变型设计研究现状
1.变型设计的基本概念
变型设计是关于设计方法和过程的一种分类定义，是指提取已存在的设计或设计计划、做出特定的修改以产生一个和原设计相似，但在功能上或外观上具有创新意义的新产品。这种修改一般不破坏原设计的基本原理和基本结构特征，是一种参数的修改或结构的局部调整或两者兼而有之，其目的是快速、高质量、低成本地生产新产品以满足不断变化的市场要求[1][2][3][4]。
1989年J.stutz和R.L.kashyap[5][6]在ASME International computers in Engineering conference and exposition上第一次提出了变型设计（variant design）的概念。他们根据设计中含有的创造性的多少把设计分为三个不同的类型:创新设计(original design),适应性设计（adaptive design）和变型设计（variant design）。并提出变型设计在机械设计的比重大概为30%。Prebil[6]也把产品设计分为类似的三类，在对许多大公司的产品分析后也认为产品设计中的70%为变型设计和适应性设计，只有小部分才是创新设计。
在国内，变型设计的定义是：在保持产品基本功能、基本原理和基本结构实现方案不变的前提下，对产品的某些局部功能和结构的调整、变更以适应新的要求．或是通过对产品的结构形式和尺寸的调整、变更以满足不同工作性能的要求，而且均要最大限度地利用企业现有资源；这种设计方式使计算机辅助下的快速产品开发RPD(Rapid Product Development)成为可能[7]。
变型设计充分利用了重用性原理，把成熟产品的可重复使用的单元（包括可重复使用的零部件和可重复使用的生产过程）进行重新利用和组合。通过采用标准化，模块化和系列化等手段，充分挖掘和利用这些单元，将客户个性化的产品的生产问题通过部件重组和过程重组全部或部分的转化为生产成熟产品的问题，从而以较低的成本，较高的质量和较快的速度生产出客户满意的产品。
2.变型设计的意义和作用
市场竞争的日益加剧、买方市场的形成和产品更新速度的加快是当今制造业的显著特点。顾客对产品的要求越来越高，不但追求产品的高性能、低价格，而且对产品提出了个性化和多样化的要求。产品个性化表现为越来越多的产品是为特定顾客、特定目的和特定环境下的使用而生产，这将导致单一的同类规格的消费市场裂变为一系列满足不同需求的细分市场，细分市场又进一步强化了产品的多样性。由于市场的复杂多变和不可预期，要求企业具有快速响应市场的能力，面对瞬息万变的市场环境，要求企业能抓住稍纵即逝的机遇，迅速开发出满足市场需求的产品。随着技术的进步，产品的结构越来越复杂，技术含量越来越高，使产品的成本逐步增大，开发周期日益加长。解决这个矛盾的有效途径是利用现代信息技术实行产品变型设计的策略，即通过对成熟产品的变型设计，最大程度地重用企业已有资源。应用变型设计策略响应市场需求，能够极大地提高快速响应市场的能力，提高产品开发速度和质量，增加产品的可靠性。Pahl 和Beitz 最早将设计分为创造性设计、适应性设计和变型设计。考虑到适应性设计和变型设计有许多不同于创新设计的共同点，我们将设计分为创新设计和变型设计。根据对企业的大量调查分析，有70%以上的设计工作属于变型设计。所谓变型设计是指：在保持产品基本功能、基本原理和基本结构实现方案不变的前提下，对产品的某些局部功能和结构的调整、变更以适应新的要求，或是通过对产品的结构形式和尺寸的调整、变更以满足不同工作性能的要求。变型设计的核心是最大限度地利用企业现有资源，包括企业的产品信息资源和设计资源；其目的是快速、高质量、低成本地生产出满足不同顾客需求的新产品。总之，变型设计具有如下重要意义：
(1)最大程度地重用企业成熟的产品资源(包括信息资源和设备资源)；
(2)提高企业快速响应市场需求的能力；
(3)适应多品种小批量生产模式，满足企业对市场细分的需求，具有很强的灵
活性和适应性；
(4)提高产品质量、可靠性，降低开发成本。
3.目前存在的变型设计理论和方法
变型设计的理论相对已经比较成熟，它的基本流程也为大多数研究人员所接受，对于如何实现变型设计，人们提出了很多的方法。通过文献资料的整理，主要有一下几种变型设计方法：
1.基于装配模型的变型设计理论
装配模型通过建立零部件之间的几何模型及它们之间的装配信息描述，表达并维持设计意图、产品原理和功能，是一种支持概念设计和技术设计的产品模型。
目前的CAD系统的几何模型建模方法是从零件的建模开始，以完成零件的拼装形成整个产品几何设计为最终目标。这种方法是一种自底向上的建模方法[8]，同时也难以表达产品的功能信息、装配信息等设计者的设计意图，因为产品的功能不是由单个零件表现出来的，而是由不同零件的组合即装配体实现的。因此装配模型是提供和维护产品功能设计意图的关键[9]。装配建模即是装配模型的建立过程，旨在建立完整的描述产品装配信息的数据模型，以期不仅可以表达零件的几何模型，而且可以通过表达零件之间的装配关系反映整个产品的功能要求和设计者的设计意图[10]。
常用的描述零件及零件之间装配关系的数据模型有两种:
关系模型:主要用联接图方式来表现零件之间装配关系，在联接图中，节点表示零件，联接弧表示零件间的装配关系。
层次模型[11]：以关系模型为基础，增加零件的安装顺序约束，可以得到装配层次模型，零件子装配体和装配体之间形成层次关系，装配分析和设计分析以子装配体为研究对象。
但这两种数据模型表达的设计信息仍然十分有限，只表达了零件之间的装配位置关系，无法从这些关系中获取更多的产品功能要求和设计者的设计意图[12]。
装配模型是人们为了提高CAD的智能水平和为了支持设计过程的较高层次而提出的，它比较符合人们的自然设计过程，同时也是一种良好的变型设计方法，近年来国内外对装配模型及建模方法进行了深入的研究，但至今仍未形成完整的理论体系和实用的建模手段[13]。
2.模块化变型设计
模块化设计是以功能分析为基础，通过功能相同而性能用途不同的各模块的相互组合而实现各种基型产品和变型产品[14]。
模块化设计包括模块的创建和模块的综合两个过程[15][16][17]。模块创建包括功能模块的划分过程和功能模块的结构设计过程;模块综合则是根据具体设计要求，进行功能分解，并从模块集中选择合适的模块实现分解功能，并最终将分功能模块组合形成产品。
模块化设计可以使产品的设计、制造周期大大缩短，降低成本且提高产品的质量，并可使产品具有很大的灵活性和适应性;能快速响应用户的多品种、小批量的需求，使产品具有很强的市场竞争力。
模块化设计是建立在模块的定义和组织管理基础之上的，其对特定产品的模块的划分不是随意的，而且模块与模块之间的装配关系是预先确定的，也不能随意改变，因而这也就限制了其使用范围。它适用于机床等行业中产品功能基本相同，但多品种的产品设计。使用这种设计方法不可能建立一种通用统一的设计环境或适用于较大范围的产品设计[18][19][20][21]。
3.基于特征的变型设计理论
特征技术是为了克服传统CAD系统的缺陷，为了CAD/CAM集成的需要提出的。
传统的CAD系统的产品建模方法是几何建模，是基于形体的几何尺寸的造型方法，它们的模型都不包括诸如定位基准、公差、表面粗糙度、加工装配精度及材料等工程信息，因而只是产品的几何表示，不能满足产品设计及加工的要求。
特征设计是面向设计和制造的全过程，它是以几何模型为基础并包括零件设计、生产过程所需的各种信息的一种产品模型方案。它允许设计者通过组合常见形体，如:槽、筋、凸台、键槽等来完成产品的设计[22]，而不是使用抽象的几何点、线、面。系统提供了不同属性值实例化特征的能力，而且一般常用的形状特征由系统设计者以特征库的形式提供给用户，且许多系统允许用户用自定义特征扩展系统特征库。
特征技术的发展给产品的变型设计提供了一种手段，用户通过对一系列特征的实例化和特征的自动维护达到产品的变型设计的目的。
但特征技术存在许多问题[23]:设计人员在设计时必须采用系统预定义的特征来设计产品;特征设计使概念设计、技术设计完全受制造方法的限制;特征设计用于变型设计时，一般和参数化设计方法结合，但特征
间的交互作用对特征的影响和设计过程中特征的有效性的维护，都是这种变型设计方法的致命缺陷。从根本上讲特征设计是零件级的设计，特征设计无法支持概念设计和自顶向下的设计方法，不支持产品设计的全过程.
4.基于参数设计和变量设计方法的变型设计
参数设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系。参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应关系，设计结果的修改受到尺寸驱动。生产中最常用的系列化、标准化设计就是属于这一类型[24]
变量设计是设计对象的修改需要更大的自由度，通过求解一组约束方程来确定产品尺寸和形状。约束可以是几何关系，也可以是工程关系，约束结果的修改受到约束方程驱动。
参数设计和变量设计适用于产品的初始化设计和定型产品系列设计，使产品的设计图纸可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改。
在变量设计中必须着重考虑的是约束满足问题，而设计一个高效的约束求解器则是变量设计的难点。目前国内外基于约束的变量设计方法的实现方案主要有洲:数值约束求解方法迭代法、基于规则的几何推理方法、基于图论的约束求解方法、基于构造过程的方法。
目前变量设计是CAD系统研究的重点[25]，但因为其表达的信息量小、约束的多样性和处理工程约束的复杂性，使目前的变量设计从系统无法完全解决变型设计中存在的问题。
5.基于实例推理技术的变型设计理论
基于实例推理技术的核心思想是在进行问题求解时直接利用以往的成功经验[26]，将它应用于设计领域就是直接参考以往的类似的产品或零件实例，通过必要的修改生成新的产品或零件。这种推理技术符合人们的传统思维形式，所以适合已进行比较大型的结构变型设计的智能推理，是进行变型设计的基本推理方法。
杨海[26]提出了基于实例的变型设计的基本原理和关键技术，其中几个关键环节难点是：①实例的内容和表示；②实例的组织和检索；③实例的修改。
所以基于实例的推理技术是一种推理方法，可以适用于各种变型设计的领域，如零件的变型设计、产品的变型设计和工艺的变型设计[27][28]。
基于实例推理技术是人工智能中新崛起的一项重要技术，其核心是在问题求解时直接利用以往的成功经验。将它应用于设计领域，就是直接参考以往的类似产品实例，通过必要的修改生成新的产品。被称为知识之父的Feigenbaum认为“CBR是一种前景非常好的方法”，“几乎所有的工程问题都是面向实例的”。CBR 的基本推理步骤是:
(1).提出问题
输入待解决问题的要求、初始条件以及相关信息。
(2)提取实例
根据问题要求及初始条件，从实例库中提取一组与当前问题相似的实例。
(3).修改实例
从相似实例中找出最相似的实例或通过多个实例的组合，形成日标问题解决方案，并通过对目标方案的修改来满足当前的要求。
(4).存储实例
问题解决之后，当前的解即可作为新的实例存入实例库中。
4.变型设计的基本方式
产品的变型设计就是以产品的基本型式的基础上，按照一定的规律对其结构、配置做出一定范围内的变动、调整，从而推导出满足不同用户要求的一系列变型产品。一般来说，变型设计依照其变动程度与范围，分为两种基本方式[29]。
(1)产品规格的变化。这种变型方式是指在不改变产品主要功能参数和结构配置的条件下，对基型重新确定尺寸，即产品的尺寸发生变化。
(2)产品型号的变化。该变型方式的主要特征是产品的主要功能参数也要发生变化，随之产品的尺寸规
格、局部结构也发生了变化，即产品的结构和尺寸都发生变化。
在实际的设计过程中，为了实现上述两种方式的变型设计，主要采用的方法是建立成组技术系统，即将构成产品的，具有相似功能、相同结构的零部件作为一族，各族之间依据其具体功能参数、结构组成不同而相互区别。当变型设计过程中需确定某一零部件时，就在相应的零部件族中进行选择、调整。采用成组技术[30][31][32]系统具有以下优点:能重复使用结构合理、经过实践检验的零部件;减少零部件的类别，便于信息处理和设计自动化;在设计过程中，可能会有多种设计方案可供选择，采用成组技术系统有利于进行比较，根据机械产品设计的特点，无论是对于变规格还是对于变型号的产品设计，采用成组技术系统都是可行的。只要构成产品的零部件足够，那么就可以很容易实现变规格的产品设计，而对变型号的产品设计而言，只要产品的基本功能相同，运动参数和动力参数相当，零部件的互换也仍然能够实现[33]。
5.变型设计的基本流程
一般而言，产品的基本原理、结构、功能早在开发基型时就已确定了，因此变型设计的主要任务是根据用户的具体要求，对基型产品的结构形式、组成模块做出合理选择，最终设计出符合规格要求的整机结构，其基本流程如图所示[13]。
在图中，部件库、零件库实际上构成了变型设计中所需的成组技术系统，并且它们在设计过程中均是可更新、可添加的。当然，须注意的是作为变型设计基础的产品基型必须具有可扩展性，即具有变型的可能性，另一方面，变型设计所能作出的变动、调整是有限的[34]，只能满足一定范围内的要求。
变型设计的基本流程
企业在长期的生产活动中积累了大量的极其宝贵的产品信息(图纸、文件、数据、经验、标准、规范等)，对这些信息进行充分挖掘和科学重组，使之成为有用和便于重复利用的产品信息资源．并将其存储在数据库中，加上在先期开发中所积累的信息资源，就足以有效支持对市场的快速响应。其要点是在新产品的设计、研制和制造过程中,尽量重组已有的信息资源(尤其是成熟零部件)，新产品本质上就是建立在对原型的基础上,它特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组，通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到尽可能多的重用．从而达到以快交货、高质量、低成本和重环保的快速响应竞争策略去赢得市场的目的。要实现快速的产品变型，首先要针对某一产品类型建立完整的产品设计模型，然后对模型根据用户的具体要求进行实例化变型设计[9].模型的实例化主要分为零件级和产品级来进行的。对于零件级来说，目前大多数的CAD软件都已经实现了三维的参数化造型，融合了尺寸驱动技术。对于产品级的模型来说，情况就没有这么简单了。虽然CAD软件也可以建立产品级的装配模型，但是它实现的是一种自下而上的建模方法。就是把建模完的零件或部件的三维模型在CAD中进行简单的装配，零件和零件之间没有建立起必要的联系。假如设计者要对这个模型进行变型设计生产出符合顾客需求的产品，不能直接对装配模型进行修改。因为对一个零件的修改，它只是对该零件进行修改，并没有对和它相配合
的零件进行修改。这将导致装配模型不可用，零件和零件会产生干涉。设计者还是必须从零件开始变型，然后再装配，还是要经历重复的劳动。所以零件级的变型设计和产品级的变型设计有着本质的区别。原因就在于装配体里零件和零件存在了联系（配合关系、层次关系、平动约束、旋转约束等等）。目前大多数的变型设计主要在零件级。虽然也有人开始了产品级的变型设计，但是只是在起步阶段，现在还不成熟。
6.变型设计国内研究现状
浙江大学的江力、孙守迁等[35]针对变型设计的基本特点，提出了以基于实例的推理为基础，综合运用规则推理和约束满足方法来完成产品的变型设计活动。
基于实例推理的混合求解模型
江力、孙守迁等还对面向变型设计的知识表达模型、混合求解模型（如上图所示）、近似匹配算法、实例模板选择算法以及系统框架进行了研究。
清华大学的田凌、童秉枢等[36]结构变型设计理论和成组技术研究开发了一套支持零件建模的规范零件CAD系统，此系统可以通过变型生成二维图纸信息文件和工艺信息文件。
中国工程物理研究院的何朝明等[37]根据泵类产品的特点开发了支持参数化变量化的变型设计系统，并且建立相关的标准件库和部件库。合肥工业大学的张红旗、曹文钢等[38]基于实例推理的变型设计技术的基本原理、工作流程及其实施的关键技术做了深入的分析和描述，并在此基础上开发了“汽车底盘变型设计系统”。南京航空航天大学的钱晓明、王宁生等[39]根据快速变型设计的特点，研究了变型设计系统的总体框架（如图所示），将产品模型划分为功能模型、结构模型、原理模型和制造模型，以使产品模型具有响应用户、支持快速变型的能力。
产品快速变型设计系统总体框架
同济大学的齐从谦、贾伟新等[40][41][42][43]提出顶层基本骨架（Top Basic Skeleton,TBS）的概念来进行支持变型设计的装配模型建模方法，顶层基本骨架是整个产品自顶向下设计展开过程的核心，是各个子装配之间相互联系的中间桥梁和纽带，实现产品在设计过程规划中信息的传递、共享、集成和变更。浙江
大学的吴扬东等[44]开发的基于W eb的变型设计系统原型，使设计人员可以通过浏览器进行产品的变型设计。
上海交通大学的赵继云、钟廷修等[45]对变型设计所需要的CAD系统要求进行了研究，认为CAD系统要能够支持变型设计需要满足以下要求：
1) 提供维持原有产品功能、原理的方法和工具；
2) 提供对已存在的设计的有效管理和组织的手段，方便对设计的检索和存取；
3) 提供对已存在的设计的快速修改的方法和工具。
提出了一种支持实例推理变型设计的基于装配模型的变型设计框架（如图所示），它可以充分发挥装配模型和CBR技术各自的优点，解决常用变型设计方法的缺陷。
基于装配模型的智能变型设计框架
上海交通大学的乔进友、金忠孝等[46]对支持快速变型设计的PDM系统进行了研究，将支持变型设计的PDM系统分为事物特性表管理、分类编码管理、产品资源管理、过程等四个主要模块，并提出了基于标准编码集成了CAD、CAPP、CAE、CAM和MRPⅡ等系统的体系框架。
浙江大学的鲁玉军、余军合、祁国宁、吴扬东等[47][48][49]对基于事物特性表的产品变型设计进行了研究，认为事物特性表描述了标准化和规范化的产品信息，可以方便地实现产品变型设计和下游过程的变型响应，并基于计算机集成产品工程哲理和方法，以CAD系统SolidEdge为具体应用对象，研究了基于事物特性表进行产品变型设计的原理，并借助Excel的表处理功能建立了事物特性表，对SolidEdge的变量表功能进行了二次开发，还通过二者的集成，实现了产品变型设计的方法和过程。
天津大学的郭津津等[50]对变型设计中涉及到的涉及过程、设计数据和设计资源的组织和管理进行了研究，把基于产品结构的设计方法和模块化设计方法有机的结合起来，充分利用参数化、变量化及CBR等技术，实现了产品快速变型设计。
7.变型设计国外研究现状
Stutz、Kashyap和Prebil等[51][52]人对变型设计所占产品设计的比例进行了统计，认为企业70%左右的产品设计属于适应性设计或变型设计的范畴。纽约州立大学的Wang 和Nagi等[53][54]通过建立装配产品模型零部件之间的尺寸关联关系的约束组，将变型设计过程归结为一个混合整数线性规划(MILP)问题，用组合求解过程实现装配产品变型设计的优化。Jorg和Ines等[55]提出一种DEKLARE方法体系，通过约束设置的方式实现智能变型设计，DEKLARE方法体系有部分组成：设计知识的分析体系（Design Knowledge analysis framework）、设计描述语言（Design Description Language）、设计咨询系统（Design Advisory System）。Wilkes和Leonard等[56]用变型设计方法给零件构建族模型，用表格方法来描述每个产品及其元件，元件在产品中是以特征形式来描述的，把变型设计方法和表格方法结合起来实现产品的变型设计。Chandrasekaran[57]提出PCM(Propose-Critique-Modify)设计方法，在变型设计中引入实例推理技术，很好的说明了设计过程与CBR过程的对应关系。
8.变型设计软件开发现状
方喜峰、吴洪涛等[58]把变型设计与基于实例的推理相结合，采用高级语言Visual C++与UGⅡ数据库接口技术，实现了原型系统的参数化设计。该系统的数据库及其维护的模块包括实例库、规则库、知识库、实例信息库、特征信息库、标准参数库、优化结果库以及他们的管理和维护。该系统能够把用户输入的初始参数与零件模型概念层事物特性表中的参数进行匹配，搜索出最相似的实例，并可对齿轮形式和布置形式需要进行选择，然后打开装配模型，参照优化计算的结果，改变零件的尺寸参数或局部调整结构，参数规则库和知识库判断和决策变型过程中出现的干涉等情况，给出合理的修改建议，实现快速变型。
吴扬东等开发了基于Web的变型设计系统，该系统使设计人员可以通过客户端从服务器端获得零部件模型的参数和设计规则等信息，然后使用SolidEage系统打开本地的模型文件，并把参数和设计规则等信息附加到模型之上，供设计人员进行变型设计。该系统使用户可以通过浏览器来进行变型设计，方便了设计人员的操作，是面向与低级用户的变型设计。
江力、孙守迁等把基于实例推理的变型设计方法应用实际当中，为上海某公司开发完成了“细纱机模块化设计系统”。鲁玉军、余军合等人在通过对SolidEdge的二次开发，实现了基于事物特性表的变型设计方法。
9.变型设计目前存在的问题
(1)现有变型设计理论目前大多停留在理论研究阶段，实用的产品变型设计系统还很少见。如何利用现有的CAX 系统进行产品建模、分析评价、变型设计仍需要深入研究。
(2)现有的变型设计理论在企业产品资源的重用方面研究较多，对如何调整和修改基型产品，形成变型产品方面研究较少。主要原因是产品设计的复杂性、多样性，企业的实际情况千差万别，很难总结出通用的基型产品变型设计修改方法。
(3)分析评价方面研究较少，包括评价指标体系的建立、分析评价模型的快速生成、分析评价方法等。在变型设计过程中需要进行大量的分析评价，一方面分析评价变型设计的结果，另一方面为变型设计修改提供依据，另外，分析评价也是知识获取的重要手段。
(4)缺乏系统集成方面的研究。产品变型设计过程是一个有机整体，只有将与产品变型设计有关的产品模型、设计过程模型、产品资源(实例库、知识库、数据库)、任务模块、分析评价及修改等集成起来，才能充分发挥作用。变型设计系统一般以CAD/CAE/CAM/PDM 技术作为依托，因而CAD/CAE/CAM/PDM 系统集成是变型设计系统集成的基础。
(5)知识库单一。现有变型设计知识的获取方法主要是建立实例库，实例库就是变型设计系统的知识库，通过实例存贮，不断丰富知识库的内容。实际上，变型设计过程中能够获取的知识，不仅仅是实例，还有其它许多方面的知识，如各种标准和规范、经验数据、CAX、相关基础学科理论知识等
10.变型设计研究方向探讨
根据现有对变型的研究特点和存在的不足分析，作者认为未来变型设计的研究方向主要有：
(1) 研究可实现规格变型和型号变型的变型设计方法。
(2) 研究变型设计的优化算法，使变型的产品在满足性能需求的情况下，可以按照一定的指标进行优化。
(3) 研究基于网络的变型设计系统，研究变型设计系统与产品数据管理系统、企业资源计划之间的集成，使设计系统与其它系统通过信息共享来实现企业的计算机集成制造。
(4) 研究变型设计对企业产品设计的标准化、模块化和规范化的支持，变型设计的过程某种程度上背离了产品设计的标准化和规范化工作，所以需要研究变型设计的规则库，限制设计的随意性，以及能够对产品零部件使用情况进行数据挖掘，提供零部件族模型建模的建议，推进企业产品的标准化和规范化工作。
(5) 扩充变型设计系统的标准件库，是建模人员无须自己去建立大量的标准件模型，提高系统的可操作性和便携性，区分不同水平的设计人员，使变型设计系统既可以面向高级用户又可以面向低级用户。
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课题研究的设计思路及实施情况介绍 信息技术与《地基与基础》课程有效整合的研究课题研究介绍汇报人：吴超英汇报人：吴超英介绍内容一、课题研究的背景二、课题研究的实施过程三、课题研究的成效显著四、课题研究的成果丰硕五、课题顺利结题 2 信息技术与《地基与基础》课程有效整合一、课题研究的背景《地基与基础》是理论性和实践性很强在选择地基和设计基础之前，要通过各建筑工程技术专业种测试和实验，获得地基土的各种计算资料。的一门重要专业基础课程，其任务是综合性很强涉及到工程地质、土力学、建筑力学、保证各类建筑物安建筑结构、建筑材料、施工技术等学科全可靠，使用正领域。常，不发生各种地教学内容繁杂，理论抽象基基础工程质量事学生难以接受，教师难教，学生难学，故。教学效果欠佳。 3 信息技术与《地基与基础》课程有效整合案例 1：广西有个“楼坚强” 2009年5月 19日，某房地产开发公司将广西梧州一栋9层高的旧建筑物进行爆破拆除后，原本9层变7层，底下的一、二层也不见了，楼体倾斜但依然“屹立”不倒，最后还是用机械完成拆除。 4 信息技术与《地基与基础》课程有效整合案例 2：上海有个“楼脆弱” 2009年 6月27日早 5时30分左右，位于上海闵行区的“莲花河畔景苑”小区一幢已接近完工的在建13层商品楼突很有讽刺意
味的是，新修订的《建筑抗震鉴定标准》国家标然整体倾准将于7月1日正式实行。新标准对现有建筑的抗震设防提出明倒，造成确要求：在规定的使用年限内须“小震不坏，中震可修，大震一人死不倒”。这幢楼怎么不震就倒了？亡。 5 信息技术与《地基与基础》课程有效整合二、课题研究的实施过程课程教学设计调查信息技术与《地基与基础》课程创建教学资源有效整合实施过程教材创新整合精品课程教学过程整合自主学习整合 6 信息技 术与《地基与基础》课程有效整合1.开展课程调查确定主攻方向在校学生同类学校施工单位调查调查调查通过开展课程调查，摸清高职《地基与基础》课程教学的现状和存在的问题，掌握社会发展与工程实际对该课程的具体要求，确定课题研究的主攻方向，作为应用信息技术与该课程有效整合的突破口。 7 信息技术与《地基与基础》课程有效整合2、实现课程体系有机整合原先三门课程建筑工程识图整合成现在一门课程地土力学与地基基础基 与基础课程类型：专业课基础工程施工学时： 90学时8 信息技术与《地基与基础》课程有效整合3、以职业教育的特点合理设置课程内容课程内容整合我们依据工学结 合理念对岗位典型工作任模块五务进行分析，以够用为度，满足后续课程需要模块四为原则，我们对该课程模块三设置了5个模块，38个模块二项目单元的教学内容。
InSAR技术在变形监测中的应用研究 卫星合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)通过对地面同一地区进行两次或多次平行观测，得到复图象对，从复图像对中提取相位信息，作为获取地表三维信息和变化信息的信息源，用以获取DEM和监测地表面的变化。InSAR技术在地面沉降、自然灾害等地面变形监测方面已得到广泛的应用。本文就InSAR在变形监测中的应用现状、存在的问题及前景进行了探讨。 1．引言 合成孔径雷达干涉（InSAR）测量技术是在合成孔径雷达（SAR）技术基础上发展起来的雷达成像技术。它继承了SAR的全天候、全天时、大范围、有一定穿透能力等优点。在早期，InSAR技术的应用主要是地形制图，生成DEM，开展形变比较明显的地震形变、地壳形变、火山活动、冰川移动等大面积监测研究，后来随着InSAR技术的不断成熟和研究工作的不断深入，又逐渐转向地面沉降、山体滑坡等引起细微持续的地表位移[1]。InSAR 技术除了具有高探测精度(亚厘米级) ,而且具有低成本、近连续性和遥感探测的能力, 无疑将成为今后地面沉降探测技术的研究重点和发展方向。另外，星载InSAR系统有利于大范围测绘和动态过程的长期监测，特别适合危险地区和人类无法进入地区的研究工作。因此，该技术在军事、国民经济建设中，有着极其广泛的应用。 InSAR技术在应用方面还存在很多问题亟待解决。InSAR技术对大气误差、遥感卫星轨道误差、地表状况以及时态不相关等因素非常敏感, 这造成了InSAR技术应用中的困难。在干涉数据的获取方面，星载干涉SAR大部分是重复轨道获得的，由于周期比较长、两次飞行轨道存在夹角等问题使得相干性大大降低，影响了DEM提取的精度。为了获取高质量、稳定的干涉数据源，只有采用双天线的SAR系统才能得到保证，但目前还缺少双天线的星载SAR系统，这也大大限制了InSAR的发展。 InSAR技术的理论研究除了对SAR与InSAR成像技术研究以外，更多集中在InSAR技术 研究的一个新的热点研究方向。 2．合成孔径雷达干涉测量原理 合成孔径雷达干涉测量是利用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统，通过两副天线同时观测(单轨模式)，或两次近平行的观测(重复轨道模式)，获取地面同一景观的复影像对。由于目标与两天线位置的几何关系，在复图像上产生了相位差，形成干涉纹图。干涉纹图中包含了斜距向上的点与两天线位置之差的精确信息。根据复雷达图像的相位差信息，利用传感器高度、雷达波长、波束视向及天线基线距之间的几何关系，通过影像处理、数据处理和几何转换等来提取地面目标地形的三维信息[3]。 下面以卫星重复轨道干涉模式为例，其成像几何示意图如图1所示: 图1：InSAR的几何关系示意图
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e99438021.html, 工程测量发展现状与趋势分析 作者：邓绍云 来源：《科技视界》2015年第08期 【摘要】本文针对就目前我国工程建设投入和规模及速度不断加大的现实，指出了工程 测量对于国民经济建设较为关键的工程建设行业非常重要和关键，也因我国经济建设的发展，基础工程的深入，工程测量得到了空前的发展。笔者总结了我国当今工程测量的主要发展成果和现状，分析了工程测量发展过程中所存在的一些主要问题，并对我国工程测量的发展趋势进行了展望。 【关键词】工程测量；应用；发展；趋势 0 引言 基础建设是国民经济建设的基础也是关键，是民生之本，固民之根。党的十七大之后，党和国家政府将民生列为当政之首，当政者关键工作之一。随着我国经济的腾飞、社会的发展、国力的强盛，中央和各地政府逐步加大基础建设的步伐，全国建设形势一片大好。 基础建设的规模和步伐加大，从而也促使了工程测量的发展。工程测量作为一门工学基础专业和学科，与工程建设密不可分，联系非常密切，是工程建设的基础和关键。工程测量是由测量学、大地测量学、摄影测量学等学科派生并发展起来的一门专门学科，在国民经济的建设和发展中起着重要的技术服务作用。 工程测量的重要性与实用性以及科学技术的发展及制造业的发展，让工程测量在短暂的几十年中得到空前的发展。 1 发展现状 近半个世纪里，工程测量的发展取得显著成果，它依托测绘学、大地测量和航空摄影测量及地图学与地理信息系统等相关学科的理论和技术，在大量工程建设的实践中，逐渐形成有自己完整的理论体系和工程实践应用指导相关规程。其主要发展成果现分析如下： 1.1 基础理论方面 工程测量的两大任务就是测定和测设，测定就是将地球地面上的点位置通过测量的手段确定下来并通过一定的手段（测量坐标）表达出来，以让人们明确该点在地球表面的准确位置，这个工作就是我们常说的测绘。而测设则是将表达在设计图纸上的建筑物的每个点（主要是关键点）通过测量的手段（这个手段跟测绘没有多大区别）准确表达出来，并用一定的工具在地球表面加以标示显现，以使设计图纸上的建筑物得以通过施工的建设工程而成为现实，这个工作一般俗称为放样。在工程测定过程中为了能较为准确地测定地面每个关键点的位置，需要进
超高层建筑核心筒优化设计研究 发表时间：2018-11-05T14:48:18.613Z 来源：《防护工程》2018年第19期作者：詹锐斌 [导读] 核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。 珠海市建筑设计院广东省珠海市 519000 摘要：核心筒作为超高层建筑的重要功能性空间，对其设计进行合理优化，不仅在结构上起到支撑建筑的效果，也在实用性上发挥重要的基础作用。文章站在设计的角度，对超高层建筑核心筒中，电梯、消防、卫生、电力、功能五大系统进行分析，供相关研究参考的同时，为优化超高层建筑核心筒设计方案提供方法。 关键词：超高层建筑；建筑设计；核心筒 引言：随着社会水平的不断发展，城市化的进程也在进一步加快，为了有效的缓解城市用地紧张的实际问题，超高层建筑在工程领域的应用逐渐扩大，并呈明显的上升趋势。提升超高层建筑的设计水平，必须从核心筒的设计优化展开，这一点既满足了建筑设计方式升级的需要，也适应时代对于建筑行业发展的要求。 一、电梯系统设计优化方案 在超高层建筑中的核心筒设计中，电梯系统占据着绝对的重要地位，并在比重上有着明显的优势性。在对电梯系统进行设计时，要从电梯井与电梯厅两个方面进行分别说明。 （一）电梯井道 电梯的数量与其具体的分布形式，直接的控制着整体超高层建筑核心筒中，其他功能区域的分布情况。如果电梯的数量较多，需采用群控的方式进行管理时，单面的数量尽量不应超过4部，并尽可能在设计时采取面对面分布的方式，减少使用过程中，可能出现的观看指示信号不及时的情况。 以写字楼为例，在选用电梯时，尽量避免使用载重在1000kg以内的电梯，防止使用过程中由于轿厢狭小而产生的压抑感，尽可能使用1150kg以上的电梯，将使用中的舒适度进行提升[1]。 同时，在设计中对电梯型号进行选择时，由于不同品牌的电梯对于井道的要求不同，在井道尺寸、冲顶高度、底坑深度等系列参数上存在着明显的差异性水平。所以，具体超高层建筑设计中，为了使核心筒中电梯的设计更为合理，应当以自身的实际使用条件为基础，对其进行选择，并至少预留三种不同的品牌，供招标使用，并配以具体的井道方案。 另外，为了保证使用过程中超高层建筑电梯的安全系数，在发生故障时，使梯内人员可以进行有效的逃生与自救，应当以11m为标准，在未停站的位置处设置逃生门。条件允许的工程中，可在每两层的厅门处设置逃生门。 （二）电梯厅 电梯厅的设计，是整个建筑中电梯最为密集的区域，应当对各竖向分区的分布进行合理的控制，并由此作为确定电梯设置形式的基础内容。 “一”字型的设置，是最为常见的设计形式，可以有效的保证各电梯厅之间保持独立的状态（如图 1 所示）。同时，对于停滞使用的电梯厅可以作为其他功能区域被合理的利用起来，实现使用效率的提高。 “T”型设计，在方形的核心筒设计中较为常见，当电梯终止使用时，可以将楼板打开，形成新的挑高前厅。 “十”字型的设计，也是十分常见的设计方案，将电梯设置在“十”字通道的两侧，可以将通道作为电梯厅进行有效的利用。然而在设计过程中，要对其宽度水平进行控制，一般单面梯保持在2.5M-3M，双面电梯尽量在3M-4M左右，以使其空间不至于产生拥挤感。 图 1 “一”字型单侧电梯厅 二、消防系统与楼道间的设计 安全设计在超高层建筑中显得尤为重要，尤其是在发生火灾或是其他突发性事故时，必须保证疏散通道的畅通。所以，消防通道在建筑中位置的布置就成为了关键性的问题，在保证其功能性发挥的同时，还有对其覆盖范围进行设计处理。 一般情况下，消防通道在设计时，应当分置于整体建筑的两端，防止其由于过度集中而产生拥堵的情况。当高层低区的面积较大，需要增加消防通道时，可以在核心筒以外的空间进行加设，以免对整体核心筒结构产生影响[2]。 三、卫生系统的设计 在卫生系统的设计过程中，可以采用男女相邻的设计方案，以此可以将前室的空间进行有效的整合，从而提高空间利用率水平，同时还可在给排水系统上进行设计优化，使得整体的管线设置更加集中，方便后续工作中的维修与管理。由于清理间功能的特殊性，必须设置在卫生间的临近位置，以保证其功能作用的发挥。 在使用过程中，为了对楼层的利用效率进行优化，需不断的对电梯的分区进行变更处理，而这一点，就会对卫生系统中的用水房间位置产生新的要求。虽然在变更过程中，会产生较多的管道，尤其是横管，但为了提高楼层内的空间利用率，进行变更也有着不可替代的现实意义。 四、电力系统下，强弱电间的设计 在超高层建筑中的强电、弱电间，应当进行分开的独立设计，以免较强的磁场对信号的传输产生负面影响，并在空间上保证其面积范围在5m2左右。这样做也可以有效的防止桥架出线的密集化，是体现设计科学性的重要措施。同时，还应当尽量保证强、弱电间与用水房间的隔离，如设计中两者处于临近关系，则必须用双墙或是混凝土墙对其进行分隔处理。 在弱电系统的处理中，复杂度水平较高，与相关的网络、视频、消防等设施息息相关，是实现超高层建筑信息化建设中的重要内容。而弱电系统在设计时展现出的智能化水平，也是体现其设计专业化与系统化的基本内容，因此在弱电间的设计中，应当预留足够的空间，
正交实验设计的优点与不足及发展现状的研究 摘要正交试验设计是一种研究多因素试验的重要数理方法，也是对试验因素作合理的、 有效的安排，最大限度地减少试验误差，使之达到高效、快速、经济的目的。此法是利用一套规格的表格，对多因素、多指标、多因素间存在交互作用而具有随机误差的试验，并利用普通的统计分析方法来分析实验结果。因此，正交试验设计在实际工作中有它的特殊意义。关键词：正交实验设计，因素，水平，试验指标，优缺点，发展现状 1 绪论 在化工生产中，同样在生产同规格的产品，为什么有些厂商的良品率就是比较高？同样是在生产同类型的产品，为什么有些人的产品性能以及寿命就是比较好，而成本又比较低呢？原因即在于生产工艺的条件对于产品性能以及成本等各个方面具有决定性的作用。因此采取一定的方法优化化工生产工艺，对于生产的经济性存在积极的意义。 正交设计法在我国已经使用多年，具有一定的应用基础。正交试验设计是分式析因设计的主要方法，是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。正交实验的出现，为科研工作者提供了一种简洁、直观、快速的科研设计方法和数据分析方法，极大促进了科学研究的发展。 正交试验设计法以其方法科学、操作简便、费用节省、效果显著等特点，适合用于化工生产与国民生产的各个领域。然而，正交试验设计方法也存在许多的不足[1]，制约了其更为广泛的应用，例如试验次数至少是试验水平数的平方，比较适合水平数不高的实验安排。在条件范围不确定以及因素水平数目过大时操作成本较高等等。许多科学家致力于进行正交实验的优化与改良，使这一经典的实验设计方法得到了进一步完善与改进。 正交实验目前广泛应用于化工生产与药剂学领域，尤其在化工生产配方及合成工艺的选择方面，更是研究手段的不二选择。在工业废水处理，高分子材料合成，药剂选择，中药的提纯与精制等各个方面都得到了广泛的应用。 本文的主要内容在于正交实验设计方法的简介及其优缺点的分析，以及正交实验设计法的发展现状的研究。 2 正交实验方法简介 2.1 实验设计方法简介 配方优化问题是材料领域中的一个重要研究内容。为了获得性能优异、能满足使用要求的配方，需根据产品的性能要求和工艺条件，通过试验、优化、鉴定，合理地选用原材料，确定各种原材料的用量配比关系。对于这样一个复杂的多目标配方体系，试验方法的设计就显得尤为重要。近年来对配方优化设计的应用研究十分活跃，新的试验方法不断出现，旧的方法不断改进，文献报道较多。以下是本文针对近年来各种实验方法的简介，介绍其优缺点并对其应用范围进行综合分析。 2.1.1 单因素实验设计法 单因素实验设计是将影响试验结果的所有因素都列出，仅仅改变要考察的因素的数值，保持其他所有因素的数值不变的一种试验设计方法。其优点在于直观性好，明确表明了该因素对于指标变量的影响，但仍然存在不足之处：首先是实验次数较多，成本较高，其次在于试验并未考虑因素之间的相互影响，而是默认为无相关性，在许多场合下将产生系统性的错误。
优化设计方法的发展与应用情况 贾瑞芬张翔 （福建农林大学 机电工程学院， 福建 福州 ３５０００２） 摘 要：本文概要地介绍了优化设计方法在国内近年的应用和发展情况，包括传统优化方法、现代优化方法，以及优化软件的应用和发展情况。 关键词：优化 遗传算法 神经网络 ＭＡＴＬＡＢ 优化方法是２０世纪６０年代随着计算机的应用而迅速发展起来的，较早应用于机械工程等领域的设计。８０年代以来，随着国内有关介绍优化设计方法的专著（如《机械优化设计》［１］）的出版和计算机应用的普及，优化设计方法在国内的工程界得到了迅速的推广。本文按传统优化方法、现代优化方法、优化软件应用等三个方面，概要地介绍优化设计方法近年来在国内工程界的应用和发展情况。 １． 传统优化方法的应用与改进情况 １．１传统优化方法的应用 从近10年发表的工程优化设计的论文可以看出，罚函数法、复合形法、约束变尺度法、随机方向法、简约梯度法、可行方向法等，都有较为广泛的应用。对重庆维普信息数据库中的工程技术类刊物做检索，1993年至2003年，这6种约束优化方法应用的文献检出率的比例，依次约为12：10：3：1.5：1.5。 以机械设计为例，传统优化方法主要应用于机构和机械零部件的优化设计，主要对零件或机构的性能、形状和结构进行优化。在结构方面，如对升降天线杆的结构优化设计[2]，采用内点罚函数法优化，在保证天线杆具有足够的刚度和压弯组合强度的前提下所设计出的结构尺寸比按一般的常规设计方法所计算的尺寸要小，自重更轻。在形状方面，赵新海等［３］对一典型的轴对称Ｈ型锻件的毛坯形状进行了优化设计，取得了明显的效果。在性能方面，《凸轮一连杆组合机构的优化设计》［４］一文以最大压力角为最小做为优化目标、并采用坐标轮换法和黄金分割法等优化方法对书本打包机中的推书机构（凸纶—连杆组合机构）进行优化设计，从而使得机构确保运动的平衡性的前提下具有良好的传力性能，使设计结果更加合理。《弹性连杆机构结构和噪声控制一体化设计》［３７］一文，利用改进的约束变尺度法，求解基于噪声控制的弹性连杆机构结构控制同步优化问题，同步优化后机构的声辐射性能指标具有明显改善。由以上的例子可以看出，因此，传统优化方法仍然具有不可忽视的作用。 将优化技术与可靠性理论相结合，形成了可靠性优化设计法。按照可靠性优化设计法设计的产品，既能定量地回答产品在运行中的可靠性，又能使产品的功能参数获得优化解，两种方法相辅相成，是一种非常具有工程实用价值的设计方法。如采用惩罚函数内点法求解齿轮传动的可靠性优化设计的数学模型[5]，以及运用二阶矩法和约束随机方向法对钢板弹簧进行可靠性优化设计[6]。 １．２传统优化方法的一些改进 目前，随着工程问题的日益扩大，优化要面对的问题的规模和复杂程度在逐渐增大，传统的优化方法解决这些问题时，就显露出了其局限性与缺陷。于是就出现了在分析现有算法的基础上，针对方法的不足或应用问题而作出的改进。 1．2．1对传统优化方法应用于离散变量优化的改进 工程设计问题中，经常遇到设计变量必须符合本行业的设计规范和标谁，只能取为限定的离散值或整数值的情况。若应用连续变量优化方法．得到最优解后再作简单的圆整处理，可能造成设计上的不可行解，或得到一个非最优解。为此适用于变量取离散值的优化方法发展起来。朱浩鹏等[7]提出了改进的动态圆整法、拉格朗日松弛法。 惩罚函数优化方法是一种常用的求解约束非线性问题的方法，但它仅限于求解连续变量的优化问题。
现代设计方法的研究现状与发展趋势 摘要：本文论述了现代设计方法的主要内容和主要特点.随着科学技术的飞速发展和人们对产品要求的提高,现代设计方法变得越来越重要,而且将会是各学科群之间相互交叉渗透的一门综合性学科。 【关键词】：现代设计方法设计产品 引言 科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集成化的先进制造技术。柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展趋势。现代设计技术是现代制造技术的主体技术之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步，制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。 一、现代设计方法的主要内容 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计 （一）并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:
结构优化课程设计 学院土木学院 专业工程力学 班级1001
学号100120118 姓名崔亚超
总结结构优化设计的原理、方法及发展趋势 崔亚超 工程力学1001班学号100120118 摘要：阐述了工程结构优化设计理论从最初的截面优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程及其相关特点，对优化设计选用的各种算法进行归类，并简述结构优化设计的发展趋势。 关键词：尺寸优化；形状优化；拓扑优化；优化算法 Summary structural optimization design principles, methods and development trends Abstract:The structural optimization of engineering design theory from the initial cross-section to optimize the development of shape optimization, topology optimization of the basic course and its related characteristics, the optimum design on the range of algorithms are classified, and to outline the development trend of structural optimization design . Key words:size optimization; shape optimization; topology optimization; optimization algorithm 0 引言 结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式，而结构形式包括了关于尺寸、形状和拓扑等信息I对于试图产生超出设计者经验的有效的新型结构来说，优化是一种很有价值的工具，优化的目标通常是求解具有最小重量的结构B同时必须满足一定的约束条件，以获得最佳的静力或动力等性态特征。 集计算力学、数学规划、计算机科学以及其他工程学科于一体的结构优化设计是现代构设计领域的重要研究方向。它为人们长期所追求最优的工程结构设计尤其是新型结构设计提供了先进的工具，成为近代设计方法的重要内容之一。 结构优化设计也使得计算力学的任务由被动的分析校核上升为主动的设计与优化，由此结构优化也具有更大的难度和复杂性。它不仅要以有限元等数值方法作为分析手段，而且还要进一步计算结构力学性态的导数值。它要面向工程设计中的各种实际问题建立优化设计模型，根据结构与力学的特点对数学规划方法进行必要的改进。因此，结构优化设计是一综合性、实用性很强的理论和技术。 目前，结构优化设计的应用领域已从航空航天扩展到船舶、桥梁、汽车、机械、水利、建筑等更广泛的工程领域，解决的问题从减轻结构重量扩展到降低应力水平、改进结构性能和提高安全寿命等更多方面。 由于结构优化设计给工程界带来了经济效益及近年来有限元研究和应用的相对成熟，计算机条件的进一步改善和普及，人们对结构优化设计的研究和应用的呼声更高了。无论国内还是国外，对这一现代技术的需求都有增长的趋势。随着设计技术的更新和产品竞争的加剧，结构优化设计将会有更大的发展。
状态监测技术国内外研究现状调查报告
目录 1 检修的定义与检修体制的发展历程 (1) 2 状态监测国内外研究现状 (2) 2.1状态检修业务流程 (2) 2.2状态监测技术的分类与发展 (3) 2.2.1变压器在线监测技术 (3) 2.2.2电容型设备在线监测技术 (5) 2.2.3金属氧化物避雷器在线监测技术 (6) 2.2.4断路器和GIS设备在线监测技术 (6) 2.2.5交联聚乙烯电缆在线监测技术 (7) 2.2.6输电线路在线监测技术 (7) 2.2.7带电检测技术 (7) 2.3在线监测及带电检测技术在中国的应用现状 (8) 3 状态监测技术存在的问题 (8) 参考文献 (10) 附录A (12)
1 检修的定义与检修体制的发展历程 正常运行的设备可能会发生故障，要求对设备进行检修，日本工业标准JIS 对检修做了如下定义：“所谓检修，是指把产品保持在使用及运用状态以及为排除故障和缺陷所进行的一切处置及活动”。有效的检修应该能够降低设备故障的频率，减小设备故障的影响，延长设备使用寿命，对于电网企业来说，输变电设备的有效检修还可以提高供电可靠性，保证良好的供电质量，减少停电造成的经济损失，提升企业的社会影响与形象。因此，确保经济、合理、有效的设备检修方式对电网企业的发展意义深远。 工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理与检修方式有很大的变化，一般来说可以概括为四个阶段，各阶段特点见表A-1。第一次产业革命时期对设备实行事后维修，运行人员兼做维修工作。第二次产业革命时期开始实行预防性计划检修，检修从生产中分离出来，形成相对独立的专业工作，产生了检修人员，有了专业性检修队伍。第三次产业革命时期推行考虑经济目标的检修，开始应用设备寿命周期费用概念进行设备管理。第四次产业革命时期正逐渐实施以设备状态监测和故障诊断为基础的状态检修，即基于设备状态的检修。从该表可以清楚地看到，设备检修体制是随着生产力的发展、科学技术的进步而不断演变的。它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。在检修体制演变的过程中，根据不同的行业特点、不同的设备管理要求，出现了各种追求不同具体目标的检修方式。 事后维修(Corrective Maintenance)是当设备发生故障或其它失效时进行的非计划性维修。在现代管理设备要求下，事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设备或采用其它检修方式不经济的设备。这种检修方式又称为故障维修。 预防性计划检修(Preventive Maintenance)是一种以时间为基础的预防检修方式，也称计划检修。它是根据设备磨损的统计规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、设备检修内容、检修备件及材料等的检修方式。定期检修适合于已知设备磨损规律的设备，以及难以随时停机进行检修的流程工业、自动生产线设备。 状态检修(Condition Based Maintenance)是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。它根据设备的巡检、例行试验、在线监测、诊断性试验等方式提供的信息、经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安排检修。 根据以上的定义可以看出，状态检修与事故检修均着眼于设备故障发生的时
附录： Distortion monitor research present situation summary [ Abstract ] this article on from distortion monitor technology, monitor data thick difference recognition, displacement analysis and distortion forecast and so on several aspects, summary distortion jail Measured the research the present situation, carries on the thorough analysis to the existing distortion monitor theory and the technical method serviceability and its the existence question, and discusses its development tendency. [ Key word ] distorts the monitor；The displacement analyzes；Distortion forecast；Research present situation 1 introduction The distortion (Deformation) is refers to the deformable body in under each kind of influence factor function, its shape, size and position in time air zone change. The nature has each kind of form the distortion, like the earth's crust deformation, the landslide, mining cave in, the high-rise construction swings as well as the dam distortion and so on. Studies and in the project domain distortion said, when the distortion quantity does not surpass the certain scope, cannot cause the harm, but when the distortion quantity surpasses the permission scope which the deformable body can withstand, then often can bring the serious disaster. The earthquake, the volcaniceruption, the crag collapse, the landslide, the dam and the bridge breaks down collapses and so on, all is the typical distortion destruction phenomenon. These disasters occurrences, seriously harm humanity's life and property security, the various countries every year therefore suffers massive loss. Because many disaster soccurrences and the distortion have the extremely close relation, thus, the distortion monitor research in domestic and foreign has received the widespread value. 2 distortions monitors technology Along with the science and technology progress and to the distortion monitor request unceasing enhancement, the distortion monitor technology also in unceasingly develops. Before 1980s, the distortion monitor mainly is uses the convention ground survey technology and certain special survey methods. The convention ground survey, is uses routine measurement instrument station the and so on the altazimuth, level, distance gauge, entire
《海洋与环境》课程论文 海洋平台优化设计的研究进展 课程海洋与环境 学生姓名 学号 所在学院 所在班级 任课教师 提交时间
海洋平台优化设计的研究进展 国内外海洋平台的静力优化设计研究相对较多。目前海上结构的设计规范大多采用的是工作应力 ( WSD) 方法。L RF D( 荷载抗力分项系数设计)方法结合WSD方法和可靠性理论的优点, 既考虑了抗力与各种荷载的随机性又继承了WS D 设计方法。Ma nuel 等在传统设计( WSD/ LR FD) 方法的基础上充分运用了可靠性技术, 对受波浪荷载的海洋平台进行设计。胡云昌等对渤海北部结冰海域海洋平台的LRFD设计表达式的系数进行标定并优化,大大提高了材料的利用率。基于LRF D法海洋平台优化设计简便实用, 但必须根据不同的海域特点进行相关参数的标定。海洋平台优化设计的约束不仅需考虑到结构自身的强度, 刚度和稳定性约束, 还需考虑桩基承载力约束 ( 桩- 土相互作用) 等, 而桩与地基的作用很大程度上主导了结构抗力的不确定性和敏感性。封盛等研究了如何处理应力约束、桩基横向承载力约束和构件长细比约束, 即取构件截面最大Mise s应力, 桩顶侧位移或最大抗力比和受压构件长细比; 基于此对海洋平台优化设计, 减少了约束条件数目, 提高优化模型的求解效率。海洋平台结构优化设计研究主要集中在尺寸优化, 国内外不少学者充分地利用各种优化技术和先进的分析软件对海洋平台结构进行优化设计。鲍国斌等提出张力腿平台的尺寸优化模型, 并以平台造价为目标函数, 考虑尺寸约束, 运动约束和强度约束, 用约束变尺度法进行了优化设计, 为张力腿平台的概念设计提供了一种有效的工具。杨树耕等在建立桶
国外教学设计研究现状与发展趋势 教学设计过程所产生的问题的讨论、教学设计研究的发展趋势等方面对国外教学设计研究的现状与发展趋势进行了系统阐述。 随着科学技术的发展，心理学、教育学理论研究的深入，教学设计近年来成为国内外教育界关注的课题之一。考察国外教学设计的研究成果，对我们深化课堂教学改革，全面推行素质教育，提高教学效率将有莫大的启发。 一、国外教学设计研究的现状 如何提高课堂教学质量和教学效率一直是教学研究的核心问题。为了解决这个问题，许多教育工作者或从改变教学媒体、方法，或从精选教学内容，或从改进评价方式和课堂管理等进行深入的研究，但同时他们又感到单一方面的改革其效果不能令人满意。因此，他们开始重新思考教学设计的问题，并借鉴认知理论、技术学等新成果；从更为系统的角度探索问题，以找到在整体上提高教学效益的突破口。 1．学设计的概念 什么是教学设计？为了更清楚的理解这个概念，让我们先了解什么是教学和设计。美国的教育学家史密斯（P.L. Smith ）和拉根（T. J.Ragan）认为，教学就是信息的传递及促进学生达到预定、专门学习目标的活动。它是教育的一个分支，包含了学习、训练和讲授等活动。所谓设计，是指在进行某件事之前所作的有系统的计划过程或为了解决某个问题而实施的计划，它可以从精确性、细致性、系统性等方面去判断其效果的好坏。设计者必须以高度的精确和谨慎态度，具有系统计划一个方案的才能进行设计，否则，会导致时间的误用、资源的浪费甚至无效、沉闷和缺乏动机的学习。因此，设计应考虑许多可能影响实施计划或受计划实施所影响的因素。如，设计者要考虑可能影响教学成功的因素，通过上课，把预先设计好的视觉、听觉及其他传递形式的信息传递出去。所以，教学设计的特点除上面谈到的精确、细致和系统之外，还应有形象性、创造性、工艺性、扩展性和自然性等特点。由此可见，教学设计就是把教学原理转换成教学材料和教学活动计划的系统过程，是指为了达到预期教学目标而运用系统观点和方法，遵循教学过程基本规律，对教学活动进行系统计划的过程，是教什么（课程和内容等）与怎么教（组织、方法、策略、手段及其他传媒工具的使用等）的过程。具体来说，一方面它象工程那样需要以过去成功的原理为基础来计划他们的工作，不仅在功能方面，而且以生动的、吸引人的方式来设计事情或活动，建立用以指导他们决策、解决问题的程序。另一方面，这个系统过程是以一种书面的形式把将要完成的事情或活动的结果写下来，而不是变成实际的产品或结果。因此，当教学媒体不仅仅是教师时，系统的计划就显得尤其重要。好的教师有能力根据学生的需要马上调节教学。但当教学媒体不能迅速加以调节时（如印刷体的材料、录像材料、以电脑为基础的教学），以教学原理为基础的设计就显得相当重要。所以，教学设计过程主要依据三个方面进行设计：第一，教学的目标是什么？第二，教学策略和教学媒体有哪些？第三，我们如何检验所达到的结果？如何评价和修改教学材料？ 韦斯特（Charles K. West ）等人则从认知科学的角度来探讨教学设计。他们认为教学就是以系统的方式传授知识，是关于技术程序纲要或指南的实施。它也是指教师的行动、实践或职业活动。设计是计划或布局安排的意思，是指用某种媒介形成某件事情的结构方式。所以教学设计的研究应从以下几个方面出发：（1）在当今复杂的社会里，人们需要学会如何学习。这种需要大大地扩大了教学的目标，它应该包括学习者将能够了解并适当地运用认知策略；（2 ）教学设计应该使用认知策略作为教学的手段；（3 ）教师将充当教学传递活动中运用认知策略和奖励认知策略运用的模范；（4）把认知策略的知识、适当的应用以及对认知策略
莱阳市2014年小课题研究 《初中数学作业优化设计研究》 研究报告 工作单位：莱阳市姜疃中心初级中学 课题编号：LYXKT14072 课题主持人：赵纯纯 课题组成员：姜国臣辛德飞吴庆龙 报告执笔人：赵纯纯 【序言】 “数学作业优化设计”是指教师在设计作业时，根据不同层次学生的情况，设计出不同的、适合各类学生的作业；设计出为学生所喜闻乐见的作业；设计出对提高教学质量、发展学生数学思维有用的作业。其目的是帮助、促使不同层次的学生都能有效地完成作业，从而达到良好的学习效果。 《初中数学作业优化设计研究》是莱阳市姜疃中心初级中学赵纯纯老师承担的莱阳市级2014年度小课题，2014年4月获准立项并开始研究，经过课题组和实验学校教师近一年的努力，已经达到了课题研究的基本目标，此报告即课题研究的总结。 一、课题的提出 《数学课程标准》（实验稿）明确指出：“义务教育阶段的数学课程应突出体现基础性、普及性和发展性，使数学教育面向全体学生，实现：人人学有价值的数学；人人都能获得必需的数学；不同的人在数学上得到不同的发展。 这是数学新课程标准对数学教育提出的要求。从农村学校现状分析，学生大多存在着基础知识及基本能力之间差异。面向全体学生就不能无视这种差异，而应因人定标、因材施教。发展性教学理论认为“差异是一种资源”，而承认差异，尊重差异，更是我们实行素质的
一个重要理念。在“让每个学生都能得到最优发展”教育观下，我们必须认清应试教育下作业中存在的问题，并提出符合素质教育标准的形式多样的数学作业形式。素质教育要求下的教师，设计作业不应仅停留在知识的层面，而应蕴含丰富的教育因素，应有利于调动学生的积极性，着眼于全体学生的可持续发展，力争让每个学生在适合自己的作业中都取得成功，获得轻松、愉快、满足的心理体验。 当前的数学课堂教学存在诸多不尽如人意的地方，如：部分教师数学课堂练习的设计缺乏层次性，量也偏少，课堂时效性不高；很多老师没有习惯进行当堂检测，学生学习紧张度不够，效率不高；每个班级都存在一定数量后进生，他们甚至无法独立完成当堂知识巩固练习，令老师头疼不已。 因此，我们考虑通过对数学作业的最优化设计研究，提高学生的学习主动性和课堂效率，解决后进生问题。 二、课题的设计 （一）课题的界定 “数学作业优化设计”是指教师在设计、布置作业时，根据不同层次学生的各种情况，如课堂表现、掌握程度、已有水平等，设计出不同的、适合各类学生的作业，从而帮助、促使不同层次的学生都能有效地完成作业，通过不同层次的练习达到良好的学习效果。作业的设计要有利于学生在完成适合自己的作业中都取得成功，获得轻松、愉快、满足的心理体验，有利于优化学生的思维品质。 （二）研究内容与目标 1.研究目标 本课题实验试图探索在现行的数学授课中，更好的因材施教，制定科学合理的作业设计策略，建立科学的适合学生身心发展规律的作业评价体系，最大限度的提高学生学习的主动性和积极性，让学生在快乐中学习，充分体会到学习的喜悦，使不同层次的学生学有所得、学有所获。 在实验研究过程中，我们力求体现如下目标： （1）解决学习差异，给每一个学生平等的机会，让好、中、差学生都能实现自己的价值，以适应未来社会不同层次人才的需要。 （2）通过作业的优化设计，提高课堂效率。
一、弹性和塑性的概念 可变形固体在外力作用下将发生变形。根据变形的特点，固体在受力过程中的力学行为可分为两个明显不同的阶段：当外力小于某一限值（通常称之为弹性极限荷载）时，在引起变形的外力卸除后，固体能完全恢复原来的形状，这种能恢复的变形称为弹性变形，固体只产生弹性变形的阶段称为弹性阶段；当外力一旦超过弹性极限荷载时，这时再卸除荷载，固体也不能恢复原状，其中有一部分不能消失的变形被保留下来，这种保留下来的永久变形就称为塑性变形，这一阶段称为塑性阶段。 根据上述固体受力变形的特点，所谓弹性，就定义为固体在去掉外力后恢复原来形状的性质；而所谓塑性，则定义为在去掉外力后不能恢复原来形状的性质。“弹性（Elasticity）”和“塑性（Plasticity）”是可变形固体的基本属性，两者的主要区别在于以下两个方面： 1）变形是否可恢复 ．．．．．．．：弹性变形是可以完全恢复的，即弹性变形过程是一个可逆的过程；塑性 变形则是不可恢复的，塑性变形过程是一个不可逆的过程。 2）应力和应变之间是否一一对应 ．．．．．．．．．．．．．：在弹性阶段，应力和应变之间存在一一对应的单值函数关 系，而且通常还假设是线性关系；在塑性阶段，应力和应变之间通常不存在一一对应的关系，而且是非线性关系（这种非线性称为物理非线性）。 工程中，常把脆性和韧性也作为一对概念来讲，它们之间的区别在于固体破坏时的变形大小，若变形很小就破坏，这种性质称为脆性；能够经受很大变形才破坏的，称为韧性或延性。通常，脆性固体的塑性变形能力差，而韧性固体的塑性变形能力强。 二、弹塑性力学的研究对象及其简化模型 弹塑性力学是固体力学的一个分支学科，它由弹性理论和塑性理论组成。弹性理论研究理想弹性体在弹性阶段的力学问题，塑性理论研究经过抽象处理后的可变形固体在塑性阶段的力