроката (сортаменты двутавров, швеллеров, равнополочных и неравнополочных уголков).
Взаимодействие системы с базой данных осуществляется при помощи SQL-запросов.
В настоящее время система «SMControl» позволяет выполнять контроль по двум задачам: «Геометрические характеристики плоских сечений» и «Внецентренной сжатие столба». Рассмотрим алгоритм расчета геометрических характеристик плоских сечений.
Расчетно-проектировочная работа «Геометрические характеристики плоских сечений» включает себя расчет сечения, состоящего из трех элементов: полосы, неравнополочного уголка, двутавра либо швеллера. В каждом сечение выбирается базовый элемент, относительно которого описывается положение всех элементов сечения. Топология каждого элемента сечения кодируется пятью цифрами:
– номер элемента (1 соответствует базовому элементу);
– тип элемента (рисунок 3);
– базовая точка базового элемента (для базового элемента указывается нуль);
– базовая точка;
– положение элемента (рисунок 4).
Предусмотрены четыре типа элементов (рисунок 3): 1 – двутавр; 2 – швеллер; 3 – неравнополочный уголок; 4 – полоса (лист).
Исходные данные для расчета содержат номер сечения, номер двутавра или швеллера, номер неравнополочного уголка и размеры полосы.
Геометрические характеристики прокатных профилей принимаю по таблицам сортаментов, полосы – по соответствующим формулам. Расчет геометрических характеристик плоских сечений осуществляется по формулам «Сопротивления материалов».
Контролируемые параметры: площадь поперечного сечения А, центральные моменты инерции Jx, Jy, центробежный момент инерции Jxy, максимальный и минимальный главные моменты инерции Jmax, Jmin, угол поворота главных осей α.
«SMControl» – развивающаяся система. В ближайшее время планируется охватить все расчетно-графические работы курса «Сопротивления материалов», а также интегрировать систему с функционирующей в академии системой дистанционного образования «Прометей».
Рисунок 3 – Нумерация точек элементов сечения
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
Рисунок 4 – Возможные положения элементов