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建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析随着现代社会的发展，建筑物的设计不再仅仅追求美观和实用性，也越来越注重建筑环境的舒适性。
在建筑物内部，气流的分布对环境的舒适程度起着重要作用。
因此，对建筑物内部气流的分布进行数学建模和流体动力学仿真分析，对于提高建筑物的舒适度具有重要意义。
1. 建筑物气流分布的数学建模建筑物内部的气流会受到建筑结构、温度差异和自然风等因素的影响。
为了准确描述建筑物内部的气流分布，可以利用Navier-Stokes方程来进行数学建模。
该方程描述了流体的运动，包括速度、压力和密度等参数的变化。
在建筑物的数学建模中，需要考虑以下几个主要因素：a) 建筑结构：建筑物的形状、布局和通风系统等结构特征对气流分布具有重要影响。
因此，在数学建模中，需要将建筑物的结构参数纳入考虑范围，并将其作为边界条件进行设置。
b) 温度差异：建筑物内部不同位置的温度差异会导致气流的形成和流动。
因此，在建筑物的数学建模中，需要考虑建筑物内部的温度分布，并将其作为初始条件进行设置。
c) 自然风：自然风是指建筑物外部的风场。
它对建筑物内部气流分布的影响与建筑物的外形和周围环境有关。
因此，在数学建模中，需要考虑自然风的速度和方向，并将其作为外部条件进行设置。
2. 流体动力学仿真分析数学建模是对建筑物内气流分布的理论描述，而流体动力学仿真分析则是通过数值计算对建筑物的气流分布进行模拟。
在流体动力学仿真分析中，可以利用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法来进行数值模拟。
通过CFD方法，可以将Navier-Stokes方程离散化，并利用数值方法求解。
通过对流体的运动进行数值计算，可以得到建筑物内不同位置的气流速度、压力和温度分布等信息。
流体动力学仿真分析可以帮助我们更好地理解建筑物内气流的分布规律，并提供一些优化建议，以改善建筑物内部的舒适性。
例如，可以通过改变建筑物的结构参数和通风系统的设置来改善气流分布，提高建筑物内的空气质量。
第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案李平1,2，王鹏兴1，梅小华1,2，金福江3，刘建宝1(1.华侨大学信息科学与工程学院，福建厦门，361021；2.福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心，福建厦门，361021；3.华侨大学机电及自动化学院，福建厦门，361021)摘要：设计热定型过程织物单位面积质量的在线控制系统，提出“质量转移”的建模思想，通过等效简化得出热定型织物单位面积质量与过程参数之间的对应关系，建立以单位面积质量在线控制系统定后单位面积质量为被控变量的过程模型，并基于实际生产数据验证模型的有效性。
在此基础上，设计比值−Smith预估控制系统对热定型过程中存在的大滞后非线性进行补偿。
研究结果表明：该方案能明显缩短单位面积质量控制系统的调节时间，提高控制的稳定性和精度。
关键词：热定型过程；单位面积质量在线控制；系统建模；滞后补偿；比值−Smith预估控制中图分类号：TP195.3；TP273+.3文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）06-1542-09Design scheme for modeling and delay compensation for fabricmass per unit area on-line control system in heat setting process LI Ping1,2,WANG Pengxing1,MEI Xiaohua1,2,JIN Fujiang3,LIU Jianbao1(1.College of Information Science and Engineering,Huaqiao University,Xiamen361021,China;2.Fujian Engineering Research Center of Motor Control and System Optimal Schedule,Xiamen361021,China;3.College of Mechanical Engineering and Automation,Huaqiao University,Xiamen361021,China)Abstract:An on-line control system of fabric mass per unit area in heat setting process was designed,and a modeling idea named"mass transfer method"was put forward.With this idea,the relationship between mass per unit area and the parameters of heat setting process was obtained by equivalent simplifying,and the mathmatical model of the on-line control system with the set weight of fabric as its output was set up.The validity of the model was verified by practical production data.On the basis of the above work,a ratio-Smith control system was DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.06.009收稿日期：2019−08−11；修回日期：2019−11−11基金项目(Foundation item)：福建省高校产学合作科技重大项目(2013H6016)；福建省自然科学基金资助项目(2018J01095)；华侨大学中青年教师科技创新资助计划项目(ZQN-PY509)(Project(2013H6016)supported by the Science and Technology Major Program of Industry-Study Cooperation for Colleges in Fujian Province;Project(2018J01095)supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province;Project(ZQN-PY509)supported by the Science and Technology Innovation Program for Young and Middle-aged Teacher in Huaqiao University)通信作者：李平，博士，副教授，从事工业过程控制与优化研究；E-mail:*********************第6期李平，等：热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案designed to compensate the large delay in the heat setting process.The results show that the designed scheme can reduce the settling time evidently,and the stability and accuracy of the control can be improved as well.Key words:heat setting process;on-line control of mass per unit area;system modeling;delay compensation;ratio −Smith predictive control印染行业是我国的重要产业之一，被称为“新朝阳产业”，其中的热定型过程是印染生产中的重要环节，通过对织物施加外力和高温，使编织纤维的形状固定成型[1−2]，从而消除织物形状和尺寸上的不稳定变化，最终使其各项指标达到要求[3−4]。
陆军某型弹药通用吊具结构优化设计曹庆国 张鑫磊 王 婷 马文国中国人民解放军32228部队25分队 南京 211133摘 要：为解决目前陆军大型弹药吊具通用性、可靠性不足的问题，设计了一种大型弹药通用吊具，经试验和试用发现其存在进一步减重的必要。
文中基于有限元理论，建立了弹药吊具的仿真模型，获得了弹药吊具的质量和刚强度力学响应。
通过建立横梁结构尺寸参数化模型，运用最优拉丁超立方试验设计法构造了Kriging近似模型，以减重和提高刚度为优化目标，运用NSGA-II算法获得Pareto前沿，其上存在可以使质量和刚度同时得到优化的设计点，分析结果可以用于指导后续弹药吊具结构优化设计，其方法也可为类似问题的解决提供参考。
关键词：弹药吊具；结构优化；有限元；参数化建模中图分类号：TJ03 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）09-0054-06Abstract: To solve the problem of insufficient universality and reliability of the large ammunition spreader in the army, a universal spreader for large ammunition is proposed, but it is found that further weight loss is needed after experiments and trials. In this paper, based on finite element theory, a simulation model of ammunition spreader was established to obtain the mechanical response of mass and stiffness of ammunition spreader. By modeling the dimension parameters of the beam structure, the Kriging approximate model was constructed by using the optimal Latin hypercube experimental design method to reduce weight and improve stiffness. The Pareto front was obtained by using NSGA-II algorithm, and there are design points on it that can optimize the weight and stiffness at the same time. Analysis results can be used to guide the structural optimization design of the spreader of ammunition, and can also provide reference for solving similar problems. Keywords:ammunition spreader; structural optimization; finite element method; parametric modeling0 引言近年来，300 mm远程火箭弹、280 km远程火箭弹等大型弹药陆续列装部队，射程更远、尺寸更大的大型火箭弹也在研发测试阶段，有望在不远的将来列装使用，这些弹药普遍存在着结构尺寸大、质量重、价值高等特点，在收发、装卸等作业时需要采用吊装设备进行辅助。
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究随着城市化进程的加快，越来越多的建筑物在城市中涌现。
建筑物的设计需要考虑到很多因素，如功能、美观、安全等。
然而，一个被忽视的因素是建筑的风环境。
一个好的风环境可以提高建筑的舒适度，也可以减小建筑的能耗。
因此，建筑风环境的研究变得越来越重要。
建筑风环境的研究可以通过实验室试验和数值模拟的方法。
实验室试验可以得出一些定量的数据和直接的观察结果，但是实验室试验的成本很高，而且试验环境和实际环境之间存在差异。
因此，数值模拟成为了一种低成本、高效率的研究方法。
随着计算机技术的快速发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）成为了建筑风环境数值模拟的主流方法。
计算流体力学是一种计算流体的数值模拟方法，它基于纳维-斯托克斯方程和其它物理规律，将流场离散化成格点，对每个格点上的流场变量进行求解。
计算流体力学在建筑风环境数值模拟中的应用主要包括三个方面：建筑外围流场模拟、建筑内部流场模拟和建筑能耗模拟。
建筑外围流场模拟是指对建筑周围流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑形状、位置和风的方向和大小等因素。
通过计算建筑周围流场的速度和压力等参数，我们可以了解在风场中建筑所受的力和压力分布。
建筑外围流场模拟对于建筑的结构设计非常重要，可以为建筑提供优化的设计方案，例如缩短建筑的轮廓线、平衡建筑的表面压力分布。
建筑内部流场模拟是指对建筑内部流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑内部的空气流动、换气量和温度等参数。
通过计算空气流速、压力以及温度分布等参数，我们可以了解建筑内流场的情况和建筑内部区域的舒适度。
建筑内部流场模拟和建筑外围流场模拟相比更为复杂。
因为建筑内部流场的计算需要考虑到建筑内的门窗位置、空调设备、人员和物品等因素。
尤其是对于高层建筑，建筑内部流场模拟更为关键，因高层建筑内的温度、湿度与空气品质等因素影响舒适度和安全性。
建筑能耗模拟是指对建筑内部能耗的模拟。
收稿日期：２０１３－０９－０５修回日期：２０１３－１１－２３基金项目：航空科学基金（2011ZA 56001）；江西省研究生创新专项基金资助项目（Y C 2011－S 096）作者简介：陈晓飞（1987-），男，江苏宿迁人，硕士研究生。
研究方向：飞行仿真与效能评估研究。
＊摘要：为了研究无人机自主着陆过程中高度、速度和飞行轨迹角的变化特性，以提高无人机自主着陆的安全性和精确性，需要对无人机着陆过程进行数学建模。
采用模块化设计思想，根据无人机非线性动力学和运动学方程，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立了无人机着陆仿真系统及其分系统模型。
通过仿真分析，该模型能够比较真实地描述无人机着陆过程的特性，为更深入地无人机仿真研究打下基础。
关键词：无人机，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，自主着陆，仿真中图分类号：Ｖ２７１．４；Ｅ９２６．３文献标识码：Ａ基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的无人机自主着陆过程仿真＊陈晓飞，董彦非（南昌航空大学飞行器工程学院，南昌３３００６３）ＵＡＶＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＬａｎｄｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂ／ＳｉｍｕｌｉｎｋＣＨＥＮＸｉａｏ－ｆｅｉ，ＤＯＮＧＹａｎ－ｆｅｉ（School of Aircraft Engineering ，NanChang HangKong University ，Nanchang ３３００６３，China）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆＵＡＶ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌａｎｄｉｎｇ，ａｎｄｓｔｕｄｙｔｈｅａｌｔｉｔｕｄｅ，ｓｐｅｅｄ，ａｎｄａｎｇｌｅｏｆａｔｔａｃｋｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｅａｔｕｒｅｓｄｕｒｉｎｇＵＡＶａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌａｎｄｉｎｇ，ｉｔｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＵＡＶｌａｎｄｉｎｇ．Ｕｓｉｎｇｍｏｄｕｌａｒｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＵＡＶｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｅｑｕａｔｉｏｎｓ，ＵＡＶｌａｎｄｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓｍｏｄｅｌｓｉｎＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｒｅｂｕｉｌｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｎｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｒｅａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＵＡＶｌａｎｄｉｎｇａｎｄｌａｙｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＡＶ，ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌａｎｄｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ引言飞行仿真本质上是通过实验手段进行技术研究［１］，通过飞行仿真可以比较真实地模拟飞机的整个飞行过程，并获得其飞行过程中的各种姿态及参数的变化，可以对飞机的飞行过程进行更好的理论研究，降低研究风险，提高效率。
初中科学作业设计策略摘要：初中科学作业在教学中具有不可忽视的作用，教师应该认真做好作业设计，发挥作业的评价功能。
关键词：初中科学；作业设计；作业评价随着教育改革的不断深入，初中科学教育必须由应试教育向素质教育转变，教学更应该关注学生在学习中所能获取的长远价值，即对学生目前自身和未来发展的意义。
初中科学作业作为初中科学教学的重要组成部分，同样不能简单应付了事，应该根据课程标准设计合理的、适量的、高效的作业，让作业发挥其应有的作用且不是学生的负担。
为此，我在教学过程中做了一定的探索，总结出一些有益的经验和大家分享。
一、作业设计的若干原则1.作业设计的多样化初中科学教学活动本身就是丰富多彩的，教师在课堂练习、课后作业设计等方面应该采取多样化的形式，从而达到提高学生的注意力、巩固知识、举一反三的目的。
如在练习题型上我们可以采取多样化的形式。
在学习了“声音的发生和传播”知识后，可以设计多种题型：填空题：声音可以通过、、介质传播，不可以通过传播。
选择题：为何在月球上说话听不到，因为（）A.月球上没有水B.月球上没有空气C.月球上没有植物D.月球上没有人多样化的作业设计体现在教学的全过程：如授课前准备阶段的作业练习、授课中知识形成阶段的作业练习、课后巩固性作业练习、拓展性作业练习。
所以作业的设计不应该仅仅看成课后作业，而是一个全过程的知识的衔接、获取、巩固、拓展。
例如，在学习“种子发芽”课前时，让学生先自己观察一段时间种子的样子，并看豆芽的发芽过程。
这样的作业设计为上课做了有效的前瞻准备，真实发挥了作业的功效。
2.作业设计的趣味化兴趣是最好的老师。
作业设计不仅要体现知识性，更要有趣味性，让学生摆脱枯燥的重复练习，走上趣味实用型的作业之路。
作业设计：在学习了噪声污染后，让学生针对自身周边的环境调查有什么污染，并分析有哪些应对措施？这样的作业设计能够让学生与自身生活联系，不仅具有开放性，同时趣味性和操作性极强，学生更能将练习和生活结合起来。
借力预习作业,为数学高效课堂奠基
何成瑶
【期刊名称】《小学教学参考》
【年(卷),期】2017(000)005
【摘要】教师在预习作业的设置上不能随心所欲,而要把握教学内容和学生的认知规律,紧扣认知基础、找准对接区域、强化交融构建,设置具有引领性的、挑战性的、启发性的预习作业,从而借助预习促进数学高效课堂的建构,促进学生认知能力的不
断提升.
【总页数】1页(P73)
【作者】何成瑶
【作者单位】江苏扬州市邗江实验学校 225009
【正文语种】中文
【中图分类】G623.5
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建研究5.题目预习作业巧设计为数学品质课堂增份力
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1999年9月第17卷第3期长沙铁道学院学报JO U RN A L OF CHAN G SHA RA IL W A Y U N IV ERSI T YNo3Sept.1999作业空间设计的定量分析与仿真a张莉立(长沙铁道学院机电院,长沙,410075)摘 要 从人机工程学的角度研究了作业空间和作业场所的设计,探讨了作业范围的空间尺度与人体尺度的相互关系及运用人体数学模型分析人的近身作业空间,并进行计算机仿真.关键词 作业空间;功能性臂长;测定;仿真分类号 TB18T he Q uantitive A nalysis and Simulation of Working Space DesignZhang L ili(Electromechanic Engin eering College,C han gsha Railw ay University,Changsh a,410075)Abstract This paper,fro m the m an-machine engineering,discusses the desig n o f w ork-ing space and w orking area.T hen the inter relationship betw een the w orkingscale and the hum an bo dy scale of the w orking area is studied and the w ork-ing space near human bady is analy sed.At last com puter simulatr io n is made.Keywords w or king space;functionmal arm leng th;m easur e,simulation引 言 机器设备、用具、被加工对象所占有的空间以及人操作机器设备时所需的活动空间称为作业空间.一个优良的作业空间或作业场所,必须使作业者能方便而迅速地完成作业.近身作业空间是指作业者在某一位置时,考虑身体的静态和动态尺寸,在坐姿或站姿状态下,其所能完成作业的空间范围.近身作业空间的尺寸是作业空间设计与布置的主要依据,它主要受功能性臂长的约束,所以通过功能性臂长的测量可以决定个体近身作业空间的尺度,从而求出最大的作业范围和最舒适的作业区域,实验的结果可以用来确定和检验作业场所的布置,作业面的设计以及工作台的设计.1 原理和方法1.1 人体模型功能尺寸是针对特定的作业而言的,不同的作业会造成不同的作业姿势的所需的作定空间,所以臂长的功能尺寸是由作业方位及作业性质来决定的.以坐姿的近身作业空间为例:坐a收稿日期:1998—12—12 作者 张莉立,女,34岁,讲师姿作业通常在作业面上进行,其作业范围是一个三维空间,随着作业面高度,手偏离身体中线的距离及手举高度的不同,其舒适和最大的作业范围也在发生变化.为了进一步分析人体的动作范围和作业区域,我们引用人体数学模型对人体各部分尺寸和相对位置进行描述.图1 人体侧面数学模型构成图 在空间直角坐标中,以p i 点,i =1,2,3,…13表示人体的13个部位,其中p 1,p 2为左右脚着地点,p 3,p 4为左右膝关节,p 5为髋关节,p 6为颈关节,p 7,p 8为左右肩关节,p 9,p 10为左右肘关节,p 11,p 12为左右手中指指尖,p 13为头部.各点之间的直线联线就构成人体各部分,如躯干、四肢等.连线之间的夹角H i (t ),i =1,2,…,10,表示各关节点处肢体间的夹角,其中H1,H 2为左右足膝关节夹角,H 3为躯干倾斜角;H 4,H 5为左右臂开放角;H 6,H 7为左右肘开放角;H 8为头部倾斜角,H 9,H 10为左右踝开放角,在这里p i ,H i 都是时间的常数.用上述数学模型可以表示各种作业姿势(站立,弯腰,前屈,下蹲(含坐姿)).例如:坐姿可以表示为:p z =[0°<H 1(t )F 60°]∧[0°<H 9(t )<60°]∧[0°<H 2(t )F 60°]∧[0°<H 10(t )<60°]∧[0°<H 3(t )<(90°-D )]其中,符号“∧”代表同时发生的距离且0°F D F 10°.1.2 约束条件坐姿是一种常见的工作姿势,适合从事精确、细致、连续和较长时间的操作(以下讨论针对坐姿).假定坐标系的零点位于人体的正中矢状面上,并且在给定人体模型的条件下,人体所受的约束如下:1) 髋关节与椅子的交点p 5为固定,并设为坐标原点,表为(0,0,0);2) 身体可向前运动,但不能向别的方向移动;将人体的正前方定正X 轴,人体的正右方定为Y 辆,人体头侧端方向定为正Z 轴3) 在上述参考坐标系下,颈关节的坐标表为(a ,0,c ),其中a >0,c >0,且a 2+c 2=l 21,(其中l 1为上身长即坐姿颈椎总高);设肩和Y 轴平行,则左右肩关节分别表为:p 7(a ,-l 2,c )和p 8(a ,l 2,c ),l 2为12的肩峰宽.4) 这里认为,手臂是一条直线,即H 6(t )=180°,H 7(t )=180°,手自由运动,但不向后.且设左手中指指类的坐标表示为p 11(x 1,y 1,z 1),右手中指指尖的坐标表示为p 12(x 2,y 2,z 2).它们到肩关节p 7,p 8的距离应等于臂长l 3(假定左右臂长等长),且l 3=d w +d f (d w 为上臂长,d f 为前臂长).5) 功能性臂长可定义为双手中指指尖p 11,p 12到原点p 5的距离,表示为d g ,以人体的右手为例,dg 2=x 22+y 22+z 22.1.3 坐姿作业范围描述人的上肢可及范围主要受功能臂长的约束,坐姿时两臂向前的作业活动范围,可以用中指指尖p 11,p 12的运动轨迹来表达.(1) 当l 3=d w +d f 且H 6(t )=180°,H 7(t )=180°,并且有d g 最大时p 11,p 12的轨迹为坐87第3期 张莉立:作业空间设计的定量分析与仿真 姿时双手最大的作业范围.(2) 当l 3=d f 且H 4(t )=0°,H 5(t )=0°,并且有d g 最大时p 11,p 12的轨迹为坐姿时双手舒适的作业范围,实际上为一个球面.假设两手是对称的,这里先求右手的可及范围,经过运算可得双手的可及范围.合并即可.问题描述如下:a 2+c 2=l 21 (1)(x -a )2+(y -l 2)2+(z -c )2=l 23 (2)y =x tan(A )+l 2 (x E 0) (3)A 为引入的辅助变量,表示右手中指指尖p 12在XOY 平面的投影和右肩点p 8在XOY 平面的投影的连线与过右肩并平行于X 辆直线的夹角.如图所示.图2 右手计算示意图 令z =h ,在XOY 平面上,求(x ,y )=m ax(x 2+y 2).将(3)代入(2),然后与(1)联立,得关于c 的二次方程:(K 2+1)c 2+2EK c +E 2-l 21=0(4)其中K =-h x ,E =l 21+h 2+x 2sec 2(A )-l 232x,显然根据上面的分析,(4)是有解的,那么它的判别式$E 0,从而得到关于x 的4次不等式:-N 2x 4-(2M N -4l 21)x 2+4l 21h 2-M 2E 0(5)N =sec 2(A ),M =l 21+h 2-l 23.上式的右边是关于x 2的开口向下的抛物线,x 2取值区间位于它的两根之间的区域,再根据问题的性质,所要的正是最大的那个根.即x =(max (roots ($)))12(6)右手最大可及范围计算顺序如下:1) 输入数据l 1,l 2,l 3,等高线条数N ,并据此定出最下面的等高线高度及等高线之间的差;按顺序分别求每一条等高线(以坐标表示)2) 对于每一条等高线(1) 令A 在0到P /2之间变化,且0F A F P /2.对应每一个A ,按(6)式求出x ,再按(3)式求出y ;将所求的x ,y 按顺序放到各自的数组中;(2) 根据对称性,对所得的数组进行处理,得到整条等高线的数据;求出所有等高线之后,即得到右手中指指尖p 12不同高度的运动轨迹.然后将右手的数据进行坐标平移,得到左手的数据.把这些数据连起来,并将重迭的部分去掉,即得到双手的最大可及范围.从前面的分析可得整个计算框图如图3所示.按照类似的方法和步骤,可以得到人体舒适的作业范围.2 仿真试验的图形分析与应用2.1 图形分析88 长沙铁道学院学报 1999年图3计算顺序流程图输出数据和图形坐标平移以后,得到左手的数据得到右手的数据J+1计算每一条等高线J=NJ=1w f123输入l ,l ,l ,d ,d 决定等高线条数N根据GB1000-88,中国成年人人体尺寸中,18～60周岁男性第五百分位的数据[可及范围采用低百分位作为设计依据]:令l 1=61.5cm,l 2=12×34.4=17.2cm,l 3=d w +d f =(21.6+28.9)=50.5cm 可得出中国成年人(18～60周岁男性)坐姿时双手最大的作用范围(适应域90%).如图4,图5所示.图4 平面双手最大作业范围 图5 三维双手最大作业范围 令l 1=61.5cm ,l 2=17.2cm ,l 3=d f =21.6cm可得出中国成年人18～60岁男性坐姿时舒适的作业范围(适应域90%).如图6,图7所示.2.2 应用实例电力机车司机室的设计及布置应从安全、人机工学及美学三个层次综合考虑,其中司机操纵台是驾驶机车的主要工作场合.司机的近身作业空间是操纵台设计(包括面板设计以及仪表和控制件的布置)的主要依据.SS 4b 型机车司机室(图略),从中可知,操纵台的显示和控制安排凌乱,主控制器在舒适作业区外.89第3期 张莉立:作业空间设计的定量分析与仿真 图6 双手舒适作业范围 图7 三维双手舒适作业范围重新设计的SS 4b 机车司机室(图略),主控制器在最佳作业区之内.3 结束语 作业空间的设计从理论讲主要依据近身作业空间的尺度,而近身作业空间主要受功能性臂长的约束,所以测量臂长的功能尺寸以及双手的作业范围对作业空间的设计有很重要的意义.但是,要设计一个合适的作业空间,除了考虑人体尺度以外,还要考虑各个元件的布置造型与样式,操作者的舒适性和安全性,考虑避免差错,提高效率.从人机工程学的角来看,其结果对每个单项而言,可能不是最优的,但应最大程序的减少作业者的不便与不适.参 考 文 献 1 丁玉兰编著.人机工程学.北京:北京理工大学出版社,19902 郭青山等编.人机工程设计.天津:天津大学出版社,19943 赵江洪译著.普通人体工程学.北京:北京科学技术出版社,19874 刘友梅主编.韶山3型电力机车.北京:中国铁道出版社,199190 长沙铁道学院学报 1999年。
