运用Python编写有砟轨道道床可视化,分析道砟物理力学性能,预测在不同垂向力与剪切力作用下,分析道砟的动力性,并设计一窗口,可编辑垂向力与剪切力可视化
时间: 2023-12-08 13:06:57 浏览: 36
要运用Python编写有砟轨道道床可视化,分析道砟物理力学性能,并预测在不同垂向力与剪切力作用下的动力性,可以使用Python中的Matplotlib库、Pandas库和SciPy库。下面是一个简单的Python代码示例:
```python
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import scipy.integrate as spi
# 读取数据
data = pd.read_csv('railbed.csv')
# 绘制道砟分布图
plt.plot(data['distance'], data['railbed'], label='道砟分布')
plt.xlabel('距离')
plt.ylabel('道砟高度')
plt.legend()
plt.show()
# 计算道砟物理力学性能
max_height = data['railbed'].max()
min_height = data['railbed'].min()
mean_height = data['railbed'].mean()
std_height = data['railbed'].std()
# 输出结果
print('道砟最大高度:{} mm'.format(max_height))
print('道砟最小高度:{} mm'.format(min_height))
print('道砟平均高度:{:.2f} mm'.format(mean_height))
print('道砟高度标准差:{:.2f} mm'.format(std_height))
# 定义微分方程
def model(t, y, Fv, Fh):
x, v = y
dxdt = v
dvdt = (K * (L - x) - C * v - m * g - Fv - Fh) / m
return [dxdt, dvdt]
# 定义时间和初始条件
t = np.linspace(0, 20, 1000)
y0 = [0, v0]
# 定义垂向力和剪切力
Fv = 10000 # 垂向力
Fh = 5000 # 剪切力
# 求解微分方程
sol = spi.solve_ivp(model, [0, 20], y0, t_eval=t, args=(Fv, Fh))
# 绘制位移和速度的变化曲线
plt.plot(sol.t, sol.y[0], label='位移')
plt.plot(sol.t, sol.y[1], label='速度')
plt.xlabel('时间')
plt.ylabel('位移/速度')
plt.legend()
plt.show()
# 设计可视化窗口
from tkinter import *
def calculate():
Fv = float(entry1.get())
Fh = float(entry2.get())
sol = spi.solve_ivp(model, [0, 20], y0, t_eval=t, args=(Fv, Fh))
plt.plot(sol.t, sol.y[0], label='位移')
plt.plot(sol.t, sol.y[1], label='速度')
plt.xlabel('时间')
plt.ylabel('位移/速度')
plt.legend()
plt.show()
root = Tk()
label1 = Label(root, text="垂向力:")
label1.pack()
entry1 = Entry(root)
entry1.pack()
label2 = Label(root, text="剪切力:")
label2.pack()
entry2 = Entry(root)
entry2.pack()
button = Button(root, text="计算", command=calculate)
button.pack()
root.mainloop()
```
该代码首先利用Pandas库读取了一个包含道砟高度分布数据的CSV文件,然后利用Matplotlib库绘制了道砟分布图,并分析了道砟高度的最大值、最小值、平均值和标准差等数据。接着,利用SciPy库求解了带有垂向力和剪切力作用的微分方程,并利用Matplotlib库绘制了位移和速度的变化曲线。最后,设计了一个可编辑垂向力和剪切力的可视化窗口,以便用户可以自行设置不同的力值并查看结果。通过修改数据文件和计算方法,以及添加其他的力学参数和计算方法,可以分析不同条件下的道砟动力性能。
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