发布时间:2023-03-08 15:28:39
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的数模论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。

近半个世纪以来,科学技术迅猛发展,新知识、新成果不断涌现,数字化特点凸显。根据2002年度美国国家科学基金会资助的研讨会报告,目前我们收集的数据需求呈指数增长,而数据分析的需求呈二次增长,但统计的专业人才呈线性增长并且目前统计学的教育远远落后于实际需求。邵启满教授“给当今毕业生的建议,就两个字:统计”。我们当前的数理统计课程的教育还处于“非常狭窄的计算机时代前的统计学”,严重滞后于不断发展中的现代统计学。大部分的研究生教科书内容仍然是从统计量到点估计,继而假设检验、回归分析和方差分析等基础知识的呈现及统计方法的推导。课程的教学大纲中也以理论推导为重点,注重统计方法的理论基础和演绎证明,而对于实际应用较多的现代统计方法缺乏介绍,忽视与各种统计软件的结合。因此,我国工科研究生毕业论文实验数据处理手段较为低级,对异常数据缺乏理性说明。我们的研究生往往在学完数理统计课程后,虽然掌握了基本的统计方法和推导,但进入科研工作碰到实际数据时,对数据的收集、处理和分析仍然一筹莫展。这也是促使我们教学理念转换的主要原因,研究生数理统计课程应以现代统计应用为中心,不仅要求学生理解和领会统计思想,还应正确使用统计方法,根据计算结果作出正确的推断,给出合理的解释。
2教学变革的尝试
由于课程的实用性和重要性,学生普遍对数理统计课程比较感兴趣。如何调动学生的主观能动性,变“被动灌输”为“主动探索”,在有限的课时内学习较多的统计知识呢?我们教学变革主要采取如下措施。
2.1教学内容的调整为了避免重复学习,我们对原来本科时已经学习的统计量与抽样分布、参数估计这部分内容只简单复习,温故知新,不再细讲。而对目前生物医学工程中应用较普及的方差分析、回归分析,我们补充了生物医学方面的实例,运用软件进行统计分析,并对运行结果详细讲解。对于教材未介绍的非参数检验和实验设计部分,补充几种常见的统计方法。对于较复杂的多元统计和现代统计学部分,我们引入PBL教学模式,通过分组、问题探究、成果汇报、反思和完善几个步骤,完成学习内容。
2.2教学方式的改进在课程的教学中,我们尽量做到深入浅出,回避复杂的推导、运算和证明,强调对统计思想的理解以及统计方法的运用,同时注重和统计软件的结合。统计从某种意义上说是与数据打交道的科学,没有实际数据的统计分析,不利于学生对统计方法的理解和应用。教学中如果仍然当成数学课程,注重统计理论中定理和公式的推导演算,而缺乏实际的数据分析训练,学生就无法对统计的广泛应用性及重要性有深刻的体会,也不利于保持和提高他们的学习兴趣。我们补充了生物医学方面的实例,通过数据分析,提高他们对统计方法的实际应用能力,也为后续PBL教学的顺利开展做准备。大部分学生在本科阶段已学习Matlab软件,而且工科学生计算机应用能力较强,因此我们要求学生自学一门统计软件(如SPSS、R等)或使用Mat-lab,对所有的实例在软件中实现数据分析。软件输出的是数值或图表,并没有详细的解释、分析和结论,学生必须结合数据背景知识,应用所学统计方法,进行分析推断,最后给出结论和合理的解释。
2.3考核方案的变革注重平时考核,淡化期末考试。考试不是最终目的,只是促进学习而已。因此,成绩是对学生学习情况的全面评价,不仅包括教材知识点的掌握情况,还有自主学习和实际应用的能力。我们将PBL案例分析的评价和期末考试的成绩各设置为50%的比例,鼓励学生自主学习,提高实际数据分析的能力。
3结合PBL教学模式
统计学的飞速发展要求研究生掌握必备的统计基础知识外,能够进行知识的自我更新,具有不断学习现代统计新知识的能力。PBL教学模式在提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生成为自主学习者、终身学习者等方面已被广泛认同。虽然生物医学工程专业研究生基础知识比较扎实,但统计学的发展以及软件的学习交叉,要想学好这门课程并不轻松。在研究生教班开展PBL教学的有利条件是:①教班人数较少,分组进行问题探索可以实现。②学生对数理统计课程比较感兴趣,积极性较高。③现代统计学和计算机科学紧密联系,但医学工程学生计算机应用能力较强,在统计软件的学习和编程方面具有优势。④教研组在数模竞赛培训和本科毕业设计中积累了一些素材,可以将内容完善成PBL问题。我们引入PBL教学模式,进行了初步探索。
3.1前期准备推荐一些统计应用的网站和书籍。简单介绍前沿的方法和知识,补充回归、相关、时间序列分析以及实验设计等内容,对于随机模拟、MC-MC方法也举例说明。教师将原先积累了一些实例设计成若干问题,让学生进行选题,组成学习小组(每组5-8人),确定分工。我们将多元统计分析和传染病预测的案例编写成4个问题,提前半个月交给学生,等他们分组确定后,分别给予一定指导。
3.2问题探究小组成员分工合作,查找文献、学习算法,围绕选定的问题进行准备。通过交流和讨论,将各自学到的知识进行整合,进而运用这些知识重新分析上一阶段提出的问题,思考并提出解决方案。最后,对问题形成一个附有详细统计算法和计算结果的论文报告交给教师。
3.3成果展示和汇报各组将问题的解决方案和结果做成PPT,在课堂上进行汇报。其他小组可以提问和质疑,开展课堂讨论。教师预先阅读各小组的论文报告,引导学生的课堂讨论,针对学生模糊不清的问题进行讲解,强调重点和难点,对每个小组的报告给予建设性意见和评价。
摘要:数学建模即为解决现实生活中的实际问题而建立的数学模型,它是数学与现实世界的纽带。结合教学案例,利用认知心理学知识,提出促进学生建立良好数学认知结构以及数学学习观的原则和方法,帮助学生由知识型向能力型转变,推进素质教育发展。
关键词:认知心理学;思想;数学建模;认知结构;学习观
认知心理学(CognitivePsychology)兴起于20世纪60年代,是以信息加工理论为核心,研究人的心智活动为机制的心理学,又被称为信息加工心理学。它是认知科学和心理学的一个重要分支,它对一切认知或认知过程进行研究,包括感知觉、注意、记忆、思维和言语等[1]。当代认知心理学主要用来探究新知识的识记、保持、再认或再现的信息加工过程中关于学习的认识观。而这一认识观在学习中体现较突出的即为数学建模,它是通过信息加工理论对现实问题运用数学思想加以简化和假设而得到的数学结构。本文通过构建数学模型将“认知心理学”的思想融入现实问题的处理,结合教学案例,并提出建立良好数学认知结构以及数学学习观的原则和方法,进一步证实认知心理学思想在数学建模中的重要性。
一、案例分析
2011年微软公司在招聘毕业大学生时,给面试人员出了这样一道题:假如有800个形状、大小相同的球,其中有一个球比其他球重,给你一个天平,请问你可以至少用几次就可以保证找出这个较重的球?面试者中不乏名牌大学的本科、硕士甚至博士,可竟无一人能在有限的时间内回答上来。其实,后来他们知道这只是一道小学六年级“找次品”题目的变形。
(一)问题转化,认知策略
我们知道,要从800个球中找到较重的一个球这一问题如果直接运用推理思想应该会很困难,如果我们运用“使复杂问题简单化”这一认知策略,问题就会变得具体可行。于是,提出如下分解问题。问题1.对3个球进行实验操作[2]。问题2.对5个球进行实验操作。问题3.对9个球进行实验操作。问题4.对4、6、7、8个球进行实验操作。问题5.如何得到最佳分配方法。
(二)模型分析,优化策略
通过问题1和问题2,我们知道从3个球和5个球中找次品,最少并且保证找到次品的分配方法是将球分成3份。但这一结论只是我们对实验操作的感知策略。为了寻找策略,我们设计了问题3,对于9个球的最佳分配方法也是分为3份。因此我们得到结论:在“找次品”过程中,结合天平每次只能比较2份这一特点,重球只可能在天平一端或者第3份中,同时,为了保证最少找到,9个球均分3份是最好的方法。能被3除尽的球我们得到均分这一优化策略,对于不能均分的球怎么分配?于是我们设计了问题4,通过问题4我们得到结论:找次品时,尽量均分为3份,若不能均分要求每份尽量一样,可以多1个或少1个。通过问题解决,我们建立新的认知结构:2~3个球,1次;3+1~32个球,2次;32+1~33个球,3次;……
(三)模型转化,归纳策略
通过将新的认知结构运用到生活实践,我们知道800在36~37之间,所以我们得到800个球若要保证最少分配次数是7次。在认知心理学中,信息的具体表征和加工过程即为编码。编码并不被人们所觉察,它往往以“刺激”的形式表现为知觉以及思想。在信息加工过程中,固有的知识经验、严密的逻辑思维能力以及抽象概况能力将为数学建模中能力的提高产生重要的意义。
二、数学建模中认知心理学思想融入
知识结构和认知结构是认知心理学的两个基本概念[3]。数学是人类在认识社会实践中积累的经验成果,它起源于现实生活,以数字化的形式呈现并用来解决现实问题。它要求人们具有严密的逻辑思维以及空间思维能力,并通过感知、记忆、理解数形关系的过程中形成一种认知模型或者思维模式。这种认知模型通常以“图式”的形式存在于客体的头脑,并且可以根据需要随时提取支配。
(一)我国数学建模的现状
《课程标准(2011年版)》将模型思想这一核心概念的引入成为数学学习的主要方向。其实,数学建模方面的文章最早出自1982年张景中教授论文“洗衣服的数学”以及“垒砖问题”。虽然数学建模思想遍布国内外,但是真正将数学建模融入教学,从生活事件中抽取数学素材却很难。数学建模思想注重知识应用,通过提取已有“图式”加工信息形成新的认知结构的方式内化形成客体自身的“事物结构”,其不仅具有解释、判断、预见功能,而且能够提高学生学习数学的兴趣和应用意识[4]。
(二)结合认知心理学思想,如何形成有效的数学认知结构
知识结构与智力活动相结合,形成有效认知结构。我们知道,数学的知识结构是前人在总结的基础上,通过教学大纲、教材的形式呈现,并通过语言、数字、符号等形式详细记述的。学生在学习时,通过将教材中的知识简约化为特定的语言文字符号的过程叫作客体的认知结构,这一过程中,智力活动起了重要作用。复杂的知识结构体系、内心体验以及有限的信息加工容量让我们不得不针对内外部的有效信息进行筛选。这一过程中,“注意”起到重要作用,我们在进行信息加工时,只有将知识结构与智力活动相结合,增加“有意注意”和“有意后注意”,才能够形成有效的数学认知结构。根据不同构造方式,形成有利认知结构。数学的知识结构遵循循序渐进规律,并具有严密的逻辑性和准确性,它是形成不同认知结构的基础。学生头脑中的认知结构则是通过积累和加工而来,即使数学的知识结构一样,不同的人仍然会形成不同的认知结构。这一特点取决于客体的智力水平、学习能力。因此若要形成有利认知结构,必须遵循知识发展一般规律,注重知识的连贯性和顺序性,考虑知识的积累,注重逻辑思维能力的提高。
三、认知心理学思想下的数学学习观
学习是学习者已知的、所碰到的信息和他们在学习时所做的之间相互作用的结果[5]。如何将数学知识变为个体的知识,从认知心理学角度分析,即如何将数学的认知结构吸收为个体的认知结构,即建立良好的数学学习观,这一课题成为许多研究者关注的对象。那么怎样学习才能够提高解决数学问题的能力?或者怎样才能构建有效的数学模型,接下来我们将根据认知心理学知识,提出数学学习观的构建原则和方法。
(一)良好数学学习观应该是“双向产生式”的信息
加工过程学习是新旧知识相互作用的结果,是人们在信息加工过程中,通过提取已有“图式”将新输入的信息与头脑中已存储的信息进行有效联系而形成新的认知结构的过程[6]。可是,当客体对于已有“图式”不知如何使用,或者当遇到可以利用“图式”去解决的问题时不知道去提取相应的知识,学习过程便变得僵化、不知变通。譬如,案例中,即使大部分学生都学习了“找次品”这部分内容,却只能用来解决比较明确的教材性问题,对于实际生活问题却很难解决。学习应该是“双向产生式”的信息加工过程,数学的灵活性在这方面得到了较好的体现。学习时应遵循有效记忆策略,将所学知识与该知识有联系的其他知识结合记忆,形成“流动”的知识结构。例如在案例中,求800个球中较重球的最少次数,可以先从简单问题出发,对3个球和5个球进行分析,猜测并验证出一般分配方法。这一过程需要有效提取已有知识经验,通过拟合构造,不仅可以提高学生学习兴趣,而且能够增强知识认识水平和思维能力。
(二)良好数学学习观应该具有层次化、条理化的认知结构
如果头脑中仅有“双向产生式”的认知结构,当遇到问题时,很难快速找到解决问题的有效条件。头脑中数以万计“知识组块”必须形成一个系统,一个可以大大提高检索、提取效率的层次结构网络。如案例,在寻找最佳分配方案时,我们可以把8个球中找次品的所有分配情况都罗列出来。这样做,打破了“定势”的限制,而以最少称量次数为线索来重新构造知识,有助于提高学生发散思维水平,使知识结构更加具有层次化、条理化。在学习过程中,随着头脑中信息量的增多,层次结构网络也会越来越复杂。因此,必须加强记忆的有效保持,巩固抽象知识与具体知识之间的联系,能够使思维在抽象和现实之间灵活转化。而这一过程的优化策略是有效练习。
(三)良好数学学习观应该具有有效的思维策略
要想形成有效的数学学习观,提高解决实际问题的能力,头脑中还必须要形成有层次的思维策略,以便大脑在学习和信息加工过程中,策略性思维能够有效加以引导和把控。通过调节高层策略知识与底层描述性及程序性知识之间的转换,不断反思头脑思维策略是否恰当进而做出调整和优化。譬如,在案例中,思维经过转化策略、寻找策略、优化策略、归纳总结四个过程,由一般特殊一般问题的求解也是思维由高层向底层再向高层转换的层次性的体现。
在思维策略训练时,我们应重视与学科知识之间的联系度。底层思维策略主要以学科知识的形式存在于头脑,它的迁移性较强,能够与各种同学科问题紧密结合。因此可以通过训练学生如何审题,如何利用已有条件和问题明确思维方向,提取并调用相关知识来解决现实问题。
1.1水墨艺术代表的传统文化顺应时展需求著名国画大师石涛曾说过:“笔墨当随时代。”由此可见艺术手法在每个时代的变革和发展中都是十分重要的,把水墨艺术中的思想内涵和表现手法融于海报设计中,展现出水墨艺术与时俱进的时代性,让水墨文化再次根植于大众的心里。由水墨艺术衍生出来的中国传统的哲学观念与文化思想,符合传统审美观的心理需求。在大学课堂以及设计行业,对水墨图形利用设计软件进行后期加工和处理,这种技术使得水墨艺术在海报中的运用变得更加便捷,并且用电脑辅助可以达到一种意想不到的效果,弥补水墨画某些地方的不足,比如色彩的渐变效果和背景色的渲染等。这一技术让水墨艺术变得更加现代化,增加了它在现代化设计中的运用频率。
1.2水墨元素中蕴含的文化特性迎合海报设计的发展需要随着社会的进步和科技的快速发展,东西方文化的交流和融合,使设计师突破常规,他们在注重传达信息的同时,更加注重富有创意的设计和对传统文化的发掘。水墨艺术中的创作者们从没停止过对和谐的艺术境界的追求,这种境界是一种心灵与自然的完美结合。创作者们对水墨元素进行不同的重组和搭配,浓缩成具有代表性的标记和符号象征,来表现不同的设计主题。不同的是,海报是运用带有鲜明现代化特色的元素,而水墨画是运用传统风韵的色彩,这种表现更加单纯直击人心,因此现代设计师更加倾向于用一种中国式的符号模式来表达整体的精神世界。同时将现代化的符号转化为传统的水墨元素,这对水墨画本身也是一种突破和创新,这样的设计符合现代人们的审美品位,又不失中华民族传统文化艺术的韵味。
1.3开辟了传统文化与现代设计理念相结合的新纪元海报与水墨画的完美结合,也为后代的设计师们提供了一个借鉴,让他们可以在此基础上创造出更多传统与现代结合的设计风格,使中国千年文化艺术符号得以重生与弘扬。在现代社会中,设计师拘泥于传统的设计技法已经远不能满足这个时代的发展要求,因此我们需要把传统的文化和思想当成一个巨大的资源库,在实践中灵活运用和提炼其中精华的部分,创造出一种新的艺术设计风格。但不能只拘泥于本土文化的现代化,也需要学习外来文化的现代化风格,确定中国设计文化的定位,才能赋予海报设计新的内涵与意义。
2中国水墨艺术在海报设计中的运用分析
2.1对水墨元素直接运用直接运用就是不改变水墨画的表现形式,把水墨艺术的元素放到整个海报中,这个“鹤云”的景德镇陶瓷广告就是直接运用了水墨元素,把一整幅水墨画作为整个背景,衬托出景德镇茶杯的悠远古雅,茶杯融于水墨画中,既和谐又独特,这是水墨艺术的独特魅力与景德镇茶杯独特的中国民窑工艺相结合后碰撞出来的完美画面,让人印象深刻。海报最初只是为了传达某种信息而出现的一种信息传播手段,但是由于水墨元素在海报中的运用和变革,这无疑给单调的海报设计带来一种新的生命活力,让本来商业化的海报有了一丝文化底蕴的沉淀。让它有了一种新的表达方式,并且从这种表达方式中衍生出更多不同以往的设计风格。
2.2古典元素在现代海报中的创新运用对水墨艺术这一传统文化的解读使得当代设计师从中得到许多启发和借鉴,将现代的审美意识和古典的艺术手法运用到海报中,形成了具有中华民族特色的创新时尚设计。把水墨艺术中的某些主要特点和艺术手法加以变换,如图2泰山地产集团的广告海报,就是运用了水墨画中的留白(图2为泰山地产海报广告)。手法,两条鲤鱼本来应该是在水中游动,可是它偏偏没画水,而是用一大片空白来表现,使画面不至于显得拥挤和繁复,符合该广告所要表达的关于该住所“亲水亲自然”以及优雅格调的主旨。水墨艺术有着一段悠久的历史,承载着中华民族的传统文化和思想,而海报则是现代商业文化衍生出来的一种现代化的广告形式。这两者结合的表现手法也给了受众一种新颖的视觉享受。这种变幻表现形式的设计风格,在运用水墨元素的同时又在其中添加了现代化的设计元素,对它做了细微的处理,变得更具有新鲜活力。这种创新性运用,让具有浓厚现代色彩的商业海报吹起了一股返璞归真的民族之风。
2.3突破传统海报的商业化束缚设计师顺应时代要求,把中国传统的水墨艺术融入到海报设计中,既能引起消费者心理的共鸣,又能提升中国本土文化在大众心中的形象,而且由于水墨元素的运用,使海报原本的商业性也不再明显,加深了海报内在的思想性和艺术性。对水墨艺术元素这一千年文化符号的重新解读,使得当代设计师从中得到许多有益的启发和借鉴,并对其古为今用、推陈出新、将现代审美意识完美地融入到当代海报设计中,形成一个具有本土文化特色的时尚创新设计。2010年意尔康春夏品牌会的海报,随意的水墨线条,勾勒出运动人物,表现出运动的力量和乐趣,表现出中国水墨画形神兼备的特点,或深或浅的墨色中,可以感受到中国水墨艺术的自然、和谐、简约。让原本商业化的海报变得具有艺术色彩和思考价值,水墨画带给海报的不仅仅是它古典传统的艺术特色,还有它意蕴深远的思想内涵,让人们在感受到海报画面美好的同时也增加了对海报内涵的思索,这也是一种变相淡化商业气息的手段,更易被大众所接受。
3结语
球铁薄小件因冷却速度快,过冷度增大。过冷产生额外的液态体收缩,以及过冷度大导致形成大量具有较大体积收缩的奥氏体枝晶,增大了铁液的收缩倾向,而其石墨化膨胀相对滞后,不能有效自补缩[1]。因此球铁薄小件为获得致密的组织,必须利用冒口在铁液共晶凝固前,对孤立液相区进行液态补缩。根据铸件结构特点,工艺设计将有孤立热节的一侧置于上箱,以便放置冒口补缩。由于铸件单重较轻,为提高浇注效率,采用一箱两件树脂砂生产。
1.1铸造工艺设计
球铁补缩系统设计通常采用简单模数法,先绘制铸件模数-体积份额图,再根据铁液输送判断式M2/M1≥0.8[2],选择非散热面将铸件分为若干补缩区,分别用冒口补缩。但对于结构较复杂的球铁件,这种方法较繁琐,且不能很好的结合铁液冶金质量综合分析,有较大局限性。本文通过数值模拟,先计算不含浇冒系统的铸件凝固液相分布,从铸件凝固阶段补缩通道的畅通情况和孤立液相区分布,确定铸件分区补缩方案。如图2所示,当铸件凝固32s时,出现9处孤立液相区(0-8区)。根据模数计算公式[3],求解图2各孤立液相区模数分别为:1.25cm(1区)、1.2cm(2区)、0.91cm(3区)、1.25cm(4区)、2.1cm(5区)、1.3cm(6区)、1.5cm(7区)、1.1cm(8区)、1.1cm(0区)。以上各区模数结果表明,如果不用冒口补缩或冷铁激冷,铸件可能会产生收缩缺陷。按照铸件整体超声波检测质量要求,工艺设计在0区、8区采用热冒口进水并补缩,2区、3区、6区用冷铁激冷,1区、4区用发热冒口补缩,5区、7区因孤立液相区域较大,采用冷铁与发热冒口配合,控制热节凝固顺序。针对铸件磁粉检测要求,为减少铸件产生一次夹渣和二次氧化夹渣,浇注系统采用缓流封闭式,避免铁液充型过程中产生紊流,浇注系统截面比:∑A直∶∑A横∶∑A内=1.4∶3.1∶1。铸件浇冒系统及激冷系统设计见图3。
1.2数值模拟
(1)色温充填。铸件充型3.36s时(图4),液流前沿温度出现短暂低温(1344℃),远高于凝固临界温度(1154℃左右),铸件不易产生冷隔。(2)充型速度。充型10.2s时,铸件充满,铸件高26cm,铁液充型液面上升速度平均2.55cm/s,大于同等壁厚铸件最小液面上升速度1.0~2.0cm/s[3],因此浇注系统流量足够大。在浇注前期1.93s时,仅内浇口区域出现短暂150cm/s流速,铁液通过热冒口后,速度都低于80cm/s(图5),铸液在型腔内产生紊流的可能性较小。(3)充型压力。模拟结果显示浇注前期从内浇道到冒口颈区域出现瞬间位置不固定的间断负压区(图6),总体充型过程平稳,因此铸件产生卷气夹杂的可能性不大。(4)液相分布。铸件凝固32.53s时(图7),左侧铸件4区、6区、9区和右侧铸件对应的11区、12区、14区出现孤立液相区,这些区域可能会产生收缩缺陷。(5)定量缩孔。设置孔松率为0.01,判断缩孔、缩松,图8显示铸件不会产生缩孔,但局部可能会有缩松。(6)Niyama缩松。图9显示有些位置能产生严重程度不明显的缩松缺陷。综合以上模拟结果,铸件充型过程中,铁液流量较大,流速较低,型腔内没有明显紊流现象,总体比较平稳,铸件产生冷隔、卷气、氧化夹渣缺陷可能性不大。铸件凝固过程中,图7确定了孤立液相区位置,图8从液相、相变、固相收缩总量的大小,判定孤立液态区可能产生分散的缩松缺陷。图9从球铁糊状凝固阶段,各区域温度梯度和冷却速度的严重程度判定缩松位置[4]。因图7-图9显示缩松位置并不完全一致,因此铸件产生收缩缺陷的可能性不大。图10所示收缩缺陷+液相分布,综合分析显示铸件产生收缩缺陷风险较小。但薄壁球铁件凝固过程中收缩倾向大,为使批产的每个铸件在整体表面超声波检测和磁粉检测过程中都合格,还必须严格控制冶金质量。
2工艺试制
2.1冲击韧度影响因素分析
球铁基体组织中,珠光体和渗碳体显著降低材料冲击韧度,在硅、磷含量较低的条件下,铁素体越多,冲击韧度越高[5]。由图11[6]可知,在20℃环境下,铁素体基体是使三个夏比“V”型槽冲击试样的冲击韧度平均值获得17J的基本前提。在石墨球数量方面,20℃环境下,从图12可见,180个石墨球/mm2的试块冲击韧度高于310个石墨球/mm2试块冲击韧度,但球墨数量减少时,石墨球径大,引起非球状石墨,晶间碳化物、晶界偏析和显微缩松增多,低温冲击值较低[7]。
2.2铁液化学成分控制
为防止产生珠光体、碳化物,原生铁选用Mn、Cr、Mo、W、V、Ti等微量元素含量较低的抚顺罕王核电铁。铁液化学成分(质量分数)控制:碳当量4.25%~4.35%,碳3.65%~3.80%,原铁液硅0.45%~0.55%,终硅1.8%~2.0%,若生铁Si含量高,可增加纯净废钢加入量,用增碳剂调整,锰<0.15%,磷<0.03%,硫<0.012%,残留镁量控制在0.03%~0.05%。为保证铁液纯净度,熔炼前炉料表面要除去锈蚀和粘砂,熔炼过程中要及时清理粘附在炉壁上的炉渣。
2.3球化和孕育处理
球化包深径比不小于1.8∶1,出铁流量尽可能大,使铁液在球化包内充分翻滚,在提高铁液镁吸收率、去氧脱硫的同时,尽量控制中镁低稀土球化剂的加入量,减少铁液夹渣和收缩倾向。孕育剂选硅钡长效孕育剂,共四次分别在出铁槽、包内、浇口杯、随流孕育中用不同块度充分孕育,其中,浇口杯内孕育量0.05%,用以消除起浇阶段来不及随流孕育而导致的孕育不足。
2.4浇注控制
根据铸件壁厚较薄容易出现冷隔的特点,浇注温度控制在1370~1420℃,因铁液高温静止、孕育、球化、运输降温约50~100℃,熔炼温度在1500~1520℃。浇注前,要多覆盖、勤扒渣,减少铁液表面氧化及反应夹杂。因为试棒在铸件浇注完成后浇,为使试棒与铸件材质性能一致,铁液覆盖、扒渣、运转过程要求快速,缩短球化至浇注的时间,保证球化后铁液在10~12min内全部浇完。
2.5铁素体化高温两阶段退火
铸件进行完全奥氏体化和铁素体化两阶段高温退火,可以减少和去除铸件基体组织中的碳化物、渗碳体和晶界偏析,获得均匀细小的铁素体晶粒,提高铸件的冲击韧性。铸件去除浇冒口后入退火炉,缓慢升温至(920±10)℃,保温3h,再炉冷至(730±10)℃保温3h,随炉冷至600℃出炉空冷。
3试制结果
3.1铸件理化检测
铸件化学成分(质量分数):3.76%C、1.94%Si、0.1%Mn、0.012%S、0.03%P、0.047%Mg残、0.010%RE残、0.019%Ti、0.006%V、0.008%Ce。试块力学性能:抗拉强度385MPa,屈服强度225MPa,伸长率24%;20℃环境下,三个夏比缺口冲击试块冲击功值分别为:19.5J、18.8J、19J。试样微观组织如图13所示,球化分级2级,石墨等级6级,铁素体含量>95%,每平方毫米石墨球数约175个。
3.2铸件无损检测
铸件整体表面超声波检测,关键区符合AS2574-2000标准Class1级,其他区域符合Class2级要求。磁粉检测符合AS4037-1999标准15.1要求。样品UT、MT检测后剖切,对剖切面进行着色PT检测,铸件符合检测要求。
4结束语
(一)模具设计各行各业都有相关的工作人员,他们的主要任务就是模具设计。采用数字化的设计手段,工作对象包括型腔模和冷冲模,在充分利用数字化设计工具的基础上,对传统模具进行设计改造,目标就在于提高模具设计的质量,缩短模具设计耗费的周期。
(二)模具设计的步骤首先在设计之前为了确保设计图纸的正确性,通常要对所设计模具的产品进行全面的可行性分析,即工作中设计者所说的套图,确定重点部位的尺寸。其次在分析产品图纸之后,具体构思模具的内部结构、工作程序的编排、确定各个工序之间的冲工内容,以及采用何种软件。这样在绘制模具图中将节省很多时间。然后就是根据产品的展开图纸进行准备材料,然后就可以全面地进入模具图的绘制在工作,再制一份备料图纸出来,进行各组件的绘制。最后对模具的设计图纸进行仔细地校对,确保各模板与孔位是否一致性,以及折弯位置的上下模是否正确的间隙配合。
二、模具设计技术应用
(一)模具设计的造型特点与传统的机械设计不同,在专业化要求上,模具设计有它自身的特点,主要体现在三个方面:第一、从模具生产的范围上看,模具主要用于批量化的大规模生产,因此,模具主要用于加工一些形体复杂的零件。第二、从模具产品的要求上看,模具的几何设计必须符合零部件描述的的所有细节结构,甚至包括产品的浮雕等表面细节结构;第三、从模具的生产手段要求上看,3D模型的修复技术以及CAD系统必须有良好的数据结口的要求也越来越高,才能不断的满足模具型腔结构必须有的拔模模角及必要的圆弧过度。
(二)模具设计的应用范围根据模具的定义,从模具的适用范围上,我们可以把模具设计的应用范围分为两大类,一类是工业装备制造部门及使用部门,比如机械制造、汽车制造、轻工业、家电组装、石油化工、电力设施等;另一类是零件及模具,比如航空发动机关键耐磨件、汽车发动机凸轮轴热挤压模具、轧辊、温挤压膜具、轧钢滚动导卫、热锻摸等。
三、模具设计技术的发展趋势
(一)多集成趋势。现在社会的发展,现代化模具的制造应该打破传统的只重视信息的搜集的发展模式,更应该把技术使用、人力资源和管理技术的引用都囊括在内,多集成趋势越来越明显。多集成概念还表现在学科功能上,模具设计不仅仅要用到最基础的机械科学理论,而且还会用到电磁学、光学以及控制理论等。
(二)智能化趋势。产品从最初的设计要求,到中间的制造过程,再到最后的使用过程,每个环节都将走向智能化的道路。其中,在生产过程中,又包括诸多环节,比如计划、调控、管理等,也将走向智能化的道路。除此之外,模具设计者以及实际操作者,也将会在科学理论的指导下,实现人与工具系统的有机密切配合。
(三)网络化趋势。模具设计常用的软件一般包括AutoCAD、Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、SOLIDWORKS等,都是需要通过网络上的一些软件技术或者硬件技术实现的。自动化、网络化趋势越来越明显,跨国合作设计模具的成功例子已经是屡见不鲜了,而且这种趋势越来越明显。
1.1面板长度钢筋混凝土路面,在荷载相同的情况下,随着面板长度的增加,面板底部的弯拉应力及钢筋所受应力均小幅度增加。与板宽相似,板长又不宜太短。通过数值分析可以发现,板长在5m左右时,面板底部及钢筋所受拉弯应力较小,且随板长继续变短,面板及钢筋所受应力基本不再变化,故面板长度设为5m,路面端部及交叉口长度根据实际情况调整为4.5m或5.5m。
1.2板厚依据规范,二级重型道路面板厚度为220mm~250mm。在荷载相同的情况下,面板越厚,面板底部所受的压应力越小,为满足模块运输道路载重的需要,取模块路面板厚度为250mm。
1.3配筋模块运输道路面板纵筋及横筋均采用HPB2358mm的光圆钢筋,基层为素混凝土。3)钢筋网间距。下层钢筋网与底板间距越小,钢筋网的抗拉能力发挥越充分,钢筋混凝土面板的承载能力越强;上层钢筋网与顶板距离越小,钢筋与混凝同作用的效果越明显,越能有效抑制面层裂缝的发育。数值分析结果也表明,随着两层钢筋网间距的不断增大,混凝土面板及钢筋的所受拉弯应力急剧减小,因此,在保证混凝土保护层的前提下,应尽量增大两层钢筋网片的间距[2]。为最大限度的增加模块道路抗弯拉性能及抵抗路面开裂的能力,扣除每侧50mm的保护层厚度,设定双层钢筋网的间距为150mm。
2双层钢筋混凝土路面面板脱空错台预防
模块道路主要承担核电模块运输任务,核电模块属于高精密设备,如果路面板出现脱空错台等现象,可能对模块造成致命的损伤,因此路面设计时必须对此给予充分的考虑。错台是混凝土路面经长时间重压后出现的主要问题之一,修复费用高,并且很难从根本上解决,修复后短时间又会出现断板等问题,因此在设计、施工时都要格外重视。
2.1环境因素由于核电厂的特殊性,一般均坐落在沿海地区。沿海地区降雨量大,而混凝土路面不可避免的需要设置胀缝和缩缝,如果胀缝和缩缝在施工完成后处理不当或处理不及时,雨水很容易沿着这些缝渗入基层。雨水渗入基层后,在重载作用下形成较大的水压力,在车辆行驶过程中,高压水不断冲蚀基层,慢慢造成基层与面层间脱空,最终导致错台。为避免路面出现错台,施工过程中应及时对胀缝和缩缝进行处理。混凝土路面缩缝切割完成后,及时用聚氯乙烯胶泥填充,避免泥土、小碎石进入缩缝后影响灌缝质量。胀缝施工时,用塑料泡沫板做临时填充,待混凝土达到设计强度后,拆除泡沫塑料板,底部灌210mm的天然橡胶或氯丁橡胶,顶部40mm设置经过防腐处理的泡沫橡胶板。
2.2地基不均匀沉降核电模块重量大,如果地基处理不好,在模块运输车辆的反复碾压下,路面很容易因为地基不均匀沉降出现错台等问题。为防止地基不均匀沉降造成错台的发生,在设计上模块路从地基处理到上部结构设置均采取了有效措施。模块道路路基必须经过强夯处理,压实度达到96%,平整度达到(+10mm,-20mm)后,方可进行上部结构施工。面层以下设置3层结构层,分别为250mm压实度不小于96%的5%水泥稳定级配碎石层,250mm压实度不小于98%的6%水泥稳定级配碎石层及150mm的C15素混凝土层。同时,在纵向施工缝处设置拉杆(如图1所示),增强面板间的整体性,拉杆采用14螺纹钢筋,长度为700mm,置在板厚中间。
2.3交通量和载重交通量和载重是混凝土路面产生错台最主要的外在因素,交通量大、载重大,路面出现错台的可能性就高。在胀缝与缩缝处设置传力装置,可有效降低因交通量和载重产生错台的可能性。胀缝与缩缝均设传力杆,传力杆采用32光面钢筋,长度为500mm,设置板厚的中部;传力杆的一端应先涂防锈漆一层,然后涂以油(油脂类矿物油),外面以塑料薄膜包住(或以塑料套套住),以便传力杆能在混凝土中自由滑动,膨胀传力杆涂油脂的一端应留出空隙30mm,以Q235B硬聚氯乙烯套管套住,空隙处油灰填塞,有套筒的一端应交错布置(见图2)。
3结语
1.1以职业岗位能力分析和国家职业技能的要求为依据来进行教学内容的选取
对电气自动化技术专业职业岗位能力进行分析,《模拟电子技术》课程专业技能有:电子元器件应用技能,电子电路应用技能,电子电路设计技能,电子产品安装、调试及初步开发技能;《模拟电子技术》课程能力拓展有:本课程工程实践能力、创新能力、团队协作能力。在确定了《模拟电子技术》课程的技能要求后,再以各类电子电路为载体,来确定教学内容。
1.2教学内容的选取充分体现职业技能和综合素质训练的特点
通过对企业职业岗位的调研,根据高职高专教学理论及职业岗位知识能力要求分析本课程,把实用电子电路如直流稳压电源、晶体管延时释放电路、正弦波振荡电路、音频功率放大器等电子产品的制作与调试作为教学的主线,按电路的结构进行剖析,分解成若干个项目,每一个项目中又用若干个任务来承载,以任务驱动式的方式,体现对学生职业技能和综合素质的训练。
1.3构建《模拟电子技术》课程体系
首先,《模拟电子技术》课程要学习基本电子器件,这部分内容要突出各种电子器件的基本结构、工作特性、主要参数及应用这条主线;其次,电子电路部分,要从静态和动态的角度分析电路的工作情况,这部分内容要突出放大电路的三种组态这条主线。
2多种教学方法和手段在课程教学中的有机结合
2.1传统板书教学与多媒体技术教学相结合
《模拟电子技术》作为一门专业基础课,理论教学是必要的而且是重要的,学生只有掌握了必须的和够用的基本理论,才能进行实践活动。传统的理论教学手段是“粉笔+板书”的模式,这种教学手段便于学生与教师的直接交流,有效信息保留的时间长,便于学生思考和记笔记,特别是对电子电路图的来龙去脉有清晰的理解和认识,但画图费时间,影响了教学的进程,教学效率较低。采用电化多媒体教学,教师能从大量的板书解脱出来,可以预先将大量的教学信息存储起来,并且可以反复取出,不断加深学生的印象,但有效信息保存的时间过短,不利于学生的思考和记笔记。实践证明,传统板书教学手段在模电教学中,优势更明显,特别对高职学生来说,更加适用,故笔者坚持一堂课三分二时间用板书教学,三分之一时间用多媒体教学。
2.2引入实例,激发求知欲望
目前,大部分高职学生对理论学习兴趣不大,如果不改进教学方法,势必会使学生越来越厌学,到头来大部分学生理论不懂,技能也不会。因此,根据高职学生的职业要求和模电在日常生活中的应用情况,在课堂教学中应该努力提高学生的学习兴趣,古语云:“好之者不如乐之者”,这充分说明,能激发学生的学习兴趣对学好一门课程的重要性。因此在每一个课程单元的讲授中,都需引入与之相关的示例,譬如,讲授到二极管这一单元时,先引入实际中的直流稳压电源这一实例,可以是实物也可以是图片,再说明没有二极管,也就不可能得到直流电源,学生的兴趣上来后,再讲解二极管的基本结构、工作特性及主要参数,这样可以让学生在精神振奋中愉快地接收这个知识单元。
2.3精心备课、激情讲解
对于高职学生来说,精心备课、激情讲解尤为重要,因为高职学生基础相对较差,理论知识的接受相对缓慢,稍不留意,就会出现上课讲话或打瞌睡的情况,激情的讲解,巧妙的提问可以缓解这种现象。2.4反复练习,进行章节测试在平时的教学中,根据内容的重、难点,反复练习,从而达到巩固所学知识的目的。严格的练习和测验,还能使学生养成良好的学习习惯和严肃认真的学习态度。
2.5进行课外质疑
课后立即抽一部分学生对所学内容进行质疑,以反思教与学的情况,同时也带动了学生的学习主动性。
2.6组织班级学习小组
高职学生自主学习的主动性相对较差,为了改变这种现象,先组织一部分班级学习成绩较好的同学,成立学习小组,每周活动一次,任课教师到场指导,以部分带动全部,班级的学习积极性有了很大的提高。
2.7学生模拟讲课
提前一周把需要模拟讲课的内容告知学生,模拟讲课的时间控制在10分钟左右,学生准备教案,老师检查并提出修改意见,学生讲完后,进行学生互评、教师点评、教学补充。这样有助于锻炼和提高学生的社会交际能力;有助于学生表达能力的提高;有助于营造教学相长的学习氛围;有利于培养学生自主学习的能力。
2.8进行课外制作
精选10个左右实际应用电路,如:可调直流稳压电源、水位开关、触摸开关、声光控节能灯、耳放电路、音频功率放大器等。在讲授相应部分的理论内容之前开始布置题目,这样学生就会带着问题听课,要我学变成了我要学。该部分理论内容讲授完后,学生就要去购买元器件,进行焊接制作,在制作过程中,学生对实际的电子元器件的工作原理、主要参数、管脚判别就有了新的认识。要求每个学生单独制作,一周后老师进行验收,并记录平时成绩。没有通过的,展开讨论,查找原因,这样既锻炼了学生的动手能力又促进了理论的学习。
2.9参加技能大赛
提升创新能力、实际工程应用能力和团结协作能力在班级成立兴趣小组,利用课外时间进行科技活动,指导他们绘制PCB板图,并利用制版机设备自行加工制造PCB板,使学生掌握电子线路设计的全过程,为他们以后参加各类电子设计大赛打下良好的基础。
2.10仿真训练
利用EWB仿真软件对模拟电子技术中的单元电路进行仿真。由于教学时数的限制,教师在课堂上只须简要的讲解该软件的使用方法,其余留给学生自学。每讲完一个单元电路,就布置EWB仿真作业,并记录平时成绩,这样能充分发挥学生的主观能动性和创造性,培养学生的专业能力和方法能力。
3实践教学环节的改革
《模拟电子技术》课程作为一门应用技术,具有很强的实践性,必须加强实践教学环节。实践教学是培养学生技能的重要途径,能够有效地提高学生分析问题、解决问题及理论联系实践的综合素质。实验必须由验证性、综合性和设计性实验三部分组成。目前,大部分学校都是教师少、实验时间短(一个实验基本上是两节课),为了解决这个矛盾,要求学生实验前必须预习。每个实验就是一个项目,实验的每一步就是一个子项目,指导教师在实验过程中,对每一个子项目进行验收,现场评分,这样极大地提高了学生实验的积极性,对提前做完的学生,加做实验,验收通过后加分。
4考核方式的改革
考核模式不但要注重理论,还要注重技能的考核,这样才能使教师的教学重点放在必要的理论与技能并重培养上来。具体考核模式为:综合成绩(100分)=理论考试成绩(40分)+平时成绩(考勤、作业、EWB仿真,课堂提问,10分)+课外质疑及学习小组活动(10分)+课外制作作品(20分)+实验(20分),其中,任何一项成绩达不到本身所占成绩的60%,视为综合成绩不及格。这样能使学生自始至终地重视整个教学的各个环节。
5结语
图书营销战略是各出版社在市场竞争中的制胜法宝,不同的营销战略模式的选择视产品市场营销情形而定,可连续用,可选择用,使用的先后顺序可视实际需要而定,以变制动。好的营销模式能带动好的选题策划,出版社好的选题是在开发源头图书信息市场的基础上,营销终端信息对称互动的结果。
图书营销战略是出版社企业战略的主要组成部分,对出版企业的生存、发展、壮大有着重大影响。常见的营销战略可分为以下四种:速进战略、拓展战略、稳定战略、转移战略。每一个出版企业的图书品种都较多,每年也在生产众多新的品种,出版社应根据对不同图书各自市场环境分析的结果,采用不同的营销战略模式,以求选题策划目标的实现,在这一选择过程,中编辑的主动性起到主要作用。
二、图书营销战略几种模式
1.稳定战略
稳定战略是以保持原有业务经营水平为主要目标的战略。如果出版企业发现现有某些图书品种销量增长缓慢,编辑通过分析发现,这种缓慢不是由于营销管理失误或图书品种过时造成的,而是因为以下两个原因:(1)同品种图书竞争激烈;(2)市场规模没有扩大,从而导致增长停滞。当市场机会有限,但同时仍有利可图时,出版社可以对此类图书采用这种策略,维持现有经营水平,求得利润稳定。
2.拓展战略
拓展战略是开发新产品进入现有市场,或是开发、培育新市场的策略。其核心内容是产品开发和市场开发。战略目标在于业务量的增长,而业务量增长的目标实现是靠产品开发和市场开发来实现的。拓展战略具体可分为:市场开发战略、市场渗透战略、产品衍生开发战略。(1)市场开发战略是以现有产品开发新市场的一种战略。选题策划编辑和市场营销人员应设法寻找可用现有产品满足其需求的新市场。市场开发战略方式主要有:①认真分析当前销售区域中销量较少的地区,分析该地区对该产品的需求情况,如存在需求,应制定营销计划,采取行动,及时迅速地进入该地区市场。②在现有销售区域内,寻找其他的销售渠道,增加产品的供应几率,但这种方式容易引起本销售区域内原销售网络的争议,处理不好会影响销售。③将现有产品销往新的地区市场,这是增加图书销量的常用方法。④出版社通过培育目标市场,建立对自己图书产品特异性需求的顾客群体,达到增加销售的目的。(2)市场渗透战略是扩大现有产品在现有市场的销售,提高市场占有率的一种战略。企业以已经占有的市场为依托,利用自己在市场上的努力,刺激需求,增加销量,求得企业的不断发展。运用这种战略,出版企业应特别重视现有图书品种内容的修订更新、封面的重新装帧设计、价格的适当调整、包装的分类、送货上门等工作,以达到以下目的:第一,鼓励现有用户继续销售,后续读者继续购买;第二,吸引潜在用户和读者购买本企业现有图书。(3)产品衍生开发战略是企业向现有市场提供新产品,以满足顾客的不同需要的一种战略。战略的核心是激发和满足顾客新的需求。出版企业要特别注意图书市场的新要求,及时分析图书市场需求,了解图书市场变化,根据这种要求和变化开发新的图书品种,或在原图书品种基础上,进一步细分市场,开发面向不同层次、不同应用、不同规格的图书系列,充分覆盖市场,达到扩大销售的目的。拓展战略的目的就是千方百计开拓市场,通过拓宽市场,衍生和增加新的系列产品,从而增加销量。
3.转移战略
转移战略是在某一图书品种已经没有增长能力,从新产品策划开发期、成熟稳定期,进而并开始衰退时以实现短期利润为目标,有计划地将该图书品种从现有市场退出的一种策略。
图书产品同其他产品一样是有其生命周期的,当市场需求发生变化时,如果原图书产品没有适应这种变化,那么,图书的生命活力就会下降,直至消失。这种情况出现时,出版企业首先要做的是分析图书生命活力下降的原因,如果可以通过企业内部的调整来恢复活力,则该品种图书可以实现恢复性增长,但如果属于不可抗拒原因,无法通过出版企业自身努力,来改变市场要求,则此时出版企业应及时制定转移战略,争取将损失减为最小,争取可能的最大利润。可采用的方式有:(1)立即停止该图书的生产;(2)减少此类图书的发行成本;(3)降低发行折扣,将现有库存图书迅速推销出去,以免延时终成滞销产品压库。
实现转移战略时,编辑不仅要考虑“退”,还应考虑“进”。首先,要调整目标市场,积极寻找、开发新的市场适应读者新的需求。其次,要仔细分析市场需求,积极开发新的产品,满足新市场的需要。
4.速进战略