材料科学与工程论文:材料科学与工程专业《晶体学基础》教学改革的探讨 摘要:《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要专业课程之一,也是进一步学习材料专业其他课程的基础。本文根据材料专业《晶体学基础》教学中存在的问题,从教学内容和次序、教学手段以及教学模式三个方面,提出了课程教学改革的详细思路。 关键词:晶体学;教学内容;教学手段;研讨式教学;教学改革 一、前言 《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言,《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识,是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域,调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定,那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征(如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等)。因此,《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用,而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。 开设《晶体学基础》课程以前,北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中,大约讲解4学时。另一方面,在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中,过去通常要利用2~4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授,而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因,北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。 通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践,学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了,同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时,也更加得心应手。但是,目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。 1.晶体学涵盖的内容十分广泛,它是多个学科的重要基础课程,不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前,国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5],其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以,现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。 2.《晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念,同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中,主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解,其表现力度有限,无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。 3.在《晶体学基础》的授课形式上,过去主要以教师讲授为主,学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解,难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时,这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。 由以上分析可见,现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此,我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革,以充分调动学生的学习积极性和主动性,提高学生的学习兴趣,使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓,为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。 二、教学内容和讲授次序的改革 目前,本校《晶体学基础》的教学课时共32学时,与地质学和矿物学专业相比,总授课时间较少[3,4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识,有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如,晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要,但是对于材料专业学生来说,只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时,对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点,也可以进行适当删减,如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面,对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识,应该增加讲解内容的深度。例如,倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要,但是,现有教材中的以上相关内容过于简单,无法满足材料专业学生的培养要求,所以,需要增加相关的授课内容。 教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化,所以,我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序,而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求,研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如,在讲解晶体宏观对称性之前,有必要先讲解一些典型晶体结构的实例,以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作;将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5],使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章,这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解;另外,倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章,在讲解完晶体定向和晶体学符号之后,学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数,此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。 三、教学手段的改革 《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外,我们应该更加注重利用一些三维模型。例如,在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中,利用地球仪作为三维实物模型,能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序,以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时,可以利用一些特制的三维立体模型,形象地显示出不同轴次的旋转对称;另外,在讲解晶体的极射赤平投影时,可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体,让学生自己动手制作相关的三维实物模型,通过观察各晶面的投影特点,加深对极射赤平投影知识的理解。 同时,为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律,我们应该进一步利用三维多媒体软件,制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点(原子、分子或离子)位置,满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的,使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点,从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。 四、研讨式教学模式的改革 本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课,包括所有材料专业大二的学生(约150名)。由于听课学生人数较多,导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而,本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验(每班70~80人),有效地提高了授课效果。但是,目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式,学生缺乏学习的主动性,没有积极地思考问题。因此,应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程,通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式,使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容,教师在课堂中提出相关问题,将学生分成若干小组,每组4~6人,在教师的引导下,通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明,这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时,将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系,鼓励学生主动提出问题,并积极地通过讨论来相互启发,进而解决各个难点问题。 另外,师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面,鼓励学生在网络上进行自由讨论,另一方面,让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈,从而调整讲课速度,提高学生的学习效果。 五、总结 《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程,应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识,优化编排授课内容和次序,提高授课效果;利用三维晶体学动画模型,加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解;建立“研讨式”教学模式,针对课程的重点和难点,提出学生课堂和课后研讨的主题,检验学生对授课内容的掌握情况,提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力,最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识,培养学生分析问题和解决问题的能力。 材料科学与工程论文:金属材料科学与工程专业生产实习教学改革与探讨 摘要:生产实习是高校人才培养的重要环节之一,也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题,进行了教学改革的尝试,获得了良好的实习效果。 关键词:金属材料科学与工程专业;生产实习;教学改革 据统计,我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首,但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下,如何强化工程意识,培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合,提高专业兴趣,扩宽专业认识,为同学即将选择考研专业和就业提供指导,培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此,生产实习承前启后至关重要。 目前尽管建立了众多的校外实习基地,但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题,导致生产现场停留参观时间短。同时,车间噪音大,实习小组人数多,在“只许看,不许动”动的束缚下,实习变成了参观、走马观花[4,5]。因此,同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅,甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下,探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下,企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素,学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益,反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此,企业对接纳学生实习一般持消极态度,能安排学生实习时间和次数有限。同时,由于实习经费限制,对生产实习基地只能就近选择。因此,在实习经费和实习基地均有限的情况下,合理资源安排尤为重要。 (1)建立校外精习基地。所谓精习,选择典型的产品,熟悉零件的整个生产加工过程,既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解(兴趣引导)―同学现场实习(感性认识)―课堂交流讨论(启发深入)―再次现场实习(理解领悟)―课堂讨论交流(融会贯通)的方式进行。 精习基地选择一是交通方便,便于学生多次实习往返,节省实习经费;二是精习基地要有独立功能产品或运动部件,既涵盖金属原料质量控制、加工成型(铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺)、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合,能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料,并可接纳多次实习。 精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念,让同学由浅入深,由表及里,归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法,根据工况和经济性,选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法,探索思考该产品生产质量提升空间,进而培养解决复杂工程实践问题的能力。 (2)建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器,既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小,对生产实习来说,具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一,便于联系落实实习任务,时间安排灵活。二是交通便利,便于往返多次实习。另外,高校科研成果成功转化案例的学习,有助于激发同学学习的兴趣和激情,培养同学创业的意识。 (3)建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1~2次,主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程,掌握金属零件不同的成型工艺,扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制,同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通,因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。 一般精习基地选择1~2个企业,每个小组安排3~4次进厂实习机会,每次实习0.5~1天。泛习基地安排4~6个企业,每个企业安排1~2次进厂实习机会,每次0.5~1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排,可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文,忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时,很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价,轻工程实习的投入与考核。另外,实习现场环境工况复杂,指导生产实习不仅需要投入时间和精力多,还要求老师具有较好的身体素质。因此,要到达预期的生产实习效果,具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师,培养实习指导教师教学梯队,是完成实习的有效保障[6]。 指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈,预先调研、制定实习计划,收集编制实习报告。同时,做好预先动员,讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量,需要指导老师相互合作,共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。 (1)实习前沿。同学第一次到企业实习,带着对未来工作环境的憧憬,也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的,但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意,实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差,树立正确的择业观念,引导同学走进企业,培养兴趣,扩宽对专业的认识。同时,鼓励同学不仅带着眼睛去实习,更要带着脑子去思考,去发现问题,并运用所以理论,探讨解决实践工程问题的可行性。 (2)编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况,修改、编写实习报告,避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论,研究与探讨的方式,引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究,将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合,培养同学解决复杂工程问题的能力。因此,实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢,引导同学在实习过程中抓住重点环节,透过实习产品,回归到理论的运用,将课堂理论与生产实践融汇贯通。 (3)实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时,考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律(10%)、实习笔记(20%)、实习报告(40%)、实习答辩(30%)四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查,即可可以监督同学,也可以及时了解同学实习掌握情况,合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩,同学主动讲述和提问回答相结合,为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天,我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地,莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地,其产品包括:船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。 实习参观公司按其产品成型工艺分,焊接成型:锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型:炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型:压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型:变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料:剪板机下料(≤8mm)、火焰和等离子气割,棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺:截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测:压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测:锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测:锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中,经过与指导老师、企业技术人员互动,在实习报告的引导下,通过课堂探讨交流,能够积极主动地完成各项实习任务,实习效果良好。另一方面,生产实习企业与学生获得了互相认可,既企业在进行安全教育的同时,也给同学做了下一年度的招聘需求,同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计,促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下,通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成,探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 材料科学与工程论文:航空航天方向材料科学与工程专业英语教学改革 摘要:通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化,培养学生具有较强的专业文献的阅读能力,进一步提高学生的听、说、写、译能力,使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法,提高文化素养,以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。 关键词:航空航天材料;专业英语;教学;改革 航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料,是航空航天工程技术发展的决定性因素之一,也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计,不断地向材料工程提出新的课题,推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性,极大地促进了航空航天技术的发展。因此,先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术,关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此,各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展,但仍然与发达国家存在较大的差距。因此,需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版,这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力,以完成获取专业所需信息等任务。 材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点,而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力,进一步提高学生的听、说、写、译能力,使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法,提高文化素养,以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是:掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组,并掌握一定的构词法知识,具有识别生词的能力,能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决,目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此,迫切需要完善教学内容,优化教学方式,改编教材,以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。 一、改编现有专业教材,扩展学生专业视野 浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现,内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编,实际是英文版的专业教材,不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢,与国际上材料科学的快速发展不相适应,学生阅读起来单调、枯燥。因此,在现有教材的基础上,急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识,既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。 从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手,按照从难到易的教材内容顺序,突出航空航天行业背景及新技术特点,完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上,按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节,简单介绍材料的基础理论知识,学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇,让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后,在材料学的专业知识内容上,结合专业基础课程,着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容,例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时,为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力,提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力,教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且,从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿,学生也易于接受。这样,既提高了教学效果,也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。 二、丰富课堂教学内容,夯实学生基本功 调研各高校材料专业的本科生教学计划,发现专业英语课程设置在第七至第八学期,大四学生对英语学习逐渐变得陌生,如果直接面对专业英语的学习,势必会造成学生学习的困难。因此,教师除了教授教材的内容外,可以适当拓展相关内容的英语学习,提高学生的学习兴趣。 从知识结构设置上,可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要,突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流,可按照先读后写,先听后说的思路,来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式,重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外,还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写,展开介绍和讲评。“学以致用”,而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益,便会提高学习的积极性,促进专业英语的教学。 为了增加教学内容的趣味性,在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业,其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业,因此除了完成教材的教学内容外,还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时,可以从互联网上搜索最新的文字资料,也可以搜索最新的视频资料,其中视频资料更生动,因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时,可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频,加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此,通过利用多媒体技术的视频资料,不但可以提高学生的英语听力,扩充学生的词汇量,还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿,深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。 三、改革课堂教学方法,提高课堂教学质量 材料专业英语是一种正规的书面体,专业词汇多词形复杂、句子长,且与专业知识结合紧密,相对于基础英语来说,缺少文学作品中的韵律、节奏感,读起来抽象、枯燥,造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法,势必不能有良好的教学效果。因此,应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点,采取多元化的教学方法,对学生进行课堂教学。 可以采取英语课堂的教学,让学生随堂朗读教材内容,学生在读的过程中,既熟悉了教材内容,又对英语的“说”有提高。随后,对学生进行分组,讨论分析教材内容,或者也可以提出一个小话题,学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样,既提高了学生的英语口语技能,也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业,可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译,通过英汉互译的环节,巩固课堂教学内容。在课程结束前,还可以穿插学生就自己的毕业设计方向,做一个简短的英文讲座,既可以对课堂教学效果进行测试,也可以提高同学们的口头表达能力,增加同学们英语交流的信心。 在进行课堂教学的时候,如前所述,可以围绕课堂教学时的内容,充分利用互联网技术,为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例,可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时,可以采用先朗读后分析、翻译的方法,逐步分解。进行视频资料的学习时,教师应提前将语音资料转换成文本资料,课堂上可以进行边视听边进行讲解,让学生在愉快的氛围中进行学习,进而达到良好的课堂效果。 四、结语 我国航空航天技术的发展对航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人员必须及时关注国际发展,密切和国外学术交流,才能保障材料领域的不断进步,这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此,通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化,来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力,增强学生的国际竞争力,为航空航天材料技术领域输送优秀人才。 材料科学与工程论文:化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究 【摘 要】随着社会不断进步,化工生产备受关注,化工生产为社会发展提供相应的材料,是社会工程建设中的重点内容。化工材料科学与工程研究是化工生产中的重点内容,本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析,针对其中存在的问题,提出促进化工材料科学与工程发展的对策,并对未来社会发展的化工材料科学趋势演变进行畅想。希望相关的研究能够促进我国化工产业的发展。 【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究 化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一,同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中,无论是高校中还是化工企业中,都需要培养化工材料科学与工程的专业人才,创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题,以便于后期的工程技术研发。 1 化工材料科学与工程的发展现状分析 1.1 化工材料科学与工程的发展历程 化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中,逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中,材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求,各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植,从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代,基础科学与工程之间的相互渗透较差,固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起,材料科学与工程学能够实现交互,材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠,化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。 1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展 化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容,该门学科经过多变的研究与演变,衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例,与化工材料科学与工程相关的专业课程有:地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深,将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料,材料教学内容逐渐扩大,应用到社会建设中的诸多领域中。目前,我国重点高校相继设立材料科学与工程学院,针对于化工方面的教学改革,在原设置专业的基础上,补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限,加强专业间的渗透和联系,教学内容实现了更新。截止至2003年7月份,具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。 2 化工材料科学与工程的发展趋势 2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养 化工材料科学与工程的发展,以来社会化工企业的技术研发还远远不够,为了更好的促进化工材料科学的发展,在未来的科技社会中,化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用,需要在高校中培养优秀的材料科学人才,与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格,一方面需要学生具有较好的结构力学基础,另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究,以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才,是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发,保障化工材料领域更新[3]。 2.2 化工新材料的研发 在科技信息不断发展的当今社会中,对于化工材料的研发技术越来越先进,我国化工材料科学与工程的未来发展,需要与科技信息技术相互融合,研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上,为人们的生活提供更多的便利。 2.2.1 纤维材料 化工新材料“十三五”发展规划在即,很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料,在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比,在质量上更加的轻便,在性能上的更加的好,在功能上更加的强大,附加值更加的高。那么何为化工新材料,化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料,这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛,同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出,全球纤产量在近十年内的长幅为3%,而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%,也就是说,在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。 2.2.2 聚酰亚胺 有机高分子材料也是化工新材料的另一类,与传统的高分子材料相比,聚酰亚胺的综合性比较强,特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上,耐高温达 400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃,熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下,103赫下介电常数为4.0;在化学性质上,聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其在微电子领域发挥着重要的作用。 3 结语 综上所述,化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容,提升对于化工材料科学与工程的研发,能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析,与社会发展趋势相互结合,研究其在未来的发展方向。在未来,需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养,鼓励化工新材料的研发,实现科技创造未来。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业的实验室教学地位思考 [摘要]站在一级学科专业角度理解“材料科学与工程”实践教学的含义,剖析目前我国高等学校本科实验室在实践教学方面存在的问题。提出高等学校的实践教学应该以培养大学生科学实验及工程实践的能力为目的,以传授科学发现的实验方法、研究手段以及工艺技术为任务,并在认知学科知识、掌握专业技能基础上实现大学生创新能力的培养;实验室应该是完成实践教学任务的主要基地,实验室建设应该是高校实践教学基地建设的落脚点与主要方向。 [关键词]实验室;实践教学;工程实践能力;人才培养 0引言 “材料科学与工程”专业是一级学科专业,深刻理解专业内涵,是保证实现专业人才培养目标的关键。从培养专业人才的角度,专业教学自然包括学科理论知识与专业实践能力协调统一的两个部分。如何进行专业实践能力的培养是高校普遍关注的问题,也是目前高校教育工作者的重点研究课题[15]。伴随国家对教育的重视和大量投入,用于培养学生实践能力的基础设施得到完善。然而,这并不意味着专业实践能力培养的问题得到解决,恰恰相反,社会要求高校改革实践教学模式,培养高素质工程实践能力人才的呼声日益强烈。深刻思考高校实践教学现状,目光聚焦教学实验室,高校教学实验室的性质、作用与地位值得再审视。高校教学实验室的建设方向对高校实践教学模式改革的影响作用值得探究。 1从“材料科学与工程”的学科内涵理解专业实践教学的涵义“材料科学与工程”学科是研究有关材料成分/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系的科学技术与生产。对此,材料科学与工程专业的基本教育要面向学科的要素,自然科学知识与工程技术知识应该是构成知识结构的主要方面。就理论教学而言,要以系统的知识学习和综合思考能力培养为主,强调宽厚的基础、学科知识横向与纵向间的联系。理论教学的核心任务,就是培养专业理论素质。实践教学不应该仅是理论的再现和简单证明,而是强调理论在应用中的相关性和综合性,同时引导和激发学生走向科学研究和工程实践的起点。实践教学的任务和目的就是培养大学生获取科学知识的能力与工程实践的能力。基于此,确立了高校实践教学改革以及实践教学基地建设的方向。高校教学实验室是完成实践教学任务,实施学生工程实践能力培养计划的主体,高校实践教学改革以及实践教学基地建设的对象是教学实验室(以下简称实验室)。 2我国材料科学与工程专业教育的发展现状对实践教学的要求2.1重视宽口径材料类人才的培养 材料类型已经覆盖了金属材料、无机非金属以及高分子材料材料工程方面,覆盖了金属的成型与加工、无机非金属工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科学与工程专业的实践教学应该与此对应,重视宽口径的科学研究和工程实践能力的培养[3]。 实际上,在专业人材培养过程中,各个学校依据自身条件和发展定位而限定“宽口径”的“度”,即办学特色。由此,也决定了“宽口径的科学研究和工程实践能力的培养”的实践教学内涵对于每个学校来讲是有一定限度的。实验室对于实现“宽口径”的科学研究和工程实践能力的培养目的具有了可行性。 2.2培养模式由“专业培养”向“学科培养”方向发展各教学环节的学科性特点日益突出:在课程设置上,普遍注重学科式课程,专业课程已从中心地位转向了载体地位;在课程内容上,围绕学科发展和技术进步,培养学生适应社会科技发展的大方向。实践教学与学科性内容的关联性日益紧密[4]。例如,大功率X射线衍射仪、透射电子显微镜等高、精、尖设备大量向本科教学开放;普遍提倡本科生低年级开始进入科研团队,参与导师的科研工作;毕业论文或设计题目普遍要求真题真做。实验室对于实现宽口径的科学研究和工程实践能力的培养的有效性日益彰显。宽口径的科学研究与工程实践能力培养的主体地位也日益凸显。 2.3实践教学方面的投入由基础转向专业 伴随国家对教育的重视和大量投入,培养学生实践能力的基础设施得到完善,学生的实际操作动手水平、分析和解决问题的能力得到了明显的提高。以天津理工大学为例,在经历“十五”、“十一五”基础实验室专项投资建设基础上,投资0.24亿元进行了“十二五”建设,以学科与专业综合建设作为重点,加强教学科研创新平台以及人才培养质量建设。实践教学方面的投入已由基础转向专业,投入的趋向突显学科性。科学研究和工程实践能力的培养越来越可以立足于实验室。 2.4材料科学与材料工程相结合的综合性人才的培养日益受到重视随着社会的发展及国际竞争日趋激烈,社会对材料研究专门人才的需求淡化了材料科学与材料工程的概念,对材料科学与材料工程相结合综合性人才的需求增加。 伴随专业教学内容学科化、综合化,实践性更强,探索性更强。以专业认识实习或企业化的现场实践为实施方式的教学模式呈现出不适应性。实验室建设作为学校教学改革的重要部分,其建设易于朝向保障实现材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标发展。从高校的性质与任务、高校实验室建设的目的,以及从现实条件来看都是符合逻辑的。 3高等学校实验室实践教学现状的思考与改革措施3.1高等学校实验室实践教学现状的思考 1) 以科学实验教学涵盖实践教学。实验室的实践教学过于强调学科性:教学内容突出学科化,教学方式强调科学探索。与此对应,用于实践教学的投资趋向于科学研究设备。实验设备现代化、高精尖化以及专门化。这种实践教学现状使科学探索深度不断加大,基础实践能力逐渐淡化。虽然对教师与大学生双方的科学素质要求越来越严格,但基本技术的实际操控能力越来越弱化。如果以宽口径的科学研究与工程实践能力的培养标准来衡量高等学校实验室的实践教学,对学生工程实践能力的培养会被弱化。 从材料测试分析方法的课程教学来讲,由于侧重电子探针、原子探针等现代分析手段,材料成分分析最基础的化学分析方法被淡化,而化学分析方法是工程实际中测定钢平均成分的基本方法。大学生就业主体还在企业,仍面向工程实际。大学教育,特别是工科的大学教育,工程知识的教学偏弱,大学生就业难,社会接受度低,这些也是需要考虑在内的客观原因。 另外,先进科研手段层出不穷,先进工程技术不断发展。在先进科技面前,面对高精尖、高价值科技手段,存在看得见却摸不得的客观现实。不能上手,实践能力无从培养。 除此之外,在科技飞速发展的今天,要求大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内了解新的科学研究方法,培养出相适应的科学研究能力,是不可能的,也是不可行的。 2) 实验室实践教学存在明显的教学实验性。高等学校实验室的实践教学受传统的思想影响,实验教学依课程开设,且在内容上注重理论知识的验证,正所谓教学实验,而非实验教学。而且,在实验教学内容中对科学发现的历史缺乏重视。科学发现的历史,不仅在于体现知识体系的形成过程,有助于学生更好地理解、掌握知识,而且在于展现了探究科学的思想方法、在探究科学问题中所采用的技术手段以及技术手段的选择使用、改进与发展的过程,这些恰恰表现的是工程实践的核心内容。 在实验教学形式上,所谓基础性、设计性及综合性实验的划分,多是从实验内容的量、涉及知识性的面及工作难度角度,而非从实验教学的内涵上来考虑。项目之间相互独立,缺乏系统性,且实验项目在内容设置上重复现象严重;实践教学在培养学生创新意识、专业实验能力及科学研究基本能力方面的主体地位与作用上没有有效体现;学生创新意识不能得到有效激发;教学过程未能切实体现以学生为本、学为主体的教育理念。 传统的实验室教学模式不适应宽口径的科学研究与工程实践能力的培养这一实践教学的内涵,实验室教学的实质作用未有效体现。 3) 高校实验室教学的优势尚待发挥且不能与工程实践相协调。按照传统观念,实验室的实践教学注重科学理论相关的工作。在此观念下,设立的实验室多属于科学实验型实验室,而非工程实践基地。为弥补这一不足,高校多致力于建设校外工程实践基地,使本属于学校自身的实践教学体系,被分成校内的实验室实践教学与校外的工程实践教学两部分,使得科学研究和工程实践能力的培养出现脱节,不能协调统一。 校外实践基地的建设有效支撑高校实践教学。因而,许多高校大力建设校外产学研基地,实施“卓越工程师”培养计划等。在“十二五”期间,天津市投资了4.25亿元用于实施卓越人才教育培养计划,建设10个可共享的工程实践教育中心。在实践中发现,所谓工程实践基地实践教学的内容与形式偏向工程,一定程度上弱化实践教学的科学研究与工程实践能力的协调统一,对材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标的实现具有一定局限性。同样,工程实践基地建设为适应科技飞速发展的现实,满足大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内掌握不断涌现的新的科学技术是不可能的,也是不可行的。另外,由于企业客观现实的限制,校外产学研基地的工程实践教学效果确实大打折扣。况且,在信息交流高度发展的今天,是否需要花大力气建设校外产学研基地以完成工程实践教学是一个值得商榷的问题。 3.2高等学校实验室实践教学改革措施 1) 提高对实验室工作重要性的认识。高等学校实验室是学生实践能力培养及实施工程素质教育的重要场所,保证教学质量及实现人才培养目标的重要基地。党的十八届五中全会已经明确,内涵发展、提升教育教学质量是“十三五” 高等学校改革的核心。必须树立以学生为本,实施知识传授、能力培养、素质提高协调发展的实验教学观念,提高实验教学对培养创新型人才重要性的认识,深化实验教学改革,支撑教育教学质量的提升。 2) 加强实验室建设,深化实验教学改革。首先,通过管理体制创新,实现实验室的角色转换。高等学校实验室建设,要以深化改革现有实验教学体系和管理体制为核心。通过体制创新,打通实验教学与理论教学的教师身份界限,在建立起满足实验教学需要的高素质实验教学队伍基础上,形成设备先进、资源共享与开放服务的实验教学环境,提高实验教学水平,支持实践教学质量的提升,使实验室真正成为实施实践教学任务的主要基地。 其次,通过理念创新,打通科学研究与教学实践之间的界垒,有效地实现教研相长,培养了学生的实践能力。通过理念创新,形成科学研究与教学实践协调一致、科研研究室与教学实验室协调统一的机制,实现教研相长。学术性的教学模式,打通了科研研究验室与教学实验室的管理界垒,专业教学任务由团队协调处理,应该是一个积极的探索。 4结束语 实践教学改革是高校特别是工科院校教育改革的重要部分。实践教学改革是保障学校培养满足社会发展需要的,科学发现与工程实践能力相结合的综合性人才的重要支撑。从高等教育发展面临的形势要求、高校的性质与任务,以及学科专业建设内涵与发展方向的逻辑出发,高校实验室应该培养大学生获取科学知识能力与工程实践能力的能力。借助体制创新,使实验室真正成为实施实践教学任务的核心载体。教育者应通过理念创新,打通科学研究与教学实践之间的界垒,使实验室真正成为学生获取科学知识与进行工程实践能力培养的主要基地。 材料科学与工程论文:读议练课堂模式在《材料科学与工程基础》中的应用 摘要:以我校《材料科学与工程基础》课程为例,介绍了读议练课堂教学模式的实施过程与效果。通过“读”的实施强化学生对相应知识点的深入理解,并充分结合利用教师提供学习资源和网络资源,开拓学生视野;通过“议”的实施,充分开展知识点的讨论,通过团队合作合理分工,同时强化师生网络互动和课堂互动,加深理解;通过“练”的实施,提高感性认知,强化实践知识和能力。通过两学年的实践,实施效果较好,同时提出相应存在的问题,供同行参考。 关键词:课堂教学模式;材料科学与工程;结构教学法;阅读;讨论 一、前言 “读、议、练”课堂教学模式是指运用“启、读、议、讲、记、练、结”结构教学法,充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位,通过教师的组织、引导、帮助和促进,使学生主动探索,充分利用各渠道的学习资源,积极参加课堂讨论,在头脑中对相应专业知识形成整体化,并学会运用,从而提高教学质量,提升教学效果。《材料科学与工程基础》课程是我校高分子材料科学与工程专业的专业核心基础课程,该课程作为该专业的学位课程,旨在使学生开始接触材料科学,树立科学的材料观和专业认知,通过“读、议、练”课程教学建设,突出学生在学习中的作用,构建有利于学生自主学习和师生互动的教学模式,一定程度上提升了学生学习效果。 二、“读、议、练”教学模式的实施过程 1.“读”的实施及评价。通过为学生指定相关参考书籍和促使学生充分利用网络资源,将精读、课外必读和浏览泛读相结合,掌握和了解不同层次的专业知识内容和最新前沿进展。具体本课程,为学生指定了6份参考资料,有选择性地指定内容,要求精读15万字和泛读53万字,使学生掌握材料科学基础知识和材料科学领域进展知识。将阅读材料分四次结合课程进度告知学生,并指导学生有效阅读,大部分阅读资料均以数字资源形式放在网络教学平台中共享,为学生阅读提供条件。同时每次阅读要求学生反馈阅读报告以督促学生进行有效阅读。在课程的网站上公布读的要求与评分标准:每位同学要充分利用指定的相关参考书籍和丰富的网络资源,将精读、课外必读和浏览泛读相结合,掌握和了解不同层次的专业知识内容和最新前沿进展。 在实施有效的阅读之后,要求撰写相应的读书报告。(1)精读材料1:第1章,阅读1~8页,写出500字的理解。第2章,阅读9~10页和第3章,阅读30~68页。写出800字以上的阅读报告。第4章,阅读,写出800字以上的阅读报告。(2)阅读材料2:泛读至少10万字。阅读材料3:泛读至少20万字。以上两材料在阅读后撰写主题为“我眼中材料的发展未来”的小论文一篇,不少于1000字。(3)阅读材料4:泛读至少10万字。阅读材料5:泛读至少8万字。阅读材料6:泛读至少5万字。以上三材料在阅读后,促进对教材内容的理解,补充对材料性能的学习和掌握。撰写主题为“我最关注的材料性能”的小论文一篇,不少于800字。从众多性能中选择1~2种进行阐述,要求有理有据。“读”材料的过程主要在课后完成,评价学生学习情况主要根据所提交的读书报告。五份读书报告,每份总分20分进行评价,纳入期末综合考核。 2.“议”的实施及评价。在本课程中开展了三次课堂讨论,通过分组,全班学生均有效参与。讨论主题既结合上述“读”的内容,也要求学生能利用网络资源充分思考和搜索。同时,主题讨论不仅限于课堂,还在网络上继续进行相关关注的知识进行答疑、讨论、互动。在网络课堂公布的“议”的实施要求与评价方法如下:“议”的过程由课前准备、课堂讨论和课后总结三部分进行实施。(1)成立学习小组进行实施:固定4~5人/小组。(2)课前准备。每个讨论主题中有6个问题,全班每位同学课前通过阅读教材、所提供的阅读材料或互联网资源等的学习,在课程的“答疑讨论”模块中的相应主题贴中提交“回复”对问题的理解。(3)每次提前指定三个小组在讨论课上进行讨论。①第1小组负责问题1和问题2,第2小组负责问题3和问题4,第3小组负责问题5和问题6。②要求每个小组成员进行合理分工。要求1人在课堂上进行对问题的解答和相关知识点的介绍(准备PPT)。至少1人,根据相关知识点提出3个问题供大家回答与讨论。至少1人,回答其他同学关于该主题的提问。至少1人通过文字和照片等对全程进行记录,并整理课堂讨论的结果。(4)课后撰写讨论总结。要求每小组提交一份讨论实施总结,内容包括实施情况说明、讨论情况整理、总结与体会。内容不少于1000字。“议”的评分分课前准备、课堂评述讨论和课后总结三部分,课前准备100分,课堂200分,课后总结提交200分。其中,课前准备部分,只要分工明确,每位同学积极参与,均给基本分50分;另50分根据网络课堂同学提交的回贴进行给分。课堂评述讨论,根据所提交的介绍PPT、课堂介绍情况、提问、解答、记录等综合给分,也将根据所讨论内容其他同学的响应情况进行加分。课后总结部分根据所提交的讨论总结和过程资料完整性进行评价。 3.“练”的实施。“练”的过程包括课堂练习与课后练习两方面。在课堂上进行口头回答,促使学生现场思考;课后则将书面练习和实验操作相结合:偏理论知识的理解通过书面练习,加深理解;同时将可以在实验室展现的材料科学知识让学生进行实验操作,促进学生的感性认识,提升学生兴趣。本课程安排四次综合性作业,涉及“收集身边的三大类材料”、“材料微观结构的玄妙”、“如何有效地描述材料的使用性能”、“高分子材料的优异特性”四个主题,四个项目式作业的实施,使学生能够了解材料、深入材料、感知材料并对材料保持高度的探索欲望。 三、“读、议、练”教学模式的实施效果 从两学年的课程建设和实施经验来看,通过“读、议、练”的过程确实能让学生在课外忙起来,并且对于比较认真的学生在此过程中也实现了比较大的收获。从学生期末考核成绩来看,学生对于基本知识的掌握也有所提高,尤其是对于本课程中材料的大概念和总体情况了解更加准确和深入。从与学生的私下交流、期中教学检查以及学生的读书报告的反馈来看,大部分学生,尤其是学习认真的学生非常欢迎和接受这种形式,学习的效果也比较好。具体体现在以下三个方面。 1.大大提升学生学习过程的参与度。上述组织实施,全班同学都有参与,其中大部分学生能积极主动地参与,下表为网络课程的访问数据统计情况。具体可访问杭州师范大学教务处网络教学平台。通过表中数据可知,所有学生都有参与“读、议、练”的过程,且参与程度很高。 2.学习时间和空间的充分拓展。在本项目中“读、议、练”的实施,课程网站的充分利用,充分拓展了学生学习的时间和空间,不局限到课堂的时间和教室中与教师的面对面。 3.师生互动的增强。通过网络课堂、学习读书报告、讨论总结、练的总结报告等,教师除了“议”过程中在课堂上提高与学生的互动性外,也在评阅与讨论中进行评价与反馈。同时,广泛的学生思路宽泛,四面开花,有效促进教与学的互动,使教师也能从教中得到知识的提升。 四、项目实施存在的问题和改进策略 本项目的实施也是对“读、议、练”课程形式的一次探索,因缺乏经验,在实施过程之中也存在以下一些问题,有待改进。 1.读书报告和学生总结报告的形式和内容不够规范。本项目实施过程初期,考虑不够周全,未对读书报告和学生总结报告的形式和内容进行明确和详细的要求,从而导致最后学生提交上来的比较随意。 2.“议”的主题选择可更多样化,学生“议”的准备要更充分。“议”的过程重点在于主题的选择,本项目的实施过程中充分进行了思考,使每个主题确定了6个问题,而对于每组学生而言,涉及的问题中既有基本概念的问题,也有在书本上无现成答案的扩展性问题。但在后续项目的实施过程中,主题的选择需进一步多样化。同时,在“议”的过程中,有部分学生准备得不够充分,以至于在讲台上介绍时讲不清,使讨论无法高效进行。应当想策略使学生更重视准备。 3.学生工作量不够均衡,尤其是“议”的过程。在项目的过程中发现学生工作量不够均衡,对于一些比较认真的学生投入明显比其他课程多一些精力,收获自然也大。但也有混水摸鱼、滥竽充数者,尤其是“议”的过程,虽然已考虑到这个问题,尽量合理地进行了分工,但实施过程中根据学生的主动性差异,其工作量体现较大差异。应当想法鼓励学生更加主动地进行准备。 4.教师工作量过大,没有充分的准备,有点力不从心。项目实施中通过“读、议、练”的各过程确实提升了学生的工作量,让学生“忙”了起来,但随之而来的对教师而言,工作量增加了很多。本项目实施过程中,仅读书报告的评阅和修改,每位学生5份报告,每份各异,教师阅读起来的工作量就非常大。而“议”的过程中,为要求每位学生的积极参与,要求每位学生在网络课堂提交讨论发言,每个主题有6个问题,每位学生的回答要求不能完全相同,而且向学生承诺每个发言教师有点评和回复。因此实施过程中工作量比预想的要大很多。 5.有少量学生抱怨工作量过大,不尽力配合。在实施过程中,也有少量学生抱怨工作量过大,主要原因在于学生没有养成过程考核的习惯,总是与一般课程进行比较,缺乏参与的积极性。应当想法更进一步激发学生的积极性,主要策略可以是进一步提高过程考核,让学生明确学习过程的重要性。 五、结语 “读、议、练”课堂教学模式在《材料科学与工程基础》课程中得到了很好的实施,总体效果明显,有利于提升课程学习过程中学生的参与度,如果能进一步规避存在的问题,应该可以获得更佳的效果。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业物理化学课程教学改革的几点建议 摘要:物理化学是高校材料类专业重要的基础课程。介绍了石河子大学近几年来材料科学与工程专业物理化学课程体系中出现的一些问题,以及教学改革与探索的几点建议,包括教学体系的重构、改进教学方法、强化实验配套教学。以此为举措,推动提高教学质量提高。 关键词:材料类专业;物理化学;教学改革;建议 物理化学课程是高校化学专业最重要的一门基础课程,该课程内容丰富、前后连贯、逻辑推理清晰、理论性强,不仅可对化学、化工、环境专业学生开设,也可为生物、材料、食品、水建等专业学生设置。随着社会的发展和科学技术的进步,高等学校不断深化教学改革,全面提高教学质量,对物理化学学科的课程讲授和发展也提出了更高的要求。结合我校的实际情况,以及我们近几年在建设校级精品课程的探索与实践,重新审视材料科学与工程专业物理化学课程的教学内容、教学方法和教学环节,发现目前我校材料专业物理化学课程教学中还存在以下的问题: 1.现行的教学计划中,无机化学相关课程以及后续一些专业课,与物理化学授课内容中有一些重复之处。 2.教材中抽象理论太多,造成了学生对这门基础课程产生了比较枯燥无味的感觉;加之内容多,课时量有限,老师在课堂讲授中不能针对某一化学原理或原理推导过程进行深入的剖析和讲解。 3.与之配套的物理化学实验课,经常采用多个班级集中循环进行试验的模式,有时理论部分未讲授到,但实验课程因为循环时间到,又必须开始,即实验内容超前于理论教学的进度,或者理论课早已讲授完毕,而实验课程却推后进行,学生不能及时将理论和实验相联系,无法达到预期的教学效果。目前我校物理化学的实验内容,基本以验证基础理论为主,缺少综合性、设计性及性能测试试验,因此物理化学实验体系缺少培养学生创新思维的意识以及提高学生动手能力的舞台。 因此,需要积极推进课程体系改革,充实和更新教学内容、改进教学方法、丰富实验教学,从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。 一、优化整合相关学科内容,打破学科壁垒,构建新的教学体系 对于我校材料科学与工程专业,按照2013版教学大纲的要求和已制定的教学计划,其中包含的课程,如无机化学、无机非金属材料、催化作用原理、胶体与界面化学等专业课,它们都与物理化学课程密切相关,有些课程如催化作用原理和胶体与界面化学,直接是从物理化学的大体系中划分出去的。由于我院材料专业招生时间不长,而这些课程总是不同的教师授课,教师之间就授课内容未来得及进行充分的交流,经过几年的授课,发现同一知识点的简单重复难以避免。因此,建议课程组就这一现象,加强教师间的交流与合作,将这些课程的内容进行有效的整合,突破原来以学科和专业来划分的粗放型的课程体系,建立起适合于自己专业的有效课程体系,是目前我院物理化学教学改革的一项重要任务。 我校材料学科专业物理化学课程采用的是南京大学沈文霞主编的《物理化学核心教程》第二版教材,主要的授课内容包括热力学(热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡和相平衡)和动力学部分(包括化学反应速率、电化学、表面现象和胶体化学),共56课学时,大学二年级上半年授课;而无机化学,同分析化学一起共48学时,无机部分主要讲授热化学(热力学第一定律)、稀溶液的性质、胶体溶液、化学平衡及化学反应速率;根据教学大纲的安排,胶体和界面化学、催化作用原理这两门课程各安排24个学时,在大学三年级下学期开展。通过几年授课,经老师观察和学生反映不难发现,以上所述这些课程,在知识内容上相互之间都存在着一定的重复性和交叉性。 针对课程内容重复的问题,为了避免盲目浪费学时数,有效改善不同课程之间的重复授课,充分利用大学课堂掌握更多的知识,使我们在课堂上的几十分钟内有效地完成教学任务,这里提议对材料系开设的几门相关课程教学内容进行整合,使每门课都有其侧重点,建议组建一个全新的教学体系,同时要照顾到这些学科知识的完整性和独立性。例如,讲授无机化学课程时,建议把化学热力学和化学平衡作为重点内容详细讲授,而其他内容,如电化学、相平衡和化学反应速率这些内容作为物理化学课程的授课侧重点。物理化学理论课程中的胶体、表面现象则可放在胶体和界面化学以及催化作用原理这两门课程中主要讲授,物理化学课程就不讲授这部分内容。这样既节省了时间,又突出了重点,不仅使教学内容独立而完整,还可以适当减轻因课时量小带来的物理化学的教学压力,弥补了物理化学课程内容多、课时少的矛盾,老师在授课的过程中再也不担心时间不够用而只能浅显的表述;对于学生来说,仍然是掌握了整个物理化学的原理,而且更加坚实。 二、掌握专业知识框架,改革教学方法 通过对物理化学课堂的观察,发现学生们刚开始对这门课还保持有神秘感,大多数同学对这门课还是很有兴趣的,加之从师哥师姐们那里听说这门课容易挂科,因此学生们刚开始上课的时候都很认真。但是随着课程的深入,部分同学开始松懈,开始排斥这门课程,以至于后来干脆放弃学习。经过细心调查分析发现,学生们在失去学习兴趣后,慢慢迷失在这门课程中。尽管老师在课堂上一再强调要理清楚各章节之间内容的联系,重点记忆关键结论,但大部分同学仍然做不到,不能掌握物理化学课程的知识框架,也没有选择性的记忆关键问题,总是被动地接受课堂上讲授的内容,甚至被很多的数学推导过程迷惑。而实际上这门课程内容衔接紧密,逻辑性很强。把各章节之间的知识框架理清楚之后,就坦然的接受和明白了各章的结论,也有利于知识点的重点记忆。在教学过程中,注重课程之间的联系,通过知识点的连接和相关内容衔接相关的课程,及时引导学生把所学的内容纳入到学科的框架中,帮助学生建立较完整的知识框架,不要迷失在盲目的理论推导中。 物理化学这门课理论性很强,内容较多而抽象,公式又多,学生接受很困难,这就对老师的课堂教学提出了更高的要求。为了能够进行有效的课堂教学,激发学生的学习兴趣,常把日常生活现象中涉及的物理化学原理介绍给学生。比如,举例高温下食物容易变质的问题,联系化学动力学的理论加以说明;讲解温度对反应平衡和反应速率的双重影响时,例举合成氨工业中如何选择最佳温度;涉及讲授表面化学的理论时,可以例举农民锄地能防止水分蒸发的现象,或者小气泡、液滴、呈球形的现象,加以解释后,学生就会对表面性质有清晰的认识;讲授渗透压的时候,联系渗透压的作用,提问为什么肥料用多了农作物会“烧死”?打吊瓶时为什么会感觉到疼痛?让学生带着问题听课,面对生活中各种现象去思考,多问几个为什么,自己到物理化学中去寻找答案,激发学生学习这门课程的兴趣,也就达到了提高教学质量的目的。 除此之外,在课堂上还可以采用小班讨论或者Seminar讨论式教学模式,以教师和学生为共同的教学主体,就某些共同关注的问题,在和谐的气氛中进行讨论,加强教师和学生之间的交流和沟通。课下,利用我校教务处网站的网络教学平台,与学生进行课下的交流和习题讨论、小测验等,与传统的课堂教学模式相比,它具有互动性、合作性、学术性的优势。 三、强化配套实验教学 实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位,它与物理化学课程紧密配合,巩固和加深对物理化学原理的理解,提高学生对知识灵活应用的创新能力,还培养了观察和分析问题的能力。 为了避免实验课程超前理论课程,建议在学习完物理化学相关理论后,及时在学期后半学期开设实验课程。课程组已经设置独立的实验课并计算学分,如:配合表面现象,开展了液体表面张力的测定实验、粉体粒度分析实验;为了巩固反应速率反应章节的学习,开设蔗糖反应速率常数、乙酸乙酯反应速率常数的测定实验等。同时,也应鼓励学生根据所学理论,合理设计实验项目,开展综合性创新实验,增加设计研究型实验,根据设计实验的题目、要求等内容,让学生查阅相关资料,并利用学过的理论知识,选用相关的仪器、药品,分析实验中的难点和关键步骤等,自行完成实验内容、并上讲台讲授实验,以培养学生发现和解决问题的能力。 经过几年的探索和实践,我院化学化工学院材料专业物理化学课程的教学改革将有助于提高学校物理化学课程的教学质量和效果,促进了物理化学这门校级精品课程的建设和发展。 材料科学与工程论文:工科院校“材料科学与工程”专业基础课的全英语教学实践 摘要:本文介绍了上海理工大学材料科学与工程学院在“材料科学与工程”本科专业开展专业基础课全英语教学的实践与经验。通过高水平师资队伍建设、激发学生的学习兴趣与改进教学方法,可在传授专业基础知识的同时,培养学生综合运用专业英语的能力。 关键词:专业基础课;全英语教学;材料科学与工程 随着经济全球化的加深与国家对外开放的不断推进,如何培养大批具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务与国际竞争的国际化人才,成为我国高等教育急需解决的重要问题。教育部早在2001年颁发的《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》中就提出,“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学”,“力争三年内,外语教学课程达到所开课程的5%~10%。”[1]。近来,《上海市中长期教育改革和发展规划纲要(2010―202O年)》中明确提出,“提升教育国际化水平,注重培养学生的国际视野和国际交流能力,增强上海教育的国际吸引力、影响力和竞争力”,凸显了高等教育中专业课程英语教学问题的重要性。全英语教学,是指用英语进行全程授课,让学生在全英语环境中学习专业知识。与一般的双语教学相比,全英语教学对学生和师资队伍的要求更高,教学难度也更大。尽管在专业课教学中如何恰当地运用英语授课,英语与中文两种语言的运用比例如何把握,仍然是一个充满争议的话题,但近年来人们逐渐认识到,双语混合授课既不利于专业课程教学目的的贯彻,也不适应国际化合作办学的需求[2]。因此,推广专业课程的全英语教学,是实现高等教育国际化的重要途径。建立国际化的课程体系,培养全英语教学的师资队伍,是实现教育国际化的重要内容[3]。上海理工大学材料科学与工程学院从培养国际化、工程化人才的宗旨出发,自建院起即开展了本科专业全英语教学的探索。“材料科学与工程”本科专业作为教育部和上海市卓越工程师教育培养计划试点专业,在课程设置方面突出了全英语专业课教学,特别是在专业基础课方面强调全英语授课,使学生从一开始就接受英语的专业知识教育,有利于培养英语思维的习惯及通过英语交流的专业能力,提高学生的竞争力。该专业的基础课主要由“材料科学基础”、“材料工程基础”和“材料结构与性能”三门课程构成;在教学内容的选择与设置方面,力求完美体现材料学科“成分―结构―加工―性能―应用”的主线。在专业基础课程体系的层面上进行全英语教学,是高等教育中一个大胆的尝试和创新,虽然符合教育国际化的要求,但是对师资队伍和教学方法等都提出了更高的要求。总结上海理工大学材料学院五年来在专业课程全英语教学方面的经验,不仅对培养材料科学与工程专业的国际化人才至关重要,而且可为其他专业类似课程体系的建设提供借鉴。 一、“材料科学与工程”全英语专业基础课程体系的特点 “材料科学与工程”的专业基础课由“材料科学基础”、“材料工程基础”和“材料结构与性能”三门全英语课程构成。课程体系的构建参考了美国有关大学的专业基础课程,并选用美国犹他大学Callister教授编写的英文原版教材为主要参考教材。三门课程的教学内容彼此关联,共同组成一个完整的、材料学科基础的知识体系。其中,“材料科学基础”作为先行课程,主要介绍金属、陶瓷与聚合物材料的组成、结构与缺陷等基础知识和概念;“材料工程基础”作为衔接课程,涉及不同材料的分类、加工方法及影响复合材料性能的主要因素;“材料结构与性能”作为后续课程,侧重于金属力学性能及其强化机制与材料的光、电、热、磁性能的介绍。通过全英语专业基础课程的教学,不仅使学生掌握材料科学与工程学科的基本概念与基础理论,并且可熟悉有关专业名词的英文表达,从而为后续专业课程的学习、出国深造与攻读研究生奠定良好的专业基础。 二、教学方法的实践与创新 对工科专业的基础课程开展全英语教学实践,是高等教育中一项充满挑战与争议的工作。一般而言,专业基础课是高校中设置的为专业课学习奠定必要基础的课程,作为基础课与专业课之间承前启后的桥梁与纽带,关系到学生专业基础知识体系的构建与后续专业课程的学习[4],因此不宜采用全英语教学。然而,上海理工大学材料科学与工程学院近五年的教学实践表明,通过配备高素质的师资队伍,并采用有针对性的教学方法,完全有可能在不牺牲教学效果的前提下,兼顾传授专业基础知识与培养专业英语运用能力的教学目的。 首先,为了保证全英语授课教学质量,学院以具有多年海外留学经历的教师为骨干组成专业基础课的全英语教学团队,通过定期的教学研讨总结教学经验、相互取长补短,不断改进教学方法,提高教学效果。另外,学院通过邀请海外高水平师资来华授课、骨干教师观摩教学的方式,使教学团队成员获得了宝贵的全英语授课经验。材料学院经过近五年来的全英语教学团队建设,已形成一支以中青年教授为骨干、讲师为后备力量的教学梯队。考虑到三门课程教学内容的关联性,学院成立了全英语专业基础课教学协调组,由主管教学的领导担任组长,三门课程的负责人为组员,通过定期开会,协商不同课程间知识内容的划分,并针对每学期教学中遇到的新问题开展讨论,既避免了各课程授课内容的重复,又有效实现了不同课程间知识结构的连贯性。例如,当教学中涉及到先行课程有关知识时,教师注意梳理知识脉络,通过回顾先行课程基础知识的方式,逐渐引出后续课程的重点讲述内容。 其次,为了保证教学效果,全英语授课均采用小班化教学,每班学生人数控制在20人左右。小班化教学不仅有利于教师与学生的互动交流,根据学生的水平做到因材施教,并且可采用主题讨论等多种灵活的教学方法。在专业基础课程的全英语授课中,教师普遍采用启发性教学方法,注重激发学生的学习兴趣和参与课堂教学的积极性。例如,针对“材料工程基础”课程中的复合材料,可让学生列举所熟知复合材料的特点及用途,并进一步引导学生,通过查阅资料拓展对复合材料概念及其设计思路的理解。针对“材料结构与性能”课程中的力学性能,启发学生深入思考如何提高金属的综合力学性能及各种强化方法的微观机理。另外,对已讲授的教学内容,鼓励学生进行自我总结,在每一章节学习结束后,要求学生通过自由分组讨论的方式对重要知识点进行复习,并在课堂上对有关内容进行阐述和讲解,然后由教师和其他组的同学对讲述内容进行点评。通过以上方法的实施,可充分调动学生参与课堂教学及主动学习的兴趣。 再次,授课过程中我们综合采用了多种教学手段。针对学生阅读英文原版教材困难的现状,通过教师的精心备课,精练教学内容,突出教学重点;针对重点的概念和理论,通过反复强调、辅以中文解释的方式,帮助学生准备理解和掌握。课件制作时避免大段的文字描述,加入大量的图片、视频与动画,以直观图示的方式帮助学生克服语言障碍,加深对教学内容的理解。日常教学中,强调课前预习与课后复习的重要性,为了方便学生自主学习,我们为每门课程都建立了内容丰富的课程网站,为学生提供有用的知识与网站链接,并定期上传课件。每次上课前,教师都通过课堂提问等方式,回顾总结上次课讲授的重点内容,帮助学生强化记忆。 然后,全英语专业基础课程改变了传统的课堂教学评价方法,更加注重学生在教学过程中的课堂表现。除关注学生对知识技能的掌握,还关注他们自主学习、师生互动、团队协作、课堂问答及课后作业中的综合表现,即关注学生的整个学习过程。课堂表现的优劣在平时成绩中体现,占到课程总成绩的40%,从而改变了以往完全由考试成绩评价学生及教学效果的方法。 三、取得的成果与经验 材料学院成立五年来,一如既往地坚持开展专业课程的全英语授课,取得了一定的成绩与经验。目前,“材料科学与工程”专业的专业基础课程体系中的三门全英语课程均获得了上海市有关教学内涵建设项目的支持。其中,“材料科学基础”与“材料工程基础”先后获得上海高校示范性全英语课程建设项目的立项,“材料结构与性能”获得了上海市教委重点课程建设项目的资助。同时,三门全英语课程都被列为校级的专业核心课程。通过近几年的课程建设,我们在专业基础课程体系的完善、教学内容的规划、教学方法的改进与课程网站建设方面都取得了一定的成绩。 另外,在专业基础课开展全英语教学的基础上,材料学院进一步拓展了全英语教学专业课程的范围,陆续开展了“材料科学与工程”专业其他专业课的全英语教学,包括“现代材料分析方法”、“高分子科学基础”、“功能材料学”、“纳米材料学”、“复合材料学”等。通过上述专业课程的全英语教学实践,我们不仅向学生传授了专业知识技能,而且从学生开始接触专业即培养其专业英语的能力,因而获得了学生的认可与好评。我们相信,随着上海理工大学材料学院国际交换生与合作办学项目的开展,我们的全英语课程建设项目必将获得更大的发展空间。 材料科学与工程论文:常压烧结技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 摘要:常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中进行烧结制备致密的烧结块材,常压烧结工艺是目前应用最普遍的一种烧结方法。常压烧结工艺可选择的材料种类比较广泛,适用面比较广泛,所以常压烧结工艺广泛应用在材料科学与工程领域。本文主要讲述常压烧结工艺的原理和工程应用,并讲述常压烧结工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对常压烧结工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测。本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用常压烧结工艺制备复合材料的实验课程。 关键词:常压烧结技术 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用 一、前言 在材料科学与工程专业的本科教学工作中,学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中,在讲述材料的制备工艺方法中讲述过常压烧结工艺制备和合成复合材料。常压烧结工艺是制备金属陶瓷复合材料以及其他类型复合材料的主要方法。常压烧结工艺首先将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体,并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样,所以通过常压烧结工艺得到较高致密度的烧结制品。所以常压烧结工艺制造的烧结制品的致密度较高,力学性能较高。常压烧结工艺可以制备复合材料和梯度功能材料等。常压烧结工艺烧结速度慢,烧结时间较长,但是烧结温度较高,可以制备比较致密的烧结块材。采用常压烧结工艺可以制备复合材料等。常压烧结工艺制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势,常压烧结工艺可以根据工程需要制造形状复杂的烧结制品和零部件,所以常压烧结工艺能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中,在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过常压烧结技术。此外还可以将常压烧结技术制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验,使学生认识和了解常压烧结技术制备复合材料的工艺过程。所以常压烧结工艺制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文主要讲述常压烧结工艺的原理和工程应用,并讲述常压烧结工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对常压烧结工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测。 二、常压烧结技术的原理和工程应用 常压烧结工艺首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体,并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中以一定的气氛压力下烧结制备致密的烧结制品,常压烧结工艺是目前应用最普遍的一种烧结方法。常压烧结工艺包括了在空气条件下的常压烧结工艺和某种特殊气体气氛条件下的常压烧结工艺。普通陶瓷材料一般是在氧化气氛下烧结,大气条件下的常压烧结在陶瓷生产中经常采用。对于在空气中难于烧结的陶瓷制品如透光体或非氧化物常用气氛烧结法。这种方法是在炉内通入气体形成所要求的气氛,使制品在特定的气氛下烧结。用这种方法可防止陶瓷材料在高温下氧化可直到促进烧结提高制品的致密度。常压烧结工艺属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。在无外加动力下材料开始烧结,常压烧结温度通常比较高。其中常压烧结工艺普遍采用的是高温烧结工艺,常压烧结工艺只需要高温烧结炉,所以制备工艺比较简单。常压烧结工艺烧结温度较高,可以制备比较致密的烧结制品。采用常压烧结工艺的工艺过程是,首先将粉末原料通过压力成型工艺制成所需要形状的预制体,此预制体具有一定的致密度,并将预制体放入到高温烧结炉中进行高温烧结工艺,在一定的烧结温度下保温一段时间得到致密度较高的烧结制品。常压烧结工艺可选择的材料种类比较多,适用面也比较广泛。采用常压烧结工艺可以制备各种复杂形状的烧结制品和零部件,所以常压烧结工艺在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。 三、常压烧结技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 常压烧结工艺是首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体,并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结工艺是在烧结过程中对材料不进行加压而使其在高温烧结炉中以一定气氛压力下烧结制备致密的烧结试样,常压烧结工艺是目前应用最普遍的烧结方法。常压烧结技术具有烧结温度较高,烧结时间较长,烧结效率高,可以实现烧结成型工艺,所以常压烧结技术主要用于制备金属陶瓷复合材料以及其他复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中,其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过常压烧结工艺。常压烧结工艺同粉末冶金技术一样都是材料的制备工艺技术。常压烧结工艺同样也是热加工工艺,常压烧结工艺是首先是将原料粉末通过压力成型工艺制备出具有一定形状的试样坯体,并放入到高温烧结炉中进行高温烧结得到致密的烧结试样。常压烧结试样坯体在高温烧结作用下形成致密的烧结体。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中,有些专业课程中对常压烧结工艺只是作为了解,对于常压烧结工艺制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于常压烧结工艺制备复合材料的实验课程。通过常压烧结工艺制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解常压烧结工艺制备复合材料的原理,制备工艺过程以及对经过常压烧结工艺后得到复合材料制品的物相组成,显微结构和力学性能进行研究,使学生通过对材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程,可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用常压烧结工艺可以制备金属陶瓷复合材料,先将金属陶瓷混合粉末通过压力成型工艺制成具有一定形状的预制体或坯体,并将成型的预制体放入到高温烧结炉中并通过高温烧结工艺并保温一定时间的常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。通过常压烧结工艺制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到常压烧结工艺制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程,提高学生对课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学过程认识和了解常压烧结工艺制备复合材料的制备工艺原理,使用方法和制备过程,以及对常压烧结制备工艺得到的烧结制品的物相组成和显微结构进行分析和测试。常压烧结工艺可以制备复合材料和功能材料等。常压烧结工艺可以制备具有复杂形状的烧结制品或零部件,所以常压烧结工艺在工程领域得到了广泛的应用。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业化工原理实验的教学与思考 【摘要】化工原理实验是培养学生的科学研究能力、创新能力,分析和观察实验现象的能力,针对我院材料科学与工程专业化工原理实验课程的现状,通过教学模式改革、教学方式改革和教学内容改革等多手段提高学生的实验积极性和参与性,提高实验的教学效果。 【关键词】化工原理实验 实验教学 教学改革 一、材料科学与工程专业化工原理实验教学目的与要求 1.化工原理实验教学目的 该实验课程主要讲述化工原理中单元操作所涉及的各种设备,以巩固学生加深对化工实际生产的理解,由实验数据和实验现象得出结论并提出自己的见解,增强创新意识,同时,对学生的科学研究能力、创新能力的培养也起着十分重要的作用[1-5]。 2.化工原理实验教学要求 通过实际操作使学生验证有关化工单元操作的理论,熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程,掌握化工单元操作方法,培养学生从事实验研究的能力,其中包括:分析和观察实验现象的能力、正确选择和使用测量仪表的能力、利用实验的原始数据进行数据处理以获得实验结果的能力、运用文字表达技术报告的能力[4-5]。 二、化工原理实验中存在的不足 1.人数较多,仪器装置较少,学生动手能力受到限制,由于连年的扩招,每个班的学生人数基本都是35人以上,而实验仪器的台套数并没有增加, 7-8个学生用一台装置的现象非常普遍,个别学生根本没有机会动手操作仪器。 2.学生被动的做实验,完全按照实验书上的照搬照抄,“照单抓药”式的教学,学生花大量的时间写预习报告,来到实验室也不知道到底为什么做实验,怎么做实验。 3.学生工程实践性意识淡薄,不知道化工原理实验的重要性,只是为了学分被动的做实验,达不到理论联系实践的作用。 三、化工原理实验的教学改革与思考 1.化工原理实验教学模式的改革与思考 针对“僧多粥少”的问题的教学模式,材料科学与工程专业化工原理实验充分打破以往“大水漫灌”、“放羊”式的教学模式,分小班、小组教学,每一个小组为3-4人,每一位同学在实验中都有不同的分工, 比如过滤实验(恒压过滤),一个学生要负责压力阀、料浆阀、料液阀的畅通,一个学生负责记时,一个学生要看滤液量和记录,大家还要共同清洗滤布,倾倒滤渣,每组学生只有默契合作,才能将实验做完,这样就充分调动了学生的积极性、参与性和团队合作意识,老师再根据实验操作和小组合作进行现场打分,教学效果明显提高。 2.化工原理实验教学方式的改革和思考 每次课授课之前,给学时留20-30min的时间熟悉实验装置的结构、性能、工艺流程,掌握化工单元操作方法,正式讲课时,以分组提问的方式让学生自己讲解工艺流程和操作步骤,以引导的方式把理论课本上讲解的内容和实际操作中遇到的问题相结合,比如传热实验(强化管传热),改变原来只做实验、测数据的单一教学手段,通过强化管的强化方法,引申到化工中常见的传热设备的改进方法,讨论如何从材料的角度降低成本,从传热的角度提高传热速率等,学生积极参与发言,各抒己见,当实验中出现的现象和理论不符时,引导学生从实验的源头到实验过程中分析误差,充分解决“照单抓药”式的教学模式。 3.化工原理实验教学内容的改革与思考 充分联系课本理论知识,让学生感觉化工原理实验非常实用。比如传热实验,告诉学生热电偶温度计的测温原理,温度计冷端温度补偿的含义,用电脑记录数据的方法,通过数据处理,双对数作图、线性回归等方法,了解计算机技术在化工原理实验中的重要性,实验结束后,学生要对实验数据进行处理,还要总结和分析,分析实验数据误差产生的原因等,根据实验报告上的数据处理为依据,数据处理主要以电脑处理为主,可以锻炼学生应用Word、Excel、Origin等办公软件的能力。 以上教学内容和教学方法的改革充分调动了学生的实验积极性,增强了工程观念,充分做到了理论联系实际。 材料科学与工程论文:地方本科院校材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式之初探 摘要:以我校的“专业综合改革、深度转型发展”为契机,构建并运行了我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式,对该模式下的实训内涵进行了探究,简述了该模式的运行效果,结果表明,该模式的运行既有利于应用型创新人才的培养,又有利于教师实践能力、服务社会能力提升,也有益于社会经济的发展。 关键词:人才培养;教学模式;转型发展;实践教学 湖南文理学院是一所1999年专升本的地方本科院校,被湖南省教育厅列为专业转型试点院校之一。湖南文理学院化学化工学院的材料科学与工程专业又是我校“专业综合改革、深度转型发展”的五个试点专业之一。专业转型的目的就是使专业教育要更好地满足人才培养目标实现的需要,为培养高质量的人才提供合适的软、硬环境。近几年来,我们从人才培养的目标定位、体制机制建立、培养模式探索、培养方案设计、教学内容与方法改革、师资队伍建设、实训基地建设等诸多方面,进行了较为系统地研究与实践,取得了较好的成效。本文旨在对我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式进行探讨与交流,有关其他方面的研究,我们将另外报道。 一、我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的构建 “3+1”模式是将本科生的学习分成两个时段,第一时段也就是大学期间的前三年,学生在学校接受基本理论课程、基本实验课程学习。为了更好地实施“3+1”模式,在第一时段的专业理论课程教学中,加大了课程设计训练力度。原来的材料科学与工程专业培养方案中,只有一些专业基础课程设置了课程设计训练环节,而专业课的课程设计在培养方案中并没有体现,这样导致学生在学习了专业知识后,不知道如何利用所学的知识来分析和解决具体的专业工程技术方面的问题,建立不了专业工程意识。我院的材料科学与工程专业人新的才培养方案中,要求在与地方经济联系紧密的专业课程中必需增设课程设计环节与创新训练内容,加大课程设计与创新训练力度,突出专业知识应用。一是要增加课程设计门数,如增加了《高分子合成工艺学》、《高分子材料加工工艺学》、《无机材料制备》、《无机材料生产之工厂设计》等课程的设计,每门课程设计的教学时数为2~3周。二是要增加专业综合创新实验,实验时数为3~5周。综合创新实验不拘于哪一门课程,目的是为了提高学生专业知识综合运用能力。创新实验在老师的指导下进行,为了提高学生的学习积极性,创新实验研究内容可以由指导老师提出供学生选择,学生也可以与指导老师共同讨论提出研究课题。通过综合创新实验,提高学生对材料专业知识的整体把握能力、利用专业知识分析问题和解决问题的能力[1,2]。 第二时段也就是最后1年,将生产实习、毕业实习、毕业论文及设计结合在一起,在校内外进行集中实训。课程体系分为大类基础课程平台、专业课程平台和专业特色课程平台。整个课程体系中,实践环节58个学分,占整个课时的35.4%,其中,集中实践有军事训练、金工实习、认识实习、创新实验、生产实习、毕业实习、毕业论文等。为了提高学生的实践技能,材料科学与工程专业课程体系中,学生在校内外基地集中训练的时间为40周。课程结构分类与学分分配如表1。 我院2009年版、2012年版的材料科学与工程专业人才培养方案,比较注重学生学术研究素质的培养,而对学生的实践能力的培养方面相对弱了些。“3+1”模式的运行,既保证了学生的人文素质教育,扩展了学生的知识视野,又保证了学生的专业基础知识教育,使学生具有扎实的专业知识功底,特别是加大了学生创新能力、实践能力的培养力度,保证学生有较充足的时间,在实践中学习,在实践中训练,在实践中思考,在实践中创新,为使学生成为“卓越工程师”打下坚实基础。 二、我院材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的实训内涵 根据专业转型发展的需要,我院建立了校内外系列专业实训基地。在校内,在学生创新训练方面,建立了“湖南省材料科学与工程大学生创新训练中心”一个,依靠学院现有的七个省、市、校级科研平台及我院与企业联合组建的近二十个实验室,可以较好地对学生进行创新训练;在学生实训模拟方面,我院建设了无机材料生产模拟线2条(陶瓷生产模拟线1条,无机粉体生产模拟线1条)、高分子材料加工生产模拟线4条(塑料吹瓶生产模拟线1条,塑料制袋生产模拟线1条,塑料制管生产模拟线1条,模压成型生产模拟线1条)、新材料应用生产模拟线1条(动力电池装配模拟线)、树脂生产模拟线1条、化工工艺示范线六条。在校外,重点建设了六个与校内生产模拟线相对应的生产实训基地,其支撑企业如下:湖南金帛化纤有限公司、常德力元新材料有限公司、湖南中锂新能源材料有限公司、湖南邓权复合材料管业有限公司、湖南南方水泥有限公司、湖南陶瓷集团公司。在基地的构建过程中,明确了支撑企业、学院与学院教师、学生三方面的义务与职责、任务与工作内容、目的要求与权益;学院与相关企业共同编制实践教学计划与评价指标体系、拟定实践教学环节与形式、组织编写教学纲要与内容;企业与学院共管实践教学基地。 通过“递进式”实践训练方式[3,4],使学生先在校内进行为期半年的专业基础实训、工业模拟实训、创新实训,然后,学生必需在二个企业呆半年时间,了解企业的生产原理、生产工艺与设备、生产的关键技术与配方、原材料及产品的技术标准与检验方法、安全生产知识、企业管理体制与运营机制、企业在行业中的地位与技术水平、技术发展趋势与产品应用前景,熟悉生产操作,掌握操作技能,提出革新要点,进一步可做针对性的创新设计、创新性研究工作。学生在每个企业具体的课时安排如下:生产工艺与设备课6学时,生产原理、关键技术、配方介绍课6学时,原材料与产品标准、检测方法课6学时,三级安全教育课2学时,企业文化、经营管理、运营机制课2学时,企业研发与创新课2学时,现场集中介绍2学时,即企业授课1周,师徒式教学与实践训练8周,总结与交流1周。学生在二个企业的时间共计二十周。 三、运行“3+1”人才培养模式之成效 我院的材料科学与工程专业“3+1”人才培养模式的运行主要带来了三个方面成效。一是增强了学生的大工程意识、理论联系实际的意识,提高了学生的实践能力、创新能力,缩短了大学毕业生服务社会的“熟化期”。二是提高了教师教书育人的本领与水平以及服务社会的能力。“3+1”模式的运行,不仅学生有大量的时间和较多的机会接触实践,而且也大大增加了教师深入社会实践的时间与机会,扩展了教师的视野,使教师对相关知识有更深入地理解,与此同时,教师可获得应用性研究课题,针对性地开展研究。三是企业受益。一方面,学生顶岗实习,在学生得到经济收益的同时,企业也降低了人力成本;另一方面,企业可充分利用高校的人才资源、信息资源、实验室及仪器设备资源为企业技术进步及企业发展服务,近五年来,湖南文理学院的化学化工学院已助推十余家企业成功上市或成为高新技术企业或成为行业规模企业,联合企业申请专利近50件,鉴定成果近20项,鉴定成果中有90%达国内领先水平,还有的成果被鉴定为国际领先水平,成果转化产生了30余亿元的经济效益,显著地促进了地方的经济发展。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业实验教学改革探讨 摘要:实验实践教学是培养工科学生的动手能力的重要教学环节。但因为多方面的原因,国内很多工科高校在这一环节出现弱化的趋势。在这方面急需进行改革予以对本科教学的实践环节进行改革完善。本文以本学院的实验、实践教学体系的改革经验为基础,提出对材料科学与工程专业本科实践教学环节进行改革的方案进行总结探讨,为兄弟院校的相关专业提供借鉴和参考。 关键词:材料科学与工程;实验教学;教学改革 一、引言 实验实践是工科学生培养创新能力的最重要环节。一般大学本科教学期间,学生实践能力的培养主要靠教学实验、实习和毕业论文/设计三个环节来完成。其中毕业实习是学生进入生产实际、了解生产实际的一个非常重要的环节,对培养工科学生的动手能力、工程能力至关重要,然而,目前毕业实习是各高校所遇到的一个重要难题:一是经济上的原因,一般高校都难以拿出大笔实习经费资助学生驻在企业进行生产实习。二是企业积极性不高,学生实习不能动手等种种原因,使毕业实习效果不理想。这势必影响工科院校学生的教育质量,目前国内各高校都在积极想办法解决这一问题。然而,这一问题不是短时间能解决好的,在这样的背景下,一方面,对外我们要积极寻求稳定的、适合高校本科专业进行生产实习的合作单位进行长期合作,这是长远的解决途径;另一方面,对内我们应做好实验教学的调整和改革,通过高校自身实验教学改革,大力加强和调整实验教学毕业论文/设计环节的内容,来弥补生产实习过程不足的这一缺憾。面对21世纪,对于高校材料科学与工程专业而言,必须通过这样的改革途径,建立符合材料科学与工程学科发展规律,适应本校办学实际的实验教学体系,培养学生的工程能力和创新能力[1,2,3]。 二、注重课程体系建设,整合优化实验课程内容 1.注重实验课程设置的科学、合理和完整性。材料科学与工程专业的专业课程设置中包括专业基础课、专业课、专业选修课等内容,这些课程基本都设置有实验内容,但有些实验课程内容的设置彼此间没有很好地协调与配套,有的甚至有重复。比如,对X射线内容的学习,专业课《晶体学》、《材料研究方法》、《无机材料测试技术》等课程均有与X射线衍射检测技术相关的实验内容,目前在内容设置上很多高校都有重复的现象。因此,考虑三门专业课的课程特点,每门课程的实验内容调整应各自有所侧重,彼此协调配套,设置科学合理,可以让学生由浅入深,逐渐达到对X射线检测这一专业检测技术有很深入的了解和应用的目的。所以,要对这些专业的实验课程进行科学、完整、合理优化。 2.强化专业基础实验。专业基础实验在工科类课程设计中有着重要的地位,它使学生对专业课程的理解和专业实践能力的提高起着基础的、承上启下的作用。我们在进行材料科学与工程专业实验课程体系建设时,提到一个重要的培养目标,就是将材料科学与工程专业的本科生作为材料工程师和研究型人才来培养,他们应具备相应的材料生产、制备、材料研究和材料分析检测的知识和能力。需要在本科教育过程中结合本专业的特点,加强相应基础实验项目训练。如,将水泥、玻璃、陶瓷、耐火以及新型建材等领域的原料处理、制备工艺、分析检测等内容融入到实验教学中。使这些相关行业的基础实验内容所占比例加大,为以后学习相关专业实验的操作与理解打下坚实的基础。 3.增加综合、设计性实验数量,减少演示、验证性实验。目前演示性、验证性实验内容一般都是由教师演示,学生观摩,或观摩后由学生动手按照老师演示和叙述自己操作一遍。这类实验主要是训练学生对一些实验仪器、实验原理、实验方法的熟悉和掌握,而对科学方法的探索、独立思考、自主创新等方面的训练则相对欠缺。因此,这种按部就班、照方抓药式的演示性、验证性实验过多,不容易引起学生对科学实验和探索的兴趣,不利于培养学生独立思考和自主创新的能力。因此,需要在实验课程设置时对其数量应进行合理控制,选取具有代表性的实验内容开设就行;同时,也应对演示性、验证性实验内容和形式进行改进,在其中合理融入探索性和研究性的内容,使学生在验证、操作的同时达到对基本知识、技能的系统化、完整化理解。如,我们在设计粘土交换容量测试实验时,每组学生除了按照验证实验的步骤测试完老师指定的粘土外,再测试一种特性未知的粘土,让学生们自己处理实验中可能出现的和已知粘土不同的实验现象,比较各自的实验结果,总结粘土交换容量测试过程会出现的问题,以及相应的改良方案。 4.加强实验内容间的衔接,减少重复性实验。目前,由于仪器设备条件的限制和课程体系设置的原因,各专业课实验项目的设置都比较独立,再加之各课程教学小组之间的协调、沟通相对欠缺,因此,对不同课程之间的实验项目设置时会有重复或相似的现象。比如,我们学院的《无机材料检测技术》、《材料研究方法》等几门涉及材料分析检测技术的课程在设置实验教学项目时有部分实验内容有重复或相似现象。为此,我们在选定实验内容时首先会了解学生所学的其他实验课程,对里面有重复或相似的地方进行修改或删除。同时,可以增加一些相应专业方向的适应性实验内容,比如,水泥专业的学生,增加一些水泥行业生产实际中常见的检测实验内容。 5.增加探索性、研究性实验。通过上述对实验项目进行优化整合之后,实验实践教学在学时数安排上相对合理宽松,这为在课程教学进度中增加探索性、研究性综合实验项目成为可能。如我院学生自己设计的建陶厂抛光废料的综合利用的实验项目,首先让学生对建陶厂的生产情况进行调研,使其对这一行业的生产情况有大致了解,然后再设计不同的废料利用方案,学生们可以分组进行,让他们在实验中互相交流,彼此评价出相对合理可行的利用方案。这一实验项目的推出很受学生好评,学生积极性空前提高。学生依次实验项目内容为主体组成研究团队,多次获得国家级的经费资助。此类实验使教与学、学与解决实际问题融为一体,能充分发挥学生的智慧,为他们进行自主创新训练提供实践平台。 6.有计划地推进实验室开放。实验室开放对提高学生的知识创新能力具有促进作用。应该逐步地推进实验室的开放程度,学院逐渐从经费、师资等方面为有创新欲望强的学生提供尝试的平台,让其在相关教师的指导下,自己提出研究问题,自己拟订实验方案并动手开展实验研究,这样让那些有科研天赋的学生能迅速脱颖而出[4]。 三、改进实验教学方法 理想教学效果和目的的获得,除了需要科学合理设置实验项目外,实验教学方法的影响也不容忽视。现阶段,我国高校实验教学方式主要是以教师为中心的传授模式,学生反馈的意见普遍认为,做完实验后收获不大,教师对学生实验成绩和教学效果的评价也较为难。因此,改进教学方法对于提高专业课程教学水平和人才培养目标的实现具有重要意义[5]。 1.改进实验教学过程。将以前由教师准备实验的做法,改变为以学生为主体、学院实验中心针对本科生由学院出资长期设置八个实验助教岗位,由热爱科学实验、科研素养好、动手能力强的大三、大四的学生担任。实验课程开始前,由教师提供实验指导书,仪器、试剂的准备由实验助教组织上课的学生分组、独立地完成,教师只负责监督指导。这样可以让每个学生从实验准备阶段就开始对即将进行的实验内容有所了解。教师在实验讲授时尽量不讲述具体的实验步骤和过程,只强调实验过程中的关键环节、注意事项,把时间留给学生自己思考。教师负责在学生实验过程中按小组轮流巡视、观察、指导学生注意操作方法的规范,及时纠正实验中发现的问题,保证每个学生实验操作水平基本达标。 2.改进实验考核指标的改革。实验教学效果和实验教学考核的方法是主要依据实验报告,结合学生平时实验堂表现来进行。由于学生平时实验课堂表现考核难以把握和量化,所以目前对实验教学效果和考核的方法大多依据实验报告。而实验教学是一个多因素的过程,仅凭实验报告作为评定学生实验成绩的好坏,显然不尽合理,因为,这样并不能完全反映出一个学生的真实成绩。所以需要改进学生课堂表现评价,对这一点,我们学院也正在积极尝试各种办法。对于那些设计性、解决实际问题以及学生自主创新性的实验内容,应单独设立评价标准。 四、结束语 实践环节是高校工科学生教学环节中非常重要的环节,它包括课程实验、实习和毕业论文/设计环节。本文仅针对目前高校生产实习逐渐下滑的背景下,对实验课程体系内容进行改革进行一些初步探讨,以希望高校一方面对外继续加强生产实习单位的建设,逐步建立长期稳定的生产实习基地;另一方面对外加强和调整实验教学环节的内容,弥补暂时实践教育环节的不足,从而继续保持或增强工科学生的创新能力的培养,为国家培养出更多更优秀的工程技术人才。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业特色培养方向设置的探讨 摘要:针对专业现有培养模式与学生就业之间存在部分错位缺陷,材料科学与工程专业以专业特征为基准,面向就业市场,以学生为本,灵活设计专业培养方向,拓宽了就业渠道。通过构建特色培养方向课程体系,改革教学方法、手段,加强师资队伍建设等措施,实现专业共同性与特色方向专长化的有机统一,探索出了紧跟行业发展的专业人才培养模式。 关键词:材料科学与工程专业;设置;专业方向;学生就业 贵州省是航天航空产品生产研发基地集中地区。近年来,随着先进制造业引进涌入,对材料学科专业相关从业人员的需求量大为增加。然而,贵州大学材料科学与工程专业的设置是以传统金属材料方向为主,与高新制造业对材料压力加工、材料质量检测方面的人才需求有些错位。单一专业方向培养模式,与社会需求和行业发展分工明确细化显得不适应、脱节。学生不能根据自己的兴趣、个性、就业愿望选择专业方向,制约了学生的多样化、个性化发展及创新能力的培养[1-4]。此外,贵州师范大学、贵州理工学院等区域高校也相继开设材料类学科专业,使得本地区材料学科毕业生数猛增,就业压力增加,就业渠道必须拓展。 为了解决材料科学与工程专业人才培养模式不能完全满足市场对人才个性化、多样化的需求问题。依据贵州省材料产品制造业的发展现状和趋势,以及材料科学与工程专业学生就业市场现状。材料科学与工程专业以专业特征为基准,面向就业市场,以学生为本,灵活设计金属材料、压力加工以及材料检测及表征三个专业特色培养方向。通过构建方向课程体系,教学内容,教学方法、手段改革,加强师资队伍建设,坚持知识、能力及素质协调发展,有针对性地着重培养学生创新能力和创新精神,强化学生多样化、个性化发展,拓宽就业渠道。 一、特色专业方向课程设置 广泛进行调研,重点了解金属制造行业对人才知识、素质、能力的要求。我们按“通识公共基础+夯实大材料学科基础+明确专业专长方向”的方式实施材料科学与工程人才的培养,确定了具备相同口径的通用基础知识课程群和材料科学与工程专业核心课程群,为专业方向课程的学习奠定基础。学生根据社会需求和个性特长,自主选择专业方向,以满足学多样化、个性化发展需求。 通用基础知识课程群主要包括公共基础与人文素养等课程,重点培养学生文化素质、身体素质、思想品德素质。专业基础课是课程体系的中心组成部分,紧密围绕材料学科专业共性特征和人才培养目标设置,是三个专业方向共同开设的课程。避免课程间内容重叠,整合《固态箱变》、《金属热处理》、《热处理新技术》三门课程课程为一门核心课程――《热处理原理及工艺》,构建以《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料分析方法》等课程组成的专业核心课程群[5]。便于学生掌握有关材料制备合成、组织结构、性能和使用效能等四要素构成的材料学科共性基础知识规律。 专业方向课程群体与社会需求密切联系,有不同特色的专业方向实用性课程群。金属材料专业方向有《金属材料学》、《钢铁冶金概论》、《有色金属合金》、《复合材料》、《高温合金》、《航天材料》、《模具材料》等课程。压力加工方向有《材料成型工艺》、《轧制工艺学》、《挤压与拉拔》、《塑性成形数值模拟技术》、《锻压设备与工艺》、《快速成形技术》等课程。材料检测及表征方向有《材料性能测试技术》、《材料工业分析》、《无损探测》、《超声检查》、《涡流检测》、《常用检测设备与维修》等课程。 二、专业方向实践教学设置 材料科学与工程实践教学践行“理论教学与实践教学并重,更加注重实践教学,偏重专业方向”理念。改革传统实习教学模式,认识实习围绕实习基地的制备(压力加工)-检测-装配流程组织展开,学生初步掌握材料制备-组织结构-性能-使用效能为主线的科学研究方法。生产实习则各自偏重金属材料、压力加工、检测与表征专业方向,身临其境,与社会沟通,培养学生综合应用专业知识解决相应的专业方向领域中的生产实际问题。近年来,本专业实验室采购了透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等大型精密仪器和实用设备,构建冶金制备、压力加工和测试与表征实验平台,为培养不同专业方向学生的创新意识和实践能力奠定了坚实基础。按照自编的《材料科学与工程专业实验教程》指导教材,以“课程综合性实验、专业方向综合性实验、专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次逐步深入展开。毕业论文环节实行导师制,采取自主挑选导师、过程互动的方式,激发学生研究创新的兴趣,理论联系实践,培养学生的实践认知和创新能力,保证高质量的毕业论文。近几年共有10余篇本专业学生毕业论文获学校优秀论文奖励。 激励学生参加著名专家和企业家讲授高水平专业讲座,让学生了解专业方向前沿发展动态,新成果、新理论、新技术、新产品和新理念,拓宽学生的专业视野。鼓励学生自由选题, 自主设计方案,申报大学生创新实验项目。在导师指导下,独立完成制备(加工)、检测、表征、分析实验过程。推荐优秀学生参加全国金相、节能技能大赛,提高学生主动学习兴趣,并充分展示学生创新意识和创新能力。近年来获国家级、省级、校级大学生创新实验项目及SRT项目10余项,国家级节能大赛获奖3项。 三、教学方法、手段改革 课堂教学中重视以学生为主体的教学原则,采用多媒体、科研成果案例、小组讨论、精品课程交流平台网络等方法,将繁杂的概念、原理,产品制备过程,微观组织结构以及性能检测过程、检测设备操作和维护过程等以形象化、动态化、具体化的形式,逐步深入,侧重向各专业方向学生讲授,利于提高学生学习的主动性和兴趣,以及培养学生创新和批判性思维能力。《材料科学导论》实行双语教学,学生阅读翻译外文文献的能力明显提高,有利于了解全球材料学科的前沿科研状态和知识。在实践教学改革中,材料科学与工程专业各方向充分发挥学院与企业的科研实践优势,拓宽就业渠道。从时间、教学内容以及管理措施上保证“以科研促进教学,更好地培养学生的创新能力和工程实践能力”[6]。我院于2011年开始与台湾义守大学合作办学,材料科学与工程专业各方向选派1~2名优秀学生到该校学习,这将进一步探索出国际国内合作办学之路,给本专业更多优秀学生优化知识结构、开阔学科视野提供跨校学习平台。 四、加强师资队伍建设 贵州大学材料科学与工业专业经过60多年的专业建设,储备了大批的材料学科专家学者和宽厚的工程学术文化底蕴。近几年,经过贵州大学品牌专业、省级示范性专业、国家一类特色专业,以及重点学科、硕士点、博士点授予专业建设,采用传帮带培养、引进、进修提高等方式,建立了一支教学、科研兼容,结构合理,爱岗敬业,勇于创新的专业方向教师队伍。目前本专业共有教师15人,其中教授6人,副教授6人;博士5人,硕士5人。35岁以下教师全部在读博士。本专业青年教师全部到省级材料结构与强度重点实验室兼职,掌握大型检测与表征仪器的操作和维护,为师生展开科研教学提供了技术便利。与贵州南方汇通、安大集团公司等校外实习基地建立了长期师资培养机制,以解决不同性质的企业生产问题为契机,与培养学生并举,为各专业方向师生提供了科学研究和工程实践的条件,目前有三位教师在这些企业攻读博士后。加强教师队伍团队合作,鼓励教师教学与科研并重。目前,本专业教师发表相关教研论文30余篇,出版教材《材料科学基础》、《金属材料学》、《材料科学》、《材料科学与工程专业实验教程》等4部教材。《材料科学基础》获评省级精品课程,《材料力学性能》获评校级精品课程,带动了本专业方向课程的建设。 五、结论 与时俱进,贵州大学材料科学与工程专业紧跟材料制造业发展趋势和用人市场需求,及时调整专业特色培养方向,不断深化构建特色培养方向课程体系,改革教学方法、手段,加强师资队伍建设等措施,逐步实现了专业“宽专业、厚基础、高素质、重实践、强能力”与培养方向专长化的有机统一,不仅弥补了现有专业培养模式的不足,而且也满足了学生多样化、个性化发展的需求,提升了学生就业市场竞争力。最近几年,材料科学与工程专业学生就业率一直名列贵州大学前茅,获得2011―2013年全校就业率一等奖,已呈现出学生就业自信、社会欢迎的良好互动局面。 材料科学与工程论文:原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 摘要:本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,以及原位反应自生法的研究发展趋势。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料等方面。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中,应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程,从而提高实践教学质量。 关键词:原位反应自生法 复合材料 材料科学与工程专业 实验教学 研究 应用 一、前言 在材料科学与工程专业的本科教学工作中,本科学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中,在讲述材料的制备工艺方法中讲述过原位反应自生法制备复合材料。原位反应自生法是制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料,以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。原位反应自生法是在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。这种方法可得到增强体颗粒尺寸细小,热力学性能稳定,界面结合强度高的复合材料,是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。原位反应自生法制备复合材料由于具有可以达到净近尺寸成形的优势,所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中,在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过原位反应合成技术。此外还可以将原位反应自生法制备复合材料作为一项实验教学内容安排学生进行实验,使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的工艺过程。所以原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论。并对原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势进行分析和预测。 二、原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程 为了克服传统方法制备的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大,热力学不稳定以及界面结合强度低等缺点,出现了原位合成技术,即在一定条件下通过化学反应在基体内原位生成一种或几种增强相从而达到强化的目的。原位自生法是通过原料粉末中的某些化学反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺制备出复合材料试样。原位反应自生法可得到增强体颗粒尺寸细小,热力学性能稳定,界面结合强度高的复合材料,是一种很有前途的颗粒增强复合材料制造工艺。目前报道的原位合成技术主要有原位反应热压烧结技术,原位复合技术,定向氧化技术,熔体浸渍技术,反应结合技术及自蔓延高温合成技术等。定向氧化合成技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。原位自生法是通过反应物之间的反应生成所需要的反应产物并通过热压烧结工艺实现致密化。原位合成法是利用化学反应在原位生成补强组元-晶须或长径比较大的晶粒来补强基体材料的制备工艺。原位合成法主要具有如下优点:简化工艺,降低材料成本,实现特殊显微结构设计和获得特殊材料性能,具有很好的热力学稳定性。金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备方法主要有原位复合技术和定向氧化技术以及原位反应热压烧结工艺。可以采用原位反应热压烧结工艺制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。原位复合技术是由于金属间化合物反应的形成热相对较低,因而采用自蔓延燃烧时系统不易达到较高的绝热温度,故一般采用原位复合技术制备和合成复合材料。原位复合技术是利用放热反应在金属或金属间化合物基体中原位分散金属间化合物或陶瓷颗粒或晶须的原位复合技术。传统的方法是将粉末压坯在恒定速率下加热到可使反应自发的产生并在整个混合物中处处发生反应。定向氧化技术是定向金属氧化工艺可用于制备金属基复合材料。原位反应热压烧结工艺是将原位反应和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料。 三、原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用 原位反应自生法主要用于制备金属陶瓷,金属间化合物,金属间化合物/陶瓷复合材料等。在材料科学与工程专业的教学课程中,其中材料加工工程和材料制备与合成方法讲述过原位反应自生法。原位反应自生法同粉末冶金技术和液相烧结技术一样都是材料制备技术。原位反应自生法同样是热加工工艺,原位反应自生法涉及到反应物高温化学反应制备产物的过程。在材料科学与工程专业课程的课堂教学中,在有些专业课程中原位反应自生法只是作为了解,对于原位反应自生法制备复合材料的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少。所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加一些关于原位反应自生法制备复合材料的实验课程。通过原位反应自生法制备复合材料的实践教学活动可以使学生认识和了解原位反应自生法制备复合材料的原理,制备工艺过程以及对经过原位反应自生工艺后得到的金属基复合材料烧结制品的物相组成,显微结构和性能进行研究,使学生通过对复合材料的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解。对于本科学生的教学实践课程,可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用原位反应自生工艺制备金属基复合材料和金属陶瓷复合材料的教学内容。例如采用原位反应自生工艺可以制备金属陶瓷复合材料,先将金属陶瓷粉末通过压力成型工艺制成坯体,并通过原位反应自生工艺和高温烧结工艺制备金属陶瓷复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺,热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。采用原位反应合成工艺可以制备金属间化合物/陶瓷基复合材料,通常先将金属间化合物粉末和陶瓷粉末通过压力成型过程在一定压力下压制成具有一定形状和致密度的预制件,通过原位反应自生法和高温烧结工艺形成金属间化合物/陶瓷基复合材料。高温烧结工艺可采用常压烧结工艺,热压烧结工艺和放电等离子烧结工艺以及热等静压烧结工艺。有时将原位反应自生法和热压烧结工艺相结合制备致密的复合材料烧结块材。通过实验教学过程使学生认识和了解到原位反应自生法制备金属陶瓷复合材料的制备工艺过程,提高学生对专业课程学习的认识和了解。使学生通过实验教学认识和了解了原位反应自生工艺制备复合材料的制备工艺原理,使用方法和制备过程,以及对得到产物的物相组成和显微结构进行分析和测试。原位自生法可以制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料等。采用原位反应自生法可以制备颗粒增强的金属基或陶瓷基复合材料。 原位反应自生工艺制备复合材料涉及到反应物在高温下发生化学反应生成反应产物的过程,原位反应合成技术操作过程比较简单,对设备要求较低,只需要高温烧结炉,可以进行现场操作,因此可以作为本科学生的实验课程教学内容,可作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验,也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容。使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握。使学生认识到金属基复合材料的制备过程以及金属陶瓷复合材料的制备过程等,并使得学生对原位反应自生法得到的烧结制品进行分析和测试,使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高。对于拓展学生的知识面有很大的帮助。为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础。 四、原位反应自生法制备复合材料的未来发展趋势和应用 原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程领域有着广泛的研究和应用。原位反应自生技术由于制备工艺简单,成本较低,对设备要求较低,只需要高温烧结炉,所以被广泛的应用到金属基复合材料,金属陶瓷复合材料,金属间化合物/陶瓷基复合材料等的合成与制备中。利用原位反应自生法可以开发新型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料。采用原位反应自生技术可以开发出很多种类型的金属基复合材料和金属陶瓷复合材料。所研究和开发的材料种类也逐渐增多,应用范围也越来越广泛。原位反应自生技术在材料科学与工程专业教学与实践中也得到广泛的推广和应用,原位合成技术已经成为材料科学与工程专业实践教学课程进行的实验内容。所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业的教学实践中增加一些采用原位反应自生技术制备复合材料的实验课程。 五、结论 本文主要讲述原位反应自生法制备复合材料的原理和制备工艺过程,并详细讲述原位反应自生法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用。原位反应自生法广泛应用在制备金属基复合材料,金属陶瓷复合材料等领域中。本文作者认为原位反应自生法制备复合材料可以应用在材料科学与工程专业的教学实践中,应该增加一些原位反应自生法制备复合材料的实验课程,扩大学生学习的知识面,提高学生的认识了解能力,从而提高实践教学质量。通过原位自生法制备复合材料的实验教学过程提高学生的知识水平和认识能力。 材料科学与工程论文:材料科学与工程专业英语教学改革思考 摘要:专业英语教学是继传统英语教学之后,提高材料科学与工程专业大学生对本专业英语应用能力的重要手段。本文通过对现行专业英语教学现状进行分析,针对目前教学中存在的问题,探讨今后教学内容及教学方法,着重培养学生专业外语的自学能力及应用能力。 关键词:专业英语;材料科学与工程;教学改革 1. 专业英语教学现状 专业英语是一门综合性较强的课程,即包括基础英语的基本知识又包含了特定专业的专业知识,因此其既具有语言教学的规律性又具有专业教学的规律性[1]。但目前,专业英语教学任务分散在各个学院,专业外语教师师资力量较薄弱,而且专业外语课时少,很难实现科技英语系统教学[2]。而学生从基础英语教学模式一下子转变为专业英语教学模式,面对大量复杂的专业词汇及长句、难句,同学们初学时不易掌握,不会进行长句结构分析,不会词性的转换及词序的灵活处理,因此翻译课文经常不能表达原意。而且,一般专业英语课程开设在第六学期,此时同学们刚刚接触本专业基础课程,对专业知识和技能的理解和掌握有限,因此对于教材中一些专业性很强的知识很难理解,学生掌握起来较吃力而使其失去学习兴趣,课堂中形成了老师为主的翻译模式[3,4]。由于缺少了对科技英语体系的系统学习部分,同学们对科技论文的结构及撰写格式不甚了解,在毕业设计环节,本科生撰写英文摘要等方面的表现很差。 为了提高材料科学与工程专业学生的专业英语水平,本文从教学内容及教学方法上进行了一系列探索,力求提高学生专业外语的自学能力及应用能力。 2. 教学内容改革 目前,材料科学与工程专业选择的专业英语教材主要内容包括水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料等传统工程材料的制备原理及工艺,专业性很强,部分内容因为学生未接触本专业课程,缺乏专业背景而很难理解。因此。针对本专业学生的实际情况,在充分调研国外相关教材的基础上,将国外原版教材中过于水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的精华部分作为课堂教学的一部分,让同学们掌握科学、客观、较标准的英文表述习惯,而内容和难易程度则与专业知识结合紧密,以各种材料概述、制备工艺、性能及应用为主,不再涉及一些专业性太强的理论知识。课程中除了讲解专业知识外,在课程绪论部分给学生一个过渡,让学生了解专业英语与基础英语之间的区别以及专业英语句式结构的特点,使学生能够对专业英语的语法结构有一个大致的了解。同时,为了提高学生科技论文查阅及写作能力以及国际交流能力,教材中将设置有关专业论文结构与撰写的章节。 3. 教学方法改革 专业外语课时设置都较短,一般为32~48学时,在短短的32学时内,要求学生“听、说、读、写”全面发展几乎是不可能的。因此,课内教学主要仍以“能读会写”为主要教学目标。但教学方法将不再以教师为主角,改变原来“老师讲、学生听”这种填鸭式的教学方式,通过翻转课堂,让同学们走上讲台,完成课文的翻译及讲解过程。老师主要负责专业词汇的讲解及引伸,扩展同学们的专业词汇,通过讨论对同学们在翻译过程中产生的问题进行纠正及讲解,剖析复杂长句及难句的句式结构。结合目前同学们专业外语学习现状,将在课堂上引入大量的科技外文文献,使同学们掌握其主要结构及撰写要求,重点培养同学们掌握本专业论文英文摘要的撰写。 专业外语听说能力的培养同样至关重要,而且培养过程需要一个长期的过程,并非通过 一两次课堂教学就能一蹴而就,因此,这部分能力的培养主要是通过鼓励学生自主学习来完成,鼓励学生观看相关材料介绍的视听文件,在课堂翻译过程中要求同学首先对原文进行朗诵然后进行讲解,这就要求同学们在课前要做好充分的预习,提高他们的自学能力。此外,根据同学们撰写的专业论文英文摘要,要求学生在课堂上做一个presentation,逐步提高同学们专业英语表达的自信,最终目的是培养同学们国际交流及应用的能力。 4. 结语 随着时代的发展,在英语日益成为国际主要交流工具的今天,加强材料科学与工程专业外语教学水平,根据教学目标的正确定位来及时调整教学内容以及采用丰富有效的教学方法是培养学生学习兴趣以及提升英文阅读、写作及交流能力的重要方面。因此,积极进行专业英语有效教学方法改革的研究,对于提高学生专业外语的自学能力及应用能力有着重要的意义。
口腔医学中生物学的运用研究:生物信息学在口腔医学中的价值体现 1在牙齿生长发育研究中的应用 牙齿的生长发育是一个持续而复杂的过程,一些关键基因和调控因子在牙齿发育中起着重要作用。赫尔辛基大学创建了牙齿发育数据库,收录了牙组织发育中的基因特征、结构及表达情况等。Hubbard等运用蛋白质组学技术、结合Edman测序及质谱分析方法,对釉质的发育进行了大量的研究,初步构建了口腔牙组织的蛋白数据库,为口腔内组织蛋白的鉴定提供了重要的研究范本。聂敏等运用二维凝胶电泳和生物信息学方法研究维生素D对牙髓细胞分化的影响,结果表明:维生素D可促进牙髓细胞的分化,并在牙齿发育和矿化过程中起了重要的调节作用。Jevnaker等利用基因芯片技术以整个牙胚作为研究对象,首次构建了小鼠牙胚在不同时期的微小RNA表达谱,从基因调控机制上研究了牙齿的生长发育。 2在口腔肿瘤研究中的应用 目前的研究多利用生物信息学方法比较基因组学和蛋白质组学,能够高效率、高通量地筛选口腔肿瘤的相关基因和蛋白,寻找肿瘤的诊断标记和治疗靶点。 2.1口腔鳞状细胞癌(oralsquamouscellcarcino-ma,OSCC) OSCC是口腔常见的恶性肿瘤之一。美国国立癌症研究所用抗体芯片的高通量蛋白组分析方法推测认为,上皮和间充质间涉及的多重细胞信号的分子信息在口腔癌的发生中起了关键作用。2004年,香港大学利用蛋白质组分析方法检测了OSCC细胞,获得了丰富的蛋白质信息,鉴定了与肿瘤相关的生物标记物或分子靶点。2005年日本千叶大学通过使用生物信息学的方法,鉴定了OSCC与正常组织中22种蛋白的表达存在差异。Wang等研究表明,活化激酶C受体1蛋白在OSCC中存在差异性表达,可作为OSCC的临床诊断分子标记物、临床预后指标及候选药物靶标等。张永强等使用生物信息学技术构建人舌鳞癌细胞cDNA库,并预测了Doc-1基因编码的P12蛋白的某些结构和功能基序。另有研究采用甲基化DNA免疫沉淀结合芯片技术分析研究了口腔疣状癌中基因组DNA甲基化的情况,为进一步探讨口腔疣状癌的发生分子机制和治疗靶基因奠定了基础。 2.2涎腺腺样囊性癌(salivaryadenoidcysticcar-cinoma,SACC) SACC是涎腺常见的上皮源性恶性肿瘤之一。卢友光等采用第二代差异显示技术构建了SACC高低转移细胞株的基因表达谱,通过生物信息学分析发现,Notch基因家族中的4个成员在ACC-2、ACC-M这2个细胞株中存在表达差异。另一研究运用生物信息学初步筛选出Notch信号通路在SACC中所涉及的基因,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应和免疫组学方法进行了验证,结果显示:Notch信号通路中有46个基因与SACC相关,并检测出其中的8个基因在SACC高低转移细胞株中存在表达差异。 3在口腔黏膜疾病研究中的应用 3.1口腔扁平苔癣(orallichenplanus,OLP) OLP是一种口腔黏膜癌前状态,其病因不明。王文梅等建立了OLP与口腔正常黏膜蛋白表达谱,对OLP在双向电泳图谱中高表达差异的10个蛋白质进行质谱和生物信息学分析,鉴定发现了差异表达的蛋白。Tao等利用DNA芯片的特点筛选并建立了OLP的病变基因表达谱,研究共发现了985个差异表达基因,其中629个上调,356个下调,这为研究OLP的发病机制打下了基础。 3.2口腔白斑(oralleukoplakia,OLK) OLK指仅仅发生在口腔黏膜上的白色或灰白色角化性病变的斑块状损害。王文梅等通过蛋白质差异组学研究和生物信息学分析,鉴定出膜联蛋白A2、角蛋白8以及角蛋白Ⅰ和Ⅱ型角蛋白亚基、免疫球蛋白J型轻链的C区片段等在OLK的发生发展过程中发生了改变。Odani等采用寡核苷酸芯片技术发现:兜甲蛋白和角蛋白在OLK的发生发展过程中的表达差异较大,且多个基因在癌变过程中显著下调。周晌辉等利用cDNA芯片成功检测出OLK和OSCC组织中30个基因的表达差异,其中17个为已知功能基因,这些功能基团与细胞分裂、信号传导、免疫防御、细胞代谢及细胞成分等密切相关。 4在牙周疾病研究中的应用 牙周炎是导致成年人牙齿丧失的主要原因,严重影响了人类的身体健康。Steinberg等使用具有上皮细胞特异性的DNA芯片研究了白细胞介素对口腔角质形成细胞1β的作用,确定了与牙周炎相关的几个基因。Vardar-Sengul等通过DNA芯片在1次实验中同时分析出了超过40000个基因,得到了类似的结果。Beikler等构建了重度慢性牙周炎患者的牙周组织中的一些免疫和炎症基因的表达谱。Covani等利用生物学实验及生物信息学算法,鉴定出参与或可能参与牙周炎的61个基因,其中5个是主导基因,并完全建立起2个主导基因的牙周炎模型。 5在其他口腔研究中的应用 5.1口腔微生物 口腔微生物在维持口腔正常生理体系和诱导口腔疾病发生中具有重要作用。Chen等构建了口腔病原体的生物信息学资源。2008年,人体口腔微生物组数据库启动,方便了研究者查看和检索口腔微生物信息。在对口腔致病菌的研究中,郭丽宏等利用生物信息学相关软件及数据库进行C血清型变异链球菌高毒力株特异DN段的基因分析、识别和功能预测,发现了5个新的基因片段以及高毒力株特异的DN段的主要功能。刘筱娣等采用生物信息学结合Southern印迹杂交法,构建了变异链球菌的苏氨酰-tRNA合成酶基因敲除的重组质粒。另有研究者应用鸟枪法、蛋白质组学分析、美国国家生物技术信息中心检索等,建立了变异链球菌耐氟菌株和亲代菌株的蛋白质组表达谱。 5.2口腔唾液 人类唾液中的唾液蛋白同唾液生理功能密切相关,研究发现,口腔唾液蛋白成分含量的变化同龋病、牙周病等有密切关系。目前,通过大通量的生物技术和生物信息学方法,可以建立唾液蛋白成分的全功能图谱,揭示唾液与口腔内环境及菌群分布的关系,鉴定唾液蛋白中肿瘤的生物学标记,区分不同唾液腺分泌蛋白,研究口腔炎症及其他疾病的生物学标记。 作者:冉金梅 张凌琳李伟单位:口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院 口腔医学中生物学的运用研究:生物医学材料在口腔临床中的应用 摘 要:口腔生物医学材料近年来已由传统的单一型材料逐渐过渡到新的复合型、智能型和功能型材料,本文针对口腔临床中高分子类、金属类及非金属生物复合三种口腔生物医学材料的应用进行了分析研究,在不远的将来,这种材料在组织工程学及口腔临床应用中将具有良好的发展前景。 关键词:生物医学材料;口腔临床;临床应用 1. 前言 口腔生物医学材料具有比较广泛的应用范围,不只是在因先天或后天原因导致牙体组织和颌面器官缺损的修复方面进行应用,还可能在鉴别诊断口腔疾病方面具有辅助作用。生物医学材料可实现对缺损组织与器官的修复和置换,恢复组织或器官的正常功能。随着迅猛发展的科技水平,口腔生物医学材料的制作方法也具有明显的改进,日益推出复合型与功能型形式各样的生物医学材料,并日益优化其性能。 2. 资料与方法 通过对生物医学和生命科学有关文献的数据库的检索,并进行较深入地分析。结合临床口腔生物医学材料应用的特点,比较分析有关数据。口腔生物医学材料基础性研究、临床应用的生物医学材料等相关文献都是重要依据,并将与目的无关的研究结果予以排除。 3. 结果 按照材质类别可将口腔生物医学材料分为金属、高分子及非金属生物复合材料三类。金属类材料在临床口腔生物材料中是最早应用的一类材料,这类材料优点是具有较高强度、较强韧性、获取容易等,在临床中应用广泛。还可结合其成分将金属类材料分为纯金属、合金及特种金属三种,在临床中纯金属类材料应用不多,应用较多的主要是合金和特种金属。合金类金属材料由不少于两种金属元素组成,尽管其延展与抗压等物理性能低于纯金属材料,但在应用中生物安全性较高,所以在临床中具有比较广泛的应用。钴基合金材料目前广泛应用的合金类材料,主要有钴铬钨镍和钴铬钼合金两类,具有抗腐蚀性较强的性能,高于单一金属材料40倍。但在加工制作过程中比较烦琐,所以相对具有比较昂贵的价格。此外,机械性能也比纯金属类材料高,通常在替换颞下颌关节与颌面部内固定大面积骨折中应用较多。钛合金与上述金属合金材料相比较,具有较高的机械性能和相容性,在人体植入后不会产生排斥反应和毒副作用,生物相容性较好。通常在种植牙基桩制作、固定骨折及骨缺损替代植入性材料中比较常用。但在使用中金属材料也具有不足之处,诸如在使用中因人体具有比较复杂的内部环境,因人体内长期存在金属材料部会造成离子向体内微渗入,进而产生较大的副作用和毒性。 在现代口腔生物医学材料中非金属生物复合材料也是其中的重要组成部分,主要有以下三种。一是生物活性陶瓷,该材料是表面具有生物活性和吸附性的一N陶瓷,通常具有羟基,为多孔形,具有较高的孔隙率。在体内生物活性陶瓷能够降解吸收,通常在生物体内用于骨诱导材料对新生骨生长具有一定的诱导作用。在实际应用中骨传导性与诱导性良好,所以通常该材料可用于修复骨缺损的一种支架材料,在支架的周围利用填充材料的良好生物学活性充填覆盖,以实现对缺损的修复作用,并使材料增加生物相容性。二是惰性生物陶瓷材料,其主要成分是氧化铝和氧化锆,硬度高,生物相容性好,所以通常在内固定骨折中应用较多,在制作口腔全瓷牙内冠中也比较常用。三是复合树脂,主要混合有机树脂基质和无机填料形成,在特定条件下是能够引发化学性反应的一种修复材料,在修复小面积牙体缺损时比较适合。在临床中目前主要应用的有光固化、化学固化及复合固化等树脂类材料,该材料具有较强的可塑性、良好的仿真性、较高的生物相容性、比较耐磨等优势。 在临床中高分子类材料是一种比较广泛应用的材料,稳定性强,聚乙烯和聚丙烯是其主要成分。与其它材料相比较,该材料在人体中不能降解产生离子,因此不具有毒性。抗冲击性和抗摩擦性也较强,所以在替换人工关节中应用比较广泛。高分子类材料中的硅橡胶材料耐高温、腐蚀及透气性较高,所以在制作颌面部复体及口腔印模精确制取材料中应用较广。另外,该材料可降解,经一段时间后可形成小分子化合物而随人体基础代谢排出患者体外。 4. 讨论 通过研究分析生物材料有关文献资料,在口腔临床生物医学材料中选取金属材料、高分子、生物复合材料三大类分别进行研究。大部分高分子材料与生物复合材料都是由不少于两种材料构成,对这类材料进行制作时,可利用相关技术对材料微观构造进行改变,使材料特性和优点得到充分发挥,对不足之处进行有效弥补,对生物材料赋予新的生物特性。材料的生物相容性和机械强度较高,具有较强的耐腐蚀性,在特定环境下能够降解吸收,在临床应用中完全满足。在高分子材料与生物复合材料中,我国开展相关的研究相对较晚,并在研究初期发展相对较为缓慢,但经过近年来的不断发展,已由最初的盲目效仿逐渐发展到自主研发,由质变迅速发展发展到量变。口腔医用生物医学材料目前在我国已逐渐由传统的单一功能、非专一化、低效逐步发展为功能完善、复合化、专业化及高效,发表的生物医学材料的相关文献也跃居世界第二。 随着医学技术及材料技术的快速发展,口腔生物医学材料也得到了前所未有的发展机遇。目前在临床研究中已逐渐由常用的无机材料转变为有机材料,有机类生物材料在开展较多研究的就是多糖类物质。天然多糖类物质中壳聚糖属于其中一种,其生物相容性良好,抗菌性能优异。通常该类材料被用于对各种材料进行塑造以便于长入细胞和将应力传递至骨与骨之间。壳聚糖类物质因其生物相容性和细胞黏附性较好,而被广泛用于各种细胞因子和药物载体,实现对遗传信息进行传递以及相关疾病的临床治疗。 5. 结语 综上所述,口腔生物医学材料近年来已由传统的单一型材料逐渐过渡到新的复合型、智能型和功能型材料,生物医学材料可实现对缺损组织与器官的修复和置换,恢复组织或器官的正常功能。随着迅猛发展的科技水平,口腔生物医学材料的制作方法也具有明显的改进,日益推出复合型与功能型形式各样的生物医学材料,并日益优化其性能。相信在不远的将来,这种材料在组织工程学及口腔临床应用中将得到迅速发展。 口腔医学中生物学的运用研究:分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学 摘要:目的分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学。方法收集2012 年12 月~2013 年12月本科收治的76例双颌前突病例临床资料,根据不同的治疗方法,将患者分为对照组与研究组,每组例数均为38例。对照组采取传统口外弓加强支抗进行治疗,研究组实施微植体支抗技术进行治疗,最后分析两组患者的临床治疗效果。结果研究组患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义(P 关键词:口腔正畸;微植体支抗技术;生物力学 牙颔面畸形作为牙科临床治疗中的一种常见口腔疾病,此疾病发病率高达70%[1],而双颌前突对患者日常生活更是形成非常严重的影响。随着医疗技术的发展,口腔正畸方法在牙颔面畸形疾病临床治疗中得到广泛的应用,此治疗方法可通过各种矫治器形成的矫治力,对患者颔骨及牙周组织产生相应的作用,同时产生一系列生物力学及生物反应[2],在最大程度上改善患者组织及器官,重新改建患者牙齿移动及颔骨定向动态,美观性比较良好,确保高效的治疗效果,改善患者预后情况。为了分析口腔正畸微植体支抗技术的生物力学,在2012 年12 月~2013 年12月,本科对收治的双颌前突患者分为两组,分别采取传统治疗方法与微植体支抗技术进行治疗,效果显著,现报道如下。 1资料与方法 1.1一般资料收集2012 年12 月~2013 年12月本科收治的76例双颌前突患者临床资料,根据不同的治疗方法,将患者分为对照组与研究组,每组例数均为38例。研究组中男性患者21例,女患者17例,年龄在16~38岁,平均年龄为(30.34±3.09)岁。对照组中男性患者20例,女患者18例,年龄在19~35岁,平均年龄为(31.33±2.37)岁。 1.2方法对照组采取传统口外弓加强支抗联合横腭杆进行治疗,每侧口外弓牵引力为200g,每日指导患者确保佩戴12h。研究组采取微植体支抗技术进行治疗,在进行微植体种植前,用铜丝将患者需种植微植体牙齿分开,之后对进行种植微植体部位做一标记,并充分检查患者牙根形态、位置及相临牙齿的组织状况;对于需植入种植体且被牙槽黏膜覆盖的部位,做一3~5mm的纵切口同时,在患者膜龈结合部位方向实施微植体植入,使种植角度与骨面保持垂直水平,略微倾斜。在患者手术结束后,服用适量抗生素抗感染。患者采取微植体的长度为9mm、外径为2mm、内径为1.6mm。刃状螺纹圆柱性纯钛螺钉的螺纹顶角为60°、螺距为0.3mm、深度为0.2mm。将微植体植入患者牙槽骨后,保持骨外留有3mm的空隙。医护工作人员可通过种植体尺寸对其建模,合理网格划分模型实施,精度为6。在单元格处理过程中,可采取三椎体十节点建模方法,以确保良好的精度。 1.3观察指标[3]分析记录两组患者治疗后上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移情况等,并分析研究组患者生物力学。 1.4统计学处理方法本次研究资料均采用SPSS18.0统计学软件处理,计量资料采用t检验,差异显著性为P<0.05。 2结果 2.1对比两组患者治疗效果研究组患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义(P 2.2研究组生物力学分析研究组患者微植体的水平载荷力为200g,在90°倾斜角下实施应力及位移。界面颈部作为种植体应力集中的主要位置,可能会在皮质层内出现不同程度的衰减情况。随着不断增加倾斜角,种植体峰值将会逐渐减小,同时,植入角度的变化不会对种植体位移造成影响,位移非常小。在患者颈部和根尖区出现较大的位移,其中颈部位移变化较根尖区大,并且颈部同根尖区之间的位移呈现相反的方向,呈现出明显的规律性。 3讨论 随着人们对食物精细度的要求提高,口腔疾病保持逐年增长的趋势,对患者的美观性造成严重的影响,在最大程度上降低患者的生活质量。相关文献表明[4],牙周病、龋齿及牙颔面畸形等疾病发病率高达50%,口腔正畸疾病是指外界理化因子损害患者口腔,随着侵入病原的日趋严重,造成牙颌面发育异常,最终引发全身性疾病。错颌畸形、龋齿、牙周病是口腔三大常见病,错颌畸形疾病严重干扰患者日常生活,主要是患者在儿童生长发育期间,受先天因素或者是后天因素等,导致牙齿、颌骨及颅面出现畸形现象。针对口腔畸形疾病的病理特点,应该为患者提供个体化、针对性的治疗方法,以改善患者临床症状。 传统治疗口腔正畸疾病的支抗预备方法为采用横腭杆、口内组牙、口外弓及舌弓等,这些治疗方法对畸形疾病没有显著效果,不能很好的对患者出现的颔面畸形进行较好的治疗。口腔正畸的治疗在于依据指定的距离及方向进行移动患者错位的牙齿,保持患者支抗牙不动。微植体强支抗的根本前提是保持稳定,其治疗稳定性得到医学界的广泛关注,但是此方法在临床治疗的失败情况仍然存在,因此,为了确保微植体支抗的成功治疗,必须合理选择微植体型号,根据患者实际病情,进行个体化的手术设计,结合三维有限元法进行分析相应的生物力学[5]。在本研究中,微植体的种植角度及正畸力加载作为微植体稳定性主要的影响因素,患者种植体向骨界面传导应力时,患者骨皮质需要承受比较大的应力,骨皮质与种植体之间的接触面积会随着植入角度的减小而不断增大,有利于提高种植体的稳定性。但是,种植体的水平力矩会随着种植体角度的减小而增大,从而增大种植体同骨面之间的承受应力,对种植体的稳定性造成不同程度的影响。 随着医疗技术的不断创新发展,微植体支抗技术的应用越来越广泛,此治疗方法具有明显的简单性、方便性,稳定性等,可有效纠正患者口腔畸形,提高治疗有效率,提高患者生活质量。微植体支抗可在最大程度上使用拔牙间隙内收前牙,从而改善患者面型,可防止患者牙齿移动方向出现相反情况,不断增加支抗,提高治疗效果。通过以上研究表明,给予研究组实施微植体支抗技术进行治疗,患者上中切牙倾角差、上中切牙凸距差及磨牙位移等指标明显优于对照组,差异显著,具有统计学意义。 综上所述,微植体支抗技术应用于口腔正畸,利于改善患者口腔疾病临床症状,缓解患者痛苦程度,提高治疗效果,改善预后情况,提高患者生命质量等。 口腔医学中生物学的运用研究:生物学在口腔医学研究中的运用 1在牙齿生长发育研究中的应用 牙齿的生长发育是一个持续而复杂的过程,一些关键基因和调控因子在牙齿发育中起着重要作用。赫尔辛基大学创建了牙齿发育数据库,收录了牙组织发育中的基因特征、结构及表达情况等。Hubbard等[4]运用蛋白质组学技术、结合Edman测序及质谱分析方法,对釉质的发育进行了大量的研究,初步构建了口腔牙组织的蛋白数据库,为口腔内组织蛋白的鉴定提供了重要的研究范本。聂敏等[5]运用二维凝胶电泳和生物信息学方法研究维生素D对牙髓细胞分化的影响,结果表明:维生素D可促进牙髓细胞的分化,并在牙齿发育和矿化过程中起了重要的调节作用。Jevnaker等[6]利用基因芯片技术以整个牙胚作为研究对象,首次构建了小鼠牙胚在不同时期的微小RNA表达谱,从基因调控机制上研究了牙齿的生长发育。 2在口腔肿瘤研究中的应用 目前的研究多利用生物信息学方法比较基因组学和蛋白质组学,能够高效率、高通量地筛选口腔肿瘤的相关基因和蛋白,寻找肿瘤的诊断标记和治疗靶点。 2.1口腔鳞状细胞癌(oralsquamouscellcarcino-ma,OSCC) OSCC是口腔常见的恶性肿瘤之一。美国国立癌症研究所用抗体芯片的高通量蛋白组分析方法推测认为,上皮和间充质间涉及的多重细胞信号的分子信息在口腔癌的发生中起了关键作用。2004年,香港大学利用蛋白质组分析方法检测了OSCC细胞,获得了丰富的蛋白质信息,鉴定了与肿瘤相关的生物标记物或分子靶点。2005年日本千叶大学通过使用生物信息学的方法,鉴定了OSCC与正常组织中22种蛋白的表达存在差异。Wang等[7]研究表明,活化激酶C受体1蛋白在OSCC中存在差异性表达,可作为OSCC的临床诊断分子标记物、临床预后指标及候选药物靶标等。张永强等[8]使用生物信息学技术构建人舌鳞癌细胞cDNA库,并预测了Doc-1基因编码的P12蛋白的某些结构和功能基序。另有研究采用甲基化DNA免疫沉淀结合芯片技术分析研究了口腔疣状癌中基因组DNA甲基化的情况,为进一步探讨口腔疣状癌的发生分子机制和治疗靶基因奠定了基础。 2.2涎腺腺样囊性癌(salivaryadenoidcysticcar-cinoma,SACC) SACC是涎腺常见的上皮源性恶性肿瘤之一。卢友光等[9]采用第二代差异显示技术构建了SACC高低转移细胞株的基因表达谱,通过生物信息学分析发现,Notch基因家族中的4个成员在ACC-2、ACC-M这2个细胞株中存在表达差异。另一研究运用生物信息学初步筛选出Notch信号通路在SACC中所涉及的基因,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应和免疫组学方法进行了验证,结果显示:Notch信号通路中有46个基因与SACC相关,并检测出其中的8个基因在SACC高低转移细胞株中存在表达差异。 3在口腔黏膜疾病研究中的应用 3.1口腔扁平苔癣(orallichenplanus,OLP) 鉴定发现了差异表达的蛋白。Tao等[11]利用DNA芯片的特点筛选并建立了OLP的病变基因表达谱,研究共发现了985个差异表达基因,其中629个上调,356个下调,这为研究OLP的发病机制打下了基础。 3.2口腔白斑(oralleukoplakia,OLK) OLK指仅仅发生在口腔黏膜上的白色或灰白色角化性病变的斑块状损害。王文梅等[12]通过蛋白质差异组学研究和生物信息学分析,鉴定出膜联蛋白A2、角蛋白8以及角蛋白Ⅰ和Ⅱ型角蛋白亚基、免疫球蛋白J型轻链的C区片段等在OLK的发生发展过程中发生了改变。Odani等[13]采用寡核苷酸芯片技术发现:兜甲蛋白和角蛋白在OLK的发生发展过程中的表达差异较大,且多个基因在癌变过程中显著下调。周晌辉等[14]利用cDNA芯片成功检测出OLK和OSCC组织中30个基因的表达差异,其中17个为已知功能基因,这些功能基团与细胞分裂、信号传导、免疫防御、细胞代谢及细胞成分等密切相关。 4在牙周疾病研究中的应用 牙周炎是导致成年人牙齿丧失的主要原因,严重影响了人类的身体健康。Steinberg等[15]使用具有上皮细胞特异性的DNA芯片研究了白细胞介素对口腔角质形成细胞1β的作用,确定了与牙周炎相关的几个基因。Vardar-Sengul等[16]通过DNA芯片在1次实验中同时分析出了超过40000个基因,得到了类似的结果。Beikler等[17]构建了重度慢性牙周炎患者的牙周组织中的一些免疫和炎症基因的表达谱。Covani等[18]利用生物学实验及生物信息学算法,鉴定出参与或可能参与牙周炎的61个基因,其中5个是主导基因,并完全建立起2个主导基因的牙周炎模型。 5在其他口腔研究中的应用 5.1口腔微生物 口腔微生物在维持口腔正常生理体系和诱导口腔疾病发生中具有重要作用。Chen等[19]构建了口腔病原体的生物信息学资源。2008年,人体口腔微生物组数据库启动,方便了研究者查看和检索口腔微生物信息。在对口腔致病菌的研究中,郭丽宏等[20]利用生物信息学相关软件及数据库进行C血清型变异链球菌高毒力株特异DN段的基因分析、识别和功能预测,发现了5个新的基因片段以及高毒力株特异的DN段的主要功能。刘筱娣等[21]采用生物信息学结合Southern印迹杂交法,构建了变异链球菌的苏氨酰-tRNA合成酶基因敲除的重组质粒。另有研究者应用鸟枪法、蛋白质组学分析、美国国家生物技术信息中心检索等,建立了变异链球菌耐氟菌株和亲代菌株的蛋白质组表达谱。 5.2口腔唾液 人类唾液中的唾液蛋白同唾液生理功能密切相关,研究发现,口腔唾液蛋白成分含量的变化同龋病、牙周病等有密切关系。目前,通过大通量的生物技术和生物信息学方法,可以建立唾液蛋白成分的全功能图谱,揭示唾液与口腔内环境及菌群分布的关系,鉴定唾液蛋白中肿瘤的生物学标记,区分不同唾液腺分泌蛋白,研究口腔炎症及其他疾病的生物学标记。 作者:冉金梅张凌琳李伟单位:口腔疾病研究国家重点实验室华西口腔医院(四川大学)
材料化学论文:高分子材料与工程专业高分子化学实验教学体系的构建与成效 摘要:概述了目前国内高校高分子材料与工程专业高分子化学实验教学存在的共性问题和关键问题。提出了高分子材料与工程专业高分子化学实验课程由基础技能实验,综合设计实验,研究创新实验三个模块组成的新教学体系,并在每个模块中引入一些综合性和应用性的实验教学内容。实践证明所构建的实验教学体系在培养学生的创新意识、应用与实践能力方面起到了较好的效果。 关键词:高分子材料;高分子化学;实验教学 高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。 一、高分子化学实验教学现状剖析 1.实验教学体系和内容欠争理 多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。 2.实验教学方法单一 学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。 3.实验嫩学手段落后 在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。 二、新教学模块的实践性探索与成效 针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。 1.基础技能实验教学模块 基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。 基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%~50%为宜,课时数约30学时,开设8~10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。 2.综合设计实验教学模块 综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。 教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%~200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%~1.0%、反应温度设定在75℃~85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。 3.研究创新实验教学模块 设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。 本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。 三、结论 基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著,特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。基础技能实验模块的教学效果主要体现在实验现象与相关基础理论知识之间的有机联系,高分子化学实验操作技能和技巧的掌握和规范。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立,以及学生团队意识和应用开发能力的培养。 材料化学论文:浅析材料化学专业在高等林业院校的定位与建设实践 论文关键词:材料化学;专业定位;课程体系;实践教学;师资培养 论文摘要:文章从我国林业科技发展对材料化学专业人才的需要出发,探讨了在高等林业院校设置材料化学的专业定位,在对材料化学课程的教学体系进行思考的基础上,提出了培养适应林业科技发展需要的材料化学专业人才的培养模式和教学内容。 材料化学是一门材料科学与现代化学相结合的新兴学科,对于自然科学和国民经济的发展至关重要,是21世纪化学发展中的重要新兴学科之一。本专业密切联系国民经济、科学技术迅速发展的实际,研究材料制备、加工、性能和应用等的化学问题。上个世纪90年代初,复旦大学率先开设材料化学本科专业。随后,众多高校相继开设了该专业。由于材料种类很多,而且各个高校开设材料化学专业的背景和学校的优势学科不相同,虽然专业名称相同,但是各学校所制定的培养方案和体现的专业特色各不一样。中南林业科技大学是一所服务于区域经济和现代林业,地处中南地区的高等林业院校。在高等林业院校开设材料化学专业,相对于其它综合性高校的材料化学专业和本校的主流学科一一林学来说,该专业无论是在师资队伍,还是在科研水平与学科建设等方面都存在不小的差距。所以,我校开设的材料化学专业,只有办出自己的特色和优势,才能在材料化学专业领域占有一席之地。 1、专业定位明确,体现办学特色 人才的培养需要找准位置,明确方向。这是适应经济发展的需要,也是办好专业的关键。我校2004年初申报材料化学专业并获得省教育厅批准,2005年正式招生。经过5年的发展,积累了较为丰富的教学实践经验,基本建立了较为完备的材料化学专业办学条件。材料化学是一门多学科相互交叉的新型综合学科,就材料而言,包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、功能材料、复合材料等多个领域。随着我国经济建设的全面发展,为了应对经济社会可持续发展的迫切要求,加强林业和生态环境建设至关重要。各种新材料在农业、林业领域的应用日益广泛,如生物质材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的开发都是材料优先发展的方向。但是,目前我国林业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才比较匾乏,远远不能满足现代林业高速发展的需要。因此,高等林业院校设置材料化学专业对我国林业现代化具有重要意义。在高等林业院校设置材料化学专业既要考虑材料科学学科本身的体系,又要体现高等林业院校的特色与优势。为此,我们把专业定位在复合材料、生物质材料和高分子材料三大方向,使学生既具有扎实的材料科学基础知识和良好的专业素质,又能适应科学技术飞速发展的要求;培养能在材料开发、生产及应用领域,尤其是利用林产品资源进行新材料研制和开发以及新材料在林业领域的应用方面具有创新精神和实践能力的复合型人才,为我国林业生产现代化及林业产业化的发展提供坚实可靠的人才保障。 2、完善课程体系,优化课程设置 本专业秉承夯实基础,提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念,根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要,在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上,在构建材料化学专业课程体系时,主要采取下列原则:加强基础理论,拓宽专业口径,重视实验教学,适当增加选修课比例。因此,该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必选课和专业选修课四个方面组成。其中:公共基础课程与化学工程类其它专业一致;专业基础课开设了材料化学、物质结构基础、材料科学与工程基础、材料物理性能等课程;在专业课程的设置上注意宽口径与突出特色相兼顾,如复合材料方向开设的复合材料学和复合材料工艺与设备课程;高分子材料方向开设的高分子化学、高分子物理和材料结构表征课程;生物质材料方向开设的木质复合材料、竹材及非木质材料等课程。同时,还加强了工艺设计和制造方面的课程,如开设材料加工与成型、材料加工与成型实验、材料合成与制备等课程;增加了阻燃材料及其应用技术、仿生材料、生态环境材料、活性炭制备改性与应用专题等特色课程。总之,在课程体系的总体构建原则下,经过两次培养计划的修订,对课程进行了认真仔细的整合,系统地确定课程门类,进一步明确各门课程的内容及课程间的分工与联系,删除一些内容陈旧或与其它课程内容重复的课程,增加反映最新研究成果方面的课程,如纳米材料,纳米复合材料等,创建一些理论联系实际、有利于培养学生综合运用知识的能力的课程,并加大前沿科技知识的教学比例。 3、改革实践教学体系,强化能力培养 材料化学专业是一门实践性很强的学科,在教学活动中,必须加强实践教学环节。首先,在加强基础化学实验教学的前提下,组建了材料合成与制备、材料结构表征和检测两个专业实验室。同时,利用多种渠道与企业建立联系,在株洲冶炼集团、湘潭钢铁公司和株洲化工集团等单位建立了实习基地。第二,实验教学是培养和提高学生的综合素质、探究与创新能力的重要途径。建立新型的材料化学实验教学体系,将传统的实验教学向开放性的教学模式进行转变,是培养创新意识、创新思维和创新能力的人才的有效途径之一。为此,在实验教学方法上,部分实验课试行开放式教学,实验课教师仅仅讲授实验的基本原理和基本要求,从查阅文献资料开始,到实验方案设计、实验操作规程、实验结果分析等均由学生独立完成,使学生变被动学习为主动学习。第三,按基础型、设计综合型、研究创新型三个层次规划实验,进一步改革实验教学内容。积极推行从验证模仿性实验向设计创新性实验转变,同时减少验证性实验,增设设计性、创新性和综合性实验。第四,鼓励学生参加科研活动,根据个人兴趣和爱好参加教师的科研项目,鼓励学生积极申报大学生研究性学习和创新性实验计划项目。通过具体的研究课题,独立设计、自查资料、自拟实验方法进行探索性、创造性实验。第五,结合专业实验室和实习基地搞好毕业实习和生产实习,鼓励已经签订就业协议的学生到单位联系生产实际选择课题,鼓励教师到实习基地结合实际指导学生的毕业论文。由此在整个实践教学活动中构建了“计划教学一开放实验一科研相结合”的新的实验教学体系。同时,在实践教学环节中,重视学生综合素质的培养,把素质教育贯穿于实践教学的全过程,为全体学生提供了一个全面发展的实践空间,培养与他人合作的团队精神。为学生将来适应现代企业的管理体制,确立优秀的职业道德素养打下坚实的基础。 4、加强师资队伍建设,优化师资队伍结构 建设一支高素质的师资队伍,是专业建设的基本保证,是提高教育质量水平的关键措施。材料化学专业刚成立之初,师资主要来自基础化学教研室。为此,学校加强了材料化学专业的师资队伍建设,有计划地选派老师到中南大学和湖南大学等高校进行培训,同时加大高层次人才的引进力度。经过几年的努力,初步建立了一支适合学科建设和专业发展需要的师资队伍,专业教师中具有博士学位的达到了50%,具有副教授职称以上的占50。专业教师所学专业包含了材料化学、高分子材料、材料科学与工程、材料表征、材料合成与制备等学科,为专业课的开设奠定了良好的基础,师资队伍的结构基本上达到了优化和合理的要求。同时,我们还鼓励年轻教师在职攻读博士学位和出国进修。 总之,高等林业院校建设材料化学专业只要定位准确,培养方案富有特色,一定能够培养出适应我国经济社会发展的高层次人才。 材料化学论文:材料化学专业人才培养模式及课程体系设置的初步探析 论文关键词:材料化学 人才培养 课程体系 论文摘 要:根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点,通过改革原有的课程体系,优化课程结构,修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色,体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。 材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科,受到了各国政府的重视,许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求,经安徽省教育厅批准,我校于2003年增设了材料化学本科专业,并在当年正式招生,目前已经有5届毕业生,学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业,培养的是应用型理科人才,所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习,还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求,是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念,深化教育改革,革新教学体系,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出掌握基本理论知识,动手能力强,富有创造精神的材料化学专业人才,才能办出高水平的材料化学专业,以满足经济建设和社会发展的需求。 1 材料化学专业人才培养方案基本框架 从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发,设计培养方案、课程体系,优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。 公共基础课程包括:思想教育,体育活动,大学英语和计算机基础等。 通识教育课程包括:人文社会类,自然科学和艺术类等知识体系。 专业课程包括:大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。 专业选修课程包括:材料化学专业方向性选修课程。 实践性课程包括:课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。 2 材料化学专业课程体系设计 材料化学作为化学和材料科学的交叉学科,其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论,培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时,我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性,将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础,把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后,陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程,在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限,我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养,统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中,课程教学计划课内总学时为2633学时,学生毕业应取得总学分为154学分,其中,通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致;专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设,更加突显材料化学的特色。 3 构建相对完善的实践教学体系 3.1 构建新的实践教学体系 材料化学作为一门实践性很强的交叉学科,在教学计划中强化实践教学环节,确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位,我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次:一是基础实验层次,注重基础技能训练,培养学生对科学现象的观察和分析能力;二是测量实验层次,注重专业技能训练,设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容,培养学生的专业实践能力;三是综合实践层次,注重综合素质训练,设置了毕业设计(论文)、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容,培养学生对所学知识的综合运用能力。 3.2 更新重组实践教学内容 在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分,占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心,优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构,将实践教学内容分层次进行教学,确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系,涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时,积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革,减少验证性实验,积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验,强化毕业论文实践环节的检查和指导;加强校企合作,积极安排生产实习和社会实践活动,进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养,培养学生的动手能力和创新能力。 4 结语 材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标,结合社会需求和学科发展实际,研究建立专业人才培养模式,提高材料化学专业毕业生的就业能力;以能力培养为本位构建专业课程体系,提高学生的理论知识水平,课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划,在四年教学计划的基础上,分析理论教学相关课程,优化教学内容,合理分配理论课程学时数,使课程体系逐渐趋于科学、规范,达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。 材料化学论文:浅谈纳米材料的化学锂化与电活性 近年以来,人们对于物质世界研究已经深入到原子、分子等微观领域,纳米技术被研发于上个世纪八十年代末,它指的是人类在纳米单位即0.1至100毫米间对物质特及互相作用进行研究,同时利用它的特性的多学科的技术,目前已经成为主流研究领域。 一、纳米材料概述 (一)纳米材料主要分为:零维纳米材料。即在空间的三维尺度都受到约束,如纳米颗粒、团簇等。一维纳米材料。即在空间中有二维处在纳米的尺度内,包括纳米管、金属、棒和半导体线、纳米带等。二维纳米材料。即在三维空间里有一维处在纳米的尺度内,如超薄膜、超品格等。三维纳米材料。它主要由纳米晶体构成的材料。 在这之中,一维纳米材料具有特殊物理化学性能与可作量子器件的优势而被人们所重视,一维纳米材料之中,电子于两个维度或者两个方向的运动受到约束,只可以在一个方向自动运动,进而为研究在量子的限域之下电子运输、力学、光学等特性均提供了效果极佳的模型系统。 二、纳米带锂化改性 实验的原料:溶胶,纯氧化锂为锂源,分子量42.39。 间接水热法。量取0.2克使用离子交换方法经水热合成的纳米带,放入装30毫升去离子水烧杯中,经超声分散半小时,然后把0.29克纯氧化锂放入已分散好的纳米带中,同时搅拌48小时后,把淡蓝色流变相液体转移到容量50毫升的聚四氟乙烯的内衬不锈钢的反应釜里,反应釜经180摄氏度、24小时的水热后,自然冷却至与室温相当,将所得到的沉淀物分别使用乙醇与去离子水进行数次洗涤,最终在80摄氏度条件下经12小时干燥后得到最终产品。 由相关xrd图谱显示可以得出,锂化并没有对纳米带的晶体结构进行破坏,但是锂离子嵌入已使晶面距稍微扩大,其表现为衍射峰朝角度低处偏移。在锂化前后,纳米带依旧保持着一维纳米的结构,相比之锂化之前,锂化以后纳米带在二次水热的过程中部分断裂,其长度缩短至2至6μm,产生了较多的200至400nm小尺寸纳米片,其表面更为粗糙。 锂化前后的纳米带晶面距均为0.2nm,对纳米带实施选区电子衍射就能清楚看到衍射的斑点,而且锂化前后的纳米带花样一致,也从另一方面说明纳米带结构仍然是单品正交相。 直接水热法。为将实验流程简化,以利用更为简便与直接的方法对纳米带锂化,对间接锂化加以改进。 首先使用双氧水的氧化法制备过氧钼酸溶胶,然后把纯氧化锂直接加入溶胶里,并对其搅拌48小时以后,把溶胶转移容量为50毫升,内衬为聚四氟乙烯制不锈钢反应釜里,后续的工艺和间接锂化方法相同,同样能获得淡蓝色产物。 该产物的xrd图谱峰位一致,表明锂盐的存在对于溶胶产生正交相并没有影响,且与二次水热后得到的锂化纳米带比较,其衍射峰并无明显偏移,说明可能因为层间的锂离子嵌入相较间接锂化的纳米带更少,因此其层间距并没有产生明显变化。 纳米材料与电活性 间接锂化改性。就本文二中所提到锂化改性的纳米带的电化学性能如下:通过得到锂化前后的纳米带初次放电曲线图可知,锂后的纳米带正极材料放电电压的平台仍然是2.75v。引较于纯纳米带的初次放电量301mah/g来说,锂化后纳米带降低至240mah/g,主要是因为在锂化的过程中,锂离子嵌入故占据了一定数量的嵌理位置,使初次放电的电量明显减小,随着循环的持续进行,锂化纳米带便体现出其相当稳定的优势,经15次的循环以后,比容量仍然保持220mah/g,同时容量的保持率达92%。 对纯纳米带循环15次以后180mah/g的比容量进行相对比,容量保持率达60%与3.48的δ数值,可直观发现经锂化后纳米带具备更好的循环稳定性,得益于锂离子嵌入对其层结构起到支撑作用,使得充放电的比容量始终维持于平稳的数值范围之内。 (二)纳米器材。采用静电纺丝的技术制备具备“线中棒”的分级结构钒氧化物超长型纳米线,发现该线作为锂离子的电池正极材料具备较高比容量与优良循环性能。相比于常规的纳米材料,这类新颖的分级结构可有效防止纳米材料因高比表面能而发生自团聚的现象,从而提升电池性能,为排除纳米材料的团聚从而对性能造成影响,设计单根纳米线电化学器材,通过原位的表征,建立该纳米线电输运、结构、电极充放电等状态间的直接联系,发现容量的衰减和电导率降低有着关联。为进一步研究出化学锂化后对纳米材料的本征电活性的影响,把锂化前后的单根纳米带装成纳米器件,并对其电输运性能进行测试。 测试结果表明,锂化之前i-v特性显示纳米带的两端不对称的肖特基势垒,这是半导体氧化钼与金/铂电极间产生的,在大约2v的时候,传输的电流约300pa。锂化之后,i-v的曲线显示欧姆特性,在大约2v的时候,传输的电流约10na,根据测定电阻、有效长与横截面积的计算,纳米带在锂化前后电导率大致分别是10-4与10-2s·cm-1。通过锂化后,电导率相应增加了数量级两个。因为纳米的带沿面生长,所以纳米带的导电性也增加,这意味着八面体层里载流子的浓度增加,表明锂离子被作为填隙的离子而被引入的。 在电化学的循环过程之中,纳米带层间距随锂离子嵌入或脱离而持续扩大或缩小,相比于未锂化的样品,具较宽层距的锂化后纳米带,在其充放电的过程中显示出更小的体积变化。因此锂化能够提高电极在锂离子的嵌入与脱离的过程中结构稳定性,第一次锂化所导入的锂离子始终保留于晶格之中,进而提升导电性,有利于在未来充放电的过程中锂离子嵌入与脱离。 深入研究纳米材料的化学特性,对合理及应用纳米材料有着相关重要的影响,也为我国在各行业、领域推广使用纳米材料打下良好理论基础。 材料化学论文:材料化学绪论课教学设计 摘要: 在《材料化学》绪论课的教学过程中,采用启发引导教学方式,以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行教学设计,通过讲解材料发展中的化学,引入材料科学与化学的区别与联系,重点从材料结构、制备、性能和应用四个方面讲授了材料研究中的化学问题,使学生对本课程的内容有了清晰的认识,激发了学生学习本课程的信心和兴趣,并取得了满意的教学效果。 关键词: 材料化学;绪论课;教学设计 材料化学是材料科学与化学的交叉学科,伴随着材料科学的发展而诞生和成长,即是材料科学的重要部分,又是化学学科的一个分支[1]。目前,很多高等学校的化学和材料类专业开设了《材料化学》这门课程。《材料化学》是南阳师范学院材料化学专业的核心基础课程,对于培养学生的材料科学基础知识,分析和解决材料制备和应用中的化学问题的能力起到了关键作用。但是该课程涉及的知识面广泛,内容庞杂、概念甚多、加上课程改革,理论课时数减小,学生在学习《材料化学》课程过程中,普遍存在概念混淆、重点难以掌握等问题。绪论是一门课程的开场白和宣言书,是师生之间学习和交流的起始点,能为学生建立起一门课程的知识轮廓。通过对绪论进行学习,学生可以了解课程在所学专业中所处的地位和作用,以及该课程的教学内容、学习方法和考核方式等问题[2]。如何激发学生学习该课程的兴趣,提高课程的教学质量,绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。结合近年来的教学实践,就如何讲好《材料化学》绪论课谈一些心得。 1首先明确课程性质、特点及地位 教学之初,首先明确该课程作为专业核心课程的重要地位,是学习后面材料专业课程的基础课程,同时明确考核方式,加强学生对本课程的重视程度。材料化学是材料科学和化学学科的交叉学科,课程内容既涉及工程材料应用中的实际问题,又包括材料结构及制备中的化学问题。作为一门交叉学科,很多知识点与材料学和化学课程中的相关内容重复,很多学生以为学过相关知识,就会从思想上松懈。然而,相关知识点虽然出现重复,但在不同学科中讲授的重点是不同的。在讲授材料化学课程的过程中,要着重培养学生利用化学的思维解决材料科学中的问题,使学生深刻领会化学与材料科学交叉的重要意义。通过一些实例,讲解本课程与化学和材料相关课程的区别和联系,使学生更加深入了本课程的性质和地位。材料科学是偏实际应用的工科课程,化学是偏理论的理科课程,材料化学则是利用化学的理论解决材料应用中的实际问题。 2材料 以材料的实际应用为引子,如材料在航天航空、交通运输、电子信息、生物医药等领域的应用,带领学生进入学习状态,引导学生回想什么是材料?材料的种类?提出材料是对人类有用的物质,是人类赖以生存和发展,征服自然和改造自然的物质基础;是人类进步的里程碑。然后介绍材料的发展历史,说明人们对材料的使用,是从最早的天然材料,依次经历了陶瓷、青铜、铁、钢、有色金属、高分子材料以及新型功能材料。根据材料的发展史,启发学生思考材料研究和发展过程中的规律和特点。人们对材料的使用经历了从天然材料到合成材料,从传统材料到新兴材料。传统的材料主要以经验,技艺为基础,材料靠配方筛选和性能测试,通过宏观现象建立的唯象理论对材料宏观性能定性解释,不能预示性能和指明新材料开发方向,而新型材料则以基础理论为指导。材料科学的历史表明,当一种全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的进展就常常随之而来。化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中,化学一直担当着关键的角色[3]。任何新材料的获得都离不开化学,以石墨烯为例,物理学家主要关注其电子结构及输运理论,材料学家主要测试材料的电磁、光电、传感和催化等性能,而化学家的任务则是利用化学气相沉积和插层剥离等方法制备该材料。只有通过化学气相沉积法制备出高质量大尺寸的石墨烯,才能推动石墨烯在电子信息领域走向实用化。 3材料与化学 材料化学是材料科学与化学学科的交叉,很多学生容易混淆材料科学和化学的研究范畴。在本课程的第一节课,一项重要的任务是使学生明确材料科学和化学的研究内容和范畴,这对于后续相关概念的讲解至关重要。材料科学的研究对象是材料,材料是对人类有用的物质,指的是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。而化学的研究对象是物质,物质是构成人类物质世界的基础。材料是物质,但不是所有物质都可以称为材料;材料科学是一门研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的科学;而化学则是从原子和分子角度研究物质的组成,结构、性质及相互转变规律的科学。因此,化学研究的尺度范围是原子、分子、分子纳米聚集体。材料科学最早研究的尺度范围在微米以上,如钢和陶瓷的组织结构。随着一些新兴材料的出现和发展,人们对材料的研究甚至小到电子结构。如近些年发现的拓扑绝缘体,其表面导电,体内不导电的性质由其拓扑的能带结构决定,而该拓扑结构则与电子的自旋运动有关,研究拓扑绝缘体必须从电子自旋角度认识其结构。因此,材料科学的研究范畴不断拓展,并于其它学科交叉。 4材料化学 通过学习材料的发展历程、材料科学与化学之间的区别和联系,学生已经对材料化学有了一定的认识,引导学生给材料化学下一个定义。材料化学是关于材料结构、制备、性能和应用的化学。本校材料化学专业选用曾兆华、杨建文编著第二版《材料化学》作为教材,教材的章节也是按照材料结构、制备、性能和应用进行安排的[4]。在这部分内容讲授过程中,可以让学生以教材目录为参照,讲到相关内容可以与教材相关章节进行对应。 4.1材料的结构 从三个层次讲解材料的结构,分别是电子原子结构、晶体学结构和组织结构。电子原子结构在很大程度上影响材料的电、磁、热和光的行为,并可能影响到原子键合的方式,因而决定材料的类型。在这个层次上研究的化学问题主要涉及原子序数、相对原子量、电离势、电子亲核势、电负性、原子及离子半径等。原子序数决定了材料的化学组成,电负性决定材料内部原子之间的键合方式,从而影响材料的导电性、强度和热膨胀系数等。晶体学结构主要指原子或分子在空间排列的方式,根据原子排列的有序性,将材料分为晶体和非晶体。晶体中出现局部无序,或对理想晶体的产生偏离,则出现缺陷。缺陷的存在影响材料的力学性能和电学性能等。如在本征硅内部掺杂磷元素,磷原子替代硅原子的位置,形成杂质原子缺陷,增加本征硅的导电性,形成N型半导体。组织结构主要指材料的物相组成及结构、晶粒的大小和取向等。在大多数金属、某些陶瓷以及个别聚合物材料内部,晶粒之间原子排列的变化,可以改变它们之间的取向,从而影响材料的性能。一般来说,减小金属的晶粒可以降低其熔点。在这一结构层次上,颗粒的大小和形状起着关键作用。大多数材料是多相组成的,控制材料内部物相的类型、大小、分布和数量可以调控材料的性能。 4.2材料制备 材料合成与制备就是将原子、分子聚集在一起,并转变为有用产品的一系列过程。材料制备的方法和工艺影响材料的结构,从而影响材料的性能。根据制备原理的不同,材料制备方法可以分为物理法和化学法。物理法指在材料制备过程中,仅改变材料内部原子或分子的聚集状态,不涉及化学反应的方法。如真空镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积法等。化学法则在材料制备过程中,涉及化学反应,并且有新物质的生成。如固相反应法、有机合成法、水热法、沉淀法、化学气相沉积法等。以石墨烯材料为例讲解材料的制备方法。石墨烯作为二维单原子层材料,既可以采用物理法制备,也可以采用化学法制备。2004年发现石墨烯的报道,便是采用简单的胶带对撕方法制备,该方法依靠外力使石墨片层克服层间范德华力,使层与层之间分离,从而获得单层石墨,该方法也称为物理机械剥离法。利用甲烷、乙烯等烃类气体作为碳源,镍、铜、金等金属作为基片,采用化学气相沉积法则可以制备高质量大尺寸的石墨烯。另外,以石墨为原料,利用化学插层剥离的方法也可以用来制备石墨烯[5]。但不同方法制备获得石墨烯的尺寸及性能差别较大,在不同的应用领域采用的石墨烯制备方法是不同的。 4.3材料性能 材料的性能由其结构决定,与材料制备的工艺和方法有关。性能是指材料固有的物理、化学特性,材料性能决定了其应用。广义地说,性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述,例如力学性能是材料对外力的响应、电学性能是对电场的响应、光学性能是对光的响应等。因此,材料的性能可分为力学性能和特殊的物理性能。常见的力学性能包括材料的强度、硬度、塑性、韧性等。力学性能决定着材料工作的好坏,同时也决定着是否易于将材料加工成使用的形状。锻造成型的部件必须能够经受快速加载而不破坏,并且还要有足够的延性才能加工变形成适用的形状。微小的结构变化往往对材料的力学性能产生很大的影响。材料特殊的物理性能包括电、磁、光、热等行为。物理性能由材料的结构和制造工艺决定。对于许多半导体金属和陶瓷材料来说,即使成分稍有变化,也会引起导电性很大变化。过高的加热温度有可能显著地降低耐火砖的绝热特性。少量的杂质会改变玻璃或聚合物的颜色。 4.4材料应用 材料化学已经渗透到现代科学技术的众多领域,如电子信息、环境能源、生物医药和航天航空等领域。例如,在电子信息领域,现代芯片制造离不开化学。光刻过程使用的光刻胶和显影液,镀膜过程中的化学气相沉积和原子层沉积,刻蚀过程中的反应离子刻蚀,这些工艺过程都离不开化学的作用。在环境能源领域,新型光催化材料和太阳能电池材料的研究和开发,离不开化学法制备材料和对材料进行化学掺杂改性。在生物医药领域,对传感材料进行化学改性提高其传感特性,对仿生材料进行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空领域,各种轻质、耐高温、耐摩擦等结构材料和功能化智能材料的研发都离不开化学。 5结语 通过对“材料化学”绪论课的精心设计,使学生明确了该课程的性质和重要地位,大量的实例激发了学生学习的兴趣和求知欲,树立了学生学好该课程的信心,为课程的深入学习起到了奠基石的作用。以“材料、材料与化学、材料化学”为主线进行讲授,使学生对本课程的内容有了更加清晰和深入的认识,取得了良好的教学效果。 作者:李涛 高利敏 单位:南阳师范学院化学与制药工程学院 南阳师范学院校医院 材料化学论文:高职化学教学工程材料分析 摘要: 《工程材料》是高校土木工程专业的一门重要的专业课,它不仅是一门应用技术,同时又是建筑施工等课程的基础,该课程中涉及到的材料的组成及性能等内容需要学生具备一定的化学知识方能学好,因此在开设该课程前,一般都需要学生具备基础化学知识,结合《工程材料》教学内容,主要总结了小高职基础教育阶段需要前修的化学知识模块。 关键词: 工程材料;高职;化学;教学内容 哈尔滨铁道职业技术学院是一所以高铁、隧道、桥梁、建筑为主打专业的国家骨干高职院校,同时也是中国中铁集团下属唯一一所高职院校。我校每年为国家高速铁路建设、城市轨道交通建设、土木工程检测、道路桥梁建设等方面输送大量的优秀人才。作为一个历史悠久的老牌土木工程类院校,我校在大一第二学期开设了《工程材料》这门课程。由于近些年高考不断改革,高中化学知识删减了很多,又由于高考适龄生源的减少,以及一些二本院校招生门槛的降低,使得我校招生学生的素质降低,此外,作为三年制高职教学的补充,五年制高职的学生没有经过高中系统的学习,化学知识更是为零,学生的化学基础知识不能够满足《工程材料》这门课程的学习,因此,需要在讲授这门课程之前,前修一部分化学基础知识,现结合我校的实际情况,前修基础课程并没有充足的课时,也不能像高中化学教学那样,重视基础,精讲运算,因此我们针对学生后学专业课学习的内容,总结出三个必须掌握的化学知识模块,即金属元素及其化合物、硅酸盐工业基础、有机物及新型高分子材料,便于学生学习掌握,为后续《工程材料》课程的学习打下坚实的理论基础。 1金属元素及其化合物 《工程材料》主要讲述建筑材料的性能和使用条件,现阶段建筑工程中常用的金属材料又可分为黑色金属,例如钢、铁、及其合金等,还有有色金属包括铜、铝及其合金。从事土木工程建设的技术人员必须了解和掌握这些材料有关的知识,土木工程材料是一切土木工程的物质基础,材料决定了建筑的形式和施工方法,因此我们的学生要想学好这部分知识,就必须先要掌握金属元素及其化学物有关的基础化学知识。金属及其化合物知识点较多,由于学时有限,我们只能选取与专业课联系比较紧密的内容重点讲解。例如:铝、铁、铜三种金属及其化合物的性质是重点讲解的内容。铝元素存在的形式主要是铝土矿,铁元素能够以游离态的陨铁和化合态的铁矿石存在;铝粉可以制成银粉(白色涂料);铁(铬、锰)为黑金属,其余的都为有色金属;金属铝既能和强酸反应,又能和强碱反应;金属化合物与酸和碱的反应;常用的金属冶炼方法及原理,例如,电解法冶炼铝,热还原法冶炼铁,湿法冶炼铜等;其中最主要的还是工业炼钢、炼铁的原理。工业炼铁的主要原料是石灰石、铁矿石、焦炭,在炼铁高炉中发生三个化学反应这样可以得到生铁,生铁可以作为炼钢的原料,把生铁冶炼成钢的过程,就是除去大部分硫、磷等有害杂质,并且适当地降低生铁里的含碳量,调整钢里合金元素含量到规定范围之内。炼钢时常用的氧化剂是空气、氧气或氧化铁,主要化学方程式:大量铁变成氧化亚铁,调整硅、锰的含量,同时降低碳量,除去FeO,因它会使钢具有热脆性。 2硅及硅酸盐工业基础 建筑工程中把能够将散粒状材料(如砂子、石子等)和块状材料(各种砖或者砌块)粘结成为具有一定强度的整体材料,成为胶凝材料。胶凝材料根据化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料,其中无机胶凝材料又可分为气硬性胶凝材料,例如石灰、石膏、水玻璃等,而水硬性胶凝材料主要为各类水泥。作为土木工程专业的学生,在学习这部分知识时要作为重点内容。因此我们在讲述这部分知识点时,首先要求学生要对这几种材料的化学成分、反应方程式有一定的了解,并且知道它们之间的联系。主要讲述的内容包括硅的性质及应用;二氧化硅的性质及用途,硅酸盐工业主要包括玻璃、水泥和陶瓷,这三种产品都是建筑工程中常用的材料,尤其是水泥,因此,学生要掌握这几种产品的制备原料、设备、反应原理、主要成分、特性、种类及用途。以水泥为例,其制备原料为石灰石、粘土和石膏(适量),设备为水泥回转窑,具有水硬性,水中空气中都可以硬化,是不可逆过程。 3有机物及高分子材料 随着国民经济的发展,对材料的需求越来越多,对材料的性能要求也越来越高,新型高分子复合材料越来越受到人们的重视。有机物知识点繁多,需要学生掌握的知识点主要包括:烷、烯、炔烃及笨和笨的同系物基本组成及化学性质;烃的衍生物的重要类别和各类衍生物的重要化学性质,包括卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯,硝基化合物等等;重要的有机反应及类型,包括:取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、消去反应、水解反应、热裂化反应,聚合反应、中和反应;高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的,包括碳链高聚物、杂链高聚物、元素高聚物,四类主要高聚物反应包括:加聚成碳链、缩聚成酯链、缩聚成肽链、酚醛(或酮)缩聚。传统高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。而新型高分子材料的性能更优越,应用更广泛,既具备了传统高分子材料机械性能,且在一定领域有特殊用途的若干种新型材料,例如有高分子分离膜、仿生的高分子材料、医用的高分子材料、液晶高分子材料、导电塑料等等。两者在化学结构和物质划分上,是基本一致的,只是合成难度上、实际用途上、出现时间上有差异。从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握土木工程材料的有关技术知识。土木工程材料是一切土木工程的物质基础,材料决定了建筑形式和施工方法。因此要学好这部分知识非常重要。知识的积累和学习是一个漫长的过程,不能一蹴而就,要循序渐进,要想学好专业课,就必须要先学好基础课。 作者:张巍 单位:哈尔滨铁道职业技术学院基础教育学院 材料化学论文:案例型材料化学教学探索 1案例型教学 1.1案例来源及积累 案例主要来源于媒体报道或经典案例。如生活中常见的“502胶水”、“矿泉水瓶”、“化妆品瓶”、“塑料手套”、“雨靴”、“衣服”、“汽车轮胎”、“尼龙绳”以及“石墨烯智能服饰”等,最近的新闻报道“2014年80岁老太换全髋关节次日下地”,小孩的卡通玩具“光敏印章”,“农用聚乙烯薄膜”、“工业上泡沫塑料的发泡剂”工业生产原料等。日常注意收集积累,并根据案例所产生问题、解决途径进行归类,建立案例库,进一步有助于理解书本知识。 1.2案例选择 案例引入为教学服务,选择适当的案例保证教学活动的顺利进行是前提。适当的案例既能融合学生所学课程的理论基础,又能结合实验室条件以及学生的实际情况。综合以上考虑因素,对于功能高分子材料教学,选用“2014年80岁老太换全髋关节次日下地”作为教学案例,该案例内容包括了功能高分子材料的理解以及如何在生活中应用进行扩展等内容。人们对“关节置换”这个词已不再陌生,但是它的原材料是什么?大家可能还是很陌生。它是指用生物相容性和机械性能良好的金属或复合材料制成的一种类似人体骨关节的假体,通过手术将其植入体内,替代病变的关节,清除疼痛,恢复关节的活动与原有的功能,而这种生物相容的材料就是咱们的高分子材料超分子量聚乙烯。这样进行案例引入,大家对于目前简单应用的高分子材料有了更深入的认识。案例选择应遵循难易适中、可操作性强等特点,照顾成绩下游学生的同时,给上游学生预留挑战空间,激发学生解决问题的强烈愿望。 1.3案例深入和小组讨论 案例引入为实现教学目标而设计的,学生以理解知识问题为目标,围绕知识问题进行思考、讨论,进而理解知识要点。如果这堂功能高分子课程只进行到这里,学生只是知道了一个熟悉的陌生人。我们下面还要对这个高分子材料超分子量聚乙烯进行讨论。大家对聚乙烯比较熟悉,聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。以“聚乙烯的应用”为例,在方案设计前指导老师提出以下问题:“在日常生活中那些是聚乙烯的产品?”该问题引起了学生很大的兴趣和关注,为回答以上问题,学生自主进行了查阅。可以了解它可以应用在“保鲜膜、背心式塑料袋、塑料食品袋、奶瓶、提桶、水壶等”。紧接着又提出“聚乙烯的分类?它们的区别是什么?合成方法和用途是什么?”,该问题引导学生进一步扩展知识要点,聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大类,而案例里提到的是超高分子量聚乙烯,学生要如何回答这几种聚乙烯材料的区别是什么,可以引入小组讨论的方式,分成四个小组,每个小组负责一种材料,从它的物理性质、特性、合成方法及用途上进行材料整理,在课堂上用PPT讲解,最终由教师进行点评,通过方案设计中的讨论,每个小组经过归纳整理把这种材料的性能基本完成全掌握了,同时也培养学生的动手能力及团队合作精神。事实证明,案例型教学法在激发学生的探索欲和提高学生学习兴趣方面起到了积极的作用,在解决问题的过程中逐步形成分析素养。 1.4案例扩展 将科研项目引入具体的课程教学中去是利用其进行智能型人才培养的新途径,也是将书本知识扩展到实际应用的一种途径。以上案例用到的是超高分子量聚乙烯作为人工关节软骨(关节臼)材料,然而,临床实践显示,人造关节有效工作年限为10~15年。长期使用过程中产生的聚乙烯磨屑会引起骨骼发炎,发生无菌性松动和假体脱落等问题,从而需要更换新的人造关节。再次更换人工关节的手术费用和失败率比首次更换高很多,导致经济损失和对患者身体的伤害。因此必须要增强医用超高分子量聚乙烯的耐磨性能,这样就在该课程的教学过程中引入科研项目,激发学生的学习兴趣,锻炼其查阅文献资料的能力,积极引导其参与到科研活动中去。通过学生资料查阅,采用纳米粒子增强复合材料技术,合成氧化石墨烯基超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,充分利用新型二维纳米材料石墨烯的高强度、高模量、高硬度和低摩擦系数的突出特点,提高了石墨烯/UHMWPE复合材料摩擦磨损性能。在这里学生又查到一个新的概念—石墨烯,它是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;而电阻率只约1Ω•m,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。石墨烯具有非同寻常的导电性能,超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性,它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。与其他电池相比,具有能量转化效率高、无环境污染等优点。“质子传导薄膜”是燃料电池技术的核心部分,汽车中的燃料电池使用氧和氢作为燃料,转变输入的化学能量成为电流。现有的质子薄膜上常存在燃料泄漏,降低了电池有效性,但质子可以较为容易地“穿越”石墨烯等二维材料,而其他物质则很难穿越,那么我们研发石墨烯碳纸特种纸用作质子薄膜,既可以解决燃料渗透的问题,增加电池的有效性,还可以降低燃料电池的成本。而特种纸在日常生活中应用十分广泛,比如棉纸、宣纸、无尘纸、钞票纸、喷墨纸、热敏纸、过滤纸、茶袋纸、铝箔纸、拷贝纸、美术纸、复写纸、无碳复写纸、防霉纸、静电防止纸、导电纸、半导电纸、电池分离纸、电气绝缘纸、耐热纸、汽车用滤纸、空调滤纸、脱臭滤纸、医疗卫生用纸、药包纸、无菌纸、医疗胶布基材、手术衣等等。这样的学习过程最终实现让学生根据自身兴趣自主的寻找课题,参与到科研项目中,积极参与竞赛,培养他们将来在工作学习中“发现问题—方案设计—方案实施—结果讨论—问题扩展”的能力。 2培养学生的创新思维,树立绿色理念 开设课题开放性实验,培养学生独立查阅文献资料及设计开展实验的能力,在实验过程中积极引导、经常讨论总结进一步锻炼学生自主动手能力。增强现有学生实验室的开放性,组织学生参加各类竞赛、培养学生的专业技能和创新意识。同时,促进教师实验室、研究生实验室及校企联合研发中心的开放,带领学生去工厂实习,引导学生直接参与科研实验工作,使学生认识、了解科研,培养学生的创新意识和创新思维。此外,结合我国可持续发展战略及未来材料化学工业以及绿色造纸与特种纸绿色发展方向,在课堂、实验、实践等教学环节坚持融入绿色化学内容,渗透绿色化学思想,在丰富化工实验教学内容的同时培养学生树立绿色化工理念,增强绿色化学意识。 3加强卓越工程师的培养 为促进就业,培养学生的社会技能,增加课堂教学效果,积极组织学生参加材料化学专业和绿色造纸与特种纸的各项职业资格、技能考试,通过考证激发学生的学习兴趣,为学生今后就业和提升工作能力奠定基础。以“强化工程、工艺、设计和新兴特色学科交叉等方面基本理论、知识的培养;强化生产、研发、检测和管理等方面工作的基本工程能力的培养;强化国际化视野、企业家精神、市场头脑和创新思维等基本素质培养”为特色的强化“三基”人才培养方案,建立一个符合我院卓越工程师课程教学体系,培养满足地方产业发展需求的优秀材料化学以及绿色造纸与特种纸专业人才,增加学生就业渠道,提高学生的就业水平。 4结论 在案例型教学法中,学生主动性提高,并通过参与、完成科研项目获得成就感,探索欲得到激发,自信心得到提高;同时,在教师引导、学生逐步解决问题的过程中,学生形成了解决问题的思路,培养了解决问题的素养。此外,通过小组合作学习,学生的团队精神得到培养。此外案例型教学法有着较明显的优势,但同时也需要注意以下问题:需要指导老师投入大量的精力积累案例、指导方案设计、管理教学过程等,工作量大。需要充分调动学生积极性,否则案例型教学法容易流于形式。评价方式重要,不能以简单的实验报告进行评价,应重视学生表现,否则学生不重视参与过程而注重结果。教学改革在方法创新的基础上,应更加关注方法适用性,抓住学生兴趣,提高学生自主学习积极性,提高学生参与度,激发学生创新思维。 作者:张妍 沙力争 赵会芳 陈华 单位:浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院 材料化学论文:材料化学实验室信息管理探索 1MCLIMS的实现目标 为了实现材料化学实验室高效管理实验室的人员、仪器、药品、无纸化实验记录,提高管理效率,保证科研工作的顺利进行,MCLIMS主要分为三个主体框架:上位机LIMS,嵌入式控制终端及药品存储柜的实体,上位机软件主要用于通过软件来实现基本信息的维护和药品的使用操作,嵌入式控制终端与存储柜构成一个整体,用于响应上位机LIMS的命令,并做出响应决定是否需要开启药品存储柜,药品存储柜用于存储材料化学实验室的药品。本系统的最终实现目标包括以下几个方面。 1.1上位机LIMS软件主要实现如下功能 用户信息管理模块:包括用户登录、用户信息录入、更新、检索、删除及用户权限管理,密码管理等;导师信息管理模块:主要是管理导师的基本信息及科研方面信息等;用户签到管理模块:主要是与指纹录入仪进行通讯、实现用户签到验证,主要包括:用户指纹录入、用户签到、签到查询、用户指纹删除、用户请假等;药品信息管理模块:包括药品信息录入、更新、检索、删除、余量更新、药品存储位置管理等;药品使用管理模块:包括药品检索、打印条形码药品清单、药品余量提醒、过期药品查看等;药品存储柜信息管理模块:主要是管理存储柜数量、位置IP、容量等信息;仪器信息管理模块:包括仪器信息录入、更新、删除、仪器预约、预约邮件提醒、外借管理等;热电参数测试仪数据读取模块:包括添加仪器测试用户、测试样品参数管理及测试数据管理等功能。 1.2嵌入式终端控制软件主要实现功能 (1)用户登录,只有登录成功后才能进行(3)的操作,否则(3)此操作无效,视为不合法用户。(2)终端串口管理,配置终端的串口通讯,用于条形码阅读器信息的读取。(3)终端存储柜柜门控制,用户在得到(1)的权限后直接可以操作柜门的开启与关闭。(4)终端信息显示,串口读取到的条形码信息后系统检索数据,更新显示信息,然后解析检索到的信息来控制存储柜的开启与关闭。 1.3存储柜物理设计 根据需要,本次对药品存储柜的设计采集2X2式的矩阵式设计方案并充分考虑了电路设计,信息读取的物理接口。 2MCLIMS系统架构 拓扑结构反应了应用系统或网络系统中各个结间点的互联表现形式,如文件服务器、工作站等的,常见的拓扑结构有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、以及它们的混合形式。对于本系统,它主要体现在上位机软件、数据库服务器及嵌入式控制终端的连接方式及他们的数据响应关系。考虑到每个实验室的安装配置过程中,上位机软件与嵌入式控制终端的对应关系是1∶n的关系,n大于等于两台设备,本文选择了总线型拓扑,其特点:结构简单灵活,非常便于扩充;共享资源能力强,要实现总线型拓扑结构,只需上位机LIMS与MySQL服务器及嵌入式终端同在一个局域网中,保证MySQL服务器网络可达即可。系统的最终架构如这种架构方便药品存储柜数量的扩充,位置的放置也不受限制。 3MCLIMSR的具体实现 3.1系统软件架构 本系统以C/S模式为开发模式,以C#为上位机LIMS软件的开发语言,VisualStudio2010为开发功具;MySQL作为数据库服务器。嵌入式终端以基于ARM9为核心的S3C2440芯片作为处理器的TQ2440开发板作为嵌入式硬件平台,将嵌入式Linux作为底层系统,QT和C语言作为GUI设计和底层驱动开发语言;以UG为存储柜物理实体的建模工具。 3.2系统硬件架构 本系统涉及与多个硬件的通讯工作,其中包括:中控指纹仪,用于学生签到模块中的指纹录入及学生签到功能;POS打印机,用于实验室学生实验药品清单的打印,清单信息包括用户实验方案、所需药品的位置、用量、实验编号等信息并附带条形码;TQ2440开发板,是嵌入式控制终端的运行平台,用于运行嵌入式控制终端软件;条码扫描器,用于扫描条形码清单上的实验编号信息,并将编号传到嵌入式软件,软件做出相应的响应。 3.3系统功能模块设计 通过结合当前实验室对药品管理系统的需求分析,本系统设计出如下功能模块。 3.4数据库设计 数据库是实验室信息管理系统的基础和核心,它关系着实验室的工作效率和业绩,一个科学、合理的数据库是LIMS成功创建和稳定运行的基础。在材料化学实验室管理系统(MCLIMS)中数据库作为信息的来源及存储工具,也是连接上位机LIMS、嵌入式控制终端的数据共享的桥梁。根据对各模块的处理过程及需求分析,以MySQL作为数据库服务器,将数据库设计包括以下几个方面。①与用户相关的包括用户登录表,用户签到表,用户指纹表,用户请假登记表,用户科研信息表,用户基本信息表,用户导师信息表等。②与仪器信息相关的包括仪器预约信息表,仪器信息表,仪器外借信息表等。③与化学药品相关的有:化学药品信息表,化学药品使用信息表,化学药品剩余量信息表,药品短信验证表等。④与测试仪器相关的数据表有:仪器测试用户表,样品测试参数信息表,样品测试信息表等。 3.5系统的具体使用流程 本系统由上位机LIMS软件、嵌入式控制软件及存储柜实体构成。用户使用时对于非药品使用的模块都可以直接通过上位机LIMS软件完成,包括用户签到、实验室仪器、导师信息管理等。用户要完成实验,要经过几步:打开药品使用模块、检索药品的信息如余量、位置。然后根据实验规划分别添加药品信息;确认药品配方并打印清单,清单信息上会附带药品的位置,用量信息,实现学生实验无纸化记录;将药品清单携带到药品存储柜终端,扫描条形码,嵌入式终端检查条形码的合法性,然后检索并显示信息。同时,相应柜门开启,完成取药,每个条形研只能使用两次。 4结语 本文根据当前材料化学实验室对信息管理特别是药品的管理的功能需求,设计并研发了一套材料化学实验室信息管理系统,该系统主要分为3个功能框架:上位机LIMS、嵌入式控制软件及存储柜实体。然后给出了该系统的实现方案及系统架构,分别设计了系统的功能模块。该系统操作方便、安全性高、功能设计丰富并人性化。总线型拓扑结构也使得存储柜数量易于扩充布置。系统为实验室的管理提供为极大的便利,大大地实现实验室资源信息的共享,不管是导师还是学生,都能从此系统中感应到使用的便利性,提高实验工作的效率,加快高效实验室信息化。 作者:瞿秋亮 杨君友 单位:华中科技大学 材料化学论文:材料化学工程方向研究生教学探析 材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与信息、能源并称为社会文明的三大支柱。人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。从人类以石头为工具的旧石器时代到对石器进行加工进入新石器时代,再到后来的青铜器时代、铁器时代、钢铁时代,人类的发展历程可以说就是材料的发展史。现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。材料化学工程在这种大背景下应运而生,本学科以化学、化工、物理学为基础,系统学习材料科学与工程的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成制备、结构表征、性能检测及其应用等方面的新兴学科,是一门交叉性与工程技术密不可分的应用科学。但随着社会进步,旧的研究生教育模式的弊端逐渐显示出来。本文基于材料化学工程的特点,分析了现今研究生教学中存在的问题,并提出了解决办法。 1存在的问题 1.1内容广,概念多 材料化学工程是以化学和化工基础,研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。研修的主要课程包括物理化学、材料科学基础、材料力学、材料工艺、高分子材料、金属材料、无机非金属材料等。在基础课程中概念多、公式多,如在物理化学中的热熔、积分溶解热、积分稀释热等,有些概念相似如果不仔细区分容易混淆。在诸如高分子材料这类介绍性的课程中名称特别多,如聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等,这些材料在我们的生活中经常接触。但通过学习很多学生还是不能识别基本的材料,掌握它们的基本制备工艺和用途。 1.2叙述性的内容多 关于三大材料的学习主要是叙述性的内容多,比较抽象。例如,金属加工中热处理的四把火:退火、正火、淬火、回火,退火又分好几个种类,每种钢材根据用途不同,而选择不同的工艺条件。但是只通过课本的叙述,对于很多材料依旧没有直观的认识。虽然很多同学有参加过金工实习课,但是时间不长,很难做到全面深入的了解,对一些材料的性质、加工方法感到陌生,从而逐渐丧失学习兴趣。另外,在材料的合成中,每合成一种材料,需要通过一系列检测看所得物质是否为目标产物。又或者合成一种新的物质,也可以通过检测分析出其结构性能。材料专业的学生都有一门必修课《材料结构表征及应用》详细介绍了材料表征中各种检测手段。但是很多同学拿到检测结果却不会分析。 1.3课程教学与现实联系不够紧密 研究生与本科生最大的不同就在于,在接受系统知识的同时,必须加强研究意识、创新意识和研究能力的培养[1]。材料化学工程是一门应用型学科,与实际应用密不可分。课程安排之前的金工实习,目的是锻炼学生动手能力,对材料的加工有所了解。此外,还有一些实验操作课,但是很多时候由于时间安排不合理又或者设备少学生多,平均几人一台设备,学生动手机会操作不够,有时候老师只能靠演示的方法让学生观摩,学生完全处于一种被动的学习状态。还有部分同学在实习中怕脏、怕累,不愿动手操作。另外,在课程结束后还有参观见习,对材料的加工制作有个直观的认识,但是很多时候由于人员过多,加上工厂环境复杂,很多同学在见习过程中往往走马观花,只停留在看热闹的表面功夫上。 2解决办法 2.1培养学习兴趣 科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”老师首先要做的就是激发学生的最大兴趣并使之保持这种热情。材料化学工程与我们的生活密切相关,老师可以在讲授过程中结合我们实际生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈,常与羊毛混纺制成毛织物等,可以制作毛毯、军用帆布、帐篷等。被称为“人造羊毛”。又如我们生活中常见的木制家具,其实很多都是由木塑复合而成:以木材为主要原料,经过处理使其与各种塑料通过不同的工艺复合而成。既保留了木材良好的加工性能,同时具有塑料的耐水、耐腐蚀、使用寿命长等优良性能,还符合环保的大前提。通过这种理论结合实际,能激起学生学习兴趣,鼓励学生自己查阅资料了解更多信息。 2.2疏通知识结构,掌握各学科之间的联系 在材料化学工程形成前,高分子材料、无机非金属材料、金属材料科学都已自成体系,而且他们之间存在着很多相似之处,可以相互借鉴,促进本学科的发展。如马氏体相变本来是金属学提出来的,广泛地用来作为钢材热处理的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象[2],并用来作为陶瓷增韧的有效手段。另外,各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置,但更多的是相同或相近的,如显微镜、电子显微镜、物理性能测试和力学性能测试设备等。在材料生产中,很多加工装置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通过注塑成型加工而成,但其实与粉末冶金工艺中的压坯过程相似。随着科学技术的发展,各学科间已无明显界限,甚至不同材料之间能相互代替。不过凡事都有规律可循,只要掌握规律很多问题便迎刃而解。作为材料的规律就是:组织决定性能,性能决定应用[3]。再根据性质选择材料,依据用途确定工艺路线。抓住这一规律,学习时就不会感到毫无头绪。 2.3传统教学与现代教学方式相结合 传统教学大都采用“填鸭式”方式,学生听课主动性、积极性不高。新的教学改革中应采用启发式、互动式和讨论式等新的教学方式。老师在课前布置问题,分小组完成不同的部分,让学生带着问题去学习,查找资料,每组选择代表在课堂进行发言,然后再各组进行讨论。这样不但发挥了学生的主观能动性,活跃课堂气氛,减轻了老师的授课负担,还锻炼了学生自己分析问题、解决问题的能力,达到事半功倍的效果。相比传统教学,计算机汇集了图像、文字、声音等元素,极大的丰富了教学色彩,调动学生学习积极性,具有直观、生动、形象的元素,可以将抽象的理论知识和工艺方法生动的展现在学生眼前,增加课堂趣味性,提高学生的感性认识,有利于知识点的理解和掌握。同时可以结合一些相关视频比如:注塑成型、挤出成型、模压成型以及金属材料的冷加工热加工等。这些视频网络上都可以找到,如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通过相关的视频,既可以活跃课堂气氛,也能调动学生学习积极性,甚至激励学生自己在课外继续学习观看。这种多媒体教学与视频教学相结合的方法,既减轻了老师的负担,同时激发学生学习兴趣,调动积极性,促进教学任务顺利完成。 2.4开设软件分析课程 作为材料化学工程研究生,材料检测分析应该成为一种必备的基础技能。但是很多时候拿到检测结果却不会分析。软件分析课程可以很好的解决这个问题。所有的检测结果都有软件可以分析,比如FTIR、XRD、NMR等,借助这些软件,可以快速地分析所得结果。比如JADE,作为一款分析XRD数据的软件,它可以对物相进行定性定量分析。虽然软件分析不一定完全正确,更多的时候还是根据理论基础来判断,但软件分析可以作为一个辅助手段。这样学生既掌握了一门技能,而且大大提高了学习效率。 2.5课堂教学与实践相结合 俗话说“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。作为一门应用型学科,课堂所学的最终都是要能应用到实际生产中去。在涉及如注塑成型、挤出成型等高分子材料成型工艺时,可以穿插一些参观实习课。通过参观实习,直观地了解材料加工制备过程,将自己所学知识配合生产。理论上可行的事情,在实际应用中还需要考虑到原材料、工艺条件的控制、销售渠道、成本控制等。如果有可能,可以尽量选择一些大型的工厂基地,接触现代化的机器设备,体会先进生产力的发展,感受到世界一流水平的实力。为学生丰富见闻开阔视野提供机会,这将对培养学生的自信很有帮助,尤其是对于一些非重点名校的学生。另外,通过与企业或者研究单位联合培养,即“产学研结合”。“产学研结合”一般指企业、学校、研究单位之间的相互合作和优势互补。李元元等认为产学研结合是培养工科硕士的最佳途径,学位论文的选题和相关实践应当与工矿企业的工程实际相结合,密切结合其技术改造、革新、引进等技术难题或科研攻关项目。这将有利于从根本上解决学校教育与社会需求脱节的问题。缩小学校人才培养与社会需求脱节之间的差距,增强学生就业竞争力。 3结语 按照教育部颁布最新的学科体系,材料化学工程是化学工程与技术的方向之一,主要以化学、化工和材料为基础的应用性学科。因而在材料化学工程研究生教学中存在理论多、知识点多、概念多及与实践联系不够紧密等问题。针对上述问题提出了激发研究生学习兴趣,疏通各学科知识结构、掌握它们之间的内在联系,教学中注重传统教学与现代教学方式相结合,开设软件分析等实用性课程,理论教学与实践相结合等解决办法。 作者:陈志彦 杨亿 单位:中南林业科技大学 材料化学论文:论无机材料物理化学的教学革新 无机材料物理化学课程现状 目前,无机材料物理化学课程沿用陆佩文[5]编写的硅酸盐物理化学课程体系,在多年教学过程中发现该课程体系存在如下的问题: 1知识点分散 无机材料物理化学课程的内容包含了材料科学基础的晶体学及晶体缺陷的内容,包含了材料加工的基础知识相平衡和相图,同时又涵盖了无机非金属加工过程特有的熔体和玻璃体,陶瓷加工过程的基础粘土水系化学,烧结加工过程的扩散、固相反应、固态相变和烧结等基础知识.课程体系分散复杂,课程的内容繁多,每一章单独成为体系,前后的联系不够明显. 2与实际接触的宏观事物距离较大 无机材料物理化学的教学体系以理论推导为主,涵盖了大量的前期科研工作者进行的理论推导,并且结合实践给出了很多应用.由于工科学生课程体系设置的特点,注重工程实际,注重在实践中解决问题.因此,在学生现有认识事物的体系中,对于宏观上能看到、能摸到的理解和掌握起来比较快,而对于微观的、抽象的体系认识起来难度比较大. 3与实际的生产不能有效结合 现有无机材料物理化学课程作为工科课程来讲,离实际工程应用距离比较远,对学生的吸引力不够,很多学生在课堂上经常问学了这么多公式、这么多图有什么用,而这个问题按照现有的课程体系无法回答. 无机材料物理化学课程体系改革 无机材料物理化学的知识点总体上概括起来可以分成两个主要方面,一是与陶瓷(水泥)生产密切相关的知识,二是与玻璃生产密切相关的知识体系.在此为分类基础上,对课程的知识点和讲授顺序重新进行了调整尝试. 1以陶瓷生产为主线的课程体系设置 在介绍与晶体相关的知识过程中,主要以实际中的陶瓷为例,首先进入晶体的微观世界,引出陶瓷的晶体结构,由晶体结构引出晶体概念、晶体化学知识,在晶体中漫游会发现很多缺陷,进而介绍缺陷的知识.简要介绍陶瓷的生产工艺,从原料加工到成品过程用动画演示,介绍原料过程中讲解粘土-水系的胶体化学,其中包含的胶体性质及一般的熔体性质通过固体的表面和界面部分来了解;利用陶瓷烧结过程中的烧结温度选择,引出相平衡和相图,重点介绍这部分内容,在烧结过程中的微观动画展示后引出扩散-固相反应-烧结.此部分中,重点是晶体的结构及相平衡的知识. 2以玻璃生产为主线的课程体系设置 与玻璃相关的课程知识介绍的过程中,首先展示玻璃,随后简要介绍玻璃的生产过程,该过程由于有无机非金属材料工学进行具体介绍.因此,只需描述即可,其后引出玻璃原料,简要复习晶体结构知识,按照生产流程加热熔融后的现象要有熔体和玻璃体部分来了解,结合玻璃的生产讲解相变过程中涉及到非晶体部分相平衡中的知识.在此部分的讲解中重点介绍非晶态物质的形成机理及过程.通过如上的体系改革使学生能够充分认识课程知识,并且知道整个体系的来龙去脉,使学生由过去的被动接受变为主动有意识的学习,形成良好的学习动力. 课堂教学过程中“四要素”的融会贯通 材料科学与工程的“四要素”始终作为课程讲授的主线,作为基础课程,主要授课的目标还是材料科学这四个要素之间是如何建立起联系的,为什么有这样的联系,影响因素等知识.在结晶学部分每介绍一个新概念,都有意识介绍该概念对无机材料工艺及性能的影响及其应用,如介绍空间群概念后简要介绍空间群分类后对压电性能的影响,丰富学生的知识体系,而且可以更好的融会贯通,理解概念.在熔体部分的性质概念介绍之后,要简要了解熔体的性质对玻璃加工工艺的影响.在讲粘度时,主要介绍粘度与温度和组成等因素的关系,但是到底会有什么样的影响并没有介绍.因此很多学生就是为了学习粘度知识而死记硬背,不知道粘度的具体应用,而在课堂上简要介绍过粘度会影响玻璃的加工温度及玻璃的成型性能时,同时简要介绍怎样影响的,就会使学生知道知识是有用的,学习起来目的性更强,而且方便对一些概念的理解记忆,而不是简单的死记硬背.在相平衡一章中,相图是一个重要的知识点,也是材料科学体系中一个非常重要的工具,学好相图对材料科学下一步学习至关重要.但是在以前的教学过程中按照书本的知识体系从头到尾介绍之后,很多学生都是一片茫然,似乎感觉是学习了几何学又或是物理学,不知道无机材料物理化学中为什么要单独拿出这一章来讲解这个图.经反思教学过程发现,在教学过程中过分重视教学内容的传授而忽略了这个工具实用性的介绍,按照“四要素”理论,相图这个工具应该是工艺制定的重要根据,因此在改革后的讲授过程中,在介绍过相率和简单的三元相图等基本知识后,就具体地举了一个Al2O3-SiO2-CaO三元体系陶瓷烧制的过程,简要介绍了如何利用三元相图进行原料配料计算,如何确定烧成温度,及得到的烧成体的主要成分和构成等知识.使学生先知道三元相图的作用,在材料学“四要素”体系中的位置,然后在具体地讲解三元相图的分析过程,并且在讲解过简单的三元相图后还要举1~2个实际的复杂例子进行实际应用. 教学改革的效果 经过2年多的教学改革试点,学生的课堂听课效果有了很大改观,原来每个自然班约有50%的学生坚持在课堂上听课,很多学生由于跟不上进度而睡觉或者干脆逃课.改革后,无机2009级学生坚持听课的达到了80%以上,学生听课状态明显好转,听课热情很高,而且课间休息时问问题的学生数目明显增加.对齐齐哈尔大学无机材料2008级和2009级学生进行了授课效果评价,90%的学生认为能够掌握课程基本内容,学生的考试及格率由90%提高到96%,平均分由77.6分提高到81.2分,有了较大幅度提高.在总结了无机材料物理化学课程教学过程中存在问题的基础上,通过以材料科学的“四要素”为基本思路,对无机材料物理化学课程中大量的知识点进行了重组,丰富了与实践结合更加紧密的知识内容,探索了一条实用性很强的无机材料物理化学教学改革新途径.(本文作者:王超会、顾晓华、李晓生、杨长龙 单位:齐齐哈尔大学材料科学与工程学院) 材料化学论文:建筑材料化学特性与耐久性分析 摘要:对于土木建筑材料的化学特性要充分进行掌握,才能够更进一步地将土木建筑材料运用到合适的位置,对土木建筑材料的运用,实际上就是对其化学上的变化进行运用,因此,要熟悉常见的建筑材料的化学特性,才可以更加适当地进行运用。 关键词:建筑材料;化学特性;耐久性伴 随着当前中国城市化的脚步越来越快,土木工程的质量也涉及到整个城市发展的方方面面,特别是土木工程所选用的各种土木建筑材料,实际上会影响到整个建筑物的建筑质量。选用合适的土木建筑材料,实际上应该充分考虑到这些建筑物本身的化学性质,还有这些土木建筑材料是不是能够更加耐久,这些实际上都是整个建筑物的质量保障。如果土木建筑物的材料在结构上面并不是非常优秀,或者是建筑材料本身出现的化学特性无法适应所建设地区的具体情况,那么在建筑的过程当中都可能降低其耐久性。所以,在建筑材料的化学特性和耐久性方面,应该充分考虑好这些材料的具体特征,要选用合适的建筑材料,这样才能够更好地推动城市化的发展。 1土木建筑材料的化学特性探究 土木建筑材料实际上是非常广泛的一类物质,比如混凝土或者砂浆等,都是属于土木建筑材料的范畴。而且每一种土木建筑材料的化学性质范围也非常大,不过针对土木建筑过程当中的一些具体状况,实际上选用土木建筑材料的过程中,重点还是关注这些建筑材料的化学稳定性。因为部分土木建筑材料在特定的环境当中会产生一些化学反应或者变化等,这些变化不同于物理形态上的变化,而是一种化学方面的变化,这样的变化是非常广泛,而且影响也非常深刻,所以应该要加以关注。如果一些土木建筑材料的化学变化是能够强化工程的稳定性的,那么就可以加以采用,但是如果一些土木建筑材料的化学变化可能会导致一些负面影响。所以对于土木建筑材料的化学特性要充分进行掌握,才能够更进一步地将土木建筑材料运用到合适的位置,对土木建筑材料的运用实际上就是利用其化学上的变化进行运用,因此,要熟悉常见的建筑材料的化学特性。下面本文将对混凝土和砂浆这两种常见的土木建筑材料的化学特性进行分析。 1.1混凝土的化学特性 混凝土,实际上划分为非常多的品种,不同品种的混凝土实际上化学特性也有一定的差别。比如轻骨料的混凝土,其骨料的孔隙比例也相对比较高,在抗拉的强度上面相对比较地,特别是表面上的密度是比较小的,对于水分的吸收比例也比较大,弹性模量比较低。从物理性质上看,其热膨胀的系数比较小,收缩和徐徐变动比较大,保持室内的温度上也有这比较好的性能。从化学的特性上看,轻骨料的混凝土重点是为了实现建筑物的保温和结构上的保持作用。多孔的混凝土,实际上也是轻骨料的混凝土的一种,其主要是有一些微小的气泡均匀地分布在整个混凝土当中。多孔混凝土一般而言都是采用一些硅类的材料和钙类的材料加工形成的,所以其在化学特性上也表现出上述两种元素的一些基本性质。由多气孔的混凝土形成的建筑材料,一般都是处理在屋子的面板,或者是堆砌的模块里面,在内外的墙板方面也是有一定的应用。这些成品,实际上都是在工业类的建筑,或者是民用类的建筑当中,在保温工程方面有着比较好的作用。另外一类的混凝土主要是抗冻的混凝土材料,这一类的混凝土材料重点是采用引气剂来提升混凝土自身的抗冻特征。有了引气剂,混凝土当中就会相对均匀地分布这些气孔,从而比较稳定和密闭。防渗漏的混凝土,其在防渗漏方面的一些基本化学原理,是因为加入了一些外加剂摻和在一起,这样控制了混凝土内在的一些构成材料,在质量上也相对比较稳定,更加合理地对混凝土进行配合比较,这样一些混凝土里面的毛细管就会被堵塞住,内部的结构也会比较严密,界面也不会产生一些裂缝之类的,在防渗漏的性能方面也就比较理想。高强度混凝土重点是能够在重载方面承受更多的重量,其跨度更大,在一些极端和恶劣的使用环境里面有着一定的应用价值。 1.2砂浆的化学特性 砂浆在土木建筑的建造过程当中应用也是非常广泛,特别是在砌筑或者抹面的过程当中,也都会运用到砂浆。砂浆的保水性能是比较好的,其一般而言都是运用了胶凝材料和细骨料、水等之间进行结合,这样的结合会根据一些具体的比例进行调整,以此帮助砂浆的化学性质更好地适应当前的土木建筑工程需求,在一定的时间下,这样的砂浆就会硬化形成一定的材料。所以砂浆的种类也会根据应用的途径进行划分,一般划分成为装饰、砌筑、抹面三种主要类型,而一些应用在特殊的建筑过程里面的砂浆,称之为特种砂浆。砂浆的强度一般都是一立方体试件作为检测。砂浆由于其化学性质上体现出来的特点,所以在对砂浆进行变形的时候一定要注重均匀,这样砂浆里面所包含的水分才不会容易出现六十的状况,砂浆和基底之间要粘结相对比较好,这样才不容易出现其他条件下的形变。防水砂浆也是当前比较常见的一种特种砂浆,其主要是在砂浆当中融入了一定比例的防水剂,这样有助于水泥砂浆的涂抹的过程当中处理好防水的问题。而普通的砂浆重点是其化学反应并不是非常活跃,所以能够对整个结构主体形成一定的保护作用,提升砂浆涂抹在外层的稳定性。 2建筑材料化学特性及其耐久性的归结分析 对于建筑材料而言,其化学特性和物理特性是相互结合在一起。建筑材料在应用在建筑的过程中,一般其内在的形态会产生一定的变化,特别是材料的内部缝隙或者体积等会膨胀或者收缩,不过其化学上的稳定性一般还是比较好的。在相对比较寒冷的条件下,比如冻结或者融化等气候变化情况都会对建筑材料产生比较明显的破坏作用。而在平均温度比较高的地带,建筑物所采用的各种土木建筑材料则是需要能够耐得住高温的影响。所以,无论是民用的建筑材料,还是公共的建筑物,这些建筑材料实际上都应该具备防火性能。而抵抗化学侵蚀,重点是抵御化学的酸类、碱类以及盐类等物质的侵蚀。土木建筑材料的耐久性,一般在建筑界都是认为在具体的环境里面可以抵抗各种不利因素的影响,可以长时间保持这样的一种形态。当前的建筑材料在形成建筑物之后,就会受到各种物理上或者化学上的负面影响,但是在这些影响的条件下,这些材料还应该保持其原来就具备的性能。如果具体的环境相对比较恶劣,或者建筑的条件比较差,在这些因素的长期影响之下,就容易让这些土木建筑材料丧失原来的性能。所以,维持土木建筑材料坚固耐用的特征,就需要关注到土木建筑材料的化学稳定性,特别是在耐久使用方面,要关注到建筑材料使用功能方面的发展。从本质上总结,土木建筑材料的化学特性对于耐久性的影响,重点还是体现在两个方面。一个方面,土木建筑材料本身的内在构成或者其组成的成分就容易形成一定的变化,其密度和实度等方面都会存在一些不利的因素,在相对固定的界面上,土木建筑材料也会因为各种化学生成物产生一些膨胀,这种热膨胀系数上面的差异,就会产生建筑材料的耐用程度不足。在长期荷载各种重量,或者金属疲劳、电解等化学反应等影响下,都会影响到土木建筑材料的耐用性。而从另外一个方面上看,土木建筑材料,实际上也应该看到建筑材料在外部因素下产生的各种化学影响,比如在一些干湿循环或者溶解的过程当中所出现的化学变化。如果是应用木材等,则是容易在温度或者湿度等条件下产生一些腐蚀的情况。因此,建筑材料的化学特性和其耐久性是紧密联系在一起。 3结束语 在应用土木建筑材料进行建设的过程中,一定要注重对土木建筑材料的化学特性和耐久性等进行分析,并且充分了解土木建筑材料的化学特性以及物质特性等方面的内容,从而更好地提升土木建筑材料的使用寿命。这样能够从经济效益上提升对建筑材料的应用,也可以让建筑材料所运用的资源得到充分的保障,避免这些资源造成了浪费。 作者:纪占斌 单位:西京学院 材料化学论文:高分子材料与有机化学教学现状分析 摘要:有机化学是高分子材料与工程专业一门重要的专业基础课,本文针对高分子材料与工程专业的专业特点及学生情况,分析了有机化学教学中存在的问题,从教学内容、教学手段和考核方式等方面提出了课程的改革措施。 关键词:高分子材料与工程专业;有机化学;教学现状;教学改革 有机化学是化学学科中的一个十分重要的组成部分,它的主要研究对象是有机分子,从有机物结构入手,研究有机化合物的化学性质,在分子水平上探知未知世界的基础学科。在我校,有机化学是面向化工学院、药学院二年级,以及海洋学院一年级学生开设的专业基础课程,是“大类培养”的主干课程。通过有机化学课程的学习,可使化学类学生掌握有机化学领域的基本理论、基本知识和实验操作技能,把握有机化学发展领域的新概念、新动向和新技术,同时为后续专业课的学习打下坚实的基础。 1.教学现状 在工科院校,有机化学的教学课时“缩水”,如我校有机化学虽然是“大类培养”的重要专业基础课,但是其课时数被压缩到64个学时,教师必须在一个学期之内完成教学。而有机化学作为高分子材料与工程专业的基础课,是高分子化学、高聚物合成工艺学、高分子材料学等后续专业课的基础,学生必须在有限的课时数里掌握《有机化学》这门课程,难度大,任务重。另外,由于江苏省高考制度,较大部分的学生高中阶段选修的“物生”,进入大学后化学知识特别是有机化学基础知识非常薄弱,一个教学班级里,学生的化学知识水平参差不齐。通常是刚进入大学的第一学期学习无机化学,对于选“物生”的学生来说,没有化学基础,一开始就挫伤他们学习化学的自信心。学习有机化学时,多数学生对有机化学的学习有畏惧感。如果入校时对专业认知不够,不能看到有机化学学习对高分子材料与工程专业学习的重要性,更是对有机化学失去兴趣。再者,有机化学课程自身的特点,由于有机物数量多,结构多变,机理难掌握。而工科院校的有机化学课时数又被压缩,教师为了教授完大纲的教学内容,不得不采取“满堂灌”教学方法,使得学生缺乏主动获得知识的能力,被动“填鸭式”教学必然导致教学效果不理想。一学期教学结束,发现学生知识掌握不好,除了少部分拔尖的学生,大部分学生对这门重要的专业基础课一知半解,学到的有机知识很少。 2.教学改革 结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业特点,对教学内容进行优化、取舍;改进教学手段,选聘高年级本科生、研究生做助理班主任,让他们参与本科生教学,形成多元化的本科生教学队伍;改革考核方式,实现高分子材料与工程专业有针对性的考核方式,教考分离。(1)改革教学内容有机化学的教学关键是引导学生“有机”这一学科,不同于其他几门基础化学课,有机化学基本不涉及计算,不涉及公式,说的是图片的拼接,化学键的断裂与重组,以构建新的有机分子。那么,在教学过程中如何引导学生使用“有机思维”思考问题才是关键。当我们谈到如何面对课时数被压缩这个问题,如果抓住“引导学生进入有机化学这个学科”这个关键问题,就能依据高分子材料与工程专业的培养方案,深入分析研究教学大纲和教学目标,对教学内容进行取舍。在改革教学内容时,还要考虑以下两个方面问题:一是研读多种版本的教材,最新版本的中、英文有机化学教材和专著等,从不同研读、分析深度的教材方面,准确把握“基础有机化学”教学重点、难点,结合高分子材料与工程专业的特点来取舍教学内容。二是关注高分子领域的研究前沿,发展动态,结合传统的知识,推陈出新,把最新的知识信息教授于学生,引导学生了解最新的前沿,激发他们的兴趣,使之感觉到目前所学知识的有用性。(2)改革教学手段我校近年实施了一项“班主任助理”制度,选派高年级本科生、研究生担任本科生班级班主任助理,取得了很好的教学效果。高年级本科生、研究生参与本科生教学,形成多层次、多元化的本科生教学队伍。高年级本科生已经学习了有机化学专业基础课,经历过有机化学的学习和考核,有自己的学习方法和技巧;他们已经进入高分子材料与工程专业课程学习,对哪些知识对专业课学习重要有切身体会;他们与低年级学生同属于一个年龄阶段,有更多的共同话题,沟通交流更容易,帮助学生及早发现自己的优缺点,扬长避短。高分子材料与工程研究方向的研究生,通常具有扎实的专业基础知识,已经接触了专业的前沿研究方向,可以对高分子材料与工程专业低年级学生的学业、思想及心理等方面给予关心和指导。而且本科生可以在研究生的带领下主动做一些创新创业项目,这使得本科生更清楚自己在课堂学习中哪方面有不足,增强本科生对基础知识学习的热情,使他们在有机化学课堂学习中更积极、努力。(3)改革考核方式良好考核方式可以极大地促进学生的学习热情,提高他们学习的积极性。目前,我院不同专业实行统一考试,如环境工程、化学工程、安全工程和高分子材料与工程等专业统一出卷,流水阅卷、统一登分,做到公正、准确。但是,这种“统一”的方法抹杀不同专业对有机化学需求的不同,使得教师和学生忽视基础课对后续专业课的影响,结果是为了考试而学习,不能真正掌握自己专业需求的有机化学知识。为了提高学生的整体素质和学习积极性,我们应实现不同专业单独出卷、单独考核的方式。卷面上可以体现出适合高分子材料与工程专业的题目,结合他们的后续专业课程。哪些知识是有机化学这门课程必须掌握的基础知识,哪些知识是关联高分子材料与工程的专业知识。同时,建立针对性的有机化学试题库,使学生接触更多不同的题型,拓宽知识面。建立适合高分子材料与工程专业的有机化学试题库,有机化学课程理论考试按照一定的难度系数、教学要求、考试范围等,统一从试题库里抽调,实现教考分离。 3.结语 为全面提升高分子材料与工程专业的有机化学教学质量,我们要结合有机化学学科规律,针对高分子材料与工程专业的专业特点,从学生的实际出发,认真分析总结,精选教学内容,创新教学手段,改革考核方式,不断激发学生的学习兴趣,以提高高分子材料与工程专业的人才培养质量。 作者:陶传洲 王慧彦 王建 许瑞波 程青芳 单位:淮海工学院化工学院 材料化学论文:化学化工材料应用技术初探 摘要:化学化工材料作为材料化学重要的分支之一,不仅关系化学化工领域同时也与材料科学息息相关。从目前的情况来看,化学化工材料已经被广泛应用到社会建设中的各个行业当中。而随着社会经济建设的发展,绿色型化学化工材料的应用也成了当前各个行业发展中重要的议题之一。在本文中,笔者主要针对化学化工材料在建筑以及农业生产这两个行业中的应用进行阐述。 关键词:化学化工材料;应用技术;研究 伴随着当前社会经济建设的不断发展以及科学技术的飞速进步,化学化工材料与人类社会的关系也越来越密切。而自从可持续发展社会这一概念的提出,在应用化学化材料时也有了更加严格的要求。在当前,化学化工材料不仅要能够满足应用过程中的各项参数,同时也应当要减少对环境的破坏,研究并应用绿色型化学化工材料,这样一来才能在发展社会经济建设的同时,保障生态环境的可持续发展,为国民以及未来的子孙后代创造出更加良好的生存环境。在当前,对于绿色型化学化工材料需求最高的就是建筑行业以及农业生产行业。 1化学化工材料在建筑行业中的应用 从当前建筑行业的实际发展状况来看,化学化工材料的应用是十分广泛的,从外部结构到内部装修都需要用到化学化工材料。然而,虽然应用十分广泛,但是在2008年以前绿色型化学化工材料在建筑行业中的应用却一直存在瓶颈。而到了2008年,在建造奥运会场馆之一的水立方时,大量的绿色化学化工材料被应用到建筑的施工当中。譬如说,水立方的主体结构采用的就是以水性聚氨醋为主要成分的有机化合物。该化合物不仅具备较高的粘合度,同时还兼具零挥发的特性,这样一来,既能够减少维护成本,同时也能够起到保护环境的作用。同时,水性聚氨醋的防火性也较好,对于提高场馆的安全性也有着极大的帮助。众所周知,在任何一座建筑的施工当中,建筑的防火性都是最受关注的问题之一。因此,水性聚氨醋的应用对于保障场馆的安全,延长场馆的使用寿命有着极大的帮助。而这也为建筑行业未来的发展当中,绿色型化学化工材料的使用奠定了基础。除了防火性以外,对于建筑来说,隔热性以及保温性也是较为重要的功能。当前,为了提高建筑的隔热性与保温性,施工单位在进行施工的时候倾向于使用聚氨醋硬泡材料,该材料的应用不仅能够有效提高建筑的隔热性和保温性,同时也具备降噪功能。而除了采用聚氨醋硬泡材料来加强建筑的隔热保温性能以外,也可以将乙烯一四氟乙烯的共聚物应用到建筑工程的建设当中,这是因为,乙烯一四氟乙烯的共聚物具备控制室内温度的功效,因此能够更好的调节建筑内部温度,同时还可以起到节能的效果。 2化学化工材料在农业生产中的应用 伴随着当前科学技术的不断发展,各式各样的化学化工材料已经被广泛的应用到农业生产当中。然而,随着绿色以及环保概念的提出,当前的国民也开始注重农副产品的绿色性,农副产品不仅要具备较高的品质和口感,同时也需要具备较高的安全性。在这样的情况下,绿色型化学化工材料的应用不仅能够更好的满足于国民对于农副产品质量以及价格上的要求,同时也能够满足与国民对于绿色、生态的要求。在农业生产过程当中,农药的应用是少不了的。然而,传统农药的应用,虽然能够提高农作物的产量以及品质,但是却忽略了对人体以及环境的伤害。而随着当前人们观念不断地刷新以及科学技术不断的进步,已经有许多人认识到农药对于人体和环境造成的危害。因此,安全绿色农药的研发迫在眉睫。从目前我国化学农药的研发成果来看,腐殖酸类农药对于农作物的生长以及环境的保护有着巨大帮助。这是因为,腐殖酸类农药不仅具备较高的降解性,同时残留物也较少,这样一来就能够减少农药在土壤、农作物上的残留,从而进一步保护生态环境以及国民的身体健康。除此之外,在农业生产过程当中,经常将生物菌剂与化学化工材料进行结合应用。之所以要这样做是因为在当前的农业生产当中,生物菌剂的应用虽然能够改善农田的土壤环境,保护生态环境。但是,在实际的农业生产过程中,由于农业生产中任何一项活动都有可能对农田土壤中的细菌结构造成影响,因此使得生物菌剂无法充分的发挥作用。这样一来,就使得生物菌剂无法发挥真正的效用。而生物菌剂与化学化工材料的结合应用,就能够有效的发挥生物菌剂作用,有效控制农作物生产过程中的病原菌,从而帮助农作物更好的进行生长。 3结语: 综上所述,无论是建筑行业还是农业生产行业,化学化工材料的应用都是必不可少的。然而,随着当前生态环境问题的加重,可持续发展社会概念的提出,在使用化学化工材料进行施工、生产等工作时,必须要注重化学化工材料的绿色性,这样一来才能促进我国社会经济建设的同时,保护我国的生态环境,为国民的生活创建更加优良的空间,实现社会主义现代化社会的建设。 作者:刘现泽 单位:河北正中实验中学2014级 材料化学论文:低热固态化学反应的合成材料 1.低热固态反应的发展过程 所谓固态反应,通常情况下都是表示在高温情形下固态的反应,截止到目前,已经有了大量固体材料。不过通常高温固态反应大多是只是用在热力学非常稳固的化合物上,而且一些属于低热条件下的稳化合物及动力学上稳定的化合物,通常运用高温合成的效果并不是非常理想。因此人们在提升固态反应速度的阶段中,降低了反应的温度,分析和研讨了一系列新的材料合成方法[1]。譬如水热法、微波法等其他相关的方法。不过这种合成方法出现非常大的问题,具体而言,操作较繁杂,成本费用偏高等,因此没有进行推广应用。在20世纪的80年代末,温室固态化学反应被人们发掘和研发出来。经过了多年实验改善,低热固态化学反应合成材料在技术技术已经有了很大进展,这种方法显著的优势就是在固态反应过程中的温度可以在一定程度上降到室温。另外其整体的操作非常简单,同时不使用溶剂、环保节约能源等,这一点比较满足现代绿色发展的需求,因而得以广泛推广。 2.低热固态化学反应的合成材料 2.1原子簇与三阶非线性光学材料 原子簇属于无机化学、结构化学、催化学等多种学科的综合领域,并且具有多样性、催化性、生物活性等多方面的化学特性。低热固态化学反应合成原子簇化合物能消除溶剂化作用,在合成过程中能得到溶液中得不到的化学物质。目前通过此种合成方法已经得到了200多种类型的簇合物,比如一些半开口类型:类立方烷结构的(Et4N)3[MoOS3Br3(u-Br)]2·2H2O,蝶形结构MoOS3Cu2(PPh3)2(Py)2,鸟巢状结构的[MoOS3Cu3(py)5X](X=Br,I)三阶非线性光学性里面基本上涵盖了光线辐,自散焦聚焦,以及其他相关的内容,等等。运用该类非线性现象可以制作不同类型的器件,譬如混频调制及储存等类型的器件。 2.2纳米材料 纳米材料含有块状大颗粒材料没有的特点,使用固态化学反应法能合出纳米化合物所具有的优点。固态反应物颗粒的大小与产物成核、成长速度有着很大的关系,要是产物的成核速度比生长速度还要快,这样就能得到纳米粒子,反之就是块状物。固态化学反应通常情况下取得的球状纳米粒子,粒子的大小控制在1~100nm之间。在控制之后精确的处理好温度,就能控制纳米粒子的大小。在有模板是情况,能合成不同的现状和不同排列方式的纳米材料[2]。 2.3电学材料 玻璃电极被广泛地用在测量水溶液的pH值上。因为这一类电极比较脆弱,成本还比较高对温度具有不稳定性,体积较大等原因受到使用的限制。所以人们也不断寻求对于pH较敏感的全新材料。MnO2的发现被用于干电池、锂电池、镁锰电池等中作为正极材料,研制出了价格低廉的MnO2。制作MnO2的方法主要有:譬如二价锰的硝酸盐和碳酸盐,电解二价锰的溶液,以及其他类似的手段和措施。但是现在通过使用固态反应合成纳米的MnO2,将使用此方式得到的MnO2粉状物涂抹在电机上,就发现电极对pH值的反应就会变得灵敏并且稳定。 2.4金属有机化合物 金属有机化合物有优越的催化性能,被大量用在了有机合成领域。以前,有关金属有机化合物的研究不够深入,但是固态反应能进行100%的转化,经过转化所得出的反应产物也不同于液态的反应产物。相关的专业人员把金属有机固态进行归纳,目前有机金属反应被分为两类: (1)不同的反应物进行混合的反应过程;(n5-C5H4Me)Re(co)2Br和NaI合成(n5-C5H4Me)Re(co)2I2等产物。 (2)在反应过程中都属于共结晶过程。(n5-C5H4Me)W(co)3I与(n5-C5H4Bu)W(co)3Br在70℃,固态条件下[FcCHMeNMe3]I(Fc=二茂铁基)、HOC6H4CHO-4、K2CO3反应,制配出了有机金属化合物FcCHMeOC6H4CHO-4,此化合物所得产物率可达到84%。 2.5催化剂和催化反应 芳香族化合物的羟基化反应在化学中占有主导地位。过渡金属配合物使用低热固态化学反应能催化出芳香族化合物的羟基化。比如,酪氨酸酶活性还有木质素的生物合成都离不开Cu(II)催化芳香族化合物的羟基化反应。在催化过程中使用低热固态反应所合成的Cu(II)化合物配合催化剂,在有双氧水的条件下,催化苯酚羟基化H苯胺的低聚。低热固态化学反应及材料合成类别非常多,譬如多酸化合物,电学材料、超导材料、半导体,以及其他相关的内容[3]。 3.结语 固态合成属于一种比较有研究价值的合成方法,人们早就把这种合成方法运用到各种工业生产之中,通过多年的实践逐渐掌握了低热固态化学反应性,由于缺少必要性的系统指导,这种技术没能得到较大改进。低热固态化学反应所拥有的优点,比如:效率高、节能、环保、简单方便等。在材料合成方面有良好的发展前景。 作者:卢博文 单位:河南工业和信息化职业学院 材料化学论文:金属材料物理化学论文 1铁的相图图 与图1不同,铁有三种固态,分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe,其中γ-Fe为密排面心立方结构,α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且,图2中有三个三相点,分别为气-液-δ-Fe;气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下,Fe是磁性的α-Fe,组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等;通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe,如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解,增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例,加深了同学们对Fe的认识;并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学?”的困惑。 2两组分液态完全互溶系统的相图 虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点,但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图,我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外,还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示,先配制不同比例的二组分混合物,再升高温度测试混合物的熔点,通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图,可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用,在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例,讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成,以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来,激发学生对该部分内容的学习兴趣。 3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图 具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图,是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制,并借助动画展示具体过程,使该部分内容更加形象和生动,便于理解和掌握。同时,提高了学生的学习兴趣和动手能力。 4相图在金属材料中的应用 4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统,所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能,需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用,例如,在设计奥氏体不锈钢时,为了得到单一奥氏体组织,需扩大相图中奥氏体区,使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图,改变系统的组成,增加稳定奥氏体元素,如Ni、C等是最常用的方法。当然,为了系统的平衡,其他元素也需做相应的改变。应用相图时,为了提高设计组织的准确性,需要考虑平衡相图与实际相图的差别。 4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中,随着加工温度的不同,其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程,改变材料的相变温度和组织类型,得到高性能的金属材料。例如,在钢铁生产中,热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺,通过加大压下量增加累积位错,为相变过程提供更多的高能量相变形核点,以得到细小晶粒组织,提高钢的强韧性。通过控制冷却速率,可改变相变后的组织形态,在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织,在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材,在更低温度下发生相变得到马氏体组织,不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用,而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如,在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率,使相变温度发生在较低温度区,得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区,需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度,从而确定正火的加热温度。严格的说,确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍,学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识,他们的学习积极性也显著提高。 5结语 相图在金属材料领域中起着非常重要的作用,本文将日常生活、作者在钢厂的工作经历、科研实践及相关相图知识链接至课堂,通过提出问题,实例讲解和动画演示等多种形式组织教学,建立金属材料专业与物理化学相图之间的内部联系,便于金属材料专业的学生掌握较广阔、深入的物理化学知识,以期为学生正确理解和应用相图提供指导。 作者:孙红英 李占君 单位:安阳工学院 机械工程学院 材料化学论文:材料化学人才培养化学实验论文 1改变课程考核评价体系,注重实验过程考核 在无机化学实验教学考核的过程中,仅凭实验报告成绩和期末考试成绩,不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力,需要优化传统的实验课程考核体系,建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩,单项成绩不合格,则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节,有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中,根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中,除了常见考题外,还结合材料化学专业特点,增加了实验方案设计等考核内容,突出了综合实验能力和创新能力的考核,促进学生实验能力的全面发展。 2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式 进入21世纪以来,材料科学发展愈加迅速,新材料、新技术、新产品不断问世,与此相适应,对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐,及时调整课程结构与内容,引入学科发展的最新成果,介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态,开阔学生学术视野,提高学生的学习兴趣。教无定法,教要得法。要使课程教学生动活泼,教师必须不断更新教学内容,创新教学方法与手段,增强课程教学的趣味性,促使学生积极参与,在实验中勤于动手、动脑,实现教师教学方式和学生学习方法的转变。 2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台 多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理,教师配合多媒体放映进行讲解,将教学内容用特技方法显现出来,能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境,从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学,它不仅教学信息量大,而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展,有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学,如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大,操作细节多,仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的,而且总有学生没有注意到一些具体操作细节,因此,可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料,放在课程网络平台上,学生可以不受时间、空间的限制,反复观看,自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性,而且增加了教师演示的可再现性,延长了学生的学习时间,从而有益于提高学生操作的规范性,使实验教学得到延伸。 2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂 不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此,学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系,这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中,我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品,将生产生活实例引入实验课堂,营造实战氛围,做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时,我们还选取了一些与生活息息相关的实验,如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等,这样的实验学生感兴趣,实验热情高,有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量,我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果,使实验教学更加贴近科研实际,既丰富了实验教学内容,又增加了实验教学的先进性、新颖性,在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时,还能培养他们的科研兴趣,提高理论联系实际的能力,对科研工作产生感性认识。 2.3实施开放性实验教学 在传统的无机化学实验教学中,学生往往处于被动地位,教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择,都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中,学生往往兴趣不高,应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下,实行开放式实验教学模式,可以提高学生实验兴趣,强化教学效果。在学生自主的基础上,利用学生课余自由时间开放实验室,对于实验技能较差的同学,让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后,可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下,学生独立设计实验方案,独立完成实验,并认真进行总结,以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。 3结语 为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求,无机化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院材料化学专业人才培养方案,对目前无机化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革,以全面培养学生的工程应用能力,适应经济社会发展对人才的要求。通过几年来的教学实践与探索,我们已初步建立一套具有可操作性的无机化学实验教学方法与体系,使学生在实际操作能力、实验方案设计、求真务实的实验态度、分析问题和解决问题的能力及创新能力培养等方面得到了良好的锻炼。 作者:李谷才 单位:湖南工程学院化学化工学院 材料化学论文:电容器材料化学实验的教学论述 1材料结构表征探讨 (1)结合已有知识将理论简单化,培养学生对科学研究的兴趣。对实验结果所得产物,教师结合学生已有的知识,引导学生联想一般情况下有哪些方法来表征材料的结构,学生根据理论教学部分的知识,提出一些材料表征方法,如X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱、拉曼光谱、热分析等。教师可根据所制备材料的实际情况及实验条件,确定用哪些仪器进行表征。本实验只需要知道产物的成分、尺寸及形貌,因此采用简单的X射线衍射分析及扫描电子显微镜进行表征。教师可采用通俗易懂的语言对其测试原理进行讲解。例如:用X射线衍射判断物质成分的分析方法,若按理论来讲,涉及到光学、晶体学、电子学等较深奥的理论知识,简单的讲每种晶体本身的取向都对应一套标准衍射数据,根据实验测得X射线衍射数据中衍射峰的位置,从X射线衍射标准卡片库中找出相应的物质。如同人的指纹,每个人的指纹都是有区别的,可根据指纹判断不同的人。结合已有知识将理论简单化对测试原理有了一定了解,又减少了他们对研究型化学实验的畏惧感,培养了学生对科学研究的兴趣。 (2)实验与理论结合,培养学生科学研究的兴趣。仪器及测试条件对测试结果影响较大,首先教师介绍在本测试中的测试条件。此部分测试采用较贵重的仪器,操作需要具备一些专业知识,因此在教师测试时可让学生在旁边观察。图1是制备样品的XRD测试结果,学生根据理论知识从图1中观察三强峰的位置,根据三强峰的位置,从物质标准卡片库中找出可以与图中衍射峰位置对应的卡片,经过查找对比,学生发现与Ni(OH)2标准卡片一致(JCPDS:22-752),且无杂峰出现,可判断所制备的样品为纯的Ni(OH)2。教师启发学生思考能否从理论上计算Ni(OH)2颗粒的大小,学生利用谢乐公式D=0.89λ/(Bcosθ)(λ为X射线波长,B为衍射峰半高宽,θ为衍射角),结合图中半高宽计算其颗粒的大小,通过计算其晶粒大小为12nm,说明制备的材料为纳米Ni(OH)2。通过X射线衍射分析实验,使理论与实验紧密结合,培养学生对科学研究的兴趣。 (3)实验与观察结合,培养学生科学创造兴趣。合成的Ni(OH)2电极材料的形貌可借助于SEM进行观察。学生观察到的不同放大倍数图片如图2所示。学生发现合成的Ni(OH)2电极材料,由纳米片垂直交错连接形成的球状结构,纳米片厚度约10nm,与通过XRD理论计算的纳米尺寸相吻合。教师提出生成此结构的原因让学生进行讨论,主要从尿素及SDS在反应中的作用进行考虑。很多同学只考虑到尿素在高温下能分解产生氨提供OH-,而SDS起到表面活性剂的作用。教师对尿素与SDS的综合作用形成此结构的原因进行补充解释。首先,在静电力的作用下SDS逐渐被Ni2+替代[8];由于Lewis的存在作用,配位效应使尿素能够与Ni2+进行配位[9]。反应温度的增加,尿素分子逐渐水解出氨分子,使前驱体晶体均匀成核。随着反应时间的持续,晶体逐渐聚集形成片状,片状晶体自组装形成3D花状结构[10,11]。学生对表面活性剂很感兴趣,提出不同表面活性剂合成出的样品形貌可能有差异,可通过不同表面活性剂合成不同形貌样品。通过SEM实验与观察结合,培养了学生科学创造兴趣。同时也使学生了解了研究型化学实验对结果分析的要求,不但要知道其表面现象,而且更重要的是对其进行理论分析与合理解释,为培养学生的科研能力打下良好的基础。 2电化学性能探讨 (1)培养学生动手能力,增加学生科学研究与创造兴趣。电极制备的好坏将直接影响电化学性能的测试,教师可先作示范,根据制备电极的要求,将Ni(OH)2粉末与乙炔黑、石墨及聚四氟乙烯乳液以一定的比例混合均匀,在对辊机上压成薄片。活性物质薄片在一定的压力下压在泡沫镍集流体上。将压制好的电极片放在真空干燥箱中干燥。同时要对电极制备过程中的注意事项进行说明,比如Ni(OH)2粉末与乙炔黑、石墨及聚四氟乙烯混合时尽量均匀,对辊机上压成薄片时应尽量薄,电极片彻底干燥后再称量等。通过示范讲解,学生都能做出较理想的Ni(OH)2测试电极,提高了学生的动手能力。教师根据电化学性能测试需要,提出电极的循环伏安、充放电及交流阻抗测试均在电化学工作站上进行。根据无机化学中所学的溶液配置,将KOH配成测试所需浓度的KOH溶液。再根据电化学性能测试连接图(图3)进行正确连接。通过提高学生的动手能力,调动了学生的主动性和积极性,激发他们对研究型化学实验的兴趣和热情。 (2)培养学生分析和解决问题的能力,增加学生科学研究与创造兴趣。为提高学生分析和解决问题的能力,在电化学测试中,要求学生测试不同扫描速度的循环伏安、不同电流密度下的恒流充放电及开路下的交流阻抗,并注意观察测试过程中曲线形状、溶液及电极附近出现的现象。在循环伏安测试时,学生观察到曲线形状非矩形,且随着扫描速度的改变发生改变;溶液中在电极附近会有气泡产生,表现为出现明显的峰P1与P2。此时,教师为发挥学生的主观能动性,培养学生的学习主动性,提出让学生从电化学资料上查找有关Ni(OH)2电化学反应的材料,学生查得在此过程中由Ni(OH)2氧化成NiOOH出现的阳极峰P1,阴极峰P2是其逆过程,学生由此可判断Ni(OH)2电极材料的电容主要来自于氧化还原反应的赝电容。还可从循环伏安的积分面积判断随扫描速度的增大比电容在减小。在循环伏安测试中,学生学会如何分析判断氧化还原反应及赝电容,加深了对电化学理论知识的理解,提高了分析和解决问题的能力。同一问题进行验证,培养学生分析和解决问题的能力。为了对循环伏安结果进行验证,进行恒流充放电测试。教师给定学生测试电压范围及不同电流密度,要求根据曲线形状判断所属电容性质,并且根据放电曲线、比电容计算公式计算比电容的大小,根据比电容大小绘出比电容随电流密度变化曲线,观察结果是否与循环伏安测试一致。学生发现不同电流密度放电曲线时间并非与电压成正比,说明主要是赝电容特征;且比电容随电流密度的增大而减小,此结果与循环伏安测试一致。从恒流充放电与循环伏安测试对比中,学生明白了研究型化学实验对同一个问题可从多方面进行验证,培养了学生分析和解决问题的能力,为以后从事科研工作打下良好的基础。通过实验类比,培养学生分析和解决问题的能力。在进行电化学阻抗测试时,教师要求学生设定测试频率范围及振幅。以此条件测试其开路电压,在开路电压下测试电极的电化学阻抗,画出电化学阻抗等效电路图并对阻抗图谱进行理论分析。教师要求学生可通过类比其它体系的电化学阻抗测试图解释此阻抗图谱。学生提出电极的交流阻抗图可分成三部分:高频区、中频区和低频区。高频区与实轴Z'的截距表示电极内阻Rb。高频区第一象限中出现一段较小的圆弧,该圆弧的直径为电化学反应电阻Rct。通过实验类比,增加了学生分析和解决问题的能力,培养了学生科学研究与创造兴趣。学生有意向将此法扩展到其他体系如Co3O4、NiO、MnO2等进行研究型实验,探讨影响电极材料电化学性能的各种因素。 3结语 通过超级电容器电极材料研究型化学实验的教学,使学生能够了解目前超级电容器电极材料方面的科学前沿问题,熟悉如何设计研究型化学实验方案,提高学生分析问题和解决问题的能力。对于研究型化学实验,采用启发式教学,合理设计研究型化学实验及问题,结合已有知识将理论简单化,实验与理论、观察相结合,培养学生的观察能力、思维能力、知识运用能力、分析和解决问题的能力,增加了学生对科学研究与创造的兴趣。有利于将学生培养成为具有创新能力的高素质人才,为以后的工作及研究深造打下良好的基础。 作者:于占军 殷榕灿 单位:阜阳师范学院 材料化学论文:烧结对材料电化学特性影响 本文作者:牟 菲 杨学林 代忠旭 张露露 温兆银 单位:三峡大学 机械与材料学院 三峡大学 化学与生命科学学院 中国科学院 上海硅酸盐研究所 近二十年来,绿色环保锂离子电池为便携式电子产品和通讯工具的发展做出了重要贡献,并作为下一代新型能源的代表,将进一步应用于交通动力系统.作为未来电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)的动力电源,锂离子电池电极材料特别是正极材料的性能至关重要.自从Padhi等[1]首次报道LiFePO4正极材料以来,LiFePO4因其具有安全、稳定、环境友好、成本低、平台平稳及循环性能好等优良特性,成为下一代锂离子电池正极材料最具潜力的竞争者.LiFePO4的合成方法多种多样,如固相合成法[1-2]、溶胶–凝胶法[3-4]、共沉淀法[5]、水热法[6]、碳热还原法[7-8]、流变相法[9-10]以及仿生法[11-12].但这些方法中大多数都需要通过烧结工艺才能获得结晶良好的LiFePO4正极材料,烧结对LiFePO4材料的纯度、结晶度、颗粒大小有明显的影响.已有研究显示,适当提高烧结温度有利于LiFePO4晶体形成,但温度过高会导致晶粒持续长大并影响LiFePO4化学稳定性,而烧结时间过长则会使材料产生明显的团聚现象[13-15].然而烧结方式对合成材料性能的影响的报道则较少.本工作分别采用静态气氛烧结(SA)、动态气氛烧结(DA)和静态真空烧结(SV)三种方式对LiFePO4/C前驱体进行烧结得到LiFePO4/C复合正极材料,着重探讨了不同烧结方式对材料结构、形貌及电化学性能的影响. 1实验部分 1.1LiFePO4/C复合材料的制备以酒精为介质按化学计量比混合Li2CO3和FePO4,再加入5wt%葡萄糖,行星球磨6h,喷雾干燥得到LiFePO4/C前驱体(PRE).将装有前驱体的氧化铝料舟置于石英管式炉(OTF-1200X,合肥科晶)中,在氮气气氛下预烧(350℃,5h)后,分别在550、600、650、700和750℃烧结10h.随炉冷却后,在玛瑙研钵中研磨、过筛,得到的LiFePO4/C复合材料分别标记为SA550、SA600、SA650、SA700和SA750.真空烧结在自制真空炉(残压 50Pa)中进行,不同温度烧结所得复合材料分别标记为SV600、SV650、SV700和SV750.动态气氛烧结在回转炉(HB-In8•30,咸阳蓝光)中进行(转速2.5r/min),不同温度所得复合材料分别标记为DA400、DA500、DA550、DA600、DA650、DA700和DA750. 1.2复合材料物相及形貌表征用χ’PertPROX射线衍射仪(PANalyticalB.V,荷兰)分析复合材料的物相组成,铜靶,CuKα射线(λ=0.15406nm),扫描范围为10°~80°,加速电压为40kV,管电流为40mA.数据采用Jade5软件分析.复合材料的微观形貌用扫描电子显微镜(JSM-6700F,日本)进行观察.1.3复合材料电极制备及电化学性能测试将复合材料与乙炔黑(DENKA,日本)混合后,加入含有聚偏二氟乙烯(PVdF,KYNAR-HSV900)的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液(0.02g/mL),复合材料、乙炔黑和PVdF的质量比为75:15:10.得到的浆料借助于自动涂膜器(AFA-Ⅱ,上海现代环境)涂布于铝箔上,经红外干燥后冲成φ14mm的电极片并压片(压力6MPa),然后在120℃下真空干燥8h.将复合材料电极转移到充满氩气的手套箱(MIKROUNA, 1×106H2O, 1×106O2)中,然后以金属锂为对电极和参考电极,Celgard2400为隔膜组装成2025型扣式电池,电解液为1mol/L的LiPF6/(EC+DMC)溶液(LB-301,国泰华荣).充放电性能测试在电池测试系统(LANDCT2001A,武汉金诺)上进行,电压范围为2.5~4.2V.采用电化学工作站CHI614C进行CV测试,扫描电压范围为3.0~4.0V,扫描速度为0.1~0.5mV/s. 2结果与讨论 2.1材料物相及形貌分析图1(a)为650℃下采用静态气氛烧结、动态气氛烧结和真空烧结得到各种样品的XRD图谱,从图中可以看出,各样品的衍射峰峰位相同.与LiFePO4标准谱图(PDF81-1173)对照,合成材料衍射峰与LiFePO4标准谱图谱完全吻合,且没有出现杂质峰,表明由该前驱体采用三种不同烧结方式获得的样品均具有橄榄石型纯相结构.衍射峰峰形及强度是材料结晶性的一个指标[16].图1(b)比较了前驱体以及不同LiFePO4/C材料的XRD衍射峰与前驱体同角度衍射峰峰强度差(Δ),从中可以发现,不同烧结方式得到材料结晶度略有差别,真空烧结得到材料的衍射峰强度最大,这是由于在真空条件下发生碳热还原时产生的CO2和CO可以迅速排出,反应平衡正移,有利于LiFePO4颗粒生长[17].图2为在不同温度下采用三种烧结方式制得样品的SEM照片.从图中可以看出静态真空烧结制得材料的粒径在300~500nm之间,而静态气氛与动态气氛烧结制得材料的粒径都在200~300nm之间.晶粒大小差别既与真空条件下碳热反应平衡移动有关,又与颗粒表面包覆碳对晶粒生长的阻碍作用有关.碳热反应过程中碳对三价铁的还原由以下三个反应构成。系统温度低于650℃时发生反应(1),生成CO2,而温度高于650℃时发生反应(2),生成CO[18-19].在真空条件下烧结,产物CO会被迅速排出,在带走热量的同时也消耗了大量的热解炭,使得晶粒表面剩余碳量减少,晶粒生长阻力减小.而在气氛下烧结,CO在反应体系中滞留时间较长.由于CO的还原性大于热解炭,所以会继续发生反应(3),生成CO2,热解炭因还原消耗减少而附着于晶粒表面阻碍晶粒的长大.此外,与真空烧结相比,动态气氛烧结所得材料的颗粒大小和形貌均匀性更好,这是由于烧结时粉体物料随炉管旋转而被反复搅拌,受热更加均匀,并且动态烧结还可以有效阻碍长时间烧结导致的颗粒之间相互粘结与长大[20].采用文献[21]报道的碳含量测定方法,对不同烧结工艺所得材料进行碳含量测试,DA650、SA650和SV650的含碳量分别为2.23%、1.91%和1.77%.SV650材料含碳量最低,说明在真空下碳易以CO的形式被排出而损失.除烧结方式外,烧结温度对材料形貌也有显著影响.对比图2(d)~(g)可以看出.将动态气氛烧结温度由400℃逐渐提高到700℃,材料颗粒团聚现象越来越明显.700℃时已有大量颗粒融合为块状. 2.2复合材料的电化学性能分析图3为不同温度下采用三种烧结方式所得材料在0.5C倍率下的充放电循环性能.动态气氛烧结最佳温度为500℃,静态气氛烧结和真空烧结最佳烧结温度均为650℃,所得材料的首次放电比容量分别为163.4、141.5和143.3mAh/g,经历50次循环后动态气氛烧结材料容量保持率高达99.02%,静态气氛烧结和真空烧结材料容量则出现了缓慢上升的趋势.动态烧结温度低说明烧结过程中进行扰动利于热量传递,得到形貌及性能均匀的粉体物料,静态气氛烧结和真空烧结所得材料的容量上升现象则与材料在循环过程中的活化有关[22-23].锂离子电池能为电子设备提供稳定工作电压是因为其具有理想的电压平台.因此,平台放电比容量占总放电比容量的百分比(即平台率)才能真实反映材料的可利用率.如图4所示,放电起始和终止段曲线的切线与平台延长线相交于A、B两点,将A、B两点间的比容量定义为平台比容量,平台比容量与相应循环满比容量的比值则为平台率[24].据此计算650℃下真空烧结、静态气氛烧结和动态气氛烧结样品在0.5C倍率下放电平台率分别为92.76%、95.66%和95.21%.真空烧结材料平台率较低与所得材料晶粒尺寸增大有关,活性物质颗粒越大,Li+散的距离越长,这与SEM观察结果(图2)一致.图5(a)为650℃下动态气氛烧结材料电极在不同扫描速度下的系列循环伏安曲线.在0.1mV/s扫描速度下于3.59V和3.32V得到一组氧化还原峰,分别代表了Li+的脱出和嵌入反应.随着扫描速度的增大,氧化还原峰强度和峰面积都增大,同时氧化峰和还原峰分别向高电位和低电位移动,这说明电极极化加剧.但是即使在0.5mV/s的高扫描速度下,该材料仍具有非常好的循环可逆性.式中Ip为不同扫描速度下的峰电流,A为电极表面积,C为锂离子浓度,n为转移电荷数,γ为扫描速度.图5(b)即Ip–γ1/2关系图.通过线形拟合得到的斜率与等式(1)结合得到650℃动态气氛烧结样品脱锂和嵌锂过程的锂离子扩散系数Dc和Da分别为1.24×108和7.68×109cm2/s,远大于文献报道值[7,25-26].表1比较了650℃下真空烧结、静态气氛烧结和动态气氛烧结样品的Dc和Da计算结果.动态气氛烧结样品的锂离子扩散系数远大于另外两种烧结方式所得样品的锂离子扩散系数,这与材料烧结过程中因扰动而引入的晶格缺陷有关,缺陷可为锂离子扩散提供额外通道.扩散系数的提高对于LiFePO4正极材料在大功率放电(如HEV等)设备中的应用与发展具有重要意义. 3结论 通过三种不同烧结方式处理LiFePO4/C前驱体,发现烧结方式对材料的结晶度、形貌、最佳合成温度以及电化学性能都有一定影响.同一温度下,采用静态真空烧结得到材料的结晶度最好,而动态气氛烧结所得材料具有更细、更均匀的颗粒,更高的首次库仑效率和更大的锂离子扩散系数.另外,采用动态气氛烧结方式还可以降低材料的合成温度,在500℃下就可以得到性能优异的LiFePO4/C复合材料,0.5C倍率下该材料首次放电比容量达到163.4mAh/g,50次循环后容量保持率高达99.02%. 材料化学论文:材料化学学科特点及教学革新 高等院校能否培养出高素质、创新型的学生,是当前高等教育改革面临的重大课题和挑战。[1]主席在2010年5月26日召开的全国人才工作会议上强调,全党全国要统一思想,真抓实干,全面落实加快建设人才强国各项战略任务,努力培养造就数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才。高等学校作为人才培养的主要机构,对以上人才培养任务有着义不容辞的责任。加强对大学生创新能力的培养,是高等学校素质教育的重要内容。在人才培养的过程中,课程作为传播知识、培养能力的载体,对实现人才培养的目标具有举足轻重的作用。无机材料化学是一门快速发展的交叉性和前沿性学科,有机地融合了化学和材料学两个一级学科的发展优势。该课程不断进行改革与实践,对于培养材料化工领域创新型人才具有重要意义。 一、无机材料化学的学科特色 材料是人类文明的物质基础和先导,是直接推动社会发展的动力。基于材料对社会发展的作用,人们将信息、能源和材料并列为现代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基础。新材料既是当代高新技术的重要组成部分,又是发展高新技术的重要支柱和突破口。伴随着信息时代的来临和材料设计、制备及加工的信息化处理,世界各国都将目光转向具有“高、精、细”特征的新材料万面,我国也将新材料作为重点发展的行业之一。鉴于此,国家中长期科学和技术发展纲要(2006年-2020年)将新材料技术列为前沿技术,提出新材料技术将向材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展;要突破现代材料设计、评价、表征与先进制备加工技术,在纳米科学研究的基础上发展纳米材料与器件,开发超导材料、智能材料、能源材料等特种功能材料,开发超级结构材料、新一代光电信息材料等新材料。这一切都预示着材料科学正经历着一次重大的变革。因此,加强材料科学领域创新人才的培养是时代的要求。 无机材料化学是材料化学家从材料科学、材料工艺和技术的角度出发,把固体物理、固体化学相关理论和工程方面有关无机材料研究的化学内容集中起来,加以分析、综合和提高而形成的一门独立学科。[2]无机材料化学研究的范围非常广泛,包括材料相关的基本概念和理论、制备原理、结构表征、重要的材料类型及其相关性能等多方面的内容,涉及了固体物理、固体化学、材料科学等学科的相关理论,是一门典型的交叉性学科。进入20世纪90年代以来,材料科学技术的发展异常迅猛,材料科学与生命科学、信息科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。展望21世纪,材料科学技术研究开发的前沿有微电子材料、新型光电子材料、稀土功能材料、先进陶瓷材料、高温超导材料、纳米材料等,[3]这些都属于无机材料化学的研究范畴。因此,无机材料化学又是一门具有前沿性的学科。基于学科背景和课程特点,我们在大连理工大学教改项目的支持下,以提高教学质量、培养学生的创新能力为主线,以建设精品课程为目标,进行了一系列教学改革和研究。 二、教学内容的选取 高等学校教学中教材内容的陈旧是影响创新型人才培养的突出问题,也是高校课程改革的重点。目前,高校教材内容不能适应现代化人才培养的需要,内容的先进性方面不能适应科学技术飞速发展的要求,不能适应知识经济时代创造型人才培养的要求。[4]特别是面对具有前沿性特点的材料化学,教材的内容相比于飞速增长和更新的新材料来说,严重滞后。而要培养创新型人才,掌握最新的科研成果对于激发学生的创新思维非常重要。[5]向学生讲授科学前沿知识可以激发学生们的求知欲,为他们提供一个创新的空间,使学生能够近距离地感受创新的价值和创新带来的激情。因此,挑选合适的教材是非常重要的。我们挑选了北京大学林建华、荆西平编写的《无机材料化学》。该书将无机材料化学中重要的基础问题做了全面的讨论,这本教材最大的特点在于它介绍了无机材料化学领域的最新进展,并附有近期发表在国际主流期刊上的相关文献,整本教材体现着材料科学、化学和物理等学科交叉与渗透的特点。如果学生对教材中的某些前沿内容感兴趣,可以在教材中找到相应的参考文献,在图书馆下载后仔细阅读。 课堂上仅传授知识是远远不够的,教学内容还要有一定的探索性,能让学生有一定的思考空间。教学中,我们发现学生对来自科研一线的事例非常感兴趣。因此在课堂上,我们以自身科研成果丰富教学内容,结合自身科研经历令课堂生动有趣,深化了教学效果。我们经常把自己在科研工作中的体会、最新科研成果转化为教学内容,设计一些开放式的问题与学生探讨,自觉地把创新意识、创新能力的培养融入课堂教学之中。我们还结合相关的教学内容,穿插讲解一些科学方法论的知识,培养学生的科学精神。例如,在讲到固溶体合金的形成规律时,我们向学生讲述了现代物理冶金学重要创始人William Hume Rothery在听力完全丧失、健康状况非常不佳的情况下,凭借坚强的毅力和非凡的生活热情,在异常简陋的工作条件下,开创性地提出了著名的Hume Rothery准则。这位杰出的科学家一生始终以乐观向上的生活态度,坚持不懈地勤奋工作着。学生们纷纷为Hume Rothery的人格魅力而倾倒,希望自己也能投身科学,在某一领域取得杰出成就。我们经常把本学科碰到的难题以及学科前沿的问题向学生进行适当的介绍,激发学生的民族自豪感,培养学生的创新思维和探究精神。例如,在讲到第八章电介质材料时,我们将著名纳米科学家王中林发表在《科学》上的氧化锌“纳米发电机”一文介绍给学生。在讲到第九章超导材料时,我们向学生们介绍了我国在超导材料的研制上一直处于国际领先水平,特别是2008年我国在高温超导研究上取得重大突破,发现了一类新的高温超导材料———铁基超导材料,在全球范围内掀起了超导材料研究的新热潮,并介绍了铁基超导材料的结构和性能。在讲到第十二章发光材料时,我们向学生介绍了大连路明集团开发的“水立方幔态LED”在研发、制造、安装中创造的7项“世界第一”。这些事例大大激发了学生学习相关章节内容的兴趣,同时也培养了学生的民族自豪感和投身科学的信心与决心。实践表明,将科研引入教学过程,有力地促进了学生对知识的掌握和能力的提高,促使学生形成了正确的科学精神和科学态度,大大提高了教学的实际效果。 三、教学方法的改革 教学手段和方法是提高教育质量非常重要的一个方面。传统的教学方法以教师为主导,以传授知识为目的,往往采取灌输式教学方法,在很大程度上忽略了学生的主体地位和创造性,学生被动地接受知识,学习积极性不高,教学效果不理想。要改变过去那种单纯传授专业知识的教学方法,把培养学生的创新能力和创新意识作为教学工作的重点,我们必须对原有教学方法进行改革,采取多样化的教学手段激发学生的学习兴趣。 本课程的特点是知识点多而且分散,学生容易只见树木、不见森林。为此,我们理出了一条课程主线,向学生清晰地展示各章节的作用以及章节之间的联系(如图1)。我们力争做到讲课内容少而精,重点突出,主次分明,出现在不同章节但内容相关的部分放在一起讲解。例如,与Fermi面附近的能态密度相关的性质有金属材料的电子热容和Pauli顺磁性(第四章)、金属材料的电导率(第九章)、超导材料的临界温度(第九章)等,将这些知识点放在一起进行对比和总结,学生对Fermi能级的概念就会有非常清晰和深刻的认识。课程教学的重点在于使学生掌握该学科的思维方式和研究方法,给学生留有思考的足够空间,能从多角度理解基本原理。古人云“授人以鱼不如授人以渔”,这里强调的就是教授学生学习方法的重要性。[6]材料的组成和结构决定了其物理性质,这是材料化学的核心和基础。将钙钛矿材料的结构(第三章)和其铁电性质(第八章)结合起来讲解,学生不仅对该类材料的结构和特殊的物理性质有了深刻的认识,更深化了对结构-性能关系的理解,掌握了该课程的学习方法。 在实践中,我们采取了传统教学与多媒体教学结合、自主学习与协作学习结合,基于问题学习、基于案例学习、研究型学习等多种形式的教学策略,提高了学生学习和思考问题的效率。实践表明,适度使用多媒体教学,将材料实际应用的照片、材料加工制作过程的视频等图片影视资料生动地展示给学生,能为教学过程提供丰富的感性材料,丰富课堂教学内容。鉴于新材料的发展日新月异,每天新概念、新构想、新方法都在不断涌现,我们在课堂上及时地将与课程内容相关的最新文献介绍给学生,课堂教学结束前提出下次课程内容的前沿课题,让学生在课前完成对这一前沿课题的研究报告。这样一方面可以使这些学有余力的学生接触到材料化学领域的最新研究进展,培养他们对教材内容的兴趣并找到自己的科研兴趣,另一方面可以让学生看到自己知识结构的不足,在学习中自觉地去完善自己。与此同时,这也锻炼了他们查阅文献和英文阅读的能力,为将来进行专业科学研究奠定了一定的基础。通过一个学期的尝试,我们感到教学效果非常好,学生经常在下课后围着教师交流,提出各种材料学领域的前沿问题与教师探讨。有几个表现突出的学生已经进入到某些课题组,开展创新实验了。另外,在课堂上,我们结合自己的科研实践,提出开放式的与课程内容相关的问题,让学生思考和回答。我们鼓励学生提出不同的见解,这样就增加了师生互动,活跃了课堂气氛,提高了学生的学习兴趣。我们将本课程教学方法作一总结列于表1中。 四、实验教学方案设计 材料化学与其他化学分支一样仍然是一门实验性很强的学科。[7]在实验教学环节上,我们结合自己的教学和科研设计了一些具有明显创新性且与材料化学教学内容密切相关的实验研究课题。人工晶体是一类重要的功能材料,它能实现光(第十二章光学材料)、电(第八章电介质材料;第九章材料的导电性质;第十章离子导电材料)、磁(第十一章磁性材料)等不同能量形式的交互作用和转换,在现代科学技术中应用十分广泛。同一种晶体往往会产生不同的形态,这些形态将影响晶体的性质。同一种晶体的各种形态是怎样产生的呢?不同形态与生长条件之间有何关系?第二章讲到了无机材料的各种制备方法,采用何种制备方法可以获得预期的形态?这些问题对学生具有强烈的吸引力。为此,我们设计了自主实验“显微镜下观察晶体的结晶形态”,使学生利用显微图像分析系统,实时观测晶体的结晶过程及结晶形态,研究不同的生长条件和实验方法对晶体结晶形态的影响规律,建立对晶体结晶的感性认识。 通过以上对教学内容、教学方法、实验教学等方面的探索与实践,学生的创新能力和创新意识得到了提高。实践表明,将科学研究引入课堂教学,能够激发学生的学习兴趣,深化教学效果。无机材料化学是一门具有广阔发展前景的学科,还需要我们不遗余力地在教学中进行大胆地改革和尝试,以培养更多具有创新能力的材料专门人才。 材料化学论文:复合材料专业物理化学教学探索 我校复合材料专业目标是培养具备复合材料基本理论和实践知识,能够在复合材料相关领域独立从事生产、设计、研发的技术人才。物理化学是复合材料专业一门非常重要的专业基础课,它为后续开设的专业课(高分子物理、高分子化学、复合材料原理和复合材料学等)奠定基础。因此学生对物理化学知识的掌握直接影响专业课的学习和理解,从而影响就业后的实践能力。物理化学是运用物理的理论和实验方法研究化学中最基本的规律和理论的科学。它所研究的内容普遍适用于各个化学分之,与材料学、生物学、地质学、天体学、海洋学等领域密切相关。但由于它是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科,涉及的公式多,应用条件严格,比较抽象,是学生学习过程中普遍感到困难较大的一门课[1]。随着当今科技迅速发展,交叉渗透日益突出,按照素质教育的要求,并考虑课时紧缩的实际情况,我们必须对物理化学的教学内容和方法进行改革[2]。 1教材的选择及教学内容的确定 针对我校复合材料专业的特点,选择的物理化学教材既要体现当前学科发展的概貌,同时又要使学生具备牢固的理论知识,为以后就业奠定一定的基础。考虑以上因素,我们选择了面向21世纪教材,由天津大学物理化学教研室编、高等教育出版社出版的《物理化学》教材(第五版)。同时结合复合材料专业的就业特点,精选了教学内容。该版教材中第一章气体的PVT关系,由于高中阶段已经讲述过,所以可以省略。第八、九章的量子力学和统计热力学都是从物质的微观难度着手讨论的,难度较大,可做简单讲授,若详细探讨可开设选修课单独进行讲授。其它章节的内容选择重点内容,尤其是与本专业相关的内容详细讲解,例如第六章的相图、第十章的界面现象内容等,并结合具体的实例,达到更好的授课效果。 2物理化学课堂教学改革 我校复合材料专业开设的物理化学课程是继无机化学、有机化学之后的理论性化学专业知识,它的知识内容除涉及无机、有机化学知识外,还与大量物理和高等数学知识有关.概念抽象,公式原理多,推导过程繁琐,内容难理解。因此学生普遍感觉物理化学课程更偏重理论,学习起来较难,从而导致对这门课程不抱有很大的热情,学习动力不大[3]。针对以上问题,对物理化学课堂教学进行改革就显得非常必要。具体的改革措施应遵循以下原则:整体设计课堂教学效果;教学方法和教学手段最佳;考核方法合理、科学。 2.1课堂教学效果的整体设计 (1)培养学生的学习兴趣。学习兴趣至关重要,学生若是对某些课程不感兴趣,老师即使讲授的再精彩,学生的学习效果也不会太好。因此培养学生的学习兴趣就显得十分必要了。开课伊始,教师就应该讲好绪论部分,充分讲述物理化学课程的重要性,课程内容的实用性,鼓励学生努力学好物理化学,培养学习兴趣。学生有了兴趣,教师才能较好地进行指导。 (2)提高知识的趣味性。知识的趣味性是主动学习的推动力。把理论性强、抽象而枯燥的内容变得生动有趣,是提高课堂教学效果的有效手段。在教学过程中穿插一些与生活实际密切相关的问题或是适当的趣例,则可以起到画龙点睛的作用,使课堂富于趣味性。例如,在给学生介绍水的相图时介绍了亚稳态这个概念,可以以人的健康状况来类比说明。现代社会人们的生活节奏加快,整天忙于工作,锻炼身体的机会很少,大多数人的身体状况不佳,多属于亚健康状态。亚健康就是一种亚稳态,不稳定,不可能长时间存在,必须向稳定状态转变;人要从事正常的生产、生活需要健康的体魄,因此必须锻炼身体,保持身体处于健康状态,而不是亚健康状态。又如,在讲授界面化学的时候,可以提问学生在春天光滑的墙壁和粗糙的墙壁哪个更容易回潮。然后用弯曲表面上的蒸汽压———开尔文公式解释原因。这种理论与实际应用的结合,可激发学生的学习兴趣,引起学生探求知识的欲望,是物理化学课堂教学获得成功的关键一步。 (3)理论教学与实践教学相结合。物理化学虽然是一门理论学科,但许多定理都是建立在大量的实验基础上,所以物理化学的知识是理论和实验相结合的。为了更好的理解课堂上的理论知识,开设对应的实验课程,这样既能锻炼学生的动手能力,又能加深学生对相关知识的理解程度,而且还能够建立学生对物理化学这门课程的实用性的信心,极大地提高了学生的学习动力。例如,我们讲授化学动力学这一章的一级反应时,讲完理论的同时,开设了“蔗糖水解反应速率常数的测定的实验”,学生普遍反应通过实验对课堂内容有了更深一层次的理解。 2.2优化教学方法和教学手段 (1)加强课前预习与课后复习。物理化学的公式推导过程繁琐,为此非常有必要进行课前预习。课前预习要求学生对将要讲述的内容先浏览一遍,不做具体推算,只要求对重点内容有个初步掌握,等老师讲述时学生的思路能与教师同步,使以后教学活动更易开展。同时知识讲授后还要要求学生经常复习,以免由于公式繁多而混淆或是遗忘,影响后面新知识的学习。在物理化学教学中,作业也是必不可少的教学环节,但作业太多学生疲于应付,太少达不到复习的效果。因此就要求精选习题,做到“少而精”,力求达到事半功倍的效果。同时为了弥补课堂教学时数少而教学内容较多的不足,可根据教学内容的安排,适当选留思考题,然后要求学生课后查资料,以论文格式上交,这样既锻炼了学生的写作能力,又提高了学生的积极性。 (2)改进教学方法和教学手段。在教学方法上,我们改进单一的讲授法,采用启发式、讨论式、互动式教学方法,努力为学生营造一个宽松的学习环境。具体做法是教师精心设计问题,通过提问、回答及组织学生进行讨论,在教师与学生之间形成一种良性互动式的教学模式。在教学手段上,我们采用多媒体教学与板书相结合的形式,使复杂抽象的问题简单化。对于难以讲解或表达的内容,可以运用动画、影片等手段把难以理解的概念形象化,引起学生的兴趣,加深学生的理解。但是多媒体教学也有它的不足之处,多媒体教学讲课速度较快,学生不能及时接受教师讲授的知识,更没有更多的时间做课堂笔记,不利于课后的复习和考试。因此要根据教学内容来确定是否选用多媒体教学。对于那些有图像,需要演示过程的教学内容,例如第六章相图的演示,第十章界面现象的毛细管现象、润湿现象等内容,多媒体教学能够化静为动,把枯涩的问题趣味化,便于学生深入地了解相关知识,能得到很好的教学效果;而对于重要公式的推导方面的教学内容采用板书的形式更合适。只有采用多媒体教学和板书相结合的形式,才能收到最佳的教学效果. 3合理、科学的考核方法 合理、科学的考核方法能够调动学生的学习兴趣和学习动力,提高学生主动学习的能力。签于此,我们结合本校的具体情况和专业特点,摒弃了传统的只以期末考试成绩为标准的考核方式,采用多项合并的方法综合测评。具体测评方法为期末考试成绩占总成绩的70%,体现学生动手能力的实验课程占总成绩的10%,平时成绩占总成绩的20%。平时成绩又分为三部分:出勤率占3分,作业成绩和平时的小测验成绩占12分,参与课堂讨论和随堂回答情况占5分。这样的考核方式明显提高了学生的学习热情,学生能积极参与课堂问题的讨论和回答,改变了物理化学枯燥,沉闷的课堂气氛,大大地提高了教学质量。 4结语 针对我校复合材料专业的具体情况对该专业开设的物理化学课程课堂教学进行了改革,包括教材的选择、课堂效果的整体设计、教学方法和教学手段的改革、课程考核体系的建立等。实践结果证明以上的教学改革方案大大提高了学生的学习兴趣,学生能够积极思考、回答问题,也极大地提高了教学质量。但是教研改革永无止境,我们会继续更深入地进行物理化学教学改革,使之建设成学生更受欢迎的课程。
航空航天论文:碳密封材料在航空航天领域的运用 《舰载武器》2011年第11期 摘要:碳密封材料是空间领域中的一种具有良好应用前景的摩擦密封材料。本文主要对应用于航空航天领域的碳密封材料的种类和工业领域相关的制备工艺进行了探究。 关键词:碳密封材料;航空航天;应用 制备工艺航空航天工业是事关我国国防事业的重要工业。在航空航天工业不断发展的背景下,这一领域研究人员开始对应用材料的密封可靠性问题展开了深入的研究。密封材料的性能是密封可靠性的主要影响因素。碳密封材料在这一领域有着优异的特性。 1航空航天领域常用的碳密封材料 1.1柔性石墨密封材料 从石墨自身的性能来看,它可以成为高温环境和低温环境下常用的密封材料。柔性石墨密封材料主要由石墨纸、柔性石墨卷材等材料组成。这种材料是天然鳞片石墨进行特殊加工的产物。它具有着良好的自润滑性能和耐热性。这种材料的化学惰性相对较大,可以抵抗酸碱盐溶液和一些有机溶剂的侵蚀。因此,它可以替代一些应用于航空航天领域的石棉材料和橡胶密封材料。柔性石墨密封材料中的柔性石墨材料可以用于低压静密封。 1.2增强石墨密封材料 在航空航天领域,增强石墨密封件主要应用于动密封、机械密封件的摩擦副和旋转接头之中。这种材料主要由多孔石墨浸渍而成。浸渍过程应用到了加压浸渍工艺和真空浸渍工艺等多种工艺。俄罗斯科学家将高强石墨密封环应用在了航天发动机的涡轮泵中,这一材料具有着高强度、高密度和低摩擦系数的特点。 1.3碳纤维复合材料 碳纤维复合材料主要由碳纤维-柔性石墨复合材料和碳纤维-树脂浸渍复合材料等多种材料组成。这种材料有着良好的耐磨性和独特的自润滑性。它可以应用在航空发动机涡轮的轴径部位。这种碳密封材料具有着导电性、耐腐蚀性,对电波和X射线也具有有效抵御的特性。它也可以适应中高压静密封环境的要求。 2碳密封材料制备工艺的应用 2.1碳密封材料的复合加工工艺 碳密封材料的复合加工工艺建立在超声振动辅助切削加工工艺和超声电火花加工工艺等工艺基础之上。超声振动辅助切削加工可以在降低切削温度的基础上,强化加工表面的质量。超声电火花技术是在电机中应用超声振动的一种加工方法。它主要利用电极端面合适的放电间隙来提升火花击穿概率,也可以提升加工孔的加工稳定性和加工效率。深化复合加工工艺,可以为碳密封材料在航空航天领域的应用提供一定的帮助。 2.2碳密封材料的抗氧化工艺 碳密封材料的抗氧化工艺涉及到了这一材料的生产过程中应用的单涂层技术和两涂层技术等技术。氮化硅、氮氧化硅和相关混合物可以有效强化碳密封材料的低温抗氧化性能和高温抗氧化性能化。与之相关的后处理技术也可以有效解决碳密封材料可能出现的微裂纹问题。 2.3碳密封材料的耐高温工艺 与航空航天事业有关的碳密封材料耐高温工艺主要由以下工艺技术组成:法国航空宇航公司所采用的一种与SiC有关的制备工艺;二是与离散碳纤维有关的隔热结构制备方法,这种制备方法中应用了乙二醇、丙三醇和石油油料等多种材料;三是由美国企业研发的一种建立在仿氧化硅基树脂技术基础上的碳密封材料耐高温技术。在对这一工艺进行应用,可以让碳密封材料在航天非隔热层的建构过程中得到推广。 2.4碳密封材料的致密化工艺 碳密封材料生产领域所采用的高强度碳密封材料制造法是以固体可流动颗粒状聚合物为压力介质的制造方法。碳密封材料先驱体的固化过程是生产过程中的关键要素。除此以外,热压成型法在碳密封材料中的应用可以让这一材料的致密性特征得到强化。它让应用于航空航天领域的碳密封材料的制备过程与含碳纤维符合材料和研磨沥青等基质材料之间产生了一定的联系。在经过电阻加热以后,压制而成的碳密封材料的密度可以达到1.30g/cm3。 2.5碳密封材料的防裂解工艺 防裂解工艺可以为碳密封材料在航红航天领域的应用提供一定的保障。具有梯度碳化物涂层的碳纤维增强复合材料的应用,可以借助传统的气相沉积法完成碳密封材料的制备工作。在这一方法应用以后,图层标称的热胀系数要高于地层的系数,表层到底层的热胀系数也会表现出渐变分布的特点,这样,在高温环境下,航空航天领域所应用的碳密封材料不会出现断裂的问题。 3结语 随着高新技术的不断发展,航空航天领域对密封材料的要求也不断提高。碳密封材料的应用已经受到航空航天领域重点关注,例如航空发动机对轴间密封材料的强度、抗氧化性和导热性有着严格的要求。通过对碳密封材料滑动摩擦磨损行为的探究,可以发现,碳纤维复合材料更适用于航空发动机主轴密封环之中。碳纤维编制方法和相关的工艺参数是航空航天领域的专家所研究的重要问题,其可以让碳密封材料应用于运载火箭的发动机泵密封件之中。碳密封材料在航空航天领域有着较为广泛的应用前景,创新相关制备技术是对这一材料的性能进行改善的有效方式。随着我国航空航天事业的不断发展,新型碳密封材料也会在这一领域得到进一步的推广。 作者:陈至锐 单位:长沙市望城区第一中学 航空航天论文:无氰酸性镀镉在航空航天零部件的应用 《航天工业管理》2016年第12期 摘要:介绍了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层结构,包括金属基体、预镀层、中间镀层、镀镉层以及钝化层,其中所述金属基体为钢铁基体和铝合金基体。对镀层结构进行中性盐雾试验2064h其表面无白色腐蚀物生成,耐盐雾性能比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。这种保护层在耐腐蚀性上取得了重大突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命。 关键词:航空航天零部件;无氰镀镉;镀层结构;高耐腐蚀性 引言 传统的氰化镀镉溶液性能稳定,镀层质量优良,因此,航空航天、航海以及一些特殊电子零部件采用氰化镀镉工艺制备防护层。氰化物是国家严令禁止使用的污染物之一,用无氰镀镉代替氰化镀镉已成为业内进行研究的热点课题。按照国家发展改革委员会《产业结构调整目录(2011年修改版)》的要求和贵州省经济和信息化委员会《关于淘汰部分含有毒有害氰化物电镀工艺专题会议纪要》(黔经信专议[2013]67号)工作部署,贵州省内电镀企业在2016年底前淘汰氰化物镀锌和氰化物镀镉有毒有害生产工艺。应贵州省装备制造业协会表面工程分会的要求,广州超邦化工有限公司开发了NCC-617无氰酸性镀镉工艺,提供了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层。NCC-617镀镉电镀废水用二甲基二硫代氨基甲酸钠沉淀处理后,镉离子的质量浓度小于0.01mg/L,满足GB21900-2008《电镀污染物排放标准》要求。 1镀镉工艺 无氰镀镉溶液成分及操作条件。 2制备流程 2.1钢铁基体镀镉钢铁基体镀镉具体操作如下: 1)前处理。对钢铁零部件进行碱性化学除油水洗碱性阳极电解除油水洗酸洗水洗阴极电解除油水洗活化水洗的工序。 2)镀镉。采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层,其δ为6~20μm,按GB/T13346-1992标准在200℃对镀件进行除氢处理20h。 3)钝化。镀镉层经2%~3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min,钝化层δ为0.3~0.5μm。 2.2铝合金基体镀镉铝合金基体镀镉具体操作如下: 1)前处理。对铝合金零部件进行化学除油水洗浸蚀水洗出光水洗的工序。 2)浸锌。第一次浸锌水洗退锌水洗第二次浸锌水洗。 3)化学预镀镍。在浸锌层上采用专用的碱性化学镀镍溶液制备化学预镀镍层。 4)镀镍。在化学预镀镍层上采用瓦特镀镍溶液制备镀镍层,其δ为5~10μm。 5)镀镉。在电镀镍上采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层,其δ为6~20μm;然后200℃对镀件进行除氢处理20h。 6)钝化。镀镉层经1%~3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min,钝化层δ为0.3~0.5μm。 3镀层性能 3.1耐腐蚀性 钢铁件按上述工艺制备的镀镉层,按照GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验。试验结果表明,采用NCC-617无氰镀镉工艺制备的镀镉层耐腐蚀性能明显高于氰化镀镉工艺,测试2064h镀件表面无白色腐蚀物生成,耐腐蚀性比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。 3.2柔软性 用弯曲法定性检验镀层的脆性,采用δ为0.2mm的黄铜片按NCC-617工艺镀镉,镀层δ为23.7μm,将试片弯曲180°,镀镉层无爆裂,镀层柔软性较好。 3.3结合力 按JB2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》,以热震试验法测定镀层结合力。将镀件放在烘箱中加热至190℃,然后取出放入室温水中骤然冷却,镀层没有起泡和脱落,结合力良好。 4结语 NCC-617无氰酸性镀镉工艺是为满足航空航天企业的要求而开发的,使用的添加剂与配位剂,克服了含EDTA无氰酸性镀镉工艺存在的镀层性能差和废水处理困难的缺点。在贵州省航空航天企业的应用表明,NCC-617无氰镀镉层耐蚀性、柔软性及结合力等性能均满足航空航天工业部标准的要求,并且废水处理能够达标排放,尤其是镀层的耐腐蚀性取得了较大的突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命,受到了航空航天企业的青睐。 作者:陈建锐;郭崇武 单位:广州超邦化工有限公司 航空航天论文:高校课程改革的航空航天论文 一、高校形势与政策课程当前存在的问题 (一)学校重视力度不够,师资力量薄弱 由于对形势与政策课程重要性的认识不足、对课程定位模糊等原因,高校对形势与政策课程的重视程度普遍较低,在师资队伍、场地建设和设备配置等软硬件方面的支持力度明显不够,直接影响到教师参与形势与政策课程教学的积极性,导致形势与政策课程授课的师资力量明显薄弱。当前高校形势与政策课的教师多为党政干部且以兼职为主,他们本身有比较繁重的行政工作,在精力投入方面无法得到保证,很大程度上影响了教学效果。 (二)运行机制不合理,授课模式“重师轻生” 目前我国高校形势与政策课程组织运行方式不够合理,大部分都是采取大课堂、专题报告的教学模式,互动很少,方法单一,课堂气氛沉闷。这种以教师为中心的满堂灌、填鸭式教学模式,忽视了学生的感受和诉求,难以有效调动学生的学习积极性,容易激起学生的反感和抵触情绪。通过课程改革前的问卷调查了解到,84%的学生不喜欢形势与政策这门课程的原因是在于课程的授课模式不合理,让他们感到毫无兴趣。此外,关于授课模式存在的问题,也有很多学者进行过研究,李小琳、段素梅、严莹、孙洪艳均提到了目前形势与政策课程的授课模式存在仅课堂理论灌输,忽视学生的主体地位,造成学生课堂参与度不高,知识接受效果差等问题。 (三)授课内容单调乏味,考核评价陈旧单一 形势与政策课程以往多采用大班授课或专题讲座,授课内容多为传统的思想政治教育内容,忽视了形势与政策课程的时效性特点,使得形势与政策课程与当前国内外形势、国家政策脱离,没有达到形势与政策课程的教学目的。同时,形势与政策课程的考核方式也相对落后。目前的考核形式大多是命题考查,让学生围绕某一问题完成一篇论文或报告。然而,学生所交论文大多“移花接木”,罕有自己的观点和见解,大部分学生并没有深入地探究并理解国内外形势与政策的焦点和热点问题。这种单调僵化的考核形式缺乏科学的评分依据,随意性较大,不能客观、准确地衡量学生对形势政策的分析能力与理解程度,更难以有效引导、调动学生关心国际形势、分析国家政策的积极性。 二、高校形势与政策课程改革的探索实践 针对当前我国高校形势与政策课程教育中存在的问题与不足,部分高校开始积极探索、实践形势与政策课程的教学改革,为提升该课程的教学水平和教学效果提供了有益借鉴。从2010年开始,北京航空航天大学经济管理学院对形势与政策课程进行了改革,围绕设定的主题开展互动式教学,改革后,已有五届本科生,700多人次参与了这一课程,累计开展讨论课40多讲。改革后的课程模式提升了课程的吸引力和感染力,使这一课程成为学生真心喜爱、乐于参与、持续受益的优质课程,也成为学生形势政策教育、理想信念教育的重要阵地。现将其改革做法总结如下: (一)丰富课程内容:自主选择学习主题 课程改革主要从两个方面入手对授课内容进行丰富:一是把课题的选择方向从一味的思想政治话题转向学生们普遍关注的经济、社会和民生问题,并充分尊重学生的主体地位,让学生拥有授课内容的选择权,即在授课教师团队拟定的大课题下,学生可以自由选择子课题进行研究。如“美债危机、欧债危机大讨论”、“深浅纵谈城镇化”、“历届三中全会政策效果的评估研究”等讨论选题。二是充分发挥学生的专业特点,培养学生的探索精神与独立思考能力。授课内容的选择紧密结合专业特点与专业知识背景,这样能够帮助和引导学生运用专业知识理性并客观地认识问题、分析问题并解决问题,为学生提供自主探索的机会和空间,提升课程的吸引力。如“解析现阶段通货膨胀成因及其对我国经济增长的影响”、“金砖四国经济增长模式与发展路径的异同分析”、“2012年度中国经济年度人物解读”等讨论选题。 (二)改革教学模式:以学生为主体,教师为主导 改革后的形势与政策课程,真正实现了以学生为主体、以教师主导的互动式教学模式,从课程内容准备到课堂内容展示,再到课堂问答交流,学生成为了课程的主体;教师的主导作用具体体现在以下方面:围绕时事热点,选择恰当的讨论选题,通过由浅入深地递进式选题设计,实现了课程的拓展和延伸;引导课堂讨论,营造出开放、活跃、平等的课堂交流氛围;为学生答疑解惑,对学生们的展示、讨论内容进行点评,并指出进一步研究的方向和思路。此外,在改革后的课程教学模式中,十分注重、提倡团队学习。在专业优先、兼顾兴趣的原则下,学生自由组建成为8-10人的学习小组,分工、合作完成资料查找、数据分析、成果展示等学习任务,在实践中提升自主探究和协作创新的能力。在团队学习和合作研究的过程中,学生既分工明确又独立自主,互相配合互相学习,这种基于学习团队的教学模式不仅加深了学生对课题的认识和了解,同时也提高了他们动手实践、团队协作和组织策划能力。 (三)优化授课形式:学习团队作品展示 课程改革以授课形式作为切入点,鼓励学生采用情景展示、辩论赛、话剧、新闻会、相声、小品等情境式展示方式,以课程作品讨论作为形势与政策课堂教学的中心,通过生动和鲜活的展示方式激发学生对形势与政策课程的学习兴趣,构建“以学生为本,启发互动”的授课形式。传统的形势与政策课程依旧坚持授课教师讲课、学生被动接受的教学模式,并没有实际发挥学生在教学中的主体地位。而北航经管学院形势与政策课程改革通过探索并实践多种展示方式来丰富课堂教学活动,加强课程的趣味性,也为学生的展示交流提供了平台和空间。 (四)加强课程延续性:优秀成果转化发表 网络学习协作平台是北航经管学院形式与政策课程改革的重点之一,通过网络学习协作平台,学生们可以在网上交流探究问题、解决办法与心得体会,分享课题研究成果,网络平台有效促进了“互帮互助互学”的良好学习氛围的形成。与此同时,学院刊物《观愿》还专门开辟了形势与政策课程优秀论文板块,激发学生的学习热情。授课教师还指导学生将其研究成果凝练成为主题明确、思路清晰、论证严谨的学术论文,并发表在相关刊物上。从北航经管学院的课程评价结果看,学生对形势与政策课程的评分从改革前年平均分72上升到改革后年的93分,在必修课中排名第三;其中,针对“开课必要性”一题,选择“十分有必要”的同学从12%上升到了97%。在形势与政策课程研究成果的基础上,学生累计在各类期刊公开8篇,参加学术竞赛获奖多达31人次。此外,在学生的课程总结中,“喜爱”、“收获”、“感谢”成为了高频词汇,表明了学生对改革后课程具有很高的认同度。总体看来,北航经管学院形势与政策课程改革分别从丰富课程内容,改革教学模式,优化授课形势与加强课程延续性四个方面入手,以学生的兴趣与发展需求为出发点,对形势与政策课程进行全面、立体、综合的改革,从而有效提升了形势与政策课程的教学效果。 三、高校形势与政策课课程改革的对策建议 (一)制度体系建设是巩固和完善形势与政策课程改革的首要前提 高校要充分意识到形势与政策课程教育在大学生思想政治教育中的重要作用,从本校的实际情况出发,制定针对性强、易于操作的教学计划,强化形势与政策课程教学的过程监督机制,确保形势与政策课程教学工作的扎实开展。高校应制定健全、明晰的制度,明确各个部门的责任和要求,齐抓共管,形成合力。学校党委应明确课程的总体方向并发挥导向作用,同时对课程教学过程进行监督、指导;教务部门应在学生培养计划中明确形势与政策这一公共必修课的突出地位,重视师资引育和课程教学研究,并对教学改革提供必要的经费支持;学校团委和学生工作部门应充分发掘资源,对课程的讲座报告、实践教育等环节提供支持;网络信息部门应在课程网站建设、课程信息、讲座报告宣传、成果转化推介等方面,积极发挥作用。 (二)师资队伍建设是巩固和完善形势与政策课程改革的重要保障 教师在形势与政策课程教学中发挥着主导作用,师资队伍建设直接影响形势与政策课程的教学效果。因此,高校必须重视形势与政策课程的师资队伍建设。首先,高校应坚持宁缺毋滥的原则,严把教师质量关。形势与政策课程的任课教师必须具有坚定的政治立场和正确的理想信念,确保课程教学的主旋律和正能量。此外,由于形势与政策课程的教学内容具有政策性、时效性和动态性的特点,势必要求教师自觉关心国内外时事要闻,具备敏锐的洞察力和前瞻性。其次,高校应重视师资队伍的培育和建设。形势与政策课程的有效开展需要一支政治觉悟高、教学能力强的师资队伍。一方面,高校应从政策上引导、鼓励更多地专任教师愿意投身该课程的教学科研活动,并对其进行科学的选拔、培训;另一方面,针对校内师资队伍的不足,高校应安排专门的经费,从校外引进相关的专家、学者,作为形势与政策课程的兼职教师,从而形成引育结合、专兼相辅的师资建设格局。 (三)模式与内容创新是巩固和完善形势与政策课程改革的核心动力 首先,高校应尝试互动式、讨论式的课堂教学模式,提高学生的参与度,进一步发挥课堂教学的主阵地作用。形势与政策课程的教学容易陷入枯燥说教、照本宣科的陈旧模式,只有引导学生参与课堂互动、讨论,才能真正激发学生学习和思考的积极性,最终达到让学生在理论上知晓、在情理上认同、在实际中践行的教学效果。其次,高校应重视实践教学在形势与政策课程教学中的突出作用,从而对课堂教学形成有效的延伸和补充。通过实践教育,让大学生走出校园,了解世界,开阔视野,亲身感受社会形势,实地调研政策效果,从而唤起学生的内心共鸣,真正理解、认同党和国家的相关政策。最后,高校应加强形势与政策课程教学内容的时效性、创新性和针对性。形势与政策课程的教学内容不应是一成不变的,必须依据时事变化,推陈出新,与时俱进,使得教学内容紧密契合当下的国内外实际,从而引导学生胸怀大局、把握大势、着眼大事。 作者:宋晓东郑海涛贾国柱单位:北京航空航天大学经济管理学院 航空航天论文:国防电子形势下的航空航天论文 1现代装备环境下,自动化测试系统越来越重要 我们还应该看到任何一台电子系统或装备,都会经历从研制、设计再到生产等多个环节。而在这所有环节中,都会涉及到测试测量和验证,这也就意味着在全寿命周期中都会有自动化测试系统的身影。所以,在航空航天以及国防电子领域,随着电子装备系统的不断进步,无论在装备保障还是在产品的全寿命周期,自动化测试系统都已成为不可或缺的重要组成部分。 2自动化测试系统发展及面临的问题 综合国内外的应用情况,自动化测试技术在几十年前就已经应用在航空航天与国防电子领域,在应用过程中测试技术也在不断地完善和发展。第一代自动化测试系统初步实现了自动化测试这一概念,由仪器替代人工来实现相关测试任务;第二代测试系统则引入了通用化、标准化的概念,使得仪器系统更加综合化;第三代测试系统更以“开放化”为核心,引入先进商业技术和货架产品,降低测试成本。这些推动了自动化测试系统在航空航天与国防领域的广泛应用。但是虽然历经了几代技术的变革演进,时至今日,自动化测试系统依然面临着不少挑战和困境:1)高昂的拥有成本。针对复杂的被测对象,测试系统在保证测试质量的同时,还要完成繁复的测试任务,这往往意味着长周期的开发时间和昂贵的系统费用。而且一旦被测对象发生变化,测试系统也需要进行相应的升级和更换,会带来更多工作负担和费用。2)通用性不足。各个系统独立设计完成,没有统一标准的规范,导致测试系统型号繁多互不通用,给后勤保障带来极大的压力。同时因为系统间的不通用,也会带来重复设计、重复投资的现象,间接提高测试成本。此外,还有“用户端的测试数据和设计端测试数据无法连接”、“对操作人员要求高”等问题。综合看来,这些问题所涉及到的不单是测试技术本身和仪器技术指标的问题,更多的是仪器系统架构的问题。 3下一代自动化测试系统与“合成仪器” 正式因为这些困难和挑战,国内外不少专家学者都已经参与到下一代自动化测试系统概念的讨论。在这些讨论中,对自动化测试系统共同的要求就是:1)降低全周期的开发维护费用;2)增强通用性和互操作性,提供最大的系统灵活性;3)进一步提高测试质量。下一代自动化测试系统概念的一个典型代表就是美国的“NxTest”(nextgenerationautomatictestsystems)系统概念。此系统概念关注于:如何降低自动化测试系统的全周期费用,如何提供系统灵活性和互操作性,如何降低系统开发、部署和升级时间,以及如何减小后勤保障规模和占地空间。基于这样的目的,“NxTest”提出要采用开放的软硬件体系及商用标准架构为构建思想。从这里可以看到,随着下一代自动化测试系统概念的提出,对系统架构有着更高的要求,而“合成仪器”的架构概念也在这时受到越来越多地关注。“合成仪器”架构即采用标准的测试硬件模块组成通用的仪器系统,测试测量任务与升级完全由测试软件来实现。在这种架构下,自动化测试系统将由原先台式仪器系统的模式逐渐过渡到模块化仪器系统的模式,同时会格外强调软件在整个测试系统当中的重要性。这样的架构改变带来的好处是显而易见的:1)借助模块化硬件的优势,系统本身也更加灵活和冗余,通过简单更换模块来更新或者升级系统,节省了大量硬件投入成本,也为系统的通用性奠定了基础;2)仪器系统将会更加小巧,在有限空间内集成度将会更高,以适应更为复杂的测试任务;3)模块化系统的背板定时同步功能也使得基于模块化仪器的系统拥有远好于台式仪器系统的系统性能。这些优点有相当一部分是得益于模块化的硬件平台的应用。也正因为如此,作为“NxTest”概念实施项目之一的海军型“eCASS”自动化测试系统在2012年就采购了NI公司的PXI模块化仪器平台来作为其系统硬件架构核心。类似的,BAE公司也采用NIPXI平台替代原有VXI平台实现“合成仪器”概念下的新型测试系统。同时,在“合成仪器”架构下,软件相比于以往发挥着更为重要的作用。所有仪器功能和任务的定义都用软件来完成,实现由软件来“决策”在何种测试任务下调用何种测试硬件资源,同时“实施”复杂测试任务的管理和优化。软件层面将会倾入设计者的更多心思,来考虑如何保证系统测试功能完整性的同时减少系统日后的升级负担。软件也从原先测试程序开发的单一层次过渡到集成系统服务、测试程序开发和测试管理三者一体的架构上。考虑到这些因素,洛克希德马丁公司在其“LM-STAR”项目中运用NITestStand测试管理软件和NILabWindows/CVI来实现开放式的软件架构进行系统的构建,有效继承了以往测试程序集(TPS)的同时提供了足够的系统灵活性。 4结语 随着电子装备系统越来越多的应用,自动化测试系统与技术仍然面临着困难和挑战。在这一形势下,下一代自动化测试系统概念被广泛讨论,其中核心之一就是“合成仪器”的架构概念。而这一架构概念改变了以往台式仪器系统的模式,取而代之的是模块化仪器系统的模式,同时强调软件的关键作用。下一代自动化测试系统概念已经开始融入各个新型测试系统项目的构建,也在预期的未来会更多地应用到航空航天与国防电子领域,让我们拭目以待。 作者:刘旭阳单位:美国国家仪器有限公司 航空航天论文:本科临床医学航空航天论文 1研究对象和方法 1.1研究对象 目前全军只有一所军医大学有航空航天医学这个专业,培养本科生,每届培养100多人,其中有30人到北京空军总院实习,其他的人留在其附属医院实习。航空航天学员大五开始实习,一共实习45周,其中外科16周,内科13周,专科16周。实习的环境有病案讨论、专题讲座、临床技能培训等等。 1.2研究方法 一、二级指标参照《军队院校教学评价方法》(2010版)及总参、总政《军队院校人才培养目标模型》的具体指标体系,从教学设计、教学条件、过程管理和质量效果四方面形成空医专业本科临床教学质量监控指标体系的一、二级指标。通过资料收集、专家座谈、个案分析(第四军医大学)等方法,总结空医专业本科临床教学体系的构成特征;对照《军队院校教学评价指标体系》、《军队院校人才培养目标模型》的具体指标,构成空医专业特色的评价指标,形成28个三级指标。因此,为了评价该军医大学航空航天医学临床教学质量监控水平,设计具体的评价方法为:评价结论分为优秀、良好、合格、不合格四种,其评价结果由28个三级评价点组成,每个评价点可以被评为A、B、C、D四个等级(其标准见细则,只列出A和C等,B等介于A和C等之间水平,D等低于C等水平),最终评价结果标准分为:优秀:A≥23,且D=0;良好:A+B≥23,且D≤1;合格:A+B≥18,且D≤3;不合格:A+B≤15,或D≥4。最后使用指标模型,应用于某军医大学的航空航天医学临床教学质量监控评价中。 1.3数据收集 1.3.1根据指标体系初稿,设计“航空航天医学本科临床教学质量监控指标体系三级指标确定及细则判定表”,采用德尔菲专家咨询法,按医学教学:教学管理:卫勤管理=3:1:1,比例,选取了15位专家,通过两轮问卷调查,汇总意见,统计数据,最终形成指标体系。 1.3.2通过查阅相关文件、座谈访谈、问卷调查、听查课、实地考察等方式,检阅某军医大学每个三级指标,其结果得分25个A标准,得3个B标准,达到优秀标准。 2研究结果 2.1建立评价指标的层次结构 首先建立决策问题的递阶层次结构模型,将评价指标按它们的性质分成若干层,构成一个以目标层、中间层及备选层所组成的递阶层次结构,如图1所示。目标层为:航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系。中间层为ABCD四个等级。备选层为:教学设计、教学条件、过程管理和质量效果。 2.2指标体系模型及其结果 2.2.1采用德尔菲法发放15份咨询表,收回有效咨询表15份,统计结果为否定三级指标数7个,否定细则标准数9个,修正7个三级指标,修正9个评分细则。综合意见,形成第二轮专家咨询表。 2.2.2发放第二轮咨询表15份,收回有效咨询表15份,统计结果为,大家一致同意所有指标及评分细则。并最终形成"航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系"经过专家咨询,最终确定一级指标为A1教育设计、A2教学条件、A3质量管理、A4质量评价,二级指标为B1专项规划、B2人才培养方案、B3课程标准、B4教员队伍、B5管理队伍、B6教材建设、B7教学装备设备、B8信息资源、B9质量保障、B10制度落实、B11档案管理、B12学员学习情况、B13教员授课情况、B14服务部队、B15内部反映,三级指标为C1改革项目、C2五年制航空航天医学专业人才培养方案、C3五年制航空航天医学专业课程标准、C4高职授课、C5教学管理干部工作经历、C6学员队干部、C7临床教学教材、C8空勤科、C9其他空医专业特色临床教学科室(心理评测、心理学选拔、心理健康维护、高压氧疗法)、C10专业学科网络课程资源、C11航空航天医学专业图书数量、C12质量保障体系、C13日常见习、实习制度、C14空军特色科室课程实习制度、C15空军常见病、多发病专题学习制度、C16档案室建设、C17档案管理制度、C18空医特色课程见习、实习考核成绩、C19校首长听查课成绩、C20教研室主任听查课成绩、C21督导组专家听查课成绩、C22学员履行空医历史使命的价值观、C23学员履行空医岗位责任或重大活动表现、C24教员对院校领导重视教学的满意度、C25教员对以教学为中心的机关各部满意度、C26教员对学员学习风气的满意度、C27学员对临床教学保障的满意度、C28学员对教员授课质量的满意度。 2.3航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系的评价结果 经过查阅相关文件、座谈访谈、问卷调查、听查课、实地考察等方式,评价某军医大学航空航天医学专业本科临床教学质量监控质量,最后得分为24个A标准,得3个B标准,达到优秀标准(见表1)。 3讨论 “指标体系”,设计合理,评价客观,应用性强,能够满足航空航天医学专业本科临床教学质量监控需求。 (1)设计指标体系时综合考虑了航空航天医学专业教育设计、教学条件、过程管理、质量评价的影响和作用,按目标一中间一备选模式,兼顾指标的科学性、层次性、可操作性、可比性、动态性及指导性原则,使航天航空医学专业本科临床教学质量与教育设计、教学条件、过程管理、质量评价相互协调发展; (2)表征航空航天医学专业本科临床教学质量的指标可为教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四大系统,其又由共计28个单项指标组成。单项指标选取能与其他学校、教学医院或专业轨道相互比较的指标.。 (3)构建上述指标体系时,应当做二轮以上问卷咨询,对问卷内容进行调整,并且集中专家意见,使其最终获得满意的协调一致性。 (4)对单项指标进行标准化时,应当注意指标上、下限的选取。下限要以基本满足航空航天医学专业本科临床教学质量监控基本指标为界;而上限可分远期航空航天医学专业本科临床教学质量发展方案进行界定。 (5)对航空航天医学专业本科临床教学质量可持续发展的过去、现状及未来的发展趋势进行综合评价,并与其他学校、教学医院、专业或者轨道进行比较,确定航空航天医学专业本科临床教学质量监控评价指标体系。中间层为ABCD四个等级。系统层为:办学定位、教学环境、质量监控环境可持续发展近期及中长期方案。综上所述,通过建立指标体系评价某军医大学航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境[6]。 4讨论 通过建立指标体系评价军医大学某学年航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境[14-16]。教育设计[17]。分析出来的具体指标包括:改革项目,航空航天医学专业人才培养方案,航空航天医学专业课程标等。教学条件[18]。分析出来的具体指标包括:高职授课课时比例、师资结构、教学管理干部工作经历、学员队干部工作经历、专业教材、空勤科、专业科室、专业学科网络课程资源、专业学科网络课程资源等。过程管理[19]。分析出来的具体指标包括:质量标准、质量保障、质量评价、质量监控、质量评估奖励、日常见习、实习制度、专业课程实习制度、空军常见病、多发病专题学习制度、档案室建设、档案管理制度等。质量评价[20]。分析出来的具体指标包括:专业课程见习、实习考核成绩、校首长听查课成绩、教研室主任听查课成绩、督导组专家听查课成绩、学员履行空医历史使命的价值观、学员履行空医岗位责任或重大活动表现、教员对院校领导重视教学的满意度、教员对以教学为中心的机关各部满意度、教员对学员学习风气的满意度、学员对临床教学保障的满意度、学员对教员授课质量的满意度等。综上所述,通过建立指标体系评价某军医大学航空航天医学专业临床教学的监控质量是否达标,分别从教育设计、教学条件、过程管理、质量评价四方面进行分析,以促进临床教学的管理规范性、提高教员的授课质量、增强学员的学习积极性、改善临床教学的授课环境。 作者:袁玮卿董晓建鲍臻朱靓殷进功工作单位:第四军医大学 航空航天论文:大学医学航空航天论文 1努力提高“转变思路”能力,确保提高教学质量 多年的教学实践表明,专业课教学任务不同于基础课程的教学模式,常常面临讲授过于简单、学员兴趣较低,讲授过于深入、学员难以吸收的问题[2]。这就要求教学组全体教员科学备课、精准指导,努力提高教学“效益”,实现教学水平的提高。 1.1集中优势,补弱固强 在教学过程中,每学年开学前,教研室主任和教学组长,根据教学对象的不同,集中优势教学资源、汇聚精干力量,选定任课教员。并安排年轻教员试讲,全体教学组对年轻教员的试讲提意见、挑“毛病”,确保教学水平。在课程教学过程中,要善于找准理论与实际的结合点,理论课上以案例分析为主线讲解内容;实习课上以理论回顾为主线体验实践,并适时调整实习课的教学内容及其与理论课的衔接过程,确保教学工作的正确性和科学性。 1.2全面学习,强化自身 自身素质的提高应引起全体教员的高度重视。要求年轻教员,尤其是以前未接触过航空航天医学知识的非现役教员、带教实习课的研究生,进教研室当年不参加大课和小课教学,只作为辅讲教员随堂跟听每一位教员的授课。同时要求不仅学习本专业相关的专业知识,还要系统学习航空航天医学专业的各门课程。对于有教学经验的教员,在平时的授课中要充分准备,并在教案中体现教员本人对本次教学内容最新进展的掌握情况,在提高教员专业水平的同时,确保提高教学质量。 2努力提高“师资储备”能力,确保丰富教学形式 基于专业课教学“练为战、学为用”的特点,教学方向问题尤为突出。教员必须始终把好转变部队战斗力生成模式,提高学员任职能力的方向。然而由于编制体制调整,教研室教员数量太少,同时部分同志出国留学、不在岗,造成主讲教员人数偏少,且有职称断层现象。只有提高师资力量的储备能力,才能圆满完成教学任务。 2.1处理好“内”与“外”的关系 各教研室每学年开学前,会根据教学对象和教学内容,外请本学科专家前来做专题讲座。如教学对象为本科学员,对航卫保障工作一片空白,则外请专家多为常年工作于航空兵部队的航空军医、卫生队长和场战医院院长等。如教学对象为进修生,他们大多来自一线航卫保障岗位,则外请专家多为专业研究人员或空军医学研究所的同行专家。这一举措弥补了“内”部人员不足的矛盾。 2.2处理好“专”与“兼”的关系 军事航空医学需要研究高性能战斗机飞行人员的卫勤保障问题。近年来,教研室从实际出发,与对口航空兵部队在自愿的基础上建立院校教育和部队训练相结合的协作关系。选取工作正规、制度健全、业务建设较好、卫生工作基础好、卫生人员素质较高的航空兵部队具有相应的航卫保障专业知识和组织指挥能力的卫勤领导和能够担负教学任务的航空卫生保障工作的相关人员担任教研室的兼职教员,按照教学计划,完成一定学时的教学任务。由于他们有较丰富的航卫工作经验和一定的组织能力,并具有相应的学历和资历,对他们的课堂教学效果,学员们反映良好。通过“专”业教员与“兼”职教员相结合,使课堂教学异彩纷呈。 2.3处理好“教”与“研”的关系 在教学布局上,教研室着眼于提高学员的综合素质和能力,精心设计教学板块和专题,在教学中注重将创新理论、本专业研究进展与教学工作有机结合,增强学员分析解决问题的本领。在完成教学计划的前提下,按照研究生工作安排和科研进展,有目的地选择对本课程感兴趣又学有余力的学员组成课外科研小组,由教研室内学校评定的本科生早期接触科研导师指导,进行文献查阅、撰写综述和课外科研实验等活动;参加研究生开题报告、中期汇报和论文答辩,扩大教学内容。由于“教”学与科“研”工作的有机结合,不仅丰富了教学内容,而且可利用学员的新颖思路和创新思维推动本学科学术研究工作的开展。 3努力创造“良好氛围”能力,确保促进教学工作 3.1发挥工作动员优势 航空航天医学系在每学年的教学正式开始前都会组织开课动员,提高教员的教学热情和学员的学习热情。教研室也会因时因地进行教学动员,组织集体备课、集体讨论。并通过先进教学个人、优秀教案等评比,激励教员人人争先进,个个当标兵。 3.2运用先进教研室成功经验 学习先进典型,是激励教员的强大动力。教研室通过定期组织教员跟听其他先进教研室优秀教员的课堂听课,学习他们的授课方式和特点,并在教研室内部建立必要的会议制度,进行学习体会交流,进一步制定符合本门课程教学的工作计划和方案,使教研室自身的课程教学有所突破,保证课程质量稳步上升。 4努力提高“教学保障”能力,确保教学任务的需求 教学任务的圆满完成,要求各级教学相关部门树立“以学员为本”理念,建设高效的保障机制,全面保障任务需求。对于教研室和教学组而言应该从以下做起。 4.1确立理论与实践相统一的思想 多年来,我教研室积累了大量航空兵场站航卫保障工作的录像片,为学员理论知识联系工作实际提供了不可多得的视频教材。使学员掌握航空航天医学各相关学科的知识结构,并能应用于实际工作。通过理论学习与视频教学相结合,提高学员的知识运用能力,并可满足航空兵部队第一任职的需要。 4.2探索从工作实际出发的途径 航空航天医学专业课是在学员即将进行实习,来年步入工作岗位的时机开展的,其学习目的是为了将来在航卫保障中能够发挥作用。因此,教学工作应该从适应航卫保障工作的角度去完善。实习课为学员提供动手操作、贴近实际工作的机会,教研室教员渊博的专业知识、熟练的操作技术,会使学员们受到极大鼓舞。外请专家、兼职教员丰富的工作经验和对航卫工作的敬业精神,使学员受到了潜移默化的教育,从而提高了学员对基层航空卫生保障工作的热情。 4.3注意提高统筹协调的能力 在教学准备中,尽量协调争取学校和系里的投资和申请专项经费支持,同时,教研室拿出部分经费,不断补充新近出版的专业书刊,丰富专业资料。增添新设备、改善实验室的硬件条件,为航空航天营养与食品卫生课程建设提供专业实验室;不断补充多媒体教学、网络教学等现代化教学手段所需的硬件设备,为学员创造更好的学习条件;请领部分装备部队的最新航卫保障装备,为学员提供尽早接触、提前适应部队航卫保障工作的机会。从而提高学员的学习效率。总之,经过各级领导和全体教员的共同努力,航空航天医学专业课教学改革取得了一定的效果,通过专业课学习使其对飞行员、航天员卫勤保障有了深刻的体会,为做好未来的航空卫生保障工作打下了坚实的基础。在今后的教学中,应该进一步扩大协作,提高教学质量,丰富教学内容,努力为培养合格的航空航天医学人才做一些具体的、实际的工作。 作者:王文岚1常耀明1李金声1袁鹏2工作单位:1第四军医大学航空航天医学系航空航天卫生与卫勤教研室2第四军医大学研究生院 航空航天论文:全市船舶工业航空航天产业发展报告 一、产业发展现状分析(提供2013年底和今年1-8月份数据) 1、产业规模,产出,投资 目前,全市涉航企业有48家。2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。截至目前,全市航空航天产业在建重点项目21个,总投资达204.46亿元,累计完成投资49.22亿元,同比增长92.6%。 2、主要产品 通用航空、航空航天信息技术、航空航天新材料、航空大件加工及部件组装、航空机电、客舱设备及内饰件、宇航级高可靠电子元器件等。 3、规上企业,龙头企业和基地型企业 规模以上企业14家。龙头企业5家,铝业有限公司、市精密合金厂有限公司、纤维材料有限公司、航天特种材料有限公司、航空有限公司。 4、市场份额,至少20%以上,单个企业产量,技术 市精密合金厂有限公司拥有的具有自主知识产权的高温合金大型精密浇铸技术处于世界领先水平,是全球第3家(中国第一家)掌握该技术的企业,国内市场占有率超20%,2013年超纯净镍基高温合金系列产品实现销售2.6亿元。 5、品牌 中国驰名商标:“绿扬” 著名商标:华阳及图、彤明、“DSLY及图” 6、区域布局 初步形成“一城两园多基地”的空间格局(航空航天产业城、市航空航天产业园、京口航空信息产业园、京口航空航天高性能铝合金材料产业基地、句容航空复合材料产业基地、丹徒航空航天制造及配套产业基地) 二、为什么作为重点产业? 1、产出规模,增速,发展前景 2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。航空航天产业作为国家战略性高技术产业,具有产业链长、辐射面宽、拉动效应强等鲜明特点,对相关产业的带动为1:10,对科技和经济发展具有巨大的带动作用。相关数据显示,近5年全球航空航天产业的增速为25%,远超同期GDP的增速。未来20年,我国共需要ARJ-21同类飞机1000架、国产大飞机C919同类飞机2700架、军用运输机230架,对应市场容量分别为300亿美元、1350亿美元、161亿美元,航空航天信息技术产业产值将超过500亿元美元,航空航天产业已经成为快速上升的战略性产业。 2、财税贡献,占第二产业份额 2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元,同比增长107.7%,利税11.3亿元,同比下降79.5%,利润7.5亿元,同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元,同比增长12.5%,利税5.17亿元,同比下降49.0%,利润8.87亿元,同比下降74.4%。 3、提供就业情况 提供就业岗位2万个。 4、投资规模,市场导向,企业家信心 截至目前,全市航空航天产业在建重点项目21个,总投资达204.46亿元,这些项目投产后可实现销售规模达1000亿元以上。国家出台的高端装备制造“十二五”规划将航空航天产业作为战略性新兴产业提升到国家战略推动层面,给予宏观政策支持,市场前景巨大,企业家对未来发展充满信心。 5、要素保障和服务支撑 研发支持,人才支持,金融支持,园区载体支持(土地、环保) 三、我市如何培育重点产业政策建议 1、产业规划导向,定位准确,布局合理,保障有力 总体规划、单项规划,用1-2年时间制定产业规划 2013年,联合南京航空航天大学编制出台了《市航空制造产业发展规划纲要》。《规划纲要》明确我市航空产业布局、发展重点和目标。2012年,为加快我市航空航天产业发展,编制了《市航空制造产业发展规划纲要》(征求意见稿)。 2、如何强化政策扶持 国家、省、市、县区四级政策 3、要素配套保障 人力支持,公共服务平台 船舶与海洋工程产业 1、产业规模,产出,投资 全市拥有船舶及配套企业95家,其中,造修船企业30家,具有万吨以上造修船能力的企业7家;船舶配套企业65家。2013年,船舶与海洋工程产业实现销售收入243.1亿元,位居南通、泰州、扬州、南京之后,列全省第五,占规模以上工业比重的5%,其中销售收入过亿元的企业11家。2012年1-8,实现销售188.48亿元,同比增长16.3%,利税9.4亿元,同比增长4.5%,利润7.5亿元,同比下降3.6%。截至目前,全市船舶与海洋工程在建重点项目9个,总投资94.62亿元,累计完成投资10.75亿元,同比下降33.62%。 2、主要产品 船舶产品:海洋工程船、全回转工程船、液货运输船、散货船等。 配套产品:中低速柴油机及发电机组、螺旋桨、船舶电器、船舶电气与自动化控制系统、船舶救生装置、船用锚链、船舶辅机、甲板机械、舾装件、海洋系泊链、海洋平台吊机及救生装置、海洋工程大型结构件等产品。 3、规上企业,龙头企业和基地型企业 规上企业44家,龙头企业5家,省船厂(集团)有限公司、新韩通船舶重工有限公司、中船设备有限公司、鼎盛重工有限公司、赛尔尼柯电器有限公司。 4、市场份额,至少20%以上,单个企业产量,技术 省船厂(集团)有限公司的高技术海洋工程船和全回转工程船两大产品,国内市场占有率高达70%以上,创造了27项中国第一,位居全国同行业之首,2013年,完成工业总产值28.6亿元,实现销售共计20.1亿元,利税6.5亿元。 中船设备的中速柴油机国内市场占有率第一,2013年,实现主营业务收入14.03亿元元,利润1.20亿元元,同比增长16.4%,连续四年利润总额超亿元。在柴油机及动力系统集成、发电机及电气系统集成、海洋工程机电等领域处于全国领先水平。 赛尔尼柯电器有限公司的高端船舶和海洋工程配电板连续五年国内市场占有率第一并进入国际前列,2013年,实现销售3亿元,在船舶与海洋工程电气与自动化控制等领域处于世界先进水平。 中船瓦锡兰螺旋桨有限公司的船舶螺旋桨国内市场占有率超过40%,2013年,实现销售5亿元,在螺旋桨与轴系设计制造、船舶动力打包集成等领域处于世界先进水平。 正茂集团的海洋工程系泊链国际市场占有率超过20%,2013年,实现销售3.1亿元,在海洋工程系泊链设计研发处于国内领先水平。 5、品牌 省著名商标:“蓝波”、“赛尔尼柯SaierNico”、“三星及图”、“三山”图形 名牌产品:“威和”桥式起重机 6、区域布局 船舶建造:初步建成润州龙门港及高资港区域、京口区新民洲区域、扬中市团结港至胜利河区域三个船舶建造集中区。 船舶配套:形成了润州工业园区和新区为核心的国家级特种船舶及海洋工程配套产业基地。 航空航天论文:航空航天行业的信息化建设 0 引言 航空航天行业信息化是指航空航天行业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和销售等各方面广泛应用现代信息技术,建立现代企业信息系统,从而不断提高生产、经营、管理、决策及研究开发方面的能力、水平和效率,最终提高我国航空航天行业的核心竞争力。 近年来,我国航空航天企业信息化建设取得显著成效,已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节,诸如CAD,CAPP,CAM,CAE,PDM,PLM和ERP等单项技术与系统的应用比较普及,产品研制周期明显缩短,设计制造质量显著提高。 1 航空航天行业的信息化建设内容与作用 航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。 1.1 企业总体的信息管理 企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中,由于需要涉及整体调动和资源整合很多,ERP作为对企业资源进行有效共享和利用的系统,可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。 1.2 研制与制造的协同 在航空航天行业,信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程;其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性,需要采取信息化手段进行约束;其设计与制造中涉及大量的信息系统,并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作,以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种BOM表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位,大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理,上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时,近年来航天企业的研制与生产并重,设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。 航空航天行业又与其他行业不同,对质量管理、产品可靠性的要求非常严格,每个零部件要能追溯生产制造源头。 PDM主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。PLM则指产品生命周期管理,作为全局信息的集成框架,可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架,即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。PDM和PLM可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境,设计人员可以跨越空间的限制,利用计算机通信网络等技术实现资源共享,完成异地协同设计与协同制造。 重点需要实现下列两个方面的集成:(1)PDM,PLM与CAD/CAPP/CAM的集成;(2)PDM,PLM与ERP的集成。ERP与PDM,PLM的互通,可以最大限度地共享企业全部信息系统。将PDM和PLM技术引入航空航天企业的研制和生产过程中,对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义,能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。 1.3 实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成,提升产品研制能力 CAD,CAPP,CAM及CAE主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化,在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看,航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域,如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等;多学科多性能的要求致使各种CAE之间需要协同,而在CAE仿真后进行的优化也需要CAD与CAE之间实现协同。 在航空航天产品的研制技术方面(CAD和CAE),通过数字样机的建立,可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言,在航空航天产品研制中全面采用信息化技术,可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立产品的数字样机,取消全尺寸实物样机,使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高,大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。 CAPP与CAM则指航空航天产品的制造协同。CAPP包括工装设计系统建立和工艺系统,在工装分类和典型化基础上,建立各自的工装设计资源库;开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统,加强工装标准化、组件化和系列化工作,显著提高工装设计效率;实现产品模型在工装设计过程中的信息共享,提高工装设计与产品设计的协同程度;进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究,使工装快速组合装配,满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面,针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程,利用CAE进行计算机模拟的研究与应用,实现工艺方案的评估及优化;最终实现工艺流程的优化。CAM方面,运用CAD进行制造过程的前期设计,利用CAE进行计算机模拟,实现CAM方式与过程的优化。 总之,设计人员通过CAD完成设计,由专门仿真人员利用CAE完成设计多性能之间的协同仿真优化,通过CAD得到最终设计;而后通过CAD,CAE与CAPP,CAM的协同完成航空航天产品制造的过程。同时,运用两者之间的沟通,通过对航空航天产品的整体信息化建设,建立起CAD设计知识库、CAE仿真知识库、CAPP和CAM的制造工装知识库,使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。 2 航空航天行业的信息化建设目标 通过上述几个部分的交互运用和协同,可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程,最终达到以下目标: (1)实现信息的共享和传递速度,加强各地各部门之间的沟通与交流,提高工作效率; (2)确保整体信息流的畅通,如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等,有效开展工艺与设计的网上协同工作; (3)提高总体设计能力,建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等; (4)提高制造过程信息化应用水平,建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化,工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成,优化工艺和制造过程; (5)建立产品设计、制造协同平台; (6)加强管理信息系统的集成和共享,形成基于网络的、可视化的、高效的生产管理平台。 3 结束语 航空航天行业的信息化建设过程是航空航天行业在技术进步和管理改革两方面不断深化和扩展的进程。在信息化进程中,技术的应用向前推进一步,管理的改革就必须深化一步,对人的素质要求也就相应提高一步。技术、管理、人的素质是信息化生产力的3个要素,只有这3要素协调发展,推进信息化的努力才能取得成效。航天企业的信息化建设是持续改进的过程,需要对企业管理信息化带来的管理模式变化进行适应和调整,不断克服一些不利因素,保持信息化建设持续的推动力,从而达到显著提高工作效率和质量的目的。 航空航天论文:现有光学互连技术与航空航天应用 摘要:本文介绍了光学互连技术在航空航天中的应用历程,简述了为满足航空航天应用要求,业界所进行的改进与发展。 关键词:光学互连技术;航空航天;应用;发展 引言 电子和计算机工业技术的飞速发展,提高了对系统的数据处理能力、数据传输运算速率及效率(误码率)等的要求。为了解决非模块化结构和电缆作为数据传输通道时系统的数据传输和处理能力局限性大这个问题,一些装备逐步采用光学互连系统来代替铜基传输系统,光纤和接头等光学元件的使用需求越来越大(如图1)。另外为了降低发送、接收、转换和互连技术的价格以降低传输成本、摆脱铜基系统带宽的局限性,一些企业增加了在光学元件上的投入。经过多年努力,到上世纪90年代后期,一系列新型光学技术投放市场,大幅降低了网络系统中的光学数据传输成本度,推动了因特网等系统的快速发展。 吸纳了大量投资的商用光学技术在军事领域得到了应用的机遇,许多商用光学方案可以再利用,以满足军事需求。在一些航空航天系统中,设计师开始尝试采用光学元件。但是过去为商用开发的光学元件通常是比较粗劣(性能低、可靠性差)的产品,即使再提高其成本也不能提高其综合性能,很难达到航空航天应用的要求(商用/通信与军事应用/航天部分要求比较见表1)。因此一些公司着手进行现有光学互连技术在航空航天应用方面的研究,例如Canon公司就尝试将用于通信业的低成本、高性能光学互连技术通过进一步研究、改进,应用到航空航天领域,其研究成果同时具有军级元件的耐用性和商用元件的低成本优点。 现有光学技术在航空航天系统中的应用历程 虽然材料(塑料)、封装形式(非密封)、环境条件(湿气、灰尘、振动、冲击)等因素限制了纯粹现有光学技术在系统中的直接应用,但是光学技术在航空航天领域依然有很好的应用前景。例如,在NP-3C航行器、F-35JSF等系统中对数据传输系统的重量都有限制,而且由于光学传输系统的传输数据的能力强,可以使航行器能够正确接收传感器、传输系统和目标系统的数据,因此需要采用光学互连方案,在将来的军用领域,对光学数据传输应用的要求将逐步加大。 航空航天系统的设计师们一直关注光学互连技术的发展,并想方设法在新的系统中采用这些技术,来提高装备在严酷空间环境中运行的可靠性。他们的目的有三个:一是通过用质量轻的光学系统代替沉重的铜系统,来减轻装备自身重量,提高装备灵活性和承载能力;二是用光学系统代替铜系统可以降低装备对电磁场辐射的敏感性,提高其抗干扰能力;三是提高数据控制能力,提高装备的性能和精度。波音的F-18改进计划和Lockheed Martin的JSF是光学互连技术应用于军事领域的关键转折点。在两个平台中如果存在光学元件方面的维护能力问题,那么将来所有的飞行系统将可能仍然使用低成本的铜基结构而放弃光学互连系统,所幸没有出现上述问题。同样,美国海军第二代驱逐舰“DDX”对光学元件在海洋平台上的应用进行了初次公开展示。这些计划的成功,增强了光学互连在航空航天领域应用的可能性。 MIL-T-29504是近20年发展起来的特殊光学终端系统(如图2)。虽然这种方案的机械连接方案成本较低,但因光学终端的成本高造成网络成本较高,另外,该系统的光学性能也非常差。例如,62/125mm光纤的典型插入损耗超过0.4dB,最大值接近1.OdB。所以存在需要增加使用昂贵的光学放大器或不能实现方案的模块化的缺点。为了解决传统MIL-T-29504光学终端的这个问题,使其能满足军用要求,一些公司纷纷推出替代传统MIL-T-29504光学终端的新方案,其中Canon公司推出的PHD光学互连产品成本低、性能优良,可以军民两用。 其他一些光学互连产品的插入损耗性能也较差。这在F-18平台上的试验已经得到证明:在F-18改进计划中,多通道光学连接上应用了公差不严的电连接器壳体是链路性能低的根本原因。详细的统计分析表明:实际的腔体位置失准(如图3),应控制在与标准的MIL-C-38999键和腔体相差0.068英寸范围内。为了达到这个要求,一些公司采取了一系列相应措施,而Canon公司则是通过生产非常特殊的38999连接器组件来解决MIL-C-38999互连问题:绝缘体组件精密对准、而且壳体采用昂贵、精密的CMC加工,虽然减少了问题但增加了成本。 空间环境对光学互连发展的促进 光学互连结构的最大难点不是保持连接点高性能,而是在两根光纤连接时,如何使环境对其影响减小的问题。典型的环境影响包括机械(冲击,振动)、温度和污染。大多数原始航空设备制造商尝试继续使用高弹力、质量轻的终端及不采用抛光角方案的物理接触光学系统,来解决冲击/振动问题;通过对所配套的装备和单个通道口的清洁和维护来解决污垢和污染问题。例如,Lucent的LC连接器耐冲击环境的性能超过65g,这种特殊的LC连接器的啮合力在原来的(1.1磅)基础上又增加了10-20%,因此提高了该连接器在巨大的冲击环境下的工作能力。而对于商用互连来说,由于受到锁紧机构机械特性的限制(如塑料制成的锁紧机构在啮合力较大时会损坏而失效),所以在巨大的冲击环境下的工作能力的提升则受到限制。 减轻终端重量 众所周知,减轻终端重量要通过减小尺寸或密度、或二者同时减小来实现。由于塑料套管重量轻、成本较低,所以业界对其在高性能系统中的应用进行了多年的研究,但是在多模光纤领域的应用进展很小,而单模领域根本没有进展。很多厂家转而开始制作陶瓷套管的研究工作,并取得了很大进展。陶瓷套管可以做得很小,如为Telcordia GR-326小型光学互连.方案研制的氧化锆陶瓷套管基本尺寸仅为1.25mm有些厂家也进行了0.80mm陶瓷套管的尝试,但由于在啮合时容易损坏,所以大多数系统设计师不采用此方案,但是在将来的高压力、剧烈冲击/振动环境条件下工作的航空系统中的应用将会非常大。 改进端面结构 推动端面角抛光方案商业应用的原因有两个:一是在对噪声反射灵敏的系统中期望得到非常低的反射损耗;二是由于在封装密度许可的条件下,期望使用带状结构。对一般的系统设计师来说可以采用角抛光方案,但是在大多数航空应用的带状结构内应慎重使用端面角抛光方案,因为在严酷的振动环境中,这种方案会加大不对准性,即使是稍微有7~8度的端面角,也会直接导致纤芯不对准而使性能降低。使用劈槽陶瓷套管终端方案,可以稍微减轻这些问题,但是必须注意选择端面的啮合力,减小套管槽的开口尺寸。而带状结构连接器受端 航空航天论文:北京航空航天大学“嵌入式系统设计”精品课程建设 近年来,我国嵌入式系统产品发展十分迅猛,中国嵌入式系统市场估计每年将直接创造千亿元的效益,所带动的相关工业产值超过万亿元,成为中国信息产业新的市场增长点。与巨大的市场潜力和产业需求相比,我国嵌入式系统工程人才培养相对落后,并进而影响到了该产业的快速发展。在这种背景下,许多高校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求,开设了嵌入式系统相关课程。在IEEE计算机协会和ACM共同制定的2004版计算机类课程体系中,嵌入式系统已经被列为核心课程之一。北京航空航天大学计算机学院于2002学年开始开设了“嵌入式系统设计”课程,下面对该课程的建设情况作简单介绍。 1 课程基本情况 该课程是面向计算机学院高年级本科生(或研究生)开设的专业课,是一门以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程,其指导思想是培养学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式计算工程问题的方法和能力,为学生在嵌入式计算工程领域研究和开发奠定相关基础。课程采用理论知识传输与工程能力培养并重的教学方法,教学内容尽量反映该领域内最新的理论和技术成果,使学生了解该学科最新的前沿发展动态和方向,培养出适应社会需求的专业化技术人才。 该课程的教学目标是使学生能够掌握嵌入式系统设计过程中的基本概念和原理,使学生能够掌握和使用最新的嵌入式系统设计方法和典型开发工具。课程在教学内容安排上遵循“面向市场需求、定位人才培养”的原则,强调将计算机系统不同层次专业知识的基础性与实际工程设计思想和架构的前沿性相结合,重视将计算机系统自底向上的各种专业课程内容的有机整合,使得诸如操作系统、体系结构、接口与通信和计算机网络等孤立的课程呈现相互配合的应用场景,让学生进一步认识和掌握上述课程的基本概念和基本规律在实际的综合系统应用中的作用和影响。在课件设计上,采取统一的知识体系结构,涵盖“基础知识+ 基本技能+ 技术讲座+ 项目实践”四大模块,突出注重工程能力培养的特色。通过课程学习和实验,学生应能够熟悉一种典型的微处理器体系结构,掌握一套主流的开发工具和一种嵌入式操作系统,熟练使用一门开发语言,使学生具备嵌入式系统软、硬件开发设计的基本能力。 目前该课程为48学时,其中理论授课24学时,实验24学时。该课程的理论教学内容包括:(1)嵌入式系统概述;(2)嵌入式硬件基础;(3)嵌入式操作系统;(4)嵌入式系统的设计与建模;(5)嵌入式系统设计实例分析;(6)专用接口和硬件加速器;(7)分布嵌入式系统;(8)高可靠性嵌入式系统等扩展内容。课程的实验包括了基础性实验和综合设计实验两部分,基础性实验主要是一些预先设计好的实验,通过让学生的实际操作,能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解,同时,能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境,主要包括嵌入式操作系统的移植和裁减、驱动程序的开发及对开发工具链的使用。综合设计实验则要求学生面向某综合应用(指定或者自主提出)而进行设计、编码和调试并给出完整的解决方案。 课程的考核由三部分组成:理论课作业和小测验20%,基础性实验40%,综合设计实验40%。 经过四年的建设,该课程的已整理编写完成配套的教案、讲义和实验指导书,形成了一整套课程指导和考核体系,建立了以相关学科学术带头人为课程负责人,以博士中青年教师为教学骨干,以博士青年教师和博士生为教辅人员的教学团队。几年来的教学实践表明,该课程的教学实现了教与学的有机结合,理论教学和实践环节高度统一,有力地促进了学生的工程能力提高。在学生的作品中创新成为主题,学生在国内外各种嵌入式方面的竞赛中屡创佳绩,也从另外一个侧面印证了良好的教学效果。 2 精品课程创新点 (1)本硕一体化设置。 课程强调研究生与本科生学习内容的连贯性、层次性,从理论课到实验课都设置了基本、中级和高级三个层次的内容,学生可根据自己的基础选听(或选做)具有不同加权值的内容(或实验)。突出体现了学院本、硕一体化的课程建设思路。 (2)兼顾理论,重在实践。 作为一门实践性很强的课程,本课程在不断更新最新的国内外理论知识的同时,非常重视加强实践环节,主要体现在两个方面:一、课程理论授课部分,每一章都有设计实例,这些设计实例大部分来自教师实际的科研或工程项目,并且随着科研工作的变化而动态更新,具有很强的实践性。二、课程设计了大量的实验,实验课时也占到了整个课程的一半时间,实验课本身加强了指导力度,由骨干教师加多名具有较强实践能力的助教组成的指导队伍,负责整个实验期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作。 (3)紧密结合企业核心技术,具有较强的实用性和前沿性。 课程内容的设置与动态调整,都是在充分分析当前国际上有影响的嵌入式系统软、硬件平台最新的核心技术、充分考虑嵌入式应用系统开发企业技术需求的基础上进行的,课程内容较大程度地体现了嵌入式领域的热点,是企业界普遍关心的核心技术,具有较强的实用性,有利于培养出业界需要的人才。课程前沿性则表现在:一、课程的主讲教师是从事嵌入式系统研究与开发一线的科研人员,能够及时地根据技术发展动向调整教学大纲和教学计划,及时地将最新的技术和设计理念引入到课程中。二、及时地对国际上一些著名大学(目前我们主要选择的是卡耐基・梅隆和普林斯顿大学)的相关课程的开设情况进行跟踪分析,对我们的课程安排适时调整。 (4)注重创新素质的培养。 嵌入式系统是面向应用的专用计算机系统,与产品和市场有着紧密的联系,设计的创新性直接决定了产品的创新性,加强未来的嵌入式系统设计师的创新素质的培养,是本课程重点之一。具体体现在:一、课程只对基本原理和方法介绍,对一些具体技术和环境则通过课外参考资料和网上第二课堂提供给学生,学生根据个人兴趣有选择地对某些问题进行深入学习和研究;二、注意培养学生批判性思维方式,在实例分析中,鼓励学生对实例所采用的技术和方案进行不同角度的评价,变被动灌输为主动思考;三、加强综合设计性及开放性实验环节,鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容,创新性是综合性实验的考核标准之一。 (5)形式多样的教学模式 我们采用“责任教授+主讲教师+ 实验辅导教师”的教师团队,采用“讲授+分析+案例+演示+大型作业+实验+查阅资料及撰写综述报告+小课题”的教学模式,改善了这类综合性课程“难教”、“难学”的状况。 讲授:对于基本概念和基本原理方面的内容,采用以传统的讲授法为主,力求讲清概念内含和外延、基本原理的思路,实质意义以及适用范围等内容; 分析:嵌入式系统设计的内容较多,对于某些书本上只提其然而不提其所以然而又比较重要会影响系统级设计理解的问题,找准切入点,逐步分析,使学生深入理解相关概念; 案例:对于应用性较强的内容,精心设计典型案例,通过对案例的分析和逐步实现,使学生理解并能够正确应用相关的技术和原理解决问题。 (6)完整的实验体系 全面的实验内容、实验过程全程指导、严格的考核体系是本课程实践环节的亮点。 课程的实验由精心设计的基础性实验和鼓励学生创新的综合设计实验两部分组成。基础性实验主要是一些预先设计好的实验,通过让学生的实际操作,能够加深对课程所讲授的基本原理、技术和方法等知识点的理解,同时,能够让学生掌握一些具体的嵌入式系统的开发工具及环境。基础性实验是一组实验集,包括了必做的和根据个人的兴趣选做的。目前针对Xscale硬件平台基于WINCE操作系统和LINUX操作系统分别设计了四大类共24个实验,针对EIA平台设计了4个基本实验,学生可以任选平台,除了3个必做的实验外,每个人按要求选做1~2个实验。综合实验是启发式的引导性实验,主要目的在于培养学生对课程所学知识的综合运用能力和创新能力。由学生结合本课程内容以及前导实验,充分发挥主观能动性,独立设计并实现具有一定演示度的嵌入式系统,原则上不限制硬件和软件平台。考虑到学生水平差异,给出了一些备选方向,鼓励和引导学生积极提出原创性的设计内容。 航空航天论文:基于Web2.0的图书馆OA系统的设计与实现――以南京航空航天大学图书馆为例 摘要:OA对高校图书馆办公方式的改变和效率的提高起到了积极的促进作用,介绍了Web2.0的概念、发展过程及其特点,以南京航空航天大学图书馆AO平台为例,提出了一个基于Web2.0的图书馆办公自动化系统的设计思想。 关键词:办公室自动化;OA;Web2.0 中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)07-1619-02 随着社会经济的发展和现代科学技术的进步,特别是网络的快速发展和普及,为办公自动化提供了很好的发展契机。办公自动化(Office Automation简称OA),是办公自动化技术与管理科学、行为科学、组织理论等相融合,贯穿办公活动的各个方面,并对这些方面产生一系列影响之后形成的系统。 办公自动化已经成为高校的共识。随着高校“知识管理”理念的提升和实践,高校办公的网络化、智能化和空间的泛化,作为高校重要组成部分的图书馆也认识到尽快进行办公自动化建设,必须实现决策系统高层与基层的信息系统互联,从而有效缩短决策信息下传的途径,保证高校图书馆管理的科学性、民主性,使高校图书馆的发展形成良性循环。 1 WEB2.0概述 随着办公自动化的普及,Web2.0也慢慢的呈现在大家的眼前了。Web2.0是相对Web1.0(2003年以前的互联网模式)的新的一类互联网应用的统称,是一次从核心内容到外部应用的革命。由Web1.0单纯通过网络浏览器浏览html网页模式向内容更丰富、联系性更强、工具性更强的Web2.0互联网模式的发展已经成为互联网新的发展趋势。 Web1.0到Web2.0的转变,具体的说,从模式上是单纯的“读”向“写”、“共同建设”发展,由被动地接收互联网信息向主动创造互联网信息迈进;从基本构成单元上,是由“网页”向“发表/记录的信息”发展;从工具上,是由互联网浏览器向各类浏览器、rss阅读器等内容发展;运行机制上,由“Client Server”向“Web Services”转变;作者由程序员等专业人士向全部普通用户发展;总之,Web2.0是以Blog、TAG、SNS、RSS、widget、wiki等应用为核心,依据六度分隔、xml、ajax等新理论和技术实现的互联网新一代模式。 WEB2.0在互联网中的应用已经相当普遍,随着它的成熟也越来越多地被各种管理软件所有,因为一个单位内部的局域网本质上与互联网是没有差异的,所以这样的WEB2.0技术被各种管理软件所有采用也是一种必然趋势,而且这两年WEB2.0技术将带来办公室自动化(OA)的变革:OA更应该让用户互动参与为主,而不是一个公文下达的工具。 2 系统设计 南京航空航天大学图书馆的办公自动化即以计算机技术和网络技术为主要手段,是用于图书馆内部自动化办公和内部员工信息交流的综合平台。通过采用最新的WEB技术,引入目前流行的 Web 2.0 互联网理念和技术,设计开发出稳定、实用且智能化的综合办公平台,从而利用技术的手段提高办公的效率,改善内部员工的信息共享和协同工作,实现办公的自动化处理。 2.1 建设目标 1) 在图书馆内部建立办公信息的平台,馆务信息、各部门信息、学术讲座通知等,为图书馆提供快捷、灵活的信息传递机制。 2) 运用Web2.0技术建立稳定、安全的图书馆内部信息交流平台,实现图书馆互动参与为主的内容系统。 3) 实现对用户个人信息、版块管理的系统管理。 2.2 模型和功能设计 建立以图1所示的基于web2.0的图书馆OA平台系统结构模型: 1) 信息交流:馆务信息、各部门信息、学术沙龙通知等,实现馆内政务公告网络化。通过馆务公告通知、公告等电子信息,馆员可以随时上网查阅详细的信息内容,取代了以往书面传阅的通知方式,既方便快捷又可以节约办公经费。 2) 内部办公:通过馆内各业务、行政部门的主页面,对各部门的机构、人员设置,工作、服务内容进行揭示,提供部门工作记录的撰写、存储和读取平台。 3) 个人管理:馆员可以通过实名登录在自己的博客里对资讯、网摘、照片、活动等版块内容进行修改、增加、删除等操作。 4) 系统管理:包括用户管理、数据备份、日志管理、版块管理等。设置用户各功能模块的使用权限,完成系统每天各种数据的备份,提供版块更改管理等功能。 3 Web2.0在图书馆OA平台上的应用 工作免不了与他人协同完成一项事情。因此,与他人互动是必要的。过去,我们都存在电脑操作系统故障,或者对方的办公操作软件版本不合的困扰。运用Web2.0应用解决方案,就再不需要在电脑中储存任何办公操作软件,电脑操作软件故障这种事情就不会再出现;同时,也不用怕其他同事的办公操作系统版本不同,不可兼容这类问题,所有操作系统同基于Web2.0应用平台上,无论何时,只要你能够上网,就可以与同事交流,互动信息,分享办公资源。 1) RSS订阅技术的应用:RSS就是对新闻列表的订阅,馆员在办公的过程都想了解单位外部的信息,比如:重大新闻要闻、外部媒体报道、行业的情报等等,在OA中我们只要把RSS新闻列表作为一种元素被纳入到单位门户里,这样只要设好自己关心的关键词就可以很方便地订阅到自己所关心的外部的新闻。 2) BLOG技术的应用:BLOG技术已经众所周知,每一个人工作、生活记录可以通过BLOG技术在OA中展现出来,一来可以让馆员把自己的工作成绩和相关知识集中在一个BLOG页面上体现出来,二来公司的单位的领导对一个馆员的了解得时候可以在一个地方完全了解到这个馆员目前的状态。 3) Wiki技术的应用:Wiki是一种多人协作的写作工具,Wiki站点可以在Web的基础上有多人(甚至任何访问者)维护,每个人都可以发表自己的意见,或者对共同的主题进行扩展或者探讨;同时Wiki的写作者自然构成了一个社群,Wiki系统为这个社群提供简单的交流工具;与其它超文本系统相比,Wiki有使用方便及开放的特点,所以Wiki系统可以帮助馆员在一个社群内共享某领域的知识。 4) SNS的应用:SNS可以简单定义为虚拟社区网络,而对一个人数众多的图书馆来说同样需要这样的虚拟人脉关系圈来促成项目或者计划任务的完成。在OA中馆员可以通过根据图书馆行政组织来定义不同的虚拟组织,并形成虚拟组织内部的信息的交流、知识的传递、共同面对工作中的难点问题。 5) AJAX技术的应用:AJAX技术是一种很好的技术,让可以让WEB化的OA软件,更加易用。例如在WEB上拖拉、自动保存、随时验证,OA作为一种单位内部的办公平台对AJAX的需求十分旺盛,因为AJAX全面带来协同办公系统易用和人性化,让冷冰冰的WEB更具有灵活性和操作性。 6) widget技术的应用:widget可以是一个图像的部件(小插件)、新闻阅读插件、日历显示插件,也可以是图形背后的一段程序,可以嵌在网页上,来帮助用户享用各种应用程序和网络服务。所以在OA软件中也同样可以把互联网上各种丰富的Widget纳入到其中,这样可以大大丰富馆员OA的功能性,而且这样的功能可以被不断更新。 7) TAG技术的应用:TAG技术目前在互联网被广泛应用,目的方便馆员对自己关心内容的归类,同时可以让馆员对这些有用价值的归类进行共享达到知识和事件的共享协助。 4 结束语 在现代化、信息化迅猛发展的今天,新型的网络化办公向传统的“公文往返式”办公提出挑战,因而方便、快捷的电子政务得以推广,并迅速地在全球兴起一股“无纸化办公”的新潮流。通过分析和研究高校图书馆办公自动化的业务过程,设计了实用的协同办公自动化系统,运用Web2.0应用模式,将internet作为平台,使得馆员可以通过平台,进行办公处理,个人事务处理,以及其他OA应用,所有办公信息与资源可以与其他同事或者个别授权同事共享,使系统更加人性化。 航空航天论文:南太平洋的航空航天与防务盛会 亚太区域著名的澳大利亚航空航天与防务展――阿瓦隆2017,于2017年2月28日至3月5日在澳大利亚墨尔本的卫星城市吉龙成功举办。墨尔本是素有“花园之州”美誉的维多利亚州的首府,曾多次被联合国人居署评为最适合人类居住的城市。 阿瓦隆2017航展所展示的主要内容,包括航空航天产品和防务装备两大类。这种组合,构成了南太平洋地区最盛大的航空航天防务盛会。对澳大利亚而言,这也是一次全面地介绍与展示其航空航天及国防现状的独特机会。 “空中力量在行动”是阿瓦隆2017航展的主题。军方以极强阵容参与,皇家澳大利亚空军所属的大部分机型悉数参展,同时还有海军及陆军直升机部队的支持。大量海外的参展飞机及各种老飞机、运动机、试验机前来助阵。无论是航空航天工业的专业人士、军方人士,还是航空爱好者或其他参观者,阿瓦隆2017航展都提供了精心准备的各类看点及近距离观摩的机会。 激动人心的公众开放日首日,皇家澳大利亚空军的新锐战机悉数闪亮登场。有2016新购入的波音P-8“海神”(Poseidm)海上反潜巡逻机、2017刚入列的波音EA-18G“咆哮者”电子攻击机、洛马公司的F-35A“闪电Ⅱ”战斗机,这些作战平台展现了澳大利亚政府为创建一支敏捷而又强大的空中力量所做出的长期规划的―部分。 除了澳大利亚军方,维多利亚地方政府也是这个航展的积极参与者。这里是皇家澳大利亚空军的诞生地,也是澳大利亚航空公司总部的所在地,可以说维多利亚州沉淀了澳大利亚丰厚的航空文化。以航空文化和航空产业引以为豪的州政府,很乐意在2017年的阿瓦隆航展为企业提供宝贵的平台。据悉,此次展会有600多家参展企业和30多个专题研讨会。除了澳大利亚本国的军机外,新西兰、新加坡、法国、加拿大空军都有飞机进行展示。同时参展的,还有巴西航空工业公司、湾流公司和达索公司等生产的60余架公务机和50多架通用飞机。丰富的展品吸引了超过15万人次的本地游客和国际航空爱好者。 阿瓦隆机场所在地吉龙有着澳大利亚得天独厚的旅游资源。吉龙是个海港城镇,通向著名景区十二门徒礁石和国家公园古老的热带雨林。很多与会者充分利用他们在维多利亚的时间,沿着著名的冲浪海岸,借机进行一次完美的旅行。 澳大利亚采购的首批F-35A战斗机在公众日首次亮相 本届阿瓦隆航展的最大看点,是皇家澳大利亚空军从洛克希德一马丁公司采购的第一批两架F-35A战斗机首次飞抵澳大利亚。为此,几个月前国防部与当地政府就已做足了宣传。 航展公众日首日,首批交付皇家澳大利亚空军的两架F-35A(垂尾编号为刚、D2,机身标识为A35-001与A35-002)进行了抵澳后的首次公开飞行展示并举行了交接仪式,其自然成为本次航展现场最吸引眼球的明星! 当日,为举行交接仪式和新闻采访,阿瓦隆机场保安早早封闭了跑道中段出口连接停机坪的道路。当地时间上午10时左右,刚刚跨越15000千米航程抵达澳洲的两架F-35A编队飞抵航展现场,进行通场展示。因这里靠近海边空气湿度大,F-35A的翼尖拉出了白色的凝结水汽,在晴朗的天空下极具观赏性。第一架飞机顺利着陆后,第二架的飞行员同现场观众开了个小玩笑。飞机在进行一次通场后进入着陆程序,然而当现场的解说告诉大家飞机即将降落时,飞机却收起起落架做了个复飞。盘旋一圈后,最终在观众们的喝彩声中平稳着陆。 两架印有皇家澳大利亚空军“袋鼠”标志的F-35A战斗机一前一后缓缓地滑向采访区域,负责安防的士兵持枪带着警犬警戒,准备采访的媒体记者和兴奋的人群早已把这里围得水泄不通。澳总理特恩布尔也亲临航展现场,观摩澳大利亚自己的四代机F-35A交接仪式,并与两名飞行员亲切交谈,陪同的有国防部官员及空军高层人士。 当年美国邀请澳大利亚参加了数十亿美元的F-35联合攻击机研制项目。但由于飞机单价昂贵,以致该机在澳大利亚国内备受争议。据悉,澳大利亚联邦政府准备投入170亿美元购买72架F-35A。其余战机预计将于2018年底陆续交付澳大利亚,并于2020投入使用,进而逐渐取代皇家澳大利亚空军现有的F/A-18机队。 之前,皇家澳大利亚空军有4名飞行员在美国亚利桑那州的卢克空军基地进行F-35A的飞行训练。首批交付的01号和02号两架F-35A,就是由其中两名飞行员安德鲁・杰克逊和大卫・贝尔驾驶,从美国卢克空军基地飞抵澳大利亚的。 最新接收的EA-18G飞抵航展现场 EA-18“咆哮者”电子攻击机,是皇家澳大利亚空军武器库里最新锐的武器之一。航展专业日首日,两架EA-18G“咆哮者”电子攻击机鱼贯降落在阿瓦隆机场,人群欢呼雀跃,其中一架飞机被拖到采访区,接受媒体和国防部长及皇家空军高层的观摩。 澳大利亚是除美国外,唯一装备了EA-18G的国家。澳大利亚国防部长佩恩表示:最新一批“咆哮者”的到来将使空军的联合电子作战能力得到重大飞跃,电子战将是一迅速发展的领域。空军高层人士介绍说:EA-18G“咆哮者”电子攻击机的功能和用途仍在探索,但它的到来被认为是一个绝对的“分水岭”式的变化,是一个令人振奋的、国家防务新的十年的开始。佩恩还宣布,澳大利亚将与美国海军合作开发装备下一代雷达和电子干扰设备的“咆哮者”,并投入2亿5000万美元用于研发。 EA-18G“咆哮者”电子攻击机是在美国海军F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗攻击机的基础之上发展而来。EA-18G不仅拥有新一代电子对抗设备,同时还保留了F/A-18E/F全部武器系统和优异的机动性能。先进的设计使得其无论在航空母舰的飞行甲板上,还是在陆地上都能较好地完成电子攻击任务。专家们评价说,“咆哮者”既是当今战斗力最强的电子干扰机,又是电子干扰能力最强的战斗机。“咆哮者”的主力干扰电子吊舱一直是ALQ-99,在一架“咆哮者”上,最极限的挂载方式是5具吊舱(10台ALQ-99)+2枚导弹。但是否能挂那么多台ALQ-99是个疑问,毕竟吊舱的用电量大得惊人。有关ALQ-99的干扰能力如何,官方给出的数据是518千米2,大约是一个半径为12千米的圆。这个数据看起来不很理想,但采用点对点干扰模式,即所有的能量可以集中在一个小扇区范围内时,干扰距离可提高到60~70千米。当然,此时的干扰范围会大大缩小。多架同时使用效果会更理想。 近年来,凭借诺斯罗普一格鲁门公司为其设计的ALQ-218V(2)战术接收机和新型ALQ-99战术电子干扰吊舱,EA-18G可以高效地执行对地空导弹雷达系统的压制任务。与以往拦阻式干扰不同,EA-18G可以通过分析干扰对象的跳频图谱自动追踪其发射频率,并采用“长基线干涉测量法”对辐射源进行更精确的定位以实现“跟踪一瞄准式干扰”。此举大大集中了干扰能量,首度实现了电磁频谱领域的精确打击。采用上述技术的EA-18G可以有效干扰160千米外的雷达和其他电子设施,超过了大部分现役防空火力的打击范围。不仅如此,安装于EA-18G机首和翼尖吊舱内的ALQ-218V(2)战术接收机还是目前世界上唯一能够在对敌实施全频段干扰时仍不妨碍电子监听功能的系统。 美国军机倾力助展 “猛禽”再次回归阿瓦隆 为了支持南太平洋地区最重要的军事盟友,美国派出了强大的阵容参加阿瓦隆2017航展。 此次有20多家美国航空与防务企业参展,集中展示了包括无人机系统、情报监视和侦察系统、雷达和传感器系统在内的一系列关键技术。波音也来到了这里,但推广重点是军品而不是客机。 静态展示区,停放的4架F-22“猛禽”战斗机,似乎想要告诉参观者,这些曾经于2013、2015年到访过阿瓦隆的“熟客”又回来了。在这里公众可以近距离观摩到这款经典的第四代战斗机,美国大兵则趁机在飞机旁兜售着各种与“猛禽”相关的纪念品。这4架来自第3战斗机联队(驻阿拉斯加埃尔门托夫空军基地)的“猛禽”,在参展前与皇家澳大利亚空军在澳洲的北领地进行了空战训练。 此外,静态展示区还有不太常见的B-1B“枪骑兵”轰炸机、P-8A“海神”反潜巡逻机、C-17运输机、KC-135空中加油机,以及AH-64E阿帕奇武装直升机。 除静态展外,飞行表演才是重头戏。美军飞行表演的主角,无疑是F-22“猛禽”,担任表演飞行的驾驶员,是美国空军赫赫有名的空中秀首席飞行员迪金森。韩国航展、英国纹身会航展、迪拜航展,到处都有他的身影。动态表演时,单价高达1.5亿美元的“猛禽”,在震耳欲聋的轰鸣声中,上演着一系列惊险的飞行动作。当“猛禽”低空高速掠过时,机身便带起强烈的水汽,被阳光照射形成了虹彩,翼尖亦拉出两条白色凝结水汽形成的飘带。 相信任何看过“猛禽”飞行表演的人,都会说其为最壮观的战斗机表演之一。美军F-22“猛禽”是世界上第一款第四代战斗机,使用了隐身外形设计、吸波涂料等技术,能够有效屏蔽雷达信号。该机飞行性能也十分出色,装备的普惠F119涡扇发动机,是决定F-22“猛禽”成为世界最先进战斗机的一个重要因素,也是现阶段其他国家四代机难以超越的一项优势。F119涡扇发动机保证了F-22“猛禽”可以不开加力进行超声速飞行(即超声速巡航能力)。二元矢量喷管使得F-22具备了优异的过失速机动性能。 同台献艺的F-16C“战隼”与“猛禽”比起来似乎稍显逊色,但飞行表演的观瞻性却丝毫不差,给人感觉三代机暗中在与四代机较劲。相对F-22“猛禽”,F-16C战斗机的表演则尽显凶悍霸气。现役第三代战斗机中全球产量最大的F-16直到现在依然在产,也是美国不遗余力向外推销的机种。 最新型的AH-64E阿帕奇武装直升机轻盈起飞,在跑道上贴地飞行,暂短的通场似乎没刻意要进行一套完整表演的意思。AH-64是目前美国陆军航空兵的主力武装直升机,最新的E型大幅提升了数字信息分析能力。 中国运载火箭首度亮相南太平洋地区重要航展 中国新一代运载火箭的代表长征五号、长征七号受到国外客户的广泛关注。此次中国航天最新成果在阿瓦隆航展的亮相,将为中国航天进一步开拓国际商业航天市场,寻求国际合作新模式奠定基础。 中国航天科技集团的展台,位于航展一号厅的显著位置。据悉,20世纪90年代,中国就与澳大利亚展开了合作。当时中国运载火箭初次进入国际市场,第一个重要的客户就是澳大利亚。此次赴展,新一代运载火箭长征五号、长征七号、长征十一号,以及现役长征二号丙、长征二号F及长征三号甲系列运载火箭都在展出之列。除了展出具有代表性的长征系列火箭1:20比例模型之外,还设置了长征五号全息展示内容。 中国最新火箭产品参加此次航展,意在展示中国火箭的最新技术水平以及提供发射和轨道交付的服务能力,探索更加适合国际化市场发展和客户需求的新模式。近年来,国际商业航天市场蓬勃发展,由于受美国政策限制,中国目前不能为其他国家发射带有美国零部件的卫星。不过,长征系列运载火箭正借力国家“一带一路”发展战略和双边多边合作机制,积极拓展航天应用领域,寻求国际合作新途径。 阿瓦隆2017现场感受 “阿瓦隆航展”全称为澳大利亚国际航空航天与防务展,最大参与国是美国,在军用飞机、军用航空技术及机场技术等领域占主导地位。首届阿瓦隆航展于1992年10月举办。自1995年后定为每逢单数年的2~3月份在墨尔本附近的阿瓦隆机场举行。经过二十多年的发展,澳大利亚的阿瓦隆航展已经逐渐成为亚太地区最为著名的航空航天及防务展会之一。阿瓦隆航展分为专业日与公众日(各为期3天,合计6天)。专业日只对展商和专业观众开放,需要进行专门的申请。专业日内飞行表演极少,除少数熟悉场地的飞行训练外,大部分是参展机进场。与国际排名靠前的几大航展不同,这里的商业活动并不活跃,所以专业日会场略显冷清。主要的飞行表演只在公众日内进行。公众日期间,大部分商务展商已经撤展,但洛马、波音、空客等公司的展台依然还有工作人员坚守。 本次航展的主办方为观众们提供了多种交通方式前往航展现场。从墨尔本市中心的南十字车站(southern CrossStation),有经停Lara车站的火车,观众可以在Lara车站转乘航展快线前往阿瓦隆机场。除此之外,也有从市区直接前往航展现场的大巴。可见,阿瓦隆航展对于观众到场的交通安排还是非常细心的。到达Lara后,有工作人员指导着观众上车,航展快线的大巴供应也很充足,]有出现大排长龙的情况。自驾来会场的参观者占大多数,这里的停车场大得一眼望不到头,因为澳大利亚最不缺的就是土地。 阿瓦隆2017的展场有3个主展馆,所有展馆都是临时建筑,看上去十分简陋。这虽然体现了澳洲人崇尚简约实用的风格,但似乎与南太平洋地区最大航展的称号不太相符。除了3个主展馆,还有无人机展馆、半露天的老式飞机展馆、陆军武器装备展示区及二战背景的战争模拟区。 陆军武器装备展示区有大量澳大利亚陆军目前使用的主力装备,如陆军的M777型155毫米牵引榴弹炮、M1A1“艾布拉姆斯”主战坦克、M113装甲输送车等。二战背景的战争模拟区则向公众展示二战时期所使用过的各种武器装备,还有别开生面的盟军与德军阵地作战的模拟表演。现场烟雾缭绕,枪炮声不绝于耳;一名德国士兵刚爬出战壕即被当场“击毙”;阵地后方的战地医院里,几名漂亮的大妞穿着当年的护士服,正在为一名手臂“受伤”的士兵包扎,桌上地下被丢弃的“断腿断手”,警示着战争的残酷。栩栩如生的战争场景,让观众恍若置身于二战时期的某处战场。 阿瓦隆航展不仅展示当前先进的海陆空武器,也有重上蓝天的老式飞机以及专门进行特技表演的运动机。主办方在现役飞机飞行表演间,穿插安排了古董机飞行展示和民间特技飞行。阿瓦隆航展展出的澳大利亚航空发展史上的经典机型,让不少航空爱好者甚为着迷。如今这些飞机虽然已经告别天空很多年了,但当他们再一次飞上天空时,仿佛让人们又回到了往日的那段峥嵘岁月。 其中几架经典飞机在澳大利亚航空史有着特殊的意义。CA-12“回旋镖”战斗机,为数不多的由澳大利亚自行设计制造的战斗机,曾是太平洋战争初期皇家澳大利亚空军的主要机型。“哈德逊”是美国洛克希德公司为英国皇家空军研制的海上巡逻机(美国陆军航空队编号A-28/A-29),二战时期为皇家澳大利亚空军采购作为轻型轰炸机使用,并有击沉日本运输船的记录。洛克希德公司的L-1049“超级星座”客机(super Constellation,昵称“Connie”)与澳洲航空公司(Qantas Airway)和澳大利亚民航运输业渊源颇深。澳洲航空曾用其执飞澳大利亚本土到英国伦敦的远距离越洋航班任务。参加航展的这架“超级星座”属于历史名机复原协会(HARS),目前处于可飞状态。 皇家澳大利亚空军用现役军机模拟空中突袭夺占机场的表演也很吸引人。开场由3架F/A-18“超级大黄蜂”发起攻击;接着E-7“楔尾”空中预警与控制机飞临,实时掌握周围态势,利用其先进的探测和通信设备指挥其他参战飞机,执行战场管控任务最后,一架C-17“空中霸王”军用运输机降落在已得到安全管控的机场,后舱门打开,两辆装甲车迅速从机舱内驶出,几十名全副武装的士兵从后舱门冲上跑道,散开成警戒状态,C-17在轰鸣中迅速飞离。30分钟的模拟突袭作战一气呵成,非常流畅。 落日余晖下充满仪式感的“夜间飞行表演秀” 阿瓦隆航展的另―特色,就是“夜间航空表演秀”。传统上历届阿瓦隆航展在公众日的第一天都要安排夜间飞行表演和燃放礼花,在黑暗中制造觉和音效的特殊氛围,使得该节目一直以来备受观众追捧。 白天的表演项目逐渐接近尾声,夜幕尚未完全降临,在夕阳的映衬下两架大型灭火机在观众前方倾泻下壮观的水幕,顿时让疲劳了一整天的观众们再次兴奋起来。落日余晖中,大家期待已久的“夜间飞行表演秀”正式开始。 两架皇家澳大利亚空军的C-130H“大力神”运输机在夜幕中突然释放出一串串红外干扰弹,刺眼的火花瞬间照亮整个天空,人们的尖叫声也同时响彻了整个展场。 被彩灯装饰得耀眼夺目的滑翔机,飘逸在空中,优雅缓慢地翩翩起舞,从翼尖和尾部释放的礼花弹在空中炸开,好似天女散花。 当滑翔机在公众的欢呼声中徐徐降落后,跑道对面便开始燃放礼花,只见礼花弹在空中绽放出绚丽多彩的花朵。 礼花燃放了近半小时,观众们则随着华丽绽放、转瞬即逝的烂漫烟花一起欢呼、赞叹,享受着“夜间飞行表演秀”独有的节日气氛和欢乐感受。 笔者曾参加过比利时航展的“夜间飞行表演秀”。与之相比,阿瓦隆2017航展的“夜间飞行表演秀”规模更大、仪式感更强,更具观赏性和感染力。 如果你有幸来澳大利亚观看阿瓦隆航展,一定不要错过首个公众日的这出压轴大戏。 航空航天论文:先进复合材料在航空航天领域的应用 摘要:先进复合材料由于具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性、可设计性等众多特点,在各个领域被广泛推广和利用,特别是在航空航天领域。文章分析了我国先进复合材料的发展现状,对先进复合材料进行了简介,分别针对先进复合材料在航空领域、航天领域的应用进行了综述,最后探析了复合材料在航空航天领域的发展前景。 1 概述 现阶段,我国航空航天事业得到前所未有的发展,航空航天领域对材料的要求不断提升,为了满足航空航天领域对材料性能的要求,应该研发新型、高性能的材料,先进复合材料应运而生,其具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性以及可设计性等众多特点。将先进复合材料应用在航空航天领域,能够有效地提高现代航空航天器的性能,减轻其质量。和传统钢、铝材料相比,先进复合材料的应用,能够减轻航天航空器结构重量的30%左右,在提高航空航天器性能的同时,还能降低制造和发射成本。现阶段,先进复合材料已经成为飞船、卫星、火箭、飞机等现代航空航天器的理想材料,同时,先进复合材料已经和高分子材料、无机非金属材料及金属材料并列为四大材料。因此,文章针对先进复合材料在航空航天领域应用的研究具有重要的现实意义。 2 我国先进复合材料发展现状 自20世纪70年代开始,我国就开始了对复合材料的研究工作,经过40多年的研究与发展,我国先进复合材料的技术水平不断提高,并且取得了可喜的进步。现阶段,我国先进复合材料在航空航天领域中的应用,逐渐实现了从次承力构件向主承力构件的转变,被广泛地推广和应用在军机、民机、航空发动机、新型验证机和无人机、卫星和宇航器、导弹以及火箭等领域,即先进复合材料已经进入到实践应用阶段。但是,我国先进复合材料技术的发展和研究成果与国外发达国家的水平还具有一定的差距,现阶段我国先进复合材料的设计理念、制备方法、加工设备、生产工艺以及应用规模等都相对落后。例如,我国军用战斗机中复合材料的用量低于国外先进战斗机的复合材料用量,仅有少数的军用战斗机超过20%,例如J-20其复合材料的用量约为27%。我国成功研制的C9型民用飞机,单架飞机的先进复合材料的用量超过16吨,标志着我国先进复合材料在航空航天领域的应用水平在不断提高。 3 先进复合材料简介 3.1 先进复合材料的组成 复合材料是由金属、无机非金属、有机高分子等若干种材料采用复合工艺组成的新兴材料,先进复合材料不仅能够保留原有组成材料的特点,还能够对各种组成材料的优良性能进行综合,各种材料性能的相互补充和关联,能够赋予新兴复合材料无法比拟的优越性能。先进复合材料简称ACM,指的是碳纤维等高性能增强相增强的复合材料。先进复合材料的多种性能都优于普通钢、铝金属材料,在航空航天领域的应用,能够有效地减轻航空航天设备的重量,同时赋予航空航天设备特殊的性能,例如吸波、防热等。 3.2 先进复合材料的特性 先进复合材料的特性主要表现为: 3.2.1 多功能性。先进复合材料经过多年的发展,结合了众多优异的物理性能、力学性能、生物性能以及化学性能,例如防热性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半导性能、超导性能等,并且不同的先进复合材料的组成不同,其功能性存在一定的差别,综合性、多功能性复合材料已经成为先进复合材料发展的必然趋势之一。 3.2.2 经济效益最大化。先进复合材料在航空航天领域的应用,能够减少产品部件数量。由于复杂部件的连接不需要进行铆接、焊接,因此对连接部件的需求量降低,有效地减少了装配材料成本、装配和连接时间,进一步降低了成本。 3.2.3 结构整体性。先进复合材料可以加工成整体部件,即采用先进复合材料部件能够替代若干金属部件。某些特殊轮廓和表面复杂的部件,用金属制造的可行性较低,采用先进复合材料能够很好地满足实际需求。 3.2.4 可设计性。采用树脂、纤维、复合结构方式,能够获得不同形状、不同性能的复合材料,例如选择合适的材料、铺层程序,能够加工出膨胀系数为零的复合材料,并且复合材料的尺寸稳定性优于传统金属材料。 4 先进复合材料在航空领域的应用 传统的飞机制造以钢、铝、钛合金为主要材料,而传统飞机上应用比例最大、构成轻质结构主体的铝合金正在被越来越流行的复合材料所替代。我们所指的复合材料主要是以高性能纤维作为增强体,用树脂作为基体将纤维粘结在内部并固化成型的高性能塑料。随着复合材料的迅速发展和广泛应用,当前先进的复合材料在飞机上的关键应用部位和用量的多少,已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。由于碳纤维材料具有耐高温、密度低、强度大等特点,目前在航空航天领域运用最为广泛。与密度达到2.8g/cm3左右的铝合金相比,先进的碳纤维复合材料密度一般在1.45~1.6g/cm3左右;而拉伸强度可以达到1.5GMPa以上,超过铝合金部件的3倍,接近超高强度合金钢制部件的水平。这种密度低、强度刚度高的优势,使飞机的复合材料结构部件在获得与先进铝合金部件在强度刚度等综合性能方面相当的水平时,重量可以大幅减少20%~30%。复合材料在飞机结构中的应用情况大致可以分为三个阶段:第一阶段是应用于受载不大的简单零部件,可减重20%;第二阶段是应用于承力大的部件,可减重25%~30%;第三阶段是应用于复杂受力部位,如中机身段、中央翼盒等,可减重30%。复合材料主要用于制造航空器的外饰和内饰部件,如飞机的一次构造材料:主翼、尾翼、机体,二次构造材料,副翼、方向舵、升降舵、内装材料、地板材、桁梁、刹车片等及直升飞机的叶片。根据统计,小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右,军用飞机占25%左右,大型客机占20%左右。 4.1 军机上的应用 为满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的需求,20世纪90年代后,西方战斗机全部大量采用复合材料结构。先进的复合材料也大大增加了军用运输机的有效载重,增大了军用飞机的载油量,克服常规材料在高超声速飞行器研制中存在的瓶颈问题。因此,先进复合材料被广泛地应用在军机上,例如,碳纤维增强树脂基复合材料,在军机主结构、次结构以及特殊部位等方面的应用,有效地提高了军机的耐腐蚀性、抗疲劳性,同时还具有明显的减重效果;再如,F22由于存在超声速巡航需求,飞机外表面会长时间与空气高速剧烈摩擦,因此在机翼复合材料上放弃了环氧基树脂,而使用双马来酰亚胺树脂基体以获得260℃的最大工作温度。 4.2 民机上的应用 民机和军用飞机不同,民用飞机作为以载客飞行和运营为目的的交通工具,对安全可靠性和经济性要求更加严格。复合材料在飞机上大量应用的时间还比较短,在对材料工艺稳定性和有关试验数据尚不十分充分的情况下,应用较多含量的复合材料需要大量时间和实践的积累。民航上的复合材料应用受限,使用分为两类:结构件用复合材料、舱内材料。 以波音787为例,每架飞机的结构比例中有50%是重约35吨的复合材料,这意味着它从材料密度上就减轻了15吨左右的重量。而空客也不甘示弱,新的A350客机改名为A-350 XWB,XWB意为超宽机身,复合材料的比例达到了52%,是现在所有大型商用飞机中最高的。A-350XWB的机体比B-787还宽13cm。作为世界上仅有的两个大型商用飞机研制巨头,波音、空客先后推出复合材料占结构比例50%的主力型号,这意味着大型客机结构设计以复合材料为主要材料的时代已经拉开序幕。波音787等新一代复合材料飞机上实现的性能提升,并不仅仅是依靠低密度材料减重得来。实际上复合材料在工艺、结构力学设计上,都有着传统金属材料所完全无法比拟的优势,比如复合材料可以做出超大尺寸的整体结构部件,而且尺寸大小不会随着温度高低而产生变化。 国产大飞机在复合材料的应用上还比较保守,公开的报道显示,复合材料的使用量约占C919飞机结构重量的20%。飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料,它们具有高耐腐蚀、质量轻等特点,在这些性能上的确要超过一般的金属材料。通常复合材料的价格大约是常规铝合金材料的几十倍,即便是我们看起来已经很金贵的铝锂合金材料,其价格也比复合材料低得多,所以C919仅为波音737价格的1/2左右。 4.3 航空发动机上的应用 对于航空领域,特别是发动机的结构设计制造而言,高性能系统所需的轻质和耐高温等特性越来越重要。航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传统传动系统以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务于一体化产业集群。新的材料和工艺不断研发以应对新一代航空发动机的发展趋势,尤其是先进复合材料的应用,GE-AEBG公司、惠普公司在制造飞机发动机零部件时都采用了先进复合材料,主要包括风扇出风道导流片、风扇罩、推力反向器等部位。先进复合材料在航空发动机上的应用具体表现在以下两个方面: 4.3.1 陶瓷基复合材料的应用。陶瓷基复合材料是将碳化硅陶瓷纤维与碳化硅基底材料复合后,再涂覆一层专用涂层提升其性能,密度仅为金属材料的三分之一。由于陶瓷基复合材料具有的耐高温属性,因此在发动机流道中使用空气代替,在发动机高温区只需要较少甚至不需要冷却气体,涡轮扇发动机大幅减重,意味着发动机运转效率更高,提高了发动机的性能、耐久性、燃油经济性和高推重比。F-35战斗机使用的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机,F135使用了陶瓷基复合材料(CMC),主要用在F135-PW-600喷管的外侧部分。 以GE航空集团为例,陶瓷基复合材料在GE航空集团的技术路线图上是一条关键路径。通用电气航空集团将于2016年新建两个复合材料制造厂,用于碳化硅和陶瓷基复合材料的批量制造,这两种复合材料都是制造喷气式发动机零部件的必备材料。GE公司是所有厂商中第一个决定使用CMC制造旋转叶片的,通过把陶瓷基复合材料叶片安装在发动机上试车,它们已经证明了旋转CMC叶片的性能,这是一个重要的里程碑。 4.3.2 树脂基复合材料的应用。树脂基复合材料具有降噪能力强、耐腐蚀性强、耐疲劳能力好、比模量高、强度高等众多优点。通过将树脂基复合材料应用在航空发动机的冷端结构、反推力装置以及发动机短舱等结构上,不仅能够降低发动机的重量,还能够提高发动机的耐腐蚀性、抗疲劳性以及强度等。例如,JTAGG验证机的进气机匣利用PMR15树脂基复合材料,该种先进复合材料的应用比传统铝合金进气机匣的重量降低了25%。 4.4 新型验证机及无人机上的应用 现代战争理念的改变,使无人机倍受青睐,无人战斗机是未来航空武器的一个重点发展方向。无人机除在情报、监视、侦察等信息化作战中的特殊作用外,还能在突防、核战、化学和生物武器战争中发挥有人军机无法替代的作用。无人机的发展方向是飞行更高、更远、更长,隐身性能更好,制造更加简便快捷,成本更低等,其中关键技术之一就是大量采用复合材料,超轻超大复合材料结构技术是提高其续航能力、生存能力、可靠性和有效载荷能力的关键。和传统的铝合金混合结构相比,以复合材料为结构的无人机,例如“全球鹰”“捕食者”等无人机都采用先进复合材料。以“全球鹰”为例,该种无人机的机翼、尾翼都采用石墨/环氧复合材料,采用该种复合材料制造的无人机,和传统铝合金混合结构的重量相比降低了65%。再如,诺斯罗普・格鲁门公司研发的X-47无人战斗机,为了满足生存力、机动性、隐身性能等特殊要求,该无人机除了接头部位采用了少量的铝合金外,几乎整个机体都采用先进复合材料。依靠复合材料,设计师还可以做出传统金属材料所无法达成的气动力学设计,比如超声速飞行的前掠翼飞机。 5 先进复合材料在航天领域的应用 5.1 卫星和宇航器结构材料 卫星结构的质量会影响对运载火箭的要求以及卫星功能,卫星结构的轻型化设计已经成为卫星结构发展的趋势之一。国际通讯卫星中心的推力桶采用先进复合材料,该种推力桶质量比传统铝结构的质量降低了30%左右,降低的重量可以增加460条电话线路,同时还能够有效地降低卫星的发射费用。欧美国家卫星结构的质量为总质量的1/10,其原因就是大量的应用了先进复合材料。现阶段,我国神州系列飞船、风云二号气象卫星等都采用碳纤维/环氧复合材料,有效地降低了总体重量,同时发射成本也显著降低。 5.2 导弹用结构材料 现阶段,美国已经将先进复合材料作为导弹弹头结构壳体、级间段、仪器舱等部件的主要材料,洛克希德导弹与宇航公司指出,采用碳纤维/环氧复合材料制造的导弹比传统铝结构导弹的重量减轻40%。现阶段,采用先进复合材料的导弹发射筒也被国外发达国家应用在战术、战略型号上,例如,俄罗斯的“白杨M”导弹、美国的“MX”导弹都采用复合材料发射筒。因为先进复合材料导弹发射筒和传统金属结构相比,其结构质量显著降低,能有效地提高战略、战术导弹的灵活性。在战术导弹领域,先进复合材料结构的导弹发射筒更加灵活、应用范围更加广泛。现阶段,我国也研发了先进复合材料结构的战略导弹和导弹发射筒,还研发了先进复合材料仪器舱,有效地提高了战略导弹的灵活性和机动性,应用效果良好。 5.3 运载火箭结构材料 国外发达国家于20世纪50年代开始应用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体代替传统的钢壳,例如,美国的“北极星A-3”潜地导弹,采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体,其重量比采用传统钢壳的“A-1”轻了55%左右,随后研发的“MX”“三叉戟1”的三级发动机壳体,全部都采用芳纶/环氧复合材料,该种结构形式的壳体质量比纤维缠绕成型玻璃体壳体的重量减轻了50%左右。随着先进复合材料的发展,其在运载火箭发动机壳体中的应用优势越来越明显,并且先进复合材料被应用在三叉戟Ⅱ、德尔塔Ⅱ-7925运载火箭等型号中。现阶段,我国运载火箭发动机壳体制造业逐渐的开始应用先进复合材料,虽然起步较晚,但是经过40多年的发展获得了巨大的进步,经过多年的研发,已经成功地将芳纶/环氧复合材料、玻璃纤维/环氧复合材料应用在运载火箭发动机壳体中。先进复合材料在运载火箭结构设计中的应用,有效地降低了运载火箭发动机的重量,同时提高了运载火箭发动机的性能。 6 复合材料在航空航天领域的发展前景 先进复合材料的应用已经成为评价航空航天器水平的重要标准,同时也是提高航空航天器结构先进性的重要物质基础和先导技术。由于我国先进复合材料的应用水平和国外发达国家还存在一定的差距,但是我国已经进行大量投入来强化先进复合材料方面的研究,其发展前景良好。未来先进复合材料的发展主要表现在以下四个方面: 6.1 智能化 智能型先进复合材料和结构的研究,能够创造巨大的经济效益和社会效益,智能型先进复合材料在航空航天器外表的应用:在未来航空器表面增加各种传感器,能够对周围环境进行实时、全面、智能的检测,同时为通讯系统、电子战以及雷达系统提供瞬时模态,以此保证航空器能够安全、稳定地飞行。 6.2 多功能化 在减小航空航天器体积的基础上,为了提高航空航天器的突防能力,许多结构部件需要具备多种功能,多功能先进复合材料的应用能够赋予航空航天器新的功能,现阶段,多功能先进复合材料的研究已经从双功能型向三功能型方向转变。 6.3 质量轻、性能高 目前,我国先进复合材料能够减轻航空航天器的质量占总重的20%左右,和国外25%以上的减重效率还存在一定的差距。导致该种现状的原因是我国先进复合材料的整体性能较低,并且结构的整体性相对较差。因此,在未来的发展过程中,应该加强对复合材料强度、韧性以及整体性等方面的研究,研发整体性好、强度高和韧性高的先进复合材料,同时使复合材料的减重率超过25%。 6.4 低成本 成本较高是限制先进复合材料在航空航天领域应用和发展的主要原因之一,为了解决该问题,应该对先进复合材料的制造工艺进行研究,采用科学的制造工艺进行先进复合材料结构、尺寸以及形状的加工和制造,同时采用先进的质量控制技术、自动化技术、机械化技术等,提高先进复合材料的生产效率,提高其成品率,以此降低先进复合材料的成本。 7 结语 综上所述,经过40多年的发展,我国先进复合材料工业逐渐形成了一个完整的体系,并且部分先进复合材料已经成功地应用在航空航天器生产实践中,获得了良好的效果。但是,从整体上来说我国先进复合材料技术水平和发达国家还存在一定的差距。因此,我国先进复合材料研究、研发人员和生产企业应该加快先进复合材料结构、制造技术、生产工艺等方面的研究,同时借鉴国外的先进技术和经验,解决我国先进复合材料在航空航天领域应用的各种难题,以此提高我国航空航天器的各种性能,进一步促进我国航空航天领域的全面、高速发展。 航空航天论文:航空航天制造业与区域经济增长关系实证研究 摘 要:以国防科技工业大省陕西省为例,运用计量经济学方法,针对陕西省十六年来航空航天制造业的总产值、新产品产值、固定资产投资额等指标与其区域经济发展之间的关联关系,通过E-G协整检验和Granger因果关系检验进行分析研究,并基于结论对进一步推动陕西省航空航天制造业与地方经济的融合发展提出建议。 关键词:航空航天制造业;协整检验;Granger因果关系 一、研究背景 国防科技工业是我国战略性支柱产业,是国防现代化重要的物质技术基础,是经济社会发展和科技进步的首要推动力量。近年来,政府在国防科技工业与地方经济融合发展的机制建设上进行了大胆的探索和实践,取得了显著的成效。在国防科技工业与地方经济融合发展已经成为时代主题的背景之下,着力研究二者之间的关联互动对于深度军民融合及区域经济良性加速发展具有重要的意义。 陕西省是我国重要的国防科技工业发展基地,拥有雄厚的科研实力和高新技术产业基础,军民融合产业的发展具有一定的代表性。其国防科研生产横跨航空、航天、兵器、电子、船舶、核等六大行业,航空航天制造业是发展最为显著的。目前,陕西省航空航天制造业拥有30余家工业企业,40家科研机构,近8万从业人员,7千多研发人员,以及超过25亿元的资产总额。并通过资源整合大力建设了西安兵器工业科技产业基地、西安船舶科技产业园、西安阎良国家航空高技术产业基地、西安国家民用航天产业基地、西北工业技术研究院,形成“三基地一园区一院”的发展格局。 二、实证分析 本文采用计量经济学中的协整检验、Granger因果关系检验对陕西省航空航天制造业与地方经济发展之间的关联关系进行定量分析。 (一)指标选取与数据处理 本文所选用的数据样本为1996―2011年的年度数据,数据来源于2013年《陕西省统计年鉴》与《中国高技术产业统计年鉴》。 选用国内生产总值GDP、航空航天制造业总产值AMO分别作为陕西省地方经济发展状况以及航空航天制造业发展的衡量指标,航空航天制造业固定资产投资额FAI代表其在基本建设的投入指标,新产品产值NPO代表在科研技术方面的投入指标,然后对陕西省航空航天制造业总产值AMO、固定资产投资额FAI、新产品产值NPO与陕西省GDP之间的互动关系展开研究。 为剔除价格波动的不利影响,首先运用GDP指数、固定资产投资价格指数以及航空航天器出厂价格指数对GDP、FAI以及AMO、NPO的原始数据分别处理,使之成为以1996年为基期价格计算的可比数据。为了避免异方差的影响,对这4个时间序列数据进行取对数运算,分别记为LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO,具体数据(见下页表1)。本研究利用Eviews6.0软件进行相关计算分析。 (二)单位根检验 时间序列分析中的首要问题是关于时间序列数据的平稳性研究,平稳性是指时间序列的统计规律不会随时间的推移而发生变动的一种性质。本文基于ADF单位根检验法,对变量LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO以及它们的一阶差分序列进行平稳性检验。检验结果(见下页表2)。 从下页表2可以得知,LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO 4个变量在原水平下其ADF值均大于各显著性水平下的临界值,故为非平稳变量。经过一阶差分以后,新序列DLnGDP、DLnAMO、DLnFAI、DLnNPO在5%的显著水平之下,其ADF值均小于各显著性水平下的临界值,4个变量数据均为平稳性数据。基于此可以判定,序列LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO均为一阶单整序列,可以进行接下来的协整检验。 (三)协整检验 协整是对非平稳经济变量长期均衡关系的统计描述,顾名思义,协整关系则是指非平稳经济变量之间存在的长期稳定的均衡关系。本文使用E―G两步检验法对变量间的协整关系进行检验。 1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的协整检验。基于“两步检验法”的思想,对一组变量之间是否存在协整关系进行检验,其与回归方程的残差序列是否是一个平稳序列的检验是相同的。因此,下面采用最小二乘法对变量LnGDP与LnAMO进行回归估计,可以得到: 从上述统计指标判断,Prob值都在0.000,显然小于5%的显著性水平,表明模型回归的系数非常显著;F值为1 006.313,相应的概率值为0.000,因此可以拒绝模型整体解释变量系数为零的原假设,模型的整体拟合情况良好;R方和调整R方都在98%以上,说明该模型整体上拟合得非常好;DW值为0.99,LM检验表明残差序列不存在序列相关。 通过ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见下页表3)。 通过下页表3的检验结果可以看到,回归方程(1)的残差序列ADF检验值小于5%的显著性水平下的临界值,因此认为该残差序列是平稳的。 基于协整检验的思想,本文认为LnAMO与LnGDP之间存在协整关系,方程(1)为LnAMO与LnGDP之间的协整方程。而前文对原始数据进行了取对数运算,故回归方程的系数代表了弹性的概念。因此,通过协整方程系数表明,如果陕西省航空航天制造业总产值增加1%,陕西省GDP增加0.82%。 2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的协整检验。对陕西省航空航天制造业新产品产值和陕西省GDP之间的协整关系进行检验。得到回归方程如下: 通过相关统计指标判断我们可以得知,此回归方程具有较好的拟合程度,而且,方程各系数和方程整体均具有显著性。LM检验表明,残差序列也不存在序列相关。 用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见表4)。 通过表4中的ADF检验结果表明,回归方程(2)的残差序列ADF检验值小于10%的显著性水平下的临界值,因此可以说该残差序列是平稳的。 根据协整检验的观点,可以认为LnNPO与LnGDP之间存在协整关系,方程(2)为LnNPO与LnGDP之间的协整方程。协整方程系数表明,如果陕西省航空航天制造业新产品产值增加1%,陕西省GDP则增加0.59%。 3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的协整检验。同理,对陕西省航空航天制造业固定资产投资额与陕西省GDP之间的协整关系进行检验。回归方程如下: 由上述统计指标可以看出,方程拟合效果较差,方程整体和方程系数都不具有显著性,而且LM检验表明残差序列存在2阶自相关。 用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验,检验结果(见表5)。 表5的ADF检验结果表明,回归方程(3)的残差序列的ADF检验值大于显著性水平10%下的临界值,因此接受原假设,认为该残差序列是一个非平稳序列。 根据协整检验的思想认为LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系。 (四)Granger因果关系检验 采用协整检验,只是对变量间是否具有长期均衡关系进行了相关检验,而其对于变量间的长期均衡关系是否构成因果关系以及因果关系方向等问题,并不能给出更加合理清楚的解释。因此,本文采用Granger因果关系检验进一步检验变量间的因果关系。 1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnAMO与LnGDP之间存在协整关系,我们使用水平值对其因果关系进行考察。然而,滞后阶数对Granger因果关系检验结果具有显著的影响,若滞后阶数不同,则所得因果关系也会具有差异性。因此,在实际操作中,通过利用较多的滞后阶数进行多次检验,将会获得更为全面合理的结果。 选择滞后阶数从1~4,对俩变量进行Granger因果关系检验,检验结果(见下页表6)。 下页表6显示,当滞后1期时,拒绝原假设,LnAMO与LnGDP之间互为Granger因果原因;当滞后阶数为2阶时,存在单向Granger因果关系(由LnGDP到LnAMO);当滞后阶数为3阶时,存在单向Granger因果关系(LnAMO到LnGDP);而在滞后期为4阶时,二者之间不存在任何方向上的Granger因果关系。不难看出,在较短时期内,主要存在的是单向Granger因果关系(由地方经济增长到航空航天制造业总产值增长);而在滞后3期时,存在反向Granger因果关系(由航空航天制造业总产值增长到地方经济增长)。 2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的Granger因果关系检验。鉴于LnNPO与LnGDP之间也存在协整关系,因此使用水平数值对其进行Granger因果关系检验,检验结果(见下页表7)。 由下页表7可以看出,在滞后期数从1~4时,均存在由LnNPO到LnGDP的单向Granger因果关系,说明在滞后四期的时间内,都存在由航空航天制造业新产品产值增长到地方经济增长的单向Granger因果关系。 3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系,因此,根据Granger因果关系检验对数据平稳性的要求,需要对平稳序列进行差分之后再进行检验,检验结果(见下页表8)。 由表8可以看出,在滞后期数从1~4时,LnFAI与LnGDP之间均不存在任何方向上的Granger因果关系。且差分后的数据,表示了变量在前后年份之间的波动,因此这一检验结果可以解释为,陕西省航空航天制造业固定资产投资额波动与陕西省GDP波动之间在滞后四年的时间内都不存在任何方向上的Granger因果关系。 三、研究结论 通过上述实证分析,本文主要得出以下几点结论:(1)陕西省航空航天制造业总产值以及新产品产值与地方经济发展之间,已经建立起了长期平稳的均衡关系,且二者弹性系数分别为0.82和0.59,而固定资产投资额与地方经济发展之间还未形成平稳的均衡关系。(2)陕西省航空航天制造业总产值对地方经济发展的驱动作用,在时间上仍然存在一定的滞后。新产品产值很好地带动了地方经济的发展,但地方经济的发展却并未形成促进航空航天制造业新产品产值增加的原因。总体上看,二者之间未形成良好的互动反馈机制。固定资产投资额与地方经济发展之间也尚未形成良好的互动关系。 四、政策建议 基于上述分析及结论,为了深入推行陕西省航空航天制造业与地方经济的融合发展,本文特提出以下几点建议:(1)重点扶持优秀的航空航天制造业企业推行股份制改革和分批上市。大力推动企业建立现代企业制度和现代产权制度,并通过积极引入多元化的投资主体,增强企业的内在活力和自我发展的动力,且以上市企业为产业发展平台,加快航空航天制造业的发展步伐。(2)完善科研机制建设,提高军民融合产业科技成果的转化效率。通过加深军工与民用企业之间相互合作,不仅对国防科技工业运行效率得到了提升,而且与地方经济的融合发展得以更好地推动,“军民结合”的国防科技工业体系被更好地建立。(3)政府应该继续推动产学研合作,加大科技创新的力度,并通过增加对高校、科研院所的投资等方式,加速并提高了科研成果的开发利用。与此同时,科技人员的配置效率需要进一步提高,人员培训力度需要进一步加大,进而来保证企业可持续性的创新能力。(4)努力探索本地区其他产业的支撑。例如,本地其他产业部门在资金、技术、人力、物力上给予支持帮助,及对国防科技产业管理创新提供的意见等,所以应大力促进区域产业部门发展的良性互动,进一步推动航空航天制造业的长足发展。 航空航天论文:欧美航空航天专业人才培养模式研究 摘 要:以美、俄为代表的航空航天大国建设了具有各自特色的航空航天专业院系,并开展了多年的教学实践经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养的模式,对国际一流大学航空航天类专业的设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业的教学教改提供参考。 关键词:航空航天专业;人才培养模式;课程体系 引言 航空航天代表了科技和工业发展的最前沿,是促进国家科技发展、满足经济建设、增强国防安全和加快社会进步的重要力量。加强航空航天类高校教育,培养一批具有高素质、创新能力的航空航天类专业人才是服务我国战略发展的必然需求。航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,培养适应国际竞争的航空航天类本科人才,是我国航空航天科技发展的关键。当前,以美、俄为代表的航空航天大国都建设了自己特色的航空航天专业院系,开展了多年的教学实践,具有丰富的经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养模式,对国际一流大学航空航天类专业设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业教学教改提供参考。 一、国外著名航空航天院系 (一)美国著名航空航天院系 美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学。比较有代表性的有麻省理工学院和斯坦福大学。 麻省理工学院航空航天类教学与科研由航空航天系负责,下设三个部门,分别是信息部、航空系统部、飞行器技术部。信息部分主要研究航天系统有关的信息获取、处理、传输技术,如卫星通信、高空侦察、空中通信、集成防御系统等,负责教授导航、制导、控制、通信、网络、实时软硬件系统等课程。航空系统部门主要研究航空航天高复杂性系统的设计、制造、操作方法,教授最优化方法、故障诊断、系统容错等课程,建有人机实验室、空间系统实验室、国际空运中心、操控台研究中心、复杂系统研究实验室等。飞行器技术部门负责计算方法、流体力学、推进技术、材料科学、结构技术等的研究和教学,建有宇航计算设计实验室、空气涡轮实验室、宇航微小结构协会、空间推进实验室、先进材料和结构技术实验室等。 斯坦福大学航空航天系隶属于工学院,承担航空专业的教学科研任务。该系的研究领域包括空气弹性变形及流体仿真、飞行器设计与控制、应用航空动力学、空气声学计算、流体动力学计算、动态系统计算、机器人控制、复杂材料与结构、湍流模拟、推进、高超声速流体、导航、控制系统辨识与优化、卫星工程、湍流与燃烧等。 (二)俄罗斯著名航空航天院系 俄罗斯也是航空航天强国,开设航空航天专业的主要学院有莫斯科国立航空学院、西伯利亚国立航空航天大学。莫斯科国立航空学院建于1930年,拥有12个学院,56个系,128个实验室,3个设计局,几个计算机中心,一个实验工厂,一套运动航空训练设施,一个莫斯科附近的飞机场,两个科研机构(应用力学和电气力学,低温研究)。该学院通常以数字编号代替学院名称,从一院到十二院分别为航空工程院、发动机院、控制系统院、信息与电力院、无线电电子学院、经济与管理院、航空航天院、机器人与智能系统院、应用数学和物理院、应用力学院、人文科学院、预科院。西伯利亚国立航空航天大学拥有空间研究及高技术学院和航天技术学院,设置了飞机制造系、航空发动机与能源装备系、飞行器管理系统系、航空导弹技术系、飞行器无线电技术系统系。 (三)欧洲著名航空航天院系 英国帝国理工学院在其工学院设置了航空系,主要负责飞机设计制造方面的研究与人才培养,包括航空动力学与航空结构学两个研究方向。航空动力学方向包含流体基础、航空飞行器设计、控制、生物医学、环境与工业关系等方面的研究。航空结构学方向包括计算力学、冲击与损伤、复合材料等方面的研究。 法国国家高等航天航空学院已经有90多年的历史,它位于欧洲航天业发展的中心地带,致力于培养顶尖的技术工程师,在研制协和式客机的工程师当中,有许多就是从法国高等航天航空学院毕业的。学院下设5个系和一个研究中心,分别是空气动力学、能源、推进系、结构与材料力学系、光电子与信号系、语言文化艺术系、航空宇航中心。 二、国外著名航空航天院系专业设置与课程体系 (一)学位与专业设置 国外著名航空航天院系多数是本科四年,研究生二年,英国有本科3年,研究生1年。俄罗斯不同,如莫斯科国立航空学院预科1年、本科4年、硕士2年、博士3年。在学位设置上,各个院校有所不同,归纳起来,主要有工学学士、航空航天工程学士、航空工学学士、航空航天工学学士、航空工程理科硕士、航空航天工程学士、航空与宇航工程学士、航空学理科硕士、航空与航天学理科硕士、机械与航天工程理科硕士。 (二)国外著名航空航天院系课程体系 麻省理工学院(MIT)航空与航天专业是美国同领域中最有名的专业,其人才培养理念和课程设置世界闻名。MIT航空与航天系设有两个本科专业方向:航空与航天科学工程专业和航空与航天信息科学工程专业,两个方向的课程设置都建立在航空航天基础(核心)课程上,下面分别以A和B代指这两个专业。课程主要包括全校统一要求课程和系课程构成。全校统一要求课程包括基础科学课程(6门)、人文、艺术、社会科学课程(8门)、科学与技术限选课程(2门)、实验课程(1门);系课程包括系核心必修课程、专业课程、试验与进展课程,其中系核心必修课程包括一体化工程I、II、III、IV,计算机和工程问题求解引论,自动控制原理、动力学、随机系统分析、微分方程;专业课程中专业A包括空气动力学、结构力学、推进系统引论、航天工程中的计算方法,专业B包括航天系统的评估与控制、数字系统实验室介绍、实时系统与软件、交互系统工程、人为因素工程、自主决策原理;试验与进展课程包括飞行器工程、空间系统工程、试验项目I、试验项目II、飞行器进展、空间系统进展I、空间系统进展II。 (三)学时学分要求 1.学分组成。课程学分组成考虑教学环节,如MIT飞行动力学课程,总学分12分,构成包括课堂3分、实验1分、预习和复习8分。另外还有无学分课程,课程必修但无学分,如普林斯顿没有学分制、强调上课门数,斯坦福大学基础课程要求5门航空航天基础课程,专业课程4选3。英国大学一般不设立学分制,所有学生都按部就班完成规定课程的学习。 2.学分要求。美国大部分学校有明确的毕业学分数要求。如MIT航空航天工程系根据培养计划设课程学分,又分成4类,分别是核心课(core)108、专业领域课(professio- nal area)48、实验和综合应用(experiment and Capstone)30、非限制性选修课(unrestrictived elective)48,总学分大于234学分。但是在学分数量并不统一,差异很悬殊,如密歇根128学分、MIT大于234学分、宾州州立132学分。航空航天专业必修课比例很高,有的高达90%以上,如斯坦福、佐治亚理工、普渡。另外还有只要求课程而不要求学分的,如普林斯顿毕业要求共36门课。 3.学时要求。有些大学要求学时达到一定数量,如悉尼大学本科至少192学时,研究生核心课程和选修课程,至少144学时。斯坦福大学研究生基础课程设置门数要求,其他按学时要求,数学(6个学时)、技术选修(12学时)、人文社科类选修(45学时)。 三、国外著名航空航天院系专业培养特色 归纳起来,国外著名航空航天院系在专业培养上具有如下特色。一是国外著名大学航空航天专业设置宽、窄各有特色。美英等专业设置以宽口径、大类培养为主,基本不针对特定航空航天器划分专业,学生专业方向只是体现在个别课程的选择上。俄罗斯、乌克兰等的专业划分细而精,如莫斯科国立航空学院几乎整个大学的院系专业就代表了航空航天器的各个不同部分,专业面向具体而明确。二是国外著名大学航空航天专业课程体系具有少而精且多样化特色。美英等课程每学期课程数量相对较少,但课业工作量不少。学生毕业所需学时学分也不少。美英等航空航天专业的课程必修多、选修少,完全学分制的作用并不明显,反映了航空航天专业的特殊性。课程学习课内外并重,还有较多实践环节、交流讨论、项目设计等。课程的环节丰富多样(如剑桥)。教授授课。三是注重通识教育与专业教育的结合。在通识教育上,在课程设置中有重视科技写作、科研道德规范、表达与交流、团队协作、人文素质培养和工程师就业指导。在专业教育上,强化多样化实践环节、注重专题课程和生产实习。四是注重综合素质和个性化培养。例如南安普敦大学设置有工程管理与相关法律的必修与选修课程,让学生学习在工程实践中如何领导团队、进行项目管理与风险评估、做出决策以及熟悉与之相关的法律知识。还会从工业部门请来客座教师来协助授课,并安排有相应的实践环节。针对个性化培养需求,在课程设置上具有较大的选择基数。 四、总结 航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,是航空航天类研究生人才的后备军。论文主要对国际一流大学航空航天类专业学位与专业设置、课程体系、学时学分要求点等方面进行了梳理,总结了人才培养特色,为国内航空航天类专业建设和教学教改提供参考。
化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用 摘要:充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。 关键词:纳米材料;化工领域;应用 1纳米材料的特殊性质 1.1 力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。 1.2 磁学性质当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。 1.3 电学性质由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属――绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 1.4 热学性质纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 2纳米材料在化工行业中的应用 2.1 在催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子――空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 2.2 在涂料方面的应用纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 2.3 在精细化工方面的应用精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中的应用论文 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。 化工生产中纳米材料的应用:纳米材料在化工生产中使用 纳米材料(又称超细微粒、超细粉未)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征,引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后,世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质,使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。 纳米材料的应用前景十分广阔。近年来,它在化工生产领域也得到了一定的应用,并显示出它的独特魅力。 1.在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂,可大大提高反应效率,控制反应速度,甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10~15倍。 纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒,可近似地看成是一个短路的微型电池,用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时,半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下,电子与空穴分离,分别迁移到粒子表面的不同位置,与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。 光催化反应涉及到许多反应类型,如醇与烃的氧化,无机离子氧化还原,有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成,固氮反应,水净化处理,水煤气变换等,其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2,既有较高的光催化活性,又能耐酸碱,对光稳定,无毒,便宜易得,是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道,选用硅胶为基质,制得了催化活性较高的TiO/SiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒,对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂,可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600℃降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究,是未来催化科学不可忽视的重要研究课题,很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。 2.在涂料方面的应用 纳米材料由于其表面和结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇,使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可获得纳米复合体系涂层,实现功能的飞跃,使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性;功能涂层是赋予基体所不具备的性能,从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层,抗氧化、耐热、阻燃涂层,耐腐蚀、装饰涂层等;功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层,导电、绝缘、半导体特性的电学涂层,氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料,可进一步提高其防护能力,实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等,在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层,可利用其光学特性,达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料,所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子,在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性,因而能起到静电屏蔽作用,而且氧化物纳米微粒的颜色不同,这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色,克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变,还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中,将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果,从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景,将为涂层技术带来一场新的技术革命,也将推动复合材料的研究开发与应用。 3.在其它精细化工方面的应用 精细化工是一个巨大的工业领域,产品数量繁多,用途广泛,并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音,并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域,纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2,可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡胶中,可以提高橡胶的耐磨性和介电特性,而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料,可以提高塑料的强度和韧性,而且致密性和防水性也相应提高。国外已将纳米SiO2,作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中,使其密封性和粘合性都大为提高。此外,纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2,可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的;而加入A12O3,不仅不影响玻璃的透明度,而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能,而且质地细腻,无毒无臭,添加在化妆品中,可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2,能够强烈吸收太阳光中的紫外线,产生很强的光化学活性,可以用光催化降解工业废水中的有机污染物,具有除净度高,无二次污染,适用性广泛等优点,在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域,除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外,还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染,并能对这些制剂进行过滤,从而消除污染。 4.在医药方面的应用 21世纪的健康科学,将以出入意料的速度向前发展,人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗,已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;使用纳米技术的新型诊断仪器,只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病,美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物,称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物,注射到人体血管中,通过磁场导航输送到病变部位,然后释放药物。纳米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流动,因此可以用来 检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据《人民日报》报道,我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒,然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用,通过纳米技术处理后的银表面急剧增大,表面结构发生变化,杀菌能力提高200倍左右,对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。新晨 微粒和纳粒作为给药系统,其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。 纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程,从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白质特别是酶,从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合,研究分子生物器件,利用纳米传感器,可以获取细胞内的生物信息,从而了解机体状态,深化人们对生理及病理的解释。 5.结语 纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学,主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代,为此,国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域,在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生,将对人类社会产生深远的影响,并有可能从根本上解决人类面临的许多问题,特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性,设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性,增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品,目前已出现可喜的苗头,具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域,发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展,纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。
浅谈园林建筑喷泉施工技术:园林建筑中喷泉施工技术的探讨 摘要: 园林小品是指园林中供休息、装饰、照明、展示和为园林管理及方便游人之用的小型建筑设施。一般没有内部空间,体量小巧,造型别致。园林小品既能美化环境,丰富园趣,为游人提供文化休息和公共活动的方便,又能使游人从中获得美的感受和良好的教益。 关键词: 园林小品;喷泉;施工技术 前言 喷泉是理水的手法之一, 常用于公园, 广场作为园林小品或建筑。它可振奋精神, 陶冶情怀, 丰富城市的面貌, 不仅自身是一种独立的艺术品, 而且能增加局部窨的空气湿度, 减少尘埃, 大大增加空气中的负氧离子的浓度, 因而也有益于改善环境, 增进人们的身心健。正因为这样, 喷泉在艺术和技术上不断地发展, 被人们视为智慧和力量的象征。下面以杭州市某公园为例主要对喷泉中除管线设备外的配套构筑物―――喷水池、泵房及经、排水井的施工技法进行总结。 一 .喷水池 喷水池是喷泉的重要组成部分, 其本身不仅能独立成景, 起点缀、装饰、渲染环境的作用, 而且能维持正常的水位以保证喷水。因此, 可以说喷水池是集审美功能与实用功能于一体的动静相兼( 喷时动, 停时静) 的人工水景。 1.1 喷水池形状和大小: 园林中的喷水池分为规则式水池和自然式水池两种。规则式水池平面形状呈几何形, 如圆形、椭圆形、矩形、多边形、花瓣形等。自然式水池岸线为自然曲线, 如弯月形、肾形、心形、泪珠形、蝶形、云形、梅花形、葫芦形等, 现代喷水池多采用流线形, 活泼大方, 富于时代感水池的大小应根据周围环境和喷高而定, 喷水越高, 水池越大。为了防水水滴飘移而落到池外, 一般水池半径为最大喷高的1~1.3 倍。自然式水池宜小, 平均池宽可为喷高的3 倍。 水池深度不宜太深, 以免发生危险。一般水深为0.6~0.8 米. 1.2 喷水池结构与构造: 喷水池由基础、防水层、池底、池壁、压顶等部分组成。 1) 基础: 基础是水池的承重部分, 由灰土和混凝土层组成。施工时先将基础底部素土夯实( 密度不得小于85%) ; 灰土层一般厚度30(3 份石灰, 7 份中性黏土) ; C10 混凝土垫层厚10~15。 2) 防水层: 水池工程中, 防水工程质量的好坏对水池安全使用及其寿命有直接影响, 因此正确选择和合理使用防水材料是保证水池质量的关键。 目前, 水池防水材料种类较多。如按材料分, 主要有沥青类、塑料类、橡胶类、金属类、砂浆、混凝土及有机复合材料等; 如按施工方法分, 有防水卷材、防水涂料、防水嵌缝油膏和防水薄膜等。 ①沥青材料: 主要有建筑石油沥青和专用石油沥青两种。专用石油沥青可在音乐喷泉的电缆防潮防腐中使用。建筑石油沥青与油毡结合形成防水层。 ②防水卷材: 品种有油毡、油纸、玻璃纤维毡片、三元乙丙再生胶及603 防水卷材等。其中油毡应用最广, 三元乙丙再生胶用于大型水池、地下室、屋顶花园作防水层效果较好。603 防水卷材是新型防水材料, 具有强度高、耐酸碱、防水防潮、不易燃、有弹性、寿命长、抗裂等优点, 且能在―50~80℃环境中使用。 ③防水涂料: 常见的有沥青防水涂料和合成树脂防水涂料两类。 ④防水嵌缝油膏: 主要用于水池变形缝防水填缝, 种类较多。按施工方法不同可分为冷用嵌缝油膏和热用嵌缝胶泥两类。其中上海油膏、马牌油膏、聚氯已烯胶泥、聚氯酯沥青弹性嵌缝胶等性能较好, 质量有保证, 使用较广。 ⑤防水剂和注浆材料: 防水剂常用的有硅酸钠防水剂、氯化物金属盐防水剂和金属皂类防水剂。注浆材料主要有水泥砂浆、水泥玻璃浆液和化学浆液三种。 水池防水材料的选用, 可根据具体要求确定, 一般水池用普通防水材料即可。钢筋混凝土水池也可采用抹5 层防水砂浆( 水泥加防水粉) 做法。临时性水池还可将吹塑纸、塑料布、聚苯板组合起来使用, 也有很好的防水效果。 3) 池底: 池底直接承受水的竖向压力, 要求坚固耐久。多用钢筋混凝土池底, 一般厚度大于20; 如果水池容积大, 要配双层钢筋网。施工时, 每隔20 米选择最小断面处设变形缝( 伸缩缝、防震缝) , 变形缝用止水带或沥青麻丝填充; 每次施工必须由变形缝开始, 不得在中间留施工缝, 以防漏水。 4) 池壁: 是水池竖向部分, 承受池水的水平压力, 水愈深容积愈大, 压力也愈大。池壁一般有砖砌池壁、块石池壁和钢筋混凝土水泥砂浆砌筑, 壁厚不小于240。砖砌池壁虽然具有施工方便的优点, 但红砖多孔, 砌体接缝多, 易渗漏, 不耐风化, 使用寿命短。块石池壁自然朴素, 要求垒砌严密, 勾缝紧密。混凝土池壁用于厚度超过400的水池, C20 混凝土现场浇注。钢筋混凝土池壁厚度多小于300, 常用150~200, 宜配ф8、ф12 钢筋, 中心距多为200。 5) 压顶: 属于池壁最上部分, 其作用为保护池壁, 防水污水泥沙流入池中, 同时也防水池水溅出。对于下沉式水池, 压顶至少要高于地面5~10; 而当池壁高于地面时, 压顶做法必须考虑环境条件。要与景观相协调, 可做成平顶、拱顶、挑伸、倾斜等多种形式, 压顶材料常用混凝土和块石。 完整的喷水池还必须设有供水管、补给水管泄水管和溢水管及沉泥池。管道穿过水池时, 必须安装止水环, 以防漏水。供水管、补给水管安装调节阀; 泄水管配单向阀门, 防止反向流水污染水池; 溢水管无需安装阀门, 连接于泄水管单向阀后直接与排水管网连接( 具体见管网布置部分) 。沉泥池应设于水池的最低处并加过滤网。在水池内设置集水坑, 以节省空间。集水坑有时也用做沉泥池, 此时, 要定期清淤, 且于管口处设置格栅, 为防淤塞而设置的挡板。 二、泵房施工技术要点 泵房是指安装水泵等提水设备的专用构筑物, 其空间较小, 结构比较简单。水泵是否需要修建专用的泵房应根据需要而定。在喷泉工程中, 凡采用清水离心泵循环供水的都应设置泵房; 凡采用潜水泵循环供水的均不设置泵房。 2.1 泵房的作用 1) 保护水泵: 泵房是用来给喷泉供水的, 水泵应固定且不宜长期暴露在外, 否则由于天长日久的风吹雨淋, 容易生锈, 影响运行。水泵固定在泵房内可防水由于泥砂、杂物等侵入水泵而影响转动和降低水泵寿命甚至损坏水泵。 2) 安全需要: 水泵多采用三相异步电动机驱动, 电动机额定电压为380 伏。因此, 为安全起见也应将水泵安装在泵房内。潜水泵虽不需设置泵房, 但也要将控制开关设于室内, 控制箱应安装在离地面1.6米以上的安全地方。 3) 景观需要: 喷泉周围环境应讲究整洁明快, 各种管线不得暴露。为此, 应设置泵房或以其他方法掩饰, 否则有碍观瞻。 4) 利于管理: 在泵房内, 各种设备可长期处于配套工作状态, 便于操作和检修, 给管理带来方便。 2.2 泵房的形式 泵房的形式根据泵房与地面的相对位置可分为地上式、地下式和半地下式三种。 1) 地上式泵房: 是指泵房主体建在地面之上, 同一般房屋建筑, 多为砖混结构。因泵房建在喷泉附近, 需占用一定面积, 影响喷泉景观,故不宜单独设置。一般常与办公房结合, 便于管理。若需单独设置时,应控制体量, 讲究造型和装饰, 尽量与喷泉周围环境协调。地上式水泵房应具有结构简单、造价低、管理方便的特点。 2) 地下式泵房: 是指泵房主体建在地面之下, 同地下室建筑, 多为砖混式结构或钢筋混凝土结构, 需做防水处理, 避免地下水浸入。由于泵房建在地下而不占用地上面积, 故不影响喷泉景观。但结构复杂, 造价高, 管理操作不便。地下式泵房适用于大型喷泉。 3) 半地下式泵房: 是指泵房主体建在地上与地下之间, 兼具地上式和地下式二者的特点。 2.3 泵房管线的布置 1) 动力机械选择: 目前, 最常用的动力机械是电动机。电动机因其转速与水泵转速较为接近, 且为直接传动, 效率高, 噪声小, 管理操作方便, 故障少, 寿命长。一般水泵生产厂家都为水泵配套安装了电机,故可免去选购的烦恼。 2) 管线布置: 为了保证喷泉安全可靠地运行, 泵房内的各种管线应布置合理, 调控有效, 操作方便, 易于管理。 一般泵房管线系统布置中与水泵相连接的管道有吸水管和出水管。吸水管是指喷水池至水泵间的管道, 其作用是将水从池中吸入水泵, 并设闸控制。出水管是指水泵至分水器之间的管道, 设闸控制。为了防水喷水池中水倒流, 需在出水管上闸阀后安装逆止阀, 其作用是只允许水沿出水管正向流出, 当水泵停止工作水沿出水管返向流回时, 逆止阀自动关闭, 防止倒流, 保持喷水池中水位。分水器的作用是将出水管的有压水分成几路( 由设计确定) 通过供水管送至喷水池中供喷水用。为了调节供水的水量和水压, 应在每条供水管上安装闸阀控制。由于季节所限, 当喷泉停止运行时, 为了防止管道冻坏, 需将供水管内存水排除。一般在泵房内供水管最低处设置回水管, 接入泵房内下水池中排除, 以截止阀控制。 为了便于操作和管理, 为喷水池补水的补水管( 给水管) 也可经过泵房以截止阀控制。为了防止泵房内地面积水, 应设置地漏排除积水。此外, 泵房内还应设置供电及电气控制系统, 保证水泵、灯具和音响的正常工作。 2.4 泵房施工注意事项 1) 水泵进、出水管管径的确定: 水泵在运行时, 其进、出口处流速较高, 可达到3~4m/s。由于管道的阻力与流速的平方成正比, 流速越高, 阻力越大。如果进、出水管的管径与水泵的口径相同, 由于流速较高, 势必造成较大的阻力, 从而降低了供水的稳定性。为此, 应将进、出水管的管径加大, 一般采用渐扩形式, 以降低流速、减少阻力, 使水流平稳。 实践证明, 进水管的流速不宜超过2.0m/s,出水管的流速不宜超过3.0m/s.进、出水管管径可按下式确定并进行调整。 2) 水泵与进出管的过渡: 当管径大于水泵口径时, 需在进、出口处配置渐变管, 使水泵与进出水管有过渡连接。渐变管长度可视其大小头直径确定, 一般取差数的7 倍可满足要求。 3) 泵房用电要注意安全: 开关箱和控制板的安装应符合规定。地下式泵房, 要注意机房排水, 通风。泵房内应配备灭炎器等灭火设备。 三.阀门井 3.1 给水阀门井: 喷泉用水一般由自来水供给。当水源引入喷泉附近时, 应在给水管道上设置给水阀门井。给水阀门井内安装截止阀控制, 根据给水需要, 可随时开启和关闭, 便于操作。给水阀门进一般为为砌圆形, 由井度、井身和井盖组成。井底一般采用C10 混凝土垫层, 井底内径不小于1.2 米( 考虑下人操作) ; 井身采用100# 红砖M5.0 水泥砂浆砌筑, 井深不小于1.8 米( 考虑人员站立高度) , 井壁应逐渐向上收拢, 且一侧应为直壁, 使于设置铁梯上下。有地下水浸入时, 应做防水处理。井口圆形, 直径为600 或700。井盖采用成品铸铁井盖( 含井座) 。 3.2 排水阀门井: 排水阀门井的作用是连接由水池引出的泄水管和溢水管在井内交汇, 然后排入下水管网。为了便于控制, 在泄水管道上应安装闸阀, 溢水管应接于阀后, 确保溢水管排水通畅。 4.结论 无论是普通装饰性喷泉, 还是与雕塑结合的喷泉、水雕塑或自控喷泉, 其配套构筑物的施工技术都是通用的。具体施工时, 要结合当地的地质条件和具体环境条件, 力求与喷泉所处的环境气氛相协调。如位于闹市区的广场喷泉, 在设计和施工方法就要满足其新颖活泼、水姿层次丰富、配光和谐得体、造型效果奇特的需求。在管线布置方面,要力求简洁清楚, 水泵进出水管上设有柔性接管, 各种管过池壁时均用止水环, 以防漏水。总之, 喷泉构筑物施工的技术要求很高, 这就要求施工技术人员要熟悉图纸, 做好技术交底, 力求出好精品, 美化人们的生活空间。 浅谈园林建筑喷泉施工技术:园林建筑中喷泉施工技术研究 【摘要】喷泉是水景工程中常用的理水手法之一,广泛应用于园林小品、城市广场、住宅小区等室内外空间,具有很强的观赏性。园林喷泉的施工是一项很精细的工程,对土木建筑、电气、给排水等专业技术均有所涉及,其施工质量的好坏会对园林水景的整体效果产生直接影响。本文作者对多年施工实践进行了经验总结,在简要分析园林喷泉设计的基础上对喷泉施工中水池、泵房、防渗、电气、阀门井及照明等关键施工技术进行了详细论述。 【关键词】园林建筑;喷泉设计;施工技术 1.引言 随着我国经济的进步以及人们生活水平的提高,人们对生活环境的要求也日益提高。喷泉水景向来是园林景观中的点睛之笔,它不仅是一种独特的艺术品,使城市变得更加美观,还能够大大提高空气中的负氧离子浓度,增加局部空间的空气湿度,减少尘埃,有效改善城市环境和面貌。所以,园林喷泉在技术及艺术上都在不断的发展,这就要求我们掌握喷泉设计原则及施工要点,营造出最具特色的喷泉景观。 2.园林喷泉设计 2.1喷泉景观效果设计 水景有流水、落水、静水、喷水等多种表现形式,其景观效果应能使人们通过自身的视觉、触觉及听觉对水体及其周边环境产生共鸣,并激发出内在的情致和兴趣。因此,在进行喷泉的总体设计时应综合考虑喷泉形式和环境氛围,设计出不同的组合方案,并将景观效果图绘制出来,从中选取最优组合方案。 水景的形态可通过喷头形式的不同表现出形态各异的喷水样式,得到理想的水景效应。同时,可在喷泉设计时加入激光、彩色射灯等色彩为水景增加美感,若为大型主题喷泉还可采用声、电、光等手段为喷泉增色。为避免景观的单调沉闷,池壁与池底的颜色最好能形成鲜明对比,喷泉在不工作时花钵、雕塑等最好也有对比色。 2.2喷头选择 喷泉设计中喷头的选用对景观效果的好坏有着重要的影响。为形成形态各异的喷水姿态,喷头在水景工程中得到了广泛的采用。然而,目前国内制造的喷头质量与国外同类产品相比差异明显,在设计及外观上都存在一定的问题。喷泉喷头质量一般以射流是否平滑稳定,水形是否美观为准。而国内许多喷头产品的射流存在参差不齐或发散强烈等问题,即使是同一批次的产品也存在水形质量不稳定的问题。在实际应用中,应与各种喷头的特性相结合进行选择,如水膜喷头的抗风性不好,不宜用于有风的室外环境;涌泉、雪松等射吸式喷头对于水位变化很敏感,在应用时应注意池中水位的变化,并在池体中设置水下挡浪墙或溢流堰用来抑制波浪。 3.园林喷泉施工技术 3.1水池施工 水池是喷泉系统的重要构成部分,按平面形状可分为圆形、矩形、椭圆形等具有规则几何形状的水池以及弯月形、心形、肾形等以自然曲线为岸线的水池。为防止喷泉在喷水时溅射到水池外,射流高度应小于喷水池的设计宽度;自然水池的池宽一般为射流高度的3倍,其他水池的池宽则一般是射流高度的2~2.5倍;水池周围的地面应保证有一定的粗糙度和坡度,以有利排水和防止打滑。为保证安全,水池深度不宜太深,一般可为0.6~0.8m。喷泉应重点考虑给水问题,一般可在高地建造水池或引用水位较高的自然水,采用自来水或者水池循环供水。 由混凝土和灰土构成的水池基底是水池的承重部分,基底的素土密实度应不小于80%,一般采用C10混凝土并保证厚度不小于10cm。灰土以70%中性粘土和30%石灰混合组成,并保证厚度不小于30cm。进水口应尽量设置在水池的下方和选用小型的潜力泵。同时,为避免泵坑因标高过低形成集水坑,可在泵坑上布设一层过滤网。 3.2防渗施工 防渗工程施工质量的好坏对水池的使用安全和寿命有着直接的影响,因此必须着重注意水池的防渗施工。为保证水池基底有足够的强度承受水压且不对复合土工膜产生破坏,应对场地事先进行平整。水池常用的防渗材料按种类可分为沥青类、橡胶类、混凝土、金属类、塑料类、有机复合材料及砂浆等,按施工方法则可分为防水涂料、防水卷材、防水薄膜及防水嵌缝油膏等。为避免复合型土工膜铺接时发生渗漏,在其使用前应由试验部门进行抽样检查,验收合格后才能投入使用。土工膜一卷长200多米,应以降低焊接量为准进行计算,相邻的土工膜应以丁字形铺设。为防止土工膜因收缩发生撕裂,在铺设时应预留土工膜伸缩量,一般一卷土工膜应预留5~10cm。 在土工膜焊接前应将焊膜机滚轮与预留搭接的部分抹拭干净,将附着在其上的水分、泥渣全部去除;取一块土工膜进行试验,并按试验结果调整温表状态。在土工膜焊接时应保持焊机匀速前进。在焊缝完全冷却后方可进行焊缝检查试验。在进行检查时应先封闭焊缝两端,将带有气门和气压表的测压表针头插入焊缝中,并将焊缝与针头相交处封闭,迅速加压至0.15~0.2Mpa,并持续3~5min。若压力始终无明显下降则表示焊缝符合要求,若不满足则应再次进行试验直至满足要求。土工膜封边可采用射钉枪,间距一般为20cm。 3.3电气与照明施工 水下照明灯是水景工程中的常用设备,在喷泉中应用广泛,但是这种设备存在密封可靠性不足、塑料容易老化、结构强度差等问题。在容易接近或无隔离设施的喷泉中,必须采用超低压供电,灯体用高强度灯具壳体完全封闭,并将外壳接地。若输电距离较远,可采用放大导线截面的方法对电压进行补偿,不宜直接提高电压以免产生危害。 3.4泵房施工 泵房是喷泉供水设施,水泵不宜长期暴露在外界环境中,所以根据实际需要决定是否设置专业泵房。在喷泉施工中,只要是采用清水离心泵循环供水,必须设置泵房。在泵房施工时应注意以下几点: (1)进出水管径应以渐扩形式扩大,以达到降低阻力、降低流速、保持水流稳定的目的。 (2)在进出口位置应设置渐变管,长度一般是连接管处两水管直径差值的7倍左右。 (3)泵房中控制板与开关箱必须严格按照规范安装,且必须配备灭火器材,注意泵房的通风和排水。 (4)为防止喷水池中的水体倒流,应在出水管的上闸阀后设置逆止阀;为保证水景的观赏效果,需要将水管中的压力水分成多份,这时就需要设置分水器;为调节水量和水压,应在每条供水管路上设置阀闸控制器。 3.5阀门井施工 喷泉水一般通过自来水供水,给水阀门井一般应设置在由喷泉附近的给水管道上,并在井内安装截止阀保证其能按要求供水。阀门井底应能容人进入和施工操作,一般内径不得小于1.2m,井深不得小于1.8m。井壁应向上渐渐收拢,并在设置扶梯的一侧保留直壁。排水阀门井用于连接溢水管和由水池引出的泄水管,在井内交汇后再将水排入地下管道。排水阀一般应设置在泄水管道上,以保证溢水管的排水通畅。 4.结语 喷泉是园林景观最具特色的组成部分,起到了画龙点睛的艺术作用。在进行喷泉设计和施工时应充分考虑建筑功能和环境氛围,对水池、防渗、泵房、电气、照明及阀门井等关键施工工序严格把关,才能实现理想的园林喷泉景观效果。 浅谈园林建筑喷泉施工技术:浅谈园林建筑中喷泉施工技术 摘要:本文根据笔者实际工作经验进行了研究总结,简要探讨了园林喷泉设计的基础上对喷泉施工中水池、泵房、防渗、电气、阀门井及照明等关键施工技术的问题。 关键词:园林建筑;喷泉设计;施工技术 1引言 喷泉是水景工程中常用的理水手法之一,广泛应用于园林小品、城市广场、住宅小区等室内外空间,具有很强的观赏性。园林喷泉的施工是一项很精细的工程,对土木建筑、电气、给排水等专业技术均有所涉及,其施工质量的好坏会影响对园林水景的整体效果。 喷泉不仅可以振奋精神,陶冶情怀,丰富城市的面貌,不仅自身是一种独立的艺术品,而且能增加局部环境的空气湿度,减少尘埃,大大增加空气中的负氧离子的浓度。对改善城市的环境也有一定的帮助。因此喷泉在艺术和技术上不断地发展,被人们视为智慧和力量的象征。 2园林喷泉设计 2.1喷泉景观效果设计 水景有流水、落水、静水、喷水等多种表现形式,其景观效果应能使人们通过自身的视觉、触觉及听觉对水体及其周边环境产生共鸣,并激发出内在的情致和兴趣。因此,在进行喷泉的总体设计时应综合考虑喷泉形式和环境氛围,设计出不同的组合方案,并将景观效果图绘制出来,从中选取最优组合方案。 水景的形态可通过喷头形式的不同表现出形态各异的喷水样式,得到理想的水景效应。同时,可在喷泉设计时加入激光、彩色射灯等色彩为水景增加美感,若为大型主题喷泉还可采用声、电、光等手段为喷泉增色。为避免景观的单调沉闷,池壁与池底的颜色最好能形成鲜明对比,喷泉在不工作时花钵、雕塑等最好也有对比色。 2.2喷头选择 (1)喷泉设计中喷头的选用对景观效果的好坏有着重要的影响。为形成形态各异的喷水姿态,喷头在水景工程中得到了广泛的采用。但是目前国内制造的喷头质量与国外同类产品相比差异明显,在设计及外观上都存在一定的问题。喷泉喷头质量一般以射流是否平滑稳定,水形是否美观为准。 (2)国内许多喷头产品的射流存在参差不齐或发散强烈等问题,即使是同一批次的产品也存在水形质量不稳定的问题。在实际应用中,要与各种喷头的特性相结合进行选择,比如水膜喷头的抗风性不好,不适用于有风的室外环境;涌泉、雪松等射吸式喷头对于水位变化很敏感,在应用时应注意池中水位的变化,并在池体中设置水下挡浪墙或溢流堰用来抑制波浪的产生。 3.园林喷泉施工技术 3.1水池施工 水池是喷泉系统的重要构成部分,按平面形状可分为圆形、矩形、椭圆形等具有规则几何形状的水池以及弯月形、心形、肾形等以自然曲线为岸线的水池。为防止喷泉在喷水时溅射到水池外,射流高度应小于喷水池的设计宽度;自然水池的池宽一般为射流高度的3倍,其他水池的池宽则一般是射流高度的2~2.5倍;水池周围的地面应保证有一定的粗糙度和坡度,以有利排水和防止打滑。为保证安全,水池深度不宜太深,一般可为0.6~0.8m。喷泉应重点考虑给水问题,一般可在高地建造水池或引用水位较高的自然水,采用自来水或者水池循环供水。由混凝土和灰土构成的水池基底是水池的承重部分,基底的素土密实度应不小于80%,一般采用C10混凝土并保证厚度不小于10cm。灰土以70%中性粘土和30%石灰混合组成,并保证厚度不小于30cm。进水口应尽量设置在水池的下方和选用小型的潜力泵。同时,为避免泵坑因标高过低形成集水坑,可以在泵坑上布设一层过滤网。 3.2防渗施工 (1)防渗工程施工质量的好坏直接影响着水池的使用安全和寿命,因此必须着重注意水池的防渗施工。为保证水池基底有足够的强度承受水压且不对复合土工膜产生破坏,应对场地事先进行平整。 (2)水池常用的防渗材料按种类可分为沥青类、橡胶类、混凝土、金属类、塑料类、有机复合材料及砂浆等,按施工方法则可分为防水涂料、防水卷材、防水薄膜及防水嵌缝油膏等。为避免复合型土工膜铺接时发生渗漏,在其使用前应由试验部门进行抽样检查,验收合格后才能投入使用。 (3)土工膜一卷长200多米,应以降低焊接量为准进行计算,相邻的土工膜应以丁字形铺设。为防止土工膜因收缩发生撕裂,在铺设时应预留土工膜伸缩量,一般一卷土工膜应预留5~10cm。 (4)在土工膜焊接前应将焊膜机滚轮与预留搭接的部分抹拭干净,将附着在其上的水分、泥渣全部去除;取一块土工膜进行试验,并按试验结果调整温表状态。在土工膜焊接时应保持焊机匀速前进。 (5)在焊缝完全冷却后方可进行焊缝检查试验。在进行检查时应先封闭焊缝两端,将带有气门和气压表的测压表针头插入焊缝中,并将焊缝与针头相交处封闭,迅速加压至0.15~0.2Mpa,并持续3~5min。若压力始终无明显下降则表示焊缝符合要求,若不满足则应再次进行试验直至满足要求。土工膜封边可采用射钉枪,间距一般为20cm。 3.3电气与照明施工 水下照明灯是水景工程中的常用设备,在喷泉中应用广泛,但是这种设备存在密封可靠性不足、塑料容易老化、结构强度差等问题。在容易接近或无隔离设施的喷泉中,必须采用超低压供电,灯体用高强度灯具壳体完全封闭,并将外壳接地。若输电距离较远,可采用放大导线截面的方法对电压进行补偿,不宜直接提高电压以免产生危害。 3.4泵房施工 泵房是喷泉供水设施,水泵不宜长期暴露在外界环境中,所以根据实际需要决定是否设置专业泵房。在喷泉施工中,只要是采用清水离心泵循环供水,必须设置泵房。在泵房施工时应注意以下几点: (1)进出水管径应以渐扩形式扩大,以达到降低阻力、降低流速、保持水流稳定的目的。 (2)在进出口位置应设置渐变管,长度一般是连接管处两水管直径差值的7倍左右。 (3)泵房中控制板与开关箱必须严格按照规范安装,且必须配备灭火器材,注意泵房的通风和排水。 (4)为防止喷水池中的水体倒流,应在出水管的上闸阀后设置逆止阀;为保证水景的观赏效果,需要将水管中的压力水分成多份,这时就需要设置分水器;为调节水量和水压,应在每条供水管路上设置阀闸控制器。 3.5阀门井施工 喷泉水一般通过自来水供水,给水阀门井一般应设置在由喷泉附近的给水管道上,并在井内安装截止阀保证其能按要求供水。阀门井底应能容人进入和施工操作,一般内径不得小于1.2m,井深不得小于1.8m。井壁应向上渐渐收拢,并在设置扶梯的一侧保留直壁。排水阀门井用于连接溢水管和由水池引出的泄水管,在井内交汇后再将水排入地下管道。排水阀一般应设置在泄水管道上,以保证溢水管的排水通畅。 4 结语 总而言之,喷泉是园林景观最具特色的一个组成部分,起到了非常关键的艺术作用。在进行喷泉设计和施工时应充分考虑建筑功能和环境氛围,对水池、防渗、泵房、电气、照明及阀门井等关键施工工序严格把关,才能实现理想的园林喷泉景观效果。 浅谈园林建筑喷泉施工技术:园林建筑中的喷泉施工技术 【摘要】喷泉施工是园林建筑中的重要组成部分,喷泉的整体形象和质量直接影响着整个园林建筑的表现。在人们对园林建筑景观要求越来越高的背景下,加强园林建筑中喷泉施工技术的研究,提升喷泉的整体性能具有重要意义。本文将重点探讨当前我国园林建筑中的喷泉施工技术。 【关键词】园林建筑;喷泉;施工;设计 随着经济社会的发展和人们生活水平的提高,人们对园林建筑的审美标准要求越来越高,尤其是对喷泉施工技术的要求越来越高,在这样的背景下加强园林建筑中喷泉施工技术的研究,提升喷泉的整体性能就成了园林景观企业的必然选择。 喷泉施工是一项系统工程,它涉及到建筑工程,电气,排水给水等多种技术。做好喷泉施工要求工程人员必须要有专业的施工管理技术。喷泉施工不仅能够提升园林建筑的整体美观程度,同时还能够改善生态环境,达到绿化空气的效果。在绿色环保成为人们生活的主流的背景下,加强喷泉施工技术的研究具有重要意义。 一、园林喷泉的科学设计 科学的喷泉设计是高水平施工的前提,我们要想提升喷泉的整体质量就必须要科学设计园林喷泉。园林喷泉的设计包含两个内容,一是喷泉整体效果的设计;二是喷泉设备的选择。 (一)喷泉景观的整体设计。一般意义上园林水景有落水,静水,流水,喷水等多种形式。不同的表现形式,景观效果也有很大不同。针对喷泉景观的设计,笔者认为必须要结合水体以及周边环境的特点和人们的视觉,嗅觉等感官系统来进行设计。具体而言就是指在对喷泉进行总体设计的时候必须要结合整个环境氛围和喷泉形式来进行设计出不同的方案,而后再择优选择。 在对喷泉效果进行设计的时候一个重要内容就是喷泉色彩的选择,在喷泉设计中为了增加喷泉的水景效应,往往需要通过彩色射灯,激光灯设备来增加美感。通过激光,彩色射灯等设备的实用可以避免喷泉景观的单调沉闷。笔者认为在对喷泉进行设计的时候,最好能够有对比色,这样能够增强美感。例如在喷泉不工作的时候,雕塑,花钵等具有对比色;又例如池底与池壁具有对比色。 (二)喷泉设备的选择。针对喷泉设备的选择,笔者认为必须要结合喷泉景观的设计效果来选取。在喷泉设备的选择中,一项重要内容就是选择喷头,喷头对于喷泉的景观效果具有决定性的影响。喷泉景观的整体效果在很大程度上要受到喷头的影响。因而我们必须要高度重视喷头的选择。笔者认为在选择喷头的时候,重点是要选择那些质量好的喷头。当前我国喷头设备的设计水平参差不齐,市面上的喷头质量难以得到保证,在这样的背景下选择质量较好的喷头就显得难度较高,同时也很重要。笔者认为在选择喷头的时候,针对不同类型的喷头具有不同的选取标准,针对水膜喷头的选择,主要要观察它的抗风性能。水膜喷头主要适用于室外,因而对于抗风性能具有较高的要求。针对射吸式喷头的选择,笔者认为主要是观察喷头对水位的敏感程度,园林建筑中的喷泉景观设计要求射吸式喷头对水位非常敏感,同时还能够在水池中设置专门设备以抑制波浪。 二、园林喷泉施工 在了解了园林喷泉设计之后,接下来笔者就来详细论述园林喷泉的施工。上文提到园林喷泉施工是一个系统工程,笔者认为园林喷泉施工包含水池施工,阀门井施工,照明施工,泵房施工,防渗施工等环节,其中防渗施工是其中的重点。 (一)水池施工。水池施工是园林喷泉施工的重要环节。水池的类型不同,施工方法也有很大的不同。我们在施工过程中必须要结合水池的特点来进行施工。按照形状标准,可以把水池分成矩形,圆形,椭圆形等多种形式。针对水池施工,笔者认为重点是要关注以下几个方面:一是要重视水池的深度和宽度。在水池施工过程中必须要保证水池的设计宽度要大于射流高度。一般意义上水池的宽度是射流高度的三倍左右。此外还需要注意水池的深度,在设计过程中水池深度一般要保持在0.7m左右。二是要考虑给水方式,在水池施工过程中我们首先要考虑的就是给水方式。在选择给水方式的时候,针对地势高的喷泉,则采取自来水供水。三是高度重视基底施工。基底是水池的承重部分,针对水池的基底施工直接影响着水池施工的质量。在基底施工过程中要做好混凝土与灰土的选择工作,同时还要防止出现集水坑。为了避免出现集水坑,我们要泵坑上设计过滤层。 (二)防渗施工。上文提到防渗施工是水池施工的重点和关键,接下来笔者就来详细分析防渗施工。防渗施工有两个重点,一是要保证水池基底具有足够的强度,二是要注重土工膜的铺设和焊接。针对第一个问题,我们主要是要做好场地的平整工作以及防渗材料的选择。水池施工中防渗材料有很多种,一般意义上可以分为混凝土,橡胶类,沥青类,塑料类,金属类等。我们必须要慎重选择防渗材料,因为防渗材料的质量性能,直接影响着防渗效果。在选择防渗材料的时候必须要进行专门的实验验收,只有在验收合格之后才能使用。 土工膜的铺设和焊接。在铺设土工膜的时候要注意防止土工膜收缩,在铺设的时候必须要预留伸缩量。针对土工膜的焊接,笔者认为在焊接之前必须要进行试验,通过试验来调整温表状态。在焊接过程中要保证焊机匀速运行,在焊接完成并冷却后,必须要进行专门的检查试验,最常见的实验试验,要通过压力试验来观察焊缝是否符合要求。在土工膜封边的过程中一般选择射钉枪来封边。在封边的过程中要保证间距在20cm。 (三)泵房施工。泵房是园林喷泉的主要供水设施。泵房施工的质量直接决定着喷泉的供水状况,针对泵房的施工,笔者认为主要是要做到以下几点:一是要注意在进出口的位置要设置渐变管;二是要严格按照施工规范来安装控制板,同时还要安装消防设备;三是要高度重视一些特殊问题。在施工过程中会遇到一些特殊问题,我们必须要对这些问题保持高度重视,针对水量水压不好调节的问题,必须要在每条供水管上设置闸阀。针对水体倒流的问题,工程人员必须要在出水管的位置设置逆止阀,这样可以有效避免水体倒流。最后就是为了保证水景效果,工程人员可以设置分水器。 (四)照明施工。照明施工是喷泉施工的重要内容,照明设备直接影响着喷泉效果,因而我们必须要高度重视照明施工。在照明施工过程中主要是设备问题。笔者曾对喷泉的照明设备进行过专门调查,发现有许多喷泉的照明设备都存在着易老化,结构强度差,可靠性不强等问题。针对这些问题,工程人员在照明施工过程中必须要选择超低压供电,选择高强度的灯具把灯体封闭,针对输电距离远的喷泉还要专门运用放大导线截面的方法来进行补偿。 喷泉是园林建筑的重要组成部分,园林景观的设计效果在很大程度上要受到园林喷泉的影响,因而我们必须要高度重视园林喷泉的施工。本文详细分析了园林喷泉的施工,笔者认为做好园林喷泉的施工就必须要实现科学设计,要做好水池施工,防渗施工,照明施工和泵房施工。只有这样才能从总体上提升园林喷泉的质量和性能。 浅谈园林建筑喷泉施工技术:探讨园林建筑中的喷泉施工技术 摘要:随着我国经济建设的飞速发展,人们越来越重视精神文明的建设。园林建设工程也就随之发展起来。而喷泉施工是园林建筑中的重要组成部分,喷泉的整体形象和质量直接影响着整个园林建筑的表现。在人们对园林建筑景观要求越来越高的背景下,加强园林建筑中喷泉施工技术的研究,提升喷泉的整体性能具有重要意义。 关键词:园林建筑;喷泉;施工技术 1.园林喷泉设计 1.1喷泉景观效果设计 水景有流水、落水、静水、喷水等多种表现形式,其景观效果应能使人们通过自身的视觉、触觉及听觉对水体及其周边环境产生共鸣,并激发出内在的情致和兴趣。因此,在进行喷泉的总体设计时应综合考虑喷泉形式和环境氛围,设计出不同的组合方案,并将景观效果图绘制出来,从中选取最优组合方案。 水景的形态可通过喷头形式的不同表现出形态各异的喷水样式,得到理想的水景效应。同时,可在喷泉设计时加入激光、彩色射灯等色彩为水景增加美感,若为大型主题喷泉还可采用声、电、光等手段为喷泉增色。为避免景观的单调沉闷,池壁与池底的颜色最好能形成鲜明对比,喷泉在不工作时花钵、雕塑等最好也有对比色。 1.2喷头选择 喷泉设计中喷头的选用对景观效果的好坏有着重要的影响。为形成形态各异的喷水姿态,喷头在水景工程中得到了广泛的采用。然而,目前国内制造的喷头质量与国外同类产品相比差异明显,在设计及外观上都存在一定的问题。喷泉喷头质量一般以射流是否平滑稳定,水形是否美观为准。而国内许多喷头产品的射流存在参差不齐或发散强烈等问题,即使是同一批次的产品也存在水形质量不稳定的问题。在实际应用中,应与各种喷头的特性相结合进行选择,如水膜喷头的抗风性不好,不宜用于有风的室外环境;涌泉、雪松等射吸式喷头对于水位变化很敏感,在应用时应注意池中水位的变化,并在池体中设置水下挡浪墙或溢流堰用来抑制波浪。 2.园林喷泉施工技术 2.1水池施工 水池是喷泉系统的重要构成部分,按平面形状可分为圆形、矩形、椭圆形等具有规则几何形状的水池以及弯月形、心形、肾形等以自然曲线为岸线的水池。为防止喷泉在喷水时溅射到水池外,射流高度应小于喷水池的设计宽度;自然水池的池宽一般为射流高度的3倍,其他水池的池宽则一般是射流高度的2~2.5倍;水池周围的地面应保证有一定的粗糙度和坡度,以有利排水和防止打滑。为保证安全,水池深度不宜太深,一般可为0.6~0.8m。喷泉应重点考虑给水问题,一般可在高地建造水池或引用水位较高的自然水,采用自来水或者水池循环供水。 由混凝土和灰土构成的水池基底是水池的承重部分,基底的素土密实度应不小于80%,一般采用C10混凝土并保证厚度不小于10cm。灰土以70%中性粘土和30%石灰混合组成,并保证厚度不小于30cm。进水口应尽量设置在水池的下方和选用小型的潜力泵。同时,为避免泵坑因标高过低形成集水坑,可在泵坑上布设一层过滤网。 2.2防渗施工 防渗工程质量好坏直接影响水池的寿命和安全使用,必须要注意防渗施工。池底为承受水压力要有足够的强度,为保证不破坏复合土工膜场地更要平整。水池防渗材料有沥青类、橡胶类、塑料类、混凝土、砂浆和机复合材料等。土工膜铺接时为减少渗漏的可能,复合型土工膜必须是合格产品,有关试验部门的抽样验收复试也必须合格。一卷土工膜长200余米,以减少焊接数为准进行计算,相邻膜呈“丁”字形铺设,为防因土工膜收缩被撕裂,铺膜时要预留出土工膜伸缩量,一般一块预留出5至10cm。 土工膜焊接前将预留搭接的部分与焊膜机滚轮擦拭干净,完全去除水、泥、渣等杂物;取一块土工膜试样进行试验,按试验结果调节温表状态。焊接时必须始终保持焊机为匀速前进。焊缝检查试验要在焊缝完全冷却后才能进行。检查时封闭焊缝两端,将测压表针头(带有气压表和气门)插入焊缝,封堵针头与焊缝接壤处,迅速施加0.15至0.2Mpa压力,持续3至5分钟,当压力无明显下降时可认为焊缝符合要求,若不满足,需要再进行试验直至符合要求。封边用射钉枪进行,间距一般为20cm。 2.3照明与电气施工 水下照明灯具作为水景常用设备在喷泉中广泛使用,但存在结构强度差、密封设计可靠性不足和塑料易老化等问题。在无隔离和易于接近的喷泉中,必须按规范采用超低电压供电,灯体必须完全屏蔽在高强度灯具壳体内,外壳应接地,采用水池钢筋网和接地装置等电位的联结措施。输电距离较远时,为保障安全不宜采用提高电压的方法,而采用放大导线截面来进行电压补偿。变压器的高压和低压绕线圈之间要绝缘,初级和次级要隔离,变压器铁芯须接地,且必须使用漏电保护开关。 2.4泵房施工 泵房为喷泉供水,水泵应固定且不能长期暴露在外界条件下,泵房空间较小,结构简单,水泵是否需要专用泵房根据需要而定。喷泉施工中,只要采用清水离心泵循环供水,都应设置泵房。泵房在施工时要注意以下几点:其一,以渐扩的形式加大进出水管管径,达到降低流速、减少阻力和保持水流平稳的目的。因为管道阻力与流速平方成正比,而进出口流速一般在3至4m/s之间,若不扩大进出水管管径,必然会形成较大阻力,降低供水平稳性。其二,在进出口设置渐变管,渐变管长度一般取连接水管处两水管直径差数的7倍。其三,泵房中开关箱和控制板必须按规范安装,注意通风和排水,且必须配备灭火器材。其四,管线布置要合理,为防水喷水池中的水倒流,在出水管上闸阀后要安装逆止阀;为调节水压和水量,每条供水管上安装闸阀控制器;为保证观赏效果,经常会将水管中的有压水分为多份,此时需安装分水器。 2.5阀门井施工 2.5.1给水阀门井:喷泉用水一般由自来水供给。当水源引入喷泉附近时,应在给水管道上设置给水阀门井。给水阀门井内安装截止阀控制,根据给水需要,可随时开启和关闭,便于操作。给水阀门进一般为为砌圆形,由井度、井身和井盖组成。井底一般采用C10混凝土垫层,井底内径不小于1.2米(考虑下人操作);井身采用100#红砖M5.0水泥砂浆砌筑,井深不小于1.8米(考虑人员站立高度),井壁应逐渐向上收拢,且一侧应为直壁,使于设置铁梯上下。有地下水浸入时,应做防水处理。井口圆形,直径为600或700。井盖采用成品铸铁井盖(含井座)。 2.5.2排水阀门井:排水阀门井的作用是连接由水池引出的泄水管和溢水管在井内交汇,然后排入下水管网。为了便于控制,在泄水管道上应安装闸阀,溢水管应接于阀后,确保溢水管排水通畅。 结束语 无论是普通装饰性喷泉,还是与雕塑结合的喷泉、水雕塑或自控喷泉,其配套构筑物的施工技术都是通用的。具体施工时,要结合当地的地质条件和具体环境条件,力求与喷泉所处的环境气氛相协调。如位于闹市区的广场喷泉,在设计和施工方法就要满足其新颖活泼、水姿层次丰富、配光和谐得体、造型效果奇特的需求。在管线布置方面,要力求简洁清楚,水泵进出水管上设有柔性接管,各种管过池壁时均用止水环,以防漏水。总之,喷泉构筑物施工的技术要求很高,这就要求施工技术人员要熟悉图纸,做好技术交底,力求出好精品,美化人们的生活空间。
冶金工业论文:冶金工业发展影响因素分析 一、山西冶金工业发展的影响因素 山西金属矿产资源丰富,主要有铁、铝、铜、金、镁、银等,具有发展冶金工业的较好的资源禀赋优势。其中,铁矿累计探明储量约30多亿吨,居全国第四位,约占全国总储量的6.8%[1]。铝土矿储量约占全国的40%,占全国首位,铜矿储量居全国第五位。除了铁矿石、铝土矿石、铜矿石的储量较为丰富外,山西还有金、镁、银、锰等金属矿产资源,这些储量丰富、品种较多的矿产资源使山西发展冶金工业具备了一定的资源比较优势。不仅如此,山西丰富的煤炭资源和廉价的电力能源供应是冶金工业发展的能源比较优势。 1.加入WTO对山西冶金工业发展的影响。在WTO框架内的国际冶金产品市场会对我国冶金产品市场产生巨大影响,并对冶金企业转变经营意识,建立新的管理模式,以及企业股份制改制、企业间资本流通与合资合作等具有一定的促进作用。同时,随着社会经济实力和科技水平的提高,金属材料在各行各业将得到更有效的利用,总的趋势是普通产品的市场将逐步缩小,而对高性能金属材料的需求将增加[2]。 2.资源与能源的潜在影响因素。首先,由于特定矿产资源结构和不合理的开发利用方式,山西冶金工业在未来的发展中仍将可能遇到相当的资源约束问题,具体表现在:各种金属矿产资源贫矿多、富矿少。如铁矿中富矿资源储量仅占6.44%,富铜矿占13.86%,铝土矿为一水硬铝石类型,高铝硅比的只占12.89%,石膏、硫铁矿没有I级品矿石等[3]。共伴生矿多、综合利用程度低。如以铝土矿为主的本溪组含矿岩系中,伴生有铌、钪、镓等稀有、稀土金属,并与耐火粘土、铁矾土、山西式铁矿共生,但这些矿产资源的综合开发利用程度低,资源浪费严重。另外,国际市场上金属矿产资源的价格波动也会影响我国冶金业发展。如国际铁矿石原料价格的上涨,山西冶金行业开始受到波及,行业效益下降。2006年第一季度,山西钢产量完成332.5万吨,同比增长18.6%,增速比去年同期回落20.7个百分点,比去年底回落0.3个百分点。1~2月份,山西冶金行业实现销售收入179.9亿元,同比增长34.9%,实现利润9.7亿元,同比下降1.7%,经济效益也出现回落态势[4]。其次,能源供应方面,随着国际市场原油价格的持续攀升和世界经济不断发展,国际能源供应日益紧张。这种能源供应的紧张局面推动了我国煤炭价格和火电生产成本的不断上升。冶金工业是典型的资源依赖型产业,煤炭和电力价格的上涨必然会增加冶金企业的生产成本,影响行业的长远发展。值得指出的是,山西水资源现状也是影响冶金工业发展的重要因素。这是因为山西是全国水资源较为贫乏的地区之一,而冶金工业既是水资源消耗的大户,又是水资源污染的大户,这就决定了水资源问题将会极大地影响山西冶金工业发展。 3.冶金工艺技术的影响。冶金工业对山西经济社会的可持续发展影响主要表现在两个方面:首先,冶金工业发展对山西工业化发展和社会经济发展有着极其重要的积极影响;其次,由于冶金工业发展对自然环境有巨大的不良影响,如废气、废水、废渣的排放以及采矿造成的地质地貌破坏等。这说明冶金工业发展对山西社会、经济、自然的影响具有积极与消极的双重特征。然而山西又必须继续发展冶金工业,唯一的办法就是采用新技术减少冶金工业发展的消极影响。在这一过程中,山西冶金工业实现可持续发展的影响因素主要表现在两个方面:一是重大环保技术,即采取措施对冶金生产活动的全过程及其对生态环境的影响进行综合控制,协调生产和环境关系,达到既发展生产又创造良好环境的目的;二是新兴节能降耗技术,主要体现在高炉喷煤技术、连铸连轧技术、电炉废钢预热技术等节能降耗技术的应用。 二、山西冶金工业发展策略 根据以上分析,在当前山西产业结构调整时期冶金工业的努力目标和采用的应对策略应注意下述几个方面的内容: 1.加快冶金工业体制结构与组织结构的创新调整。冶金行业是竞争性行业,已经进入结构调整、产业升级的时代。传统的多数冶金企业国有独资或国有控股局面将逐步退出,这是资产重组和体制结构调整的必然趋势。为了增大产业集中度,一些新的冶金集团公司将陆续联合、兼并,形成战略联盟方式进行组织结构调整[5]。在改革策略方面,要积极地、分步地形成集团化企业,确立区域市场优势,避免盲目、重复建设,进一步优化成本结构、提高经济效益。就单个冶金企业而言,要有合理的经济规模,小于这一生产规模将难于采用现代化的工艺、装备,难于生产出质量好、成本低的产品而无法盈利。然而,冶金企业的生产规模也不是越大越好,年产800×104t以上的、超大规模的冶金企业将引起生产流程的不合理和投资额过大、资金回报率低等不良的经济后果[6]。在山西,应设想逐步形成2~4黑色金属材料生产集团,其中有些是兼并型资产合并的集团,有的也可以是市场、原料、投资等要素协调的策略性联合集团。长型材则主要是形成区域化的企业集团。特殊钢企业有条件的也可以形成企业集团,有的也可以进入板材集团,或是地区性长型材集团。企业集团化将进一步促进钢铁工业、钢铁企业的结构优化,进一步增强钢铁材料的市场竞争力。在太钢、海鑫、长钢等集团改造后,临钢、安泰、中阳等冶金企业也应加快组织结构调整步伐,钢铁企业总数还要减少。特别是山西现有5100多家小铁厂、小钢厂,通过采取联合、兼并等方式,优化山西钢铁企业的组织形式,可以迅速提高山西钢铁工业的工艺技术水平、产品技术含量以及市场竞争能力。对于山西铝业、铜业等其他冶金企业而言,可以采取类似措施,通过产业结构和产业组织调整,加快落后装备和产品的淘汰速度,提高劳动生产率、市场占有率、品种结构工艺水平和技术装备结构水平,这是山西冶金工业提高竞争力的关键对策和目标之一。 2.实施新的冶金工业技术创新,实现清洁生产。按照科学发展观的导向性发展要求,冶金工业的主要污染物排放总量应该逐年减少。换言之,就是在增产的同时,还要减少对环境的污染。就钢铁企业而言,要求大中型企业吨钢综合能耗(标煤)由目前的920kg降到800kg以下;吨钢消耗新水降到16m3以下,达到上述要求的同时还要使生产成本进一步下降。清洁生产包含能源清洁、产品清洁、工厂流程清洁和厂容清洁,这是近期工作的目标。从长远来讲,冶金企业要做到“零排放”,不给社会造成负面影响。这需要实施有效的冶金工业发展技术创新,依靠先进的冶金技术装备和生产工艺,实现清洁化生产。山西冶金工业发展能耗高、污染大、效率低,环境保护历史欠账巨大,实施技术创新和清洁化生产更具现实意义。从技术路径方面来看,要全面推进节能———清洁生产技术,确立完善的清洁生产工艺流程。这是通过一系列技术措施,同时控制金属制造过程和排放过程,促进降低成本,生产出质量稳定的洁净产品;采取源头控制、源头削减策略,实现排放物的再能源化、再资源化,将污染物和有毒物的无害化处理量控制到最小量[7]。在此基础上,进一步实施环境友好样板工厂,逐步实施环境友好、社区友好的目标。总之,要将节能———清洁生产流程作为钢铁业未来5~10年技术进步的战略来推进。这是对冶金工业而言,完善的清洁生产流程具有综合影响力,会对产品成本、质量、劳动生产率、环境等产生协同优化的效果。冶金工业发展的技术不仅能够降低能耗、污染,还能提高产业发展绩效和相关企业的市场竞争能力。山西冶金工业发展中高能耗、高浪费、高污染,低产能、低效率、低绩效等问题的解决都得依靠有效的冶金工艺与技术创新来实现。目前,要从山西实际情况出发,修订落实国家产业政策和继续实施宏观调控措施的实施细则,构建有效、规范的市场准入和退出机制,以加强企业技术进步和优化企业内部工艺技术结构,提升企业技术装备水平。同时,取缔100立方米以下的高炉及18平方米以下烧结机等落后工艺设备,坚决淘汰平炉、侧吹转炉、10吨以下电炉和化铁炼钢等装备,全面推进冶金产业清洁生产技术,完善清洁生产工艺流程,发展循环经济,实现冶金生产排放物的再能源化、再资源化。 3.加快冶金工业产品结构调整步伐。当前,我国生产的钢材还有巨大的性能潜力。从90%以上已生产的钢铁结构材料强度来看,目前生产的最高强度只有理论强度的1/6~1/7[8]。在90年代“超级钢”研究推动下,新一代钢铁材料(高洁净、高均匀性、超细晶)将会陆续问世,谁掌握了这些生产技术,谁的产品就有更多的市场占有率,要推动新一代材料的开发、生产和运用,必须发挥“政府、科研、生产、使用”的广泛结合。中国钢铁强国的出现,其标志之一是新一代钢铁材料的普及率。美国、西欧部分企业要求10年更换1/2的品种。对于山西冶金工业而言,有相当多的冶金产品的生产是“几十年一贯制”。因此,为了提高山西冶金产品的竞争力,必须重视冶金产品结构调整。山西冶金产品结构调整的路径可以采取如下方式:在黑色冶金工业发展方面,重点增加不锈钢、硅钢等特种钢材的产能以及其它短缺钢材品种。在发展特种钢材时可以参考我国近期待开发与生产的钢材品种目录实施。山西钢铁工业应结合自身的发展优势和市场需要,调整钢材产品结构,增强产品的市场竞争力。对于山西的铝业、铜业等冶金工业,同样应合理地调整企业的产品结构,增加高科技含量、高附加值和高市场需求的金属产品生产,走出一条适合自身发展需要的产业发展路径。在有色冶金工业发展方面:实施氧化铝及电解铝深加工工程,加快铝土矿资源的开发和电解铝企业配套电厂建设,加大力度发展铝深加工产品;实施镁合金及深加工工程,培植一批龙头企业,加快镁合金及高端延伸加工产品的发展;重点发展为航天航空、汽车、IT等产业配套的镁合金深加工高端产品,如鸿富晋、银光镁业、广灵精华化工等企业的“3C”产品和汽车配套镁合金压铸件项目等[9],通过一系列措施的实施,增强山西有色冶金工业可持续发展的能力。 冶金工业论文:冶金工业超声波应用拓展 1超声波的作用机理 超声波具有以下四个基本特性[1]:第一,束射特性。超声波波长短,可以集中成一束射线;第二,吸收特性。超声波在空气、液体和固体中均会被吸收。空气中的吸收最强烈,固体中的吸收最微弱;第三,高功率。由于频率高,超声波的功率比声波大得多,它不仅能使所作用的介质产生急速运动,甚至会破坏其分子结构;第四,声压作用。声波振动使物质分子产生压缩和稀疏作用,这种由于声波振动引起的附加压力现象叫声压作用。超声波在提取冶金过程中应用的主要是功率超声。功率超声可以强化冶金过程的原因是:溶液中存在有溶解的一些气体,在超声波的作用下形成所谓的空化现象,当这些微小的气泡破裂时,产生瞬间的高温( 5000K)高压( 5×107Pa),形成所谓的“热点”,对化学反应起到非常明显的加速作用,同时高能超声形成的大量空化气泡在超过一定值的声压下发生崩溃并产生激波,将已结晶长大的晶粒打碎,使晶粒得到细化。另一方面超声波使液体出现湍流的力学特性,降低扩散阻力,同时对破坏边界层,加速传质、传热,促进微细颗粒的弥散起到了关键作用[2]。超声振动的高能量及其它的特殊效应,还可极大地提高振动对凝固的作用效果[3]。超声波在液体中传播时,液体分子受到周期性交变声场的作用,产生声空化、声流效应及力学机制,引起熔体中流动场、压力场和温度场的变化,从而产生一些特殊的效果。在高温操作中,高功率超声波可用于熔体金属的迅速脱气[4]。实际上超声波对于任何中等粘度的液体的脱气几乎都适用[3]。在含水系统中脱气效果特别迅速,它能除去溶解的任何气体,使水溶液中的气体降到很低的水平。超声波脱气对于要求迅速和受控制的除去系统中气体的场合,会得到很好的效果。根据上述机理,超声波可改善熔融液在冷却凝固时的流动性,能够提供有效的结晶体,从而也可改善金属熔体的质量。 2超声波在冶金中的主要应用 2.1强化浸出过程 李俊[5]论述了湿法冶金过程中常见的三种浸出情况,并对超声波用于硫酸浸出氧化铜的过程进行了探讨。在浸出过程中施加超声影响的实践中,引用奥罗夫(Orlov)做了带超声波和不带超声波机械搅拌硫酸浸出氧化铜的对比研究,结果表明,达到相同的浸出率时,不用超声的浸出时间约为用超声的浸出时间的12倍。K.SarveswaraRao等[6]作了相关的试验研究,结果表明,超声波对从氧化铜矿石中的氨浸有着正的效应。在温度298K、粒度-300~+150μm,氨浓度2.0mol/L,含固量10g/L的条件下,超声波可使铜浸出率从70%提高到90%。与机械搅拌浸出相比,使用超声波可使浸出时间缩短近5/6,同时也使试剂消耗减少。对于相同的颗粒矿石,超声波不仅强化了浸出速率,也提高了铜的浸出率。结果还表明,在其它条件相同时,间歇式超声波(脉冲超声波)的效果优于连续式超声波。范兴祥[7,8]等人研究超声波强化草酸浸出氧化锌精矿过程。在试验条件下,用超声波辐射浸出氧化锌精矿同机械搅拌相比,浸出率有很大的提高。机械搅拌20min,氧化锌精矿浸出率仅58.12%,超声波辐射20min,浸出率则达90.24%,提高了32.12%;锌浸出率随辐射时间延长而提高;超声波辐射强度提高,辐射时间一定时,浸出率提高,浸出率相同时,浸出时间缩短。刘彬等人[9]引入超声处理技术强化铁盐浸出黄铜矿这一新颖研究方法。在相同浸出条件下,用超声波处理后,铜的浸出率提高,平均提高幅度在5%~10%,不但有效地缩短浸出反应时间,而且显著的提高铜的浸出率。赵文焕[10]等利用超声波进行银精矿中金银的氰化浸出小型试验和扩大试验,结果表明超声波浸出法具有金银浸出率高、浸出时间短、氰化钠单耗低等优点,在最佳试验条件下,金银浸出率分别为97%~99%和95%~96%,浸出时间只是常规氰化浸出时间的1/2,氰化钠单耗降低10kg/t。王少芬[11]等人将超声波在硫化矿发电浸出过程中的应用进行了一定程度的研究。为了强化发电浸出过程,有效地提高输出电流、电压及金属离子的浸出率,将超声波引入到硫化矿与二氧化锰的同时发电浸出过程。在实验条件下,每次启动超声装置20min,直至浸出约10h。在超声场作用下,输出电流和电压都有明显上升,采用超声强化比未强化处理的浸出液,由于硫化矿浸出电极在超声条件下的极化程度减弱,获得了更大的输出电流和输出电压,从而获得了更高的浸出率。K.M.Swamy等[12]研究了在有超声和无超声的情况下,用尼日尔黑曲酶属菌种浸出印度奥里萨帮红土矿。在最佳工艺参数,如孢子浓度,葡萄糖用量,矿浆浓度,超声波降解时间条件下,无超声波时,浸出20d,镍的浸出率为92%;用43kHz,1.5W/cm2超声处理30min后,在孢子浓度为106个/mL和葡萄糖浓度为2%条件下浸出14d,镍的浸出率高达95%。并且在超声波作用下,镍的浸出效果比铁的浸出效果好。 2.2提高单元操作速率 严伟[13]等人主要介绍了超声波在协助萃取领域内的发展和应用情况。在相同传质领域里,用超声波强化最多的是液固萃取。高频和低频都能强化萃取,但低频时达到同样的强化程度小于高频。超声波产生的脉动和控制的空化作用可以大大增加湍流强度及相接触面积,从而强化传质。BatricPesic[14]等在用Kelex100溶剂萃取镓并用超声波处理人工合成溶液和工厂的实际溶液时发现,超声波的作用使镓的萃取速率提高了15倍,所采用的超声波频率为20kHz,声强为19W/cm2。试验发现,在超声波作用下,温度对镓的萃取速率没有影响,而通常的萃取过程中,温度升高对提高萃取速率是有利的。赵洪力[15]采用自行设计的实验装置进行了用超声波技术处理含“薄膜铁”天然硅砂的试验,结果证明,在处理10min时,除铁率一般可达46%~70%,与同样条件下机械擦洗相比高出15%~45%;处理时间只需1~5min即可达到机械擦洗10~15min所达到的效果,处理时间可缩短2/3以上。Romanteen[16]等研究了在600~800℃范围内CO还原PbO的动力学。当声压升至15.8Pa,600℃时,PbO的还原速率增加了15%~25%,升至800℃时还原速率增加了2倍;同时还发现声波频率 6.6kHz时对PbO的还原速率没有影响。 2.3在复合材料制备中的应用 冯海阔[2]等人讨论了超声波在颗粒增强金属基复合材料制备过程中的应用。超声波在此过程中的主要作用,是改善颗粒与合金液润湿性及颗粒分散的均匀性。通过总结超声分离技术的机理及研究现状,提出一种很有发展潜力的采用超声分离技术制备颗粒增强金属基表面复合材料的新方法。王俊等[17]采用高能超声复合法制备了致密度高、增强颗粒均匀分散的SiC颗粒/ZA22复合材料,其内部没有气孔或颗粒偏聚等缺陷。认为在试验所用高能超声处理条件下,熔液中产生的瞬时局部高温、高压的声空化效应与具有高的速度和加速度的声流效应的协同作用,是改善增强颗粒与基体合金润湿性、并使颗粒在合金中均匀弥散分布的主要原因。潘进等[18]用功率超声波施加于金属熔体中,可以在极短时间内实现纤维与金属的复合,制备出了高性能复合材料。液态金属在超声作用下能渗入颗粒预制件中或与颗粒均匀混合。超声浸镀可以实现钢丝镀锌、镀铝。方孝春[19]结合超声波理论和作用及高速电镀理论,对铁基粉末冶金件镀镍的传统工艺与新工艺进行了试验对比。经过超声波清洗的镀件基体与镍层结合力明显提高;封孔处理可降低镀层孔隙,耐蚀性能提高;镀层封闭剂R处理后可有效填充和封闭镀层孔隙,阻挡腐蚀电池的产生,从而提高单层镀镍层的防护性能和品质。 2.4细化晶粒 孟丽华[20]研究了超声波处理时间对工业纯铝铸锭结晶组织的影响,分析了超声波对工业纯铝结晶组织影响的原因。研究结果表明,采用超声波方法处理熔体后,铸锭的细化率大幅度提高,可使整个铸锭断面均为微细化的等轴晶组织,过剩的超声波振动将导致铸锭细化率的下降。该实验从某种意义上证明了超声波振动的细化效果是来自于动态形核机制。胡松青[21]在熔融金属的冷却过程中导入超声波获得了较小的晶粒,并且在超声波的作用下,形成的晶核进入振动状态,从而加速生长过程。对碳钢的超声处理表明,它可使晶粒尺度从200μm减少到25~30μm,碳钢的延展性增加30%~40%,机械强度提高20%~30%。对金属锌冷却结晶的研究表明,超声处理可使其临界切变应力强度提高80%,而且,在频率为25kHz、强度为50W/cm2的超声波作用下,金属锌的晶形由圆柱形改变成均匀的六角形。Gomes等[22]认为,在NaOH溶液中,用超声波处理铝土矿可以提高微扰作用和提高矿石颗粒的溶解速率,然后再用超声波处理溶液,可使溶液中的固体颗粒沉降分离速度加快;用超声波处理加晶种的铝酸钠溶液可以提高分解速率和使晶体生长更均匀。赵忠兴[23]在铸造合金中导入超声波,并通过硬脂酸和丁二腈在凝固时施加超声波。结果认为:其周期性的空化和搅拌作用,使合金液的温度和成分均匀化,细化了铸造组织,减轻了铸造合金的宏观偏析倾向,提高了铸造组织的均匀性。他们还研究了超声波对铝合金结晶过程的影响[24],结果表明:对铝合金液施加超声波,以底部导入超声波为好,可避免氧化夹杂的生成;超声波施加于铝合金液,可使其显微组织明显细化;超声波在金属液内传导过程中,其声强度随传导距离的增加而衰减。 2.5超声脱气、去夹杂技术 用高声强的超声波处理液体可以明显减少液体中溶解的气体量[2]。该作用已经被用于熔融金属液的脱气过程,成为超声脱气技术。鲁曼里、艾斯玛赫和玻依奇[25]用超声波处理了含5%~7%镁的铝镁合金,结果表明,超声波对熔融金属中排出气体的作用很大。超声弹性振动在几分钟内可以使合金完全去气。白晓清[26]等研究了超声波对流动液体中夹杂物去除效果的实验,无超声波作用下,夹杂物会自然上浮至液体表面并且仅有少量的夹杂物粘附于容器的壁面和底部;在超声波作用下,夹杂物因凝聚在短时间内容易上浮至液体表面或粘附于容器的壁面和底部。在1.5s和30s时,可以明显观察到有超声波作用的液体更为清澈。SarukhanovR.G[27]等研究了在频率44kHz、振幅1μm的超声波作用下锡的结晶净化过程,结果表明,超声波改善了杂质元素的分离效果,使Cu、Au、Cr、Ni在锡中的分配系数降低了25%~45%,从而达到使锡精炼的目的。 2.6超声无损检测(NDT)技术 陈等[28]针对粉末冶金(PM)零件在制备过程中不可避免存在的缺陷(气孔或裂纹),采用NDT技术对其进行了初步研究。结果表明,超声无损检测散射波的波形可在一定程度上反映粉末冶金制品中孔隙的数量和状态。散射波不明显时,说明材料的孔隙很小,可能小于超声波的波长;散射信号杂乱且增强时,说明材料孔隙较多。但散射波与孔隙之间的量的对应关系,因所受影响因素众多,只能大概反映孔隙的状况。超声无损检测中声速和材料中的孔隙率有一定的线性关系,声速的减小代表了材料孔隙的增多,同时在一定程度上也反映了材料的性能。因此,可以用超声无损检测技术来评价PM材料的某些性能。从而达到对该类零件实现非破坏性的快速、全面检测的目的。李军[29]对不锈钢复合钢板超声波检测方法进行了阐述。在检测不锈钢复合钢板时,通常选用单晶直探头局部水浸法从复板一侧按照扫查灵敏度进行检测,一旦发现缺陷波的信号,先将其圈住,再用单晶直探头的直接接触法准确划出缺陷的边界(确定边界用缺陷波全波消失法),并按照生产合同技术要求的相关标准,对缺陷是否可以修复做出准确评判。 3结论 (1)超声波对许多冶金过程确实能起到有效的强化作用。从实际应用的角度来看,现在的超声波设备普遍存在功率小的问题,不能完全满足工业化生产的要求,尽快研究出大功率超声波设备是解决应用问题的当务之急。随着科技的进步,可以相信在不久的将来,功率超声在强化冶金过程、复合材料的制备、细化晶粒,脱气去杂质,检测等方面的应用将越来越广阔,发挥越来越重要的作用。 (2)超声波会导致固体和液体出现“空化现象”。虽然对生物体来说,产生瞬态空化作用时,靠近爆炸气泡附近的细胞会受到损伤,但一般说来,在人体内大多数器官和生物流体中,损伤少量细胞不会对人体产生危害。 (3)超声波在我国冶金工业中的应用发展迅速,一方面得益于技术本身的不断完善,另一方面有超声波设备生产厂家的支撑,比如深圳市科工达超声设备有限公司、深圳市时代超声设备有限公司、宁波海曙金达超声设备有限公司、北京超声波明和公司等大型制造厂商,都以生产冶金行业超声波设备为主。 冶金工业论文:国外冶金工业轨道衡技术研究 1前言 日本冶金工业轨道衡技术的发展应追溯到日本战后经济振兴的年代。随着经济的发展,使日本冶金工业迅速崛起,成为世界上技术最强的冶金大国之一。改革开放以来,我国冶金行业的特大型钢铁生产企业,如宝钢、首钢、武钢、太钢、鞍钢、昆钢、济钢等,都先后随着大项目的引进,进口了代表日本先进技术的Yamato电子称重技术,其中不乏各种轨道衡技术。下面分别介绍Yamato的几种轨道衡技术,看日本冶金工业轨道衡技术的发展与应用。 2轨道衡在钢铁企业生产流程中的应用 大型冶金钢铁企业生产全过程中采矿、选矿、烧结、炼铁(铁水罐车或鱼雷罐车的铁水液面计量)、焦化煤塔用宽轨装煤车计量、炼钢(宽轨铁水包车或钢水包车计量)、轧钢型材、板材、线材(宽轨车计量)。外进原料如原料煤、矿石、铁精矿、石灰石、耐火材料、合金料、废钢计量、高炉灰,矿碴等副产品出厂的标准轨道衡的计量。 3整体式秤台结构轨道衡 早期日本冶金行业甚至最近还在使用的称重轨道衡,除了采用标准轨距、标准车辆外,还有大量的非标车型的深基坑超大型整体式秤台结构轨道衡。根据车辆参数轨距、轴距、轴数、心盘距、转向架数,全轴距、钩舌距的不同,从而采用不同类型的轨道衡。其中轨距从1435-6700mm,轴距从900-2000mm,轴数从2-16轴,心盘距6680-14230mm,转向架数2-3个,钩舌距从1210-25800mm,载荷规格从10-800t。其中较为典型的Yamato整体式秤台结构,大多为厚钢板箱型焊接大梁,横向采用X型联系梁形成整体结构。限位采用拉杆或碰撞式相结合,构成复合式纵、横向限位装置。秤台特点为安装简便、秤台刚度大、适用于称重频率大的场合。整体式秤台基础一般为深基坑或浅基坑基础。称重传感器采用日本Yamato经典的CC2/CC5系列摇柱式电阻应变式称重传感器,该传感器采用了抽真空充氮全密封焊接结构以及超高度不倒翁结构,使秤台受冲击后回复性优于其它任何结构。传感器规格从10-500t。准确等级符合OIMLR60C级1000-3000分度。该传感器是当今日本和我国冶金行业在用的传感器使用寿命最长的优选产品之一。称重仪表采用日本Yamato在九十年代中期开发的一款多功能超小型的EDI-800型通用工业仪表。该仪表最大的特点是显示码可达300000,采样速度为100次/秒,自我诊断,人机对话,屏幕菜单,各种I/O定值控制,各种通讯接口以及三菱CC-link现场总线联网技术。 4轨枕式电子轨道衡 日本Yamato在八、九十年代,开发了一种适用于因现场条件所限,秤台必须横向分离的轨枕式电子轨道衡。规格从100~800t,秤量方式为静态。该秤台最大特点是两根独立的称重大梁,就像两根长轨枕。承重梁厚度仅为100mm左右,整个秤台高350mm,承重梁与底座采用特殊密封技术,纵、横向限位采用了弹簧膜片式,两个秤台之间仅有数根力矩杆连接。每个秤台横向分别有一个或两个CC2/CC5传感器支承。一台鱼雷罐车可配置4-8个秤台。该装置特别适用于超长秤台无法运输,现场有障碍物使秤台必须横向分离的场合。安装调试也特别方便。该种类型的电子轨道衡已在日本新日制铁、韩国的项浦钢铁、上海宝钢4000m3炼钢高炉鱼雷罐车计量得到了广泛的应用。一般冶金行业的大型炼铁高炉有2个出铁口,相应有4个鱼雷罐车位。现场设置称重显示装置,并将信号送高炉中控室。主要输出信号为总重(4-20mA/0-F.S)、皮重(4-20mA/0-F.S)、鱼雷罐车号(BCD2位);主要输入信号为净重(4-20mA/0-F.S)、90%重量值(4-20mA/0-F.S)、100%重量值(4-20mA/0-F.S)、鱼雷罐车号(BCD2位)。 5模块式电子轨道衡 日本Yamato在九十年代又开发了一种适用于宽轨铁路车辆称重的模块式电子轨道衡。规格为100~240t,秤量方式静态。适用于现场条件所限,不允许长时间施工的线路。整体高度低,大大节约土建成本。特别方便拆卸、维修、调试。每一个模块为一个单独的称量箱,每一个模块相当于一个称重单元,从而取消了大型机械构件的秤台。在不影响线路正常运输情况下,可利用间隙时间完成安装调试。其秤台最大的特点是类似于我国的板式结构。在每根钢轨下密排着称重模块(称量箱)。现场安装与维修可很方便地装、拆称重模块。 6车轮测定用电子轨道衡 日本Yamato近年来,为了适应铁路车辆超偏载检测的需要,开发了一种适用于铁路车辆、机车车辆的轮重、轴重进行偏载测定的车轮测定用电子轨道衡。其特点小巧轻便,无须秤台,可低速动态称重。此装置已在日本的铁路车站、编组站、机车车辆厂、修理厂得到了广泛的应用。测定范围0.1~10t/轮,分度值10kg,静态准确度:±1%,动态准确度:±3%,动态车速小于10km/h。该装置另一个特点是可附带现场测力标定装置。 7不断轨电子轨道衡 日本在不断轨轨道衡的研究技术上虽未见大量公开的报导,实际上也与西方各国一样进行了大量的试验研究。最近日本Yamato最新推出的不断轨、具有数字化标定功能的电子轨道衡,足以证明了这一点。该装置为无秤台、不断轨结构,整个机械结构仅有2套剪切式数字传感器,每套传感器分别由2个左、右侧固定传感器组成,每个传感器用高强度螺栓固定在钢轨腹部。秤量轨支承点长度为600mm,2套传感器中心距为400mm,仪表有效采样段为200mm,该装置最大秤量为100t,分度值为100kg,秤量范围10-100t,静态准确度可达1%。目前由于种种因素的制约,其动、静态计量准确度,还未达到可以作为贸易计量的用途。该装置为无秤台、不断轨结构,整个机械结构仅有2套剪切式数字传感器,每套传感器分别由2个左、右侧固定传感器组成,每个传感器用高强度螺栓固定在钢轨腹部。秤量轨支承点长度为600mm,2套传感器中心距为400mm,仪表有效采样段为200mm,该装置最大秤量为100t,分度值为100kg,秤量范围10-100t,静态准确度可达1%。目前由于种种因素的制约,其动、静态计量准确度,还未达到可以作为贸易计量的用途。根据材料力学关于受集中载荷的简支梁的常规弯矩与剪力分析很容易看出:轮重P在400mm称量段中心位置Xi=0.5×L时,弯矩最大MX=P×L/4,而轮重P在400mm称量段内剪力却是恒定的QXi=P×Xi/L,其值与轮重P成正比。从称量钢轨截面进行力学分析可知,其中性轴上的剪应力最大为τMax=Q×S(/Jx×b),剪应变γMax=τMax/G,中性轴45°方向主应力σ=τMax,主应变ε=±0.5×γMax。即当列车通过测量区时,车轮重量通过称重轨下剪力传感器对剪应力产生的两个拉压对应的主应力的测试,将重量转换成电压信号,进行放大与A/D转换,完成车辆的称重。日本Yamato最新开发的USUI型剪切型钢轨传感器的特点是由于具有左、右侧两种传感器成对设置,称重段内的载荷不均匀将不影响计量准确度。具有高灵敏度,耐高温对策。应变片基底及接线采用耐用热高分子材料,电缆采用硅胶电缆,这样可使传感器保存温度达到150℃,使用温度达到100℃。不锈钢弹性体激光焊接密封,电缆接头采用O型圈密封,可适用于各种恶劣的高温、粉尘、潮湿的环境。USUI型传感器可实现现场安装,拆装方便。也可根据需要选择钢轨单面或双面安装。该传感器另一最大的特点是具有独特的现场测力标定装置,供用户作模拟加载测试。上图为USUI型传感器的外观尺寸图。该不断轨轨道衡的控制器为日本Yamato最新款的EDI-910型称重显示控制器。采用了ΔΣ型20位高速A/D转换。该仪表具有独特的数字化标定功能,可输入所有传感器的灵敏度值,对其进行数字化的标定,并开放其零点,量程的标定系数,便于了调整和互换。可对称量批次,时间、累计值、平均值、称量范围、偏差、极限值等数据进行统计存储,并能存储出错记录和断电瞬时的数据及自我诊断功能。该仪表具有各种丰富的通讯接口功能,外部参数输入可分成命令设置和自动设置二种,分时分批设置。可通过串行口与PLC联网,并支持欧姆龙的Hostlink协议和三菱CC-LINK协议,通过现场总线融入企业的ERP管理系统。 8结束语 总之,各种型式的电子轨道衡是根据不同的生产需要而发展起来的。由于称量物质的不同、工作环境与工况的不同、车辆型式的不同、用户需求的不同,因此产生了不同的称量手段与措施。我们不能笼统地说,不同型式的轨道衡产品的好与坏。从以上介绍日本Yamato不同时期提供给冶金、铁路系统的不同型式的轨道衡产品,可以从某一侧面反映了日本冶金行业轨道衡技术的发展与应用。秤体结构从整体式———轨枕式———模块式———不断轨式的发展过程,秤体结构的发展也伴随着传感器技术与称重仪表技术的发展与更新换代。从“用户至上”的理念出发,不断轨技术的应用、现场模拟测力标定装置的应用,以及仪表数字化标定技术、数字化通讯与联网技术并融入企业的ERP管理系统,都是在用户不同的需求中发展起来的。日本轨道衡产品技术在冶金行业的发展与应用,同样值得我国同行的借鉴。 冶金工业论文:冶金工业安全生产思考 一、我国冶金工业生产及安全概况 冶金工业是我国国民经济的重要基础产业,经过多年的建设,已构建起包括矿山、钢铁冶炼、轧制、焦化以及配套专业和辅助生产系统组成的完整的冶金工业体系。特别是改革开放以来,我国冶金工业的建设和发展取得了举世瞩目的成就,为我国国民经济建设作出了重要贡献。从安全生产事故统计数据看,与矿山等几个高危行业相比,冶金事故总量不大,近五年年平均事故起数约308起,年平均死亡人数306人。但冶金安全生产形势依然十分严峻,各类重大、特大爆炸、火灾、中毒事故时有发生,给人民生命财产造成重大损失,在社会上产生了极其恶劣的影响,事故造成的严重后果和社会效应远远超过了事故本身。 二、搞好冶金行业安全管理工作的具体措施 1、建立各种监督管理制度、规定或办法 (1)建立冶金企业建设项目安全设施的安全预评价报告、安全专篇、安全验收评价报告的备案制度,包括备案程序、内容、评价的资质规定等。备案分为告知备案和审查备案。我们这里的备案是指告知备案,目的是为我们下一步开展冶金企业安全监管工作提供帮助。安全预评价报告是指导安全专篇编制工作的依据,高质量的预评价报告对指导项目后续工作具有特殊的意义。安全专篇。设计单位按照有关规定编制安全专篇,安全专篇应充分吸纳安全预评价报告的有关内容。目前虽然尚未出台统一标准的冶金企业安全专篇编制提纲,但可以参照高危行业已有的编写提纲,思路和框架应该基本一致。验收评价和竣工验收。为保障建设项目竣工投产后达到国家规定的安全标准,建设单位在项目完成基本建设稳定试运行一段时间后(试运行期不得超过一年),应委托有资质的中介机构进行建设项目安全验收评价,完成验收评价报告后,可组织进行安全设施竣工验收工作。一个冶金企业建设项目往往涉及到危险化学品生产、使用等环节,各地可根据本地区实际情况,尽量简化“三同时”程序,能够同时解决的一并解决,以减轻企业负担。 (2)建设项目安全设施设计重大变更的备案制度。 (3)重大危险源的备案制度。(2009年刚刚颁布的国家标准《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)和我局的《关于重大危险源监督管理工作的指导意见》(安监管协调字[2004]56号)对重大危险源的辨识标准进行了规定。符合上述规定的,即可认定为重大危险源。但是,冶金企业特有的生产工艺,也有容易发生重特大事故的环节,如高温金属液体生产、吊运设施也应视为重大危险源加强管理。) (4)冶金企业的事故应急预案备案管理制度。企业因施救不当或盲目施救是造成事故伤亡人数扩大的重要原因之一。安全监管部门应督促和引导企业结合自身特点,有针对性地制定事故应急预案,并组织开展应急演练,使作业和施救人员掌握逃生、自救、互救方法,熟悉相关应急预案内容,提高企业和从业人员的应急处置能力。 (5)开展冶金企业安全生产标准化工作的规定。开展冶金企业安全生产标准化工作是提升冶金企业安全管理水平的措施之一。安全生产标准化考评标准或规范主要依据国家或行业的法律、法规和标准而制定的。企业按照标准或规范开展达标活动,实际上是对照安全生产的法律法规、标准和要求寻找差距,同时进行整改。因此,企业推行安全生产标准化的过程,是贯彻落实国家有关安全健康法律、法规和标准的具体体现,是强化全员安全意识、安全技能教育的重要举措。各地要采取措施推进冶金企业开展安全标准化活动。 2、开展监督检查对冶金企业的一般安全监督检查,监督检查冶金企业对所属分公司、子公司、控股公司的安全生产管理情况,监督检查检查钢铁联合企业内的焦化、氧气及相关气体制备、煤气生产(不包括回收)等危险化学品生产单位安全生产许可证持证情况,监督检查冶金企业安全生产管理规章制度和安全操作规程的制定、落实情况,监督检查冶金企业安全管理机构的设置和管理人员的配备是否满足本规定的要求,监督检查冶金企业的安全费用的提取与使用情况,监督检查主要负责人、安全生产管理人员、从业人员的安全培训情况,特种作业人员和煤气作业人员的持证情况。 3、组织开展冶金安全生产有关法律、法规和标准等的宣贯培训(包括各级安全监管人员、企业安全管理人员等)。各级从事冶金方面的安全监督管理人员要做到基本了解冶金企业的生产特点和主要工艺,掌握冶金企业安全检查方法以及危险源辨识方法,拥有与监管工作相适应的业务知识和能力。 4、建立冶金企业的安全生产管理责任冶金企业是自主经营、自负盈亏、自主依法从事冶金生产活动,但必须依照国家有关法律、法规的规定,履行相应的法律义务,也包括安全生产的有关规定和要求。生产经营单位必须遵守本法和其他有关安全生产的法律、法规,加强安全生产管理,建立、健全安全生产责任制,完善安全生产条件,确保安全生产。其安全生产管理职责的主要内容包括:遵守我国有关安全生产的法律、法规、标准、规范等;依照规定设置安全管理机构和配备安全管理人员。建立健全安全生产责任制;建立健全安全生产的各项规章制度、操作规程;必须具备基本的安全生产条件,包括必要的安全投入;必须对从业人员进行安全教育培训,使其掌握基本的安全生产知识和技能;建立内部安全生产监督管理检查制度;贯彻执行建设项目“三同时”的要求。 总之,安全生产贯穿于生产经营活动的各个行业、领域,各种社会关系非常复杂,这就需要针对不同生产经营单位的不同特点,针对各种突出的安全生产问题,制定各种内容不同、形式不同的安全生产规范,来调整生产经营单位、公民之间在安全生产领域中产生的社会关系。 冶金工业论文:车间通风冶金工业论文 1输送气体中含有一定的一氧化氮等物质 除了硫磷物质之外,在冶金企业车间生产过程中,一氧化氮是一种重要的伴生气体,对车间内空气的影响比较强烈,不但危害了车间的作业工人,同时也对周围环境造成了严重影响,因此,有害气体必须得到及时处理。输送气体中含有较多的固体小颗粒。结合冶金企业车间生产实际,除了气体污染之外,在车间内也含有大量的固体小颗粒,对作业工人的呼吸系统造成了严重的危害。因此,正确分析冶金企业车间的气体成分和性质,对制定具体的通风措施具有重要作用。 2冶金企业车间通风应做好风机选型 风机根据工作区域不同分布,对粉尘和各种气体浓度比较大的工作区域采取多个风机共同作用,几个为一组的方式,沿着尾气处理排放的方向布置。为了满足铸造车间内的环境要求,通风机通常配有整体消声器。在调节空气质量的同时,通风机可达到减小噪声的作用,经叶轮作功后,从通风机出口高速喷出。基于这一认识,做好风机选型,是提高冶金车间通风效果的重要措施,对冶金企业车间安全生产具有重要的促进作用。结合当前冶金企业车间气体的性质,在风机选型上,应从以下几个方面入手:(1)风机选择必须满足高效性原则。在风机选择过程中,基于风机在通风中的重要作用,风机只有在工作效率上满足实际需要,达到较高的通风效率,才能满足冶金企业车间通风需要。因此,风机选择中应将高效性作为衡量风机是否达到工作要求的重要指标,做好风机的选择工作。(2)风机选择应对硫磷气体有较强的针对性。由于冶金企业生产车间内硫磷气体含量较高,在通风过程中,只有对硫磷气体排放具有较强的针对性才能满足车间生产需要。为此,在风机选择过程中,应将硫磷气体作为重要的衡量指标,保证硫磷气体的排放能够被迅速排风系统带走,达到净化车间空气的目的。(3)风机选择应重视其抗腐蚀和换气率等指标。在冶金企业生产过程中,车间内气体中硫磷的含量较高。而硫磷会对风机产生较大的腐蚀。因此,在风机选择过程中,将风机的抗腐蚀性和换气率作为主要指标是十分重要的。基于这一认识,风机选择必须满足抗腐蚀和换气率等基本指标。 3冶金企业车间通风应做好除尘器选择 在冶金企业车间通风过程中,除了气体之外,空气中的灰尘也是重要的污染源。在这一前提下,做好除尘器的选择,是消除空气中多种杂质的有效手段。为此,做好除尘器选择,是提高冶金企业车间通风效果的重要手段。通过了解发现,常用的除尘器主要有分室反吹袋式除尘器,机械回转扁布除尘器,低压脉冲长袋除尘器,三种除尘器各有优缺点。静电除尘系统由除尘机和附属设备组成。为确保集尘、除尘效果需要配备水处理装置、送风机、控制器、高压发生机、计测器等装置。工作机理是在带负电放电极周围的空气被电离形成电晕区,电晕区内的空气电离后,正离子很快向负极移动。基于各种除尘器的优点,冶金企业车间在通风过程中的除尘器选择应把握以下原则:(1)除尘器必须具有较强的针对性。由于冶金企业车间的粉尘含量较为复杂,要想提高除尘效果,就要在除尘器的选择中使除尘器能够实现对特殊粉尘的清除,保证车间内的空气质量满足实际需要,达到净化空气和提高空气质量的目的,提高车间的整体除尘水平。(2)除尘器应满足车间除尘的工作指标。在除尘器选择过程中,除了要提高除尘器的针对性之外,还要使除尘器满足除尘的工作指标,使除尘器的工作效率能够满足实际需要,达到提高除尘器除尘效果的目的。因此,将工作指标作为重要的衡量标准,是提高除尘器除尘效果的关键。(3)除尘器应能够适应冶金企业车间的恶劣环境。由于冶金企业车间的生产环境相对恶劣,除尘器在选择过程中只有具备适应恶劣工作环境的能力,才能提高冶金企业车间除尘效果的目的,保证冶金企业车间的除尘和通风满足实际需要。因此,工作环境是除尘器选择必须考虑的因素。 4结束语 通过文章的分析可知,在冶金企业车间生产过程中,应对通风引起足够的重视,并从做好输送气体的性质、做好风机选型和做好除尘器选择入手,提高冶金企业车间的通风效果,保证冶金企业车间通风质量满足实际需要,达到保障冶金企业车间安全生产管理需要的目的,为冶金企业安全生产管理提供有力支持。 作者:孙纳 林洁 单位:无锡市疾病预防控制中心 冶金工业论文:新工艺及新技术冶金工业论文 一、教师在课堂中的作用 学生完成任务之后,教师要进行纠正说明以及总结评价,从而保证学生所讲内容的正确性以及完整性,进一步深化教学内容。除了专业问题外,每位学生要发表学习过程中的一些感受,其他学生要进行提问,使学生们都参与到课堂中来,提高学生们的学习兴趣。在学好专业知识的基础上,培养学生们的创新意识及科学素养。最后由教师进行总结与评价,评价内容包括学生在此次任务完成中的表现,对目标知识掌握的程度以及解决问题的能力和创新思维的能力等。 二、立体式教学法的应用 立体式教学法旨在保障知识传授的基础上,强化思维能力的训练。经过对三届选修冶金工程新工艺及新技术课程的研究生进行的对比实验教学,选取72名无显著差异的研究生作为研究对象,对立体式教学法进行了探索与研究。 1.对于拓展视野的帮助 研究生的学习需要以开阔的眼界来观察与研究专业领域内的热点问题。研究生不能沉浸在周围的小环境下,需要放眼世界,从更大的角度去审视问题、分析和处理问题。结果表明,绝大多数学生认为立体式教学法有助于拓展学生的视野,但仍有8%的学生认为该教学法无助于拓展学生视野。究其原因,主要有以下四点:(1)教师所设置的任务所包含知识面还不够广泛,具有一定的局限性;(2)学生在完成任务的过程中查找资料的途径比较局限,文献查阅能力有待提高;(3)教师应当收集一些学生收集能力范围之外的有用信息教授学生,从而起到引领作用;(4)各个学生在讲述自己所准备的材料过程中,因为个人表达能力等方面因素的差异,导致信息传递不畅。 2.思维创新能力的培养 有23%的学生认为,该课堂教学法对于其思维创新能力的培养非常有效,44%的学生认为该方法是有效的,完全认同的学生数量相对较少,同时,也有5%的学生认为该教学法对于其思维创新能力的培养没有效果。这主要是因为:(1)受大纲对于课程内容规定的限制,课程内容涉及面仍显较窄。因此,应该进一步加强授课内容的改进,强调交叉融合。(2)交流不足,学生们还没有完全适应该教学法,课堂上稍显怯懦,同时,教师由于长期受到传统教学思维的影响,在这种新型教学的课堂上,并没有完全消除“填鸭式”教学法的影响,教师往往在点评过程中,进行了某些灌输,对学生们的思考有些束缚。在立体式教学过程中,可适当邀请某些冶金领域知名教授前来参与课堂教学活动,与学生们开展对话与交流,锻炼学生的胆量,同时,也可以从自身实际出发,启迪学生们的思维,引导学生去发现问题。 3.对于提高科研能力的帮助 良好的科研能力是研究生所必须具备的基本功,这包括资料收集与处理的能力、科研创新能力、发现问题及解决问题的能力、逻辑思维与口头表达的能力等。研究发现,仅有20%的学生认为该教学法对于提高自身科研能力具有很大的帮助,这说明,就培养学生科研素养而言,该教学法仍需适当改进,以进一步提高学生的认可度。同时仍有3%的学生认为该教学法对于提高其科研能力没有帮助。究其原因,主要是:(1)学生的学习主动性有待提高。这需要教师融理论教学于实际之中,让学生明白所学专业知识的用途以及运用的方式,从而激发学生的学习热情。(2)在教学过程中,科研方法方面的内容应进一步增强,也就是增加方法论方面的内容,教授学生科学思考及科学研究的方法,从而帮助学生提高科研能力。 4.知识收获方面 对研究生而言,重在能力及方法的学习,但是作为课堂教学,知识的传授也必不可少,只是与本科生相比,所获得的知识应更加前沿,更加接近实际。通过调查发现,有20%的学生认为,通过该教学法,其所获取的知识量一般,更有5%的学生认为,并没有通过该教学法获取更为丰富的前沿知识。鉴于此,在应用这种方法开展教学时,应着重注意:(1)注重价值引导,强调知识的作用,诱发学生获取新知的欲望;(2)注意研究生教育过程中存在的“重科研、轻教学”的问题,处理好之间的关系,重视课堂教学,使学生的课堂学习与科学研究有机结合,实现课程学习为科研服务,在科研活动中又获取新知的良性循环。 三、结束语 基于冶金新工艺及新技术课程的立体式教学法,激发了学生主动接受最新前沿知识、科研动态及思维方法的兴趣,新工艺及新技术对于挖掘学生的创新潜能,培养学生的科学精神,调动学生的主动意识以及提高学生的创新素质具有良好的效果。同时,调查结果也可以看出,立体式教学法仍有进一步提升的空间。 作者:李林波 武姣娜 方钊 单位:西安建筑科技大学冶金工程学院 冶金工业论文:技术史价值冶金工业论文 一、冶金工业遗产所承载的技术史价值:以铁桥峡为例 以焦炭炼铁开始的近代冶金业的技术创新在工业革命时期对人类文明影响巨大,因此在工业遗产保护领域受到普遍重视。如英国于20世纪80年代末启动了历史遗迹保护项目,钢铁工业历史遗迹作为其重要部分,形成了398个影像资料和70个文件的档案记录。[4]在英国所有与冶金工业有关的遗址中,最重要的当然是位于伯明翰西北50公里的泰尔福德(Telford)地区的铁桥峡。近代冶金工业遗产对工业文明带来的巨大影响,其根本上是钢铁冶炼新技术及其大规模普及所带来的,从这一意义上,我们认为冶金工业遗产的技术史价值可以从四个方面来概括:一是核心技术的发明或引进;二是新旧技术体系的交替;三是冶金产品如钢铁及其重要景观的形成;四是新技术及其生产系统对社会和文化的影响。而铁桥峡遗址具备了上述四种技术史价值的全部要素,围绕这些要素,相应的工业遗产保护和开发实践得以展开:第一,焦炭炼铁技术的发明和使用,是铁桥峡成为工业革命主要发源地的根本原因,也是其作为工业遗产的核心价值所在。铁桥峡之所以成为工业革命的主要发源地,是因为1709年亚伯拉罕.达比(AbrahamDarby,1676-1717)在此成功地用焦炭炼出生铁,这一技术创新使炼铁业摆脱了对木材的依赖而获得充分的发展空间,也拉动了煤矿业的进一步繁荣。以钢铁为原料的动力机械、工程建筑和铁路交通因此得以大规模发展,人类开始进入“钢铁时代”。[5]基于焦炭炼铁在技术史上的意义,铁桥峡成为了英国工业遗产保护的首要对象之一,1959年,达比的焦炭炼铁高炉也因此成为首个被挖掘和保护的对象,其最初的目的是纪念Coalbrookdale公司成立250周年。直到1968年铁桥峡博物馆基金(theIronbridgeGorgeMuseumTrust)创立,负责对方圆6平方英里的铁桥峡地区的工业遗产进行保护和研究,铁桥峡工业遗产的保护和开发由此全面展开。第二,焦炭炼铁试验成功后,铁桥峡地区经历了近半个世纪的新旧技术系统交替的时期,这直接体现在高炉动力系统的变革上,这是焦炭炼铁系统得以最终确立并使这一地区成为工业革命摇篮的又一因素,也成为铁桥峡工业遗产保护和展示的主要内容之一。达比的高炉最初是靠上下水池的落差形成动力来鼓风的,为解决干旱的夏天上水池枯水的问题,最初是通过修建马车轨道来输送水,1742年,纽可门蒸汽机代替了马车,用于水的提升,高炉鼓风的动力仍然来自水轮机。直到1776年,直接将博尔登-瓦特蒸汽机用于鼓风的方法得以成功研制,蒸汽机才在高炉炼铁中取代了水力鼓风[5]。在铁桥峡,达比二世修建的上下水池间的运水轨道被保存下来,成为体现新旧动力系统交替过程的主要景观。科尔布鲁克代尔铁博物馆(CoalbrookdaleMuseumofIron)用文字、图片和模型,完整地展示了该地区新旧高炉技术系统的变迁过程,达到了更清晰地再现工业革命是如何发生的效果。第三,1779年修建的铁桥,作为世界上第一座用生铁建造的桥,是工业革命时期新炼铁技术所带来的钢铁新产品和新景观,构成了铁桥峡技术史价值的另一重要内容,这是炼铁新技术实现产业化的直接产物。而人们如何首次用生铁来建造这样一座大桥,本身就是另一项很重要的技术创新。针对高炉和铁桥,联合国教科文组织为铁桥峡作为世界文化遗产作出了以下两点评价:1)科尔布鲁克代尔高炉使亚伯拉罕•达比一世在1709年发明焦炭炼铁的历史得以永存。铁桥作为第一座生铁构建的大桥,同样是体现人类创造天才的杰作。2)科尔布鲁克代尔高炉和铁桥在技术和建筑发展历史上有着重要的影响。可见,正是因其在技术发展史上的意义,铁桥和达比的高炉成为铁桥峡工业遗产的核心价值所在。此外,铁桥本身的建造技术的复原也成为了工业遗产的重要研究内容。1997年,瑞典画家伊莱亚斯•马丁1779年的一幅水粉画在斯德哥尔摩曝光,这幅画描绘了铁桥建造的方法。随后,大卫(DavidDeHaan)等人进行了详细的考古学、历史学和图片的研究,为了验证画中描绘的方法的可行性,2001年在铁桥峡地区的比利斯特山露天博物馆的运河上,一座按1:2的比例的铁桥使用18世纪的材料和技术建造起来,这一成果成为了展示铁桥建造技术的景观之一。第四,新技术引发的工业化导致运输、生活方式和城镇景观的改变,是铁桥峡地区在整体上作为工业遗产的价值体现,正如联合国教科文组织对铁桥峡价值评价的第3条称:“铁桥峡提供了近代工业地区发展的一个极具魅力的缩影。采矿区、运输业、生产企业、工人住所以及交通网络被很好地保留下来,形成了一个非常协调的整体,具有显著的潜在教育价值。”如果说炼铁炉和铁桥承载着技术本身的历史,那么因冶金业的兴盛而形成的工业社会,则属于“外史”范畴。对这一层面的历史价值进行挖掘,可以为工业遗产的保护和开发提供更广阔空间。铁桥峡现有的10个博物馆中,BlistsHill维多利亚城镇(BlistsHillVictorianTown)是游客参观人次最多的景观,19世纪后半叶的维多利亚时代被认为是英国工业革命的峰端,通过BlistsHill维多利亚城镇的重建,铁桥峡地区还原了19世纪经过工业革命后的英国人的生活状况,这个露天景观包括维多利亚时期普通工人的住房、银行、公立学校、药店、食品店、糖果店、铸铁厂、蜡烛厂、印刷厂,以及火车站和铁路等。这些展示也使铁桥峡地区作为工业遗产景区,更具观赏性和吸引力。 二、中国近代冶金工业遗产的技术史价值特征 中国是世界上发明和使用生铁最早的国家,然而土法炼铁技术是与传统的农业社会相适应的,并未导致工业社会的诞生。近代西式钢铁技术在中国的兴起始于19世纪80年代。相对于西方工业化国家而言,中国近代冶金技术与工业化历史有其自身的特点,使中国近代冶金工业遗产的技术史价值具有一些不可忽视的特殊性:第一,中国近代冶金技术史是一段单向的技术转移过程,且这一时期的技术引进并未带来中国钢铁工业的发达,这是中国近代冶金工业遗产技术史价值首要的特殊性。1885年至1936年,先后有贵州青溪铁厂、汉冶萍公司等钢铁企业在中国创办(见表1),主要设备和技术全部来自英、德、美、比利时等国,其中汉冶萍公司是唯一的煤铁一体化企业,其炼铁和炼钢设备的产能超过中国钢铁企业总产能的2/3,1926年随着汉冶萍公司冶炼设备全部停产,中国近代冶金工业化走向了谷底,中国所需的钢材回到了完全依赖进口的状况。[6]虽然中国近代冶金工业最终走向衰败,但这一时期的冶金工业遗产有着不容忽视的技术史价值。首先,汉冶萍公司等企业的遗存作为中国冶金工业近代化的起点,见证了中国最初的技术近代化的努力,无论其成败以否,意义均非常巨大。其次,客观还原这段艰难而曲折的技术引进史应成为中国早期冶金工业遗产挖掘和保护的主旨所在,对中国来说,这段充满挫折的记忆或许更值得珍视,这是中国近代冶金工业遗产与英美等国的不同所在。第二,在大规模引进西方技术的同时,近代中国广大的乡村仍然长期存在一个土法冶炼系统,为人们日常耕作和生活提供材料。中国早在春秋以前就发明了生铁冶炼,几千年来,铁是支撑中国传统农业经济系统的主要技术要素之一。明清时期,山西因坩埚炼铁的发展和丰富的铁矿资源,逐渐成为铁的最大产地,(图3)这一状况一直持续到19世纪末20世纪初。相对于欧洲,中国近代新旧冶炼技术的交替显得更为艰难和特殊。在对中国近代冶金工业遗存进行挖掘和保护时,我们不能将目光仅仅锁定在新式冶金工业遗存,还应该重视逐渐消亡的近代土法冶炼遗存的价值。正如下塔吉尔宪章所说:“许多旧的或废弃的生产工艺中人类的技艺,是极为重要的资源,一旦失传无可替代。应当被详细记录并传给后代。”而目前中国对在工业化进程中逐渐消失的传统冶炼遗存的关注远远不够。第三,近代新冶炼技术和工业发展所带来的社会变迁,是这段并不成功的工业化进程给中国社会和文化带来的最大影响,是中国近代冶金工业遗产技术史价值另一重要内涵,值得工业遗产价值保护中深入的挖掘和展示。近代随着汉阳铁厂等现代工业的兴起,以农民和乡绅两大社会阶层为基础的传统社会关系逐渐改变。首先,部分农民从乡村手工业者转变成了新式产业的工人。其次,乡绅阶层也发生明显转变。以汉冶萍公司为例,地方乡绅参与到大冶铁矿和萍乡煤矿的开发中。此外,为培养技术人员,士绅的后代被公司选派出国攻读采矿冶金等专业,成为中国第一批本土钢铁工程师。[6]从工业遗产的角度来说,中国目前保留下来的近代冶金设备、厂矿建筑等实物留存已经非常罕见,但我们在现存的企业档案文献中可以挖掘出一批反映技术与社会变迁极具价值的遗产。例如我们在英国谢菲尔德大学找到的汉冶萍公司送培英国的留学生的档案。借助对相关文献的挖掘和整理,可以使中国冶金工业遗产的内涵更丰富,也更具讲述历史和教育后人的功能。 作者:方一兵 姚大志 单位:中国科学院 冶金工业论文:冶金设备维修冶金工业论文 1企业要积极深入开展冶金设备精度维修 精度维修是指按照厂家所规定的维修方法对设备进行维修,让设备能恢复到出厂时的状态。开展精度维修主要包括一下几个方面的内容:在平常的设备巡检和管理中,对检测设备显示出来的异常情况作出正确的判断。企业要对设备的日常点巡检与维护进行重点关照,使用相应的检测仪器对设备进行检查,然后在所检测出数据基础上进行科学合理的分析和判断,将分析后的数据交给专家后,结合专家的意见制定出科学合理的检修方案,与此同时设备的操作者也要主要保护好机械设备,培养其爱护设备的责任感,让其平常使用设备的时候注意对设备的保护,做到爱护设备、科学的使用设备。另外企业要制定出合理的设备使用时间和润滑剂的添加方案,周期性地对设备使用润滑油,让其在良好的状态下运行,延长他们的使用寿命。如今,设备的振动是减少设备寿命的原因,设备振动的情况不仅反映了设备运转是否良好,它也是检测设备检测设备事故原因的重要参数,这对机械的维修有重要的意义,因此我们要对设备的振动情况高度重视,在买回来新的设备后,要依据说明书来对设备的振动情况进行检测,对于振动不合理的设备要严格把关,禁止其运行。在对设备的进行日常检查的时候要依据厂家的维修说明来进行,对需要维修的项目提前做好维修的标准,对设备运行的各个参数进行检查,确定好问题,在对设备维修前要将维修的项目、标准与措施的技术告知每个维修人员,务必要让每个参检人员心中有数,对一些重点的维修项目要重点控制,并且要对维修的质量严格要求,等验收人员验收达标后再对下一项进行维修检测;细节决定成败,企业要对设备进行精细化管理,尽可能延迟机械设备的使用寿命,在对机械设备日常的维护中务必做到严格管理,把好质量关,实行这种管理制度首先要做的就是保证设备的运行情况达到规定的标准与精度,设备的配件质量标准也要严格控制,保证其光洁度、精度与热处理都要达到标准,在维修的时候也要执行这种标准,每个维修步骤都要认真严格完成,做到真正的精细化管理。[2] 2企业要根据需求协调人员分工且进行培训 企业在制定生产工艺和设备的维护检修方案时,把参与维修的人员的任务分配下去,将时间和空间协调好,做到不浪费人力和物力,每个人都要做适合自己的工作,建立有自己特色的设备维修管理模式和运行机制。在进行设备维修的时候要将资源统一调配,让维修计划快、精、准,并且尽可能地降低维修成本。对维修方进行安全教育培训。人员培训包括作业技能的培训与人员的安全教育培训。有一点要引起重视,人员的培训教育工作要好充分的准备工作,相关人员要拿出相应的计划,在进行人员的考核和检查时也要做好科学合理的安排:一要严格控制好参与机械设备操作最低标准,在人员上岗之前要将三级安全教育工作落实到实处;二是对于现场的操作人员要让其熟悉机械设备的安全生产知识与安全操作规程,让每个操作人员人手一本册子;三对于机械设备管理人员也要加强其安全责任意识。每一位设备管理人员都要树立一种理念,那就是“全员安全教育培训”。只要涉及到机械设备,不管是直接还是间接都要参加安全教育培训。不仅是领导层面的人员,甚至包括生产者的家属,加强他们对生产劳动安全的意识,学会自我保护的方法和应急事故的处理办法,摆正自己的思想,重视安全生产,才能从根本上避免安全事故的发生。 3结论 如今随着科学技术和经济的发展,如今的冶金产品也不是过去能够比拟的了,现代化的冶金设备已经走在了高精度、大型化的道路上,以往的的冶金设备管理和维修的制度已经不能满足高精度的冶金设备的要求了,企业要想提高其市场竞争力,增加其经济收益,就要采用先进的机械设备维修和管理手段。 作者:刘莫言 单位:鞍山宝得钢铁有限公司 冶金工业论文:承包企业现场装配冶金工业论文 一、现场装配进程中的细节把控 1、现场装配进程中的进度把控 整体承包企业对分管企业所上交的整体规划,需对其项目规划做好详细的校验,进而保障可实施性。分管单位在规划、制造、装配、调整等各个程序时段需安排专业工程师做好督促监管工作。在装配进程中的进度把控上,分管单位和整体承包与业主要求做好沟通调整工作。为了达到项目进展把控的整体目标,需把处在同一时段的分管项目抑或是不同时段的分管项目整合成一个总体,从而方便对项目的整体做好把控。再者,将完整的项目规划作为基本,编订出每年、每月、每周的规划等,分派到每个施工分部,其再依据获得的各层规划做好人力、物料、器械的调整和协作工作。在具体的实施进程中,需根据各层规划对关键环节实施考核,督促规划的贯彻实施情况,从而规避在工作进程中发生延期的状况。 2、现场装配进程中的质量把控 唯有过程中的质量完全合乎要求,项目的整体质量方可以保证合格。所以在详细的施工进程中,需采取动态管控,应用防止和质量严抓综合的工作形式。对工程质量的检验关注点需集中在对规划实施成效的检验上,工程负责人要求亲自对质量规划的落实情况做好查验,要是发生偏颇,需即时做好调整。质量进程把控,其要求以每个分管企业的自控查验为根基,整体承包企业的监督机构对它进行核实,最终再让业主做好验收的三大层级查验机制。整体承包工程负责机构唯有在三方查验合格后才能够付款。工程部全部职员均需要具有质量是根本的理念,需明晰有关职位的质量权责与重任。 二、怎样处理进度和质量两者间的不可调和性 1、加班追赶 在工程开动的初期,假若现场出现质量不妥的情况,应当采用各种举措来做出补救。然而在工程中期,为了保证工程可以依照规划开展下去,从工程总体来看,加班不失为好的策略,尤其是当工程接近末期时,在最后期限和业主等各方压迫下,加班是加速进展的最佳选择。然而加班会加大人力成本与别的福利费用,并且长期加班不仅会削减施工效率,还会由于加班职员不可以如常休息而影响后面的正常工作。 2、资源的再调配 工程责任人必定要明晰在诸多要素里面,什么是影响工程成效的重点要素,假若在工程施工进程中发现的质量难题没法获得解决,那一定是重要环节出现了问题。原因剖析完毕后,则能够对已有的资源做好再调配。由于对整体工程来讲,其间有些项目能够拖延施工,如此则能够把这项资源调配到重要项目上。然而在采取上面方法时要求考虑全面,以防由于考虑不全面而制约到总体的项目进展。 三、造成过程管控付诸东流的原因 1、业主层面的原因 第一,整体工程项目的施工期限太短,造成得标单位没法在确保质量规范的基础上按时竣工。第二,在招投标进程中,没有对投标价位与施工期限做好科学的安排,没有充分预估项目造价受工时削减的影响。最后可能会虽是标价减少,然而总体质量没法达成要求的水准,最后造成把控的目标没法实现。 2、分管单位和整体承包单位的原因 第一,没有编订科学的施工规划,所编订的规划由于业主原因而和现实情况相差甚大。第二,在投标时段为了得标,没有对项目工时和总体造价做好合理预估,造成在往后的施工时,由于总体造价太低,极难要求详细的施工承包企业添加投资,最后造成工程不能如期竣工。 四、结束语 进程控制是通过自身改变的应对机制,可以高效解决进展与质量关系的改变,可以在规划许可的范畴内快速做好调整,确保进度过程把控目的地达成,已变成当代冶金工业工程统筹的关键方法。这篇文章经过阐述冶金项目中面临的各大难题给出了控制方略,以期字往后的实施中可以规避以上问题,更为顺畅地实施施工。 作者:李淑玲 田增强 单位:河北大自然中宇安全评价有限公司 唐山市古冶国义炼焦制气有限公司 冶金工业论文:铌钽矿处理冶金工业论文 1.二次金属回收 铌钽资源价格昂贵,因此二次资源有着重要的回收价值。铌钽二次资源主要来自铌钽冶炼过程中产生的肥料及铌钽制品在使用过程中报废的元器件[25]。对于纯金属废料,一般经化学清洗后再采用真空熔炼、电子束熔炼和氢化制粉等火法回收[26]。对于硬质合金废料,铌钽的含量较低,仅作为富集物回收,处理方法有锌处理法及硝酸钠熔融富集法,经处理后的富集物含铌钽可达30%。对于铌钽电容器废料的处理比较复杂,首先得采用化学法或机械法除去外壳,然后采用钠还原或碳还原脱氧,然后再进行电子束熔炼得到铌钽锭[27]。此外,对于废铌钽酸锂单晶回收,开发出了铝热还原法,碱处理法等[1,27]。 2.冶金技术方法 2.1酸法 2.1.1氢氟酸法 对于铌钽精矿来说,氢氟酸法是一种应用比较常用的处理方法。该法一般采用60~70%的氢氟酸在90~100oC下进行反应,浸取反应通常在内衬铅,钼镍合金或镶砌石墨板的反应器中进行,搅拌装置需要蒙耐尔合金。值得注意的是,浸出液中铌钽的存在形式,与氢氟酸的浓度是密切相关的,对铌而言,随着酸浓度的增加,其存在形式会出现氟氧铌酸络合物型向氟铌酸络合物型的过渡:H2NbOF5H2NbF7HNbF6;对钽而言,则出现H2TaF7HTaF6的转化。当HF浓度 20%时,主要有如下反应:除了铌、钽外,其他元素如铁、锰、锡、钛、硅等也都能以络合物HFeF3,HMnF3,H2SnF6,H2TiF6,H2SiF6等的形式进入溶液,而稀土、铀、钍、钙等碱金属元素等会生成难溶的氟化物REF3,UF4,ThF4,CaF2等进入浸取渣中。对于后续的分离,主要用到的是萃取的方法。铌钽氟络合酸在一定酸度下能被有机溶剂(如甲基异丁基酮)选择性的萃取出溶液体系。萃取后的有机相再经酸洗、反萃铌、反萃钽、氨水中和等步骤可分别得到钽、铌氢氧化物;再经过干燥及煅烧,即可得到氧化铌和氧化钽产品。为加快反应速度以及提高钽铌矿的分解率,浸取时会加入硫酸。硫酸的加入也有利于后续萃取工段去除杂质的效果。典型的操作步骤为采用60~70%浓度的HF,反应温度为90~100oC,耗浓硫酸量按照化学反应计量比的105~110%,精矿的磨碎粒度 74μm。反应时,首先控制反应液的温度在50oC左右,将磨好的精矿边搅拌边加入到反应器中,此时需要控制加料速度,防止反应剧烈造成HF的挥发。加料完成后,升高反应器的温度至90~100oC并搅拌继续反应约4h。反应完成后,冷却反应液至室温并过滤,滤液进入下一步的萃取工序。利用该法铌钽的浸取率在98%以上。氢氟酸的使用不可避免的会产生很多环境问题,虽然有很多研究人员已经着手解决该问题,如Meyer[28],Brown等人[29]等,但治理成本较高,工业应用前景并不被看好。如何开发出高效提取铌钽矿中有价资源的无氟化工艺路线,将是铌钽工业的研究热点。 2.1.2硫酸法 硫酸法主要用于易分解的复合矿,可以回收矿石中的有价金属,有着较高的浸取率。硫酸法可以分为硫酸溶液浸取(100~200oC)和硫酸化焙烧(200~330oC)。铌钽能和硫酸作用生成多种硫酸盐,不过铌更易于被还原成低价以及发生水解。在硫酸介质中铌很容易被锌汞齐、金属镁和碱金属还原到+3价,而钽很难被还原,而且只能到+4价,铌和钽在硫酸介质中表现出较大的差别。硫酸溶液浸取时,反应温度控制在120~200oC,硫酸浓度为40~60%,可使精矿中的大部分组分都能转化成可溶性的硫酸盐。过滤后的滤液,用少量的水稀释溶液,碱土元素的硫酸盐水解产生沉淀,分离沉淀后调节溶液的pH值,可分别沉淀出铌钽的氢氧化物纯液,不过也可以直接从硫酸溶液中萃取分离铌和钽。为强化铌钽的浸出效果,硫酸溶液浸取过程中常加入氟化铵等[11]或硝酸[4,30]。在硫酸溶液浸取中加入硝酸,主要起到氧化剂的作用[4,30]。El-Hussaini和Mahdy[4]曾经利用硫酸-硝酸混合溶液,对含有褐钇铌矿、黑稀金矿和铁钛铀矿的原矿进行了有价金属元素的提取。通过各因素如温度、硫酸-硝酸浓度、时间、矿/酸比等的考察,得到了较优的浸取条件:混合酸中硫酸浓度为10.8M、硝酸浓度为5.3M、酸矿比为3:1、反应温度为200oC、反应时间为2h。结果表明几乎全部的铌和钽全部浸取出,同时Th和稀土元素的浸取率能分别达到86%和70%。硫酸化焙烧对于铈铌钙钛矿的分解有着很好的效果。一般是将铌钽粗精矿和浓硫酸(85~92%)按照一定的质量比(1:2~3)进行配料,然后置于马弗炉中进行焙烧,温度为150~200oC。此外,在焙烧时常加入少量的硫酸铵以防止反应物烧结。焙烧过程中,铌和钽在大量钛存在的条件下以同晶形杂质进入硫酸钛复盐。焙烧完后对熟料进行水浸可使铌钽可以进入溶液中。此外,熟料也可以采用硫酸(150~300g•L-1)及双氧水(10~30g•L-1)溶液浸取的方法。这时主要生成可溶性的过氧络合物,如H2NbO4(H2NbO2(O2))、H2TaO4(H2TaO(O2)2)等,溶液再进入下一步的分离纯化。当硫酸铵的用量较高(粗精矿:硫酸铵=1:1.4)时,在硫酸化焙烧温度为230~270oC的条件下,所生成的铌钽复盐不会被钛所同晶置换。此时将熟料进行水浸,铌和钽则以络合硫酸盐的形式进入到溶液中。 2.2碱法 碱法分解钽铌矿主要采用氢氧化钠和氢氧化钾试剂,也常采用NaOH+Na2CO3或KOH+K2CO3的混合试剂来降低熔融物的熔点和粘度。按照分解工艺来说,碱法可以分为碱熔法、碱性水热法和KOH亚熔盐法。 2.2.1碱熔法 碱熔法的一般工业实施方法基本相似,首先将混合试剂放入到钢制坩埚中在400~500oC下进行熔融,然后边搅拌边加入粒度为0.1mm的精矿,此时应控制精矿的加入速度,加入速度过快会引起激烈反应而导致熔体喷溅。精矿按照与氢氧化钠(钾)重量比为3:1的比例进行加入。加入完成后,将反应釜的温度升高至800oC,并维持约30min,然后将熔体倒入到水中进行水淬,或薄层倒入铁盘中。钠分解时多钽酸钠和多铌酸钠与氧化铁、氧化锰均转入到沉淀中,而大部分硅、锡、钨、铝等元素以硅酸盐的形式进入到溶液中,实现了与铌钽的分离。过滤分离后的固体渣用盐酸在一定温度下进行分解,铁与锰则进入到溶液中,多钽酸钠和多铌酸钠转为氢氧化钽和氢氧化铌,经水洗,烘干等步骤,即可获得工业纯钽铌化合物。用氢氧化钾做熔剂时,水浸反应完成后的熔体,大部分的钽和铌以可溶性的多钽酸钾和多铌酸钾的形式进入到溶液中,氧化铁、氧化锰和钛酸钾则留在水浸渣中。此时向水浸液中加入氯化钠,可以使得铌和钽以多钽酸钠和多铌酸钠沉淀的形式全部沉淀出来。再经过盐酸处理即可获得钽和铌的混合氢氧化物。该法的缺点是钽铌的回收率偏低,约为80%,不过采用氢氧化钾分解所得钽铌混合物的纯度较采用氢氧化钠制得的要高,相对来说流程较长。 2.2.2碱性水热法 为解决碱熔法分解钽铌矿中的不足,前苏联学者开发出了碱性水热法,亦称碱溶液高压釜分解法。利用该法可使得钽铌的浸取率在90%以上,并使得碱耗降至碱熔法的1/6,不过该法一直未实现工业化。该法采用30~40%的NaOH或KOH在温度150~200oC下与精矿进行反应2~3h,分解时首先生成可溶性的多钽酸和多铌酸,随后转化为不溶性的偏钽酸和偏铌酸。将用NaOH水热法处理钽铌矿后得到的溶液过滤,滤液补充碱后返回釜中再利用。滤渣用15%的盐酸(固液比1:1)在温度80~90oC下进行酸洗30min,得到的不溶性偏钽酸钠和偏铌酸钠在室温下即可被10~20%的氢氟酸所溶解,进入下一步的钽铌的萃取分离。采用KOH对钽铌矿进行分解时,典型反应条件为33~37%的KOH,反应温度为200oC。为提高生成多钽酸和多铌酸的速度,需要加入一定量的氧化剂。根据生成的六钽(铌)酸钾在KOH溶液与水溶液中溶解度的差异,可先将分解后的沉淀物进行水洗,将钽铌转入到溶液中。然后将溶液进行蒸发浓缩,重新加入KOH以沉淀出六钽(铌)酸钾,得到的沉淀物经盐酸分解后即可得到纯度较高的铌钽混合氧化物。 2.2.3KOH亚熔盐法 最近几年来,中国科学院过程工程研究所张懿等[31-34]从生产源头着手,研发了KOH亚熔盐强化浸出低品位、难分解铌钽矿的清洁化工冶金共性技术。亚熔盐为原始创新的反应/分离介质,定义为提供高化学活性和高活度负氧离子的碱金属高浓度离子化介质,具有低蒸汽压、沸点高、流动性好等优良物化性质和高活度系数、高反应活性、分离功能可调等优良反应、分离特性。 2.3氯化法 氯化法主要是利用铌钽矿中各元素的氯化衍生物的蒸汽压的差别,把精矿中的主要组分加以分离。该法在工业上一般用于处理复杂的钽铌精矿或锡渣。典型的工艺流程为:精矿在还原剂(如木炭、石油焦等)的作用下,在400~800oC下进行氯化反应,生成的沸点较低的铌、钽氯化衍生物在氯化过程中可被气体带走,经冷凝之后可回收。而沸点较高的氯化物,包括稀土,钠,钙及其他的氯化物则留在反应器中形成氯化物熔盐。还原剂的加入,可以使得氯化反应能有效的进行,并能提高反应速率,起着还原与活化的双重作用。工艺流程上一般分为团块氯化和熔盐氯化两种。团块氯化是将钽铌精矿和还原剂混合配料后,加入料浆或煤焦油进行压团成块,干燥之后置于700~800oC下进行焙烧,然后氯化。熔盐氯化是将磨细的铌钽精矿和石油焦一起加到熔融的氯化钠和氯化钾混合盐中,氯气由氯化器底部风嘴进入,氯气经过熔盐起到鼓泡的作用,使得精矿中各组分能发生氯化反应。与团块氯化相比,熔盐氯化具有氯化反应速度快并能连续化操作的优点。 2.4其他方法 值得注意的是,前述的方法大多适用于高品位的精矿。但对于难以富集的低品位矿来说,这些方法并不适用,尤其是对硅含量较高的铌钽矿,会引起大量的酸耗及碱耗,并造成分离纯化困难。相应地,其他方法,如硫酸氢钾法等也有了相应的研究。El-Hazek等[23]利用硫酸氢钾对埃及当地的铌钽原矿(Nb2O51.25%,Ta2O50.13%,SiO274%)进行了煅烧浸取,系统考察了矿/硫酸氢钾质量比、煅烧温度、煅烧时间等因素对铌钽提取率的影响,确定出较优的反应条件为:矿/硫酸氢钾=1:3,反应温度650oC,煅烧时间为3h,此时铌钽的提取率分别达到了98.0%和99.3%。虽然该法在铌钽浸取率上几乎达到100%,但其工业价值及应用前景还有待验证。另外KHF2熔融法主要用于化学分析,这些试剂价格比较高,工业应用价值并不高。 3.技术分析 处理铌钽矿常用的冶金方法及技术特点见于表1中。从表1可以看出,工业上目前最常用的方法仍是氢氟酸法。对于氢氟酸法来说,该工艺流程简单,分解温度较低(90~100oC)且浸取率高(98~99%),适于浸取高品位的精矿。不过,在精矿分解过程中,会有6~7%的HF挥发造成物料损失并会引起操作环境的危害。此外,该法对设备的材质要求很高,增大了成本投入。硫酸法应用范围较窄,只能用于易于分解的钛钽铌复合精矿,对于其他铌钽矿来说并不具有普遍性。硫酸法对反应器材质要求较氢氟酸法低,不过也存在着操作复杂,酸耗量大等问题。碱熔法是铌钽冶金工业上最早采用的方法之一,但也存在着碱消耗量大(约为理论碱矿比的6~8倍)、对设备要求高、碱性熔体操作困难、铌钽的单程回收率较低(仅为80%)等问题,目前该法在工业应用上已经面临淘汰。氯化法适于处理复杂的铌钽精矿或锡渣,不过也存在着设备腐蚀严重,对环境不友好,操作条件严苛等缺点,不符合当前节能减排的方针政策,目前在工业上的应用已经很少。 4.结语 本文总结了国内外铌钽工业中常用的技术路线及方法,并对各工艺技术特点分别进行了分析,结果表明,目前国内外铌钽矿的冶金技术仍主要以氢氟酸法为主。利用高浓度的氢氟酸产生的苛性条件来分解铌钽矿,这不仅对操作环境及周围环境有着危害,浸取之后的废渣同样给环境带来了巨大的污染。寻找出无氟化高效提取铌钽的工艺路线,是当前铌钽工业需要解决的难题之一。另外,我国的铌钽矿多为低品位难处理矿,如何开发出较为经济合理的处理低品位铌钽矿的工艺路线,是我国铌钽工业亟需解决的另一个问题。为解决这些难题,最新的实验室研究进展主要集中在亚熔盐法,硫酸化焙烧法和硫酸氢钾法等。这些方法对于处理低品位的铌钽矿都有着很好的效果,铌钽的浸取率都维持在一个很高的水平,有着良好的工业化的前景,不过为实现最终的工业化应用,还需要铌钽冶金学者大量的工作和进一步的努力。 作者:高文成 温建康 单位:北京有色金属研究总院 冶金工业论文:钢铁资源化冶金工业论文 1钢铁冶金渣的常规利用方式 钢铁冶金渣的常规利用方式可分为冶金返回材料、路和建筑材料以及生产农用肥料和土壤改良剂3种。转炉渣多用作冶金返回材料,相关研制开发分为烧结矿熔剂、高炉和化铁炉熔剂以及用作炼钢返回渣等利用方式,转炉渣中含有大量的氧化钙,可以替代石灰石,用作烧结熔剂加以使用,即在烧结矿中加入适量转炉渣,在烧结造球的同时还能提高烧结速度,并与转炉渣中的铁、氧化铁产生放热反应,为钙、镁碳酸盐的再分解提供所需热量;转炉渣还可以用作高炉或化铁炉的转熔剂,这样可以节省石灰石和生产所需的热能,只是目前这种利用方式并不多见,其原因在于高炉现多使用高碱度烧结矿来完成冶炼,石灰石已经很少采用,转炉渣替代石灰石的作用也因此受到了限制。由于冶金渣的物理性能和天然岩石比较相近,因此也广泛用作道路及建筑材料,在一些基础工程建设中的使用量非常大,如对矿渣砖的利用,加入适量的胶凝材料,再进行搅拌、成型、养护,进而制成建筑用砖,这种砖可用于房屋修建和地下荐椎等;对矿渣混凝土的利用,则是以高炉水渣为原料,加入水泥熟料、石灰等,混合放入轮辗机中,并加入水和骨料碾磨,进而制成矿渣混凝土,主要用作小型的混凝土预制件;再有,冶金渣碎石的颗粒强度还可以满足地基工程的需求,其密度及性能易与沥青结合,多被用作地基用碎石,用于铁路等地基工程的回填。此外,冶金渣的主要成分为氧化钙、二氧化硅,并含有各种复合矿物及微量元素,如Zn、CU等,这些均为农作物成长所必备的肥料,对冶金渣中的的有效成分加以利用,可以用作生产农用肥料和土壤改良剂,如未经炉外脱磷处理的铁水,对其进行提取可适合缺磷的碱性土壤使用;将转炉渣中的二氧化硅磨细,可用作硅肥使用;提取转炉渣内的氧化钙等物质,将其磨碎后便可用作酸性土壤的改良剂。 2实现我国钢铁冶金渣子资源化利用的有效途径 目前,我国钢铁冶金渣资源化利用过程中存在很多问题,集中体现体现为利用冶金渣开发的产品,其附加值不高,且潜热也未能得到充分利用,冶金渣集中使用在代替砂石方面,也就是用于水泥的生产以及建筑材料的使用,关于冶金渣作为农家肥和土壤改良剂虽然在研究与开发上取得了一些进展,但是,只是停留在对冶金渣一些有效成分的简单使用上,在利用过程中,对其炉内所排放出的高温,还没有找到有效的利用途径,有必要对这些问题予以解决。 2.1充分激发冶金渣的活性 以往,对于冶金渣资源化的利用有着很成功的经验,进而使冶金渣大量的用于水泥生产方面,只是对其进行利用的附加值并不高,致使其用于水泥生产所显现出的活性也不高,有鉴于此,应充分激发冶金渣的活性,使之能够达到与硅酸盐水泥活性接近的程度,进而才能实现冶金渣附加值利用的最大化。当前,机械方法是激发冶金渣活性的常用手段,其原理为通过该方法来降低冶金渣的颗粒度,提高其水硬胶凝性能,进而使其颗粒表面积得以增大,从而增加新生颗粒的内能和表面能,与此同时,使晶体结构和表面物理化学相反应,促使冶金渣中的矿物质能够更大面积的与水面接触,进而提高矿物与水的水化反应速度。 2.2生产缓释性钾肥 目前,将冶金渣用于生产缓释性钾肥已经成为冶金渣资源化利用的新兴技术手段,这种肥料易溶于植物根部,其性质能够有效的减少因灌溉与雨水冲击所引起的肥料流失问题,而且现代农业对这种肥料的需求量也越来越大[4]。氮磷钾是促进植物生产的最重要因素,而植物在生产的过程中对于钾肥的需求量是比较小的,但是在结果期对钾肥的需求量却很大,因此,这就要求钾肥的肥效要相对较长,具备良好的时效性,也就是要求钾肥要具有缓释性。 3总结 随着我国钢铁产量的不断增加,冶金渣量不断提升,而对冶金渣传统的处理方法不仅浪费了资源,还对环境造成了污染,加重了环境负担,因此,实现钢铁冶金渣资源化的利用是当前社会以及行业发展的必然要求。这就要求要结合当前冶金渣资源化利用的现状,针对所存在的不足来一一进行完善,包括充分激发冶金渣的活性以及生产缓释性钾肥,只有这样才能有效的实现钢铁冶金渣资源化的利用。 作者:于加兵 单位:贵州大学 冶金工业论文:自动化技术应用于冶金工业论文 1我国有色冶金工业自动化发展现状 从国外引进的先进的自动化系统和设备后,我们将其进行消化和创新,改造出了与我国实际冶金生产相适应的设备,已经具备了较高的水平。不过从国际角度出发,我国自动化技术产品的生产还有很大的提升空间。我国自动化技术不具备自主的知识产权,主要还是以进口为主,而这些系统来自于不同的国家,甚至有一部分是国外已经淘汰的系统,阻碍了平台集合。此外,自然环境的污染和能源结构的破坏,要求生产必须要提高效率和降低消耗,一些老旧的设备应该淘汰。 2自动化技术在有色冶金工业中的应用 2.1现场总线技术 现场总线控制技术简称FCS,至今已经发展了30多年,在其发展过程中,已经在国际上拥有60多个不同生产厂家生产的总线产品。现场总线控制技术具有自身的特征,其拥有多种不同系统的无缝集成、控制设备和企业高层联系等,能够使系统开发和不同系统之间可以功能自治,也可以相互操作,并且能够进行系统结构分数,因此,其在有色冶金工业中得到了广泛的应用。 2.2管理信息系统在工业中的应用 企业的管理是企业的整体发展的重要部分,企业如果配备了一个良好的管理模式,那么就可以有效的提高企业的市场竞争力,推动企业的快速发展。企业信息化系统的自动控制是在冶金工业中,将冶金一系列程序的所有信息进行集成,从而通过实施管理、技术、生产的控制的信息集成,进行及时采集生产过程中所产生的数据。对有色冶金质量管理、实时监测和故障诊断进行智能管理,能够有效的降低生产成本,利用信息化管理能够达到能源管理和动态管理智能管理的目的,从而为企业的发展提供创新的基础。 3以太网在有色冶金自动化技术中的应用 3.1以太网的特点 随着有色冶金企业的持续扩大和发展,加大了有色冶金领域的竞争力。企业要想提升竞争力,就必须要改造落后的设备,引进新设备。不断更新的新技术,造成新技术与旧技术不能实现在控制系统上的高度集成。以太网是自动化的控制网络,其能够有效的解决此问题。以太网具有较高的数据传输速度,并且可以提供足够的带宽需求,存在时间相对较长,在设置、诊断等方面的具有较高的应用价值。以太网有相同的通信协议,其能够允许不同的通信协议在同一个总线上运行,为企业提供了一个公共网络平台基础。 3.2以太网在有色冶金自动化技术中的应用 在有色冶金工业生产过程中,通过以太网能够将不同类型的网络化的仪器仪表与工业计算机相连,并且在相同的总线上运行,从而对所有的系统进行控制。以太网在有色冶金自动化技术中的应用,减少了对原材料的铜矿石进行成分分析的步骤,这些分析大部分都能够利用网络化实现,检测结果直接传达到相关部门,同时还可以将这些数据结果进行共享,企业的成员及客户都可以通过网络进行查找所需数据。如图1,在现场利用以太网网络进行通讯,将可编程逻辑控制器作为主站,其余设备为副站,对所有独立系统的稳定性起到重要的保障作用。 4结语 随着经济的快速发展,有色金属的需求也越来越大,将自动化技术应用在有色冶金工业中,一方面能够有效的提升生产效率、产品质量,一方面还能够减少工作人员实际操作的危险,是有色冶金工业发展的必然趋势。不过我国引进自动化技术相对较晚,技术水平与国际相比还存在较大的不足,因此,我国有色冶金企业应该大力培养科研人员,投入资金,不断研发自动化技术,从而提高我国有色冶金工业自动化水平,推动有色冶金企业的发展。 作者:李其凡 单位:首钢京唐钢铁联合有限责任公司 冶金工业论文:接触式冶金工业论文 1阐述物位检测仪表的工作方式 在开展系统的过程控制中以及物料高度值的显示方面,完全能够利用总线方式连接到计算系统中。此方面的物位检测仪表在一般情况会称作物位变送器或者物位检测仪;其二,以某设定位置为基准,在容器中的物料高度远远高出设定的位置时,传感器在输出方面一般为基电极的开路信号。此信号往往会用在报警器动作或者驱动指示灯当中,此类物位检测仪表一般会称作物位开关。 2物位检测仪表在安装过程中的注意事项 2.1若将仪表设备安装于存在较大灰尘或者露天的场所中时,需要将防护罩加装在物位计的上部。一方面能够确保物位计不会遭受碰撞或者踩踏,另一方面也会达到防尘防雨的效果。 2.2要拧紧接线盒的出线锁紧头,以此来避免在接线盒中产生赃物、灰尘和水汽。 2.3在安装仪表设备之间的准备阶段中,需要根据相关的设计文件细致的核对附件、材质、规格、型号和位号,外观需要保持完好无缺的状态。 2.4安装的阶段,精密性是物位检测仪表显著的特征,因此需要对物位检测仪表轻拿轻放,以此来防止发生碰撞的现象。 3接触式物位检测仪表在冶金工业中的安装与应用 3.1电容式物位开关在冶金工业中的安装与应用 因为电容式物位开关,具体是探测固体料位,针对拥有较大的颗粒的固体物料,想要防止在进料的过程中将探头砸坏,有必要将一根较比探头要长的角钢,焊在探头的正上方,一般情况角钢会设置在L50mm×50mm×5mm左右。然而物料若是粉尘状,想要防止由于附着的残余物料,在探头上造成物位开关的错误指令,则有必要把探头下倾斜18°左右。 3.2静压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用 在安装静压式液位变送器的过程较为方便、简单,主要是缆绳的直接投入式。可是,在对静压式液位变送器进行安装的过程中,需要选取较为适当的安装电位,才能够实现其便捷度。静压式液位在安装相关部件的位置时,有必要相应的避让液体的出口和进口。当静压式液位变送器应用在某钢厂的高炉工程当中时,会因为存在较大的浊环回水量,促使此变送器产生了较大的探头摆动现象,造成在测量过程中失去了真实性。通过分析该工程工作人员利用加装测量保护管,消除了变送器的失真状况。 3.3差压式液位变送器在冶金工业中的安装与应用 在测量敞开式容器的液位时,变送器需要在容器最底部位置的液位工艺零点处安装。针对差压式液位变送器,若对于导管的测量,和变送器的“-”压室、“+”压室呈现出相反的状态时,则需要反向的设置变送器所测量的量程,也就是不需要对导压管改变连接状态。在安装差压式液位变送器时,其高度不能够比下部的取压口高。在测量密闭式容器中的液位时,下部中的取压点需要利用变送器“+”压室与导压管的连接状态,使其变送器“-”压室和上部取压点相互连接。因为在密闭容器当中,把被测液体中的静压除外,在容器的内部还会拥有一部分的气压,并且气体拥有着极强的可压缩性。因此,在应用的阶段,有必要将导压管内部所储存的气体彻底的排放干净,以此来保证对导管的测量,能够拥有液体都是被测状态,可以确保测量的真实性。针对容器的内部所存在的较大黏度液体、容易自聚液体或者杂质凝聚液体等,需要合理的选取毛细管式的差压变送器,以其来防止导管在测量时的堵塞情况。 4结语 在安装物位检测仪表的准备工作中,有必要透彻的了解物位检测仪表的安装与应用,对于仪表的施工工艺也需要相应的掌握。力求保证能够正确的安装物位检测仪表,从而实现物位检测仪表在运行的可靠性与正确性。 作者:柏宏艳 陆明敏 周少华 单位:苏州海易达消防检测技术有限公司 科林环保装备股份有限公司 梅思安苏州安全设备有限公司 冶金工业论文:冶金工业工程论文 1冶金工业工程的特点 (1)非正常的施工条件下施工。 在正常的施工条件下,冶金工业工程按照多数施工企业具备的机械装备程度,施工中常用的施工方法、施工工艺和劳动组织,以及合理工期和合格工程进行编制的,反映了社会平均消耗水平。如安装工程主要指:①设备、材料、成品、半成品、构件完整无损,符合质量标准和设计要求,附有合格证书和试验记录。②安装工程和土建工程之间的交叉作业正常。③安装地点、建筑物、设备基础、预留孔洞等均符合安装要求。④水、电供应均满足安装施工正常使用。⑤正常的气候、地理条件和施工环境。由于市场竞争激列,企业上一个项目,都希望尽快产生效益,难免赶工期、赶进度;改建、大修、维修项目多发生生产与施工同时进行、地下障碍物、现场干扰、采用特殊的施工方法、施工工艺和劳动组织等情况。 (2)设计变更较多。 由于钢铁行业已产能过剩,目前冶金工业工程改造、大修、维修居多,设计上,新旧交接的位置、尺寸较难准确把握;新旧接合的整体功能满足上也容易出现问题,有的尺寸视施工时的现场情况临时定,因功能无法满足,现场变更设计等情况也较多。 2冶金工业工程造价管理的主要特征 2.1预、结算的计价依据多样化 通常情况下,工程预算、结算的计价依据为各省市在全统定额基础上编制的《消耗量定额》,而冶金工业工程的行业特殊性及存在大量大修、维修的工程内容,在《消耗量定额》上很多找不到子目可套用,须结合使用《冶金工业建设工程预算定额》、《钢铁企业检修工程预算定额》、《电力建设工程预算定额》以及企业自编定额。特别是小的改造项目、检修、维修性质的项目,需自编定额或单独议价定价。如:土建工程中的清除淤泥、凿墙洞、基础拆除、凝固性水渣凿除等。 2.2概算估算不准,预算偏差大 在施工过程中,工程不可预见的情况较多发生、非正常的施工条件下施工等产生的费用变化是在概算估算阶段无法准确估计的,加之施工过程中产生的设计变更费用上的增减也难以在预算时准确计算。 2.3结算审核争议多 (1)由于《冶金工业建设工程预算定额》、《钢铁企业检修工程预算定额》的修订工作存在滞后性,有的新工艺、新方法在定额子目中不能及时体现,结算编制与审核时只能找接近的参考套用,不同人对定额的理解不同,加之对施工过程了解的程度不同,在定额的套用上往往达不成一致的合理意见。 (2)多种定额同时使用,有的分部分项工程在不同的定额中均有合适的可套用,承、发包方站的角度不同,认可的子目也不同。 2.4招投标标文、合同计价依据 冶金工业工程招标文件与合同需要结合不同的工程特点区别对待,并考虑多样化。固定总价合同均产生包干工作内容外增加费用、定额计价与部分固定单价包干相结合、一份合同同时套用四五种定额等是冶金工业工程合同中常见的特色。此外,定期分析、编制容易引起争议的分部分项工程定额子目是造价部门的重要管理工作。 3控制冶金工业工程造价控制措施 3.1将预算的加强与创新奖励机制相结合,建立改善提案机制,有效控制投资 建立并完善工程造价的提案机制,主要目的为通过创新奖励机制,有效激发企业员工工作的积极性和创造性,使其开动脑筋,不断改进施工措施,优化项目设计方案,以实现节省投资、提高工程质量和缩短施工周期的密度,同时保证施工的安全。通过对比不同的施工预算方案,选择最优的造价方案,以实现有效控制工程投资的目的。比如在优化是工程设计和工程施工组织方案时,主要以节约基建技术改造,或者增加投资费用,通过改善奖励方案,实施正面激励。在方案实施之后,改善成果,采用两重递进式来奖励员工。 3.2严格控制工程全过程管理 施工全过程造价管理有如下意义: (1)提高结算审核质量与效率。 表现三个方面:①承包方有的造价管理薄弱,预算员素质及水平不够,结算编制质量差,业主主动事前提醒合同执行的注意事项,指导签证办理,可提高结算提交速度及结算编制质量。比如维修工程因项目小利润低,有实力的承包商不愿承接,小的承包商往往无专职预算员,有的为施工员兼职,签证的表达、结算编制非常不规范,在结算审核环节无法顺利完成合同履行。通过结合造价要求来规范签证,在施工过程中,业主施工代表及承包人施工代表才能够及时办理有质量的签证。②指导施工详图的绘制,结合造价要求与施工管理部门共同制定具体的绘图标准与要求,使之标准化、规范化,确保造价审核的顺利进行。③对每一签订合同的承包人做事前告知工作,把业主的结算习惯、结算程序、工程施工过程中可遇见的特殊情况等整理成专门的资料,与承包人进行详细交底。 (2)了解施工情况,提高定额套用的准确性。 很多定额争议的解决是建立在熟悉施工情况的基础上的,只有熟悉施工情况,才能分析子目的消耗量与工作内容是否相对吻合。有利于制定更为准确的企业定额。在了解熟悉施工情况的基础上,结合造价审定结果,对每一工程进行造价分析,从而制定出企业定额。 (3)弥补设计缺陷,及时完善结算资料。 设计缺陷在赶工期赶进度的工程项目中时常发生,如:钢结构图纸设计不完整表现之一为只是简单的示意、不画结点板,这些都不利于档案资料保存的完整性以及结算依据的有效性和充分性。造价人员的跟进可及时提出要求,确保及时完成施工详图的设计。许多检修性质的工程设计图中也往往只标注:具体位置、尺寸现场定。如未在施工过程中及时补画或不画详图,事后弥补将造成很大的困难。工程概算阶段的投资控制,根据施工图纸来确定工程量,并套用施工合同确定的工程定额、取费等,按照国家规定的材料价格、设备同比价格作为主要的控制依据。在施工过程中,施工单位应按照施工图来编制预算方案,报审预算方案。根据所编制和制定的设备材料报表,严格控制设备材料的价格。同时,在施工现场的控制中,根据实际情况的变化,比如生产需要、设计变更或者设备的修配改等情况,及时补充费用,严格控制措施费用。 3.3工程决算阶段的造价控制 冶金工程的决算是指对实际工程量的最终确定。而决算造价是否真实、是否能够真实反映工程量,对工程投资的影响是决定性的。而工程量的决算程序包括:在工程竣工验收合格之后,施工单位应按照施工中的设计变更、工程联系单和现场签证等,按照工程定额、招标文件和工程量清单等进行汇总,从而形成冶金工程的决算书,进行初审。在工程开工之前,按照施工图纸来编制施工图预算,在施工过程中如果出现设计修改、补充或者设计变更,则应根据双方合同中的变化条款,重新确定预算,并共同协商确定,批复之后完成决算。在这一阶段,控制的重点有以下几个方面:①严格检查施工单位的工程决算书是否真实、是否有效等;②严格检查竣工图纸中的设计变更与工程联系单内容是否完全符合;③在检查过程中,如果出现设计变更,明确是否有联系单。在施工过程中,及时联系单位监理单位确认,在决算时,重点审查该部分内容,防止费用的增加;④严格检查工程量的变更能够根据合同、附件执行到位。 4结语 冶金工程的投资是比较大的,在本文中的第一部分,笔者分析了冶金工程投资特点,包括需要维修的项目比较多、非正常施工下的工程比较多和设计变更比较多等,因此,工程投资控制难度大。因此,这就要求明确和加强项目投资控制。在本文中,笔者从提高控制造价管理人员素质、加强全过程造价控制和决算阶段的控制等几个方面分析了该命题。希望本文对于提高冶金工业工程造价管理有一定的借鉴意义。 作者:郑方玉 单位:福建三钢集团有限责任公司 冶金工业论文:冶金工业建筑的应用 1钢管混凝土的性能原理 在低应力阶段,其基本与普通钢筋混凝土受压构件相似,即钢管与混凝土共同分担压力。随着纵向压应力的增加,混凝土的横向变形大于钢管的横向变形。因此,混凝土对钢管产生径向压力,钢管在此径向压力的作用下,产生环向拉力。故在钢管混凝土受压构件的使用阶段,尤其是在接近承载力的受力后期阶段,钢管作为承受环拉力为主的构件,使得薄壁钢管的抗拉强度得以充分发挥。与此同时,在较大环拉力作用下,钢管对混凝土产生了很大的紧箍力,即径向压力。构件所受的纵向压力越大,混凝土所受的径向压力也越大,这是被动压力。达到承载力极限状态时,混凝土抗压强度大大提高。因此,钢管混凝土柱比普通钢筋混凝土柱所处的单向受压状态下的承载能力有显著提高。 2钢管混凝土结构的技术特点 2.1构件承载力大大提高相同截面下,钢管混凝土承载力比普通钢筋混凝土结构相比高出许多,这对于承受高荷载压力的受压构件是十分重要的。另一方面,在相同承载力下,钢管混凝土柱的构件截面尺寸得以明显减小,为改善建筑物的使用条件提供了条件。2.2良好的变形性能混凝土作为脆性材料,其破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土结构,在轴心受压和小偏心受压条件下,其破坏特征仍为脆性性质。而在钢管混凝土结构中,由于管中混凝土处于三向约束状态,由此不仅改善了使用阶段的弹性性能,而且在破坏时产生很大的塑性变形。钢管混凝土柱的破坏完全没有脆性特征,属于塑性破坏,这点已经专门的结构实验所证实。2.3良好的抗震性能由于结构自重大大减轻,对于减少地震作用十分有利。同时结构所具有的良好延性,对于提高建筑物的抗震性能也甚为重要。在这一点上,钢筋混凝土柱尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的性能缺陷。2.4施工简单由于钢管的作用既类似钢筋混凝土柱纵筋和箍筋,本身又作为浇灌混凝土的模板,故钢管混凝土的施工省去了钢筋骨架的加工制作和柱模板,同时钢管本身还成为施工阶段的承重骨架或脚手架。由此不仅节省了大量的施工材料,而且大大减少了现场工作量,改善了施工条件,有效地缩短了工期。 3冶金工业厂房结构设计的特点 3.1荷载大基于生产工艺流程和相应配制的设备,以及生产操作、设备维护更新等实际要求,工业建筑的楼面荷载均很大。如炼钢车间转炉的主操作平台活荷载达到30~50kN/m2,车间内吊车起重量达到450t,甚至更大。由于荷载大造成结构自重增加,致使在抗震设计中地震作用明显增加。3.2跨度大且高度高冶金工业厂房随着工艺条件的变化,跨度呈增大趋势,高度也不断增加。高炉煤粉喷吹系统中框架结构高度可达到80m以上,而轧钢车间由于工艺设备的要求,许多厂房跨度已超过40m,如鞍钢冷轧厂1#、3#镀锌线工程主厂房结构单跨40m,高度43.5m。某钢铁公司位于广州市工业开发区新建的宽中厚板(卷)工程精整区冷床跨厂房单跨更达到了69m。3.3使用要求高由于设备运行的要求,对结构构件的挠度、裂缝以及振幅等均有特殊要求。如转炉炼钢厂房的结构设计,它不但有多连跨厂房、高层刚架,同时吊车的吨位、高层平台的负荷很大。高层刚架平台上根据工艺要求布置高位料仓、受料斗、水冷烟道等,尤其是高处氧枪平台设有有氧枪移动小车,运行时对厂房结构有较大的水平推力,如何使单层的多跨厂房与高层刚架变形协调,保证高层刚架的刚度是结构设计需要解决的问题。 4钢管混凝土在冶金建筑中的应用 4.1多高层厂房框架柱冶金工厂中多高层建(构)筑物主要有高炉煤粉喷吹车间、矿焦槽主框架、热风炉框架、炼钢车间转炉跨、连铸平台等,此类厂房柱所受的荷重一般较大,且对侧移值有一定限制。采用钢管混凝土柱后则克服了混凝土结构和钢结构的缺点,截面尺寸较混凝土柱减小,有利于工艺布置,同时保持了钢结构仅需装配连接的快速施工特点。4.2大跨度大柱距或重载单层厂房柱根据工艺的发展,目前一些大型厂房的跨度超过40m,柱距可达18~24m,且厂房中通常设置了大起重量的吊车。由此带来厂房柱承受越来越大的竖向荷载,这就为钢管混凝土发挥结构优越性提供了条件。钢管混凝土厂房柱形式多为两阶式。此时,为使钢管混凝土构件以承受轴向压力,下柱均采用双肢柱或三肢柱,使得各个单肢柱在横向和竖向荷栽作用下仅承受轴向力,由此充分发挥钢管混凝土的性能,同时构件显得轻巧美观。4.3高炉炉身框架众所周知,高炉框架在生产、检修过程中的负荷是相当大的。通常高炉框架设置有十几层平台,同时也承受炉顶设备的荷载。高炉框架柱处于以轴力为主的偏心受压状态,钢管混凝土正适合这种构件的受力状态。因此采用钢管混凝士作为炉体框架柱可充分发挥钢管混凝士的承载能力。在施工时,钢结构的安装与管内混凝士的灌注可以交叉进行。国内第一座采用钢管混凝土的高炉炉身框架的是首都钢铁公司2#高炉,1972年建成。高炉炉容V=1200m3,框架平面尺寸为14m×14m的正方形,4根柱17.7m以下采用Φ1000mm×14mm,以上采用Φ700mm×12mm,全高35.2m[2]。4.4各类支架包括电除尘支架、重力(旋风)除尘器支架、上料通廊支架等。此类支架一般为高架式结构,且以承受轴向力为主。对钢结构来言,为保证构件的稳定性而材料强度难以发挥,由此造成材料的浪费。混凝土结构则存在施工难度和工期长的缺陷。钢管混凝土则可有效地克服上述两类结构存在的问题,同时可灵活的设计为不同的外形,以获得良好的视觉效果。4.5重型操作平台冶金厂房重型操作平台主要包括高炉出铁场平台、转炉主操作平台等。高炉出铁场平台是高炉炉前出铁出渣的操作区域,炉前操作在高炉生产中占有十分重要的地位。根据大型高炉炉前操作特点,为方便物料运输,场面越发趋向平坦化,平台面铺设耐热混凝土保护平台结构,自重较大。同时要求可以通行汽车及解体机、移盖机,工作时需要承受较大的活荷载。平台柱采用钢管混凝土,平台梁采用钢梁后,与传统的全混凝土的做法相比,钢结构施工周期短、跨度大、截面小的优点得以充分的发挥,平台柱数量可以减少1/4,避免了以往设计柱过密的问题,同时也间接的降低了基础造价。 5钢管混凝土结构的发展 (1)薄壁钢管混凝土。在钢管混凝土中采用薄壁钢管,可以进一步减少钢材用量,减少焊接工作量,达到降低工程造价的目的。(2)采用高性能混凝土的钢管混凝土。在钢管中填充自密实高性能混凝土,不仅可以更好地保证混凝土的密实度,且可以简化振捣程序,降低混凝土施工强度和费用,减少噪声污染。(3)中空夹层钢管混凝土。该结构是将两层钢管同心放置,并在两层钢管中浇灌混凝土。此结构除了具有实心钢管混凝土的优点外,还具有自重轻、刚度大的优点。由于内钢管受到混凝土的保护,还具有良好的耐火性能。 6结束语 钢管混凝土结构在冶金工业建筑中的应用不仅有着广泛的前景,而且具有良好的经济效益。诚然,钢管混凝土结构还存在着构件间连接复杂、混凝土施工质量不容易保证等缺点,但其在工业建筑中的应用前景已为越来越多的工程师们所认识,并不断在实践中创造出良好的社会效益和经济效益。 作者:王涛 单位:中冶东方工程技术有限公司建工所
浅谈艺术工业产品设计:环境艺术设计与工业产品设计形式美感比较 摘要: 环境艺术设计中的建筑设计和工业产品设计,都是要强调功能与审美的结合。在现代工业产品设计与现代建筑设计中都存在着形式美的法则,是体现二者美感的重要方面。本文对构成两者审美特征的形式美的法则进行了对比分析,证明在艺术中是有一些潜在的规律是适用于所有艺术的,有助于在我们在今后的设计中提高对形式审美特征的认识和把握。 关键词:工业产品设计 建筑 现代主义 形式美 环境艺术设计的核心――建筑,它无论是作为人身体的或是灵魂的居所,都被人投入无比激情与巨大的财力去尽情的创造。自人类独立于动物界以来,建筑就成为了人类的标志。建筑的设计史可以洋洋几万卷,在人类发展的每一个时期它都是最好的见证,凝结了人类各个时代最杰出的艺术、才智和技术水平。工业产品是随着近代工业革命发展产生的,虽说要从用具器物的角度看,器物制造设计史丝毫不逊色于建筑,可作为大规模批量生产,针对市场来生产设计的工业产品却只能从近代工业革命开始。工业革命无疑是人类发展史上最具有划时代意义的一场变革,它使得我们的生活方式、生产方式都发生了深刻的变化。作为最能反映时代变革的建筑设计当然也不例外:现代工业的发展使得钢铁、玻璃和混凝土等新型建筑材料的出现,这给建筑的设计带来决定性的影响,彻底改变了建筑的面貌,并在此基础上荫发了现代主义的建筑设计,这一设计形式直到今日仍广泛使用在建筑设计领域,同时也深刻影响了产品设计的发展。 一、造型美 建筑与工业产品一样都是具有体量的,占领高、宽、纵深三度空间的造型艺术(建筑艺术相对复杂,还有时间因素的影响)。在造型上,二者一方面要满足人们一定的功能使用要求,另一方面还要满足人们精神感受上的要求。一个优秀的设计除了拥有合理的功能,更重要的是有优美的形式,能给人以美的视觉享受。 纽约西格拉姆大厦建于1954~1958年,大厦共40层,高158米,为世界上第一栋高层的玻璃幕墙大楼,是著名建筑师密斯・凡・德・罗的代表作品。大厦主体为竖立的长方体,除底层及顶层外,大楼的幕墙墙面直上直下、整齐划一。就造型而言,西格拉姆大厦的外形极为简单,方方正正,是一个很典型的正六面体,但他巨大的体量,却呈现出了长方体高大单纯的美。玻璃幕墙上窗框的分割使其表面形成了有秩序感的细节,使其造型虽简单但却并至于单调。现代建筑的正是利用整体的单纯与适当细节间的比例充分展现出和谐之美,正如维特鲁威所说:“当建筑物的外观优美悦人,细部的比例符合正确的均衡时,就会保持美观的原则。” 二、材料美 《考工记》中说:“天有时,地有气,材有美,工有巧,合此四者,然后可以为良”,可见早在中国的古代就懂得依靠材料的性能和特点来表现美的特征。从设计史上我们更可以看到不同设计风格的演变往往与新材料的发展和应用是同步进行的,新材料出现与加工方法的改进,直接影响着我们的设计手法。现代建筑上新的形式特征就是体现在对新材料的组织和构造上,而现代工业产品的形式美也在很大程度上是依靠对材料的运用和加工来表现的。材料的质感与肌理是正是形式美的重要领域。现代工业的发展和加工技术的进步,使材料呈现的面貌日益丰富,也为我们的设计提供了更多创造的可能。在现代设计中常见材料的有金属、塑料、陶瓷、玻璃、木材以及不断出现的新兴复合材料,而其中的新型的金属和玻璃材料在现代设计中的应用最为广泛。新的合金金属材料有着光洁的表面,卓越的性能,具有独特而闪烁的金属光泽,常常给人一种神秘的高贵感,最能体现出高科技的现代感而深受设计师的喜爱。玻璃的晶莹与剔透一直吸引着众人的目光,并让大家深深为之着迷,现代复合的玻璃材料在强度和硬度上有了很大的改进,因此在现代建筑与工业产品设计都得到了更为广泛的运用。 三、意境美 美学家克莱夫・贝尔在他的著作《艺术》中指出:“一种艺术品的根本性质是有意味的形式”。它包括意味和形式两个方面:“意味”就是审美情感,“形式”就是构成作品的各种因素及其相互之间的一种关系。一件作品通过点、线、面、色彩、肌理等基本构成元素组合而成的某种形式及形式关系,激起人们的审美情感,这种构成关系、这些具有审美情感的形式就称之为有意味的形式。无论是在建筑还是在产品设计中,一件完美的设计作品,不仅要有良好的功能外,更要有优美的造型,而所谓优美的造型应当是一种有意味的形式,是能创造出独特的意境美,激起人们的强烈情感的美。 建筑有着各种丰富的设计哲学,多变的形式,很多都是有意味的形式的典范,形成了各具代表的风格。作为二十世纪最著名的建筑设计大师之一,密斯坚持:“少就是多的”的建筑设计哲学,在他的作品中各个细节精简到不可精简的绝对境界,运用直线特征的风格进行设计,为建筑的外形进行了重新的定义,他纯净、透明和施工精确的钢铁玻璃盒子成为了现代风格的代名词,并深深影响了我们对建筑的认识,改变了现代建筑设计的面貌。 结论: 电脑是现代科技发展的产物,它是完全现代的、独立的,没有任何历史和背景的现代工业产品,它最集中的体现了现代技术的水平,现代材料工艺的技巧,但在外形造型上它却不可避免的要符合我们审美习惯的需要,所以要想设计出有审美价值的产品,有必要学习掌握各类艺术形式美的法则来丰富产品设计的的的手段。建筑作为人类艺术的集大成者,有着深厚的文化底蕴,积累了丰富的形式美的法则,都可以作为电脑造型设计上灵感的源泉。 浅谈艺术工业产品设计:从艺术角度观工业产品设计 摘要:从文化学的角度来说,人类最初的造物活动是最本质的文化现象,是“本元文化”;从艺术文化学的角度来说,造物文化也就是造物艺术文化。造物艺术是艺术文化的一种特殊形态,是视觉艺术语言。作为人类造物活动的延续和发展,工业产品设计同样是一种艺术文化。工业产品设计的本质,就是用艺术的造型语言体现造物文化,是艺术质的造物文化活动。 关键词:艺术文化学;工业产品设计;文化 人类的造物活动,是以人类自身的创造性获取一种自然界中本来没有的功能形式,求得在自然中的主动生存,是最本质的文化现象。造物文化就是一种在物质文化和精神文化之间或之上未经分解的文化,带有原发性和综合性,是“本元文化”①。一部人类的文化史,无论在哪个地区和民族,都是从制造生产工具和生活用品开始的。人类在打制第一件石器作为工具的时候,完全是“实用先于审美”②、出于“劳动”、利于“生存”的实用目的。因此,从最早的意义上讲,造物活动是综合的、笼统的、实用的。但是,一般的人造物一旦作为物质出现,就会具有一定的实用功能;作为物质的存在,就会对人产生精神的影响。在“劳动”、“生存”的实用目的达到以后,人类就开始具有了“艺术”和“审美”的考虑,一般的人造物就上升为造物艺术。在长期的历史中,随着人类进行“艺术”和“审美”的考虑越来越丰富,人造物逐渐从中派生出、分离出了所谓的“纯艺术”,由此形成艺术文化,以致出现了“物质文化”和“精神文化”的分野。然而,造物文化作为原发性的“母型”并没有解体,而是沿着自身的轨迹发展。 大千世界,多样的造物艺术司空见惯。然而,当我们生活在一切需用之物齐全的环境里,无时无刻不接触的造物艺术的存在都被认为是天经地义的,于是我们便对它们视而不见,对这些人造物的“母型”地位也就漠视了:把这种造物艺术文化简单地归入“物质文化”,斥为工匠之作,并将其排除在艺术与美学之外。特别是我国自先秦以来,奉行形而上之道,以形而下之器为不齿。这种“重道轻器”的思想沿袭于历代,不仅大批艺人、工匠得不到应有的经济地位和社会地位,造物活动作为一项文化也没有在整体意义上得到相应的承认和重视。文人士大夫们甚至“坐而论道”:“虽小道,必有可观者焉;致远恐泥,是以君子不为也。”③这种“君子不为”,不知影响了多少人。 马克思指出:“直接的物质的生活资料的生产,因一个民族或一个时代的一定的经济发展阶段,便构成为基础,人们的国家制度、法的观点、艺术以至宗教观念,就是从这个基础上发展起来的,因而,也必须由这个基础来解释,而不是像过去那样做得相反。”造物艺术文化是艺术文化的基础和根源,又是艺术文化的一种特殊形态,两者相辅相成。造物艺术文化的不断积累,才使人类的艺术文化逐渐充实丰满,才将人类的文明高高托起。 人类创造了满足各种生活所必需的工具,最初是靠手,尽管往往是原封不动地搬用自然材料,但已经深深地刻上了人类的印迹。在保留着打击痕迹的人类第一件石器工具中,能够看出,人类经过漫长的岁月,创造出了最顺手的和最能发挥功能的造物艺术。如果“把具有目的,由人类创造出来的所有实体都可称为产品设计”④,那么,这个手工的造物艺术也可以笼统地称为工业产品设计。随着时代的发展、技巧的熟练,造物所使用的材料既有自然的,也有人工制造的。人类不仅能改变天然物的形态,而且能利用火使黏土烧结,改变材料的性质,从而开扩了工业产品设计的领域及性质,艺术的手段可以轻而易举地被体现,只不过当时工业的概念仍然是手工业。在人类社会文明高度发展的过程中,工业革命开始以后,造物艺术伴随着大工业生产技术和艺术文化的不断融合,在20世纪初凝聚成为工业设计,并作为一门独立完整的现代学科得以确立,工业产品设计才具有了真正意义。 工业产品设计就是对工业产品的功能、材料、构造、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰等诸因素从社会、经济、技术等方面进行综合处理,既要符合人们对产品物质功能的要求,又要满足人们审美情趣的需求。也就是在对工业产品进行外观设计时,不仅要研究工业产品制造的可能性、可操作性,同时还要研究形态表现的艺术性。这里的“艺术性”包括产品的造型、色彩、纹饰等与视觉效果相关的结构处理与纹理效果处理。 工业产品设计也是人类创造的物化形态,在成为一种造物艺术的同时,它也成为了一种视觉语言艺术。我们通常把通过眼睛体验到的美的东西称为“视觉艺术”或“空间艺术”,因此,造物艺术是一种视觉语言艺术。一般艺术都是由特定的语言形式来体现的,在这里,造物艺术的语言是人造物的具体形态、色彩、质感等,是可以通过视觉感受来鉴赏和识别的。工业产品设计,作为人类造物活动的延续和发展,同样是一种艺术文化,是艺术语言的一种表现形式。 前“全苏工业设计科学研究所”所长尤里·苏罗维夫曾把工业设计评价为人类的“第二文化”:“从属于文化,即由各种产品创造出来的‘第二文化’,反映了由社会经济体系、意识观念的差异和物质与精神之间的矛盾所产生的全部结果的复杂性以及冲突。将工业设计这一行为和其成果(产品)内潜的长处和短处,与社会经济的形式及其设计所适应的社会文化分开来考虑,这已是不可能的了。”因此,一方面,工业产品设计必须依赖具体的文化环境;另一方面,工业产品设计本身,也创造了文化。工业产品设计的本质,也就是用艺术的造型语言体现造物文化,是艺术质的造物文化活动。大工业的产品不只是为了满足自给自足和狭隘范围集团的要求而生产,而是以广阔的市场为目的。在加工技术机械化的同时,随着科学技术的进步,新材料也不断产生,过去不存在的各种工业产品渐渐进入到人类的生活之中,过去不曾有的艺术手法纷纷显现于工业产品之上,工业产品设计向全社会生活普及和渗透。如今,塑料、汽车和电视等已在现代生活中深深扎根,而我们却渐渐忽视了工业产品设计的本质。 浅谈艺术工业产品设计:工业产品的艺术性 2011年4月6日中国国际瓦楞展的开幕式当天,W2馆H11展位,一台长12米,高2.2米,宽5米的庞然大物,格外引人注目―这是万源多贝克最新一代瓦楞纸板柔印机设备SP2200。 相较以往的机型,这个庞然大物在印刷精准度、稳定性上有了较大改进,可最高实现150线高精准度印刷,颜色上可应对市场上七色印刷所需,四原色加两专色,外加UV上光处理。 外形设计上,智加设计师在外在美感与内在品质上做了探索,将产品功能性与艺术性相融合,运用到产品设计的每一个细节当中。首先,面对机器数万计的零部件,复杂的功能构造模式,设计师参考罗马柱整齐阵列式排布法,对设备空间利用与空间节奏进行重新规划与整合,功能分区明显化,操作系统排布合理化,产品形象庄严、简洁、典雅,俨如一座小型建筑,颇富艺术感和节奏。 技术上,相较先前产品,SP2200可实现对瓦楞纸柔性版直接印刷、高网线、高精度,适用于瓦楞纸板宽度2200毫米到长度1300毫米,厚度由0.7-9毫米的高质量印刷,最高机器速度达9000张/小时,适用于大批量包装盒印刷。 性能上,整机自动控制水平,整机调整时间,生产功效等方面的展现也更加出色。采用了双伺服电机控管模式,人与计算机双重控管,控制机组间的同步、相位及整机速度,确保每次开机的套印精度,实现从走纸、印刷、干燥、上光、输纸各工序的自动控制及实时监控。 正如博朗设计理念中所说“出色的设计是具有美学价值的”。产品的美感以及它营造的魅力体验是产品实用性不可分割的一部分。 SP2200设计的艺术还表现在机组排布上,特别是注重高体验度的人机工程理念,操作人员换版、清洗及停机检查时无需移动机组,操作更加方便快捷,提高了生产效率,同时彻底消除了振动、位移对印刷精度产生的影响。一区一控管的空间整合使整机的设计更加合理完善,在保障产品精准度,高品质的同时,也有助于提高效率、降低损耗。 多贝克瓦楞纸柔版印刷机上墨采用胶辊、网纹辊和刮刀组成,可轻松实现大实地与高网点的同时印刷。各印刷机组之间的过渡空间,保证油墨有充份的干燥时间,配合红外线干燥器和UV上光器,保证了高质量的多色套印和完美的视觉效果。 正是这款巨型设备,极大地挑战了智加设计师的空间改造能力与艺术想象力。伺服电机控制室,印刷区,进纸区,人工控制区,以及广告区等等,注重技术发展和产品设计突破的同时,孜孜不倦地追求产品功能和艺术美的结合。
工程材料课程教学篇1 一、传统工程材料课程教学弊端 1、教学内容针对性不强 目前高职教育中的工程材料课程,从教材内容的编写和安排上,基本是将材料工程类专业所学的几门课程,如金属学、金属材料、金属热处理等有关内容经浓缩处理,全面推给学生,内容大而全。这对于机械类高职学生来说,在基础理论上要求过高,既耗费学生的大量精力,又误导学生的学习目的和任务要求,不利于学生日后的工作需要。同时,由于高职学生工业背景知识较为缺乏,感性认识较少,学习方法不适当,因而造成学生学习兴趣不高,效果不好的现象。 2、教学内容脱离实际 对于机械类专业的学生来说,如机电、数控、机械设计等专业,毕业后所从事的是产品设计,或设备维护维修,或研究解决产品制造过程中出现的一系列的工艺问题,因而学生需要获取的是与机械工程设计紧密相关的材料知识。在一般性的了解各类材料的性能特点,各类材料的使用范围的基础上,重点要求掌握各类零件在不同服役条件下的失效方式以及根据服役条件、失效方式确定对材料性能要求,通过分析、对比选用先进又经济的材料。而目前工程材料课的内容,相当一部分是针对材料专业的学生,讲述材料的晶体结构,金属与合金的结晶过程,金属与合金的组织与结构,加工工艺及其它们与性能之间的关系等,而把高职机械类专业学生在今后工作中最有可能需要的“机械零件的失效分析与选材”部分的内容放在了次要地位,甚至由于学时的关系将这部分忽略。造成学生在学习完本课程之后,不能建立明确的,根据服役条件进行选材的意识,造成学生不会选材,不知道如何选材现象。这样的教学内容,与高职教育“立足地方,为地方经济服务”的宗旨是不符的,而且也无法体现出培养应用型、实践型的高级技术人才的高职教育特色。 3、教学模式僵化 目前的教学模式基本上属于传统的“知识传授型”模式,以课堂灌输为主,过多的强调基本原理;学生被动的接受,死背书,考前突击,没能充分调动学生的学习积极性。单调枯燥的教学形式以及深奥的理论,造成“教者难,学者更难”的局面,令学生望而生畏。 二、工程材料课程改革的形式和手段 1、重新修订课程大纲 根据理论知识“必需、够用”为度,注重提高学生专业技能的原则,我们重新修订工程材料课的教学大纲,使之适应机械类学生的具体实际需求。如“金属学原理”中关于铁碳相图的部分,传统的教学顺序是通过金属和合金的晶体结构、结晶的过程,以及二元合金相图逐步引出铁碳相图。而对于机械类学生,这部分内容往往没有实际的应用价值,不是“必需”的知识。如果直接针对铁碳相图所需要的知识内容进行分析讲解,即降低了难度,又缩减了不必要的学时,同时加强了对重点内容的理解应用。这种方法已在实际课堂教学中应用,获得了很好的效果。 2、教学内容与时俱进 针对现在教学过程中“教师不知道教什么,学生不知道学什么,所学的东西工作中用不上”的弊端,在教学内容上可以采取“需求型”教学方法,即市场上需要什么样的人才,实际工作中需要什么专业知识,学校就培养适合的学生,教师就传授相关的知识。例如,在工程材料课程教学中,教师可以对绪论课进行改革。以前绪论课的重要性经常被忽略或降低,实际上,绪论课对后续课程的学习至关重要,应给学生讲清课程的性质、目的与作用,解决“为什么学,学什么,怎样学”的问题。从一开始就提升学生学习的兴趣,克服或避免学生一想到材料课就不感兴趣而产生逆反或抵触心理。必要时可以带领学生走出校门去人才市场看看机械类专业学生的供求信息,提高他们的学习自信心,或去生产单位看看实际工作中需要哪些专业技能,增强他们的学习兴趣。 3、不断改进教学方法 作为一门以工业实践和实验观察为基础的专业基础课,应该在学生接触大量的感性认识之后再进行教学,或是在教学中间让学生多增加感性认识,可通过金工实习、工厂参观,使学生迅速的吸收和理解工业知识。同时可以采取“问答式”的教学方法,在学生有了感性认识的基础上,让他们带着问题上课,在课堂上由学生提出实际问题,教师回答,在解答的同时传授基础理论知识。在考核方式上,采取灵活多变的方法。对于一门需要通过大量感性知识的认知,达到质的飞跃的课程,往往凭一张试卷定成绩是不全面的,更应该注意平时的积累,从课堂提问、讨论、试验几个方面进行综合的评定。同时,可以将考试内容尽可能的联系实际,考题多以实际案例为主,基础知识为辅,重在考察学生的实际应用能力和应变能力。 三、工程材料课程改革的重要意义 工程材料课程教学改革,要从学生的实际情况出发,根据学生的实际素质,保护学生的学习热情,不断增强他们的内驱力。教学中要确保学生的中心或主体地位,同时尊重客观实际,为社会培养大批懂技术、会应用的实用型人才。当前,我国高职教育正逐步走向成熟,工程材料课程教学改革正在起步阶段,切实做好还需时日,不能一蹴而就,要不断探索、不断总结、不断完善,闯出一条具有高职特色的工程材料课程教学方法,使教学体现“联系实际,深化概念,注重应用,重视创新,提高素质”的特色。 作者:武丹 周丽艳 赵艳红 单位:沈阳理工大学应用技术学院 工程材料课程教学篇2 工程材料是各工程类专业尤其是材料专业学生必修的一门技术基础课程,也是类机械专业知识实践的基础课程。掌握工程材料的基本知识有利于拓宽机械类专业学生的知识结构,提升其综合科学素质。所以如何建设好该门课程,对其毕业生的培养质量影响很大。工程材料课程主要介绍实际工程中使用的各种材料,尤其是钢、铁等金属材料,本课程开设的目的是培养学生区别、认识各材料的基本性能和热处理工艺,并能够灵活选材[1]的能力。但在实际课程教学中发现,采用传统的教学方法,学生获得知识较慢、课堂氛围沉闷,究其原因是由本门课程的特点决定的。传统的工程材料课程教学体系将材料类专业学生应掌握的工程材料学知识进行缩减,所用教材和实际教学内容却又强调材料学的理论性与系统性,而忽视了非材料专业(如机械、能源、动力、化工等专业)学生材料相关知识基础薄弱的实际,在某些知识点方面,如晶体学、合金相图,对学生要求过高,耗费时间较长,却得不到好的教学效果。在教学过程中未侧重强调在工程实践中合理选材、灵活取材的重要教学思想,未能突出工程材料学在其他学科中的交叉应用。结果就是很多非材料专业毕业生连常用材料的牌号与基本特性都没有掌握,因而灵活取材、选材,并选择正确的加工方法和制定工艺路线更是无从谈起。加之工程材料学本身教学内容广、概念多且较为抽象,学生学习感到枯燥乏味,现有的教学方法已无法满足工程材料对于非材料专业学生的教学需求,工程材料课程改革势在必行。本次改革从教学内容、教学方法和手段以及课程体系建设等方面对工程材料的教学进行探讨。 1明确教学目标 优化教学内容机械类专业的学生毕业后主要从事机械类产品的开发、设计与制造加工的相关工作,合理正确地选取材料是从事此类工作的基础,而随着科学技术的发展,选材用材也成为降低成本、提高产品质量的重要手段。材料工程师和机械设计工程师对于工程材料知识的需求是不同的,不仅侧重点有差异,深度也不一样。机械工程师侧重于正确地选材、用材,合理选择加工方法并制定工艺路线。他们需要的是工程设计制造中相关材料知识的运用能力,相对于材料工程师来说,更加偏向于材料的实际应用。因此机械类专业工程材料课程的教学要求和教学目标应符合机械类专业学生的实际工作需要,强调学以致用。因此,针对新的教学要求和目标,本次改革对工程材料课程的内容进行了重组。在满足所需基础理论知识的前提下,遵从“精简基础、突出重点、实用为度”的原则,将课程内容重组为三个部分。第一部分是材料科学基础知识,在此部分删掉了不必要且较深入的理论内容(如晶面、晶向指数,复杂的位错结构理论),精简晶体学、相图以及热处理原理工艺等知识。第二部分为合理选材、用材知识。此部分为本课程的重点,应加强工程材料的实际应用内容,在总学时不变的情况下,增加实验学时并减少纯理论课时。第三部分是工程材料的加工工艺,要求学生可以对所选材料采用合理的加工方法并制定出加工路线。 2改进教学方法 丰富教学手段工程材料课程涉及的概念多、内容多,知识点抽象、知识面广,不仅有基本概念与原理,也有工程实践应用内容。目前的教学模式,基本上是沿用传统的板书教学,即“知识传授型”教学,教师以课堂灌输为主,难以克服教学内容多而杂的难点,将知识有效地传授给学生。本次改革选择以翻转课堂[2]为主要教学模式,利用先进的现代科学手段创新优化教学方法,丰富教学手段,并充分结合工程材料课程的特点,收获了良好的教学效果。翻转课堂旨在实现知识传授和知识内化的颠倒,将传统课堂中知识传授转移至课前完成,知识的内化则由原先课后做作业的活动转移至课堂中的学习活动,很好地解决了工程材料学知识杂、繁、多的难点。 2.1教学方法的改革 教学方法是指教师和学生为了共同完成“教”和“学”的任务而采用的工作方法,“教”与“学”两种方法相互联系、不可分割。改进教学方法是提高教学效果和教学质量的重要途径,针对本课程的特点,本次课题在实际教学过程中综合了启发式教学,讨论式教学,理论联系实际教学等方法。启发式和讨论式相结合的教学方法较于传统的“填鸭”教学更能调动学生积极性,活跃课堂氛围。教师在授课过程中不应只按照自己的思路来陈述知识或分析问题,还需要引起学生的响应,利用启发式和讨论式教学方法让学生积极参与到课堂中来,可以充分调动他们学习的主动性和积极性,并提高他们自主思考和解决问题的能力。鉴于工程材料的理论内容多、知识点抽象的特点,采用理论联系实际的教学方法,在课堂中恰当引入实际工程中的案例,由实际导出理论,就可以把知识简单化和具体化。如淬透性的概念易混淆且不易掌握,将其联系实际应用进行讲解,就能使学生更容易理解这一概念。 2.2教学手段的改革 随着科学技术的进步,发展出了很多简便、有效的教学手段,而传统的“教师—黑板—教材”的教学方式再也不能满足现代化教学的要求。通过引进多媒体教学、案例教学以及现场实物教学等新的教学手段,工程材料课程教学效果进一步得到提升。多媒体教学可以把陈述性表达无法取得良好效果的教学内容更直观生动地展示给学生,不仅可以提高学生的学习兴趣,更加深了其对基本理论内容的理解[3]。案例教学法[4]即“围绕一定专业背景(在这里主要是工程材料学)、目的把实际中真实的情境加以典型化处理形成实际的案例,供学生思考分析和决断,并通过独立研究和相互讨论的方式解决案例问题”。以机械设计中的减速器为例,减速器中的箱体、轴、齿轮等不同零件在不同工况下的使用性能要求不同,因而需要针对其不同失效形式进行合理选材,并确定加工路线。现场实物教学对于加深学生对理论知识的理解和提高他们的实践能力有很大的帮助。 3改革考核方式 考核既是学生学习成果和教师教学质量的考查和体现,更是学生在课程学习中的学习价值和学习方式的导航器[5]。传统的考核方式大多是“一卷定音”的期末考试模式,很多学生靠死记硬背也能通过考试,能否顺利通过课程考试也就成为学生比较关心的问题,甚至是部分学生学习的动力。这种考核方式不能正确反映学生的学习情况,更不能调动学生的学习兴趣和积极性,达不到培养目标。因此,需要对传统的考核方式需要做出一些改革。为了能够真实地考核出学生对知识的掌握情况,并激发学生学习的动力,本次改革采用了平时学习考核、实践考核和期末测试考核相结合的考核方式,学生对应的成绩也由平时成绩、实践成绩和期末考试成绩三部分组成。平时成绩又细分为课程小论文、课堂讨论和平时作业成绩,这部分主要考核学生对本课程理论知识的掌握程度;实践成绩由实验与工程实践成绩组成,注重考核学生的动手能力和自主解决问题的能力;期末考试试卷由教师自主命题,知识点覆盖全面,考核学生对工程材料知识的综合运用能力。多元化的考核标准充分考虑到答案的多样性与多质性,鼓励不同的想法;既重视考试结果,也重视学习过程;调动学生的学习积极性,不再死记硬背以求通过考试。 4结语 通过机械工程材料的课程教学实践,从重视探究性、研究性学习,体现以教师为主导、以学生为主体的现代教学理念出发,对教学内容、教学目的和教学方法进行了合理的设计,探讨得出了一套较为合适的教学体系。该体系以翻转课堂为主要教学模式,融合了启发式、讨论式、理论联系实际等教学方法,并辅以信息化教学技术和多元的考核评价方式,将现代教育思想融入了教学实践。另外,随着科学技术的发展与课程改革的实施,机械工程材料还需要及时更新教学内容与教学手段,把最新的研究成果和教学方法融入课程,与时俱进,使教学质量保持在较高的水平。 作者:孙红亮 杨康 朱德贵 邱慧 单位:西南交通大学材料学院 工程材料课程教学篇3 随着高职教育的深入发展,高职教育的培养目标已经明确,即是培养面向生产第一线、有一定专业理论知识、又有较高的职业技能的高级技术应用型人才。因此,合理选择教学内容,制定相应的教学大纲是非常重要的。作者从事工程材料课程的教学已有多年,在认真总结多年教学实践的基础上,对工程材料这门课程进行了一定程度的教学改革,取得了较好的教学效果。 一、工程材料课程的地位和特点 工程材料课程是机械及近机类各专业学生必修的专业基础课。它主要阐述常用工程材料的成份、组织、性能及应用等方面的基础理论和基本知识,为机器零件的设计、制造、使用和正确选材、合理用材提供必要的知识,同时它也是学习机械零件、机械设计及机械制造等课程不可缺少的先行必修课。工程材料课程的主要特点是概念多、术语多,内容繁多、抽象,而且各部分内容之间的内在逻辑性不易掌握。机械类及近机械类专业开设的工程材料课程理论教学必须以应用为目的、以必须够用为度来确定本课程的教学体系。 二、整合教学内容,适应改革的需要 高职教育要面向市场、以就业为导向,以服务为宗旨,加快培养大批高技能人才和高素质劳动者,强调对学生应用能力和实践动手能力的培养,也就要求学生有更多的时间去进行相应的技能训练,因此,对理论教学的课时数必然作大幅度的缩减。目前大多数学院工程材料课时数在32—42学时之间,而原学时总数在60左右。课程设置主要存在两种走向,其一是独立设置,其二是与其它课程整合。目前该课程较多的是与工程力学、机械设计、公差与配合等课程合并为机械基础这门课程。不管课程是独立设置,还是与其它课程合并,在制定教学方案时,均应以加强实际应用教学为出发点,保留本课程所要求开出的基本实验项目。新的教学基本要求在内容和安排上作了许多取舍和调整,所缩减的课时主要从理论授课方面加以调整,改革前后其课时对比分配见表1。 1.对基本理论应以必需、够用为原则,削枝强干,合理取舍。如对金属的晶体结构理论、二元合金相图等与工程实际联系不大的内容,作了适当删减;再如金属在冷却时的相应机理部分过深,可适当降低理论深度,使之简浅易懂。同时精简了部分传统内容,如钢在加热时的组织转变及钢的淬透性研究,而主要介绍几种常用热处理方法的特点及应用。 2.随着材料工业的发展,对工程材料部分改变了以往金属材料一统天下的模式,在保留金属材料作为主要工程材料的前提下,强化非金属材料部分;同时结合新型材料如高分子材料、陶瓷材料和复合材料等结构材料的同时,增加了功能材料的内容。要求学生了解当代材料处理新工艺和材料科学的新发展。重点掌握工程材料的成分结构、性能、应用与加工工艺,为今后的专业学习打好基础;熟悉各类常用的结构工程材料的牌号、组织、性能和应用;了解常用工程材料的改性、硬化和表面处理技术的知识。 3.教学大纲的制定要充分体现高职教育的特点。以专业群体对综合能力的要求为依据决定课程内容的舍取。我院机电、数控及电气控制专业,应适当减少金属材料及热处理内容,相对增加非金属材料的内容;对机制、模具专业,则重点强调模具用钢,阐述模具用钢的塑性变形及韧性的合理配合,以及模具热处理在延长模具使用寿命中所起的作用。使学生深刻了解可通过热处理充分发挥材料的强度和韧性潜力,以实现大幅度延长模具寿命的目的。 三、课程教学方法的改革 前面已经说过工程材料这门课程概念多,而且比较抽象,随着理论课时的压缩,该课程的教学方法也必须作相应的改革。 1.利用教学辅助手段增加教学内容的直观性。采用电视录相、幻灯片、多媒体课件等现代教学手段,不仅可以大幅度提高教学过程中的信息量,而且还可以更真实地反映材料应用环节等情景。加深了学生对材料组织、结构、性能的认识,提高了教学效果。 2.提倡学生参与教学活动,诱导学生开动脑筋,使学生与教师产生互动。对于叙述性强的、内容较易的内容,应下放给学生自习,教师则在课上抽一定时间进行提问,这样既可保持知识的连续性,又可保证重点内容讲解所需要的学时数。 3.讲授过程中着重讲授重点、难点,力求做到“精讲”,同时加强理论联系实际。在讲授有关内容时,尽量结合一些工程实际和日常生活实例进行讲解,使学生容易理解。如在介绍钢的热处理时,以20钢制造轴类零件为例,说明进行热处理和不进行热处理,其材料在组织和性能上的差别,从而使学生知道为什么要进行热处理,知道热处理是充分挖掘材料的潜力、更合理、更节约地使用材料的有效途径。 4.加强实验教学环节,增强学生的直观感。一般情况下工程材料课程开设三个实验,即金相组织观察、硬度测试、钢的热处理。经过调整将其重新安排成一个综合性实验,使知识整体化和系统化,大大地节约了教学时间。另外,将节省下来的时间组织学生到企业进行现场观摩,这样可以学到一些在课堂上讲不到和讲不清的知识,让他们了解先进的设备和先进工艺,扩大学生知识面,提高了学生的学习兴趣和积极性。 5.注重平时学习,改变考试方法。对机械类或非机械类专业的学生来说工程材料课程是一门考查课程,原来只是在期末进行一次考卷答题作为最终学习成绩。由于本课程内容多、涉及面广、概念抽象,学生往往对本课程感到枯燥、不好学,因此也不愿意学。学生在考前只是进行突击硬背,这样学习效果差。因此改变考试方法是本课程教学改革的重要环节。笔者认为,对此课程的考核应注重平时的学习,主要是实验、课堂提问、作业以及上课情况等都应纳入考核中来,尤其是课堂提问、讨论、作业等。这样可以给学生一个合理的评定,更主要的是使学生注重平时对知识的学习、消化、掌握和积累。或者作一个综合训练题,如汽车、拖拉机齿轮,轴类等典型零件选材与工艺分析,将所学有关材料的性能、材料的选择及热处理工艺的选择、制定融合起来,让学生做一次很好的练习。 四、结束语 经过二轮的教学改革实践,我校工程材料课程教学收到了良好的效果,学生由消极学习转为积极学习,由被动学习变为主动学习。课程教学体系的改革是一个综合性的系统工程。一门课程的改革不仅要考虑本课程的特点,而且还必须考虑与其它相关课程的衔接,同时还需要教与学之间的相互配合。 总之,在教学改革过程中总会遇到各种困难和阻力,但是,只要我们在明确当前高职教育培养目标,正确选择课程教学内容,充分体现教学内容的先进性、实践性、通用性和综合性,那么改革就能够达到高职教育的目的。 参考文献: [1]周超梅.对高职工程材料课程教学改革的几点看法[J].辽宁高职学报,2003,5(2):100-101. [2]谢春生.浅谈《机械工程材料》课程教学效果的提高[J].华东船舶工业学院学报,1999,13(5):79-81. 作者:艾小玲 单位:武汉职业技术学院
玻璃制造论文:通用飞机风挡玻璃制造技术研究 摘 要:文章介绍了国内通用飞机的发展趋势,以及通用飞机风挡玻璃的国内市场需求及制造技术现状。详述了通用飞机风挡玻璃低成本制造技术研究。 关键词:通用飞机;风挡玻璃;低成本制作 引言 随着中国低空空域不断放开的政策引导下,使得中国通用飞机市场成为全世界通用航空业者最垂涎的“蛋糕”。庞巴迪、湾流、塞斯纳、豪客比奇等世界知名通用飞机制造商纷纷展开在国内合作项目。在国家及地方政策大力扶持下,各地正新建数十个航空产业地基。中国通航产业市场正在步入高速发展阶段。在未来几年中,国内通用飞机持有量即制造数量将呈几何级数增长。 风挡玻璃作为通用飞机的一项不可或缺的关键零件,因其独特的加工工艺技术及零件薄、尺寸大、外形复杂、批产量大、低制造成本的产品特点,使国内通用飞机风挡玻璃制造技术及制造产业相对空白。面对国内通用飞机市场巨大的需求,加速完善国内通用飞机产业链条,抢占市场先机。有必要大力发展飞机风挡玻璃低成本制作技术。 1 通用飞机风挡玻璃产品介绍 小型通用飞机风挡普遍采用单块铸造丙稀酸脂有机玻璃,其设计尺寸大,无中央隔框,平面投影面积约2m×1m,厚度约3-5mm。在保证飞机气动性能的同时,给内部乘员提供良好的视界,还能使飞机外观时尚美观。 2 风挡玻璃材料选择 座舱盖透明件材料要求具有良好的光学性能,透光度应在90%以上,能为飞行员提供清晰的视界,同时又要具有一定的综合力学性能,可以承受一定载荷作用。目前用于座舱盖透明件的材料有两大类,一类为丙稀酸脂材料,另一类为聚碳酸脂材料。 聚碳酸脂材料优点是韧性好,疲劳强度和抗冲击强度高,缺点是硬度低,使用中易磨损和划伤,需要在表面涂一层耐磨油脂,另外透光度(88-91%)比丙稀酸脂材料(91%)略低。但由于透光度难以达到要求,聚碳酸脂材料使用并不普遍。 丙稀酸脂材料优点是透光度高,具有一定的硬度,缺点是比较脆。目前飞机座舱盖透明件普遍采用丙稀酸脂材料。丙稀酸脂又分为拉伸丙稀酸脂(也称定向有机玻璃)和铸造丙稀酸脂(也称非定向有机玻璃)两种,拉伸丙稀酸脂与铸造丙稀酸脂相比,韧性好、疲劳强度和抗冲击强度高,由于拉伸丙稀酸脂需要吹塑成形,其成形技术难度高、制造成本高。对于通用飞机风挡外形太复杂、制造成本低的原因,只能选用铸造丙稀酸脂材料。 3 某型飞机风挡加工过程介绍 3.1 典型工艺流程图(见图1) 3.2 典型工艺流程 (1)原材料储存 原材料尺寸36"×72",室温下储存,湿度不高于70%,环境无大量灰尘。 (2)原材料检验 去除保护纸并检验材料厚度及表面质量,是否存在划伤、气泡、杂质、裂痕等质量缺陷。 (3)成型前的准备 检查成型工装胎面是否洁净,成型工装胎面须在成型4-6架份后,在胎面上重新均匀撒婴儿爽身粉(中性)。成型工装胎面每两年更换毡布。然后将材料悬挂至滑轨上,使用中性肥皂水对玻璃两面进行清洗。 (4)材料加热 将材料悬挂至烘箱滑轨,并送至烘箱内加热。升温至160±5℃,并保温14min。 (5)零件成型 零件出炉时,工人应迅速、动作协调一致,将零件取下。材料需在5秒钟内放到工装胎面上。两名工人端起风挡材料应同时置于工装胎面上,不允许将零件离开胎面重新调整,并且材料两端余量应相当。 然后迅速将成型工装上盖板扣下,并进行人工压紧。在材料冷却10分钟后,对材料表面按零件边缘线进行标记,最后取下。 如果零件成型后出现折皱等质量缺陷,可将玻璃回炉重新加热成型。经验表明重新成型次数不能超过3次。 (6)光学检验 成型后的零件在暗室中对着光栅检验零件的光学性能。对出现的质量缺陷进行打磨返修或者回炉返工。 (7)零件回火 零件在70±5℃的封闭洁净空间内,回火12-20小时。以便消除零件成型时产生的内部应力。 (8)喷涂胶衣 为防止在储存、周转、装配的过程中零件表面受到划伤,对零件表面喷涂保护胶衣。 (9)切割零件 将零件放至铣切工装上,按铣切工装托架边缘铣切零件外形,并去除锐边及毛刺。铣切工具选择转速为20000转/分钟的高速手持铣枪。切割时应注意铣刀与零件表面尽量成垂直状态,避免铣到零件边缘线内。 (10)终检打包 对零件进行最终检验,并贴零件标示后进行包装周转。 4 设备配备 4.1 烘箱 设备工作温度160℃,炉温均匀性±5℃。采用热风循环加热方式,循环方式采用上下流动形式,加热空气有过滤装置,保证加热空气相对洁净。烘箱带有上挂式滑道。有温度自动记录系统及报警系统。烘箱内腔尺寸不小于2.5m(长)×1.2m(宽)×2m(高),有效加热面积不小于2m(长)×1.5m(高)。 4.2 回火加热设备 可将40m2封闭区域加热至70℃,炉温均匀性±5℃。采用热风循环加热方式,加热空气有过滤装置,保证加热空气相对洁净。有温度自动记录系统及报警系统。 4.3 工具 4.4 工装 5 常见的质量问题 (1)雾气:透过玻璃观察,存在雾气般的模糊。 产生原因:使用不当的清洁剂(如酒精等)。 解决措施:可通过对玻璃表面进行抛光消除。 (2)细纹:玻璃内部有裂痕,出现银纹现象。 产生原因:玻璃在成型、回火、切割工序中由于内部应力释放不均产生的。 解决措施:无 (3)划伤:玻璃表面不同程度的凹陷。 产生原因:玻璃表面保护不当,在制造、周转等工序中对零件表面产生的划伤。 解决措施:测量划伤深度及面积。对于一定程度的划伤可通过打磨和抛光进行消除。 (4)畸变:玻璃的光学性能发生变形。 产生原因:由于对玻璃表面进行打磨、抛光不均匀,产生的视觉差异。 解决措施:通过光栅检验,划定畸变区域,进行进一步的打磨、抛光,直至完全消除。 6 结束语 通用飞机风挡玻璃成型工艺及工艺参数经过试验应证,不仅效率高,而且合格率高。实践证明上述成型工艺技术可行,而且满足产量大、低成本制造的要求。 玻璃制造论文:浅谈夹层玻璃的制造工艺及其生产和能源效率 [摘 要]夹层玻璃的制造工艺,主要是在两片或者是多片玻璃之间,夹持一层及多层聚合特,从而形成了“夹层”结构,并且经过热压以后形成的一种特殊的玻璃。但是它的主要的制作技术,还局限于传统的高压釜层压工艺中。这种加工技术能源效率低,消耗大,有待改善。 [关键词]夹层玻璃 制造工艺 能源效率 一.前言 随着工业科技的不断发展与进步,为了适应玻璃中间层的不断变化,追求更高的能源效率,夹层玻璃的生产工艺也发展起来,真空层压和快速熔合射频层压等制造技术也不断涌现出来。 二.夹层玻璃发展简述 夹层玻璃的主要组成,是通过高压釜、间歇式或者是连续式真空层压,及现场浇注以及快速熔合射频层压技术加工完成的。夹层玻璃一改传统玻璃又脆又硬的特点,广泛应用于车上风挡玻璃、透明窗口、营业厅等的隔离间断。夹层玻璃避免了传统玻璃在破碎的情况下出现的扎伤人、割伤事件上的发生。这种玻璃中间的夹层,可以使玻璃在损坏的情况下聚合玻璃碎片,从而减少玻璃碎片对人体的伤害。这种夹层玻璃还可以做为抵御冲击物与穿透物的攻击。从而具有安全性、隔音性以及太阳能量控制性等特性。所以还有绿色产品的特性。 夹层玻璃在早期,主要使用硝酸纤维素及醋酸纤维素做为夹层物。自1938年夹层玻璃被DUPONT公司用于汽车风挡玻璃以后,才大量的应用起来,也开启了夹层玻璃工业的序幕。自发明以来,发展至2009年时,我国的夹层玻璃产量已经高达4200万平方米。 三.夹层玻璃的制造工艺 PVB 在夹层玻璃中的使用范围较广,这是最早应用于工业玻璃中夹层的树脂。玻璃夹层制造工艺,高压釜层压工作,就是对这一层进行制造的工艺,这也是夹层玻璃制造工艺中的关键部位。这种材料的应用,直至今天在行业当中仍然占据着重要的位置。夹层玻璃制造工艺流程主要有:PVB 胶片的选用、保存 ,合片室的环境、玻璃片清洁度、合片方式、预热预压、高压釜内玻璃的操作技术等。 在这些制作工艺流程中,夹层玻璃的流程中,合片工艺、玻璃预热预压工艺、玻璃在高压釜内的操作这几种制作工艺,是制作流程中较有难度的工艺流程,对这几个环节的分析与研究,是保证夹层玻璃质量关键环节。所以对这部分的制作工艺进行深入的探讨。 1.合片操作工艺 对玻璃进行合片操作时,首先要选择适合玻璃宽度的PVB胶片,并且要保持胶片的清洁,避免用手直接接角胶片和玻璃,将PVB胶片自然展平,不要拉伸,对齐玻璃的内外片,不能有参差不齐感,要查看预留的标志是否重合,而后切除多余的胶片,在进行切割操作时,要使刀片保持倾斜,在合片边缘留出0.5mm ~2mm胶片,为了避免胶片收缩引起缩膜现象。合好胶片与玻璃合片以后,套真空橡皮圈,并查看密封条,在玻璃四周受到的拉力要均匀,然后对玻璃进行冷抽使合片中间的空气排除干净,且冷抽时间应不低于5min 2.玻璃预热预压工艺 玻璃夹合好PVB胶片,抽空空气以后,对合好的玻璃进行预热预压操作。进行预热预压操作的设备有三种,一种是预热预压箱,由于其设备简单且投资小、能耗低,所以被多家生产厂家所青睐。但是预热预压箱的缺点是效率低,无法适应产业化生产;传动型立式与卧式的预热预压机,这二种机械在生产上效率较高,适合规模化生产。二者区别是,在放置玻璃完成预热预压工作时,玻璃的放置方式,一个是立放,一个是平放。立式预热预压机对玻璃进行空气抽空操作时,对玻璃的弧度影响小。而卧式预热热压机对玻璃进行空气抽空操作时,由于玻璃平放,在自身的重力与抽真空压力的影响下,对玻璃的弧度产生影响。所以卧式预热预压机在对大规格玻璃的制作上更为适宜。 3.玻璃在高压釜内的操作工艺 高压釜内的制作工艺,是夹层玻璃生产的最后一道工序。经过预热预压处理的玻璃,为了使PVB胶片与玻璃合片更好的粘结在一起,还要经过恒温高压处理,才能够使用。恒温高压处理要在高压釜内操作,首先将粘合在一起的夹层玻璃的半成品,每片之间进行隔离,放入高压釜专用台架上,并使其牢固,然后紧闭釜门,对釜内加压充气,当釜内气压达到0.75MPa左右时,停止对釜内充气。这是由于夹层玻璃边缘未粘合牢固,为了使玻璃夹层中间的空间在压力的作用下溢出,而不致于空气从边缘处进入夹层内。釜内温度达到130℃左右时,立即停止加热,并保持这个温度。此时夹层玻璃已经能够粘合,对釜内进行二次加压,由于玻璃已经达到粘合温度,故这次加压不会使空气进入夹层中,待压力达到1.2MPa时,停止加压并保持压力平衡,持续经过1h~1.5h以后,降低釜内的温度到50℃时,开始对釜内进行排气降压,直至空气完全排出,开启釜门推出玻璃。夹层玻璃制作至此,还有收尾工作,即是对玻璃进行逐片检查,针对合格产品,进行修剪。割除周围多余胶片;对含有气泡和脱胶的玻璃进行挑选修补,重新进釜加压加温。 随着生产工艺的不断提高,大多数高压釜都具有自动控制的功能,在实际操作中,根据夹层玻璃自身特点与实际情况,进行加工。 四.合片后玻璃常出现的质量问题 由于夹层玻璃是针对玻璃片进行多层真空热压完成制作工艺的,故玻璃合片以后,会出现炸裂的现象,还有的玻璃出现弧度较差的情况,也有边缘夹杂气泡、卷缩或者是掺夹杂物等现象。这些现象都严重影响了夹层玻璃的质量。这些炸裂现象形成的原因主有这样几种: 1.玻璃成型以后,夹层玻璃的中间粘结层,由于内应力的作用下,导致玻璃自爆; 2.玻璃中间粘结层的内应力,主要是由于外片玻璃与内片玻璃在合片时,弧度的放置不吻合,致使二片玻璃在合片过程中产生夹层问题从而引起自爆; 3.玻璃在热弯过程中,如果降温速度过快,也会使玻璃出现梯度引起新的应力产生,造成自曝; 4.如果高压釜降温过快也会引起玻璃的炸裂现象; 5.玻璃经过热弯成型,这时为了促使玻璃成形而加大外力,玻璃应力不均时也会使玻璃产生炸裂; , 6.在玻璃装入高压釜时,如果玻璃片直接接触金属,或者是边部夹子力度过大,都容易使玻璃炸裂。 7.合片后的玻璃炸裂的现象,在安装时的外力的作用下,也会发生。例如玻璃的弧度同安装位置的弧度不符,从而使安装时玻璃受到外力的作用较大,在使用一段时间以后,也会发生炸裂现象。 五.预防夹层玻璃自曝措施与能源效率分析 为了有效预防夹层玻璃的自曝现象,并从能源效率的观点出发,以预防夹层玻璃自曝现象为主,并要及时对存有气泡与空气的玻璃进行重新回收利用,即可以节约资源,又减少成本支出,使能源效率最大化。在对夹层玻璃自曝现象的预防,要从这样几方面进行改善: 1.弧度不吻合: 建议外片玻璃在出炉以后用记号笔在内片与外片相对应的部位进行明显的标记,避免二片玻璃的标记不同,要完全重合。在对玻璃合片的过程中要参照此标记进行合片,避免玻璃出现问题引起自爆的现象。 2.边缘脱胶现象: 在对玻璃进行包装与运输过程中,要用塑料布包覆,使用专用夹层玻璃封边防止胶胶病变现象,这对预防脱胶引起的曝裂效果较好。 3.胶合层气泡现象: 首先对夹层胶片要注意保管,对于开封的胶片,要24小时控制温度与湿度,温度在18℃-25℃内保存,温度保持在20%-30%左右为宜。 六.结语 夹层玻璃的生产工艺,主要是通过压力将PVB胶片夹到玻璃中间,起到避免玻璃碎片伤人、加固与防止攻击等作用。这种夹层玻璃最初使用于汽车的风档中,随着制造工艺的不断进步,使用的范围也越来越广,其制作工艺也在不断的提高。预压预热机的发展,使夹层玻璃的预热预压工艺有了进一步的提升,产业化的道路不断的发展起来。这为夹层玻璃的应用带来了广阔的发展空间,由于夹层玻璃能源消耗大的特点,所以在生产中,在精益求精,在加工过程中容易出现的自曝现象,要严格控制,并对产生气泡或质量不过关的产品实行回收利用,以利于资源节约,使能源效率达到最大化。 玻璃制造论文:玻璃钢加工制造管理中的问题和对策 摘 要:玻璃钢又叫树脂基玻璃纤维增强塑料,目前广泛应用于交通运输、石油化工、建筑造船、体育器械、机器电器、卫生洁具等领域,已经成为了一个初具规模的新型工业部门。文章在玻璃钢的加工制造管理中出现的问题的基础上,提出了解决措施。 关键词:玻璃钢;制造管理;问题;对策 玻璃钢又叫树脂基玻璃纤维增强塑料,简称FRP,起源于20世纪30年代的美国,在1958年引入中国,我国的玻璃钢加工工业发展于20世纪60年代。目前玻璃钢广泛应用于交通运输、石油化工、机器电器、厨卫洁具等领域,具有广阔的发展前景。目前玻璃钢生产已经成为一个初具规模的新型工业部门,哈尔滨乐普实业发展中心德州分厂就是在这样的背景下成立的,在玻璃钢生产领域占据一席之地。 1 玻璃钢加工制造管理中出现的问题 玻璃钢就是玻璃纤维、酚醛树脂和环氧树脂的结合物,在加工制造的过程中利用一定的工艺将这三种原料进行融合,最终形成的产品。目前在玻璃钢加工制造管理中出现的问题如下: 1.1 在玻璃钢加工制造过程中出现的问题 玻璃钢的加工制造包括对新工艺的使用的熟练程度、原材料的使用情况等。具体的问题表现如下: 第一,工人对玻璃钢加工制造的新工艺不能熟练的掌握。在众多的玻璃钢制造工艺中,哈尔滨乐普实业发展中心德州分公司已经引入了一些新型的制造工艺,比如缠绕工艺技术、固化工艺技术、加工与磨抛工艺技术、涂装工艺技术等,在很大的程度上提高了玻璃钢加工生产的效率。但是由于技术工人不能对这些新兴的技术工艺完全掌握,导致在加工生产的过程中由于技术失误产生问题,造成原料的浪费,降低了企业的生产效率。 第二,在加工过程中对原材料的浪费。在玻璃钢加工制造的过程中,一方面由于技术工人没有很好的节约意识,公司也没有明确的节约制度;另一方面因为技术工人对新型技术的掌握程度不是很高,导致在加工的过程中因为技术失误造成原料的浪费。 第三,在加工制造的过程中没有做好人员的保护措施。玻璃钢生产制造过程中有些原料会散发出有害气体,对工作人员的身体健康造成危害。在玻璃钢生产加工的过程中,没有做好防范措施,导致工作人员的身体健康没有受到很好的保护。 1.2 在玻璃钢加工制造管理中出现的问题 玻璃钢的加工制造管理分为人员的管理和材料的管理以及玻璃钢成品的管理。在管理中出现的问题如下: 第一,工作人员时间意识不强。工作人员的时间意识分为上下班的时间意识和在工作中的时间意识。一方面工人上班的时间意识不强,经常出现迟到、旷工等现象,在很大程度上影响了企业的生产效率;另一方面在生产过程中,对原材料的融化时间和玻璃钢的成型时间都应该严格把控,但是由于工作人员的时间意识不强,导致加工过程中的时间没有把控好,影响玻璃钢的生产质量。 第二,对原料的管理不完善。玻璃钢原材料类型不多,但是数量很大,在原材料的管理方面没有做好原材料的防水、防火、防潮措施,导致原材料的质量严重受损。另一方面没有及时的将原材料的数量和类型做好记录,有时会导致原材料的数量莫名的减少。 第三,对玻璃钢成品的管理不完善。玻璃钢成品的管理保存需要一个清洁的环境,安排专门的人员进行保存。但是在实际的生产制造管理中,一方面玻璃钢有可能露天放置,经受日晒雨淋,对玻璃钢的质量造成严重的损坏。另一方面,没有加强对玻璃钢成品的监管,很可能导致玻璃钢成品无故丢失的现象发生,给企业带来经济上的损失。 2 玻璃钢加工制造管理中问题的解决方案 针对玻璃钢加工制造管理中的问题,本文提出了如下解决措施: 2.1 玻璃钢加工制造环节解决问题的方案 第一,加强对工人进行先进工艺的教育。新型的生产工艺是提高企业生产效率的关键,玻璃钢的加工制造也是如此。目前玻璃钢加工制造出现了很多新型的工艺,要及时的把这些新工艺的技术要点和操作方法教给工作人员。进行教育的方式可以分成小组进行教授,根据加工过程的不同环节,将工作人员分为不同的小组,选取小组负责人首先进行新工艺的学习,然后由小组负责人在实际的生产中将这个新工艺的操作方法教授给其他的成员。这样不仅能加强新工艺的掌握程度,还能加强工作人员的纪律。 第二,严格控制原材料的使用。在玻璃钢的生产过程中要严格控制原材料的使用。首先要建立原材料浪费的惩戒机制,制定详细的惩罚措施,保证原材料的合理使用。其次,在熟练掌握新工艺的基础上,对原料的使用过程严格把控,减少在使用过程中因为打翻等意外操作造成的原料浪费。 第三,保护工作人员的身体健康。在玻璃钢的生产过程中会产生对人体有害的气体,所以要加强对工作人员身体健康的保护工作。在生产过程中佩戴口罩,有规律的组织工作人员进行体检,保证工作人员的身体健康。 2.2 玻璃钢加工制造管理解决问题的方案 第一,加强工作人员的纪律意识。企业制定明确的奖惩机制,对工作人员的工作绩效进行评定和考核,并加强监管体系,严格监督生产过程,保证上下班时间的准确性,保证生产过程中对时间的准确把控。 第二,完善原材料和玻璃钢成品的管理制度。在原材料和玻璃钢成品的管理方面要完善管理制度,安排专门的人员进行管理,在入库之前要做好记录,出库的时候要凭借领导批示的有效凭证才能领取。做好原材料的防水、防潮工作,做好成品的防雨、防日晒工作,保证原材料和玻璃钢成品的数量和质量。 3 结语 目前,玻璃钢生产已经成为了一个新型的工业部门,在生产领域应用广泛。在玻璃钢的生产过程中难免会出现一些制造或者管理上的问题,这些问题的解决要依赖制度和人员两方面的共同努力。做好玻璃钢加工制造管理中问题的解决对玻璃钢企业的安全生产和玻璃钢企业的可持续发展具有重大的意义。 玻璃制造论文:玻璃钢贮罐的成型工艺研究与制造 摘要:文章主要是设计制造一个玻璃钢贮罐,贮存质量分数为28%的磷酸,使用温度为65℃。阐述了玻璃钢贮罐的工艺设计和整个制造工艺过程,包括玻璃钢贮罐原材料的选择、贮罐的工艺设计、缠绕成型过程。 关键词:玻璃钢;贮罐;喷射成型;缠绕工艺 随着缠绕技术的提高、工艺的改进,大型贮罐广泛应用于化工生产中。中复连众复合材料集团有限公司制造了直径21m,容积6000立方的大型玻璃钢盐酸贮罐,是目前全国乃至全球容积最大的玻璃钢贮罐。大型贮罐具有容量大,占地面积少,成本低等优点。玻璃钢贮罐根据所用贮存或运输的介质不同选用不同树脂体系作为粘结剂,通过改变树脂系统或采用不同的纤维增强材料调整玻璃钢贮罐产品的物理化学性能,通过贮罐结构层厚度、缠绕角和壁厚的设计制造出不同压力的纤维缠绕复合材料贮罐。本文主要论述了贮存质量分数为28%的磷酸,使用温度为65℃的玻璃钢贮罐的工艺设计和制造工艺过程。 一、玻璃钢贮罐的防腐结构 玻璃钢贮罐的耐腐蚀性可根据使用条件设计,因此能满足耐腐蚀介质的使用要求,其防腐结构主要包括四层。 1.内衬层。内表层的功能是抵抗介质腐蚀,是防腐蚀结构的主要组成部分。其制造方法是用玻璃纤维表面毡、有机纤维表面毡或其他增强材料增强的富树脂层,要求含胶量达到90%,其厚度为0.25mm~0.5mm。 2.过渡层。过渡层的含胶量比内表层低,约70%-80%。采用短切纤维做成的短切毡铺成;其主要功能是防止介质渗漏。过渡层通常含有1200g/的短切原丝毡。 3.结构层。结构层是贮罐的主要结构,用来承受外载荷,由连续纤维缠绕成型,含胶量35%-55%。 4.外表层。外表层是贮罐结构层的外保护层,主要功能是保护结构层免受外界机械损伤和外界环境引起的老化,同时也是对贮罐外表面的装饰,其含胶量为60%~70%。 二、原材料的选用 根据制品的使用条件,贮罐中贮存质量分数为28%的磷酸,使用温度65℃,树脂材料选用间苯型不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂耐酸,具有高热变形温度,此外还要有一定的力学承载能力。增强材料根据贮罐的使用要求及经济效益综合考虑选择中碱玻璃纤维,中碱玻璃纤维耐酸性好,成本低。根据贮罐的成型工艺,还选择辅助材料包括固化剂(引发剂)、促进剂、催化剂、阻聚剂、触变剂、防静电添加剂、填充剂等。胶液配置过程:首先抽样检验各种原材料是否合格,然后按照合理的配方向树脂基体中加入溶剂、固化剂、促进剂或其他辅助材料,充分搅拌,搅拌时间不低于2小时。配制不饱和聚脂树脂体系前配料应严格按照制定配方进行,配料容器应保持干燥、清洁、无渍物,不饱和聚聚树脂的固化剂和促进剂不能直接混合,以免发生危险。一般一次配制的胶液量不能过多避免浪费。 三、贮罐制造工艺设计 贮罐采用筒体和封头分开制造,筒体和封头的拐角处理对贮罐设计极为重要。在筒体和封头的结合拐角处设计成一定的圆弧过渡区,并进行有效补强,加强逐层递减,避免截面上突变产生应力集中。 1.贮罐封头成型。贮罐封头结构主要包括内衬层和结构层。贮罐封头内衬层成型。①根据工作的环境条件、温度制定合适的的树脂配方,配置内衬层的树脂,要求含胶量达到90%以上,一次配料量要根据制造进度和用量而定。胶液的配置需根据现场的工作条件及时调整配置。②内衬层制作采用喷射成型工艺,模具采用钢制模具,钢制模具应平整并保持干燥,表面均匀涂刷脱模剂。采用进口喷枪喷射玻璃纤维纱,根据铺层设计要求进行内衬层喷射成型。③检验。内衬层树脂含量高,具有很好的防腐防渗作用。如果发现缺陷,应采取补救措施。④内衬深度固化,脱模。贮罐封头结构层成型。封头结构层采用喷枪喷射纱与玻璃布铺设交替进行。 2.贮罐筒体成型。贮罐筒体结构主要包括内衬层、过渡层和结构层。贮罐筒体内衬层和过渡层主要起防腐防渗作用。筒体内衬成型与封头内衬成型工艺及原材料相同,采用喷枪喷射成型,铺设完毕后检验、深度固化。内衬层树脂含量要求达到90%以上。贮罐筒体过渡层也采用喷枪喷射成型,但含胶量要求比内衬层低,达到70%即可。贮罐筒体结构层。贮罐筒体结构层采用连续纤维缠绕成型,通过设计合理的缠绕工艺和缠绕线型采用计算机控制缠绕成型设备缠绕成型。 3.贮罐整体加强。贮罐整体加强采用喷射纱、环向与交叉缠绕交替进行,在缠绕过程中不断调整缠绕设备及缠绕参数,通过调整内衬转速及纤维张力,达到贮罐壁的树脂含量要求。纤维缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按一定规律缠绕到指定的芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。将组装好的贮罐筒体和封头接入计算机控制缠绕成型设备,缠绕成型设备选择计算机控制缠绕成型设备,在使用设备前需完成一些准备工作包括缠绕设备的检验、调试和线型相关程序的输入。认真检查缠绕成型设备运转及工作部位是否正常,特别细心检查浸胶系统是否有堵塞现象,确保缠绕过程的运行稳定和工作精度。缠绕成型。①调节纤维的张力,用张力器测量纤维张力,并调节张力控制机构。②将预先配好的胶液倒入胶槽中,进行纤维的浸胶和挤压过程,将浸胶后的纤维分组,通过分纱装置后集束,引入绕丝嘴。③按设计要求进行设定线型的缠绕,缠绕时通过调节浸胶装置控制纤维含胶量。注意观察纤维的排纱状况,避免出现纱片滑移、重叠或出现缝隙等情况,缠绕过程中还需将贮罐产品表面多余的胶液刮掉。在缠绕封底与筒体拐角应力集中区时,需用短切纤维毡局部加强,注意调整缠绕角及封头包角,减少应力集中。④生产过程中保持整个生产现场清洁卫生。缠绕中应不断调节张力,及时添加新胶液,清除胶辊上的纱毛和滴落在缠绕设备上的胶液。⑤当缠绕贮罐的厚度达到设计要求的厚度时停止缠绕,卸下产品,准备固化。产品的固化。采用远红外线烤板加热固化,因为加热固化可以提高化学反应速度,缩短固化时间,缩短生产周期,提高生产率。本设计选用1℃,既可以提高生产周期,提高生产率,又不至于影响玻璃钢制品的质量。保温时间由树脂发生聚合反应所需的时间和传热时间决定,冷却阶段降温速度要恒定,防止使制品产生内应力,并且要尽量缩短生产周期。 4.外保护层制作。外保护层作为贮罐防止外界环境侵蚀及抗老化作用的关键层,严格使用设计树脂配方,保证树脂含量及设计厚度,不允许有气泡、干斑等直观缺陷;本次设计外表层用树脂腻子修补后进行喷漆处理。外表层制作完成后,严格按照设计尺寸对整个玻璃钢贮罐进行修整、后处理,然后再常温固化。 玻璃钢贮罐具有轻质高强、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长等特点,用于储存各种腐蚀性介质可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂,主要应用于石油、化工、制药、运输等行业。采用缠绕成型工艺制作玻璃钢贮罐具有可设计性,设计灵活性大,结合先进的施工工艺可使玻璃钢贮罐罐壁结构性能优异,而且玻璃钢贮罐的检修费用低。 玻璃制造论文:探究玻璃钢模具的制造工艺 【摘要】本文主要对玻璃钢模具的制造过程以及技术进行阐述,从制造玻璃钢模具的技术条件、制造工艺准则、材料、模具胶衣的喷涂和模具铺层理等几个方面进行研究,对于提高玻璃钢模具的制造质量具有一定的借鉴价值。 【关键词】玻璃钢 模具 制造 工艺 玻璃钢属于一种较为特殊的复合材料,其具有耐腐蚀、耐老化、导热系数极低等优点被广泛的应用于机械制造行业、建筑工程行业等,如被用作汽车的外壳材料、家用设备、环保材料等。可见。玻璃钢在材料市场的份额必将会进一步增大。 对于玻璃钢的制造来说,模具的设计与制造是玻璃钢整个制造过程的核心部分,若要提高玻璃钢的质量特性,就需要从玻璃钢模具的设计制造方面进行必要的研究,本文将着重论述玻璃钢模具的制造工艺以及相关的技术条件。 一、玻璃钢模具制造的技术条件 玻璃钢模具的制造玻璃钢模具应满足下面几点要求:①收缩和变形要与原设计精度保持一致;②要有良好的表面光洁度;③能反复多次地承受固化时的放热、收缩,脱模时的冲击,模具使用寿命要长。以下为玻璃钢模具在进行制造过程中所需要的技术条件: 玻璃钢模具制造对于温度以及湿度具有一定的要求。如在制造阴模以及阳模的过程中,均需要保证一定的操作温度,温度应该保持在25℃左右,不得低于22℃,不得高于28℃。湿度会对模具的合模、胶衣以及的固化均有一定的影响,玻璃钢模具制造的理想湿度为40~60℃。 对于玻璃钢模具的制造工序以及相关的技术条件应该严格控制。玻璃钢模具制造的环境需要进行严格的净化控制,如制模车间的洁净度应该较高,同时在模具制造过程中需要提供高品质的洁净度较高的空气源。此外,安排适宜的制模时间表是制造好模具的因素之一。不管是采用传统的铺层方法还是选用新的低收缩系统,所需求的时间均由这些原辅材料的化学特性决定的,企图走捷径或加速工艺,都将对模具的质量产生不良的影响。 二、玻璃钢模具的材料选择 一般来说,玻璃钢模具的质量与材料的选择有较大的关系,无论是使用性能还是玻璃钢制品的寿命均与模具树脂的选择存在着一定的联系。 (一)模具用胶衣树脂 脱衣层的耐久性影响着玻璃钢模具的的寿命。制品的光泽度脱衣树脂的质量有着一定的联系。 模具所使用的脱衣树脂的选择原则为:①固化时的放热和收缩要小;②胶衣层具有优异的耐断裂、耐冲击性能;③胶衣层要有优良的耐热性、光泽度和硬度;④要有良好的涂刷性;⑤要与制品胶衣的色调相反。 (二)增强层树脂 增强层树脂主要用于玻璃钢模具的铺层工序,对于玻璃钢模具的耐久性以及变形性具有一定的联系,对于精度要求以及尺寸要求较高的模具,应该科学的选择增强层树脂。增强层树脂的选择原则是:固化收缩要小;韧性好;有易操作的黏度;耐热性好。模具的变形取决于树脂的固化收缩率,选择固化收缩率小的树脂,并使其缓慢而完全的固化,是制得优质玻璃钢模的关键。 二、模具胶衣的喷涂 玻璃钢模具的制作需要经过较多的工艺过程,其中包括喷涂模具胶衣、模具的铺层、脱模等工艺。模具胶衣的喷涂是模具制造中的关键工序,模具的胶衣相当于模具的“内脏”,后期的结构骨架以及铺层操作都是为胶衣的喷涂服务的。模具胶衣比一般产品胶衣需要更高的使用和固化条件。高质量的模具表面要求十分精密的模具胶衣操作及混合过程。 模具胶衣喷涂的具体工序内容为,在已精加工的木模表面上涂刷脱模剂或脱蜡剂机进行清洁、抛光处理,需要使用毛巾进行擦拭直到无胶衣模具具有镜面效果为止。待模具干燥后便可开始涂刷或喷涂胶衣。胶衣层厚度一般是0.4~O.6 mm,树脂用量为500~600 g/m2。涂刷后在室温(20~25℃)下放置至凝胶,凝胶后在40℃~50℃下加温固化1~3 h。第5次操作放置6 h以上。防滑面、形状复杂的地方上完脱模蜡之后,建议涂一遍多次脱模剂,如用硅烷脱模剂涂刷一次,到连续使用40~60次为止,正确对模具进行脱模操作可以延长模具的使用寿命。 三、模具铺层 在玻璃钢模制造过程中,我们多选用热变形温度较高、热收缩率较低的材料作为喷涂材料,如常选用的材料为苯树脂、乙烯基树脂、玻纤增强材料等。模具积层是从糊制首层开始的首层的质量要求是非常高的要避免一切模具完成后的再修理或对胶衣造成破坏的可能性。根据模具形状的复杂程度,糊制首层时纤维选用表面毡、的短切毡,积层时必须用铁滚仔细滚压铺层,确保所有气泡已赶净,并保证合理的树脂与纤维比例。当首层固化后,要对铺层做认真全面的检查,包括所有的拐角、曲面以及其他可能发生问题的地方。如发现气泡等缺陷,必须小心的将气泡去掉,并重新修补好创面。当积层的巴氏硬度达到完全固化硬度的80-90%时,就可以进行下一铺层。 四、总结 综上,对于高品质玻璃钢的制造需要严格控制每一个工艺规程,特别对于一些关键工序来说,需要按照相关的技术条件进行工序操作,从而能够从本质上提高玻璃钢模具制品的质量。 玻璃制造论文:环氧玻璃钢管高效制造技术的研究 摘要:本文是以环氧树脂系统固化的特点与内加热固化优势,讨论快速高效的玻璃钢制造技术。 关键词:环氧玻璃钢管,内加热固化,树脂迁移运动,催化型固化剂 1前言 纤维缠绕环氧玻璃钢制品,上至高精尖如火箭发动机壳体, 下至民用的工业产品如气瓶、化工和油田管道,大都采用酸酐固化剂环氧树脂基体。因为这类配方工艺性能较好,制品也具有良好的机械和物理、化学性能。成型时产品要加热固化,通常是置入固化炉中进行。这种制品进炉固化的方式被称为“外加热固化方式”,或简称为“外固化”。外固化的特点显而易见是初始温度场为外高内低,即传热方向由外部空间指向制品的中心轴线。 与外固化方式对应的即是“内加热固化方式”简称为“内热式”固化,它是通过先加热制品内部的芯模来实现的。这些都为纤维缠绕工艺的“内热式”技术提供了可借鉴的类比模式。对于玻璃钢管这类形体仅为简单柱状体的制品,较为容易实现芯模的内加热固化;前提是只要再配以适宜的、能快速固化的树脂配方,就能够实现环氧玻璃钢管道快速、高效的工业化制造过程。 此外内加热模具可获的所希望的胶液流动分布状态及胶液含量,改善纤维持续浸渍,并有利于微气泡的散出,从而提高制品质量,同时节约能源。 2内加热式固化 内加热固化是通过模腔中的较小热阻的金属管壁直接传给欲固化的玻璃纤维层。这种快捷的方式会很快使制品升温,可以恰到好处的引发环氧树脂的凝胶和固化反应。如果工艺条件设置得当时,可以在数分钟内完成树脂固化的全过程。 2.1内加热固化系统 内加热式芯模可以按照供热介质的不同,分为电、油、水和蒸汽几种内型。本文主要讨论电加热。 内加热传热介质向模具钢管壁输送热量,使其温度快速上升,通过传导又将热量传附在模具上的缠绕层。当温度升限达到一定温度时缠绕层所含的树脂就会逐步出现升温、粘度下降、流动迁移,进而凝胶、粘度上升、凝胶结束、进一步交链成为三维网状结构;即完全固化和后固化的过程。反应完成后,再输送冷却介质使芯模迅速冷却,将出现制品与模具因“热胀冷缩”滞后产生的空隙,以便顺利脱模。 2.2内加热与树脂迁移运动 环氧树脂在使用酸酐类固化剂时,必须添加叔胺或季胺等促进剂,以使产品性能优良。缠绕结束后便开始固化,内热式芯模将热量传给制品,树脂受热后粘度下降,使纤维能更好地继续浸渍,并有利于微气泡逸出。在这一阶段还发生了树脂分子的迁移运动,分子受热后增加了运动的能量,有了迁移运动的可能。而内热式芯模使得模上的温度场是内高外低,这个温度差便函是凝胶以前树脂分子迁移运动的动力。迁移运动的主方向由外向内,这是因为内层树脂温度高、粘度低,使得内层阻力减小,外层树脂向内迁移。这一物理过程伴随着环氧基开环加成聚合反应历程而受限制,直至树脂分子反应到凝胶为止。树脂迁移运动的结果 是在玻璃钢管道内壁形成了一层富树脂层。这一因热动力自动生成的富树脂层具有优良的力学与化学性能,正是此类管道得天独厚之处。 比较外热式与内热式,二者树脂迁移运动方向恰好相反。外热式由内向外,一般在固化炉中固化的环氧树脂管道内腔表层的树脂不够丰满,甚至有“缺胶”痕迹,用肉眼就可辩别。其物理原因正是由于凝胶前树脂分子迁移运动所致。 2.3热膨胀与加压固化 纤维缠绕成型的特点是经过杆系磨擦带着较大张力的纱束,紧紧地包裹住钢质芯模。缠绕完毕后,钢模壁便承受着相当大的压力。如果工艺不严格,纤维张力会散逸。 内热式固化给纤维缠绕层带来益处。炽热的加热介质使模体迅速膨胀,而紧裹模体的纤维缠绕层反成为模体膨胀的约束,于是,在树脂系统凝胶固化时玻璃钢层是在内加压状态下进行。这不但使松弛的纤维重新张紧,而且使用权内表层结构更加密实。 3促进剂的作用 众所周知,环氧树脂的固化剂一般分为胺与酸酐二大类。其实凡能打开环氧树脂环进行加成聚合反应的物质皆可称为固化剂。对于加成聚全反应,固化剂本身已加入其中成为网状组份之一。若其使用量过少,则尚有未能反应的环氧基,故反应不彻底。因此就有一个恰当加入量问题。 以阳离子或阴离子方式使环氧树脂的环氧基开环进行加成聚合,而其本身并不加入到网状结构中去的物质,就是所谓“催化型固化剂”即通常所谓的“促进剂”它不存在等当量反应的适宜量,其增加量仅使用权反应速度加快而已。 要与内热式固化相适应使树脂快速固化,须选用全程的促进剂,较合适的为叔胺或季胺类物质。 3.1潜伏性固化剂 潜伏性固化剂种类繁多,对纤维缠绕玻璃钢来说应用较多的是“热溶解型”,如双氰胺、咪唑化合物以及多胺盐类等。 其它的多胺盐也有类似特性。利用多胺盐在指定的温度下进行固化反应,而在此之前充分利用其潜伏期对胶液粘度增长较小的特性进行缠绕成型,这正是快速高效制管物理机制的妙用。 3.2凝胶曲线与固化温度 作出环氧树脂系统的凝胶曲线对制定合理的固化温度十分重要。通常通过实验测出不同温度下的凝胶时间并作图,见图1用以指导工艺实践。 4实验 NOL环试样制作与原材料 胶液配置比例: 胶液配制程序:根据试样需用量,按比例称好各种材料。依次将环氧树脂、液态酸酐、增韧剂放入容器,搅拌均匀。添加二甲基苄胺,充分搅拌。失效时间为6小时。胶液温度为30℃—40℃。 内模加热固化温度为180℃,时间30—40分钟,在烘箱中80℃固化一小时。取样加工至规定尺寸,加工的试样表面平整、光洁、无裂纹,颜色为浅黄色,没有局部发白、缩孔、气泡、起层及缝隙。 单向NOL环力学性能 测试结果表明采用内模加热NOL环复合材料力学性能优异,且该树脂任性好、与玻璃纤维界面粘结强度高、耐疲劳性能好。 4 结论 通过实验 证明内加热式芯模可以快速高效的解决纤维缠绕环氧玻璃钢制品的制造问题,解决了环氧玻璃钢不能快速高效进行工业化生产的技术症结,为玻璃钢的高效制造提供了技术保障。 玻璃制造论文:浅谈无碱玻璃纤维制造过程的职业病危害因素 摘要:通过分析无碱玻璃纤维的生产过程,识别无碱玻璃纤维制造过程存在的职业病危害因素,提出职业病危害的防护措施,以更好的保护作业人员的健康。 关键词:玻璃纤维 职业病危害 1、概述 玻璃纤维是采用玻璃球或废旧玻璃经过一系列加工而成的玻纤半成品,其细度为0.003mm-0.006mm,细如丝,软如棉、抗拉力强,颜色银白、无毒无味、耐酸、耐碱、耐碱、耐腐蚀、耐高温、绝缘性能好,是一种性能优越的无机非金属材料,已被广泛应用于交通、能源、建筑、航空、航天、环境保护、国防等行业。 玻璃纤维大致分为:中碱纤维、无碱纤维、高碱纤维。中碱纤维主要用于玻璃钢、防腐、防尘、墙体、装饰等;无碱纤维主要用于电子、信息等方面;高碱纤维在我国未得到较好的开发和利用。下面将着重分析无碱玻璃纤维制造过程中存在的职业病危害因素。 2、无碱玻璃纤维的生产过程 2.1玻璃成分及原料成分 (1)玻璃成份 (2)原辅料成分 无碱玻璃纤维池窑拉丝生产使用的原辅料主要有:叶腊石、石灰石、硼钙石、石英砂、萤石、芒硝、纯碱等。 2.2生产设备 无碱玻璃纤维生产制造过程中的主要设备有:螺旋给料机、气力混合输送装置、配料仓、单元窑、拉丝机、浸润剂配制釜、烘干炉、无捻粗纱络纱机、短切机组、短切毡机组等。 2.3生产工艺 按玻璃配方选择矿物原料,各种矿物原料以合格粉料进厂,由配料车间配料并通过气力输送分配阀输送至窑头料仓,供投料机使用。配合料在单元窑内熔融、澄清、均化后,流入H型成型通路。熔化良好的优质玻璃液由设在通路底部的多排多孔拉丝漏板流出形成纤维,经涂敷专用浸润剂后,大部分被高速旋转的拉丝机拉制卷绕成原丝饼,或一部份在线短切成短切原丝;拉丝机拉制成的原丝饼经烘干后,供下道工序专用设备加工制成无捻粗纱、短切原丝、短切原丝毡等玻璃纤维制品。 (1)配合料制备 池窑拉丝用“E”玻璃原料大部分为干燥的微粉原料,极易产生粉尘,所以系统采用密闭的气力输送和气力混合方式。配合料经上料输送系统、电子称量系统、气力混合和输送系统送至玻璃熔制工段。 (2)玻璃熔制 玻璃熔制系统主要由单元窑、成型通路、燃烧装置、鼓泡系统及自控系统等部分组成。 (3)玻璃纤维成型 玻璃液从铂铑合金多排多孔漏板流出后,被冷却器强制冷却和拉丝机高速牵伸成型为纤维,成型后的单丝经涂油器涂敷浸润剂并集束或分束后,大部分通过拉丝机的排线装置有序地卷绕在拉丝机上,形成原丝饼;一部分短切为短切原丝。 (4)浸润剂的制备 浸润剂原料主要为各类树脂和化学溶剂,在配置车间按玻璃纤维的种类要求在配置釜釜内混合后经管道输送至玻纤成型工段。 (5)玻璃纤维制品加工 将单股玻璃纤维经络纱机合成多股纤维或者将长纤维丝且为短丝,最后经成品检查并包装入库。 3、职业病危害因素分析 通过对无碱玻璃纤维生产中使用的原辅料及工艺过程的调查、分析,依据《职业病危害因素分类目录》、《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分 化学有害因素》和《工作场所有害因素职业接触限值 第2部分 物理因素》,识别分析该生产过程存在的主要职业病危害因素有:苯、甲苯、氟化氢、一氧化碳、二氧化硫、丙酮、乙酸、甲醛、碳酸钠、矽尘、玻璃纤维尘、石灰石尘、萤石混合性粉尘、其他粉尘、噪声和高温。 4、防护措施 结合无碱玻璃纤维的生产工艺,针对该过程存在的职业病危害因素分析,提出以下防护措施: 4.1防尘毒 配合料制备过程采用密闭的气力输送和气力混合方式,防止粉尘逸散至作业环境。 在络纱、短切等玻纤成品加工设整体和局部的通风除尘系统。 在浸润剂配制场所设置通风排毒系统。 玻璃纤维生产过程尽可能采用先进的工艺设备,提高工艺过程的自动化控制程度,避免作业人员直接接触有害因素。 4.2防噪声 选用低噪声设备,尽量采用自动化操作,使操作工位于密闭隔音的操作室内。 4.3防高温 窑炉和拉丝工段的烘房采用高厂房,屋顶开天窗,充分利用自然通风排出余热;窑体和烘房采用保温措施,减少热量散发;在车间办公室、休息室等设置空调系统;为作业人员提供含盐清凉饮料。 5、个人防护 依据《劳动防护用品监督管理规定》、《劳动防护用品配备标准(试行)》和《个体防护装备选用规范》的相关要求,为接触粉尘的人员定期发放符合要求的防尘口罩;为接触尘毒的操作人员发放防毒口罩或防毒面具;为噪声作业人员配发符合国家标准的个人防护耳塞。 6、综述 玻璃纤维生产过程中存在苯、甲苯、氟化氢、一氧化碳、二氧化硫、丙酮、乙酸、甲醛、碳酸钠、矽尘、玻璃纤维尘、石灰石尘、萤石混合性粉尘、其他粉尘、噪声和高温等多种职业病危害因素,建议从事该行业生产的企业按照相关标准规范的要求设置防护设施,同时为从业人员配备个人防护用品,保护从业人员的身体健康,同时加强企业的职业卫生管理,达到安全生产的目的。 玻璃制造论文:精密模压技术于光学玻璃的制造研究 摘 要:本文通过阐述精密型料成形技术,非球面透镜的压型制程,详细介绍了低熔点玻璃精密模压制造技术的工艺特点以及适用性。 关键词:光学玻璃;非球面透镜;精密模压 一、前言 玻璃精密模压制造技术特别适用于批量生产各种具有特殊结构的高精度中小口径透镜,尤其是那些用传统加工手段难以实现的光学玻璃元件,如小口径薄型透镜、高次非球面镜片、微透镜阵列、衍射光学元件和自由曲面光学元件等由于精密模压技术能够大批量直接模压成型精密的非球面或自由曲面光学零件,使得非球面玻璃光学零件被广泛使用成为可能。因而给光学系统设计带来了新的变化和发展,不仅简化光学系统结构、缩小体积、减轻重量、节省材料、减少了光学零件镀膜和工件装配的工作量从而降低成本,而且还改善了光学系统的性能,提高了光学成像的质量。这项技术的普及推广应用是光学行业在光学玻璃零件加工方面的重大革命。 二、精密模压制造技术的工艺特点以及与传统工艺的比较 作为成本相对较高的精密模压技术,其最大的优势在于批量制造非球面透镜。非球面透镜的主要应用有光纤耦合,DVD读取头,手机镜头,数码相机镜头等。在很多情况下,光学设计采用非球面,能够得到球面光学零件难以达到的光学性能,如提高系统的相对孔径,增大视场角,改进像质,改善光照度均匀性,缩短工作距离,减少镜片数量等,从而简化光学系统结构,减轻重量。因此,非球面常常应用于大视场,大孔径,像差要求高,结构要求简单的光学系统中。非球面光学零件因其优良的光学性能而日益成为一类非常重要的光学元件。 非球面零件可分为回转对称非球面,非回转对称非球面,无对称中心非球面,阵列表面四类。其中最常用的回转对称非球面。它是一条二次曲线或高次曲线,绕曲线自己的对称轴旋转所形成的回转曲面。 设一条直线z为回转轴,z轴也是光轴,非球面上任意一点到光轴的距离为r,非球面定点在z=0处,则回转对称非球面方程为: 式中,第一项是这个非球面的基面,它表达了一个二次去面;后面各项是这个非球面的高此项,它是偏离二次去面的表面特征,既非球面是在二次去面的基础上作一些微小的表面变形,可以达到校正相差的目的,由于一个非球面可以有多个量可以选择,和球面仅有一个c两选择相比,非球面有很好的作用,可以有一个非球面产生几个球面结构的作用。 玻璃精密模压制造技术大体上可以分为3个部分:精密模具设计与制造、热压成形工艺和模压玻璃。其中模压玻璃包括预型片设计与制造以及模压后玻璃光学性能的变化两部分。模压透镜的光学精度与这3个部分紧密相关。不同于材料去除型加工方式,精密模压制造技术首先在无氧环境中将置于高精度模具内的玻璃预型片加热到适合模压的温度,经由模芯表面施压转移面形,继而保压退火去除压力分模,最终只需一道工序即可得到模压透镜,工艺流程简单,生产效率高。由于在制造过程中,不需要对镜片进行装夹固定以及局部接触施加压力铣磨抛光,因此不会产生传统加工方法中难以避免的薄型镜片因机械应力而变形的问题。只要模压条件正确设置,工艺稳定,模压镜片的面形和结构将具有良好的精度和一致性。 采用玻璃精密模压方法进行透镜加工,与传统的加工工艺相比具有如下优点(见图2.1, 图2.2) : (1)一般只需一道模压工序即可得到最终的光学元件,不需要传统的粗磨、精磨、抛光等工序,即可使光学元件达到较高的尺寸精度、面形精度和表面光洁度。 (2)能够节省大量的生产设备、工装辅料、厂房面积和熟练的技术工人,使一个小型车间就可具备很高的生产力。 (3)可很容易经济的实现精密非球面光学零件的批量生产。 (4)只要精确地控制模压成型过程中的温度和压力等工艺参数,就能保证模压成型光学零件的尺寸精度和重复精度。 (5)可以模压小型非球面透镜阵列。 (6)光学零件和安装基准件可以制成一个整体,结构更加紧凑。 (7)因为不使用研磨液和抛光粉等颗粒材料,且玻璃预制片不会产生加工去除废料,是一种环保技术。 目前批量生产的模压成型非球面光学零件的直径为2~35mm,直径公差为±0.01mm ;厚度为0.4~25mm,厚度公差为±0.01mm;曲率半径可达5mm;面形精度为1.5λ,表面粗糙度符合美国军标为60/40。 三、精密型料成形技术与模压技术介绍 玻璃光学零件模压成型技术是一项综合技术,需要设计专用的模压机器,采用高质量的模具和选用合理的工艺参数。成型的方法,玻璃的种类和型料,模具材料与模具制作,都是玻璃模压成型中的关键技术。 精密型料成形技术早已成熟,各光学玻璃厂已用于批量制造。Matsushita电器公司和Sumita光学玻璃公司1994年的专利叙述了一种制造精密型料的方法 。基本原理示于图3.1。玻璃配合料在铂坩埚1中熔化、澄清、均化后从流料管9流Ltl。流料管温度由加热器8控制。模具10置于轨道12上,由传动机构带动在各工序之间移动。加热器11用于模具10的加热。流料管流出的玻璃置于模具10上,达到设定的质量时,模具10快速下降,玻璃料滴与流料管分离,形成类似于火焰抛光的自由表面,表面张力保持玻璃表面光洁。玻璃冷却到一定温度后,由加压机构2、模具6加压成所需的尺寸。设计不同形状的模具以得到不同规格的型料。加压后的玻璃由取出机构3、5取出。整套装置密闭,可通AtB氧化性保护气体以保护模具表面。 成型方法:由于热压成形工艺特别是退火速率对玻璃材料的折射率和色散系数有较大影响,因此,对玻璃光学性能有较高要求的模压透镜.需要在设计之前初步确定热压成形工艺.通过预估或试验来获得玻璃折射率和色散系数的变化量,优化光学设计,从而保证模压后透镜材料特性的实际值满足设计公差要求。然后根据最终的透镜设计完成精密模具和玻璃预型片的设计与制作。 玻璃之所以能够精密模压成型,主要是因为使用了与高温软化的玻璃不发生粘连的模具材料。原来的玻璃透镜模压成型法,是将熔融状态的光学玻璃液倒入高于玻璃转化点50℃以上的低温模具中加压成形。这种方法不仅容易发生玻璃粘连在模具上,而且产品还容易产生气孔和冷模痕迹(皱纹),不易获得理想的形状和面形精度。后来,采用特殊材料精密加工成的压型模具,在无氧气氛中,将玻璃和模具一起加热升温至玻璃的软化点附近,利用模具对玻璃施压(见图3.2)。接下来,在保持压力的状态下,一边冷却模具,使其温度降至玻璃的转化点以下(玻璃的软化点时的玻璃粘度约为107.6泊,玻璃的转化点时的玻璃粘度约为1013.4泊)。这种将玻璃与模具一起实施等温加压的办法叫等温加压法,是一种比较容易将模具形状表面精密复制的方法。这种方法缺点是:加热升温、冷却降温都需要很长的时间,因此生产速度很慢。为了解决这个问题,于是对此方法进行了卓有成效的改进,即在一个模具装置中使用数个模具,以提高生产效率(见图3.3)。然而非球面模具的造价很高,采用多个模具势必造成成本过高。针对这种情况,进一步研究开发出与原来的透镜毛坯成型条件比较相近一点的非等温加压法,借以提高每一个模具的生产速度和模具的使用寿命。另外,还有人正在研究开发把由熔融炉中流出来的玻璃直接精密成型的方法。 现在最有代表性的模具材料是:以超硬合金做基体,表面镀有贵金属合金和氮化钛等薄膜;以碳化硅和超硬合金做基体,表面镀有硬质碳、金刚石状碳等碳系薄膜;以及Cr2O-ZrO2-TiO2系新型陶瓷。模具材料需要具备如下特征:(1)表面无疵病,能够研磨成无气孔、光滑的光学镜面;(2)在高温环境条件下具有很高的耐氧化性能,而且结构等不发生变化,表面质量稳定,面形精度和光洁度保持不变;(3)不与玻璃起反应、发生粘连现象,脱模性能好;(4)在高温条件下具有很高的硬度和强度等。 四、光学非球面透镜应用 目前光学玻璃透镜模压成型技术,已经用来批量生产精密的非球面透镜。归纳起来,使用非球面透镜可以取得的效果, 大体上有以下几个方面:第一可以提高成像质量等光学性能;第二可以实现大口径等高规格镜头;第三可以减少构成镜头的镜片数;第四可以减少镜头全长,利于镜头的小型化。 其应用主要用于制造军用和民用光学仪器中使用的球面和非球面光学零件,如各透镜、棱镜、以及滤光片等;在光通信方面如光纤耦合器中的应用;在光盘机、光纤耦合装置以及条形码扫描器 等一些产业规模很大的光电仪器中的应用;制造照相机取景器非球面透镜、电影放映机和照相机镜头的非球面透镜等。 五、结论 非球面玻璃透镜模压在日本,韩国及台湾地区经过多年的探索,目前已经用于大规模批量生产。目前我国在玻璃透镜模压的开发处于起步阶段,虽然在低熔点玻璃的开发通过与日本玻璃生产厂商的合作近几年发展很快,不断有新的牌号填充空白领域,但在非球面透镜精密模压大规模生产方面与国外差距较大,压型设备及模具还受制于进口。国内少数几家公司已经开始探索批量生产模压非球面透镜,但由于模具需要整套进口,所以成本较高, 而且生产的透镜良率较低。鉴于这项技术本身具有很高的经济和军事价值,因此我国深入开展此方面的研究具有十分重要的现实意义。 玻璃制造论文:玻璃钢面板的制造工艺研究论文 摘要:玻璃钢属于一种复合型材料,其既具有玻璃的耐高温、耐腐蚀、透明性等特点,也具有钢铁的硬度和不易碎属性,其很好地结合了钢铁和玻璃的属性优势,目前已经成为了建筑行业重要的施工材料。文章针对玻璃钢面板的制造工艺进行研究,分析了玻璃面板的优越性、制造工艺相关问题,并对玻璃钢面板的发展做出新的展望。 关键词:玻璃钢面板;制造工艺;复合型材料;建筑行业;优越性;先进性 近年来,随着我国市场经济快速发展,工艺水平不断提升,材料工程技术日益成熟,玻璃钢面板应用变得越来越广泛。玻璃钢作为一种新型的复合材料,其被广泛应用于各行领域,例如玻璃钢面板材料被广泛应用于家电制造、船舶制造、汽车、制造零件以及玻璃纤维增强塑料等方面。近年来,国家加强了金属消耗管理和控制,很多材料消耗考虑到节约问题,发明新型节能材料势在必行。本文针对玻璃钢面板制造工艺进行研究,比较性地分析了玻璃钢面板的优越性和先进性,探讨了玻璃钢面板新技术的发展趋势。 1玻璃钢面板工艺简介 玻璃钢(FRP)即通常所说的纤维强化塑料,指的是环氧树脂、增强不饱和聚酯、酚醛树脂基体。玻璃钢主要以玻璃纤维或者制品作为增强材料的增强塑料。玻璃钢具有质轻、坚硬、不导电、机械性能较高、耐腐蚀等特性,其能够替代钢材制造机械零件。近年来,玻璃钢技术发展日益成熟,作为塑料基的增强材料,玻璃纤维已经扩大到了很多方面。各种类型的纤维材料制成增强塑料,导致了增强塑料的类型逐渐增多,而玻璃钢材料逐渐成为了新型增强塑料的一部分。随着人们对于环境卫生要求越来越高,新型材料的安全性、环保性、节能性等均被很多制造企业所看重,而玻璃钢面板很好地满足了这些条件。 2玻璃钢面板的优越性比较研究概述 玻璃钢面板被广泛应用于各行各业,而且其优越性比较突出,下面将针对电器市场上的玻璃钢面板和不锈钢面板的燃气灶性能进行比较,分析出玻璃面板的优越性。 2.1材质比较 不锈钢属于耐空气、水以及蒸汽等弱腐蚀介质和酸碱盐侵蚀的化学腐蚀钢材。不锈钢经过多年使用之后还可能保持原来的模样,其耐用程度很高,但是钢材的消耗相当大,不锈钢的燃气灶所有器件均需要金属,甚至螺丝钉都需要钢材。玻璃钢面板属于一种预应力玻璃,为了提升玻璃钢的强度,通常会采用化学方法和物理方法来挤压玻璃,玻璃承受外力之前要抵消表层应力,进而提升玻璃钢的承载能力。玻璃钢面板的材质主要是由硅元素构成的,其元素储量在地球上非常庞大,因此材料易取、方便生产。 2.2安全性比较 不锈钢的燃气灶在工作的时候,其灶头温度相当高,而且燃气灶不锈钢面板的隔热问题经过特殊处理得以解决。因此即使燃气灶工作时间相当长,面板的温度也仍然如常温一样。玻璃钢面的燃气灶出现过爆炸事件,因此很多用户非常担心玻璃钢面板的安全性。玻璃钢面板本身不具备爆炸条件,但是用户在使用过程中操作不当则很容易引起爆炸。值得注意的是,玻璃钢燃气灶必须定期清理灶圈杂质,避免出现火孔堵塞问题,平日做好玻璃钢面板的清理和养护工作,如此便可有效预防玻璃钢燃气灶爆炸。 2.3清洁性能比较 不锈钢面板清洁上可以使用抹布和清洁剂进行清洗便可直接去除油污,但是抹布擦拭之后不锈钢面板很可能留下水渍,影响不锈钢面板的美观程度。玻璃钢面板的清洁和不锈钢的清洁方法一样,但是即使清理过程中遗留水渍也不会影响面板的美观度,而且玻璃钢面板在清洁上较之不锈钢面板的清洁更加容易简单且不影响美观。综上所述,不锈钢面板和玻璃钢面板在燃气灶中的应用各自具有其独特的优势,因此在进行选择的时候要根据实际情况选择材质。玻璃钢面板的应用变得越来越广泛,其优越性体现在很多方面,而且在不同的行业领域应用不一样,本次仅针对燃气灶应用优越性方面进行二者比较,由于篇幅关系其他领域应用不做赘述。 3玻璃钢面板制造工艺流程以及技术 玻璃钢面板制造生产的时候,具有完整的生产工艺流程:模具清理玻璃纤维制品裁剪抛光涂刷脱模剂配料涂刷胶衣层铺层检查检验以及测试。其中模具清理作为玻璃钢面板制作的工艺准备阶段,尺寸检查和表面加工必须在该阶段完成。尺寸检验的时候应将误差控制在5%之内,模具的结构形成形状必须要符合图纸要求;表面加工主要是针对模具平面加工,确保成品玻璃钢面板经过模具糊制完成之后表面能够光洁、平整。玻璃纤维制品裁剪时,需要开展裁剪前检查,确保玻璃纤维制品必须要无褶皱、无缺陷、无潮湿、无变霉等情况,裁剪必须要按照规定的布纹方向进行,且裁剪的尺寸要与设计保障一致。抛光涂刷脱模剂操作在玻璃钢面板制作的时候必不可少,通过抛光可以使得表面变得光洁,而涂刷脱模剂则为后期工件脱模打基础。配料要求玻璃钢面板制作时必须按照手糊工艺操作规程,应使用厂家提供的原料进行配比,配料过程中应注意配料的温度适中,配方配料要满足要求。胶衣层涂刷过程中应限制涂刷的厚度,涂刷必须要保障涂料均匀,胶衣层的厚度为250~500g/m2。铺层操作时,要求玻璃纤维不能够出现变霉、弯曲变形、褶皱、潮湿等缺陷,否则不能够进行转序;铺层操作时要严格控制树脂用量,确保涂敷均匀。检验检查以及测试作为玻璃钢面板制作的最后流程,那么在进行检查的时候必须要开展固化情况检查、糊制作业完成之后检查,并完成成品检验以及热性能测试等操作。 4玻璃钢面板制造新技术展望 随着科学技术的发展,新型技术在工业生产中迎来了极大的挑战和机遇。我国面板厂商的生产能力随着市场份额的增加,其生产量、销售量也在逐渐增加。虽然玻璃钢面板行业也呈现出增长态势,但是和世界其他玻璃钢面板生产企业来比,还仍然属于初级起步阶段。经过多年的发展,我国玻璃钢板面在电器行业、汽车行业、建筑行业以及手机行业的应用比较广泛。玻璃钢面板在电器行业中的应用分为彩晶玻璃面板和钢化玻璃面板两种形式,彩晶玻璃面板是最近几年出来的新型材料,其在家电配件行业应用率还较低,很多还是应用的白板玻璃面板,而钢化玻璃则更多被应用于黑白家电玻璃配件。钢化玻璃在汽车行业的应用也相当广泛,20世纪50年代将玻璃钢应用于企业制造,其主要作为车用的潜在材料。经过长时间的发展,20世纪80年代实现了玻璃钢汽车零部件的批量制造和研制,其已经成为了车用材料之一,涵盖了GMT、SMC、手糊等工艺,这些工艺选择较为灵活且投资少、工艺门槛低,被国内汽车生产商逐步掌握。 5结语 随着玻璃钢面板制造工艺日益成熟,其在国内的应用变得越来越广泛,玻璃钢面板材料作为一种新型的复合材料,符合环保和节能要求,因此玻璃钢面板的发展潜力巨大。本文针对玻璃钢面板制造工艺相关问题进行研究,从基础认识到工艺施工进行详细介绍,希望能够为广大读者提供玻璃钢面板制造与发展相关研究交流。 作者:马伟 单位:中车四方车辆有限公司
力学性能论文:水性聚氨酯胶粘剂力学性能研究 1实验部分 1.1材料与仪器 三乙胺(TEA),分析纯;甲苯二异氰酸酯(TDI-80),化学纯;聚己内酯二醇(PCL220N)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、1,4-丁二醇(BDO)、环氧树脂(E-44)、丙酮、松香均为工业级。D211-2水浴锅;JJ-1型电动搅拌器;XWW-20电子万能试验机。 1.2环氧树脂和松香改性的TDI水性聚氨酯胶粘剂的合成 将一定量的PCL220N、TDI-80加入三口烧瓶中,在75~85℃反应到一定程度后,加入一定量的扩链剂BDO进行扩链约1.5h,再降温至70℃左右,加DMPA(或E-44、TMP和DMPA),继续反应约4h至—NCO含量达到预定值后加入松香,搅拌均匀,然后冷却至40℃,在高速搅拌下加入三乙胺水溶液中和、乳化,即得产品环氧树脂和松香改性的TDI水性聚氨酯胶粘剂。 1.3力学性能的测试 材料的力学性能常用其拉伸强度来衡量。拉伸强度(TS)的测定:采用电子万能试验机,将样品制成哑铃状(样品的有效长度t为20mm,厚度为0.5mm,宽度W为10mm),在常温,拉伸速率为100mm/min条件下进行测定。其TS按下式计算[6-8]:TS=Fm/WT式中TS———拉伸强度,MPa;Fm———记录的最大力,N;W———裁刀狭小平行部分宽度,mm;T———试验长度部分的厚度,mm。 2结果与讨论 2.1环氧树脂用量对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响 当不含松香和三羟甲基丙烷(TMP)时,不同环氧树脂用量对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响见图1。由图1可知,环氧树脂的引入增加了水性聚氨酯的韧性,表现为软而韧的特性。随环氧树脂含量的增加,拉伸强度均先增加,后降低,当环氧树脂用量为5.73%时,改性TDI水性聚氨酯胶粘剂的拉伸强度达到最大,为1.94MPa。这是由于随着环氧树脂用量的增加,环氧树脂(E-44)中的环氧基和羟基通过反应将交联点引入聚氨酯主链,提高了聚氨酯的交联密度,同时聚氨酯分子链上苯环的数量也增加,从而使得改性TDI水性聚氨酯胶粘剂的拉伸强度增加;但是环氧树脂含量增大到一定程度后,再继续增大环氧树脂含量时,使聚氨酯的交联密度提高,而亲水性基团的数量不变,这样就降低了聚氨酯分子的亲水性,从而使分散颗粒变大,乳液稳定性下降,使得改性TDI水性聚氨酯胶粘剂的力学性能亦变差[6-7]。 2.2松香用量对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响 保持环氧树脂(E-44)含量为5.73%,改变松香的用量进行实验,其中松香用量对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响见图2。由图2可知,随松香含量的增加,其拉伸强度先增加,后降低。这是由于松香与聚氨酯有良好的相容性,可增加胶粘剂的塑性。当体系中松香含量较低时,松香所起的稳定作用超过其增塑作用,造成胶膜的拉伸强度有稍许上升,当松香含量增加到8.92%时,改性TDI水性聚氨酯胶粘剂的拉伸强度达到最大,为2.38MPa;但是再继续增加松香含量时,松香所起的增塑作用远大于稳定作用,从而造成拉伸强度快速下降[8]。 2.3三羟甲基丙烷(TMP)用量对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响 当环氧树脂含量为5.73%,松香含量为8.92%时,不同TMP用量时对TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响见图3。由图3可知,随三羟甲基丙烷(TMP)含量的增加,拉伸强度先增加,后降低。这是由于TMP虽然不利于聚氨酯的结晶,但能显著提高聚氨酯分子链的交联度。随TMP用量的增加,预聚体的内交联度增加,从而使得胶膜的拉伸强度较高,当TMP用量为2.68%时,产品的拉伸强度达到最大,为3.43MPa,同时曲线有一个明显的屈服点;而当TMP用量超过2.68%时,由于交联度太大,预聚物难以乳化,不能形成稳定的乳液[9]。 2.4n(—NCO)/n(—OH)比值对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响 当环氧树脂含量为5.73%,松香含量为8.92%,三羟甲基丙烷含量为2.68%时,不同n(—NCO)/n(—OH)比值对改性TDI水性聚氨酯胶粘剂力学性能的影响见图4。由图4可知,随n(—NCO)/n(—OH)比值的增加,拉伸强度先增加,主要是由于随着n(—NCO)/n(—OH)比值的增大,分子链中含有氨基甲酸酯基、芳基、脲基等刚性基团增加[10-12],当n(—NCO)/n(—OH)=1.23时,产品的拉伸强度达到最大为4.72MPa,当n(—NCO)/n(—OH)比值大于1.23后,产品的拉伸强度随着n(—NCO)/n(—OH)比值的增大而降低。 3结论 本实验合成了环氧树脂和松香改性的TDI水性聚氨酯胶粘剂,主要对其力学性能做了简单的研究,结果表明,环氧树脂、松香、TMP含量以及n(—NCO)/n(—OH)比值对环氧树脂和松香改性的TDI水性聚氨酯胶粘剂的力学性能影响较大。当环氧树脂含量为5.73%,松香含量为8.92%,三羟甲基丙烷含量为2.68%,n(—NCO)/n(—OH)比值为1.23时,TDI水性聚氨酯胶粘剂的拉伸强度达到最大值为4.72MPa。 作者:王孝华 李传强 汤琪 牟元华 单位:重庆交通大学 力学性能论文:材料力学性能课程改革思考 1建构主义理论及学生特点 1.1建构主义理论 建构主义理论创始人著名心理学家皮亚杰认为,学生是教学关系中的主体,教学应以学生为中心,教师应引导学生积极主动的探索、发现和对知识意义的主动构建[1]。皮亚杰认为,教师是学生学习的促进者,学生的学习是积极主动且不断地建构认知和知识结构的过程。建构主义理论认为学习是学生在原有经验的基础上主动进行意义建构的过程,这种过程要在实践中或者在学生与环境的相互作用中通过新旧知识间反复的相互作用而建构成的。在教学中教师不能把对知识的理解传递给学生,而是从学生原有的知识经验出发,引导学生从原有的知识经验中生长出新的知识经验,即教学的关键是向学生展示这些结论是如何得到的[2]。 1.2分析学生特点 现在的本科生自幼开始接受传统的以教师为主体的“填鸭式”教学,基本未接受过“启发式”教学等新的教学方法。他们在经过严格的应试教育和惨烈的高考竞争后进入大学,逐渐放松了紧绷的神经,普遍失去了奋斗的目标并且对学习渐渐放松。学生的状态大体分为三类[3]:(1)少数同学有长期的规划和学习目标,能够自觉努力地学习。(2)多数同学比较茫然,没有规划也没有努力的方向,随波逐流,学习上敷衍了事。(3)极少数同学彻底放松,对学习和未来前途都漠不关心,认为到了大学就应该轻松自在地享受生活,花费大量时间和精力去玩游戏或者谈恋爱,对学习完全是应付甚至厌学情绪严重,即使不能毕业也毫不担忧。离开了家长的呵护和老师的督促,多数学生不能合理的安排自己的学习和生活,更不能保证学习态度和学习热情。习惯了接受教师“消化”加工好的知识和方法,学生在大学的学习过程中对知识的归纳、总结能力以及在旧知识的基础上生长新知识点的建构能力和知识的迁移能力比较差。鉴于学生学习能力、学习状态和学习目标大不相同,本课程在讲授过程中,务必不能采用传统的灌输式教学,应该积极探讨新的适合本课程的教学方法和手段。 2改革教学方法及评价考核 2.1树立新的教学观 现代教育学倡导“以教师为主导,以学生为主体”的新型教育观,对大学教育也同样适用。在教学过程中,如何把以教师为主导的“教”与以学生为主体的“学”有效结合起来;老师如何能够引导学生在已掌握的知识和已有的生活经验的基础上构建起新的知识增长点;结合本门课的特点和学生特点,怎样能够更有效的引导学生学习本课等问题都需要教师深刻思考。 2.2采用多种教学方法 本课程工程应用性较强,单纯的讲授知识点,会增加学生理解的难度。多媒体课件的制作尤其重要,大量图片、动画的运用,能够对视觉、听觉形成有效冲击,有助于学生将枯燥的知识形象化。在讲解本门课程时,应较多的结合生活实际和工程实际,采用“举例法、对比法”等教学方法,引导学生构建新的知识要点。例如在讲解脆性的章节时,可以列举二战期间,美军8艘自由轮因脆性断裂问题失事等历史事件,形象具体的描述脆性的产生原因及危害,给学生直观的印象。根据各部分的教学目标和教学内容,精心设定题目请同学来回答,也可以布置作业来引导学生完成,从而考查学生对知识的掌握程度。在这个步骤上可以“因材施教”,即对于学习目标明确、学习能力突出的学生,给他们的题目或作业可以适当拔高,难度或深度更加突出;对于多数同学来说,采用数量、难度普通的题目;对于厌学或者对学习漠不关心的学生来说,即要努力培养其学习积极性,又要严格作业的规范,明确告之不能完成作业就会影响期末成绩的考核规定。由于《材料力学性能》涵盖的概念较多,也可在进行了一定的教学内容后总结各知识点,有利于学生深入理解。 2.3改革评价考核 对学生的评价考核,既要体现学生的学习能力的差别,又要体现其学习态度及平时表现的差别。这样的评价考核要求仅凭期末一张试卷是不能完成的。对学习态度端正、学习目标明确、学习能力突出的同学,考核成绩应对其有所肯定;对于学习目标不明确、随大流的学生,在调动其学习积极性的同时,应有平时表现的约束,督促其保持学习习惯;对于完全没有学习目标的同学,在培养其学习兴趣、督促其平时表现的同时,教师要经常找其谈心,帮助他们培养学习习惯。笔者根据多年教授《材料力学性能》课程的经验,建议期末试卷中增加附加题,得分以附加题目分值的40%计入总分;增加平时表现分数,建议占总分30%比例,70%比例为卷面成绩。增加平时出勤率的检查,该门课教学时长内累计旷课次数达5次及以上的同学,建议取消考试资格,重修后再参加考试。这些措施对优秀学生有鼓励作用,并且能督促学生出勤、端正其学习态度。 3优化教学内容 很多版本的《材料力学性能》教材是基于金属材料板块编写的,已经不再适应材料一级学科的教学要求,优化教学内容需要对三方面进行改革。 3.1修订教学大纲 复合材料是一种较为新兴的材料,与金属材料和无机非金属材料息息相关。随着复合材料的进一步发展,它与高分子材料的关系也会越来越密切。修订复合材料专业教学大纲,既要满足兼顾复合材料、金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性要求,又要满足以介绍金属材料和复合材料特性为主、以介绍无机非金属材料和高分子材料特性为辅的教学要求,且需要将各类材料有机的协调起来并融合到各个章节中去。在学习本门课程之前,学生应该学习了《材料科学基础》《材料力学》和《工程力学》,对于已学知识可以略讲或不讲,达到节约课时的目的。 3.2编写适合本专业的《材料力学性能》教材 《材料力学性能》所包含的概念公式较多,公式推导步骤也很繁琐。在编写教材的时候,既要注意到本课程与其他课程的联系,又要减少公式的推导步骤。太多的公式推导不利于学生对知识点的理解,不必要求学生掌握公示的推导过程。编写适合本专业的教材,难点是如何体现知识点的实际应用。例如讲授冷脆性时,可结合《金属材料与热处理》中钢的常存元素为开篇导语,复习五种常存元素对力学性能的影响。另外,还可以配图且采用小号字做知识延伸,将与材料力学性能有关的著名历史事件和日常生活的事例与本课程结合起来。例如泰坦尼克号的沉没,就是由于当时冶炼技术落后,钢板中的硫元素过多从而造成材料具有较高的冷脆性,在船体撞击冰山后导致了船体破碎、快速沉没等内容。这些看似不重要的知识延伸能都够直白的展现各知识点的工程背景,使知识不再抽象,调动了学生的学习积极性。 3.3整合实验课程内容 现行教材中涉及材料力学性能的实验总共三个,“拉压实验”、扭转实验和弯曲实验。这样的实验安排容易使学生将材料的各种性能割裂开来,认为各种力学性能的检测方法是彼此独立的[4]。虽然各种力学性能检测方法的适用范围、操作方法不同,但可以起到相互补充的作用。只有将不同的测试方法有机的结合起来,才能更好地理解材料力学性能。所以,该课程将三个实验合并为“材料性能综合实验”,安排在整体课程之后。此外,精心设计实验过程,合理安排实验报告的知识点等,都有助于调动学生实验课的积极性,从而形象直观的理解《材料力学性能》。 4结语 《材料力学性能》课程改革进行了多年,收效甚微。深化该课程的教学改革,不能仅停留在某一方面。探讨行之有效的教学方法,就要全面分析现在学生特点、结合现代教育理论、结合现代教学手段并对课程内容和教学大纲进行相应的调整。经过两年的探讨和教改尝试,复合材料专业《材料力学性能》的课改已经取得显著的成效,学生的学习积极性和对知识的掌握程度都有明显提高。在后续的教学过程中,我们将对新发现的问题继续进行改革,并以此课程为试点,逐渐推广并形成一套成熟完善的教学体系。 作者:张振亚 陈刚 杨睿 赵玉涛 单位:江苏大学材料学院 力学性能论文:TIG焊焊接接头的组织与力学性能 铝及铝合金材料具有密度低、强度高、导热性好、断裂韧性高等优点[1],已经广泛应用于航空航天和交通运输等行业.近年来,中国飞速发展的飞机和高铁制造行业,对性能优良铝合金材料的需求越来越大.AlCuMg硬铝合金是一种室温性能优良的高强铝合金,但因其焊接性能不佳,从而限制了其在工程中的应用.搅拌摩擦焊[2-4]和激光焊[5-6]的出现在较大程度上改善了AlCuMg硬铝合金的焊接质量问题.然而,这两种焊接方法的设备成本都很高,在发展中国家难以得到普及.因此,传统的交流TIG焊焊接方法依然具有较高的研究价值.已有研究[7-10]表明,AlCuMg硬铝合金TIG焊焊接接头主要存在焊接热裂纹、焊接接头软化、气孔和焊接变形等缺陷.本文采用典型的AlCuMg硬铝合金(2A12)进行了焊接实验.文献[7]表明,焊接硬铝合金2A12时主要采用抗裂性较好的ER4145、ER4043或BJ380A焊丝.其中,ER4145(Al10Si4Cu)焊丝的抗热裂能力很强,但焊丝及焊缝的延性很差.ER4043(Al5SiTi)焊丝的抗热裂能力较强,形成的焊缝金属的延性也较好.当ER4043焊丝用于钨极氩弧焊时,能有效防止焊缝金属产生结晶裂纹,但该焊丝抑制近缝区母材产生液化裂纹的能力较差.BJ380A(Al5Si2CuTiB)焊丝的主要成分与ER4043(Al5SiTi)焊丝基本相同,而且添加了较多的Cu元素及适量的B元素,因此,BJ380A焊丝能很好地防止焊缝的结晶裂纹以及近缝区液化裂纹的产生,但该焊丝在市场上的销量非常小,很难购买到合格的产品.综合比较后,本文选用了容易购买的ER4043焊丝.选用ER4043焊丝的另一个优点是在焊接过程中,母材中的部分Cu、Mg等合金元素可以过渡到焊缝中,使焊缝金属产生微合金化.已有研究[11]表明,微合金化能够增加由ER4043焊丝焊接得到的焊接接头的强度和塑性.本文将热影响区中的软化区域称为“过时效区”,而将热影响区中的硬化区域称为“固溶区”. 1实验材料及方法 实验母材为2A12硬铝合金,且其热处理状态为T4态,即经过了固溶(495~505℃)+自然时效处理.试板尺寸为150mm×60mm×4mm.实验采用ER4043焊丝,且其直径为12mm.母材与焊材的化学成分如表1所示.由于焊丝中Si元素的含量较高,可以有效地抑制焊接热裂纹的产生.采用自动送丝机构和自动行走机构配合交流TIG焊接电源进行焊接实验.在焊接过程中,利用琴键式卡具强制固定试板.焊前对母材坡口周围进行机械清理,同时注意保持焊丝的洁净.试板的坡口角度为60°,在焊接过程中需要使用引弧板和收弧板,且试板背面需加散热铜垫板.实验中采用单面单层焊接工艺.其中,焊接电流为140A;焊接电压为17V;焊接速度为15cm/min;送丝速度为250cm/min;钨极直径为32mm.焊缝正反面成型照片如图1所示.可见,由ER4043焊丝焊接得到的焊接接头成型良好.在外观检查合格后,再对焊接接头进行拉伸、硬度与金相试样的制备.金相腐蚀剂采用Keller试剂(1mLHF+15mLHCl+25mLHNO3+95mLH2O). 2实验结果与分析 2.1硬度曲线 采用维氏硬度计测量焊接接头的硬度曲线,由于焊接接头具有对称性,实验中只测量了焊接接头一侧的硬度值,结果如图2所示.由图2可见,焊接接头的硬度曲线中存在两个低点,一个位于热影响区的过时效区,另一个位于焊缝区.处于热影响区的固溶区的硬度值得到了提高,且几乎与母材的硬度水平相近,且固溶区与母材的硬度均约为140HV.近缝区的硬度值朝着熔合线方向呈现出较为剧烈的下降趋势,且近缝区的硬度从120HV下降到了90HV左右.熔合线区的硬度约为95HV.焊缝中心的硬度约为90HV,故该区硬度约为母材硬度的65%.处于热影响区的过时效区硬度约为120HV,且该区硬度约为母材硬度的86%. 2.2显微组织 图3为焊接接头各区域的显微组织.图3a为焊接接头的母材的显微组织.可见,该区域晶粒大小均匀,变形程度一致,并沿轧制方向有序排列.母材基体上散落分布着一些较大的黑色颗粒,这些黑色颗粒主要为固溶时未溶入母材的粗大S相(Al2CuMg)和杂质.图3b为位于热影响区中的固溶区的显微组织.可见,经腐蚀后该区域的金相图片发黑,且粗大黑色颗粒略微长大.造成固溶区金相图片发黑的原因是在焊接过程中,由于该区域温度高于人工时效温度,但是低于母材固溶温度,基体中的Cu原子发生聚集,使得过渡相(S′相)转变为粗大的S相,即出现过时效现象.这些弥散分布在基体中的S相被腐蚀剂腐蚀后会变黑,因此,固溶区的金相图片也同样发黑.另外,S相生成的同时基体也会变软,因而在金相试件的制备过程中很容易产生划痕.图3c为位于热影响区的固溶区的显微组织.可见,该区域晶粒变形程度低于母材,但依然沿着轧制方向有序排列.该区域基体中散落分布的粗大颗粒进一步长大并发生聚集.在焊接过程中,固溶区温度达到了母材的固溶温度,但是低于母材的固相线温度,因而平衡相(S相)重新溶入基体,并在冷却后形成了过饱和固溶体.随后在焊后自然时效过程中析出S′相.经过上述过程,该区域相当于经历了一次固溶处理,强度能够得到恢复,因此,该区域称为固溶区.图3d为近缝区的显微组织.可见,该区域晶粒呈等轴状,并未出现明显长大的晶粒.该区域发生了明显的晶界液化现象,散落分布的黑色颗粒已经全部溶入基体中.在焊接过程中,该区域温度达到了母材的固相线温度,因而可使母材中的低熔点共晶体和散落分布的粗大颗粒相发生熔化,而熔化后的低熔点共晶体会聚集到晶界,形成了粗大共晶体,从而降低了基体中合金元素的含量.越靠近焊缝,基体承受的温度越高,晶界形成的低熔点共晶体也就越多,基体中的合金元素含量也就越低,基体强度也就越低,因此,在硬度曲线上表现出硬度急剧下降的趋势.同时,虽然近缝区温度达到了母材的固相线温度,但是由于母材中由各种合金元素形成的弥散分布的细小强化相颗粒较多,限制了晶界的大范围移动,因而晶界只能进行平直化运动,因此,晶粒并未大幅度长大,只是形成了正常大小的圆润等轴晶.图3e为靠近熔合线的焊缝组织.可见,此区域为柱状组织,形成原因是在结晶过程中,该区域的温度梯度很大,晶粒平行于温度梯度方向的生长速度较快,而垂直于温度梯度方向的生长速度较慢,因此,最终形成了朝焊缝中心生长的柱状晶.图3f为焊缝中心的显微组织,该区域呈现出明显的枝晶组织,晶界处出现了大量低熔点共晶体聚集的现象.由于焊丝中的Si含量很高,在焊缝金属结晶凝固的过程中,Si元素和从母材中过渡而来的Cu、Mg等合金元素将会被排挤到晶界,因而在晶界形成大量的低熔点共晶体.这些低熔点共晶体一方面能够改善焊接接头的抗结晶裂纹能力,但另一方面也会降低焊接接头的塑性. 2.3TEM分析 图4为处于热影响区的固溶区的透射电子显微(TEM)图像.由图4可以观察到大量均匀分布的S′相,这些S′相是在固溶后的自然时效阶段形成的,可以对基体起到有效的强化作用.固溶区的脱溶序列可以表示为GP区—S″—S′—S(Al2CuMg)固溶区在受到焊接热循环作用后,基体中的平衡相(S相)会发生溶解,而分解出来的Cu、Mg原子将会重新固溶到基体中形成过饱和固溶体.随着温度的下降,过饱和固溶体中的Cu、Mg原子将会发生聚集,依次形成GP区、S″相和S′相.S′相为非平衡组织,是基体快速冷却后形成的可以在室温下长期存在的强化相,且与基体存在部分共格关系,因此,S′相能够产生较大的畸变能,并起到应变强化、弥散强化和化学强化的作用.S′相不但可以提高焊接接头的强度,而且也能提高其塑性,故S′相的强化效果最为理想.但是S′相在受热时容易聚集转变成S相,S相的尺寸较为粗大,与基体无共格结合,故其强化效果大大降低.这就是处于热影响区的过时效区硬度低于母材和固溶区的原因. 2.4拉伸实验 焊接接头的拉伸实验结果如表2所示.在拉伸实验中,拉伸试件大多断裂于焊缝中心区域.由表2可见,焊接接头的平均抗拉强度约为270MPa,为母材平均抗拉强度的60%.焊接接头的断后伸长率为65%,为母材的断后伸长率为176%.因此,焊接接头的平均抗拉强度和断后伸长率均大幅度低于母材. 2.5SEM与EDS分析 对近缝区和焊缝区的低熔点共晶体进行扫描电子显微(SEM)观察和能谱(EDS)分析,结果分别如图5和表3所示.图5a为近缝区晶界共晶体的SEM图像,可见亮灰色共晶体沿着晶界断续分布(如图5a中A区所示).结合能谱分析结果可知,该区域Cu元素的含量高达2671%,导致基体强度会由于Cu元素含量的急剧降低而随之降低.同时,存在于近缝区晶界的大量低熔点共晶体也会增加近缝区的液化裂纹敏感性.图5b~d为焊缝组织中具有不同形貌的低熔点共晶体的SEM图像.结合表5中的EDS数据可知,由于这些共晶体的Cu、Mg和Si元素含量各不相同,因此,这些共晶体应该是由不同成分的组元构成的低熔点共晶体.由图5b~d可见,焊缝组织存在大量的低熔点共晶体.在这些共晶体的共同作用下,焊缝金属在结晶过程中具有“愈合”作用,能很好地抑制结晶裂纹现象,但其塑性变形能力较差.这是因为在焊缝凝固后期,如果晶界处存在的低熔点共晶体较少,则容易被焊接拉应力拉开形成裂纹;如果晶界存在较多的低熔点共晶体,则被拉开的晶界可以及时得到足够的液体(低熔点共晶体)来补充,即起到“愈合”作用. 3结论 AlCuMg硬铝合金焊接接头的组织和性能变化较为复杂,焊接接头的各个区域均具有各自鲜明的特点,且AlCuMg硬铝合金焊接接头的焊接性能较差.本文选用ER4043焊丝对AlCuMg硬铝合金进行焊接,并研究了所得焊接接头的组织与性能.通过以上实验分析,可以得出如下结论:1)在焊接接头的过时效区,由于S′相转变为强化效果较差的S相,因此,该区域硬度值大幅度下降.2)焊后焊接接头的固溶区强度可以自行恢复,且在该区域能够观察到大量的S′强化相.3)近缝区晶界存在大量富含Cu元素的低熔点共晶体聚集现象,造成基体中合金元素的含量下降,并对基体硬度产生了明显的影响.4)利用ER4043焊丝焊接得到的焊缝组织存在大量的低熔点共晶体,这些低熔点共晶体在结晶过程中可以产生“愈合”作用,能够有效地抑制结晶裂纹,但同时也会降低焊缝的塑性. 作者:刘政军 刘继国 苏允海 单位:沈阳工业大学 材料科学与工程学院 力学性能论文:等通道角挤压力学性能研究 1实验材料和实验方法 1.1材料的制备 实验材料以铸造高纯铝(纯度为99.99%)作为实验对象。将材料加工为尺寸为15mm×15mm×90mm的长方体试样。将试样放入等通道角挤压模具中,采用石墨润滑剂,以1mm·s-1的速度,进行多道次的室温ECAP变形。其中ECAP模具通道的内角φ=90°,外角Ψ=20°。采用Bc路径反复挤压1~8道次。采用C路径反复挤压1~4道次。Bc路径是指前一次挤出的试样按同一方向旋转90°后进入下一次挤压。C路径是指前一次挤出的试样按同一方向旋转180°后进入下一次挤压。 1.2拉伸试验 对高纯铝多道次等通道角挤压后的试样进行拉伸性能测试,按照GB/T228.1—2010[9]制备拉伸试样,采用200kN型电子万能试验机进行拉伸试验。 1.3硬度实验 金属材料的硬度是其力学性能的主要参考之一,试样的晶粒越细,硬度越高,所以通过硬度值也可以反映出材料晶粒的尺寸变化。切取硬度试样,采用FM-700数字显微硬度计,对挤压后的试样进行显微硬度测试。 1.4热稳定性实验 为检测高纯铝经过ECAP实验后的热稳定性,设计两组实验:第1组将1~4道次的试样进行加热到100℃保温1h的退火实验;第2组将1~4道次的试样进行加热到200℃保温1h的退火实验,对退火后的试样进行拉伸试验和维氏硬度实验。 2实验结果与分析 2.1抗拉强度和伸长率分析 高纯铝经过ECAP实验后的拉伸力学性能见表1。可见高纯铝的抗拉强度在经过挤压后有了明显的提高,抗拉强度从第1道次到第3道次不断提高,升高趋势相似,在第3道次达到最大值为108MPa。在第4道次时抗拉强度出现下降趋势,如图1所示。这应该是由于第1次变形后高纯铝晶体内部晶粒减小且产生大量位错,使抗拉强度大幅度提高,随着应变量增加,抗拉强度不断提高。到挤压至第4道次时,位错被堆积和湮灭,位错数量有所下降,且保持稳定,进而出现动态回复和动态再结晶使强度下降[9]。在5道次挤压后,抗拉强度比前一道次略有提升,但随后几道次的抗拉强度还是呈下降趋势,在第6道次达到最低,为81MPa。高纯铝经过ECAP挤压变形后的伸长率在经过第1道次的挤压后明显下降,随着挤压道次的增加,试样的伸长率略有提升,但总体呈下降趋势并逐渐趋于稳定。这是因为经过第1道次挤压后高纯铝内部产生大量内应力,导致伸长率下降。 2.2硬度分析 经过Bc路径ECAP第4道次的挤压后高纯铝的硬度从最初的43.38HV提高到59.8HV,提高了37.8%。同样,C路径ECAP挤压至第4道次后,硬度也达到了54.6HV,提高了25.8%。可见从1道次至4道次晶粒在不断地细化。从图2看出,对比Bc路径和C路径可以发现在第3和第4道次挤压后,Bc路径挤压得到的硬度比C路径挤压后的硬度高。Bc路径在第2到3道次之间硬度剧烈提高,相比C路径硬度则均匀升高。 2.3热稳定性分析 高纯铝热稳定性的检测是通过对加热处理过的高纯铝进行拉伸试验和硬度测试。图3和图4分别是Bc路径和C路径制得的高纯铝退火后硬度,从图中可以得出,经过加热到100和200℃进行退火后,试样的硬度明显下降。对比可以发现,经Bc路径挤压的试样退火后,第3和第4道次比前两道次硬度下降的幅度大。而C路径则是第2和第4道次的硬度下降幅度大,而其他两道次退火后硬度下降较小。对比加热温度可以发现,加热到100和200℃后退火,对退火后的硬度没有太大的影响。图5是挤压过第5道次至第8道次的高纯铝试样,从图5中可以看到:高纯铝在经过较高道次的ECAP挤压后,试样经过200℃退火后,其抗拉强度下降;试样经过100℃退火后,抗拉强度在第6和第7道次均高于未经热处理的挤压试样。对比100和200℃退火,试样经200℃退火后的抗拉强度明显下降,下降幅度比100℃退火后大很多。可见退火温度不同对抗拉强度的影响不同。 3结论 (1)高纯铝在ECAP第3道次后抗拉强度达到最大值为108MPa,伸长率在第1道次后剧烈下降,由44%下降至18.3%,随后抗拉强度下降,随挤压次数增加趋于稳定。(2)高纯铝的硬度随着挤压道次的增加不断上升,到4道次后,Bc路径高纯铝硬度为59.8HV,C路径高纯铝硬度为54.6HV。(3)退火后高纯铝的的硬度和抗拉强度都有所下降,不同的退火温度对退火后硬度的影响几乎相同,而对抗拉强度的影响差别较大。 作者:高松松 王进 单位:青岛理工大学 力学性能论文:酚醛树脂炭力学性能研究 1实验方法 1.1原材料 ①多聚甲醛,分析纯,天津福晨化学试剂厂生产;②苯酚,分析纯,天津博迪化工有限公司生产;③氨水,分析纯,天津福晨化学试剂厂生产。 1.2热固性酚醛树脂的制备 根据反应中引入催化剂的不同,酚醛树脂可分为酸催化合成的热塑性树脂和碱催化合成的热固性树脂。其中,热固性酚醛树脂具有不溶不熔的特性。本文将使用热固性酚醛树脂为树脂炭材料的前驱体,具体的合成工艺如下:将多聚甲醛与苯酚按照1∶1.3的摩尔比混合后,加入到三口烧瓶中;将三口烧瓶置于水浴炉中加热至65~95℃,同时加入少量NH3·H2O,保持反应过程中体系的pH值在7.5~9.5;搅拌反应一段时间后得到粘稠状液体,即为热固性酚醛树脂。 1.3酚醛树脂炭的制备 将合成的热固性酚醛树脂模压固化(即树脂注入模具中,160℃固化48h以上脱模),再置于电阻炉中,在氮气保护下进行炭化处理(炭化温度为850~900℃),得到酚醛树脂炭材料。 1.4酚醛树脂炭结构与性能的表征 采用NETZSCHSTA409型热重分析仪表征酚醛树脂炭的前驱体———酚醛树脂在N2气氛下的热失重行为。采用JSM6700型场发射扫描电镜观察酚醛树脂炭的微观形貌。采用RenishawInVia拉曼光谱仪分析酚醛树脂炭的元素杂化态。采用CMT-5304电子万能试验机测定酚醛树脂炭的压缩强度。加载速率为0.5mm/min,试样尺寸为10×10mm3。并通过试样的压缩应力-应变曲线,分析试样的断裂失效机制。 2力学性能分析 2.1酚醛树脂炭的微观结构 高聚物材料的热分解温度定义为失重10wt.%所对应的温度[11]。固化后的酚醛树脂在N2气氛中的热失重曲线,酚醛树脂的热分解温度为239℃,失重5wt.%时的温度为211℃,至850℃时的残炭率为50.7%;酚醛树脂在237和543℃附近的两个阶段发生明显的失重现象;600℃后,酚醛树脂进行结构重排,有机芳环结构逐渐向无机结构演变。第一阶段的失重是因为固化反应过程中残余的低分子物质挥发及分子间的交联缩合而引起的;第二阶段的失重则是因为自由基裂解、大量分子链断裂、脱氢等非均相分解所致,该过程分解出CO、CO2、CH4等气体,同时释放大量的热量。在1348cm-1附近出现代表sp3杂化的无序乱层炭结构的D峰,而在1589cm-1附近出现代表sp2杂化的取向度较好的微晶石墨炭结构的G峰。根据D峰与G峰的强度比值判断材料中炭结构的类型。使用Origin8.0软件计算两峰的积分面积,得到ID/IG=2.15,大于1,表明酚醛树脂炭主要以非晶炭结构为主。从图2(b)可以看出,酚醛树脂炭主要由树脂炭基体、微孔和微裂纹组成。酚醛树脂在固化和炭化热处理过程中出现小分子逃逸,因而在炭基体中留下大量微孔,微孔的孔径为3~8μm。在炭化过程中酚醛树脂内部产生较大的热应力,在热处理结束后未得到完全释放,残余应力留在树脂炭基体中,从而形成一些宽度为1~2μm的微裂纹。 2.2酚醛树脂炭的压缩性能 酚醛树脂炭典型的压缩应力-应变曲线酚醛树脂炭的压缩强度为8.58MPa,酚醛树脂炭的压缩过程主要为弹性变形区,无屈服平台区。弹性变形区主要受静应力影响,反映了炭泡沫泡孔结构的强度特性,而屈服平台区主要反映了微孔孔隙结构被压垮的过程[3]。酚醛树脂炭的压缩应变较小,当应变达到4%左右,材料突然失效,曲线无屈服平台区,压缩断裂过程呈脆性断裂模式;应力-应变曲线出现一些“台阶”(图中箭头所示区域),表明在受压过程中,裂纹在材料内部发生多次偏转。由此可推测酚醛树脂炭的断裂过程(如图4所示):酚醛树脂在固化过程中残存一定的内应力,其在炭化阶段未得到完全释放,并在材料内部形成一定数目的微裂纹;这些微裂纹在受压过程中不断扩展-连通,形成更大的裂纹;当大裂纹在其生长方向上遇到基体相中的微孔,发生裂纹偏转和裂纹弯曲效应,并吸收少量裂纹扩展能。由于树脂炭基体的脆性较大,微孔的出现不足以吸收足够的裂纹扩展功,难以阻挡裂纹进一步扩展。随着载荷的不断增大,材料内部的大量长裂纹迅速扩展-连通,致使其发生脆性断裂,同时在应力-应变曲线上出现明显的瞬间应力衰减现象。通常情况下,吸收的总能量越低,材料的韧性越差。由图3可计算出酚醛树脂炭在压缩过程中吸收的总能量为0.135MJ/m3。而多孔树脂基炭泡沫断裂韧性最差的试样,其吸收的总能量为0.3018MJ/m3[3]。与该研究结果相比,树脂炭在压缩过程中吸收的总能量降低了55.3%以上。平台区是吸收能量的主要阶段,而树脂炭的压缩断裂呈现脆性断裂模式,其压缩变形主要以弹性变形区为主,因此在断裂过程中吸收的总能量较低,断裂韧性较差。 3结论 (1)采用碱催化法合成的热固性酚醛树脂,其热分解温度为211℃;酚醛树脂经固化-高温炭化热处理形成了以非晶炭为主,含有树脂炭基体、微孔和微裂纹的酚醛树脂炭材料。(2)酚醛树脂炭的压缩强度为8.58MPa,应变较小,仅为4%左右;压缩应力-应变曲线以弹性变形区为主,压缩断裂特征为脆性断裂模式。(3)酚醛树脂炭的断裂韧性较差,由于压缩应力-应变曲线无屈服平台区,压缩断裂过程中吸收的总能量较小,仅为0.135MJ/m3。 作者:赵毓梅 单位:西北工业大学 力学性能论文:980钢组织与力学性能探究 1试验材料和方法 试样采用980钢试样,尺寸为150mm×50mm×20mm,共制作4个试样,打钢印进行标记。试验使用炉膛为260mm×160mm×100mm的实验室箱式炉。热处理工艺为调质,即860℃×0.5h水冷10s转油冷至室温+620℃×1h回火,开炉门冷却至室温,工艺曲线如图1所示。对1号试样不进行调质,对2号试样进行一次调质,3号试样进行两次调质,4号试样进行三次调质,每次调质工艺相同。试样经打磨、抛光、4%硝酸酒精侵蚀后,于高倍金相电子显微镜下观察显微组织。按照GB/T228.1—2010《拉伸试验第一部分:室温试验方法》进行试样制作和拉伸试验;按照GB/T229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行试样制作和低温冲击试验。 2试验结果与讨论 2.1调质次数对力学性能的影响 980钢经过不同次数调质后的力学性能如表1及图2所示。结果表明,980钢经过第一次调质后,强度显著提高,但低温冲击吸收能量无明显提高。980钢经过第二次调质,强度与第一次调质相比无明显变化,低温冲击吸收能量显著提高。980钢经过第三次调质,强度与第一次调质相比无明显变化,低温冲击吸收能量略有降低。 2.2调质次数对显微组织的影响 为不同次数调质态980钢的显微照片。可以看出,980钢未进行调质时,组织为铁素体,晶粒度级别为7.0级,进行第一次调质后,组织为回火索氏体和残留奥氏体,晶粒度级别为7.5级,存在颗粒状碳化物。经过第二次调质,残留奥氏体基本消失,为回火索氏体,晶粒度级别提高到8.0级,存在少量颗粒状碳化物。当进行第三次调质时,组织为回火索氏体和粒状珠光体,晶粒度级别为8.0级。回火索氏体是铁素体与粒状渗碳体的混合物。回火索氏体使钢的脆性降低,冲击性能提高[3]。析出的细小颗粒状碳化物,作为第二相质点,可以阻碍晶界的迁移长大,所以,随着调质次数增加,晶粒细化。此外,淬火的冷却过程存在形核和核心长大的过程。淬火冷却时间受到控制,新的晶粒没有长大到原始晶粒尺寸时,重新进行加热后冷却,再一次进行形核和核心长大,在原始晶粒中形成多个细小的晶粒,晶粒得到细化。钢的冲击韧性与晶粒大小有关[4],韧脆转变温度T与晶粒直径d的关系可用公式T=K-lnd-1/3描述,因此,细化晶粒可以提高钢的冲击性能。从屈服和抗拉强度来看,经过第二次调质,980钢的屈服强度和抗拉强度明显提高,这可能与晶粒得到细化有直接关系。塑性变形过程中,由外加切应力直接引起滑移的晶粒只占少数,多数晶粒的塑性变形是由前面晶粒中的位错塞积群的应力集中所引起的,只有所有晶粒都进行了塑性变形,才会引起塑性变形的宏观效果,它的作用效果与晶粒尺寸有关。可见,通过细化晶粒,可以提高屈服强度和抗拉强度。 3结论 1)980钢经过第一次调质,屈服强度和抗拉强度明显提高,低温冲击吸收能量提高不明显,显微组织为回火索氏体和残留奥氏体。经过第二次调质,屈服和抗拉强度无明显变化,低温冲击吸收能量显著提高,显微组织转变为回火索氏体,晶界变得明显,晶粒得到细化。经过第三次调质,屈服强度、抗拉强度无明显变化,低温冲击吸收能量略有降低,显微组织为回火索氏体和粒状珠光体。2)980钢经过两次调质处理后,力学性能显著提高,效果最好。 作者:陈亮 单位:武汉船用机械有限责任公司 力学性能论文:高阻尼橡胶隔震支座力学性能研究 1力学性能试验研究 本实验所用的水平加载设备是美国MTS公司提供的动力液压伺服作动器,此作动器由MTS公司提供的FlexTestGT控制系统控制。同时FlexTestGT控制系统留有外部输入信号的接口,这样拟动力子结构实验中的数值子结构计算程序和DSP中控制程序就能和FlexTestGT控制系统连接进行数据信号交换。实验中使用的动力液压伺服作动器在动力加载时可以达到±1000kN,水平位移的范围是±300mm。竖向力由4个750kN的静力作动器产生,整个竖向加载是自平衡装置,大幅度的减少了设备的自重和加载过程中的摩擦力。本实验的试件为4件性能相同的新型高阻尼橡胶隔震支座,其平面尺寸和橡胶层数都为400mm×400mm×6层,橡胶每层厚度为20mm,橡胶层总厚度为120mm,橡胶的水平剪切弹性模量采用G12(1.2N/mm2)。 1.1试验方案 首先进行顺应变加载实验,实验中支座的竖向荷载为960kN(面荷载6N/mm2),并在实验中保持恒定。水平方向通过水平动力液压伺服作动器输入正弦激励波,为了研究频率对支座性能的影响,对3件新型高阻尼橡胶隔震支座分别输入频率为0.1Hz、0.3Hz、0.5Hz的正弦波,对于每一频率的正弦波其振幅分别按100%、175%、250%应变的顺序进行改变,每一应变往返进行6次。而每一振幅实验之间将支座静置24h,使其能恢复到弹性状态。其次,为了研究加载经历对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能的影响,对未进行过实验的1件新试件进行逆应变加载实验。实验中竖向荷载还是保持960kN不变,水平方向输入频率为0.5的正弦波,其振幅按250%、175%、100%应变顺序进行改变,每一应变往返进行6次。同样对于每一振幅实验之间将支座静置24h,使其能恢复到弹性状态。 1.2实验结果及分析 顺应变与逆应变实验中得到的新型高阻尼橡胶隔震支座的滞回曲线如图1所示。并且根据每一频率下第2~第6回的滞回曲线按最大位移法计算在不同应变下的等效水平刚度与等效阻尼系数。其等效水平刚度、等效阻尼系数和加载频率、应变的关系如图2、图3所示。从图2中可以看出随着加载频率的增加,等效水平刚度有增加的趋势,大致上频率每增加0.01Hz,其等效水平刚度增加0.042(kN/mm)。但是实验结果等效阻尼系数随着频率的变化几乎没有多大的变化,这说明新型高阻尼橡胶隔震支座的阻尼性能是稳定的,与激励频率的相关性小。同时从图3中可以看出随着应变的增加,等效水平刚度与等效阻尼系数都变小。从逆应变滞回曲线可以看出,当新型高阻尼橡胶隔震支座首先经历了大应变变形后,小应变实验的初始刚度比顺应变实验结果降低了,同时等效水平刚度与等效阻尼系数也发生了变化。根据每一频率下第二回至第六回的滞回曲线按最大位移法计算逆应变实验的等效水平刚度和等效阻尼系数,并与顺应变实验结果进行对比,其结果如图4所示。可以看出,在顺应变实验中100%、175%应变的等效水平刚度比逆应变分别高25%、19%,而250%应变时两者却几乎相同。对于等效阻尼系数,逆应变实验结果均比顺应变的实验结果小,100%、175%、250%应变时分别小了7.3%、0.9%、16.9%。由此可见新型高阻尼橡胶隔震支座的等效水平刚度、等效阻尼系数与加载顺序有很强的相关性。 2隔震性能分析研究 (1)力学模型。在分析中采用了10m高的混凝土桥墩,桥墩基础的平面尺寸6.3m×6.3m,基础高度为2.0m,桥墩的断面尺寸为5.22m×2.4m,高度为9.5m,桥面的重量为714ton.实验的桥墩模型的1次振型为{0.08,0.133,0.991}T,其周期为1.27s,(2)橡胶隔震支座及其地震波。在本次分析使用的是板式橡胶支座NR,新型高阻尼橡胶隔震支座HDR.其平面尺寸都采用方形400mm×400mm,纯橡胶层总厚度为120mm,橡胶的剪切弹性模量为1.2N/mm2。其175%应变时的阻尼比设计值分别为0.04,0.21.采用针对2类场地的地震波L2T1Soil2,其最大加速度峰值为0.22g,地震波的标准输入时间间隔为ΔT=0.01.(3)实验结果及分析。10m高桥墩在L2T1Soil2地震波输入条件下,2种支座的地震反应滞回曲线如图7所示。为了定量的评价其隔震效果,从分析结果中直接得桥墩顶部的最大位移,桥面的最大位移,桥面的最大加速度,同时通过计算求得桥墩底部的最大弯矩,结果如表1所示。分析结果表面新型高阻尼橡胶隔震支座对桥梁有良好的隔震效果。 3结论 本文对新型高阻尼橡胶隔震支座的力学性能与对桥梁的隔震性能进行了实验研究。实验结果表明新型高阻尼橡胶隔震支座是速度相关型支座,加载频率对其等效水平刚度有较大的影响,但对其等效阻尼系数影响不大。通过分析精确的定量地验证了新型高阻尼橡胶支座对桥梁的减隔震效果。 作者:邵丽霞 单位:长安大学 力学性能论文:骨料对混凝土力学性能的影响 1引言 混凝土是以骨料为填料,以硬化水泥浆为基体组成的复合材料。骨料在混凝土中占其体积的70%~80%,是组成混凝土的骨架,骨料的粒径、颗粒形状、级配、弹性模量等均会对混凝土的强度、耐久性和抗渗性等产生重要影响,尤其对混凝土的力学性能影响较大。本文从混凝土宏观力学、断裂力学和细观力学三个方面总结分析骨料对混凝土力学性能的影响,期望为改善混凝土的力学性能和研制出高性能混凝土材料提供参考。 2基于混凝土宏观力学的影响研究 天然骨料粒径、种类和级配等对混凝土抗压、抗拉等性能的影响较大,轻骨料、再生骨料的粒径、替代率等对混凝土力学性能的也有较大影响。成振林等[1]通过实验发现粒径小的粗骨料,在相同浆体条件下,其混凝土抗压强度较低,在非连续级配中,当单粒径增大时,混凝土强度呈递减趋势;在连续级配中,最大粒径占量最多时,混凝土抗压强度最大;随着粗骨料粒径增大,抗压强度增加,粗骨料级配好,混凝土抗压强度较高。徐仁崇等[2]发现在相同水泥用量的情况下,使用大粒径碎石配制的透水混凝土抗压强度较低,但透水系数较高。何锦云等[3]认为小颗粒的骨料存在缺陷的几率小,可降低骨料与水泥石界面的应力差,增加与水泥浆的粘结面积,使粘结强度提高;大颗粒的骨料下沉速度快,造成混凝土内部分布不均匀,影响混凝土的强度,过小的颗粒影响粘结强度。李嘉进等[4]发现混凝土抗拉强度随骨料粒径的增大而降低,骨料最大粒径为150mm试件的抗拉强度,只有骨料最大粒径为40mm试件抗拉强度的80%左右,但是骨料粒径对抗压强度的影响不明显。田砾等[5]通过三点受弯和直拉试验,研究发现放大骨料最大粒径,并通过颗粒级配来调整界面过渡区的组成,在满足必要的力学性能要求下,可显著改善纤维增强水泥基复合材料的应变硬化特性。周立欣等[6]通过试验研究发现,骨料类型对早龄期混凝土抗压强度和弹性模量影响较小,对早龄期混凝土劈裂抗拉强度影响较大。周敏等[7]发现无论是由单粒级还是连续粒级配制的无砂大孔混凝土,随着骨料最大粒径的增大,抗压强度逐渐减小,在浆体总量相同的情况下,单粒级骨料抗压强度低,且最大粒径增加,强度降低。Jawahar等[8]发现不同粒径混合的粗骨料,对自密实混凝土的抗压强度影响不大,在粗骨料含量一定的情况下,最大粒径粗骨料含量越多,自密实混凝土弹性模量、劈拉强度越大,粗骨料含量越大,自密实混凝土弹性模量、劈拉强度越大。Vu等[9]发现无侧限压缩时,粗骨料粒径对混凝土强度影响不大,在高围压下,粗骨料粒径越大,对应极限变形的平均应变越小,在高围压和高偏压力条件下,粗骨料粒径越小,混凝土轴向切线刚度越大。李凤兰等[10]发现当粒径小的轻骨料所占混合比例多时,可获得强度高于普通混凝土而弹性模量低于普通混凝土的复合骨料混凝土,当粒径大的轻骨料所占混合比例与粗骨料比例相当或多时,复合骨料混凝土的抗拉强度明显降低。于本田等[11]过对混凝土强度和电通量的测试,采用灰色关联分析方法研究发现,粗骨料的紧密空隙率与混凝土不同龄期强度的关联度最大,破碎面所占比例和压碎指标值次之,针片状颗粒含量最小,故降低粗骨料的紧密空隙率,提高破碎面所占比例可使混凝土获得较高的抗压强度。对于普通混凝土,一般情况下,骨料粒径越大,抗压强度越大,抗拉强度越小,级配越好,抗压强度越高,非连续级配下,骨料粒径越大,抗压强度越大,连续级配中,最大骨料粒径含量越大,抗压强度越大,一定条件下,放大骨料最大粒径,可以改善应变硬化特征,对受高围压的混凝土,粗骨料粒径越大,对混凝土应变,刚度越有利。但是对其它类型混凝土,如对无砂大孔混凝土,骨料粒径越大,抗压强度越小,对轻骨料混凝土,粒径小的轻骨料含量越多,抗压强度越高,故骨料对不同混凝土的影响不同。 3基于混凝土断裂力学的影响研究 混凝土宏观力学性能的研究,很难揭示材料变形和破坏的物理机制,研究骨料对混凝土断裂参数的影响,分析骨料对混凝土内裂纹的扩展演化过程的影响,这些基于混凝土断裂力学理论的研究受到关注。林辰等[12]利用双参数模型研究发现对于高强混凝土最大粗骨料粒径增大,临界应力强度因子增大。吴智敏等[13]发现当骨料最大粒径Dmax≤40mm时,混凝土断裂韧度、断裂能随Dmax的增大而增大,当Dmax>40mm时,断裂韧度和断裂能随Dmax的增大而减小且趋于稳定,而临界裂缝尖端张开位移与Dmax无关。应荣华等[14]发现粗骨料可以较大地减小应力强度因子,其作用类似于加筋作用,粗骨料的粒径越大,粗骨料离裂纹尖端的距离越近,加筋作用也就越明显,裂纹尖端的应力强度因子降低的幅度越大,应力强度因子的值越小。朱亚超等[15]基于试验结果和改进的J积分计算方法,得出砂浆-骨料界面的ⅳ型断裂能随着砂浆基体强度的提高和骨料表面粗糙度的提高而提高。郑丹等[16]采用断裂力学方法分析了混凝土在拉压多轴情况下的破坏准则,结果表明拉压状态下的不同尺寸和骨料级配的混凝土试件抗拉和抗压强度均低于相应的单轴拉压强度,并且混凝土的骨料粒径越大,其双轴强度下降越大,最大骨料粒径对混凝土的双轴破坏准则并无影响。Zhang等[17]发现对普通强度的混凝土,骨料总含量一定时,小骨料颗粒导致高抗拉强度和急剧的峰后应力下降,骨料颗粒越小,峰后应力σ-w曲线越陡;但对高强度混凝土,对不同的骨料颗粒σ-w曲线基本相似,峰后应力σ-w曲线比普通强度的混凝土更陡,骨料颗粒越小,抗拉强度越高;对普通和高强混凝土,断裂能和特征长度随骨料颗粒的增大而增大。张海等[18]利用四点剪切加载的试验方法发现骨料不同,主要的断裂形式不同,骨料对混凝土断裂韧度影响较大;陶粒混凝土断裂韧度低于花岗岩和石灰石混凝土的断裂韧度。刘进宝等[19]基于稳定断裂试验,采用逆分析方法,发现断裂能随骨料粒径的增大而增大,表明骨料对裂缝有阻碍作用,随着骨料粒径的增大,骨料从基体中拔出的长度越大,最大黏聚裂纹宽度逐渐增大。郝彩哲等[20]发现不同骨料的混凝土断裂轨迹不同,骨料的强度越大,混凝土的断裂荷载越大,变形越小,也就是脆性越大,骨料不同,裂纹扩展的方式也不同,陶粒几乎完全断裂,花岗岩和石灰石少部分断裂。吴静等[21]认为弱化了的细集料-水泥石界面,细集料表面的初始缺陷将宏观分离裂缝诱导为均匀分布于砂浆基体中的弥散裂缝,增加了有效裂缝长度,也增大了断裂过程区,提高混凝土的断裂能和延性指数。通过断裂力学理论研究混凝土力学性能,发现粗骨料粒径越大,断裂韧度、断裂能、临界应力强度因子越大,表明粗骨料对裂缝的发展有阻碍作用,可以提高混凝土的延性和抗压强度,骨料越小,抗拉强度越高,峰后应力下降越剧烈,与骨料对混凝土宏观力学的影响一致。此外骨料强度越高,断裂荷载越高,变形越小,骨料表面越粗糙,断裂能越高,这些都提高了混凝土的强度,延性等。 4基于混凝土细观力学的影响研究 断裂力学研究宏观裂缝对混凝土性能的影响,但是无法分析宏观裂纹出现以前材料中微缺陷或微裂纹的形成及其发展对材料力学性能的影响,研究者将细观力学引入混凝土的研究。在混凝土细观力学的发展中骨料对混凝土力学性能的影响主要集中在细观力学数值模型建立,细观层次混凝土损伤研究两个方面。基于混凝土的细观结构,人们提出了许多混凝土细观损伤断裂的数值模型,如格构模型、随机粒子模型、随机骨料模型、随机力学特性模型等[22],数值模型仍不断改进发展。孙立国等[23]提出了一种新的高效投放算法,通过一次性随机投放形成同种骨料的所有三角形基骨料,然后在此基础上随机延凸,生成任意形状的随机骨料。李建波等[24]通过提出骨料粒径极值比阈值的方法,剔除奇形骨料颗粒,并针对骨料填充过程采取半人工干预方式,切实做到在保证骨料目标填充效率及成功率的条件下,兼顾骨料形状与分布的随机性。汪卫明等[25]把骨料当作刚体,砂浆当做弹性体考虑,骨料用块体元模拟,砂浆用有限元模拟,提出了运用于混凝土细观力学仿真分析的块体元-有限元耦合方法,可以大大地减少有限单元的数目,简化前处理,减少计算量。王旗华等[26]提出的混凝土三相结构细观模型生成方法,避开了复杂的侵入判定,提高了骨料的投放效率,综合应用的极坐标方法、布尔运算方法以及图层管理方法,使筛分简单、计算量小、有限元处理便捷。Chen等[27]应用自定义的3D细观离散单元法分析沥青混凝土的断裂性能,在建立的细观模型中,骨料的形状、颗粒级配、骨料含量通过定义的功能能容易的控制。梁听宇等[28]应用随机骨料模型,进行数值模拟,发现骨料随机位置对混凝土试件强度的影响比较小,对变形影响比较大,骨料尺寸对强度的影响比较大,混凝土骨料相对试件越小,其脆性越明显。琚宏昌等[29]运用Monte-Carlo方法模拟三相复合材料混凝土试件,采用各向同性的Mazars损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化过程,利用有限元方法分别进行了混凝土二、三、四级配圆形、多边形骨料试件的单轴拉伸数值模拟。试验结果表明,同一级配任意多边形骨料试件的极限承载力总体上要大于圆形骨料试件的承载能力;二、三、四级配混凝土试件强度依次递减;在应力-应变曲线的软化阶段,圆形骨料较多边形骨料试件软化曲线平缓;多边形骨料混凝土试件的脆性指数较圆形骨料混凝土试件的脆性指数高。唐欣薇等[30]对混凝土切口三点弯梁试验进行了数值仿真,分析了同级配不同骨料颗粒分布特征对裂纹扩展性态及宏观力学性能的影响。裂纹主要沿着骨料与砂浆界面扩展,当离开界面时,则从砂浆内部扩展,强度较高的骨料颗粒对微裂纹扩展有阻碍作用,断裂一般不发生在骨料内,数值仿真的力-位移曲线的应变软化段存在微幅波动现象。黄修山等[31]首先通过试验测定了数值模型中需要的砂浆、骨料强度和变形参数,在颗粒流数值平台上实现了砂浆、1~3mm、1~4mm和1~5mm粒组骨料数字混凝土单轴压缩虚拟实验,发现骨料对混凝土材料强度和变形特性具有明显的增强特性,骨料越大,微裂纹多绕骨料产生和发展,骨料粒径范围越大,越容易形成架空结构,造成应力应变曲线峰值附近的波动,形成次稳定和多级强化。Zhang等[32]运用骨料生成和打包算法建立了考虑混凝土非均匀性的数值模型,此模型表达了骨料分布的随意性,三点弯曲梁试验和数值分析发现骨料对断裂性能影响较大,裂缝不沿着原有裂缝发展,而是在附近呈Z字行分布,断裂方向上的骨料也破裂。王宝庭等[33]采用适宜极限分析及处理微裂纹行为的刚体-弹簧元法,以随机圆形颗粒模型代表混凝土的结构,模拟计算了混凝土试件的单轴抗压的本构特性,全级配混凝土试件的弹性模量与骨料的弹性模量的关系为二次曲线。黄俊等[34]用有限元方法模拟了轻骨料混凝土在单轴拉伸载荷作用下的破坏形式,发现轻骨料混凝土裂纹首先在轻骨料中萌生、扩展,断裂面扩展几乎不受骨料阻碍,破坏过程比较突然。骨料形状、颗粒级配、骨料分布、骨料含量、骨料和砂浆的模拟方法等都极大地影响了普通混凝土细观力学中数值模型的建立和处理,在数值模拟分析中,骨料粒径、强度越大,微裂缝多绕骨料产生和发展,骨料粒径范围越大,越易形成架空作用,任意多边形骨料试件的极限承载力大于圆形骨料试件的承载力等,可见骨料的粒径、级配和形状等影响了裂缝的萌生和发展,对混凝土细观力学性能影响同对混凝土断裂力学性能和宏观力学性能的影响基本一致。 5结语 本文从混凝土宏观力学、断裂力学和细观力学三个方面分析总结了骨料的粒径、颗粒形状、级配和密度等性能对混凝土的力学性能的影响。骨料特性影响了混凝土的抗压、抗拉强度等,影响了混凝土断裂形式、断裂参数、强度判据、数值模型,裂缝发展等,骨料对混凝土断裂性能、裂缝扩展、应力应变场变化等的影响和对混凝土宏观强度的影响基本一致。混凝土宏观力学、断裂力学和细观力学的研究,使人们从不同层面全面了解骨料对混凝土性能影响、混凝土的破坏机理及其复杂的应力应变场等,可为改善混凝土的力学性能和研制出高性能混凝土材料提供参考。 作者:王赟 单位:陕西理工学院土木工程与建筑学院 力学性能论文:钢渣混凝土性能及力学性能应用 1试验概况 1.1原材料 水泥:呼和浩特市冀东水泥厂生产的P·O42.5级水泥;细骨料:呼和浩特市产河砂;钢渣采用包钢转炉钢渣,本试验选取钢渣均经过热闷工艺,释放其膨胀性,符合混凝土粗骨料相关标准,经破碎筛选,粒径15~25mm。试验对比用天然碎石采用呼和浩特市大青山机制硬质花岗岩碎石,粒径15~25mm。水胶比为0.3、0.4时,使用聚羧酸高效减水剂;水胶比为0.6时,使用萘系减水剂。 1.2试验配合比 混凝土配合比共三种,分别为0.3、0.4、0.6;钢渣代碎石率(体积比)分别0、50、100%。1.3试验内容试验内容分为三类:一是骨料性能测试,具体依照JGJ52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》;二是混凝土拌合物坍落度及含气量测试,参照GBT50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》;三是钢渣代碎石混凝土的力学性能测试,参照GBT50081—2002《普通混凝土力学性能测试方法标准》。混凝土强度试件尺寸为100mm×100mm×100mm,采用试验室标准养护,压缩强度试验龄期分别为3、7、28、90d、半年及一年,劈裂抗压强度试验龄期为90d。 2试验结果与分析 2.1骨料性能测试结果 密度、含水率测试结果见表1。钢渣表观密度为3126.67kgm3,含水率为2.17%。碎石表观密度为2843.35kgm3,含水率为1.1%。钢渣表观密度及含水率均大于碎石。表2为钢渣与碎石压碎指标测试结果。有试验结果可知,钢渣压碎指标平均值为4%,碎石压碎指标平均值为7%,钢渣压碎指标小于碎石压碎指标。 2.2混凝土拌合物 混凝土拌合物含气量及坍落度试验结果见表3。当水胶比为0.3时,相同配合比条件下,钢渣代碎石混凝土的坍落度与普通混凝土相近。当水胶比为0.4时,要达到与普通混凝土相同流动性,钢渣代碎石混凝土减水剂用量需增大到普通碎石混凝土的2.3倍。当水胶比为0.6时,钢渣代碎石混凝土单独增加减水剂已无法调配出与普通混凝土相同的流动性,需要同时增加水的用量。观察不同钢渣代碎石率的混凝土含气量,可发现在同等水胶比条件下,钢渣代碎石混凝土含气量比普通混凝土含气量大,且随着钢渣代碎石率的增大,拌合物的含气量逐渐增大。随着水胶比的增大,钢渣混凝土拌合物含气量有进一步增大的趋势。 2.3硬化混凝土力学性能 2.3.1抗压强度 表4显示了混凝土抗压强度试验结果。表5是混凝土各龄期相对强度增长率。图1为混凝土抗压强度随龄期的发展曲线。期龄90d后,普通混凝土抗压强度增长率开始逐渐减小,不足8%;而钢渣代碎石混凝土增长率逐渐增大至15%左右,钢渣代碎石混凝土增长率明显大于普通混凝土。到180d时,同水胶比下钢渣代混凝土已和普通混凝土抗压强度非常接近。180d后,不同钢渣代碎石率混凝土抗压强度增长速率已逐渐趋于稳定,钢渣代碎石混凝土强度增长率仍大于普通混凝土。且同等水胶比下钢渣代碎石率越高,混凝土强度增长越快。 2.3.2劈裂抗拉强度 表6为90d劈裂抗拉试验结果,图2为不同水胶比钢渣代碎石混凝土与普通混凝土90d劈裂抗拉强度变化曲线。由试验结果可知,不同替代率的钢渣代碎石混凝土与普通混凝土的劈裂抗拉强度随水胶比的变化趋势相同的,均随着水胶比的增大,劈裂抗拉强度不断减小。相同条件下,钢渣混凝土与普通混凝土劈裂抗拉强度无明显差异。 3结论 (1)钢渣与碎石在物理性质上存在的差异:钢渣表观密度和含水率比碎石大,压碎指标要小于碎石。(2)在相同配合比条件下,要配出与普通混凝土流动性相同的钢渣代碎石混凝土,需增大水和减水剂的用量;且随着水胶比的增大,所需水和减水剂用量逐渐增大;混凝土拌合物含气量随钢渣代碎石率的增加而增大。(3)与普通碎石混凝土相比,钢渣代碎石混凝土抗压强度早期增长率基本相同,长龄期抗压强度增长率大于普通碎石混凝土。(4)钢渣代碎石混凝土与相同配合比条件普通混凝土的劈裂抗拉强度接近。 作者:石东升 单位:内蒙古工业大学 力学性能论文:瓦楞纸板力学性能论文 1引言 近年来随着经济社会的发展和人们生活水平的不断提高,使得社会对物质产品消费不断提高,从而促进了作为商品重要包装形式的瓦楞纸板行业迅速发展,瓦楞纸板的需求量十分巨大。商品在流通过程中,瓦楞纸板这类纸质包装材料受到流通环境温度、湿度制约,其力学性质和动力学特性也直接受到环境的影响[1]。所以要求产品包装必须满足流通运输环境要求,保证产品的安全可靠性。在实际的流通运输环境下,引起瓦楞纸板力学性能变化的影响因素很多,温度和湿度的变化影响尤其显著,直接影响到瓦楞纸板包装物品的安全性和使用时限。王俊丽、李广生、肖文娟、程小琴等[2-5]通过在不同的含水率条件下瓦楞纸板力学性能的测定,得出瓦楞纸板的力学性能随纸板含水率的增加而下降。DongMeiWang[6]等人在不同温度下,研究温度对纸蜂窝夹层板的含水率的影响,结果表明瓦楞纸板的含水率随着温度的升高而下降;随着温度的变化,瓦楞纸板的含水率发生了变化,最终影响到瓦楞纸板的力学性能。在实际运输过程中,瓦楞纸板的力学性能在不同温湿度环境下的变化比较显著,但目前对瓦楞纸板在模拟运输环境下力学性能的研究却鲜有报道。当前,瓦楞纸板的种类繁多,不同类型的瓦楞纸板会有不同的力学性能。三层UV型瓦楞纸板的需用量非常大,已在精细产品、中小型和高档包装领域逐渐扩展,特别是在一些精密仪表、中小型家电、玻璃陶瓷器皿、医药、干鲜果品、饮料及礼品等的包装上体现得尤为明显。为了更好的解决三层UV型瓦楞纸板实际使用过程中出现的问题,为企业提供更多实际可行的借鉴方案,很有必要的对三层UV型瓦楞纸板的力学性能进行深入研究。 2材料与方法 2.1材料与仪器 实验材料:三层UV型瓦楞纸板,A型,克重为180g/cm2,南宁新大海纸箱厂。实验仪器:17-76型抗压强度测试仪,美国TMI仪器制造公司;LP-80U型恒温恒湿实验试验箱,广东宏展科技有限公司。 2.2实验方法 选择在流通环境下比较常见的温湿度。一般在车厢里面或集装箱内的温度为10℃-50℃,湿度为30%-80%。结合实验室相关条件,相对湿度选取40%、50%、60%、70%、80%、90%,100%的7个水平。温度选取20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的7个水平。裁切100mm×25mm(长×高)的试样,试样采用GB/T22906.2-2008《纸芯的测定第2部分:试样的温湿处理》[7]进行试样温湿度处理。平压强度采用GB/T22906.9-2008《纸芯的测定第9部分:平压强度的测定》[8];边压强度采用GB/T6546-1998《瓦楞纸板边压强度的测定法》[9],粘合强度采用GB/T6548-2011,《瓦楞纸板粘合强度的测定》[10]。 3结果与讨论 3.1温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响 3.1.1温湿度对瓦楞纸板平压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃和40℃-50℃范围内变化不大,在30℃-40℃范围内的变化大,说明三层UV型瓦楞纸板平压强度在温度为30℃-40℃时的影响大;引起这一变化的原因是在30℃-40℃时,在各相对湿度下,瓦楞纸板内的纤维之间容易散失水分,瓦楞纸板的含水率不高,纸板纤维间的氢键力作用比较大。相对湿度为80%时的曲线波动最大,说明温度对相对湿度为80%时的影响是最大的;相对湿度为100%时的曲线波动最小,说明当相对湿度达到最大值时,在各个温度条件下瓦楞纸板内的含水率都非常高,平压强度在此湿度下随着温度的变化比较小。当相对湿度为40%,温度在35℃-45℃时,瓦楞纸板的平压强度达到最大值,这是因为纸板内纤维之间的水分含量比较低,纤维之间的作用力比较大。不同温度时,当瓦楞纸板的相对湿度增加到70%-80%,瓦楞纸板的平压强度下降明显加快。影响瓦楞纸板平压强度主要因素是纤维的作用力,纤维间水分的含量直接影响着纤维间的相互作用力,当环境相对湿度增加到70%后,纸板纤维润胀达到最大程度,纤维间的氢键就会被破坏,使瓦楞纸板的平压强度下降。 3.1.2温湿度对瓦楞纸板边压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃范围内,变化大,在30℃-50℃范围内,波动值小。说明三层UV型瓦楞纸板边压强度在低温时容易受到温度变化的影响;引起这一变化的原因是当温度升高到25℃左右时,纸板纤维之间的作用力变小造成的;相对湿度为90%和100%时的曲线波动最大,说明在高湿度环境下,瓦楞纸板内随着温度的升高水分散失严重;从图可看出边压强度最大值范围出现在相对湿度为40%温度在35℃-45℃之间,这是因为在低湿高温的环境下,纸板内的水分含量低,水分对纸板结构力学造成的影响比较小,所以纸板结构力比较大。边压强度随着相对湿度的增大不断地变小。不同温度时,当瓦楞纸板湿度增加到80%,瓦楞纸板的边压强度下降更快,说明当瓦楞纸板的湿度到达80%以上时,瓦楞纸板的平压强度受湿度的影响加大,若湿度继续增加,瓦楞纸板就可能失效,在运输中就丧失了作为运输包装的保护产品的功能。 3.1.3温湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在30℃-40℃范围内,变化比较大,说明三层UV型瓦楞纸板粘合强度对高温的影响是比较明显的,粘合强度主要的影响因素是粘合剂,在此温度范围内,水分的散失比较慢,导致粘合剂的含水量大,降低了粘合剂的粘合力。从图3还可以看出,随着湿度的增大,粘合强度都在不断下降。粘合强度的最大值范围出现在相对湿度40%,温度为40℃-50℃时,在高温低湿环境下,粘合剂的含水量比较少,粘合剂的粘合力比较大。当相对湿度大于70%时,三层UV型瓦楞纸板的粘合强度下降速率非常大,可能由于相对湿度大于70%时,水分增加较快,瓦楞纸板的粘合剂开始慢慢变软,粘合剂的粘合力不断下降,使得瓦楞纸板的粘合强度下降的速率变大。综合图1-图3所示,在温度为35℃-45℃的运输条件下,当相对湿度为40%时,三层UV型瓦楞纸板的三种力达到相对的最大值,在此条件下最适合物品的运输,可以更好的保护产品。对三层UV型瓦楞纸板力学性能影响比较大的是相对湿度,温度次之。 4结论 本文探讨了模拟流通环境中不同温度和湿度对三层UV型瓦楞纸板的力学性能的影响。研究表明,流通环境的相对湿度对瓦楞纸板的影响较大,温度对瓦楞纸板影响次之;当温度在35℃-45℃之间、相对湿度为40%的状态下,瓦楞纸板的力学性能达到最佳值,此时瓦楞纸板可以最大限度的保证产品的安全性。在运输流通环境下,保证相对湿度不超过70%,瓦楞纸板可以更好保护产品。但要探究其原因,还需要从微观层面,楞纸板的内在纤维的影响等因素进行深入研究,在未来的瓦楞纸板力学性能研究中需要结合结构力学,材料力学等进行细致地分析瓦楞纸板内在的影响因素,开展深层理论研究。 作者:黄剑宗 单位:广西大学轻工与食品工程学院 力学性能论文:汽车用钢连续退火力学性能论文 1试验材料及方法 试验原料为真空冶炼并锻造而成的锻坯,首先在锻坯上截取直径为4.0mm、长10.0mm的圆柱试样,采用热膨胀仪测得合金钢材料的A1和A3分别为710℃和930℃。采用二辊轧机将1200℃保温90min的锻坯热轧为厚度为3.0mm的热轧板,并对其依次进行酸洗、冷轧,最后得到厚度为1.2mm的双相钢冷轧薄板,其主要化学成分w(%):0.10C、1.35Si、1.88Mn、0.007P、0.0056S,余量为Fe。在冷轧钢板上沿轧制方向截取长220mm、宽60mm双相钢试样,并进行连续退火试验。根据实验测得的A1和A3,确定退火温度分别为735、760、785、810和835℃。将试样加热至退火温度并进行保温处理,保温时间为6min,然后将试样冷却至685℃后淬火到240℃,保温12min后冷却至室温。对工艺参数不同的退火板取样,利用热场发射扫描电子显微镜及EBSD技术对其进行显微组织观察和相结构分析,并采用电子万能试验机对其力学性能按照国标要求进行测试。 2试验结果及分析 2.1显微组织 图1是退火温度为735、760、785、810和835℃时双相钢连续退火后的组织。可以看出,不同温度条件下的退火组织均为马氏体和铁素体,无明显差异。同时发现马氏体(硬相)呈凸起岛状,且均匀分布在铁素体(软相)的晶界上,形成了由软相和硬相组成的双相组织[4]。通过ImagesProPlu和彩色金相图片对不同退火温度下马氏体的体积分数进行定量分析,研究组织中的相构成[5]。统计数据显示,马氏体的体积分数随退火温度的升高由13.8%增加至19.7%,且马氏体岛尺寸增大。这是由于在退火过程中,奥氏体随退火温度的升高逐渐增多;同时,C元素以及其他合金元素的扩散率也增大,奥氏体的尺寸增大。大部分奥氏体组织在淬火处理后转变为马氏体,增加了马氏体的体积分数以及尺寸。由图1还可以看到,马氏体岛中心位置颜色较暗,而与铁素体交界区域出现了光亮圈。这是因为C元素的热扩散速率较大,使其在连续退火过程中扩散较充分,使铁素体与奥氏体中的碳浓度达到了平衡状态。而Mn元素在奥氏体组织中的扩散速率小于其在铁素体组织中的扩散速率,导致铁素体与奥氏体的交界区域成为富Mn区,而淬透性与Mn的含量呈正比例关系,不同淬透性导致其内部较暗,而与铁素体的交界呈现光亮圈。 2.2相结构 退火温度分别为735℃和785℃时,汽车用高Si双相钢材料连续退火后的EBSD图像如图2所示。(采用黑色标记残余奥氏体,其他颜色标记马氏体和铁素体)可以看出,不同退火温度条件下双相钢组织中均得到了分布于铁素体晶界上的粒状残余奥氏体组织。这是由于双相钢材料中Si元素的含量较高,在退火过程可促进铁素体中C元素向奥氏体扩散,提高了奥氏体相中的含碳量;同时在冷却过程中Si元素还可以对碳化物的析出起到抑制作用,降低了奥氏体相中的碳损失。高碳奥氏体相的Ms点较低,因此具有较高的热稳定性,在室温条件下稳定存在并被保留。经测量,残余奥氏体的晶粒直径均小于1μm,稳定性较高。图3给出了双相钢在760℃时退火后的透射照片。可以看出,部分残余奥氏体组织呈薄膜状,分布于板条马氏体组织中。薄膜状奥氏体由于尺寸较小,同时周围包裹了马氏体束,提高了其成核所需表面能,因此增加了其向马氏体转变的难度。 2.3力学性能 表1给出了不同退火温度下双相钢连续退火后的力学性能。可知,随着退火温度升高,试验钢抗拉强度呈现先升高后降低。这是由于当退火温度高于735℃后,马氏体的体积分数开始急剧增加,抗拉强度也随之大幅提高;当退火温度超过785℃后,马氏体的体积分数不再增加,但在冷却阶段生成的铁素体体积分数逐渐增加,相比原始铁素体,新生铁素体的含碳量较高,导致马氏体的含碳量下降,抗拉强度也随之降低。传统低Si双相钢材料的抗拉强度为630MPa时,伸长率为23.0%。相比之下,退火温度为785℃时高Si双相钢材料的综合力学性能较高,抗拉强度为702MPa时,伸长率为25.5%,均高于传统低Si双相钢。伴随退火温度的升高,试验钢的屈强比未发生明显变化,最大为0.58,最小为0.44。传统低Si双相钢材料的屈强比为0.47,相比之下,除735℃退火外,双相钢的屈强比较低,因此其成型性能较好。这是由于钢中的Si元素不仅可以降低铁素体中C元素的含量,还可以对冷却及时效过程中碳化物的析出起到抑制作用,使C元素聚集在奥氏体中;此外,由于新生铁素体出现的无沉淀区降低了双相钢的屈服强度,因此其屈强比也随之下降。 3结论 (1)在汽车用高Si双相钢在连续退火后,铁素体晶界上均匀分布有岛状马氏体和粒状残余奥氏体,这是由于Si元素在退火过程中促进C元素的扩散,在冷却过程中抑制碳化物的析出造成的。(2)随着退火温度的升高,双相钢的抗拉强度呈现先升高后降低。当退火温度为785℃时,高Si双相钢的综合力学性能均高于传统低Si双相钢,有利于改善双相钢的成型性能。 作者:莫树懂 单位:广西交通职业技术学院 力学性能论文:混凝土力学性能试验研究 1原材料性能试验分析 1.1水泥 试验所使用的水泥是江西省生产的万年青牌P.O42.5,其细度为1.23。 1.2砂 采用武夷山当地的河砂,中砂,级配良好。 1.3粗骨料 采用武夷山当地产的碎石,表观密度为2867kgm2,最大公称粒径为40mm,级配良好。碎石的含水率小于0.2%。 1.4废弃混凝土 废弃混凝土集料(简称RG),是武夷山当地旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块,经人工破碎筛分、分级,按一定的比例混合后,粒径为5~40mm,级配良好。 1.5矿渣微粉 矿渣微粉是福建三钢集团龙海分公司生产的,比表面积为450m2kg。 1.6水 武夷山当地的自来水。 1.7减水剂 选用福州君安建材有限公司生产的YS-A型混凝土高效能减水剂,减水率为15%。 2试验研究 2.1混凝土基准配合比 根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2011)的要求,按照强度等级C35设计混凝土基准配合比,水胶比为0.4,坍落度120mm,砂率取38%。 2.2矿渣微粉再生混凝土配合比 试验采用废混凝土等质量取代天然粗骨料,取代率分别为0,25%,50%,100%。在废混凝土取代率试验的基础上,掺入矿渣微粉等量取代水泥用量,取代率分别为0,30%,50%,70%。采用均匀设计法制定了16组试验方案。 2.3混凝土试件的制作 根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GBT50081—2002)(以下简称《标准》)的规定,试块采用150mm×150mm×150mm标准试模,按照试验方案制作成16组试块,分别测试7,28,60d的抗压强度和工作性能,每次确定的强度值取3个数据的平均值,故每组按照7,28,60d的养护龄期分别制作9个试块,总计144个试块。2.4流动性测试根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GBT50080—2002)进行坍落度试验,测定不同组别混凝土拌合物的流动性。2.5抗压强度试验根据《标准》进行抗压强度试验,使用微机控制电液伺服压力试验机(HCT306A)进行试验,以0.5~0.8MPas匀速加压,试验分7,28,60d共3次进行,每次试验3个试块,抗压强度结果取平均值。 3试验结果分析 3.1流动性影响分析 以矿渣微粉和废混凝土掺量为变量,通过测试不同方案再生混凝土的坍落度值,得出对再生混凝土流动性的影响规律。当矿渣微粉取代率不变时,随着废混凝土掺量的增加,再生混凝土的坍落度呈现出比较明显的降低趋势;当掺入矿渣微粉后,再生混凝土的坍落度均有所提高;当废混凝土取代率不变时,随着矿渣微粉取代率的增加,再生混凝土的坍落度也有一定程度的提高。研究结果表明:废混凝土在破碎过程中产生很多的颗粒棱角,使其具有表面粗糙、孔隙率大和吸水性好的特征[5],进行混凝土拌制时,在水胶比不变的前提下,由于废混凝土自身要吸收水分,减少了实际用于拌合混凝土的水量,导致混凝土的流动性变差。而矿渣微粉是细微球状体,其颗粒直径比水泥细,且表面光滑,可以起到填充水泥颗粒空隙的作用,而且吸水量小[6]。因此,在水泥刚开始水化时,矿渣微粉包围着水泥颗粒,起到了减水剂的作用,降低了水化速度,提高了混凝土拌合物的流动性。 3.2抗压强度影响分析 本试验以矿渣微粉和废混凝土掺量为变量,通过测试不同方案混凝土的抗压强度值,得出每组方案对不同龄期混凝土抗压强度的影响规律。混凝土7d的抗压强度的变化规律:在废混凝土取代率不变时,当掺入矿渣微粉后,其抗压强度降低。这是由于矿渣微粉的水化速度慢,当水泥用量随着矿渣微粉的掺入而减少时,混凝土的早期强度会出现明显降低。混凝土28d和60d的抗压强度的变化规律:再生混凝土后期抗压强度相比7d的抗压强度高,能够达到设计强度等级C35。当废混凝土取代一定量天然骨料,混凝土强度有一定程度地提高,但随废混凝土取代率的提高,抗压强度呈下降的趋势。当取代率超过50%时,混凝土的抗压强度下降较快;当再生骨料取代率为50%时,掺入适量矿渣微粉,使再生混凝土的流动性得以改善,抗压强度影响不大,28d均能达到35MPa;当再生混凝土中矿渣微粉掺量为50%时,其抗压强度随着废混凝土取代率的增加而提高,28d最高达到40MPa。分析表明:废混凝土不仅棱角多,而且表面粗糙,具有粘结面较好、界面粘结强度较高的特性[7];另外,由于废混凝土的吸水性强,遇水后能很快湿润,促使其表面的许多微裂缝的立刻吸入水泥颗粒,使水化更加充分,形成致密的界面结构,在一定程度上补偿了废混凝土强度较低的缺陷;同时,矿渣微粉的细度比水泥颗粒细,起到了很好的填充作用,改善了再生混凝土的孔隙结构,使孔隙率降低,形成了密实充填结构[8];此外,由于废混凝土的吸水率较高,降低了混凝土的有效水胶比,提高了再生混凝土的抗压强度。 4结语 当再生混凝土中矿渣微粉掺量为50%,采用水泥标号为P.O42.5时,其抗压强度随着废混凝土取代率的增加而提高,28d最高达到40MPa。由此可见,矿渣微粉再生骨料混凝土既能节约资源,又能消耗大量的建筑垃圾,对于减轻环境污染十分有效。随着科学技术的快速发展,矿渣微粉再生骨料混凝土一定会成为可持续发展的绿色材料。 作者:谷艳玲 单位:武夷学院土木工程与建筑学院 力学性能论文:石灰石粉混凝土力学性能研究 1试验原材料及配合比 1.1试验原材料 水泥:采用P.O42.5水泥,其主要性能见表1。石灰石粉:密度2700kg/m3,需水量比95%,其化学成分见表2。细骨料:采用天然河砂,表观密度2640kg/m3,细度模数2.77。粗骨料:采用天然卵石,粒径分别为5~20mm、20~40mm,表观密度2670kg/m3,压碎指标6.6%。外加剂:采用Gk—4A固状缓凝高效减水剂和GK—9A固状引气剂。 1.2试验配合比 试验采用内掺法,以石灰石粉替代不同掺量的水泥然后按表3的配合比成型混凝土试件。试验以R0为基准配比,通过改变石灰石粉掺量,研究石灰石粉对碾压混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响。 2石灰石粉对碾压混凝土工作性能的影响 碾压混凝土工作性能按《水工混凝土试验规程》(DL/T5150—2000)进行测试。掺入石灰石粉后,碾压混凝土拌和物的VC值出现降低的趋势,但随着掺入量的增加降低幅度减小。不掺石灰石粉时R0配比的VC值为8s,当掺入石灰石粉时,配比R1、R2、R3、R4都降至5s以内,说明石灰石粉具有固体减水剂的作用,适当的石灰石粉对改善碾压土的工作性能有益。VC值的大小是决定碾压混凝土可碾性和层间结合技术的关键。随着石灰石粉的加入,碾压混凝土液化泛浆时间缩短有利于碾压混凝土的层间结合,这主要是由于石灰石粉的密度低于水泥密度。采用等量替代法大大提高了碾压混凝土中浆量的体积,同时提高了浆砂比。同时,把混凝土看作是一个连续的颗粒堆积体,石灰石粉中的细颗粒对碾压混凝土起到级配微调作用,从而改善碾压混凝土的工作性能[3]。 3石灰石粉对碾压混凝土力学性能的影响 碾压混凝土抗压强度、静力抗压弹性模量和极限拉伸值按《水工混凝土试验规程》(DL/T5150—2001)进行测试。配比编号为R1和R2的7d强度比基准配比R0强度高,28d时虽仍有提高但提高幅度不太明显,到了90d强度基本接近;配比编号R3和R4的早期强度和后期强度均比基准配比强度低。说明:当石灰石粉的掺量不超过20%时可提高碾压混凝土早期抗压强度,对碾压混凝土后期强度无不利影响;当石灰石粉的掺量超过20%时,随着其掺量加大,碾压混凝土各个龄期强度降低。同时,从表4中可知,随着石灰石粉掺量的增加,碾压混凝土的静力抗压弹性模量出现先降低后增加的趋势,而碾压混凝土的极限拉伸值则出现与其相反的趋势,即先增加后降低。这表明适当石灰石粉掺量对防止碾压混凝土坝的裂缝是十分有利的。混凝土可以视为连续的颗粒堆积体,石灰石粉的细度比水泥小,石灰石粉的细粉分散在水泥颗粒之间,起分散剂的作用,可以对碾压混凝土进行级配微调,使碾压混凝土内部更加密实。同时在水化早期,有大量的网状C—S—H生成,石灰石粉的支点咬合作用有利于水化物产生,从而加速了C3S的水化[4],这种作用在早期十分明显,故一定量的石灰石粉可提高碾压混凝土的早期强度,但随着掺量的增加,混凝土内部参与水化反应的水泥越来越少,从而影响了碾压混凝土的强度。由于石灰石粉的等量替代提高了碾压混凝土的浆砂比,降低了碾压混凝土的VC值,从而起到提高碾压混凝土极限拉伸值、降低碾压混凝土静力抗压弹性模量的效果。 4石灰石粉对碾压混凝土抗渗性能的影响 碾压混凝土抗渗性能按《水工混凝土试验规程》(DL/T5150—2001)采用逐级加压法进行测试,抗渗等级以每组6个试件中2个出现渗水时的最大水压力表示。抗渗等级按公式:W=10H-1计算。分别对5组试件90d龄期进行抗渗实验得出如下结果:R0试件的抗渗等级大于W10;R1、R2、R3、R4试件的抗渗等级均大于W12。碾压混凝土的抗渗性能是指碾压混凝土抵抗压力水渗透的能力,碾压混凝土的密实程度决定了其抗渗性能的高低,随着石灰石粉的掺入,碾压混凝土抗渗性能有一定程度的提高,这是由于石灰石粉的掺入起到了微填充的作用,阻断了碾压混凝土内部的毛细通道,提高了碾压混凝土的密实度,进而提高了碾压混凝土的抗渗性能。 5石灰石粉对碾压混凝土抗冻融性能的影响 碾压混凝土工作性能按《水工混凝土试验规程》(DL/T5150—2001)进行测试。不同石灰石粉掺量的碾压混凝土90d龄期200次快速冻融结果。随着石灰石粉掺量的增加,碾压混凝土的质量损失率增加,相对动弹模量降低。当石灰石粉掺量不超过20%时,碾压混凝土试件可达到200次冻融循环;当掺量达到30%时,只能达到150次冻融循环;当掺量达到40%时,只能勉强达到100次冻融循环。碾压混凝土抗冻性能的好坏与碾压混凝土用原材料、碾压混凝土内部的孔结构及碾压混凝土密实程度等因素有关系。目前常用的方法是提高碾压混凝土的密实度和掺加引气剂。由于石灰石粉中的细粉颗粒对碾压混凝土有级配微调的作用,在一定程度上提高了碾压混凝土的密实度[5-6],但随着石灰石粉掺量的增加,碾压混凝土中的含量明显降低,导致其抗冻性能降低。所以,在碾压混凝土中掺入适量石灰石粉,并合理调整引气剂的掺量,仍可保证碾压混凝土具备一定的抗冻融循环能力。 6结论 a.一定掺量的石灰石粉具有降低碾压混凝土VC值、改善碾压混凝土的工作性能的作用。b.当石灰石粉的掺量不超过20%时,可提高碾压混凝土早期抗压强度,对碾压混凝土后期强度无不利影响。当掺量超过20%时严重影响碾压混凝土的抗压强度。c.适当掺量的石灰石粉具有提高碾压混凝土极限拉伸值、降低碾压混凝土静力抗压弹性模量的作用,对防止产生碾压混凝土坝裂缝十分有利。d.石灰石粉的加入对碾压混凝土的抗渗性能无不利影响。e.石灰石粉的过量加入会大大降低碾压混凝土的抗冻性能,但若掺量合理并适当调整引气剂的掺量,碾压混凝土仍具有一定的抵抗冻融循环的能力。石灰石粉作为一种新型掺和料,在碾压混凝土中的应用显得尤为重要,其合理利用具有广阔的应用前景和良好的经济效益,符合变废为宝、节约资源、保护环境的可持续发展的思路。 作者:赵哲 单位:石家庄滹沱新区投资开发有限公司 力学性能论文:管线钢组织及力学性能应用 1有限元模型建立 对模型作如下假设:基体是连续相,填料粒子是分散的;填料粒子具有均匀性和周期性;填料添加比例为5%。根据假设,建立反映不同填料粒子分布形式的有限元模型。实验所用材料为建筑工业用X90管线钢,其化学成分如表1所示。对真空脱气工艺冶炼后的工业用钢连铸坯料进行轧制。采用MULPIC层流冷却设备对矫正后的轧制钢板进行热处理。并依据多相组织调控机理对层流冷却设备进行参数设置,试验板材尺寸为18mm×3000mm×12000mm。对试验钢板的轧制表面、沿宽度方面的截面和沿长度方向的截面分别取样,进行打磨和抛光处理。其中所使用的金相腐蚀液为3.5%的硝酸酒精溶液。采用Axiovert-200MAT型光学显微镜(OM)和FEIQuanta600型扫描电镜(SEM)对试验钢组织进行观察;使用H-800型投射电镜(TEM)对双喷薄后的试样进行微观形貌的观察;采用GenesisXM2对实验样品进行能谱分析(EDS)。 2试验结果及分析 2.1X90钢的组织分析 热处理前试验钢板厚度中层纵截面处的微观组织。可以发现,试验钢的原始奥氏体组织为长50.0~65.0μm,宽20.0μm的长条状扁平形晶粒,并沿着钢板轧制的方向分布。同时在其晶界处出现大量多边形的铁素体组织,尺寸范围为3.0~7.0μm。由于基体的相变温度受到钢内高能奥氏体晶粒的影响,因此随着奥氏体晶粒的长大,相变驱动力增加,促进相变发生。同时,生成的铁素体的力学性能、晶粒大小及相变过程中的动态也与原始奥氏体晶粒尺寸相关。在工程生产实际中,可以采用细化奥氏体晶粒尺寸的办法,达到增加其形变量和降低形变温度,优化X90管线钢材料的力学性能。与X70管线钢不同,X90管线钢的主要组织为粒状和板条的贝氏体、多边形的铁素体以及残留M/A。图2为试验钢不同位置光学和扫描电镜分析。可以发现,试验钢的基体组织为贝氏体、铁素体以及M/A构成的多相组织。准多边形铁素体在横、纵截面的试样中沿轧制方向呈带状分布。这是由于过冷处理增加了奥氏体晶界能量,促使铁素在轧后空冷过程中形核、生长;经挤压后,试验钢中贝氏体相互交错且取向不同,增大过冷处理的冷却速率不利于增加粒状贝氏体及M/A的数量。终轧厚度为18mm的试验钢板透射电镜分析如图3所示。其中,粒状贝氏体和板条贝氏体分布在准多边形铁素体周围。板条状贝氏体是在中低温的转变温度下制备得到的,其宽度为0.5μm,位错密度高,可提高钢强度。在试验钢板条束间隙中发现M/A相,该相在TEM图片中呈白色或黑色条状,如图3(d)和3(e)所示。另外,由于试验钢添加了0.09%的Nb元素作为晶粒细化剂,因此X90钢的晶粒得到了一定程度的细化。这是由于Nb可以抑制奥氏体晶粒的生长。 2.2力学性能分析 试验钢不同位置试样的力学性能测试结果如表2所示。可知,轧制钢板的最高屈服强度为653MPa,最低为609MPa;抗拉强度为713~723MPa;最大的屈强比为0.89。在低温的抗冲击实验中,DWTT重锤冲击实验的剪切面积不小于80%,冲击做功的范围在213~247J的范围内。X90第三代管线钢的具有较低的屈强比及较高的延展性能,可减少裂纹和开裂的产生,增加其在应用过程中的安全性能。 3结论 (1)建筑用X90第三代管线钢组织由板条和粒状的贝氏体、M/A以及准多边形的铁素体的多相组织构成。低密度的准多边形铁素体能够提高钢基体的韧性;含Nb析出物可抑制位错的滑移和扩展;夹杂在位错之中的极硬M/A可以提高钢的强度。(2)经热处理后,试验钢具有较低的屈强比,较高的延展性能,能有效减少裂纹和开裂的产生,提高材料的安全性能。 作者:申喆 单位:焦作大学 力学性能论文:铝硅合金力学性能探析 1实验方法 1.1合金成分 为使合金具备较高的抗拉强度、良好的充型能力及较高的耐磨性等性能,选择硅含量为18%。实际生产中,常将含铁量超过2.0%的回炉料,做废铝处理或给压铸厂回用,为增加高铁铝合金的回收利用率,同时保证良好的工艺性能和使用性能,将加入铁含量定为3%。根据文献报道[1-2],高铁铝硅合金中锰的最佳添加量存在差异,现有报道主要集中在w(Mn)/w(Fe)=0.5~1.1,锰和铁含量相同时对高铁含量铝硅合金中的富铁相具有较好的中和效果,因此选锰加入量为3%(即w(Mn)/w(Fe)=1.0)。有资料表明[3-4],随着铜含量增加,合金密度和热裂倾向增大,耐腐蚀性和铸造性能降低,根据合金的种类和用途的不同,所选铜的含量不一样,铜的含量取5%。 1.2热处理工艺选择 根据相关文献[5],T6处理对于铝合金效果最好,即固溶处理后再进行人工时效。该热处理工艺可使高温时出现的富铁相扩散于基体中。人工时效可使富铁相均匀化。固溶温度选择525℃,保温时间4h,淬火采用水介质,温度为70~80℃的水。人工时效选择温度180℃,保温5h。 2试验结果与分析 2.1抗拉强度检测方法与数据 零件试样按GB/T228-2010《金属材料拉伸试验室温试验方法》规定尺寸加工,在电子万能试验机上进行拉伸试验,高铁含量的铝硅合金在加入一定量的锰后性能有所提升,但提升幅度较小(抗拉强度由118MPa提升到135.2MPa,提升幅度为14.58%),不足以消除铁元素对合金的影响。在加入锰的基础上,加入铜后合金性能有较大提升(抗拉强度由135.2MPa提升到168.8MPa,提升幅度为24.85%),基本已经能够消除铁元素带来的不利影响。合金经过T6热处理后,可以使性能再次提升到193.1MPa,相对于不含铁的铝硅合金(Al-18Si)抗拉强度提升28.73%,有利于扩大合金使用范围,这对铝硅合金的回收再利用具有重大意义。 2.2合金SEM及EDS分析 图1为Al-18Si-3Fe-xMn合金中主要相的SEM形貌。图1(a)为未加锰时即Al-18Si-3Fe中长条状和细长的针条状富铁相的形貌,含铝、硅、铁分别为65.79%、21.42%和12.79%,不含锰。图1(b)和图1(c)为Al-18Si-3Fe-3Mn中富铁相形貌。图1(b)含铝0.85%,含硅99.15%,不含铁和锰。图1(c)含铝、硅、铁锰分别为64.77%、18.51%、8.68%和8.05%。当锰含量为零时,即Al-18%Si-3Fe合金中富铁相的组成元素为铝、硅、铁,可认为这些相为三元富铁相。当锰含量为3%时,富铁相组成元素为铝、硅、铁、锰,可认为这些相为四元富铁相。图中浅灰色的相为初生硅。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu合金热处理前后主要相的SEM形貌和微区成分分析的位置,图2(a)含铝75.65%、铜24.35%,图2(b)含铝78.34%、铜21.66%。图2(a)中白色珊瑚状组织和图2(b)中白色组织是铝和铜组成的一种物相,铝和铜的原子比例分别为3.11和3.62,结合Al-Cu二元合金相图可以判定为Al2Cu相,虽然实际测得铝铜比大于2∶1,这是因为受到基体中α-Al的干扰和能谱仪电子束聚焦能力有限的影响。从图2可知,富铜相是以富铁相为核心方式析出和(Al+Al2Cu)共晶形式析出两种方式同时进行,这与文献[6]记载,当铜的质量分数大于1%时的析出方式吻合。从图2(b)中存在富铜相可以得知,部分富铜相尺寸较大,固溶处理并不能将其完全溶解。 2.3铸态组织结构观察与分析 从图3(a)和图3(b)可以观察到,Al-18Si合金中加入3%的铁后,出现粗大的双锥状富铁相,这种富铁相一般称为α铁相,双锥状富铁相对合金基体的割裂作用非常明显(合金强度从150MPa下降到118MPa)。从图3(c)可以观察到,在富铁含量的铝硅合金中加入3%锰可使富铁相和初生硅得到细化,富铁相形态由双锥状转变为三叶状、四叶状、块状、田字状和块状(即β相)。通过对相关文献分析[7-8],α铁相和β铁相都是通过δ高温铁相和剩余液相发生包晶反应生成,α铁相也可以通过包晶反应转变为β相。在平衡凝固过程中,δ高温铁相先析出。非平衡凝固组织中出现δ高温铁相,是由于在较大冷却速度下,δ高温铁相向β铁相的包晶反应变得困难,而不是较大的冷却速度抑制了β铁相的形核生长。在高温区,α铁相和β铁相分别通过包晶反应转变为β铁相,当冷却速度非常大时,包晶反应难以进行,而使δ高温相保留至室温。锰的加入,使α相从准稳定相转变为稳定相,L+αβ的包晶反应不再发生,L+δβ的包晶反应也受到抑制,L+δα的包晶反应受到促进。因富铁相由α铁相转变为β相,以及晶粒的细化,合金的抗拉强度得到一定提升(从118MPa提升到135.2MPa)。从图3(d)可以看到,在富铁含量的铝硅合金中加入3%锰的基础上加入5%铜后,合金中富铁相形态变化不大,Al2Cu相在富铁相周围析出。是由于Al2Cu相包裹了富铁相,从而减小了富铁相对合金基体的割裂作用,使得合金抗拉强度得到提高(从135.2MPa提升到168.8MPa)。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu合金经过T6热处理后,富铁相和初生硅相边角被钝化,铸态下的CuAl2在固溶处理过程中,重新溶解入基体中,形成过饱和固溶体。此时,快速淬入70~90℃的热水中,溶质的扩散和重新分配来不及进行,CuAl2的形核和长大无法实现,从而得到过饱和的单相α固溶体。从图4可以看到,固溶处理后铜元素的分布明显均匀化,铜元素在单相α固溶体中有较大的过饱和度,共格界面处的基体晶格产生畸变,对基体起到强化作用。同时认为,由于高温下原子扩散作用增强,热处理后富铁相周边剩余的CuAl2相与富铁相结合更紧密,CuAl2相与基体结合部分更圆滑,因此更有利于消除富铁相对基体的割裂影响,提高合金强度。通过两种方式对合金的强化,合金的力学性能得到较大提升(从168.8MPa提升到193.1MPa)。 3结论 Al-18Si-3Fe合金中加入3%锰后,富铁相形态得到改善,能够小幅度提升(抗拉强度幅度为14.58%)高铁含量铝硅合金强度,但不能完全消除铁元素带来的不利影响。Al-18Si-3Fe-3Mn合金加入5%铜后,析出的Al2Cu相包裹富铁相,减小富铁相对合金基体的割裂作用,使得合金抗拉强度得到提高(从135.2MPa提升到168.8MPa)。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu经过T6处理后,铜元素在单相α固溶体中形成较大的过饱和度,对基体起到强化作用,同时由于高温下原子扩散作用增强,热处理后富铁相周边剩余的CuAl2相与富铁相结合更紧密,CuAl2相与基体结合部分更圆滑。通过两种方式,合金的力学性能得到较大提升(从168.8MPa提升到193.1MPa),优于不含铁Al-22Si合金性能,实现铝硅合金的有效回收利用。 作者:李林鑫 单位:四川化工职业技术学院
热处理论文:建筑节能外围保温隔热处理技术 摘要:分析了传统节能外围保温隔热处理施工技术所存在的问题隐患及节能外围保温隔热处理施工技术的实质性运用方式,提出了拟定节能外围保温隔热处理工程施工技术的运用方案。 关键词:建筑节能;外围保温;隔热处理;施工技术 节能理论作为重点内容,被引入多数工业建筑之中。源于节能措施较为广泛,施工单位应汲取理论要点,并依据要点内容待施工项目进行分析,而后,根据项目所需,开展技术事项的运用,以充分保障建筑建造品质,以及节能目的,逐步完善建筑物建造工作。节能技术的发展周期较为漫长,其中,待技术分析便耗费较长时间,但是,随着外围热处理施工方式的不断延伸,待其相关技术的逐步运用亦赋予成熟化。因此,待过去几年间,研究人员针对节能技术的不断探索下,该技术获得明显进展,并且,改善了诸多热处理相关的隔热问题事项,在新型节能技术的运用下,该项目工程的施工内容得到质的提升。其内容在于保障建筑物的整体架构体系平衡,使之建造后内部空间得到优质改善。 1传统节能外围保温隔热处理施工技术所存在的问题隐患 1.1材料选取导致技术偏差呈现 建筑物的部分施工用材料相较一般构建较为严格,首要针对材料质地进行严格审查,而后待材质数值进行详细分析,经分析结果判定材料结构是否合乎工程运用规范,如若偏离,便可致使工程工艺受损,且施工品质亦同期波及。碍于现阶段节能相关技术类目众多,导致实质性进行施工期间,无法选取最具优势的技术开展施工内容。针对建筑的保温隔热施工事项,应将重点置于材料,材料质地紧密关联着节能技术的运用,如若材料质感偏低,便会造成技术运用失效,在造成时效延长同期,亦会致使工程建设方向呈现偏差。并且,在部分情境下,技术运用不规范,也会导致工程建设问题隐患呈现。 1.2施工规程偏离初始设定内容 实践施工事项是保障施工依据的关键,然而,传统技术要求颇为严格,导致从事相关技能工作者少之又少,专业技术人员缺失下,热处理作业内容无法得到完善。部分能力不足的工作者,因自身技能偏差原因,导致的作业事故不在少数。由此可见,其危害性十分严重,不仅会造成人身安全危害,同时也会因理论不足,引发施工后隔热基准于原定内容相差甚大。 1.3施工后的安全问题难以保障 建筑节能外围保温隔热处理,一般是将高效隔热保温材料粘贴或涂抹在建筑的外墙面,受施工技术,自然环境如冷冻、风雨需电、地震、火灾等因素影响,这些保温隔热材料容易发生脱落,不仅会影响到整个保温隔热体系的性能,还会形成大的安全隐患。尤其高层建筑外墙面,脱落现象一旦发生就很容易伤及无辜造成伤亡事故。 2节能外围保温隔热处理施工技术的实质性运用方式 2.1技术运用基础原理分析 对施工过程中各个技术要点逐一进行剖析是非常有必要的,建筑节能外保温隔热体系的基本原理是在利用保温与隔热材料的高效性能,来减少室内外的热传递作用,基本施工操作,是将保温隔热材料粘贴或涂抹在建筑的外围墙面,来保持建筑内的温度,达到高效节能的目的。 2.2材料选取方式 随着新型保温隔热材料的不断研发与革新,紧跟时代步伐是非常有必要的。作为整个节能工序的重要环节,材料的选取直接关系到整个建筑体系的保温隔热效果。多次实践证明,不定形的复合浆体保温隔热材料,可以有效避免传统材料所出现的种种问题,其导热系数低,可进一步提高建筑外围的保温隔热效果,与此同时,材料还具有防火功能,安全耐用,可满足不同条件的需求。 2.3节点部位处理技术 在建筑外围保温隔热处理过程中,由于建筑墙面门窗四角常易出现裂缝,如果处理不当,会导致这些部分的保温隔热涂层受自然因素或其他因素影响而发生龟裂或脱落,从而影响节能效果。应利用板材本身所具有的柔韧性,将板材的接缝与四角裂缝错开,加一块玻璃纤维网格布与门窗角平分线成90°放置、贴在最外则,加强外围保温隔热,抵抗结构的裂缝,加强保护层的抗开裂能力,从而有效解决墙面门窗四角裂缝导致的保温层裂缝问题。 2.4保温隔热体系技术操作规范 在界面处理上必须彻底,否则会影响保温隔热材料的粘结强度。针对抗裂砂浆设计,要确保材料层面防水性,避免在雨天施工。此外,需利用阻燃材料对保温隔热层做防火隔离设计,以确保整个保温隔热层的安全性。 2.5注意施工环境影响 外围保温隔热处理一般受需电、地震、冷冻等自然环境影响较大,因此在施工过程中,也需要考虑自然因素的影响,不能盲目施工,在天气恶劣的时候,要停止施工,一般应该选择在背风面,以及天气比较湿润的时候施工,这样可以有效降低高温和风对保温隔热材料的影响。 2.6对施工人员培训与施工过程的监管 作为一种技术性的工作,整个施工质量直接影响到建筑的保温隔热耗能,从而影响整体建筑体系的节能作用。因此,在实际操作前,需要及时对施工人员进行定期的培训和考核,施工过程中还需要进行严格的监管、控制和指导。 3拟定节能外围保温隔热处理工程施工技术的运用方案概况 某高层商住小区地下室、半埋式顶盖花园、车库、架空层,住宅楼主体等,其外墙采用蒸压加气混凝土砌块和外墙保温砂浆组合的具有保温隔热功能的复合墙体,采用塑钢中空玻璃窗,且与墙体连接处全部用保温板材及防渗抗裂砂浆填塞密实,针对小区的不规则坡屋面和平屋面,防水、保温难度比较大,采用新型聚氦发泡全粘结工艺,解决了小区不规则坡屋面、平屋面的防水、保温的难题,经过大量商住用户多年使用验证,墙体、屋面保温层无开裂鼓泡、渗水等。 4结论 经实践数据表面,热处理技术的运用共分六步:其一,优先给予施工内容以理论分析,根据分析所得,开展施工基本内容事项。其二,依据项目施工的素材选取准则,开展材料采定,材料首要具有隔温性质,其次具备相应安全性,最后是必不可少的防火功用。其三,构件处理技术的运用,以充分保障涂层面隔热效能。其四,水系隔离技术的运用,加设外层砂,以保障外围施工后的隔水效果。其五,后期施工中,待现场环境细节的处理,待自然灾害施以防备。其六,施工环节事项进行全程监督,以保证项目的建造质量。未来的建筑业,需工业整体共同开展探索内容,经验的不断累积,说明外围隔热技术即将发挥出其最大节能效用。 热处理论文:工程材料及热处理课程教学改革 摘要:《工程材料及热处理》作为机械类专业的必修课,存在内容多、课时数少、学生兴趣不大等问题,解决这些问题的唯一办法就是教学改革。本文从教学目的、教学内容与教学方法等方面探讨了该课程教学改革方案,在教改基础上选择Authorware作为开发平台,开发了便于操作和学生听课的CAI课件,并且根据教学实践,指出了在CAI课程教学中的应注意事项。 关键词:工程材料及热处理;教学改革;CAI课件 《工程材料及热处理》是机械工程类各专业的一门学科基础课,课程教学内容涉及面广、工艺性强、基础理论抽象、概念多。传统的课程教学中,在理论和基本知识方面教学时数较多,课堂教学以教师讲解为主,辅以少量照片以及黑板上画图等方式,既难以描述清楚微观状态,对于非材料类专业的学生其实用性和实际效果也不好,学生普遍反映学习枯燥、难以理解,影响学习效果和教学质量。随着教学改革的深入,新的知识不断增加,学时却在减少,我校《工程材料及热处理》课程教学学时为32学时,这对该课程的教学提出了新的要求。虽然现在MOOC、SPOC等教学方式正在兴起,但对教师和学生都有较高的要求。一个好的CAI课件可以实现传统教学所不能实现的灵活、形象、生动的效果,能显著加大课堂教学的信息量,增强教学内容的趣味性和吸引力,调动学生的学习热情,提高教学效果[1-4]。根据笔者多年的教学经验和CAI软件开发,本文对《工程材料及热处理》课程的教学改革进行了探讨。 一、课程教学改革的探讨 (一)教学内容的改革 《工程材料及热处理》课程的教学内容基本上是材料工程类专业所学几门主要课程的浓缩,教师往往以对材料专业学生的教学思路来进行讲授,对材料的内部结构与村料性能之间的关系讲解的较深。但对机械类专业的学生来说,他们毕业后的工作主要不是去挖掘材料性能的潜力,不需要深入研究获取材料性能的工艺问题,他们从事的主要是产品设计及解决产品制造过程中的工艺问题。因此,机械工程类各专业学生与材料工程类各专业学生对材料知识的要求,不仅深度上有差异,而且侧重点也应该完全不同。他们对各类材料的性能特点与适用范围只需要一般性的了解,侧重点是能够正确地选择材料,合理地选择加工方法和制定加工工艺路线,要求掌握各类零件在不同服役条件下的失效方式,并且根据服役条件、失效形式对材料使用性能的要求以及工艺性和经济性的要求,通过分析对比来选用材料。在市场经济的社会中,对学生实用性的要求显得更为重要。 (二)教学方法和手段的改革 《工程材料及热处理》课程涉及内容广泛,要在32学时的时间内获得好的教学效果,靠“教师机械灌输、学生被动接受”的传统方式是不行的。首先在课程的一开始就要能吸引学生,使他们产生学习该课程的兴趣。“绪论”是课程的第一课,因此很重要。在教学中我们发现,学生对新材料及其应用的内容较感兴趣,而这部分我们只作简介,因此将这部分内容放在绪论中进行。又如在绪论中,我们通过齿轮的生产过程,引出材料改性工艺与机械制造之间的关系。通过绪论内容的增补,既拓宽学生的视野,又能使学生对本课程产生兴趣。教师讲课时,如果只顾自己讲解,学生很难理解,更不会分析。在讲课要时经常提出问题,让学生回答,要启发学生进行思考,让学生开动脑筋想问题。如以拔丝加工工艺路线作为示例来分析思考塑性变形和回复与再结晶时的组织与性能变化及回复与再结晶退火的作用,同时还引出拔丝模具的设计应注意事项。在课外作业上,不要采用可以从书上直接找到答案的习题,要让学生做综合性分析思考题。教师要指导学生怎么去分析问题而不是只给出答案,要充分发挥学生对知识的综合运用、分析与创造性思维的能力。通过不断的积累,从而提高学生分析问题解决问题的能力。 二、课件的制作 CAI课件要根据使用目的和使用的具体情况来设计。从使用的角度应具有易用性、便捷性、开放性。在使用PowerPoint制作的许多课件中,采用的是顺序式的流程,很不方便。我们利用Authorware软件开发了Windows风格的下拉式菜单结构课件。图1a)为程序运行后的菜单界面一角。当选择某一菜单项后,主窗口中显示相应的内容,如图1b)。在教学过程中,有时需要将其他章节某一处的内容调出来,通过菜单选择非常快捷,从而方便了教学。屏幕教学就相当于屏幕版书,因此屏幕上的字数不能太多,而且也不能太花俏,以便于学生记笔记,因此,软件采用Windows界面,界面简洁,除了菜单外,只有几个页面跳转按钮,功能一目了然,教师操作也方便。但版书少了,大量的内容靠口述学生也难记忆,因此采用了许多文本按钮,当鼠标移到这些文本按钮上变为手形后,点击即出现详细内容,既可便于学生课堂记忆,也可用于自学。为了使学生获得感性的认识,课件中列举了大量的动画和录象,因为在课堂上不可能全部都播放,而且有些需要讲解,为了获得更好的效果,需要控制播放速度和暂停,因此采用自行设计的动画和录象程序,只要通过文本按钮点击就可调用。课程中有许多金相照片和图象,也采用自行设计的程序调用,图象是保存在专门目录里的,只要将文件名设为图号即可调用,便于扩展。 三、教学实践与思考 课堂笔记是很重要的,除了帮助获取知识外,还能使学生集中精神听课。CAI教学由于不要版书,教师讲课进度较快,而且信息量大,会造成学生来不及记笔记,这一点在其他高校的调查中也有同样的反映[5-6]。但如果学生整堂课都在记笔记,就少有时间去思考,笔者认为可以对记课堂笔记的方法作一些改进,教师将讲义精练了以后做成带有提问的“笔记”印发给学生,学生上课时只要在相应的地方做标记,同时根据教师指点做必要的补充和注释,这样就有更多的时间去记忆和思考。但这种方法在上完1-2次课后教师就要像检查作业一样去检查,以免学生对“笔记”产生依赖。当然,这种方法还有待实践去验证。应用CAI的目的是为了达到更好的教学效果。优秀的多媒体课件应该是教师教学经验、教学思想与多媒体技术之间的无缝结合,而不是将教学内容简单地进行媒体替换或把教学内容中不易表达和较抽象的东西通过多媒体形式形象地展示。对CAI课件的有效性可以采用一定的方法进行评价[7],最主要的应该是学生的评价,在使用中还会遇到各种各样的问题,只有通过不断的研究、反馈和总结,才能使CAI教学达到更好的效果。 作者:姜世杭 单位:扬州大学机械工程学院 热处理论文:建筑节能外围保温隔热处理施工技术研究 摘要: 建筑产业的发展越来越快,对于社会的经济影响越来越大,其对环境也有直接的影响,在建筑研究过程中所需要进行的就是建筑材料的节能化选择,使得建筑的绿化性逐渐得到发展。近年来对于南方的建筑保温的研究越来越重视,为使得在对环境不产生不利影响的基础上进行建筑的保温隔热的研究,就需要从材料上下手来达到最佳效果,因此,需要对建筑节能外围保温隔热处理施工技术进行研究。 关键词:建筑节能外围保温隔热处理技术 施工技术 研究分析 随着低碳概念的深入人心以及环保理念的全面深化,使得社会中各产业的发展逐渐往该方向靠拢,其主要的目的就是使得社会的发展与环境之间的矛盾得到缓和,进而使得社会各方面的发展趋向于稳定化,以及与持续发展原则相符合。在建筑产业方面更应如此,其主要改进的方向就是减少空调、电扇等电子产品的使用,需要采取绿色的方式来调整室内的温度,经过不断的研究发现科学环保的改进措施就是进行节能建筑材料的选择应用。本文主要探讨的就是建筑过程中应用建筑节能材料进行外围保温隔热处理施工技术的完善化研究。 1建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术存在的问题 对于南方而言其存在的主要问题就是没有地暖,夏天温度普遍高且持续的时间长,冬天处于湿冷状态,建筑无法提到较好的保温隔热的作用,导致其必须借助其他设备来进行温度的调控。针对这一问题进行的主要改进策略就是进行建筑材料上的分析以及其施工设计的研究等,但是该应用方式在南方的发展极为缓慢,主要原因就是建筑节能材料的选择问题,建筑的设计问题,材料的构架问题,施工技术的问题以及相关人员的素质问题等。 1.1建筑节能材料的选择问题 在南方建筑的施工过程中对于建筑节能材料的选择存在的主要问题就是选取的材料不科学以及不适用,与南方的气候合适度不高,导致易出现各种意外以及建筑的稳定性无法保证,建筑的保温隔热效果弱化等。具体体现就是选取的建筑节能材料主要就是建筑过程中的实际应用例子,其对于例子的使用地点以及使用条件的分析较为匮乏,在该种节能材料的使用过程中没有进行进一步的分析,导致其的实用性得不到体现,其会导致的后果就是由于材料的选择不合理而出现由于承重能力范围的不确定性导致危险的发生。 1.2建筑的实际情况探究以及设计问题 建筑节能外围保温隔热处理施工技术中还存在的严重影响其发展以及更新的问题就是设计问题以及实际情况探究的问题,主要就是在设计过程中,由于对于其设计环境的信息获取量不足,导致其的温度变化范围、湿度情况以及具体气候变化情况等的考虑不足,导致所进行的施工与实际的情况出现矛盾之处,不仅使得该施工无法正常进展下去,还会进一步的导致建筑的质量以及所预期的效果无法实现。 1.3施工技术以及相关人员能力问题 施工技术的问题就是建筑节能外围保温隔热处理施工技术的使用以及发展极为有限,其使用的方式较为单一,所掌握的技术较为有限,所使用的方法以及设备等较为落后,进一步使得该方面的建筑质量处于一个较为低下的水平,导致其的发展进一步受到阻碍;导致其发展无法顺利进行的另一个因素就是相关人员的素质不高,主要包括设计人员、勘探人员、管理人员以及施工人员等,其的能力不足以及整体的素质不高,导致该施工的整体运作处于一个较为不协调的状态,进而由于发展的不平衡性,导致无法取得较大的进步。 2建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术的改进研究 建筑产业是我国基础产业中的一个重要组成部分,主要体现就是几乎每一产业的进展与建筑产业都密切相关,建筑产业是国家的基础性产业之一,由此可见其的发展范围以及发展重要性极大,进行环保建筑的研究是有必要的。在南方一直以来所研究的重点方向就是住房的舒适性,即冬暖夏凉,其主要使用的工具就是空调,其存在的问题就是造成温室气体的排放量增加、导致环境污染严重化以及进一步恶化温度等,对于人体的健康而言也是极为不利的,其会破坏人体的自我温度调节能力以及使得人体的水分更为快速的蒸发。因此,需要进一步的发展完善建筑材料节能外围保温隔热处理施工技术。 2.1进行建筑节能材料的合理选择 选取建筑节能材料的主要准则就是改变材料选取者的观念,主要就是将设计中出现的不合理的借鉴以及参考会导致的结果进行全面合理的阐述,让其对此有一个深刻的认识,在材料的选取上投入精力,主要改进方向就是对材料的主要使用范围,即温度的控制范围以及周围的干湿度进行分析,在此基础上在进行适合的材料的筛选,主要运用的手段就是对比,进行材料效果、材料质量、材料承重范围以及材料的价格等多个方面进行综合探讨,最终获取一个最为合适的范围,必要时保留与之相似或者作用效果相差不大的方案以备不时之需,尽量做到不影响施工进程。 2.2进行科学的设计 进行科学设计的主要方式就是将其设计地点的海拔、地势、地形进行详细的勘探,对该地的气候变化、天气的衍变、各种时节具体的气候情况、温度的具体变化范围等进行详细的分析,在此基础上在根据所选取的材料,所规划好的房屋构架方案进行进一步的结合分析,在此基础上进行设计,其设计的主要效果就是将保温隔热的效果具体化以及实际化。 2.3进行施工技术的研究以及相关人员的能力锻炼 对施工技术方面进行的主要研究就是引进先进的设计理念设计方案以及设计手段技术等,在此基础上结合实际的发展需求以及发展现状进行分析,同时进行的就是对相关人员进行该方面专业人才的技术辅导,使其的能力能够在具体的实践过程中逐渐提高。 3结束语 建筑节能外围保温隔热处理施工技术在南方的实际发展过程中存在的问题较多,对此进行发展的主要方案就是将其存在的问题采取具体的措施改进。 作者:施华斌 单位:福建省龙津建筑工程有限公司 热处理论文:建筑保温隔热处理技术研究 保温隔热处理中,材料的选择以及工艺技术的实施,直接影响到整个建筑的节能效果。在建筑外围保温隔热施工过程中,受施工技术的不成熟,监管不严格,材料选取的不恰当等因素影响,使得保温隔热材料的应用性能不能发挥出最佳状态,建筑外围保温隔热作用与理想效果相差甚远。比如说,建筑节能外围保温隔热处理中,常采用泡沫塑料作为外墙的保温层,这种材料极易燃烧,危险系数较高。 关于建筑节能外围保温隔热处理技术体系,我国建筑部颁布了多项相关标准。作为一种技术性工作,建筑外围保温隔热处理工作,也需要施工人员具备相应的技术能力,稍有不慎就会严重影响工程效果。但从实际实施情况来看,施工技术规程在实际的施工中并未得到妥善遵循,理论要求的标准与实际情况间的差距依旧很大。建筑节能外围保温隔热处理,一般是将高效隔热保温材料粘贴或涂抹在建筑的外墙面,受施工技术,自然环境如冷冻、风雨雷电、地震、火灾等因素影响,这些保温隔热材料容易发生脱落,不仅会影响到整个保温隔热体系的性能,还会形成大的安全隐患。尤其高层建筑外墙面,脱落现象一旦发生就很容易伤及无辜造成伤亡事故。 施工过程中的技术探讨 近几年,建筑能耗在我国各项能耗中所占据的比例相对较大,随着可持续发展要求的提高,对建筑产品进行节能改造是非常有必要的。作为建筑工序中最为有效的节能方式,在建筑中展开外围保温隔热处理,不仅可以减少对空气的污染指数,还可以有效利用能源减少能耗,其应用前景广阔,社会经济效益高。结合我国建筑节能外围保温隔热处理施工技术中存在的一些问题,对施工过程中各个技术要点逐一进行剖析是非常有必要的。 1原理分析 建筑节能外保温隔热体系的基本原理是在利用保温与隔热材料的高效性能,来减少室内外的热传递作用,基本施工操作,是将保温隔热材料粘贴或涂抹在建筑的外围墙面,来保持建筑内的温度,达到高效节能的目的。 2材料的选取 随着新型保温隔热材料的不断研发与革新,紧跟时代步伐是非常有必要的。作为整个节能工序的重要环节,材料的选取直接关系到整个建筑体系的保温隔热效果。多次实践证明,不定形的复合浆体保温隔热材料,可以有效避免传统材料所出现的种种问题,其导热系数低,可进一步提高建筑外围的保温隔热效果,于此同时,材料还具有防火功能,安全耐用,可满足不同条件的需求。 3节点部位的处理 在建筑外围保温隔热处理过程中,由于建筑墙面门窗四角常易出现裂缝,如果处理不当,会导致这些部分的保温隔热涂层受自然因素或其他因素影响而发生龟裂或脱落,从而影响节能效果。因此,在粘贴板材时,应利用板材本身所具有的柔韧性,将板材的接缝与四角裂缝错开,加一块玻璃纤维网格布与门窗角平分线成90°放置、贴在最外则,加强外围保温隔热,抵抗结构的裂缝,加强保护层的抗开裂能力,从而有效解决墙面门窗四角裂缝导致的保温层裂缝问题。 4保温隔热体系技术操作 ①在界面处理上必须彻底,否则会影响保温隔热材料的粘结强度;②针对抗裂砂浆设计,要确保材料层面防水性,避免在雨天施工;此外,需利用阻燃材料对保温隔热层做防火隔离设计,以确保整个保温隔热层的安全性。 5注意施工环境的影响 外围保温隔热处理一般受雷电、地震、冷冻等自然环境影响较大,因此在施工过程中,也需要考虑自然因素的影响,不能盲目施工,在天气恶劣的时候,要停止施工,一般应该选择在背风面,以及天气比较湿润的时候施工,这样可以有效降低高温和风对保温隔热材料的影响。6对施工人员培训与施工过程的监管作为一种技术性的工作,整个施工质量直接影响到建筑的保温隔热性能,从而影响整体建筑体系的节能作用。因此,在实际操作前,需要及时对施工人员进行定期的培训和考核,施工过程中还需要进行严格的监管、控制和指导。 工程应用实例 笔者参与建设的某高层商住小区地下室(半埋式顶盖花园)、车库、架空层,住宅楼主体等,其外墙采用蒸压加气混凝土砌块和外墙保温砂浆组合的具有保温隔热功能的复合墙体,采用塑钢中空玻璃窗,且与墙体连接处全部用保温板材及防渗抗裂砂浆填塞密实,针对小区的不规则坡屋面和平屋面,防水、保温难度比较大,采用新型聚氨酯发泡全粘结工艺,解决了小区不规则坡屋面、平屋面的防水、保温的难题,经过大量商住用户多年使用验证,墙体、屋面保温层无开裂鼓泡、渗水等。保温隔热方面,通过小区会所楼顶的大开间会议室多年的运营记录,以上措施起到了良好的保温隔热、节约能耗的作用。 结语 合理科学的实施建筑外围保温隔热技术,可在实现保护建筑的主体结构的目标的同时,有效隔避免室内外的热传递作用,从而达到高效节能的目的。虽然我国建筑节能外围保温隔热能技术体系已经得到了一定程度的运用和发展,但相比部分发达国家来说,依然存在着一定的差距,面向未来,我们还需要进一步探索和发现,只有不断总结经验,不断实践改进和创新,才能使建筑外围保温隔热技术发挥其最大的节能功效。(本文作者:唐汝滨 单位:韶关市第一建筑工程公司) 热处理论文:热处理对食品品质的作用探究 本文作者:刘洋涛、陆利霞、林丽军、熊晓辉 单位:南京工业大学食品与轻工学院 肌原纤维粗丝中的肌球蛋白是最主要的肌原纤维蛋白。肌球蛋白由轻链与重链2个部分组成[6]。肌球蛋白轻链与重链具有不同的热稳定性,且不同种类之间差距较大,如白色石首鱼酶解肌球蛋白轻链在80℃形成二聚体,而白眼雪鱼的酶解肌球蛋白轻链则基本不形成二聚体[7]。ReedZ.H.等研究发现,鲑鱼肌球蛋白的表面疏水性在18.5~75.0℃范围内随温度的升高而升高,之后维持稳定[8]。罗非鱼肌球蛋白轻链与重链的表面疏水性在30~40℃范围内都呈上升趋势,其中重链到达70℃之后近似稳定,而轻链虽呈上升趋势,但变化不大[9]。箭齿鲽肌球蛋白的表面疏水性在20~65℃范围内持续增加[10]。蛋白质分子的表面疏水性可能与形成蛋白质分子的氨基酸残基的疏水性有关。肌球蛋白的表面疏水性发生变化说明分子内或分子间的疏水作用力发生了改变,达到一定程度后必然导致蛋白完全变性。VisessanguanW.等观察到肌球蛋白的α-螺旋在15℃条件下开始展开,并一直持续到65℃[10]。这与肌球蛋白表面疏水性的变化有相同变化趋势,可能是蛋白质结构的展开使得更多的氨基酸疏水性残基暴露的原因。鲑鱼肌球蛋白总巯基含量在18.5~50.0℃范围内保持稳定,超过50.0℃后开始下降。表面活性巯基含量则随着温度从18.5~50.0℃升高而逐渐增加,超过50.0℃后则表面活性巯基及总巯基含量均减少[8]。但箭齿鲽肌球蛋白表面活性巯基含量在20~30℃内显著减少,在30℃之后稳定[10]。肌球蛋白表面活性巯基含量在低温加热的条件下因蛋白质结构的展开可能会有所增加,在一定温度范围内可能因为表面活性巯基结合形成二硫键,从而造成其含量下降。 肌球蛋白与肌动蛋白在三磷酸腺苷ATP供能或死后僵直的情况下可结合形成肌动球蛋白。肌动球蛋白的热稳定性与肌球蛋白的热稳定有密切的联系,且在一定程度上又有所差异。肌动球蛋白的表面疏水性随加热温度的增加与肌球蛋白相类似,并可能都是由于蛋白质二级结构,如无规卷曲的展开造成的[11],且其展开速率会因温度的升高而加快[12]。蛋白质结构的展开与凝聚可能导致其特性的改变。如马鲛鱼肌动球蛋白在加热过程中黏度与Ca2+ATP酶活性均显著降低[13],罗非鱼的肌动球蛋白在42和45℃热处理条件下产生聚集物[14],八线马鲅肌动球蛋白则在40℃以上条件下形成不溶性聚集物[15]。罗非鱼的肌动球蛋白在产生聚集物时表面活性巯基含量出现最大值,并在95℃加热条件下减少至50%。与此同时,总巯基含量随温度的升高而减少[14]。八线马鲅的表面活性巯基含量在50℃以下随温度的升高而升高,之后开始下降,在高于50℃条件下有二硫键形成[15]。在45℃以上的热处理中,肌动球蛋白多以非共价键形成聚集物,超过75℃则多以二硫键形式形成聚集物[14]。 肌浆蛋白的组成较为复杂,其中主要包括具有生化特性的各种酶类和赋予肌肉颜色特性的色素蛋白[16]等。在高温条件处理下酶会因变性失活,但在低温加热条件下,部分酶类将保留一定的催化活性,如55℃热处理后鱼肉中仍可检测出蛋白酶活性[17];且经55℃加热10min,鱼肉中磷酸酶的活性仅降低为原来的10%[18]。低温加热处理过程中的酶催化反应必然会引起鱼肉组成和品质的变化。肌红蛋白是主要的色素蛋白。不同结构的肌球蛋白具有不同的热稳定性,ThiansilakulY等通过动电势分析测得东方小头鲔肌红蛋白的等电点为5.25,氧合肌红蛋白与高铁肌红蛋白的变性温度分别为61与60℃,即60℃以上的热处理会使肌红蛋白发生变性[19]。在达到肌红蛋白变性温度前,伴随温度的升高和加热时间的延长,氧合肌红蛋白变得更易氧化和构象变化,而高铁肌红蛋白却出现变稳定的趋势。此外,有研究表明肌红蛋白会引起肉制品中脂质氧化[20],罗非鱼肌红蛋白具有促氧化能力,在45℃以下的热处理对其促氧化能力不受影响,但更高的温度则会导致其促氧化能力的降低。高铁肌红蛋白的促氧化能力在68和90℃条件下相差不大,而氧合肌红蛋白的促氧化能力受温度的影响则较大[21]。因此,低温加热不能有效防止因肌红蛋白引起的脂质氧化,反而可能因温度的提高加速脂质氧化。 肌基质蛋白是主要的结缔组织蛋白,其中最为重要的便是胶原蛋白。胶原蛋白的含量与鱼肉的质地有一定联系,低胶原蛋白的鱼肉较为柔嫩[22]。胶原蛋白会在加热过程中溶解或解链,对鱼肉质地产生影响[23]。 热处理必然导致鱼肉脂质的氧化,其中不同的热加工形式对鱼肉脂质具有不同的影响,如在油煎过程因C16∶0、C14∶0和C22∶0的损失造成饱和脂肪酸含量损失70%,罐装过程3种脂肪酸损失40%。在微波加热过程中因C24∶1含量的增加,使得单不饱和脂肪酸含量增加38%[24]。但微波加热过程中游离脂肪酸含量会显著减少,共轭二烯烃的含量增加,过氧化值减少[25]。ω-3不饱和脂肪酸在热加工过程中损失较大[24]。鱼肉脂质的过氧化值在烟熏过程中减少,在油煎、烘焙、烧烤加工中则会增加。在多种热加工中都会导致TBA(硫代巴比妥酸)值增加[26]。 鱼肉综合品质受热的变化主要表现在质构特性、颜色等方面。适当的热处理对鱼肉质构特性和色泽具有提高作用。如30℃处理的鲤鱼具有最好的食用品质[27],热处理的新鲜草鱼在硬度、脆性、弹性和咀嚼性方面都好于生鲜草鱼[28];在60~100℃热水处理中,熟肉的硬度、凝聚性、弹性和咀嚼性较生肉提高,升高温度有利于上述质构指标的提高[29]。但品质特性会因鱼肉种类的不同而产生不同的变化,如对虹鳟在30~70℃范围内进行热处理,发现伴随温度的升高其亮度显著增高,硬度增加[30]。但是通过对鲍鱼沸水蒸煮3h后观察,发现无论是垂直切片还是交叉切片获得的肌纤维与生肉肌纤维相比体积都相对较大,而弹性和抗拉强度则相对减小[31]。加热会使鱼肉中部分蛋白分解[32],结缔组织被破坏,从而提高咀嚼特性,在此过程中胶原蛋白的分解与凝胶作用可能会使鱼肉发亮[33],提高色泽。KongF.B.等使用121.1℃油浴对鲑鱼加热发现其嫩度变化分为快速韧化、快速嫩化、慢韧化、慢嫩化4个阶段,在此过程中当85%以上胶原蛋白溶解时剪切力同时达到最低值,并发现蒸煮损失和皱缩面积与剪切力改变有显著关联[34]。热处理使鱼肉蛋白疏水区域暴露,蛋白分子变性或形成聚集物。在此过程中,随表面疏水作用的提高则会使蛋白分子持水能力下降,水分与蛋白分子的结合被破坏,使水分更易流失,且能导致组织蛋白相互收缩,游离脂肪酸则会发生聚集或体现一定的乳化作用。但过度加热会使鱼肉品质下降[35],蛋白的过度变性,风味物质大量损失,感官特性降低,令人难以接受。 目前有关热加工对鱼肉影响的研究总体而言较少。一方面只片面研究鱼肉组成中某一种特定组分随温度变化的情况,而忽视了各种成分之间的相互影响;另一方面,如何同时保证水产品感官品质和营养品质尚未进行研究。结合目前水产加工的现状而言,水产品的热处理与冷处理研究应耦合起来,并不仅单纯地研究冷或热处理后的影响,而应复合考虑连续的冷热处理对鱼肉的影响,从而提高鱼肉的食用品质。 热处理论文:工程热处理课改实践教学分析 一、引言 工程材料与热处理课程是应用型高校机械类和近机类各专业必修的技术基础课。根据应用型高校的人才培养方案,本课程从机械工程的应用角度出发,阐明机械工程材料的基本理论,系统介绍材料的成分、组织和性能之间的关系,以及加工工艺对材料组织和性能的影响。课程的教学目的是,使学生在掌握工程材料基本理论和基本知识的基础上,具备根据机械零件的工作条件和性能要求,进行合理的选材与热处理工艺制定的初步能力。实验教学是该课程主要的教学环节之一。近年来,由于各高校专业调整和教学计划的变更,包括本课程在内的教学学时被压缩,其实验教学也受到了很大的影响,因此为了适应新的教学形势,对工程材料与热处理课程实验教学进行改革,建立新实验教学模式,以适应当前新人才培养方案和教学计划,是势在必行的重要研究课题。 二、课程实验教学改革的必要性 (一)课程实验教学的作用和地位 工程材料与热处理课程实践性强,其主要基础理论及一些专业理论都是通过实验并总结实验的规律而建立起来的。实验教学作为重要的课程教学环节之一,对于学生加深理解和掌握课程内容,了解工程材料的成分、组织和性能之间的关系,从而初步学会典型机械零件的选材和热处理工艺制定具有重要的意义;同时,实验教学也是培养应用型高校工科学生工程意识和创新思维的重要手段。对于本课程来说,其突出特点是概念多、内容杂、知识抽象,如果不通过实验教学,学生很难掌握课程的基本知识。例如,对工程材料的组织,只有在光学显微镜,有的甚至必须在电子显微镜下才能观察到其特性,这是在课堂教学中无法实现的。课程中有许多基本结论,也是建立在实验的基础上的。因此,高质量的实验教学是提高课程教学质量的重要途径。 (二)实验教学存在的问题 1.实验内容少。由于学时不足,只能开设两个实验,且两个实验之间缺少有机联系。对钢经热处理前后的组织变化没有直观的对比,学生对钢的平衡组织和非平衡组织的概念理解不透。热处理实验后,学生没有时间进行金相试样的磨制,影响了对金属材料金相分析方法的掌握和运用。 2.学生在实验中缺乏自主性。在整个实验教学中,学生始终处于被动状态,基本上是教师讲,学生照着做。这种教学方法,学生的实验能力和动手能力都得不到提高,影响实验教学的效果。 3.学生对实验教学兴趣不高。由于前述原因,使大部分学生对本课程实验缺乏足够的兴趣,主要表现在实验课前不预习,不看实验指导书;实验中操作不认真,能不动手就不动手;实验报告不规范等。此外,笔者对本课程实验教学作过一次调查,参加调查的学生分别来自机械制造专业、材料成形及控制工程专业和汽车服务工程专业,共收回调查表152份,其主要调查内容及结果。从调查结果可看出,学生对该课程实验教学不满意度很高,说明实验教学已到了必须改革的时候。这就促使我们从2008年开始,对工程材料与热处理实验教学计划、教学方法和教学模式进行了根本性的改革,摒弃传统的实验教学计划,建立新的实验教学模式。 三、课程实验教学改革的基本思路 (一)新实验教学模式的目的 在不增加课程教学学时的前提下,丰富实验内容;发挥学生在实验教学中的自主性、能动性和创新性,变被动为主动;提高学生的实验设计能力、实验动手能力和实验结果分析能力;使实验教学成为课堂理论教学的重要补充,为学生学好工程材料与热处理课程奠定基础;培养学生掌握或了解金属材料金相分析的基本方法、实验方案的制订能力及对相关实验仪器的试用和保养常识。 (二)新实验教学模式的设置原则 新实验教学模式设置的原则是:实用性、互动性、综合性和开放性。实用性就是严格根据课程教学大纲要求合理安排实验,并尽可能结合生产实际,使学生通过实验,理一步理解和掌握工程材料的成分、组织和性能之间的关系,为学习后续课程、毕业设计及在以后实际工作中正确选材及安排热处理工艺打下必要的基础。互动性是指在实验教学中,做到学生和指导教师互动,各基本实验内容之间的互动,工程材料与热处理课程与后续的各专业有关专业课程之间的互动。充分发挥学生在实验中的自主和主导作用,使学生全面理解实验教学目的要求,克服以往实验内容分散,各实验间缺乏有机联系的不足,为以后学习专业课奠定良好的基础。综合性实验是实验教学改革的重点内容。合理设置综合性实验,能使学生全面、深入地理解实验目的和实验方法,培养和提高学生制订实验方案、设计实验步骤、分析实验数据的能力。开放性是指对于大部分实验,教学计划中只规定基本要求,其实验名称、实验目的、实验步骤、实验报告格式均由学生自行设计,学生还可以自主选择指导教师,其实验主要由学生在课程教学学时外进行,通过精品课程网络实验预约系统,学生可在开课学期内任意时间进行预约,并完成实验。 (三)新实验教学模式的保障措施 为了保证实验教学改革的顺利进行,从转变教学管理机制到实验室条件的必要改善均须得到有力的保障。在教学管理方面,打破以往的课程考核模式,允许部分学生在课程考试结束后再自主完成综合性实验,然后由任课教师给出本课程的最终成绩。同时为了保证学生自觉地在课外时间完成实验,对按要求完成实验并合格者,给予适当的奖励学分,作为学生完成学校规定必须达到的任选课学分的组成部分。实验场地的扩充、实验仪器的添置以及指导教师的足量配备是新实验教学模式顺利推行的基本前提。为此我们增添了一批金相显微镜、热处理加热设备、金相试样制备设备、数显硬度计(洛氏、布氏、维氏和显微硬度计),同时还添置了金属材料熔炼炉、多功能辉光离子表面处理设备、真空加热炉、万能磨损试验机和盐雾试验机等。为了满足学生自行选择实验时间,除了增设实验员,我们采取了任课教师和实验室专业指导教师共同负责的方法,以确保实验室全天候开放。 四、改革后的实验教学方案 经过教师讨论,并吸收学生意见,新的实验教学方案分为三个模块:基础实验、金相互动实验和综合性实验。 (一)设置基础实验 利用有限的课堂实验教学时间,使学生掌握金相实验室和热处理实验室各种仪器仪表的使用方法和保养方法。增设“金相分析与热处理工艺实验仪器使用方法”实验,为学生完成开放性实验和综合实验打下基础。 (二)设置金相互动实验 该实验设计思路为:由实验室的指导教师按照实验大纲要求事先准备好各种不同组织的试样,如各种碳素钢经不同热处理后的金相试样、各种铸铁的金相试样、常用合金钢经不同热处理后的金相试样、常用非铁合金金相试样等。学生通过网上预约或口头预约,5~6人为一组进行实验。实验时每组学生保证有一名指导教师,通过不同类型试样的观察分析和对比,让学生充分了解不同工程材料及经不同规范热处理后组织的差别,进而分析性能上的差别以及造成这些差别的原因。在选取分析试样类型时,指导教师要引导学生根据自己的专业进行选取,以便为后续学习专业课奠定基础。如对于机械制造和光机电一体化专业,要侧重于对结构钢和铸铁等材料的金相分析和热处理工艺制定,而对于材料成形及控制工程专业的学生则侧重于对模具钢和低碳钢材料的分析。 (三)设置综合性实验 该实验内容包括典型零件的选材、热处理工艺的制定和操作、力学性能测试、金相试样制作、金相显微组织分析、金相照片制作等内容。由于实验内容多,时间长,学生主要利用课外时间完成。要求4名学生一组,自主选定指导教师,自行确定实验目的、实验步骤和实验方法。实验后写出实验总结或实验报告,由指导教师批阅并给出成绩。该实验可以和学生创新设计项目或科研项目结合起来完成,其成绩按一定比例计入工程材料与热处理课程最终成绩。 五、实行新实验教学模式取得的效果 经过两年多时间的实践,本课程新的实验教学模式已基本确立,并制定出相应的教学计划和实验教学大纲。新模式的运行也取得了良好的效果,从最近在学生中进行的调查结果显示,学生对本课程实验教学的满意度达到94%。具体来说: (一)提高了学生对实验教学的兴趣和积极性由于新的实验教学模式建立在以学生为本的基础上,特别是综合实验全部由学生自行设计,给学生提供了充分发挥其主观能动性的平台,极大地调动了他们的学习兴趣和积极性,变“要我学”为“我要学”,形成了良好的实验教学氛围。 (二)收到了良好的实验教学效果,促进了课程建设及教学质量的提高 为了解实验教学改革成果,最近我们对学生进行了抽查,检查内容为:实验报告、实验现场操作和卷面测试等。其主要结果为:实验报告全部规范,成绩达良好以上的比例为65%;现场操作合格率95%;卷面测试成绩合格率95%,成绩良好以上的比例为60%。实验教学效果的提高,有力地促进了课程建设和课程教学质量的提高。 (三)学生真正学到了知识,提高了动手能力、分析问题和解决问题的能力 以往学生对各种金属材料的不同状态的组织和性能只是死记硬背,以应付考试,而不理解它们之间的相互关系,所以出现课程一结束也就全部忘记的普遍现象。从最近两届学生的毕业设计来看,在零件的选材和热处理工艺制定方面的问题已大大减少,毕业设计质量上了一个新台阶。 六、结束语 要提高工程材料与热处理课程教学质量,为培养新时期的应用型创新人才奠定必要的工程技术基础,对课程内容设置、课程教学模式、教学方法和手段进行改革是迫切要解决的问题。实验教学改革是课程教学改革的重要组成部分,对于应用型高校,实验教学改革因受实验条件、课时等诸多因素影响,比课堂教学改革更为滞后,难度也更大。以实用性、开放性、互动性和综合性为原则的改革是我们对工程材料与热处理课程实验教学改革进行的初步探索,实践证明,这种实验教学模式以学生为本,使学生变被动为主动,既提高了学生的学习兴趣,又能充分发挥其主观能动作用,因此能取得较好的教学效果。 热处理论文:机械材料热处理教学革新思路 1以工作过程为导向,重视课程体系改革 1.1教学中存在的问题 传统的机械工程材料及热处理课程体系,由于追求课程内容的完整性,采用传统的教学性模式,忽略了该课程与其他课程的相互渗透与关联,导致学生工程应用能力不够,综合能力较差。因此,必须重组课程体系,以形成具有应用性、综合性及先进性的新课程体系。 1.2合理选择更新教学内容 基于我们的工作过程,在教学内容的选取上,针对不同的专业,以对综合能力的要求为依据来决定课程内容的取舍。例如,对于机械类的学生毕业后主要从事产品设计与制造工作,传统的教学只注重于材料的选择与加工环节,而在材料科学发展日新月异的今天,还应学会正确处理材料科技进展与人类文明及经济发展的关系,从环境保护和可持续发展角度评价使用材料。具体教学时,在重点介绍钢铁材料、有色金属材料及热处理等方面内容的基础上,增加了功能材料、纳米材料等反映当前科技发展成果的新型材料,使学生在校学习期间能及时了解本专业的最新科技发展现状,以开拓学生的视野。 1.3精炼课程内容,以“必需够用”为度 在工作过程中,我们提倡经典内容简练化,并不是通常意义上的删繁就简,更不是降低课程的基本要求,而是通过贯通、渗透、举一反三的方法,使学生学会思维的过程,掌握应用的途径。例如金属学原理部分的核心就是铁碳相图,在传统的教学中,通过金属与合金的晶体结构、结晶相与组织及二元匀晶相图、共晶相图,逐步引出铁碳相图。这些内容对材料专业的学生是必需的,而对机械类专业的学生来说有些并不是必需的。如果直接引入铁碳相图,把相图所需的概念结合铁碳相图进行讲解分析,一方面可较为准确地反映“必需够用为度”的教学方针,另一方面也可在较短的学时内加强对铁碳相图的理解应用。 2工作过程中采用导学式教学模式,重在引导,贵在启发 2.1导学在教学工作过程中的应用 课堂教学的创新在于最大限度地调动学生学习的积极性和主动性,因为兴趣是最好的导师。导学式教学法正是摒弃传统教学模式,向素质教育转轨的一种教学方法,体现了以“培养学生创新精神和实践能力”为主旨的教学模式,其最终目标是激发学生学习的内驱力,提高课堂教学质量与学生学习的兴趣,从而达到培养学生自学能力、实践能力及创新意识的目的。针对机械工程材料及热处理的特点,教学方法的设计应该在大纲的指引下,以课本为基础,以培养学生自学能力、实际能力、创新意识为目标,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。 2.2导学教学模式 导学模式采用课前导学,首先是对知识点的综述。使学生了解所学知识的背景与含义,建立起自己的智力模式,找到解决问题的策略,学生需要知道的、涉及该内容的详细信息和一些必要的预备知识都要反映在其中。课中导学采用只讲基本知识,少而精,要富有启发性,在此基础上把一部分内容留给学生自学,有利于训练学生的自主学习能力。授课则侧重于引导学生建立知识结构,掌握学习方法,并关注理论背景。导学的课后督导也是课程教学设计的重要内容。课外学习并不意味着教师在学生学习过程中退出,答疑和质疑就是教师参与学生自主学习的两种方式。答疑是教师向个别学生解答疑难问题,学生可以向教师提出学习中自己解决不了的问题。质疑是教师向学生提出问题,以便了解学生掌握知识的深度、学习能力水平和学习方法等情况,更好地指导学生进行自主学习。 2.3导学教学环节 导学的过程包括导入、导读、导议等几个过程。导入是课堂艺术的开始。良好的导入能集中学生的注意力,调动学生的求知欲,把他们引入探索知识奥秘的境界,为后续各环节的顺利进行打下良好的基础。导入的方式有多种,在教学中可根据教材的不同特点,采取不同的导入方式。如联想法、实验法、问题法和提问法等。导读法是提高自学能力的关键。培养学生的自学能力,使其掌握好的学习方法,是教学中的一项重要任务。在教学中要指导学生学会基本的原理及分析方法,理清知识结构,重视新、旧知识的联系和迁移,注重理论和实践的结合。导议法是课堂艺术的高潮。导议最突出的特点是运用启发式教学,以学生为主体,以教师为主导,围绕中心议题展开讨论。 3以工作过程为导向,让实践教学贯穿课程主线 3.1丰富课堂中的实验演示,工作中加强直观教学 机械工程材料及热处理这门课中,一些基本概念和规律都具有非直观性的特点,以往的抽象讲述,常导致学生对理论不理解,甚至听不进。因此,教学中尽可能想办法进行一些演示性实验,这对于提高学生的学习兴趣很重要。如讲到金属结晶的过程时,由于金属或合金不透明,无法直接观察其结晶过程,学生缺乏直观认识,对于形核和晶核长大两个过程似懂非懂。考虑到晶体都有共同的结晶规律,教师在讲述这部分内容时可借以观察其他透明物质如盐类晶体的结晶,来帮助学生了解金属结晶的过程。例如,在玻璃片上滴一滴饱和氯化钾溶液,然后放在投影仪上同学生一起观察它的结晶过程。随着液体的蒸发,结晶首先从液滴的边缘处开始,逐渐向中间扩展。结晶的第一阶段是在液滴的最外层形成一圈细小的等轴晶体,然后以这些等轴晶为核心开始向各个方向生长柱状晶。那些向液滴中心生长的柱状晶由于容易及时得到液体的补充,发展较快。晶体除了向液滴中心生长外,在垂直于柱状晶主轴的方向上还会长出二次、三次晶轴,形成了典型的平面柱状树枝晶。随着结晶过程的进行,最后在液滴的中心部位形成不同位向的等轴状树枝晶。铸锭的结晶过程和组织与此实验非常相似。通过这样一个演示性实验,可使学生在课堂上注意力高度集中,在饶有兴趣之中加深了对金属结晶规律及一些重要概念的理解。教师在教学过程中通过这种边讲授理论知识,边通过实验演示的方式,使课堂教学由教师传递信息为主的过程变成师生共同对信息再加工、接受的过程。这样可极大地增加学生的感性认识、激发学生的学习兴趣,同时可把书本知识和实际事物联系起来,使学生比较牢固地掌握课本中的基本理论和规律,教学效果可得到明显地提高。 3.2综合性、设计性、创新性的实验教学 实验教学内容和方法的改革对培养综合型高素质人才至关重要,既是实验教学改革的重中之重,也是实验教学改革的难点。为提高学生在新环境下工作的适应能力和创新能力,实验教学改革的重点是加强综合性、设计性、创新性的实验教学。机械工程材料及热处理课程传统的实验教学内容陈旧、方法单一,通常是以演示性、验证性的分散小型实验为主。我们以提高实验教学质量,形成新的实验教学模式为中心,对实验教学的类型、方法、手段及考核方法进行了探索。对原来的验证性、基本技能型实验内容进行整合、优化,增设综合型和设计型实验。实验按照课堂授课内容的顺序分阶段进行,授课初、中期做基本技能型、验证型实验,然后安排综合型实验和设计性实验。 3.3实训与理论相结合,实训中发挥理论的指导作用 在课程快结束时,通常会安排学生进行钳工实习。这时可用以往学生做的锤子演示钉钉子,结果出现钉子没钉上而锤子出了凹坑的现象,让学生分析原因,从而引出课程中的金属材料的机械性能;不同材料在铁碳状态图中的位置、组织;金属材料分类;如何通过热处理改善性能等内容。这样,实质上就把钳工实习内容始终贯穿在整个课程中,而不是孤立地作为一个内容来完成。待课程结束后再安排学生钳工实习,让学生自己选材、独立设计零件、完成零件加工,从而锻炼和检验学生对知识掌握的综合能力,强化和加深学生对所学知识的理解。 4结语 总的来说,“教学有法,但无定法”。以工作过程为导向,在教学实践中采用灵活多变的方法,激发学生的学习兴趣,必能取得令人满意的教学效果。 热处理论文:机械材料与热处理教学革新 1优化教学内容 我校所开《机械工程材料及热处理》课程总学时为48学时,内容知识面广,涉及金属学的基本知识、钢的热处理、机械工程常用金属材料(包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属、粉末冶金材料)、高分子材料、陶瓷材料及复合材料、机械零件选材及工艺路线分析等内容。由于教学时数的限制及材料加工技术的快速发展,《机械工程材料及热处理》无法将目前所有的新材料、新工艺及时传授给学生,必然要在教学内容上进行整合优化。依据“厚基础、宽口径、综合交叉、注重实践”的课程体系改革原则整合如下:首先,对于教材中一些理论过强、岗位实用性较低的内容进行压缩,例如,材料的晶体结构和热处理原理。其次,要重点讲授实际应用较多的材料和热处理工艺,着重培养学生合理选材和制定热处理工艺的能力。第三,为适应现代企业的发展和职业岗位的需求,要及时更新和补充新材料、新工艺和新技术方面的知识内容,例如纳米材料、真空热处理等,这样使课程体系更完整,而且能提高学生的学习兴趣。通过整合优化,本课程的教学内容既保证了《机械工程材料及热处理》的科学性、理论性和系统性,又能培养学生运用材料学知识解决实际问题的能力和创新能力。 2新增设计性实验 实验教学是教学过程的重要环节,可以帮助学生巩固和加深理论知识,实现理论和实践的有机结合,更重要的是通过实验,全面培养学生的实验动手能力、创新意识和团队精神。《机械工程材料及热处理》课程原有实验均属于简单的验证性实验,学生没有参与实验设计和实验准备,课堂上只是很机械地模仿和验证,学习积极性差,不利于科学思维的培养。为了克服这些不足,我们增加了设计性实验。设计性实验是让学生自主设计实验,可以以一个简单的零件或产品为对象,通过分析工况条件和失效方式,根据所学理论知识并查阅相关资料,选择合理的材料并确定正确的热处理工艺。在设计性实验中,学生成了主体,教师只是指导者,重点考查设计方案的可行性,并启发学生完善实验方案。实验方案可行后,学生根据自己设计的实验方案,准备好实验材料,熟悉实验仪器和设备,独立进行实验操作,最后,分析实验结果,并书写实验报告。通过增加设计性实验,充分发挥了学生的主观能动性,培养了学生的创新意识和创新精神,提高了学生的工程实践能力和综合素质,还大大提高了设备的利用率。 3教学方法改革 传统的教学方法是以教师、书本、课堂为中心的应试教学,学生在学习过程中主动性不高、学习效果差。因此,在教学中我们改变传统的教学方法,采用启发式、导入式、讨论式、案例式等多种形式的教学方法去引导学生思考分析各类问题,使学生由被动的单向接受知识转为主动的探索知识,对提高教学效果,激发学习兴趣,培养学生分析解决问题的能力起到重要作用。在教学过程中,教师要善于设置问题,引导学生积极思考和学习,通过列举形象生动、贴近生活的具体案例来讲述教学内容,丰富教学内容,例如,在讲授材料牌号时,先问学生:“自行车、汽车上的零件都是用什么材料做的?”这样,教师就能很自然引出某种材料,然后再问学生:“为什么每种零件所采用的材料不一样呢?”经过学生的讨论,再和他们一起分析零件的工作状况和失效方式,正是因为它们的性能要求不同,采用的材料也就不一样了,这就是材料的“成分、组织、性能”之间的关系,贯穿了这根主线,使分散的教学内容系统起来。同时活跃了课堂气氛,加强了学生对教学内容的理解和掌握。 4教学手段改革 (1)多媒体教学+板书。传统的课堂教学是以教师讲解为主,辅以少量模型教具以及黑板上画图等方式,难以描述清楚微观、动态的变化过程,如,金属的结晶过程,学生感到抽象、枯燥。采用多媒体教学图声并茂、形象、生动、直观,可以将微观的内容宏观化,既激发了学生的学习兴趣,加深了学生对基本理论的理解,又节省了教师的书写时间,加大课堂教学信息量,从而提高了教学质量。为此我们采用PowerPoint与Flash两种软件制作本课程的课件,但课件毕竟只起辅助作用,在课堂中起主导作用的是教师,多媒体只不过是学习和教学的一种工具,教师教学观念、教学思想的现代化,要远胜过技术手段的现代化。对于知识体系的连贯性以及一些重难点而言,还是需要进行板书教学,这样讲解起来,学生可以很清晰地知道教师的讲解思路,对于问题的理解也就更透彻。为此我们采用的教学手段为多媒体教学+板书。在使用课件教学时,教师一定要随时掌握学生的学习情况和信息反馈,根据所反映出的问题及时地给予解惑并及时调整授课方式和内容。 (2)网络辅助教学。为了便于学生课后加强对本课程的学习,拓宽学生的知识面,我们利用网络辅助教学,网络教学具有师生互动的优势,体现以人为本自主学习的特点,可以突破时空界限,延伸课堂空间。使用E-mail或QQ聊天等方式可以实现教师与学生之间的一对一的交流,当学生遇到疑难问题时可以通过发送邮件向教师请教,教师收到后可以分别做出回信解答。同时,为了让学生们感到这门课程的重要性,课后给学生布置一些与时事相关的网络作业,比如:“2008年竣工的鸟巢所用材料的牌号、性能和热处理工艺是什么?”推荐他们去中国材料网、中国模具论坛、热处理论坛等网络查找答案,然后在课堂上向全班同学汇报,这样既巩固了课堂上所讲的理论知识,拓展了学生的学习视野,又锻炼了学生的表达能力。从教学效果来看,网络教学作为教学的补充,不仅可以优化教学模式,而且促进学生自主学习能力的提高。 5考试方法的改革 课程考核是课程教学的重要组成部分,学生可以通过考试,对学期所学课程进行系统的、综合的复习;教师也可以通过考试了解学生的学习情况,检查自己的教学效果。传统的闭卷考试为了兼顾知识点的全面性,会出现许多记忆性考点,使一些学生平时不用功,期末进行突击,大量背诵应付考试。为了达到教学目标要求,培养学生综合运用概念、原理分析和解决问题的能力,我们将期末一次终结性考核成绩评定方式改革为:平时成绩(占50%)+闭卷期末考试(占50%)的考核方式。平时成绩是对学生平时学习状态的评价,包括课后作业(占总成绩的10%)、课堂提问回答(占总成绩的10%)、网络作业(占总成绩的10%)、实验(占总成绩的20%)。课后作业是根据本课程概念术语多、内容涉及面广、理论抽象等特点,要求学生经常进行训练,才能加深理解和记忆。课堂提问回答主要是了解学生对理论知识的掌握情况和锻炼学生的应变能力。网络作业主要培养学生网上查阅资料、总结和表达的能力。实验是考查学生的动手操作能力。期末考试主要考查学生的临场应变能力以及对基本知识的掌握、熟练和理解的程度,考试内容要充分体现教学大纲的基本要求。考核方式的改变调动了学生的学习积极性,促进了学生对知识的综合应用能力、分析与创新能力的发展。 6结语 课程改革是一项系统工程,环环相连,环环紧扣,不可只改其中一项,而忽略其余。我们学校《机械工程材料及热处理》课程的教学改革从2007级学生开始,通过几年的教学实践,解决了课堂上死气沉沉、学生不愿意上课的重大难题,使学生对本课程的学习由被动变主动,既掌握了本课程的基本理论知识,还培养了应用知识、分析问题和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。作为教师,我们应不断总结教学经验、相互学习和交流,深入实践,了解本学科的前沿知识和新的生产动向,与时俱进,不断探索新的教学模式,为社会培养出更多的高素质技术应用性人才。 热处理论文:机械业热处理环保思考 1.机械工业发展与节能和污染防治的形势 机械工业对我国国民经济的发展和国防力量的增长起着重要作用,占有重要地位。然而,我国机械工业能耗高、资源消费大、污染环境严重、劳动保护薄弱和环境治理差,我国环境污染的70%是由工业生产造成的,而工业污染物中的大部分是由各种工艺装备或各类机电产品在生产运行中产生的。机械工业不仅是耗能耗材的大户,而且也是排污的主要行业之一。机械工业污染防治面临的形势十分严峻,机械制造过程,特别是热加工过程,总体来说是资源消费密集型行业,从整体上看,粗放型的经济增长方式尚未根本转变,“高消耗、高排放、低效率”的问题仍十分突出。 2.热处理生产的现状及其污染类型 目前,全国各类热处理专业厂、热处理设备制造厂、热处理工艺材料生产厂以及主机厂的热处理分厂、车间近15000家。热处理生产过程包含加热、冷却及热处理后的工件清理等多道工序,在这些工序的生产过程中排出的废气、废水、废渣、粉尘、噪声和电磁辐射使作业场所和周围环境、大气、水质等产生污染。噪声污染主要来自设备的运行,油和煤气的燃烧器、气动设备、压缩机和机械式真空泵、车间局部抽风的大风量风机、中频发电机、喷砂机、喷丸机;电磁污染主要来自感应热处理及电源设备的运行。这两种污染因污染范围小,治理相对容易。对噪声污染可采用一些低噪音设备及隔音防护;而对电磁污染可以采用电磁屏蔽降低对人员和环境的污染。热处理过程对环境影响最大污染是空气和水的污染。对空气的污染物有:燃料燃烧产生的烟尘、CO2、CO、SO2、NO2及保温材料挥发所产生的粉尘等,特别是煤、重油等一次能源的燃烧过程;淬火介质挥发所产生的CmHn、CO和烟尘等;盐浴热处理过程盐蒸发所产生的NaCl、BaCl2、NaCN、KCN等;气体表面渗碳、渗氮等过程所产生的CO2、CO、NH3、HCN等;喷砂、清洗过程中清洗液的挥发及喷砂形成的粉尘等。对水的污染主要有:淬火废油中金属氧化物以及工件淬火时从盐中带出的BaCl2、HCN等;水基淬火介质中有机物;清洗液中化学物;盐渣和废盐中NaCl、BaCl2、CN-1等;发黑、发蓝或磷化的废液体等。 3.国内外热处理节能环保现状的比较 3.1科技政策及科研组织 美国能源部2004年公布了“美国2004年热处理技术路线图修订稿”。为实现路线图目标和完成众多的重点研发项目,美国金属学会热处理学会采取了成立热处理技术研发中心,鼓励和组织全行业企业参与研发两项措施,建立“热处理高新技术中心”和“热加工技术中心”。其中热处理高新技术中心由国家能源部和其他方面提供研究资金。主要研究如何降低能耗,减少污染,减少废品和返修品,控制生产成本以及全面促进热处理行业繁荣。我国还未组建类似于美国的“热处理高新技术中心”和“热加工技术中心”这样专业化的机构来鼓励和组织全行业的企业共同参与和研发。并且,科技部和国家发改委也没有设立相关的专项基金用于支持高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的开发和应用。 3.2生产专业化及规模化 由于历史原因,我国的热处理厂都属于大而全、小而全、不协作、封闭型企业。在一个工厂里面均设置了铸、锻、电镀、热处理、模具制造、供热采暖、运输等共用性极强的车间、工段或班组。因任务量不足、生产效率低下、设备的利用率极低造成能耗、物耗、污染增大。以中美两国热处理状况对比为例,我国的专业化热处理厂只有美国的2.86%,生产效率仅为美国的3.75%,设备利用率仅为30%,电耗却比美国高40%。 3.3热处理工艺装备 “十一五”期间随着航空、国防工业的技改和新型民营企业的兴起,热处理生产设备有了一定程度的更新,但从总体来说,热处理行业的工艺装备仍属落后,能源利用率低、浪费现象严重。应通过加大技术改造的力度来挖掘节能的潜力。先进设备的制造落后于需求,工艺材料和辅助材料质量不高、品种不全。 4.建议及措施 4.1加速中国热处理路线图的制定及组织实施 以中国热处理学会和协会为中心,强化学会和协会在热处理行业中的基础研究和先进技术应用的引领作用,在“十二五”及其远景规划设想的基础上,建议尽快建立中国的热处理路线图计划。并以中国热处理学会和协会为中心,组织国内相关研究、生产和应用单位,成立相应的研究技术中心和应用示范中心,争取在国家发改委、科技部等相关国家科技攻关、支撑计划中加大对高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的支持,加大投入力度,设立相关基金专门用于支持高效、精密、节能、节材的绿色制造技术的开发,使中国热处理路线图的制定及组织实施落到实处。 4.2加速清洁、节能、精密、高效的热处理新技术推广应用及装备的研发 4.2.1真空热处理技术 真空加热是将工件置于正常大气压以下的负压空间的加热方法。热处理加热用的最高真空度一般不超过10-5Pa。真空加热不仅能防止工件的氧化和脱碳,而且具有脱脂、脱气、净化表面和变形少的特点。 4.2.2离子渗氮和离子渗碳技术 离子渗氮和离子渗碳是将置于低压容器内的工件在辉光放电的作用下,带电粒子轰击工件表面,使其温度升高,实现所需原子渗入表层的化学热处理方法。 4.2.3感应加热热处理技术 感应加热是利用电磁感应的原理,使工件表面产生涡流而被加热。其特点是加热速度快、易控制、工件表面氧化和脱碳少、节约能源、污染少。 4.2.4激光束、电子束、离子束表面技术与表面改性技术 (表面淬火、重熔、涂层)是利用高能束对工件的表面快速加热作用实现工件表面热处理,不产生烟尘等污染,属清洁热处理技术。 4.2.5金属镀层技术 刷镀技术、热喷镀技术、离子镀渗技术是清洁的表面强化技术。 4.2.6淬火冷却装备技术 以气淬、水淬、水雾冷却技术替代油、聚合物淬火液等淬火。在该方面研究上,上海交通大学潘健生院士、陈乃录教授等开发的淬火冷却系统具有良好的示范作用。该技术采用水-空冷却方式,可以实现截面厚度600~900mm的塑料模具钢锻件的截面硬度差小于3~5HRC。 4.3加速热处理生产的规模化 规模出效益,要彻底解决材料成形加工企业的污染、能耗问题,就应该转换厂家各自解决的观念,变为区域内集中处理。铸造、热处理、电镀行业都有同类性质问题。建议在有条件地区建立铸造、热处理、电镀工业园区,通过合理规划、合理选址,将厂点(特殊产品的配套加工除外)集中在工业园区生产,集中管理、集中治污,从根本上解决不达标排放、偷排等现象。 4.4加强法律法规建设及执法力度 加大《环保法》、《清洁生产促进法》等法律、法规的宣传和执法力度,理顺管理体制,加强污染防治工作的全面和全过程的管理;完善法律、法规和行业标准,并加强宣传和执法力度;将污染防治工作纳入地方各级政府部门工作考核的重点;充分发挥协会、学会的桥梁和扭带作用,调动广大科技人员的积极性和创造性,组织力量加强进行污染源的治理和环保新技术的科研和推广。 热处理论文:反应釜内热处理废弃塑料课程设计探讨 摘要:在反应釜内热处理塑料废弃物制备有价值的碳基材料,是废弃塑料回收利用的有效方法之一。本文介绍利用废弃塑料作为碳源在反应釜内制备各种类型的碳基材料的方法和反应原理以及在环境工程专业课程设计中的重要意义。热处理废弃塑料法初步实现环境工程专业本科生对废弃塑料资源化利用的认识与理论课程的有效结合,培养学生的创新能力。 关键词:塑料废弃物;碳基材料;环境工程 固体废弃物处理与处置作为多学科交叉的综合性研究方向,涉及生活垃圾、工业固体废物、农业废物和危险废物的处理处置与资源化、管理体系建立以及相关法规标准制定等多个研究领域[1]。该学科包括对固体废物进行管理和污染控制的处理处置技术以及对固体废物作为可再生资源进行利用的各类资源化技术[2]。课程设计是指在学校教育环境中,使学生获得的、促进其迁移的、进而促使学生全面发展的教学方案,突破了以往只注重知识、经验积累的局限,把积累、迁移、促进学生发展等多方面因素作为指标。江苏理工学院固体废物处理与处置课程设计就是根据环境工程专业特点所开展的实践教学课程。本课程对学生根据社会生活中提出的问题、分析问题、解决问题等综合能力的培养有着重要的意义,也是增强学生对本专业知识的巩固和应用的重要途径。塑料废弃物是指日常生活生产中产生污染环境的废弃塑料制品。塑料废弃物的种类较多,常见的有废弃的塑料包装、农用塑料制品如棚膜等,已经成为城市生活垃圾的主要组成部分之一,占城市固体废弃物的15%20%[3]。对废弃塑料的回收利用,既可以保护地球环境,还可以实现资源再利用,节约能源。本论文主要介绍反应釜的特点、废弃塑料在反应釜内热处理的原理及废弃塑料资源化利用,阐述反应釜内热处理废弃塑料在固体废弃物处理与处置课程设计中的重要意义。 1反应釜热处理废弃塑料的特点及其资源化利用的原理 1.1反应釜的特点 不锈钢反应釜是热处理废弃塑料的基本设备,它是由一个完全由不锈钢组成的密闭的反应空间,能够耐800℃以下的反应温度和1000个大气压的高压,可以满足一些难合成材料以及亚稳态材料特殊的合成条件。不锈钢反应在热处理废弃塑料过程中有以下特点:一是反应在一个密闭的条件下进行,反应物不会溢出,得到的产物在一个密闭的空间内冷却至室温可以防止氧化。二是在反应过程中可以形成高压的体系有利于亚稳态新材料的发现。三是反应釜可以在较高的温度和压力下进行,反应过程中产生的热量集中在反应釜内有利于在较低的温度下实现产物的形成和结晶同步完成,从而有利于减少能耗。四是反应过程中无需任何保护气体,操作简单,安全性较好。 1.2热处理废弃塑料制备碳基材料实现资源化利用的基本原理 将废弃塑料和其它原料加入到反应釜内,通过电炉对反应釜进行加热,使反应釜内的废弃塑料通过热处理形成碳原子与其它原料一起发生新的化学反应形成新的碳基材料。 1.3合成碳基材料的举例 在反应釜内热处理废弃塑料可以制备不同的碳基材料,主要包括以下部分:1.3.1不同形貌的碳纳米材料在反应釜内550℃利用氢氧化钙作为脱氟剂水热处理废弃聚四氟乙烯可以制备得到直径为140200nm的非晶碳球,如图1所示[4]。1.3.2碳复合材料在反应釜内利用废弃聚丙烯、二茂铁和叠氮化钠反应制备了铁/碳纳米管复合材料,如图2所示[5]。1.3.3碳化物纳米材料利用硫粉作为诱发剂,以硅粉作为硅源,废弃聚乙烯作为碳源与金属钠和镁在反应釜内发生还原反应制备了碳化硅纳米材料,如图3所示[6]。以过渡金属氧化物(二氧化钛、五氧化二钒、五氯化二铌和三氧化钼)作为金属源,废弃聚四氟乙烯为碳源与金属钠在反应釜内发生共还原反应制备过渡金属碳化物(立方相碳化钛、碳化钒、碳化铌和六方相的碳化钼),如图4所示[7]。 2反应釜内热处理废弃塑料在固体废弃物处 理与处置课程设计中的重要意义江苏理工学院环境工程专业开展的固体废弃物处理与处置专业课程设计所使用的反应釜内热处理废弃塑料是固体废弃塑料资源化利用的方法之一。通过设计实验方案,在反应釜内回收塑料废弃物制备有价值的碳基材料。通过设计不同的实验方案,可以实现塑料废弃物的资源化利用,制备不同类型的碳基材料如不同形貌的碳材料、碳化硅半导体材料以及过渡金属碳化物材料。了解不同类型的废弃塑料在反应釜内热解规律以及转化机理。固体废弃物处理与处置专业课程设计这门实践课程能够提高学生的动手能力,并且把已经掌握的理论知识在实践课程中得到应用,使学生的理论知识得到进一步巩固和丰富。随着生活水平的提高,高分子塑料用品需求量猛增,然而塑料用品的使用周期较短,同时由于这些高分子塑料用品在自然界中降解周期非常长,已经成为城市主要固体垃圾的之一。对废弃塑料的资源化利用可以保护环境还可以节约资源,实现可持续发展。通过固体废弃物处理与处置课程设计使学生对固体废弃物对环境的危害有进一步了解,同时使学生从理论和实际的联系中去更好地理解和掌握学习的内容,引导学生运用所学的知识分析和解决实际生活中的问题,从而可以提高学生的创新精神、创新能力和实践能力,为社会培养创新性人才。 3结语 通过设计合理的实验方案,利用反应釜内热处理废弃塑料可以把废弃塑料转变各种有价值的碳基材料,对环境保护和固体废弃物的资源化利用有着重要的意义,以上是江苏理工学院开展固体废弃物处理与处置课程设计课程的主要原因,教学实践证明,在反应釜通过对固体废弃塑料物进行处理可以制备得到有价值的碳基材料,可以提高本科生对固体废弃物的资源化利用的认识与理论课程的有效结合,提高学生的创新思维意识,培养学生的创新能力,培养高素质的创新人才。 作者:王良彪 后明兰 程庆霖 路娟娟 秦恒飞 刘维桥 周全法 单位:江苏理工学院化学与环境工程学院 江苏理工学院社会科学处 热处理论文:薄壁环锻件热处理变形模具设计研究 摘要:针对薄壁环锻件热处理过程中易发生变形问题,设计了组合式的防变形模具,热处理前将锻件放入模具,并置于热处理框中,有效解决锻件热处理变形的难题。实践证明,该组合模具不仅能够防止薄壁环锻件热处理变形,还能用于一定尺寸范围的薄壁环锻件生产。模具适用性好、结构简单、使用方便,可为类似锻件的预防热处理变形提供参考。 关键词:薄壁环锻件;热处理;变形;模具设计;应力 引言 轧制成形的薄壁环锻件,热处理过程中,由于材料发生相变、内应力释放等原因,热处理后锻件容易发生变形[1]。图1所示为薄壁环锻件结构,材料为GH141,内径ϕ1567mm,壁厚50mm,高度200mm,环锻件圆柱度为2mm。环锻件热处理后发生变形,不能满足圆柱度2mm要求。设计一副组合式的防变形模具,预防锻件热处理后变形,适用于内径ϕ1200~ϕ1900mm的环锻件生产。 1模具的工作环境与使用要求 轧制成形的模具需与制件同炉加热,且因生产的需求模具需反复加热使用[2];模具加热冷却时会图1薄壁环锻件结构发生热胀冷缩现象,故成形薄壁环锻件的模具结构必须保证模具在加热冷却时不发生松动,保证锻件的成形质量[3]。不同锻件的尺寸不同,所需的模具也不一样,如果针对不同尺寸锻件都设计专用的模具,会给模具的库存和制造成本带来巨大压力;设计通用的模具,适应不同尺寸锻件的生产需求,经济效益明显提高。 2模具设计要点 2.1材料选择 模具材料的选择需根据锻件热处理及加热温度确定;材料选择参考GB/T8492标准,按照薄壁环锻件特点,需选择可在1200℃以上工作的模具材料,为保证模具工作过程中所有零件的热胀冷缩一致,所有模具零件采用同种材料制造。 2.2支架与固紧方式结构设计 模具工作时,模具与锻件同时放在热处理框中,由料框支撑锻件与模具进行加工生产。锻件成形过程中,加热冷却时会发生热胀冷缩现象,为保证模具紧固的稳定可靠,支撑的悬臂、紧固的楔子采用同种材料制造,并且紧固零件需保证在多次反复加热冷却、表面发生氧化后仍能正常使用[4,5]。根据薄壁环锻件的结构特点,模具结构设计如图2所示,模具的支架1加工成环状,将支撑制件的悬臂2用楔子3固定于支架1上,悬臂2与制件4用燕尾槽连接,调整悬臂2的位置即可获得特定尺寸的模具。悬臂2与制件4的支撑接触可采用线接触;为保证锻件的圆柱度,避免多边形产生,模具采用6~8根悬臂。生产时,先将模具的悬臂调整至锻件内径尺寸,然后将锻件置于热处理框中,再将模具置于锻件内,最后将锻件、模具与热处理框同时放入热处理炉中进行热处理;锻件受热时因热胀冷缩变形,此时悬臂受径向力的作用,而由于楔子的紧固作用,悬臂保持原状,达到防止锻件变形的目的。楔子的紧固方向应与悬臂受力方向相同,模具工作状态如图3所示。 2.3支架与悬臂尺寸设计 支架和悬臂是预防模具变形的重要组成部分,其尺寸根据锻件尺寸而定,经分析,需使用模具防止热处理变形的锻件尺寸直径在ϕ500~ϕ1800mm,而直径在ϕ1200~ϕ1800mm的锻件数量较多,因此针对直径为ϕ1200mm~ϕ1900mm的锻件设计相应的组合预防模具变形。支架直径为ϕ1000mm的结构如图4所示。考虑紧固的需要,支架壁厚取50mm;锻件的高度在50~200mm,支架高度设计为200mm。虽然热处理变形对悬臂产生的力不能计算,但支架壁厚为50mm大于需热处理的锻件的壁厚,可以保证支架不会因受制件变形力而变形。支撑悬臂的位置需根据锻件的尺寸进行调整,其长度受支架尺寸的限制。如图5所示,为保证锻件的正常生产,悬臂长度取500mm,厚度取40mm。悬臂的支撑部分设计为弧形,与锻件为线接触。对内径不规则的锻件,悬臂支撑部分与锻件可设置为点接触,但应保证紧固稳定,否则应设计专用悬臂进行生产。2.4模具零件热处理要求模具零件用铸造方法制造而成,并按GB/T8492推荐的退火温度退火后使用;用锻造方法制造的模具零件按GB/T1221推荐的热处理工艺处理后使用。 3结束语 采用薄壁环锻件预防热处理变形模具生产的锻件有效解决锻件热处理过程中的变形问题。实践证明,该组合式模具不仅能够防止薄壁环锻件热处理变形,还能用于一定尺寸范围的薄壁环锻件生产。该模具适用性好、结构简单、使用方便,可为类似锻件的预防热处理变形提供参考。 热处理论文:热处理对TB8钛合金棒材力学性能的影响 摘要:文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程,研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃~830℃保温0.5h~2h,抗拉强度为800MPa~1000MPa,剪切强度大于570MPa;随后因时效温度的变化,分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。 关键词:紧固件;TB8钛合金;力学性能 TB8钛合金属亚稳定β钛合金,名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si,国外对应牌号为Beta-21S(UNSNumberR58210)。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能,同时经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用,固溶状态的使用温度为200℃,固溶后冷成型状态的使用温度为150℃,固溶时效状态的最高使用温度为550℃[1]。由于优异的综合性能,TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料[2,3],并拟纳入GJB2219《紧固件用钛合金棒(线)材规范》修订版中。规范中固溶制度为(780~810)℃保温(0.5~2)h,空冷;时效制度为(520~560)℃保温(8~12)h,空冷。文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响,为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。 1棒材制备 由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素,铸锭采用3次真空自耗电弧炉熔炼制备,铸锭规格为直径φ580mm,化学成分见表1。铸锭在β相区经多火次锻造后,制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料,并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定,结果为810~815℃。随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺,而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材,单只棒材重量约为25kg。 2热处理结果及分析 2.1固溶制度及力学性能 对制备的φ10mm棒材,截取试样后在780℃~850℃分别进行7组试样的固溶处理,温度间隔为10℃。因棒材规格小,固溶时间均采用0.5小时,冷却方式采用空冷。同时在相变点上及相变点下,分别选取800℃及830℃两个温度,固溶时间从0.5h~1.5h做了固溶试验,固溶时间间隔为0.5h。固溶处理的具体制度及性能见表2。 2.2时效制度及力学性能 选用800℃/0.5h.AC作为固溶制度,时效温度在460℃~620℃,时效时间为8.5h,进行了9组时效处理,时效温度间隔为10℃。同时在固溶及时效温度不变的前提下,对时效时间从6~12分别进行了时效处理,时间间隔为1小时。固溶处理的具体制度及性能见表3。 2.3热处理与力学性能的分析 由表2可以看出,连轧工艺生产的TB8棒材,在相转变点以上40℃范围内固溶,因固溶时间短,温度范围小,因此晶粒尺寸相对稳定,固溶温度对棒材的力学性能影响很小;在相转变点以下30℃范围内固溶,随着固溶温度降低,棒材强度有下降趋势,塑性逐渐上升,在此温度区间内力学性能并不会有显著变化。同时在相变点附件的温度区间内延长固溶时间,对于力学性能并不会显著变化。因此在工业化生产中,小规格棒材可适当减少固溶时间,有利于经济型。后期试验证明经800℃/0.5h.AC固溶处理的棒材试样,晶粒度评级为7级,剪切强度为620MPa;冷顶锻工艺中,锻后高度与锻前高度之比为1:3时,棒材表面无裂纹。完全满足航空紧固件用棒材的要求。由表3可知,时效温度对棒材力学性能影响显著,随着时效温度的降低,强度增加,塑性降低;但延长时效时间并不能对力学性能产生显著影响。通过调整时效温度,可以获得不同强度级别的棒材。 3结束语 (1)TB8钛合金固溶温度控制在相变点附近40℃内,强度和塑性可得到较好的匹配,强度Rm≥820,延伸率A≥15%,断面收缩率Z≥15%,且随着固溶的时间延长,强度及塑性不会有显著变化。(2)时效温度对TB8钛合金的抗拉强度影响显著,在(620-480)℃随着时效温度降低,强度提高,塑性降低。(3)对于连轧工艺生产的TB8钛合金紧固件用棒材,通过热处理可得到强度级别为1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。 作者:胡志杰 冯军宁 马忠贤 王田 单位:宝钛集团有限公司 热处理论文:热处理工艺对铝合金性能的影响 【摘要】随着我国经济发展水平的不断提高,工业生产技术在不断完善与发展,其中,铝合金是工程应用中最多的,与其他金属相比,其应用过程中的优势较多,在航空、汽车、建筑等领域中应用广泛。但当前的Al-Si合金力学性能在不断退化,强度与韧性也大不如以前。本文将对热处理工艺对铝合金性能的影响进行分析,通过分析与检测力学性能,能够找到最优的热处理方法。 【关键词】热处理工艺;铝合金性能;工业生产 1实验材料、设备以及实验方法 1.1实验材料本次实验使用的材料为ZLG01铝合金,其中添加了适量的铜与铈,所占比例分别为4%与0.5%。中间合金型号为Al-Cu30与Al-ce6。其中,通过自熔获取的是Al-ce6,使用六氯乙烷作为变质剂。1.2试样制备先将铝合金添加其中,在ZLG01铝合金达到溶解状态以后,添加适量Al-Cu与Al-ce合金,作为中间合金,将温度调至680℃,稳定12分钟左右以后将各种物质搅拌均匀,在保温10分钟以后将其拿出放置到金属模具中冷却,达到冷却标准以后,将试样取出。1.3固溶处理与时效分析在铝合金性能分析当中,热工艺处理制度如下表1、2所示: 2实验结果分析 2.1固溶温度与时效温度对铝合金力学性能的影响:为了更直观表现固溶温度与时效温度对铝合金性能的影响,选择3种不同的固溶温度,并对这三种温度下铝合金的强度与硬度进行比较。下图A、B、C分别表示三组固溶温度与时效温度变化趋势。通过上图可以看出,当固溶温度达到540℃时,大部分的时效性温度都已经达到20℃与500℃。表示,经过高温固溶处理后,铝合金的强度与硬度都相比固溶处理时的强度与硬度高。为使固溶温度提升,可以对原子的扩散速度进行调整,进而将铝合金元素全部渗透到基体内,在达到冷却指标以后,基体将出现饱和,析出大量的强化相,此时的强化效水平明显提升,伴随着固溶温度的增大,铝合金抗拉强度与硬度均得到增强。但是当处于相同的固溶温度状态下时,时效温度的差异将对不同铝合金试样的抗拉强度产生影响。当处于500℃的固溶温度时,铝合金试样抗拉强度与硬度将随着温度升高而增强,在175℃时达到最大值。当温度达到200℃时,粗粒子析出较多,并且强度增加,也使铝合金的硬度相应增加[1]。温度为150℃时,粒子析出明显减少,造成了位错阻碍的减弱,致使铝合金的强度与硬度下降。时效性温度提升,合金硬度又有所提升,达到200℃时也不会出现硬度下降。这是因为此时有非常多的合金要素已经渗透到了集体内,只有更高的温度才能将其析出,而200摄氏度显然不符合最高温度要求。由上图C可知,在500℃的固溶状态下,温度的升高能够使冲击韧性出现缓慢下降趋势,但随后又马上恢复到上升的状态。这是因为试样当时正处于比较低的时效状态温度,元素析出量相对较少,并使错位运动阻碍减少,具有显著的塑性效果与抗冲击韧性。当温度为175℃时,有大量的粗粒子开始析出,并处于分散状态,错位运动阻力也增大,促使铝合金的强度与硬度增强,但韧性却在降低;当处于200℃开始析出粗相粒子时,位错运动效果明显增强,这时,铝合金试样的韧性得到提升;当固溶温度处于520℃与540摄氏度时,韧性开始出现下降趋势。[2]这时因为,此时的合金元素在基体当中遇到高温出现析出,造成合金强度增大,而韧性降低的情况。 3结语 在保温时间不变的情况下,固液处理温度越高,铝合金元素就越多,会使固溶饱和度增大,还能够伴随着时效性温度的增加,析出的第二相明显增多,抗拉强度增强,冲击韧性减弱。当固溶温度为520℃,固溶时间3小时,时效温度175℃时为最佳的合金热处理工艺方案。 作者:何奇 单位:陕西理工学院 热处理论文:压力容器设计热处理问题分析 0引言 在设计过程中压力容器会存在一些不可避免的问题:过度的冷加工工艺如冷矫形、冷卷等导致压力容器冷作硬化。焊接导致压力容器焊缝区性能和组织。焊接产生的残余应力及相关应力导致腐蚀裂纹。 1压力容器设计过程中的问题 在设计过程中压力容器会存在一些不可避免的问题:过度的冷加工工艺如冷矫形、冷卷等导致压力容器冷作硬化。焊接导致压力容器焊缝区性能和组织。焊接产生的残余应力及相关应力导致腐蚀裂纹。压力容器在焊接工序中,由于焊接件在相邻区域易造成急剧温度梯度,引起铁素体钢或类似材料内不均匀的塑性应变,导致材料的屈服应力在随后的冷却工序中超过屈服点的残余应力。此外,上述残余应变既有热力工序的原因(主要是焊接工序产生的)也有机械工序产生的(主要是冷矫形、冷卷等冷加工)。也就是说,在压力容器设计加工的最后产品里面存在残余的弹性应变场,并需要承受其带来的弹性残余应力。而这些残余应力会极大的影响产品的使用性能。 2压力容器的热处理种类介绍 热处理作为恢复和改善金属性能的有效办法,目前的分类很多,分类也较不统一。压力容器的热处理主要有四种:改善钢材性能的热处理,焊后热处理,恢复钢材性能的热处理,焊后的消氢处理。本文主要针对焊后热处理,这是在压力容器设计中应用最为广的一种处理方法来进行分析讨论。 3压力容器设计中的焊后热处理 3.1PWHT的目的 压力容器设计PWHT的目的主要有以下五个方面:(1)降低焊接工序产生的参与应力;(2)稳定钢材的尺寸和形状,减少钢材畸变,使压力容器保持稳定;(3)改善钢材和焊接区的性能,如,提高焊缝处材料的塑性;降低焊缝热影响区的硬度;提高钢材的断裂韧性;改善钢材的疲劳强度;提高冷成型工序中钢材降低的屈服强度;(4)提高钢材抗应力、抗腐蚀的能力;(5)排出焊接区域的氢或其它有害气体,防治产生裂纹。 3.2PWHT的必要性 压力容器有无进行PWHT的必要,需要在设计上进行明确规定,目前压力容器的相关设计规范要求必须进行PWHT。经上文分析可知,焊接过的压力容器,在压力容器设计加工的最后产品里面存在残余的弹性应变场,即其带来的残余应力。一旦焊缝中进入氢,氢会与这些残余应力相结合,导致焊缝的热影响区脆化,产生延迟裂纹和冷裂纹。此外,若压力容器内的残余静应力与钢材的腐蚀效果结合时,还会产生裂纹状腐蚀,也就是应力腐蚀。压力容器是否要PWHT,需从钢材的尺寸、用途、工作条件、所用材料的性能等多方面进行综合考虑来决定。但是若有以下6项所列情形的,均应考虑PWHT:(1)压力容器的使用条件较为苛刻;(2)压力容器厚度超过常规的焊制压力容器;(3)压力容器对尺寸及稳定性要求较为苛刻;(4)压力容器需要由淬硬倾向高的钢材制造;(5)压力容器有裂纹状腐蚀危险;(6)其它有专门规定的压力容器。在焊接钢材料的压力容器时,靠近焊缝的区域容易达到屈服应力,这种残余应力与奥氏体组织的转变有关。根据相关研究表明,想要消除焊接后产生的残余应力,需要采用的回火温度是650℃。随着钢的温度变高,屈服强度会降低,钢材的弹性形变转变为塑性形变,实现应力松弛。而且加热的温度越高,钢材的残余应力消除的越多。但由于温度过高时钢材表面会出现氧化,并且PWHT温度原则上不能高于钢材原来的回火温度,因此一般设定PWHT温度为比原回火温的温度低30℃,这一点尤为重要。 3.3消氢处理 焊接后的消氢处理,指的是在完成焊接后,在焊缝区域钢材冷却至100℃之前,所做的低温热处理,一般规定消氢处理的温度为200-350℃,并保持温度2-6个小时。焊接后的消氢处理目的是为了加快排除焊缝及热影响区中的氢或其它有害气体。消氢处理对于预防低合金钢在之前焊接工序中产生焊接裂纹的效果极好。 3.4消应力处理 经上文分析可知,在焊接工序中,由于不均匀的冷却和加热,以及钢材自身的拘束,在焊接工序后,钢材内部中会存在焊接应力。焊接应力会极大降低焊接区域的承载能力,造成塑性变形,如果再严重点还可能破坏压力容器的整体结构。消应力热处理,指的是将完成焊接的压力容器置于高温中,降低其屈服强度,以此消除焊接应力。通常有两种方法:(1)将整个压力容器高温回火,即把压力容器整个放到加热炉内,均匀加热到指定温度并保持适当时间后进行冷却处理。这种方法可以降低80%~90%的应力;(2)将局部压力容器进行高温回火,即只对压力容器的焊缝区域进行高温加热后,进行缓慢的冷却处理,降低压力容器焊接处应力峰值,平缓应力分布。 3.5PWHT综合效果的考虑 在通常情况下,PWHT是在需要降低残余应力,并严格限定压力容器的应力腐蚀情况下才会进行。因为,从钢材的冲击韧性实验结果发现,PWHT会降低熔敷金属焊接区域的韧性,有时PWHT还会导致焊接区域晶间开裂。此外,由于PWHT最主要是通过高温降低材料强度来消除应力的,因此在PWHT时,钢材有可能因高温而失去刚性。对于采取PWHT的压力容器,在进行热处理前,要考虑好该钢材在高温下的性能。 4结束语 压力容器PWHT虽然能耗较大,所用时间长,但目前在压力容器设计中它是唯一一个被各方都认同的消除焊接处残余应力的方法。当然,压力容器PWHT也不是完美的,在考虑是否对压力容器进行热处理时,要综合比较它的有利与不利两个方面,分析制造压力容器的钢材是否能承受长时间的高温而不降低其性能,分析所耗能量与时间是否与消除残余应力所得收益成正比,应选用哪种热处理方法等,待详细分析后,再做出合理决定。 作者:董海涛 杨健 单位:江苏中圣高科技产业有限公司 南京三方化工设备监理有限公司 热处理论文:热处理对铝合金组织的影响 随着我国建筑行业的飞速发展,对铝合金型材的需求越来越大。但目前我国铝合金型材的质量不是很高,例如铝合金力学性能难以达到高的承载要求,因此在成分控制和热处理工艺上有待进一步改善[1]。对于6XXX系合金,主要通过固溶和时效强化效果,同时控制再结晶组织特别是晶粒形态和织构来实现板材性能的各向同性[2]。再结晶形成的最终组织取决于再结晶之前板材组织中第二相粒子的大小、分布以及亚结构。控制热处理工艺过程,合金相的析出可显著改善合金的再结晶行为和结晶织构。目前6061铝合金多采用人工时效热处理[3],此工艺可获得较高的强度,但塑性不佳,因此有必要对其热处理工艺进行改进以提高塑性。本文通过研究固溶、时效热处理后6061合金的显微组织、相结构、显微硬度、冲击性能等,探讨固溶、时效处理对6061铝合金组织与性能的影响。 1试验材料及方法 本试验所采用的材料为6061-T6铝合金,其名义化学成分见表1。用线切割法将6061铝合金板材切割成60mm×20mm×6mm的试样,将其放入10kW的SX-10-12型箱式电阻炉内,按表2所拟定的工艺方案进行热处理。然后分别从不同热处理后铝合金上截取金相和冲击试样,进行组织观察、显微硬度测试及冲击试验。 2试验结果与分析 2.1显微组织 6061铝合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶体组成[4]。固溶处理可以得到过饱和α固溶体,由于抑制了β相的析出,因而能获得较好的塑性和可旋压性[5],随后的时效使β相析出。图1为未经热处理以及仅固溶处理后的6061-T6铝合金显微组织。由图1(a)可以看出,未经热处理的6061铝合金组织为略微被拉长了的等轴晶粒,其灰色部分为α(Al),黑色部分为α+Mg2Si共晶组织。由图1(b)可以看出,经过535℃×4h固溶处理后的6061合金显微组织中看不到第二相粒子,表明第二相已基本溶入固溶体中,同时晶粒形状与固溶处理前相比发生了变化,为较大尺寸的等轴晶粒。图2为不同固溶温度,相同时效工艺处理后的6061合金显微组织,从图2中看不出析出相颗粒的差异,但535℃固溶的基体相晶粒尺寸较均匀(图2(b)),而高温565℃固溶时合金组织中晶粒发生了一定程度的长大(图2(c))。图3为同一固溶条件下不同温度时效后合金的显微组织,从图3(b)可以看出,535℃×4h固溶+180℃×3h时效后的6061铝合金显微组织中析出相颗粒尺寸最小,随时效温度的升高,基体相发生一定程度的长大。 2.2硬度测试结果与分析 硬度测试采用HV0.1S-1000数显式显微硬度计,载荷砝码为100g,保压时间为10s。测得未经热处理、经535℃×4h固溶处理、经535℃×4h固溶+180℃×3h时效处理后的6061铝合金平均显微硬度分别为74.81、80.99、107.90HV0.1。相同时效条件,在不同固溶温度下保温一定时间;相同的固溶条件,在不同时效温度下保温一定时间,6061铝合金显微硬度变化趋势分别如图4(a)和(b)所示。由图4(a)的硬度变化趋势可知,随着固溶温度的升高,硬度先达到峰值而后降低。这是由于固溶温度升高,增加了铝合金中过饱和固溶体的浓度,从而提高固溶强化效果。但随固溶温度的继续升高,合金中晶粒尺寸发生了长大,从图2(b)、(c)可以看出,565℃固溶比535℃固溶时的晶粒尺寸要大些,所以硬度降低较明显。由图4(b)的硬度变化趋势可知:随着时效温度的升高,硬度先达到峰值而后降低,这是由于强化效果是先随析出相数量的增加而增加,当强度达到峰值后继续提高时效温度,晶粒会粗化并逐渐转变为β'相和β相,强化效果大大降低,合金的硬度也开始下降。 2.3冲击试验结果与分析 材料在冲击载荷作用下,位错在材料内部的运动受到强化相的阻碍,引起强化相周围的位错塞积以及应力集中,高速冲击载荷在使位错运动的同时,使晶体温度升高,致使材料的韧性改变[6]。经不同热处理的试样,测得的冲击吸收能量如表3所示。由其中数据可看出,经热处理试样的冲击吸收能量均比未热处理的试样的冲击吸收能量高很多,表明热处理能明显提高6061铝合金的冲击性能。对2号~7号试样的冲击吸收能量进行分析,可以发现,6061铝合金的冲击性能对其固溶温度和时效温度的敏感性不强。 2.4综合分析 6061铝合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶体组成。热处理后基体中含有粗大的α-AlFeMgMn相,还有一些含Cr和Mn的棒状相和亚微米级的Mg2Si平衡相。固溶处理时,Mg2Si固溶于基体中,但α-AlFeMgMn相和短棒状相保留下来,合金的硬度有所提高。固溶+时效处理后,硬度明显提高。在较低温度时效,由于原子活动能力相对较弱,过饱和固溶体Mg2Si脱溶速度较慢,所得到的硬度较低。随时效温度的升高,原子活动能力增强,Mg2Si脱溶速度加快,在时效硬化曲线上出现时效峰值[7]。在脱溶初期形成不稳定的结构,形成GP区的扩大[8],不稳定结构消失,Mg2Si质点开始趋于规则排列,形成有序化富集区[9],当形成θ过渡相时,硬度达到最大值,最后随着沉淀相Mg2Si聚集长大,硬度逐渐下降。关于固溶温度对显微组织的影响,开始随着固溶温度的升高,Mg2Si能够更充分地溶入铝合金基体,所以在535℃时的固溶程度要大于505℃。溶质原子对位错钉扎,增加位错运动的阻力,进而发生固溶强化。随后进行的时效处理,使溶质原子析出形成第二相,在位错绕过或切过第二相时,临界切应力增大,产生异相强化,导致6061铝合金硬度和韧性增加,当固溶温度为565℃时,铝合金晶粒长大倾向严重,进而导致其硬度和韧性降低。 3结论 1)固溶和时效处理均能明显提高6061铝合金的冲击韧性。2)同一时效条件下,该铝合金在不同固溶温度下保温,随固溶温度的增加,固溶度增大,硬度提高,但超过一定温度后,晶粒发生长大,硬度减小。同一固溶条件下,6061铝合金在不同时效温度下保温时间相同时,随时效温度的增加,合金硬度和冲击韧性均呈现先增大后减小趋势。3)该铝合金在固溶温度535℃,保温4h,水淬后,时效温度180℃,保温3h时获得的组织和性能较好。 作者:张德芬 谭盖 刘璐 杨阳 陈孝文 陈宇 单位:西南石油大学 重庆隆鑫压铸有限公司
航空新技术论文:“福特级”航空母舰新技术 一提起航空母舰,映入人眼帘的往往是其海上巨无霸的形象。作为现代海上作战体积最大的移动堡垒,航空母舰不仅是一个国家大国地位的象征,更拥有极为强大的战斗力,是一国海上军事威慑的重要战略力量。美国是当前拥有航空母舰数量最多的国家。载有大量战机的核动力航空母舰,无疑是美国强大军事实力的招牌。在各国的武器库中,还找不出一款比航空母舰战斗群更具有惊人战力的进攻性武器。航空母舰能够在远离路基支援的战场条件下,驰骋于占地球表面积70.8%的海洋之中,并可在数个月的时间内对特定目标展开持续攻击。战力如此卓越的航空母舰战斗群显然早已成为美国各战区指挥官的“宠儿”。这也导致美国航空母舰在海外的战备值班周期不断延长。除了航空母舰战斗群的攻击实力外,航空母舰上所配备的各类高科技武器与装备,也是支撑其得以驰骋深蓝的重要利器。 从“尼米兹级”到“福特级” 美国当地时间2017年4月9日,全球第一艘“福特级”航空母舰福特号进行了海上测试。当天,“福特号”航空母舰被拖船从位于弗吉尼亚州的纽波特纽斯造船厂内拖出进行出海测试。作为“福特级”的首舰,“福特号”航空母舰的设计、施工和制造前后耗时十余年,总造价高达130亿美元。“福特号”航空母舰原计划于2015年正式在美国海军服役。不过,核反应推、发电机等部件的故障问题,导致“福特号”的出海测试时间一拖再拖。美国海军称,“福特号”航空母舰在出海测试期间,将进行飞行甲板测试验证等事项。待“福特号”航空母舰正式服役后,美国的核动力航空母舰将拥有11艘。作为新一代的航空母舰,美军计划最迟于2058年建造十艘同级航空母舰,以取代当前承担主力任务的“尼米兹级”航空母舰。 在“福特级”正式服役前,“尼米兹级”航空母舰乃是美国海军现役的主力航空母舰,且在数十年间中均为美军乃至全球范围内最大的军舰。“尼米兹级”航空母舰首舰“尼米兹号”自1975年正式服役后,美先后共建造了10艘同型航空母舰。“尼米兹级”航空母舰均采用核动力推进,属于大甲板弹射型航空母舰。其设计长度为330米,宽度为40米,吃水11米,满载排水量在10万吨左右,可以搭载一支约70架战机的舰载机联队。根据作战任务以及性质的不同,航空母舰上搭载的作战飞机类型也有所区别,通常包括了战斗机、预警机、固定翼反潜机以及电子战飞机等。每艘“尼米兹级”航空母舰都装载有四台蒸汽弹射器、四条拦阻索以及四座升降机,平均每20秒钟时间即可弹射出一架舰载作战飞机。 可以说,“尼米兹级”航空母舰战斗群能够控制的海域面积大、攻击性能强,是当前世界范围内作战能力最为顶尖的海上机动作战编队。不过,航空母舰战斗群并非仅仅只有一艘航空母舰所组成。航空母舰自身除配备少量用于自卫的武器外,其主要的武器装备即为所搭载的各类舰载作战飞机。这些作为重要武器装备的作战飞机可以对敌方的舰船、潜艇、飞机以及陆地目标等进行攻击,直接将敌方消灭于航空母舰数千米以外的区域,并对海上舰队进行保卫。除航空母舰所搭载的战机外,以其为核心的战斗群通常会由巡洋舰、驱逐舰、潜艇和补给舰等混编而成。 尽管“尼米兹级”仍是现役航空母舰中无人能匹敌的佼佼者,但其设计与制造毕竟发端于20世纪60年代,舰上的各项技术已显得较为老旧。譬如,“尼米兹级”所使用的弹射系统、推进系统等基本均采用机械结构,不仅极为复杂可靠性较低,且需要大量人员进行操作和维护。在此背景下,新一代“福特级”航空母舰应运而生。 “福特级”航空母舰的新技术 “福特级”航空母舰从外表来看,与“尼米兹级”航空母舰并没有较大的差异,两者在飞行甲板上也极为接近。从数据上而言,“福特级”首舰“福特号”航空母舰长度为330米,宽度为41米,设计的满载排水量为10万吨,这些数据与“尼米兹级”亦相差无几。“福特级”在吨位和尺寸等方面较之“尼米兹级”并未有多少提升,但在舰船的电力容量、舰载机的数量、舰船故障率等诸多关键性指标上,“福特级”航空母舰与“尼米兹级”相比有了质的飞跃。譬如,“福特级”航空母舰搭载的舰载机联队数量可达到75架,大大提升了作战飞机的出动率。通过采用全新的电磁弹射系统、电磁阻拦系统等所使用的各类前沿技术,“福特级”航空母舰真正成为了一艘适应未来战争环境下作战的超级航空母舰。 电磁弹射技术的应用 航空母舰诞生之初,舰载机均是依靠自身发动机带动螺旋桨产生拉力,进而使轰炸机或战斗机从航空母舰飞行甲板上起飞。彼时,这种起飞方式对于以轻金属和木质为主的螺旋桨飞机而言并非难事。不过,随着喷气式飞机的普及,其在短短一百多米的航空母舰甲板上的起飞,需要借助于外界的推力帮助,这也使得弹射系统随之产生。 “尼米兹级”核动力航空母舰所使用的是蒸汽弹射系统。其由核动力装置生成的热能来产生蒸汽,进而推动舰载机非短距离起飞。蒸汽弹射装置从结构而言较为复杂,包括了蒸汽系统、液压系统、起飞系统、归位系统、润滑系统以及控制系统等。 舰载飞机在从航空母舰甲板上起飞前,需要由位持器钢圈把尾部扣在一处坚固点上。当蒸汽弹射系统运作时,蒸汽由航空母舰上的锅炉输出,经增压后输入弹射装置唯一露在飞行甲板之上的滑梭中。被位持器扣住的飞机在起飞时需要开足马力,当蒸汽弹射系统一启动,飞机引擎的动力加之蒸汽的压力,令钢圈断开,飞机立即向前冲去,在短短数十米的距离内即可将时速提升至250公里每小时。当舰载机被弹射起飞并脱离滑梭后,滑梭回到原位,并继续推动下一架舰载机起飞。 从数量上来说,“福特级”航空母舰与“尼米兹级”航空母舰一样,都装载有四部弹射器。但两者在设计理念和技术层面上有着显著的区别。由于舰载机在“尼米兹级” 航空母舰第四号弹射器时,其机翼已接近甲板边缘,这也导致该级航空母舰的四号弹射器无法弹射满载起飞的作战飞机。为了提升舰载作战飞机的出动能力,“福特级”航空母舰对飞行甲板的构造进行了改进,从而令其第四号弹射器能够弹射满载起飞的作战飞机。 “尼米兹级”航空母上所用的蒸汽弹射系统,其体积和重量均较大,不仅需要消耗大量的海水,还需要大量的人力和资金进行维护和更换,这显然不利于长时间的海上持续作战。此外,由于在弹射过程中需要消耗大量的蒸汽,“尼米兹级”航空母舰在连续弹射出几架满载起飞的作战及飞机后,其航速就会受到较大的影响,从而限制了下一个攻击波中能够出动的战机的数量。蒸汽弹射系统的最大局限性,还在于其输出功率有限。“尼米兹级”航空母舰采用的蒸汽弹射方式,决定其只能弹射载重30吨以下的舰载飞机,难以满足舰载机未来发展的方向。加之蒸汽弹射系统存在功率无法调节的限制,只能有效弹射重量较轻的无人机。若要进行强行弹射,很可能会造成飞机受力过大,从而影响其服役时限。 在此情形下,美军在其最新型的“福特级”航空母舰采用了前沿的电磁弹射技术,以规避和完善当前“尼米兹级” 航空母舰蒸汽弹射系统所存在的实际问题。所谓电磁弹射技术,即是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外进行运动。电磁弹射技术的主要应用是大载荷物体的短程加速,其起步与发展相对较晚,目前在航空母舰的舰载飞机起飞弹射上已得到高度重视和应用。相较于蒸汽弹射系统,电磁弹射系统不需要使用蒸汽来驱动活塞,而是使用电来驱动。同时,电磁弹射技术的容积小、效率高、质量轻,对航空母舰上的辅助系统相对要求较低,且运行和维护的费用较为低廉。在功率损耗方面,电磁弹射系统要远小于蒸汽弹射系统。其可控性能也优于蒸汽弹射系统。当蒸汽弹射系统的蒸汽阀门打开后,飞机起飞的弹射过程中基本无法控制。但电磁弹射的全过程均可以有效掌握,并可根据不同机型、飞机速度与负载变化等进行调整。这也使得电磁弹射技术成为了未来航空母舰发展的核心技术之一。 电磁阻拦技术的应用 除了将重型飞机送上天空外,如何能够令舰载机顺利降落在航空母舰甲板上也是一项困难重重的任务。舰载飞机在运动的航空母舰上降落,其风险之大、难度之高,被全世界公认为“刀尖上的跳舞”!通常情况下,陆地机场的跑道会长达数千米,而航空母舰上的甲板长度不会大于300米,可供利用的降落距离仅有100米。然而,舰载机降落的速度却高达300公里每小时。在如此高的速度、如此短的距离,再加之随时处于颠簸中的航空母舰,如果没有航空母舰阻拦系统,现代喷气式飞机在航空母舰上的安全着落显然是一项难以实现的“天方夜谭”。航空母舰上安装的阻拦系统,能够有效帮助舰载机在极短的距离内强制制动。 “尼米兹级”航空母舰所使用的是液压式阻拦系统。其由液压缓冲系统、制动器具以及冷却系统共同组成。当舰载机降落时,其机尾钩挂上阻拦索后,阻拦索一边利用滑轮阻尼器来减缓飞机的速度,另一方面则持续将动能转化为压缩空气罐,从而令飞机趋于平稳并有效制动。不过,液压式阻拦系统的阻拦能力较为有效,但缺乏灵活机动性。面对不同的机型降落,航空母舰上的海军航空兵需要依靠人工对配重物进行更换,这也直接影响到了舰载机的出动频率。如果不对液压式阻拦系统予以适当的配重,在阻拦过程中产生的过大峰值拉力甚至可能造成飞机损坏。 为此,在全新的“福特级”航空母舰上,设计者采用了前沿的电磁阻拦技术。在这一技术中,阻拦机和电脑控制系统是最为核心的两部分。阻拦机的构成较为简单,包括了水力涡轮、感应电机、旋转轴以及机械制动装置等,在阻拦系统中起到吸能的作用。电子控制系统则包括了操作人员工作平台、维护人员工作平台以及动态子系统。该系统可以精准地对飞机阻拦着舰的即时受力情况进行分析和控制,并反馈给电动机后施予阻拦索合适的拉力,从而令舰载机在阻拦着舰的过程中能够获得更为平稳的力,进而也可控制舰载机在飞行甲板上制动的距离。作为电磁阻拦系统中的重要一环,阻拦索采用了新型轻质合成缆索,这不仅可以减少结构载荷,降低系统惯性,并可由此缩小滑轮减震装置的尺寸。 电磁阻拦技术的工作方式主要可以分为两个环节。第一个环节也就是初始接触阶段时,舰载机的机尾钩一旦与阻拦索相接触后,其就会牵动阻拦索,进而带动换轮索牵出,并令旋转轴转动。这一工作的关键,是为了令舰载机和阻拦索之间得以平稳接触。在实现了第一环节的既定目标后,第二环节则是如何对于舰载机的动能吸收。舰载机在降落时,其自身带有极大的动能。电磁阻拦系统中的水力涡轮、感应电机和摩擦制动器就是为了吸收舰载机的动能。通常情况下,水力涡轮和感应电机正常工作,即可吸收舰载机的动能,并实现飞机的安全着舰。可是一旦发生水力涡轮或感应电机不能正常工作,阻拦机的摩擦制动器就作为备用的吸能装置,以保障电磁阻拦系统的安全、可靠。较之液压式阻拦系统,电磁阻拦系统更为简洁、可靠,且无需大量的人力、物力进行维护,令其维护成本得以大幅度降低。 无论是电磁弹射技术,还是电磁阻拦技术,都是用于提升航空母舰战斗力的关键技术和措施。考虑到航空母舰在未来会搭载有各类无人飞机,前述新技术的应用,也可为未来航空母舰的发展奠定重要基础。 航空新技术论文:遥感及航空摄影测量中的新技术探讨 摘要:随着当前生产的发展需求,大比例尺航测成图技术的应用在国内各城市测绘单位快速得到推广应用;同时一些与航空摄影测量和遥感相关的测绘高新技术也在不断的投入。本文首先对摄影测量与遥感的发展的重要作用进行阐述,进而分析遥感及航空摄影测量中的新技术以及应用。 关键词:遥感技术;航空摄影测量;新技术;应用 一、摄影测量与遥感的发展的重要作用 从摄影测量与遥感的发展来看,在近三十年来,摄影测量与遥感技术已经进入了测绘、农业、林业、水利、气象、资源环境、城市建设、海洋、防灾减灾等各个行业,在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。从上世纪七十年代后半程起,摄影测量已经开始从模拟摄影中跨越出来,已经进入了数字摄影阶段,摄影测量正在经过传统测绘技术向数字化测绘技术体系的转变。 (一)摄影测量与遥感有利于推动测绘技术的进步 从二十世纪七十年代后期开始,我国的摄影测量经过了一个系统的转变。摄影测量逐渐从模拟摄影测量转化到解析摄影测量,并最终进入到了数字摄影测量的发展阶段,也标志着我国的传统测绘技术体系的解体,新的数字化的测绘技术体系的兴起。 首先,从数字影像的类型来说,我国目前已经建立了数字正射影像(DOM,Digital Orthophoto Map)、数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)、数字线划图(DLG,Digital Line Graphic)、数字栅格图(DRG,Digital Raster Graphic),同时还有其他相应的地名数据库与土地利用数据库,多样化的数据库与模型为摄影测量在现实生产生活中的应用提供了可能性,推动了测绘技术的发展。 其次,国家利用摄影测量与遥感技术绘制了大量各种比例尺地形图。除此之外,还建立了大量的全国级别的基础地理信息数据库。例如1:1000000、1:250000、1:50000比例尺级别的地理信息数据库;除了国家级外,省一级的1:10000比例尺级别的基础地理信息数据库、市县级1:500至1: 2000比例尺级别的地理信息数据库等等。 另外,我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等,于上世纪80年代中期、90年代中期和末期完成了全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现正在利用高分辨率遥感数据,开展第二次全国土地详查工作。我国还利用彩色红外遥感数据开展地质找矿应用研究,并成功地在新疆博罗霍乐北山地区发现矿藏。 (二)摄影测量与遥感有利于提升 空间数据的获取能力经过近50年的发展,我国在空间数据获取能力方面有了巨大的提升。研发了具有自主知识产权的遥感数据处理平台,以此为核心建立了国产卫星遥感影像地面处理系统,并开展了定量遥感反演研究,为形成我国独立自主的对地观测数据获取、信息处理与分发服务体系奠定了基础。 首先,从数据获取能力方面来看,在国家973与863计划的支持下,成功研制了一系列传感器,发射了50多颗对地观测卫星,包括气象卫星、海洋卫星、资源卫星、通信卫星、导航定位卫星、返回式陆地卫星、科学实验卫星等,组成了风云、海洋、资源和环境减灾四大民用系列对地观测卫星体系,从地球同步轨道和太阳同步轨道上实现了对地球的多平台、多传感器观测,可以获取地球表面不同分辨率的光学和雷达图像,并将对地观测数据应用于气候、大气成分、水循环、植被变迁、海洋现象、自然灾害等地球空间环境变化的监测。 其次,在数据储备方面,已经积累覆盖全国陆地、海域以及周边国家和地区1500万平方公里的地球表面数据。 二、几种测量新技术的应用探讨 (一)GPS在航空摄影中的应用 (1)GPS用于航摄飞机导航 在航空摄影测量获取航片的过程中,航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求,在一定的高度沿设计的航线飞行,以保证所得影像具有一定的摄影比例尺、航向重叠度及旁向重叠度。随着GPS的广泛应用,已普遍使用GPS对航空摄影飞机进行导航。 (2)GPS辅助空中三角测量中的导航与定位 GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确测定的摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置,将所测数据应用于摄影测量内业加密,以便尽可能减少对地面控制点的数量要求。用于确定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置时需采用高精度相位差分的GPS动态定位方法,其实时差分定位可用于摄影导航,而确定航摄仪物镜中心的位置则利用布设在地面的2~3台GPS基准站的观测数据进行后处理获得。目前已采用QPS/IMU。 (二)LIDAR激光测高扫描系统的应用 LIDAR激光测高扫描系统利用GPS辅助空中三角测量技术,可以减少地面控制点,缩短作业周期,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。利用该种测量技术,在有地面控制点的四角带,完全可以满足1∶10000比例尺的地图精度要求;在地面特征丰富、影像较好时,可以达到1∶50000比例尺的精度要求。这种测量技术对于实施西部大开发战略、完善国家基本地形图有重要意义。 (三)机载侧视雷达技术的应用 机载侧视雷达是利用装于飞机机身两侧或下方的天线,随着飞机向前飞行而扫描飞机下方两侧的带状地面,进行高分辨率地形测绘的雷达。飞行器上的侧视雷达包括发射机、接收机、传感器、数据存储和处理装置等部分。侧视雷达具有下列特点: (1)具有全天候工作性能; (2)分辨率高,所摄照片清晰; (3)覆盖面积大,提供信息快,把飞行中连续拍摄的照片拼接起来可构成大面积的地形图; (4)不易受干扰 航空新技术论文:浅析航空摄影测量新技术的应用与发展 摘要:随着科学技术的进步与发展,航空摄影测量新技术被广泛应用于城市地形图测绘中,并取得了重大的成果。本文针对我国航空摄影测量的发展历程,分析我国航空摄影测量新技术的应用及注意事项,从而推动我国航空测绘的发展。 关键词:航空摄影测量;新技术;应用;发展 航空摄影测量即是在飞机上利用航摄仪器对地面进行连续拍摄,绘制地形图的过程,其原理是利用航摄仪器的摄影光束相交而确定地面点的位置。随着科学的进步,以及社会建设中对土地利用的现状,航空摄影测量技术在不断得到创新和完善,并推动了航测行业的发展。 一、我国航空测绘的发展现状 我国对航空摄影测量技术的应用可以追溯到20世纪80年代。当时,我国各大城市开始应用航空摄影测量技术进行对城市大比例尺地形图的测绘,以便科学合理的使用土地。在城市化进程以及生产的需要中,大比例尺城市测绘技术被广泛应用于各城市测绘企业单位。在科学技术不断发展的今天,数字化技术迅猛发展起来,在航空摄影测量技术上,涌现出数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR 激光测高扫描系统、雷达等先进技术设备,为城市大比例尺地形图的测绘创造了更多的技术条件,不断推动着航测行业的发展。然而,受诸多客观因素的影响,我国航空摄影测量技术力量还相对薄弱,其测绘精确度仍有待落实,航测工作有待进一步完善。 二、航空摄影测量主要新技术的应用 1、对数字航摄仪DMC的应用 数字化技术是现代信息社会不可或缺的技术手段呢,无论对人们生活和社会各项工作的开展都起到不可比拟的作用。而数字航摄仪DMC也是在数字化的基础上创造的航测产品,它是一种用于高精度、高分辨率的航空摄影测量的数字相机系统。这一航空相机摒弃了传统胶片相机的设计思想,由四个全色传感器及四个多波段传感器组成。其四个全色传感器用于捕捉每一个设想的特定区域,从而确定一个大的镶嵌影像;四个多波段传感器则主要用于捕捉红、蓝、绿色及进红外数据。因此,航摄仪DMC能满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄的需求。与此同时,在低空进行测绘时,DMC能够在无人控制的情况下实现机动、快速的摄影测量,其测量精度高。 2、对IMU/DGPS新技术的应用 IMU技术是惯性测量单元的简写,主要是由陀螺、加速度、电路构成,它能够独立提供高精度的导航参数,同时具有抗电子干扰、隐蔽性好等特点。但这一技术的不足之处在于不适合长时间单独飞行,否则容易造成导航位置参数的误差。而大家熟知的GPS全球定位系统功能强大,被广泛应用于航空摄影测量、工程测量等诸多领域。因此,将IMU与GPS集成起来构成组合导航系统,能有效提高系统的导航精度与其测绘性能,就是目前的IMU/DGPS航空摄影测量系统。这一新技术的应用能够减少地面控制的工作,提高了测绘效率,并降低了在高山荒漠等区域测绘的危险性,推动了航测事业的发展。 3、对LIDAR 激光测高扫描系统的应用 对LIDAR 激光测高扫描系统的应用,主要是针对困难地区、无图区及边界区而实施的新技术。该技术主要利用GPS辅助空中三角测量技术,从而减少地面控制点,完成对外空难度大的测绘区高精度及大比例尺的测绘工作,这一技术的应用有利于缩短作业周期,减低生产成本而提高生产效率。这一技术对于实施我国西部大开发战略、完善国家地形图有深远的意义。 4、SAR合成孔径雷达成像系统 SAR合成孔径雷达成像系统具有高分辨率的成像技术,不受客观恶劣天气条件的影响便能获取空间数据,大大改善了对困难地区地形图绘制的困境。这一成像系统的使用原理是将合成孔径雷达安置于飞机上,利用孔径雷达发射微波对地面目标扫描,从而经过对空间坐标的计算,记录回波特性得出地面目标的空间特性,再经过数据处理成像。这一系统的运行主要由天线系统、数据记录系统、监控系统、发射与接收系统协调运行而完成。 三、对航空摄影测量技术应用的和主要注意事项 1、落实测绘区选点工作 航测人员在开展航空摄影测量工作过程中,运用IMU/DGPS作业的前提必须对测绘区做好现场踏勘的选点工作,这一选点工作要按照前期设计图纸要求并结合GPS定位测量范围的选点要求进行实地选点定位。选点的点位要位于交通方便、便于安置设备便于埋石操作的区域;点位还要在视野开阔的地方,避开建筑物及水域便于信号及电磁波的传输。同时,点位之间还要做好加密与联测工作,以便测量工作的连续开展。 2、确定航摄仪、比例尺及航高 在航空摄影测量工作开展之前,首先要做好航摄仪、比例尺及航高的选择与确定工作。在选择航摄仪时要优先考虑其性能质量,进而保证航摄资料的准确性。在确定比例尺时,首先要按照国家对大比例尺地形图航空摄影标准并根据当地地形实际与相应的精度要求,以及配套仪器的利用,综合确定航摄比例尺与航高数据。 3、策划检校场的布设方案 检校场的布设方案主要针对IMU /DGPS 系统设备生产商而言的,这些生产商在从事 IMU /DGPS 系统设备生产过程中对于检校场的布设方案的策划,一般要考虑达到如下工作的因素:检校场要根据比例尺大小设置相邻的平行航线;检校场要能保证航向重叠和旁向重叠都是60%;采用直接定向法,使航测高度与摄区高度一致;对于检校场的位置可以选择在离摄区较远的区域或摄取中任意两条航线位置等。 四、结语 在科学技术迅猛发展的今天,我国航空摄影测量实现了岁数字测绘技术的应用与完善,取得了相应的进展。但是,我们也应看到在航空摄影测量新技术应用方面较西方先进国家还有很长的距离。我国的航测领域应该在认识航摄新技术优点的同时,找寻并探索其对于该技术应用中应注意的问题,有针对性的做好航摄工作,提高航摄效率,保证影像质量,进而推动整个数字摄影测量事业的发展,满足社会经济发展和环境的可持续发展需求。 航空新技术论文:航空摄影测量中新技术应用与发展 摘 要:随着科技进步,航空摄影测量技术广泛应用于城市测绘、复杂地形及国界等测绘区域。目前,航空摄影测量技术发展迅速,测绘技术向数字化转变,出现了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术。本文首先简要论述了航空摄影测绘技术的意义与研究现状,然后详细分析了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用与发展。 关键词:航空航摄仪;新技术;应用与发展 引言 自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。随着生产发展的需要,各城市测绘单位,在航测机构增添航空摄影测量业务,大比例尺航测成图技术在国内各城市测绘单位得以快速的应用推广。目前,随着数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LI-DAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用,航空摄影测量技术逐渐成为大比例尺地形图的主要测绘方法。但是,航空摄影测量技术应用于地籍测绘领域时间短,加之航测本身的技术缺陷以及测绘精度问题,有时仍然难以达到预期目标。 一、航空摄影测量技术的分类 (一)按处理方法分 在航空摄影测量技术的分类中按处理方法可分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。模拟摄影测量通过模拟测量的方式,使测量达到最真实的效果,同时减少了使用过程中的出错率,用模拟的方式实现了对实际的掌控能力,使技术取得最好的实用效果。解析摄影测量是指通过对形状、大小、和数据进行解析达到对综合数据的了解,使出现的问题和错误得到改善,并增加对具体内容的了解,让数据达到还原效果,增加图像的准确率,并通过分析和应用提供最真实的影像和数据,更好的为地形摄影和非地形摄影的发展服务。数字摄影测量使测量的结果更接近于对数字的掌控,通过对数字摄影的掌握加强测量的数字化能力,通过对数字及影像的综合处理达到理论和实际的有效结合,使摄影测量达到数字化和科学化,使数据更加准确,更加接近测量的实际。 (二)按研究对象分 在航空摄影测量技术的分类中按研究对象可分为地形摄影测量技术和非地形摄影测量技术。地形测量是指对地形图的测绘过程,通过对地表和地形在水平面的投影中显现的数据,把数据按比例尺进行缩放来实现摄影和测量的目地。地形的测量一般采用航空摄影测量技术,在飞机上就可以拍摄和掌握各种测量数据,实现数据和图像的高标准。非地形测量不以地形测量为目的,而是通过对各种指标的精确测量使理论知识更加丰富,它为生物领域、军事领域、建筑领域、矿山工程领域、文物领域的发展提供更多的理论基础,使各领域的技术得到发展,并通过摄影和测量使这些领域得到实际的发展,使非地形测量应用到这些领域中,取得更长远和丰富的发展。 (三)按摄影的位置分 在航空摄影测量技术的分类中,按摄影位置进行分类,包括航天摄影测量技术、航空摄影测量技术和地面摄影测量技术。其中航空摄影测量技术通过航天摄影来完成整体测量,要根据具体的测量对象进行不同的研究。航天测量的测量距离相对更远,技术水平也更难达到标准,对摄影及测量人员的要求也更严格,并且环境造成的干扰对摄影的影响也更大。工作人员需要更精细的测量,并对地形进行精准的勘测,来保证摄影测量技术符合测量和勘测的规定。航空摄影测量技术是指在空中进行摄影并根据比例尺对具体的距离进行计算的过程,航空摄影测量一般是在飞机上。而地面摄影测量技术一般需要对摄影进行处理,使形状、大小等综合数据达到预期的效果,通过采用地面测摄影测量技术使很多难以测量、难以勘测、难以计算的地形得到勘测,很多大坝和地形复杂铁路的测量就采用地面摄影测量技术,它攻克了地形勘测带来的危险,为地域勘测服务。 二、航空摄影测量技术的任务 (一)非地形测量 在非地形测量中不以地形测量为目的,而是通过对各种指标的测量促使理论知识更加丰富,达到为各种领域服务的目的。非地形测量的发展促进了生物领域的发展,使生物医学领域可以通过对地形的利用,取得更多的生物医学资源,带动更长领域发展。同时也有利于公安机关侦破案件,通过对非地形的勘测,了解罪犯的藏身之处,和犯罪窝藏点,使案件得到侦破。在文物和建筑领域也得到了发展,很多文物就存放在复杂的领域内,通过测量可以找到它们的位置,开垦出更多的古文物。非地形测量也有利于军事侦查,通过非地形测量检查各军事地点,保证军事地域内没有军火和其它领域的军事人员。 (二)地形测量 地形测量指加强对地形图的了解,通过对地表和地形在水平面投影来掌握数据,按比例尺进行准确的缩放,以此达到测量的目的。在测量中第一点要掌握具体的数据和具体的图像,按照比例尺来还原真实的指标,要建立专题的图片,对各种地图要进行了解,掌握各种硬件条件,要了解具体的摄影影像,对各种图形要分类型掌握。第二点,要建立相关的数据库,通过对数据的掌握,通过对数据的分类、筛选和汇总来了解各种数据的不同,了解测量的变化,使数据可以互相参考、互相借鉴,达到为测量服务的效果,达到测量的数字化。数据库的内容要系统化,方便管理人员查阅和掌控。 三、航空摄影测量的要点和作业方式应用 (一)质量检查准确,成果提交合理 在航摄摄影测量的最后阶段要对质量进行高标准的检查,对整体的过程进行准确核实和分析,达到整体质量的准确性,在最后的检查中一定要严把质量关。针对作业方式要加强各步骤的联系,区别各步骤的不同,对内容进行整体计算,并对结果进行重复的分析,使结果符合真实的效果。要对数字精度、数据完整性和准确性进行检查,检查的单位是质量检查机构,对检查和验收工作要合乎规定,以合同为根据。在检查合格后进行相应的验收工作,当检查资料不合格时验收单位可以拒绝验收。当核实无异议后要把成果提交给相关部门,提交过程中要把内容标记的详细些,确保相关部门能够根据数据开展以后的工作,作业方式也要列出相关数据和相关表格,使内容清晰易懂。 (二)空中采集准确,数据处理合理 在航空摄影测量中要对控制采集的数据和图像进行准确的处理,采集过程要正确,作业方式要符合标准,通过找准正确的距离和采用正确的拍摄方式,使效果更真实、更具准确性。拍摄人员也要掌握合理的拍摄方法,针对不同的高度,拍摄的方法也要有所不同。同时对数据的处理也要合理,要经过科学的研究和科研人员的重复计算,实现对不同数据的合理分析和比较,使航空摄影测量任务完美的完成。要在飞机上安装摄影仪,对地面垂直拍摄,获取相片或影像,使数据采集向自动化和数字化方向发展。数据处理过程中用绘制比例尺进行空中测量,用模拟法和解析法测绘,使精度和质量达到高标准。要用正确的采集方式取得最优异的内容,并通过科学的数据处理,达到整体测量的准确性。 (三)航摄准确,航摄设计合理 在航空摄影测量中要对航摄进行精准的计算,促使其它指标合理发展,并且要加强对航摄的设计。作业方式要通过找准目标和进行合理角度的拍摄实现精准化计算。拍摄过程一定要符合实际,通过合理的比例来还原数据和图像 , 要加入大比例尺的数字图,提高航摄的精度要素,提高航高、比例尺、焦距和影像质量,通过上述要素加深设计的合理性。还原的方式一定要合理,数据和图像设计也要有根据,要根据具体影像来开展数据和图像设计,测量不要局限在绘画图上,需要信息性的影像图件。要用科学的方式和科学的设计达到预期标准,实现测量的目的,实现测量的高标准,使作业方式合理的完成。 结束语 随着计算机技术和互联通信技术的发展,航测技术由模拟测绘向数字测绘转变,由计算机代替“人眼”,迈向信息化测绘时代。航空摄影测量已成为当前大比例尺地图绘制技术中的热门话题,各种航空摄影新技术一定会逐步完善。根据航摄地区的特点选择合适的技术获取影像,极大地提高航摄效率,缩短获取影像周期,提高影像质量。 航空新技术论文:航空摄影测量新技术的应用与发展 摘要:伴随着计算机以及互联网通信相关的技术的开发与研究,航空摄影测绘技术已经从模式测量朝着数字化测量转化,从而做到了运用高科技技术来代替人进行测绘,令摄影测绘全面地走进数字信息化的测绘阶段。本文对航空摄影测量新技术的应用与发展进行了分析探讨。 关键词:数字航摄仪;DMC IMU/D GPS;激光测高扫描系统 引言 航空摄影测量就是在航空器中安装摄影仪器,进而在空中对需要测量的地形进行摄影。随着我国经济的发展,地形变化的速度非常快,同时由于我国地形结构复杂,依靠传统的测量技术很难对特殊地形进行实地测量,因此借助航空摄影技术可以实现对复杂地形的测量,并且航空摄影测量可以缩短测量工作周期,提高测量数据的准确。 一、航空摄影测量技术的任务 目前我国航空摄影测量技术的任务主要包括对地形面貌的测量和非地形测量两种: 1、地形测量 地形测量是航空摄影测量的主要任务,它是通过对测量地形的摄影,加强对地形的了解,并且按照比例尺寸对摄影的对象进行准确的浓放,以此实现测量的目的。在地形测量中需要做好以下三点工作:一是要保证摄影图形的具体数据和图形,并且按照预定的尺寸比例对航空摄影的图片进行数据还原,并且根据还原的数据图像,建立相应的图片库;二是要建立数据库,航空摄影要根据对地形的数据分析建立相应的数据库,掌握数据的不同分类以及数据之间参数的变化情况,以此实现在航空摄影时实现测量的数字化;三是积极掌握测量地形的相关数据,并且根据掌握的数据情况完成对地形的整体测量,最后实现摄影图像的真实还原。总之在航空摄影测量的时候要进行合理的分工,保证摄影的图像数据真实、准确,使测量数据更加符合标准。 2、非地形测量 航空摄影测量技术不仅仅应用在地形测量领域,其还应用在许多其它领域。非地形测量不是以测量地形为目的,而是通过对地形的摄影观察地形的变化,以此更加地形变化发现其中的问题,比如航空摄影技术应用在军事领域中,就可以通过航空摄影技术对某一区域内进行军事侦察,以此观察该地形是否存在军事设备以及该地区的变化情况;航空摄影技术应用在工程领域,通过航空摄影技术可以对地形进行勘测,分析该区域是否存在矿物质等,以此实现对该区域的合理开发利用。航空摄影技术的非地形测量功能被越来越多的领域所应用,其发挥的价值也越来越大。 二、航空摄影操作的关键和方式应用 1、摄影精确,设计科学 在航空摄影测绘的过程当中需要先对摄影实施准确的计算,从而令别的相关要求都有一个很好的发展,同时需要注意的是要优化航拍的设计。摄影办法是要先确定好摄影的地点以及实施一个适合的角度摄影从而能够进行准确的设计计算。进行摄影测绘必须要切合现实情况,利用适合的比例来对收集到的数据以及图像进行还原,此外还需要添加一个大比例尺的数字图,增加摄影的准确因子,增强摄影高度、比例尺、以及摄影的焦距以及图像的清晰度,经过以上的因素从而对摄影设计进行优化。另一方面,对图像进行还原的方案必须要是科学合适的,图片以及数据的收集设计需要有根有据,需要依据实际的图像从而进行数据以及图片的收集相关设计,测绘不能仅仅关注在绘制图像上,应当具有数据性的图像视频。 2、收集精确,处理科学 在航空摄影测绘过程当中需要对摄影器械摄影收集到的数据以及图片实施精确的计算分析,收集的方式要合理,满足相关的指标要求,利用精确的定位以及摄影的方式是科学合理的,从而使摄影的结果更加的切合实际情况、更加的精确。另一方面实施摄影的相关作业人员也需要对于摄影的方法有个准确的认识,根据摄影的高度不同,所采用的摄影办法都要根据实际做出调整。同样需要关注的是相关数据的处理方式,处理方式需要通过反复的分析探究以及相关人员的反复推算,从而可以完成对于各种数据的科学统计分析,因此令航空摄影测绘工作能够很好的被执行。航空摄影首先要在使用的飞机外体组装好测绘过程当中所需要使用到的相关装置,因此能够对地面实施竖直摄影,从而得到有关的图像视频,指导数据的采集朝着自主化以及数字化方面进行开发。 3、质量检测精确,结果提交科学有效 在实施航拍测绘的最终阶段需要针对收集到的相关数据实施高要求的检测,对于摄影的整个过程实施精确审核以及研究,从而达到整体的质量准确性标准,此外在最终阶段的检测作业中必须要把控好质量的这个标准。针对摄影的方式要增加每个操作单元智联的相互联系,能够分辨出各个操作单元之间的异同点,对于摄影的具体项目实施整体的计算,同时对于计算得到的结果要进行多次推导验证,验证结果是否符合实际情况,增加其真实性。此外对于数字的准确度、数据的完整性以及精确性都要实施验证,而进行验证的部门都是相关的质量检测部门,对于检测和验证的过程都需要依照相关的要求,将合同中的规定作为依据。在检测合格之后再实施相关的验证,如果出现检测资料不达标则验证部门能够拒绝验证。 三、航空摄影测量新技术的应用 1、数字航摄仪DMC DMC航空摄影相机是利用四个多频率的接收器分别接收红、蓝、绿三色光以及近红外数据;而四个全色传感器分别捕捉的影像,依靠少量的重叠区域生成一个大的768013824镶嵌影像。此系统能够在各种光线环境中,通过调整相机的曝光时间,保证图片的质量,该系统对于地面的分辨率能够达到5cm。低空数字航空摄影测量以2000万像素以上的小像幅数码相机为传感器,采用无人飞机进行低空航摄,具有机动、快速、经济等优势。此种技术可以在较短的时间内获得部门地区较为准确的高分辨率的数字图像,另外对于天气以及机场的依靠性较小,目前已经被广泛的应用在应急保证、防灾减灾、图形测绘等方面。 2、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术 GPS,即是全球定位系统,运用在航空摄影测绘后,利用空三素的办法得到角元素,从而完成了部分直接得到投影光束。IMU/DGPS,即是惯性测量单元/差分GPS,运用在航拍之后,能够直接取得三个线元素以及三个角元素,极少需要甚至不需要地面控制点就能够实施航空摄影测绘,从而大大的简化了摄影测绘工作。IMU/DGPS协助航空摄影的工作原理是利用了IMU、DGPS两种新技术的综合分析验算,从而得到了具有十分高的准确度的航空摄影测绘相关的概念、技术以及方案。 这种摄影方法的工作方式是首先利用组装在飞机外体上的GPS接收装置或是地面站点的GPS接收装置,进行持续的并且同步的检测太空中的GPS卫星信号,接下来是利用GPS载波相位测绘差分定位技术的协助从而得到了航空摄影仪的有关定位数值。IMU/DGPS技术能够直接的得到每一张摄影到的图片外方位元素,把其当作加权检测值参加到摄影测绘区域网的平差,因此得到了准确度更加高的图片外方位元素结果,这种测绘的方法叫做IMU/DGPS协助航空三角测绘方法。高准度的差分GPS与惯性测绘部分得到航拍的曝光时间的图像定位期空间位置,之后再针对去实施变差的更正,因此得到个各张图片的高准度外方位元素的方法称作直接定向法。 3、LIDAR激光测高扫描系统 LIDAR激光测高扫描系统通过GPS辅助空中三角测绘技术,能够减小地表的控制点,减短测绘时间,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。 结束语 航空摄影测量技术的发展,为我国的经济发展提供了重要的贡献,带动了测量技术的发展。航空摄影测量技术的广泛应用,突破了地形复杂、摄影周期长等一些弊端,促进了我国测量事业的发展。 航空新技术论文:“地沟油”华丽转身新技术助其成为航空用油原料 “民以食为天”,中国人痛恨“地沟油”危害食品安全,却每天制造出成千上万吨的餐饮废油。如今能源技术的进步,给中国人带来了福音――“地沟油”转换成航空生物燃料。每多一千克“地沟油”转化成航空油,也就意味着餐桌上少了一份用“地沟油”回收做出来的“口水菜”! 2014年8月14日,波音中国公司在北京召开航空生物燃料油研讨会,并在会上宣布,波音与中国商飞合作的“废气油脂”(包括地沟油、食用油边角料、餐饮废油等)研究项目正式进入到了筹建“中试车间”阶段,最早于八月底开通一条日产500千克航空生物燃料的生产示范线。 2012年8月16日,波音公司正式与商飞合作成立了节能减排技术中心,中心的第一个项目就是研究如何将“地沟油”转化成航空燃油。该项目在此前的一年当中均处于试验阶段,试验目的是为了打通“地沟油”转变成航空油的技术路线。然而餐饮废油变航油,波音-商飞并非首例,国外有荷兰航空的成功案例,国内也有中石油1号生物航煤的技术先例,波音与商飞之所以耗费一年多时间打通技术路线,是因为中国的“地沟油”与其他生物油脂存在不同的特性。 荷兰航空旗下SkyNRG与中石油1号生物航煤采用的多为石油化工技术路线,比较适用于结构较稳定,成份较纯的餐饮废油,如肯德基,麦当劳炸鸡剩下的油。而波音与商飞此次针对具有“中国特色”的”地沟油“采用油脂化工技术路线,其目的是为了适应中国八大菜系,蒸煮炒爆涮等各式各样烹饪手法所遗留下来废油。如全国闻名的重庆火锅,最地道的做法就是用一锅被重复利用的老油涮食,试想火锅废油的成份会何其复杂! 解决这些“成份复杂”难题的最佳办法就是“去除杂质”。中国商飞-波音航空节能减排技术中心对此已研发出相适应的解决技术路线:“我们将首先对其进行去杂质处理,得到成份较纯的中间产品,之后再利用优化过的催化剂工艺对其进行转换。” 目前,中国商飞-波音航空节能减排技术中心已成功利用“地沟油”转换出了一定量的航空油,转换比例在40%左右,即100万千克“地沟油”可转化成40万千克航空油。但不得不承认,该转换技术在成本上仍需进一步优化,因为相对普通航油,“地沟油”转换航油的成本是其2倍左右。 在大多数人眼中,那些脏乱差的“地沟油”应该是一文不值,但事实并非如此。事实上,目前“地沟油”的收购并不容易,价格也远非我们想象的那么廉价。从食堂、餐馆回收的泔水价格很低,但现在并没有形成行业性的集中回收,而是被一些不法商贩零散回收炼制成泔水毛油获利,转手又卖回餐馆,扰乱食品安全环境。 对于民众一直期盼的“地沟油”转航油,其成熟商业化运作仍需要企业技术研发,社会自觉回收,政府政策扶持等多方面的持续努力。但好消息是通过诸如波音中国,中国商飞与中石油这类有社会责任感的企业的不懈努力,该事业离商业投产又更进了一步。 航空新技术论文:航空摄影测量中新技术应用与发展 摘要:随着测绘技术、信息技术和计算机技术的迅速发展,航空摄影测量技术也有了前所未有的发展和进步,其空间数据获取已从单一的野外测量发展到内外业综合以内业为主的采集方式。本文首先简要论述了航空摄影测绘技术的意义与研究现状,然后详细分析了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术的应用与发展。 关键词:航空摄影测量;新技术;DMC;LIDAR 引言 摄影测量指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。它的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型,为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。自20世纪80年代,航空摄影测量技术陆续应用于我国各个大城市测绘城市大比例尺地形图。伴随生产的不断发展,各航测机构都开始增添航空摄影测量业务,在我国个城市测绘单位中,大比例尺航测成图技术得到了广泛应用。 一、数字航空摄影测量的最新进展与应用领域 从本世纪初数字航空相机问世开始,ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空摄影仪相继出现,近些年,GPS技术、惯导技术、数码扫描、激光扫描、雷达等高精端技术跟航空摄影联系紧密,产生了很多新的航空摄影技术,比如GPS辅助航空摄影技术、IMLJ(POS)/DGPS辅助航空摄影技术、运用高解像率的CCD阵列将胶片替换,获取地面的地物地貌光谱数字信息的数字航摄仪、SAR合成孔径雷达成像系统、LIDAR激光测高扫描系统等,都在很大程度上促进了数字航空摄影测量的良性发展。 二、数字航摄仪DMC 数字航摄仪(DigitalMappingCamera)简称DMC,是用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统(如图1)。基于替代胶片相机的设计思想,DMC具有历史意义的技术突破。DMC数字航空相机由8个内部传感器组成:4个全色传感器与4个多波段传感器。4个多波段传感器一个捕获红色数据,一个捕获蓝色数据,一个捕获绿色数据,一个捕获近红外数据。4个全色传感器每个捕获一个影像的某个特定区域,区域之间有少量重叠以便形成大的7680×13824镶嵌的影像。所有传感器的动态辐射分辨率均为12比特。 一次飞行中由4个全色传感器获取的数据产品:全色、真彩色与彩红外。还有由4个多波段传感器获取的分辨率为2048×3072数据产品:真彩色、彩红外、四波段和近红外。通过获取相机影像数据,可利用PPS软件得到各类影像输出。DMC兼顾小比例尺与高分辨率大比例尺航摄业务的具体需求,其地面分辨率为5cm。这一系统可光线不同的条件下,用多种曝光时间来曝光,保证影像的质量。 (一)1:20000比例尺摄影的试验 为了对DMC数字航摄仪1:20000比例尺摄影的成图精度情况进行研究,在某处选取一个Ⅱ地形测段进行航摄,共30个像对。控制点的布设采取双五点法,基线数16条,运用GPS对控制点进行观测。用VirtuoZo进行内业加密,全数字摄影测量系统进行量测,采用PATBNT光束法软件来平差,加密精度统计如表1。 表1 1:20000比例尺摄影的加密精度统计 从统计的加密精度看,完全符合规范要求。运用JX4数字摄影测量工作站恢复立体模型来测图,之后跟该区域GPSRTK实地量测的72个显著地物点进行精度统计,平面误差是0.167m,高程误差是0.15m。 (二)试验主要成果 1、DMC航空摄影分辨率高,影像清晰,加密自动选点成功率较好,连接差小,碎玉提升加密精度十分有利,且测图地物判读精度高。 2、运用DMC相机进行航空摄影,可放宽其摄影比例尺到传统摄影比例尺的115~ 2倍。 3、可在传统布设方法基础上将控制点的布设降一个地形等级。 4、通过现有设备,完全可完成DMC摄影的成图作业。 二、IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术 IMU/DGPS辅助航空摄影测量指的是运用装在飞机上的GPS接收机与设在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号,通过GPS载波相位测量差分对技术获取航摄仪的位置参数进行定位,应用和航摄仪联系紧密的高精度惯性测量单元(IMU,InertialMeasurementUnit)对航摄仪的姿态参数直接测定,通过联合IMU,DGPS数据后的处理技术获取测图所需的每张像片高精度外方位元素的航空摄影测量理论、技术与方法。 IMU/DGPS辅助航空摄影测量的主要方法有直接定向法与IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。 (一)直接定向法 运用高精度差分GPS与惯性测量单元(IMU),获得航空摄影曝光时刻影像的空间方位,通过校正系统误差,获取每张像片的高精度外方位元素。该方法就是直接定向法。 (二)IMU/DGPS辅助空中三角测量方法 把基于IMU/DGPS技术直接获取的每张像片的外方位元素,作为带权观测值参和摄影测量区域网平差,获取精度更高的像片外方位元素成果。该方法称为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法。 四、LIDAR激光测高扫描系统 LiDAR(LightLaserDeteetionandRanging),是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是结合了激光技术和雷达技术的产物。主要是发射机、天线、接收机、跟踪架及信息处理等部分构成的。发射机是各种形式的激光器;天线是光学望远镜;接收机通过各种形式的光电探测器,如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外与可见光多元探测器件等。激光雷达用脉冲或连续波2种工作方式,探测方法分直接探测和外差探测。 激光自身的测距能力就非常精确,其测距精度可达几厘米,而LIDAR系统的精确度不仅仅取决于激光自身因素,还由激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素所决定。伴随商用GPS和IMU的不断发展,通过LIDAR从移动平台上(如在飞机上)获取高精度的数据已被广泛应用。 LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲,打在物体上并反射回来,从而被接收器接收。接收器准确地对光脉冲从发射到被反射回的传播时间进行测量。由于光脉冲以光速传播,因此接收器总会在下一个脉冲发出之前收到前一个被反射回的脉冲。因为光速为已知,传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度,激光扫描角度,从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向,就可能够对每一个地面光斑的座标X,Y,Z准确进行计算。激光束发射的频率能够从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例来说,一个频率为每秒一万次脉冲的系统,接收器将会在一分钟内记录六十万个点。通常情况下,LIDAR系统的地面光斑间距为2-4m不等。 激光雷达是一种在从红外到紫外光谱段工作的雷达系统,其原理与构造和激光测距仪非常相似。科学家将利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达,把利用连续波激光束进行探测的称作连续波激光雷达。激光雷达的作用是可以对目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状进行精确测量,对目标进行探测、识别、分辨和跟踪。在多年的努力之后,科学家们已经研发出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。 结语 我国航空摄影测量技术起步较晚,它用计算机代替“人眼”,在理论和实践中使数字摄影测量得到了快速发展,在三维可视化、GIS数据更新、数学近景摄影测量等方面它将会被应用的更加广泛。其发展使得胶片摄影被数字摄影所取代成为必然趋势,而新型数字航空摄影机的应用必将为航空摄影测量技术带来一次变革,并把我国航空摄影测量技术推向数字航空摄影时代。 航空新技术论文:探索民航空管新技术的应用情况 【文章摘要】 随着国家综合国力的提升,我国航空领域取得重大成就,民航空管新技术在现代高新技术的带领下,逐渐走向成熟;同时民航空管局也在尝试着改变发展模式,提高运行的安全性,以确保经济效益与社会效益的统一。在此民航空管新技术的应用发挥着不可代替的作用。 【关键词】 空管新技术;必要性;发展;问题 1 空管新技术应用的必要性 1.1 运输量逐渐提高为航空事业带来了巨大压力 改革开放以来,我国在航空运输领域有了很大突破,与往年相比,不管是安全性能还是技术层面都有了很大提高,同时我国也成为世界中航空总运输量排名第二的国家。根据最近几年的经济发展情况、以及我国现有的科学技术水平来推测,到二零一五年,我国的机队规模将超过两千六百架,全国的机场总数将增加到大约二百五十个,而每年的飞行次数将达到1143万,与二零一零年相比,将提高一倍。然而由于我国经济发展水平不平衡以及地理环境等因素的影响,我国的大部分机场位于华北、华东、中南以及西南这些地势相对优越的地区,随着技术条件的提高,西部等地质环境恶劣的这些地方,也将会感受到便捷航空带来的好处。正是这些运输需求的增加,对我国航空事业带来很大压力,这对于航空事业来说不仅仅是一次新的挑战,更是一次难得的机遇,因此空管技术的应用在很大程度上,促进了航空事业的快速发展。 1.2 航空运行环境复杂,有待进一步改善 我国的大部分机场,在建设过程中以及航线制定中,会受到当地经济发展水平的影响;一般情况下,机场建设地区是经济较为发达,或者具有非常显著政治地位的城市或地区,或者作为中转站而建设的,在机场运行过程中,会产生一定的放射圈,其中具有非常复杂的电磁波、地形特点等,这会在很大程度上影响到航空运输的安全性,再加上人民群众对航空运输安全性要求的提高,就增加了航空建设的难度。尤其是在西部地区一些机场的运行中,由于其经济发展水平有限、人流量有限,再加上地区环境十分恶劣,就需要在航空运行中,花费大量的财力物力去进行维护和检修工作,不仅仅没有实现经济效益,同时由于传统空管技术的落后,使航空运输的安全性、可靠性大大降低,因此空管新技术的应用就势在必得,也是确保航空运输实现精确性的重要手段。 1.3 是实现航空领域可持续发展的必然要求 伴随着我国经济的快速发展,现在航空领域面对的最大难题之一,就是资源供应不足,将可持续发展作为航空行业的发展宗旨,能够在很大程度上为未来的发展打下基础,具有非常重要的实际意义。针对这个问题,民航空管系统就不得不采取多种方式来提高航天领域的飞行效率,但是其前提条件是要确保飞行安全以及容裕度。我们要在科学统筹规划的基础下,对空域资源进行优化配置,缩短飞行距离、提高飞行准确率,尽可能的达到节能减排的效果,降低飞行成本,以实现经济最大化。 民航空管新技术的应用,需要在效率、服务、安全、容量等方面进行重点提高,这就对新技术的推广提出了更大挑战,同时也表现了提高飞行系统综合能力的迫切性,使新技术应用得到更快速的发展。 2 空管新技术的发展和问题研究 2.1 我国民航空管新技术的发展 我国民航局是在一九九四年成立的,在成立之初就特别重视新技术的研发和使用,并还开设了相应的技术研究部门,在相关法律法规的严格督促下,以及相关政策的支持下,将一系列先进技术投入研究实验中,如卫星导航、自动监视等;2000年,经过一段时间的研究,在我国西部地区建立了世界上第一条投入使用的FANS航路,即L888航路,这一成果为我国航空事业的发展奠定了扎实的基础,到如今,短短的十几年的时间内,在民航局的大力支持下,加强对新技术的研发力度,并成立了一系列科研基地,取得很大的科研成果。但是我们不能忽略在新技术研发应用中,所凸显的问题,要重视我们在实践中,积累的相关经验,并对航空领域的发展做进一步的贡献。现如今 2.2 空管新技术应用中应重点关注的问题 空管系统从构成上来讲,是一个相当复杂的系统,不管是哪一种的新技术,在实际应用中,总会或多或少的对目前的运行产生一定的影响,为了最大程度上确保飞行安全,在新技术投入使用时,要进行一定的测试工作,包括整体评估、工程验证、数据分析以及安全性考察等等,在新技术的应用中,我们需要对以下几点问题进行重点掌握。 首先是就是空管技术的软件功能,在科学技术的快速发展的影响下,空管设备的价值已经由原来的硬件主体转变成软件主体,并且逐渐实现了自动化操作系统;对于软件功能来讲,其主要的特点就是在系统性、兼容性以及验证性上,提出了更高的要求,需要在严格的管理中,提高运行效率,这些特征在间接说明了对新技术及逆行那个测试的必要性。 其次就是在系统验证方面,一项新技术从研发到最后的推广,需要经过一个非常复杂的验证工作,任何一种技术都是需要一定的外界环境或者操作技能来配合完成的,而是在一遍遍的实验中,不断整理相关数据,而明确其是否能够达到可靠、可用的效果,是否能够与我国的飞行条件和外界环境相适应,是否能够实现预期的运行效果。所以在整个测试过程中,我们要对评估、验证等工作进行严格的控制,并在新技术的测试中引进现代化、科学化的管理模式,为新技术的推广奠定基础。 然后就是在新技术应用中的过渡性,从多年工作经验中,我们可以看出,很多新技术的投入使用,都需要进行非常长的一段时期的过渡,在此过程中,要充分考虑到技术应用的可行性,对外界环境进行准确的测量,对技术的成熟度进行精确测定,在多种综合因素的考虑下,制定出长期的发展规划、以及各阶段的发展目标,以确保新技术的顺利使用。 最后就是在空管新技术的掌握上,我们要进行重点把握;纵观整个世界中的民航技术发展情况来看,每个国家之间在技术上都有一定的合作互助,但是国家与国家之间为了进一步保存实力,并不会将一些关键技术进行共享,一些西方发达国家仍旧在技术上保持着绝对优势,对于我国来说,我们要在技术上加大投资力度,将技术研发作为我们航空事业发展的重要内容之一,逐步实现国产化,并要逐渐提高航空管理的有效性。 3 结语 经过一段时间的发展,我国民航空管新技术的研发和应用,取得良好成效,在其中我们对民航空管新技术发展的必要性以及发展概况和要重点关注的问题,进行了简要的概述,希望能够为同行业的研究者提供一定的理论参考。 航空新技术论文:改变航空工业的制造新技术 引言 英国《经济学人》杂志2012年制作专题论述了当今全球范围内工业领域正在经历的第三次革命,认为这次革命是一种建立在互联网和新材料、新能源相结合的工业革命,它以“制造业数字化”为核心,并将使全球技术要素和市场要素配置方式发生革命性变化。新材料、新工艺、新机器人、新的网络协同制造服务,生产会更加经济、高效、灵活、精简。3D打印技术作为“第三次工业革命的重要标志”,被认为是推动新一轮工业革命的重要契机,已经引起全世界的广泛关注。3D打印技术作为具有前沿性、先导性的新兴技术,正在使传统生产方式和生产工艺发生深刻变革。3D打印技术将以其革命性的“制造灵活性”和“大幅节省原材料”在制造业掀起一场革命,它最适合应用于多品种、小批量、结构复杂、原材料价值量高的结构制造领域,因此有望在航空制造领域获得广泛应用。 3D打印技术(3D Printing)是快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing)的一种,也叫做增材制造( Additive Manufacturing)。基本原理是把一个通过设计或者扫描等方式做好的3D模型按照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层打印出来并按原来的位置堆积到一起,形成一个实体的立体模型。3D打印技术使用的方法有很多种,表1给出了美国科技政策研究所对3D打印技术按过程、主要厂商、所用材料和典型市场进行的分类。 国内外3D打印技术及产业发展情况 世界主要国家竞相从战略高度重视发展3D打印 3D打印技术的历史由来已久。1986年,美国3D System公司推出了第一款工业化的“3D打印”设备,1990年开始销售,短短几年中,形成了巨大的市场。近年来,美国以企业和大学及科研机构等半政府半民间的组织为主导力量,明显加大加快了对3D打印技术研发的组织力度。2009年,以美国相关大学为主的“增材制造路线(RAM)研讨会”就未来5~10年的技术发展进行了广泛的讨论,并发表了较有影响的路线图研讨报告。根据这一报告的建议,由爱迪生焊接研究所(EWI)牵头于2010年成立“增材制造共同体AMC(Additive Manufacturing Consortium)”,试图将相关的制造商与供应商同大学与研究机构联结成为一个互动良性促进发展的生态组织,共同解决3D打印技术中还存在着的大量问题。AMC目前已有30余家企业、研究所、大学、军方和政府等机构成员,以金属材料的增材制造技术为主,每季度活动一次。目前,AMC整合EWI及其成员的设备、技术和专业知识,初步构成了一个分布式、网络化的增材制造“国家实验平台中心NTBC(National Test Bed Center)”。AMC和NTBC的使命就是提高3D打印增材制造技术的成熟度,促进相应的产业投资,在全美范围内将这一新兴的制造方式早日转化为主流的制造方式。自2011年起,AMC每年都向其会员增材制造的现状报告。此外,近3年来美国政府、军方及企业还多次组织3D打印技术的有奖挑战大赛,希望以此加速相关技术的发展、应用和普及。 尽管美国在3D打印的整体技术上领先全球,但在基础研究设施、研发组织和政府支持上,欧盟明显领先。首先,欧盟在政府研发方面的投入要大于美国(不计不公开的国防军事投入),著名的大型合作项目包括英国的增材制造创新中心、欧盟第六框架项目大航空航天组件快速生产Rapolac(Rapid Production of Large Aerospace Components),全程专注航空航天的SMD(Shaped Metal Deposition)技术等。其次,欧洲工业界也主动组织形成3D打印产业群,开发增材制造的市场。一度形成原始创新技术源于美国,但其后的研发和应用及商业化却是由欧盟等国家完成的局面。此外其他一些国家也都竞相从国家战略高度重视发展增材制造业,澳大利亚近期制定了金属堆积制造路线,南非正在扶持基于激光的大型堆积制造机器的开发,日本也在着力推动堆积制造技术的推广应用。 3D打印行业处于迅速兼并与整合过程中,专利成为竞争的重要武器 2011年3D打印产业的市场规模为17亿美元。目前,快速成型技术的市场应用份额如图1所示,其中航空航天约占8%。目前,全球有两家3D打印机制造巨头,分别为3D System 和Stratasys,均在美国上市,2011年营业收入分别为2.3亿美元和1.6亿美元。3D Systems公司自2009以来已连续收购了25家公司,并于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者Z Corporation公司之后,一举奠定了在3D打印领域的龙头地位。Stratasys公司继2011年5月收购Solidscape公司之后,又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。当前,国际3D打印行业正处于迅速兼并与整合过程中,行业巨头正在加速崛起。 3D打印行业巨头积极展开收购行动,在扩大公司规模的同时也吸收了大量的相关专利,并以此专利优势,在专利上限制对手的发展。目前全球拥有3D打印专利前5名的公司见图2、表2。 从2005年开始,3D Systems利用自己的专利优势成功狙击了纳博特斯克的7项专利申请。2012年底,3D Systems又控告Formlabs公司推出的初级3D打印机涉嫌侵犯其专利技术。 我国3D打印的技术水平基本与国际同步,但在产业化方面严重落后 20世纪90年代初,我国开始推进增材制造设备,即3D打印机的研发,在快速成型技术方面取得了长足进展。我国的华中科技大学、清华大学、西安交通大学、北京隆源公司、中航重机激光和南京航空航天大学等单位,于上世纪90 年代初率先开发快速成型设备,以及进行相关技术的研究、开发、推广和应用。其中,清华大学成功开发了无木模铸造工艺 (Patternless Casting Manufacturing),即采用逐点喷洒粘结剂和催化剂的方法来实现铸造沙粒间的粘结。华中科技大学研发出世界最大激光快速制造装备,使得我国在快速制造领域达到世界领先水平。西安交通大学研制出了激光快速成型设备LPS、SPS 系列成型机,并成功推向国内外市场。在国家科技部领导和组织下先后成立了近10家旨在推广应用快速成型技术的“快速原型制造技术生产力促进中心”,863/CIMS 主题专家组还将快速成形技术纳入目标产品发展项目。可以说我国在典型的快速成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化方面获得了重大进展,我国快速成形技术的研究工作基本与国际同步。但在快速成形技术新设备研发和应用方面我国则落后于国外。国外快速成形技术在航空领域有超过8%的应用量,而我国在这方面的应用量则非常低。据估计,3D打印设备在我国企业级装机量在400台左右,2010年以来年增速均为70%左右,市场规模超过1亿元。 3D打印技术在航空领域的应用情况 欧美已将3D打印技术视为提升航空航天领域水平的关键支撑技术之一。3D打印技术在航空领域的应用主要集中在3类:1)外形验证,整机和零部件外形评估和测试、验证;2) 直接产品制造,例如无人机的机翼、云台、油箱、保护罩等,美国一些大飞机中也有多个零部件采用3D打印直接制造;3) 精密熔模铸造的原型制造,采用精密浇铸工艺来制作部件前的原型等。 国外应用情况 波音公司已经利用3D打印技术制造了大约300种不同的飞机零部件,包括将冷空气导入电子设备的形状复杂导管。目前波音公司和霍尼韦尔正在研究利用3D打印技术打印出机翼等更大型的产品。 空客在A380客舱里使用3D打印的行李架,“台风”战斗机中也使用了3D打印的空调系统。空客公司最近提出“透明飞机概念”计划,制定了一张“路线图”,从打印飞机的小部件开始,一步一步发展,最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。“概念飞机”本身有许多令人眼花缭乱的复杂系统,比如仿生的弯曲机身,能让乘客看到周围蓝天白云的透明机壳等,传统制造手段难以使用,3D打印或许是一条捷径。 GE航空2012年11月20日收购了一家名为Morris Technologies的3D打印企业,计划利用后者3D打印技术打印LEAP发动机组件。GE把这次收购看作是对新制造技术的投资,认为具备处理新兴材料与复杂设计的工艺制造开发能力,对GE的未来至关重要。 美国空军对3D打印也报以厚望,近日与3D Systems签约,投资29.5亿美元用于其开发打印F-35战机部件和其他武器系统的3D打印系统。 国内应用情况 中航重机激光技术团队早在2000年前后,就已经开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发。目前,中航重机激光产品已经应用于我国多款新型飞机上,并起到关键作用。除了军用飞机,中航重机激光还在开拓世界最先进四代航空发动机最核心技术之一——整体叶盘应用市场,以及大型水面水下舰艇市场。 北航同我国主要飞机设计研究所等单位“产学研”紧密合作,瞄准大型飞机、航空发动机等国家重大战略需求,历经17年研究在国际上首次全面突破了钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术,并已在飞机大型构件生产中研发出五代、10余型装备系统,已经受近十年的工程实际应用考验,使我国成为迄今世界上唯一掌握大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。2013年1月18日,王华明联合研发团队凭“3D激光快速成型技术”获国家技术发明一等奖。3D打印对生产方式的变革 相比较传统制造业,3D打印在制造模式、流程、供应链等方面发生巨大变化。1)定制成为新标准。制造模式上,过去是生产线规模化生产,今后则可能更多的是数字化、个性化、分散化的定制生产,不再需要库存大量零部件,也不需要大量生产。2)缩短上市时间。3D打印无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期。3)更优越的产品性能。3D打印的产品是自然无缝连接,结构之间的稳固性和连接强度要高于焊接等传统方法。4)开放式的产品设计。3D打印产品设计者与消费者之间可以通过互动改进产品,这个互动是双向的,消费者也可以自己设计产品。5)改变离岸经济模式。3D打印对产品供应链有重大影响,选择生产地时,劳动力成本不再那么重要,而是考虑如何接近消费者,传统过程的供应链就变得短了,使得传统的离岸经济模式得以改变。 3D打印产业的未来发展前景 对于3D打印未来的发展前景,业界普遍看好。作为全国工业的主管部门,工信部准备组织研究制订3D打印技术路线图、中长期发展战略,推动完善3D打印技术规范和标准制定,研究制定支持3D打印产业发展的专项财税政策。据报道科技部的3D打印相关战略规划也正在研究制定中,近期即将公布。高德纳( Gartner )公司2012年的新兴技术炒作周期报告判断:3D打印技术目前正在进入概念炒作的高峰阶段,在5~10年的时间内将迎来发展高峰(见图3)。 据Wohlers Associates报告分析,全球3D打印产业产值在1988~2010年间保持着26.2%的年均增速。2011年3D打印产业的市场规模为17亿美元,到2016年产业总产值将达到31亿美元,2020年将达到52亿美元,其中零部件制造将占80%。而对于快速成型应用领域,则市场更为广阔。2012年,全世界快速成型制造的产值估计为230亿美元,2015年产值将会达到350亿美元。 不过3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间,目前仍面临着一些瓶颈和挑战:一是成本方面,现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵,给其进一步普及应用带来了困难。二是打印材料方面,目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物,选择的局限性较大,成型品的物理特性较差,而且安全方面也存在一定隐患。三是精度、速度和效率方面,目前3D打印成品的精度还不尽如人意,打印效率还远不适应大规模生产的需求,而且受打印机工作原理的限制,打印精度与速度之间存在严重冲突。四是产业环境方面,3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散,制造业面对的盗版风险大增,现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。 3D打印技术未来发展的主要趋势 随着智能制造的进一步发展成熟,新的信息技术、控制技术、材料技术等不断被广泛应用到制造领域,3D打印技术也将被推向更高的层面。未来,3D打印技术的发展将体现出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趋势。 提升3D打印的速度、效率和精度,开拓并行打印、连续打印、大件打印、多材料打印的工艺方法,提高成品的表面质量、力学和物理性能,以实现直接面向产品的制造;开发更为多样的3D打印材料,如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及复合材料等,特别是金属材料直接成型技术有可能成为今后研究与应用的又一个热点;3D打印机的体积小型化、桌面化,成本更低廉,操作更简便,更加适应分布化生产、设计与制造一体化的需求以及家庭日常应用的需求;软件集成化,实现CAD/CAPP/RP的一体化,使设计软件和生产控制软件能够无缝对接,实现设计者直接联网控制的远程在线制造。 航空制造业整合3D打印技术的建议 我国是制造业大国,3D打印技术对中国诸多企业将是颠覆性的变革。我国航空制造业必须未雨绸缪,积极为迎接此技术革命做好准备。 (1)推进“产学研用”结合,拓展应用领域,延伸产业链,提高产业化程度。 (2)改变产品,如研发现有产品的数字版及3D打印所需相应的硬软件。 (3)改变制造过程和方法,将现有制造系统智能化自动化,引入3D制造系统,形成复合体系。增材制造和减材制造相辅相成,复合制造体系在今后将成为主流。 (4)改变商业模式。这一次新工业革命要求完全不同的价值获取与盈利模式,及相关的流程设计,资源配置和组织机构的形式。 (5)提前专利布局,在发展初期就要将目光放长远,不能满足于现有已经被国外企业掌握的核心技术,而是要更多的走自己的专利之路,努力发展创新技术,抢占技术先机,积极进行合理的专利布局,包括国际市场专利布局,同时摆脱对国外3D打印耗材的依赖,避免陷入不必要的专利泥潭,争取在未来的市场竞争中占据有利地位。 (5)GE收购3D打印企业,某种程度上给航空企业提供了借鉴:通过一些资本化运作手段,兼并收购一些具有核心技术的3D打印企业,以核心制造能力为重点,打造航空企业自身的价值元宝曲线,或许是在这次工业革命中实现快速赶超的有效途径。 (作者单位系中国航空工业发展研究中心) 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机燃烧室新技术 航空燃气涡轮发动机燃烧室的功能是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。在航空燃气涡轮发动机上燃烧室分为主燃烧室和加力燃烧室,主燃烧室是发动机核心机的三大高压部件之一,加力燃烧室主要用在战斗机发动机上以短时间增加发动机推力,使飞机加速,在除战斗机以外的其他飞机发动机上一般不设加力燃烧室。主燃烧室将燃料燃烧后形成的高温高压燃气驱动涡轮做功带动压缩部件,除去带动压缩部件所消耗的功之外,剩余的高温高压燃气的能量通过喷管排气产生推进力推动飞机前进,或通过动力涡轮带动螺旋桨、桨扇、旋翼产生拉力及升力。发动机吸入的空气中的氧气在主燃烧室燃烧过程中并未全部消耗,因此在涡轮后可以设置加力燃烧室,再次喷入燃料燃烧加热燃气,进一步提高燃气能量以增加发动机的推力,主燃烧室和加力燃烧室在发动机上的位置见图1。 随着航空发动机技术的发展,发动机的工作压力和涡轮前温度越来越高,燃烧室的工作条件和技术指标要求越来越苛刻,突出的技术矛盾是在燃烧室负荷越来高的情况下,满足高的燃烧性能和轻的重量要求,在传统燃烧技术基础上必须采用新的原理和技术方案以提高发动机总体性能指标。 主燃烧室新技术 航空燃气轮机主燃烧室的传统结构形式可分为单管燃烧室、环管燃烧室、环形燃烧室,这基本与航空燃气轮机的发展历程相对应。早期的燃烧室多为单管燃烧室,后来发展为环管燃烧室,上世纪60年代,环形燃烧室出现并成为燃气涡轮发动机的必然选择,随着燃烧技术的发展,短环形燃烧室是目前普遍采用的方案(图2)。在采用离心式压气机的燃气轮机中为了缩短轴距并利用离心压气机径向尺寸较大的特点,发展了环形回流燃烧室或环形折流燃烧室。 现代高性能发动机对主燃烧室提出了越来越高的要求,对于军用发动机主燃烧室而言,要求其具有更高的温升工作能力和更宽的工作范围;而民用发动机对燃烧室污染排放指标提出了极为苛刻的要求,以满足发动机适航取证。因此主燃烧室主要朝两个方向发展:高性能军用发动机使用的高温升燃烧室及民用发动机需要的低排放燃烧室;为应对上述挑战,提出了以下燃烧室新技术方案。 旋流器阵列多点喷射燃烧室(图3)。此类燃烧室是将常规燃烧室头部的旋流器和喷嘴的尺寸缩小,在传统燃烧室单个头部大小的空间内布置多个喷射点,每个喷射点的燃料和空气快速均匀的混合,每个喷射点有自己的回流区和燃烧区,燃烧时有多个火焰,由于每个喷射点的回流区长度短,燃烧驻留时间短,在降低污染物的生成方面有很大的潜力。同时该类型燃烧室由于有多个喷射点的存在,可以将喷射区域进行分区燃烧,兼顾燃烧室在低工况下的稳定工作及高工况下的高效燃烧,适合于工作范围宽广的高温升燃烧室;还可以对喷射点进行控制,具有温度场主动调节能力,能够满足高性能军用发动机高品质燃烧室出口温度场的需求。 驻涡燃烧室(图4)。驻涡燃烧室是一种采用独立凹腔进行稳焰的燃烧室,其原理是由超声速燃烧的背风台阶稳定火焰原理演变而来,最早在美国的IHPTET计划中提出。驻涡燃烧室由产生值班火焰的凹腔结构和钝体稳焰主燃区组成,其主要特点是可以实现分区分级燃烧,发动机在点火、慢车等小工况状态时,燃烧室只驻涡区工作,保证了燃烧室低工况稳定性;而在起飞等大功率状态下燃烧室驻涡区和主燃区同时工作,保证高工况下的高效燃烧性能;驻涡燃烧室其点火器位于驻涡区内,不易被吹熄,点火性能相对其他燃烧室更加优越。由于实现分级燃烧,能够有效控制氮氧化物等污染排放物的生成。美国GE公司在驻涡燃烧室研究方面处于领先地位,通过多年的研究已经发展了四代驻涡燃烧室,并开展了相关的试验,GE公司在2007年完成了全环形驻涡燃烧室设计和试验验证,拟应用在高推重比发动机上。 涡轮级间燃烧室及超紧凑燃烧室。涡轮内燃烧最初的目的是采用涡轮内燃烧取代主燃烧室建立定温循环, 定温循环的效率比常规燃烧室的定压循环高30%~40%,但定温循环超出了常规发动机的设计参数与运行参数,只能用于理论研究。在本世纪初,由Sirignano等人提出了在高低压涡轮之间的补燃燃烧形式,在此方案的基础上发展了涡轮级间燃烧室(Inter-stage Turbine Burner,ITB)及超紧凑燃烧室(Ultra-Compact Combustor,UCC)。 涡轮级间燃烧室(图5)是在高低压涡轮之间再布置一个小型燃烧室,由于有涡轮级间燃烧室的存在,可以拓展压气机总增压比的设计范围,适当降低涡轮前温度提高涡轮寿命,实现高飞行马赫数下发动机推力更大耗油率更低的目标。涡轮级间燃烧室由于受到结构布局的影响,需要在较小的空间内完成稳焰、燃烧等过程,所以一般采用驻涡凹腔稳焰燃烧的方案。 超紧凑燃烧室(图6)是涡轮间燃烧室的进一步提高和发展,其基本原理是将燃烧室与高、低压涡轮导叶整合,实现在涡轮导叶内燃烧,实现近似等温燃烧循环,提高发动机的热效率,此方案对发动机性能参数及结构的改变较多。超紧凑燃烧室是目前几种先进燃烧技术如:凹腔稳焰、多点喷射组织燃烧,周向燃烧、旋流燃烧、补气射流、驻涡燃烧等技术的综合应用的集成。 美国空军研究实验室针对超紧凑燃烧室开展了四个阶段的研究。阶段一:以替代主燃烧室为目标的研究;阶段二、阶段三:以替代涡轮级间燃烧室为目标的研究工作;阶段四:以实现涡轮内燃烧替代加力燃烧室为目标的研究工作,最终实施定温循环燃烧。超紧凑燃烧技术目前已经在涡轮间燃烧上进行了试验验证(图7),其贫油熄火油气比只有目前系统的25%~50%,同时在应用时可以和涡轮叶片整合一体,实现涡轮内燃烧构想,并且已经开始实施,更设想用以取代主燃烧室,实施定温循环,实现高效率动力输出,并且作为下一代燃烧室技术,减小发动机重量和尺寸。 低排放燃烧技术。其中包括:贫油预混预蒸发燃烧技术;富油燃烧技术。 贫油预混预蒸发燃烧技术燃烧室的污染排放物包括:一氧化碳(CO)、未燃碳氢(UHC)、氮氧化物(NOx)和冒烟等4种燃烧产物,目前除氮氧化物以外,其他排放物指标已相当低,低排放技术的重点是进一步降低氮氧化物的排放,直接的措施是缩短燃料的燃烧时间,降低燃烧区的燃烧温度。贫油预混预蒸发燃烧室是通过在燃烧区加入大量空气,并使燃油和空气预先混合并完成部分蒸发再进行燃烧,相对于传统的旋流扩散燃烧,燃烧均匀,燃烧温度低,因此燃烧产物中的污染排放特别是氮氧化物(NOx)显著降低,贫油预混预蒸发燃烧技术有很多种方案,目前取得成功的是GE公司研制的双环预混旋流(TAPS)燃烧技术(图8),燃烧室结合了分级分区燃烧和贫油预混燃烧的思想。由值班级(预燃级)和主燃级组成。值班级为扩散火焰模式,保证发动机启动点火可靠和较为宽广的燃烧边界;主燃级为贫油预混燃烧模式,主要工作于大工况,以减少NOx的生成。 目前,TAPS燃烧室已发展了三代,分别为TAPS1、TAPS2和TAPS3。TAPS1技术目标是要比传统富油头部设计的燃烧室或CAEP2标准降低NOx排放50%,成功用于GEnx发动机上;TAPS2的目标是在TAPS1的基础上再降50%,主要是针对总增压比大于40的发动机,比CAEP2标准NOx排放降低70%,首先用于我国大飞机C919的启动发动机LEAP-X上;TAPS3目标是比CAEP/6降低NOx排放75%,比CAEP/2降低85%。 富油燃烧技术。富油燃烧的基本特点是主燃区空气量低于燃料完全燃烧所需空气量,当燃烧区为富油燃烧时,因燃烧不完全,燃气温度较低,NOx生成量也较低,但是经过富油燃烧后,有大部分燃油未燃烧完全,随着燃气向下游流动,必定要在化学恰当比附近燃烧,此时,燃气温度很高,是NOx大量产生的区域,为了跳过该区域,通过在富油燃烧区末端加入大量空气瞬时降低燃气温度,此后未完全燃烧的可燃成分在贫油状态继续燃烧,从而整个燃烧过程的温度降低。典型的富油燃烧技术是PW公司研制的富油燃烧-快速淬熄-贫油燃烧(RQL,图9)技术。PW公司将RQL燃烧技术用在V2500发动机扇形试验段上试验,其结果比当时的排放标准低50%。之后,PW公司进行一系列的低排放燃烧室的研发,他的低排放燃烧室称为TALON燃烧室,分别发展了TALONⅠ、TALONⅡ和TALONⅩ等一系列低排放燃烧室,已在PW4084、PW6000、PW8000等发动机上成功应用。 加力燃烧室新技术 战斗机在起飞、爬升、规避导弹或机型作战机动飞行等状态需要更大的推力以实现短时间加速飞行,发动机使用加力是短时间内增加推力的最好办法。加力燃烧室是实现发动机加力的部件,它能保持发动机最大转速和涡轮前燃气温度不变的情况下,将燃油喷入气流中让剩余氧气再次燃烧,产生额外推力。现在军用涡扇发动机加力燃烧室(图10),大都采用V型稳定器来稳定火焰,这种加力燃烧室通过气流在钝体后形成的尾迹旋涡和回流区产生一个油气混合均匀的低速区,从而具备了火焰稳定的必备条件。 现代高推重比航空发动机加力燃烧室工作条件越来越恶劣,性能要求更高,主要特征表现在内涵进口温度更高、氧含量降低的情况下,进一步提高加力温度和燃烧效率,降低流体阻力,缩短长度,加力重量超轻。传统发动机加力燃烧室很难实现上述要求,未来加力燃烧室的发展必然将某些部件进行一体化设计,变得更加紧凑,以减少长度和降低重量,提高发动机推重比。涡轮后框架一体化加力燃烧室、旋流加力燃烧室、外涵加力燃烧室是目前研究的重要方案。 涡轮后框架一体化加力燃烧室。 涡轮后框架一体化加力燃烧室的主要特征是取消传统加力燃烧室的混合扩压器,将喷油杆和钝体稳定器整合到涡轮后支撑框架的支板上,形成超级紧凑的一体化结构,加力燃油从支板内的喷嘴孔喷入并进入支板后形成的回流区内稳定燃烧,涡轮后框架一体化加力燃烧室与传统加力燃烧室对比如图11所示。这种加力燃烧室的设计关键在于:合理的安排燃油喷射,既保证加力燃油浓度分布与氧浓度分布主动匹配,又避免燃油的自燃与结焦,还能保证燃油在支板后的回流区内形成稳定燃烧点火源,同时保证加力燃烧室较低的流阻损失;一体化加力燃烧室方案能适用于更高的加力热负荷,具有更简单的结构以及更高的喷杆和稳定器工作可靠性,在高推重比发动机研制中得到了深入广泛的研究。采用涡轮后框架一体化加力燃烧室的典型代表为美国PW公司研制的F119发动机,其推重比在10左右。 旋流加力燃烧室。旋流加力燃烧室是采用类似主燃烧室的旋流燃烧原理组织燃烧,以涡轮后承力框架作为旋流加力的叶片,燃油喷杆内置在叶片内,形成旋流器的流场结构,取消了喷油杆和钝体稳定器。该方案可大幅度强化油气混合,提高燃烧强度和燃烧稳定性,缩短燃烧段长度,降低尾喷流火焰辐射强度,从而缩短加力燃烧室的长度、减轻重量,提高发动机隐身性能,但旋流加力燃烧室出口气流存在较大的余旋,会引起发动机推力损失。 外涵加力燃烧室。 常规加力燃烧室是采用内外涵燃气和空气混合后再点火燃烧,外涵加力燃烧室是直接在外涵道贫油组织燃烧。与传统方案相比,外涵加力燃烧室结构尺寸更紧凑,有利于发动机减重设计;外涵空气含氧量高,有利于组织燃烧,但由于进气温度和压力较低,燃油蒸发困难,不利于油气混合,影响点火性能和燃烧效率。外涵加力燃烧室工作与常规加力燃烧室组织燃烧方式基本相同,采用喷油杆喷油与空气混合,钝体稳定器稳定火焰,原理图如图12所示。 外涵加力技术主要应用在两个方面:垂直/短距起降(STOVL)发动机技术和变循环发动机(VCE)技术。 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机涡轮新技术 航空燃气涡轮发动机涡轮部件的功能是将从燃烧室流出的高温燃气的热能和压力能转换成机械功,驱动风扇、压气机和附件工作。在涡桨或涡轴发动机中,涡轮还用于驱动螺旋桨或直升机的旋翼。按燃气流动方向,涡轮可分为轴流式和径流式。现代航空燃气涡轮发动机涡轮几乎都采用轴流式。在轴流式涡轮中,根据转子驱动的对象又可分为高压、中压和低压涡轮。 涡轮部件是发动机中单位重量最大、最复杂、成本最高的部件,所以,涡轮的设计目标是保证其应用所需的耐久性前提下,在高性能和经济可承受性之间维持一种平衡。为此,设计者们通过采用先进的气动、结构、冷却、强度设计,以及新材料和新工艺等多种技术措施来实现这一目标。 涡轮CFD技术 (1)非定常仿真技术 非定常仿真技术是对一个时间周期内离散瞬间的涡轮动静域流场进行求解,动静域之间采用直接数据传递的方式,能够真实详细描述瞬态的涡轮内流场变化。随着计算机技术的不断发展,现有的计算设备已能开展非定常仿真技术的大量研究工作。部分国外发动机公司不同程度的采用了此项先进设计技术,如美国的IHPTET(综合高性能燃气涡轮发动机)计划中将非定常仿真技术用于解决转子和静子之间相互作用的机械激振,并将此技术用于F119发动机设计。近年来国外开展了凹槽顶部间隙、轴向气封间隙、热斑、尾迹、气膜冷却等气动和传热非定常方面的研究和应用,极大地提高涡轮叶片设计水平。 (2)气膜冷却仿真技术 目前,工程设计中广泛采用气膜冷却方式对涡轮叶片进行冷却。如何准确模拟冷气与主流的掺混流动是准确评估冷却涡轮性能的关键所在。通常采用两种方式进行气膜冷却数值模拟。第一种是冷气喷射源项法,它在叶片表面和端壁给定质量、动量和能量源分布来考虑气膜冷却流动;该方法的优点是所需的工作量和计算时间较少、易于实现。第二种是真实气膜孔仿真方法,生成气膜孔甚至内腔网格,并对每个气膜孔甚至内腔流动均进行数值模拟;此方法划分网格复杂、时间长、计算量大,但优点是可以获得非常详细的流动信息,实现气热耦合计算,对温度场的求解更加准确。国外实现了基于结构化网格和非结构化网格的真实气膜孔仿真,例如:霍尼韦尔公司的Paul Vitt等(如图1)、美国加利福尼亚州空气动力中心的Ron Ho Ni等(如图2)、俄罗斯OJSC的Victoria Krivonosova等。 三维设计技术 (1)超高载荷叶片全三维设计 随着对发动机性能、重量、可靠性、经济性等的要求越来越高,涡轮叶片数量越来越少,涡轮叶片载荷也越来越高,涡轮处于跨声流动甚至超声流动状态,需开展超高载荷叶片的全三维设计技术研发。其中,包括了叶片复合倾斜技术、叶片端弯技术、叶片端壁融合技术、宽弦叶片技术、支板与叶片融合设计技术、跨声叶型设计技术、超声叶型设计技术等。 (2)非轴对称端壁技术 非轴对称端壁技术将端壁造型从二维发展到三维,通过调整端壁的三维曲面形状,能够有效减小涡轮二次流损失,从而提高涡轮效率。罗罗公司是第一个开始研究和应用非轴对称端壁技术的发动机公司,并申请相关专利,采用非轴对称端壁设计技术可提高涡轮效率1.0%左右。空客A380遄达900航空发动机的低压涡轮部件(如图3)和先进中等推力E3E发动机核心机的高压涡轮导叶及工作叶片端壁(如图4)均采用了该技术。MTU公司构建了一套非轴对称端壁设计体系。PW公司是首个进行非轴对称端壁设计对冷却效率影响研究的公司。 高效冷却叶片设计 (1)铸冷叶片技术 铸冷叶片源于艾利逊公司的“Castcool”概念,它是一种可以一次铸造出内部复杂形状的加工方法。利用Castcool可以将十分复杂的冷却结构一次铸成在单晶部件(如涡轮叶片)之内,同时,在IHPTET计划中Allison公司研发了一种Lamilloy冷却方案,此方案为多孔层板材料叶片。在IHPTET计划第二阶段,Castcool技术与Lamilloy冷却方案结合,研制出了铸冷高低压叶片(如图5,叶片前缘和尾缘采用气膜冷却,而叶片其余部分则采用双层壁Lamilloy冷却),并在CAESAR验证机中进行了强度和冷却试验验证。 (2)超冷叶片技术 超冷叶片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷叶片有几百个铸造的或激光打的小孔,外形与常规冷却叶片一样,但其内部是用CFD方法设计的。在IHPTET计划第二阶段,在CAESAR核心机中对超冷叶片技术进行了试验验证(如图6),并将此技术成功转化至F119核心机中验证。同时,惠普公司在F135发动机的高压涡轮上采用超冷技术,冷却效率提高20%。此技术已在F136、PW8000发动机高压涡轮叶片得到了应用。 先进结构设计 (1)高低压涡轮对转技术 高低压对转涡轮结构是高负荷单级高压涡轮后接对转无导叶低压涡轮。IHPTET计划中的GE公司COPE涡轮方案验证了这一技术。F136发动机就采用了此结构。F119发动机虽然也使用了高低压涡轮反转技术,但其高压涡轮和低压涡轮之间仍带有导叶。无导叶对转涡轮技术不仅可用在军用涡扇发动机上,也可用于民用涡扇发动机。 (2)双幅板涡轮盘 采用当前的镍基合金制造的常规(单辐板)高压涡轮盘其AN2值已达到极限,面临的局面是,提高AN2值必须有突破性技术的支持。因此,双辐板盘(图7)成为提高AN2的研究重点。双辐板盘在结构传力路线和AN2方面比常规高压涡轮盘有明显的优势。普惠公司在先进涡轮发动机燃气发生器XTC67/1上试验了焊接的双辐板高压涡轮盘技术,验证了涡轮盘重量减轻17%,同时转速提高9%。 (3)可变面积涡轮导向器 GE发展了四代变循环发动机:在第二代变循环发动机(GE21)的研制中实现了可调面积低压涡轮导向器技术突破;在第三代变循环发动机(F120)的研制中实现了可调面积高压涡轮导向器技术突破,并实现了发动机空中试飞验证;第四代变循环发动机是COPE方案,在GE与艾利逊公司(AADC)(罗罗公司参与)联合研究的COPE方案中关键技术之一就是高效可调面积高压涡轮导向器,采用了一种独特的凸轮驱动结构解决过去变面积导向器的冷却漏气引起的性能损失问题,能使部分推力状态下SFC降低10%~25%。日本在高超声速运输机推进系统研究计划下研究的组合循环发动机,其低速推进系统选用变循环涡扇发动机,低压涡轮采用了可变面积导向器,用于控制发动机的涵道比和调整高/低压涡轮的功率分配。 先进耐高温材料与工艺 (1)陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料在不带冷却的条件下耐温能力高达1650K以上,密度却是传统叶片材料的三分之一,热膨胀系数是传统镍基合金的四分之一。在大型军用涡扇发动机中,目前已经得到成功验证的陶瓷基复合材料涡轮部件主要有:涡轮间过渡段机匣部件,使冷却空气减少了100%,重量减轻50%;低压涡轮导叶,减重的同时减少了冷却气流;高压涡轮空心导叶,与典型的镍基合金导叶相比,重量减轻50%,冷却空气量减少20%。美国在IHPTET计划下开发了无冷却陶瓷基低压涡轮和端壁(如图8),并已用于F136发动机未来发展型。 (2)高温金属间化合物 金属间化合物具有重量轻、耐高温、提高部件效率等优点,在涡轮部件中的应用主要是低压涡轮后面几级的叶片。具体的研究对象主要有:钛铝、铌铝、二硅化钼、二硅化铌。涡轮叶片历来用铸造,为了减轻重量而采用金属间化合物材料,使涡轮部件结构和设计复杂化,从而改变了涡轮叶片的加工技术。 (3)热障涂层 热障涂层应用对象是工作温度超过1250℃的涡轮工作叶片表面。电子束物理气相沉积热障涂层具有良好的热疲劳特性,可用于高压涡轮叶片。微层压(Micro-Laminate)热障涂层可用于涡轮导向叶片和工作叶片。这些先进热障涂层的导热率和重量都大大降低,能有效提高涡轮叶片的工作温度,保证叶片寿命。目前,国外正在研制耐温水平1500℃以上的热障涂层。 叶尖间隙主动控制技术 涡轮叶尖间隙主动控制技术是一项通过控制涡轮叶尖间隙的变化来降低发动机耗油率、污染物的排放,提高可靠性和延长使用寿命的重要技术措施。高压涡轮叶尖间隙减小0.254毫米可减小1%的耗油率,排气温度减低10℃。主动间隙控制的目标就是让涡轮叶尖间隙在发动机工作过程中,尤其是在巡航状态下保持一个最小值,同时又能保证在整个发动机飞行包线内叶尖和涡轮外环不会发生碰磨。在高压涡轮采用主动间隙控制比压气机和低压涡轮有更加突出的好处,减小高压涡轮叶尖间隙所得的效益是低压涡轮的4倍,高压压气机的2倍,而在运输机上获得的效益又是战斗机的2倍。在大涵道比航空燃气涡轮发动机上广泛采用主动间隙控制技术。目前,热控制方法的主动间隙控制得到了广泛的应用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主动热控制方法。但由于主动热控制方法存在响应速度慢且无反馈信息,而无法精确控制间隙的原因,国外正在大力开展机械控制、压力控制等研究和验证,预计在不久的将来这些新的主动间隙控制方法会在大涵道比航空发动机和航改燃机上得到广泛应用。 先进刷式封严技术 刷式封严技术最初是上世纪70年代初英国罗罗公司提出的一种新型密封技术。这种新型密封结构可大大降低航空发动机空气系统的气流量损失,增加推力,降低耗油率,显著提高发动机性能。刷式封严是一种接触式密封,与传统的篦齿封严相比,重量轻、易于更换。GE公司的试验表明刷式密封的泄漏量只有篦齿密封的5%~10%。德国MTU公司的研究也发现,用刷式封严代替压气机和涡轮处的篦齿封严,则发动机的泄漏量可减少80%,相应的发动机耗油量能减小至少1%。1989年V2500-A1发动机成为以刷式密封取得执照的第一台生产型航空发动机。英国牛津大学于1990年提出了“压力平衡型低滞后效应的刷式封严”的专利设计,这种结构已经在GE90发动机的试验中通过了验证。在高密封压力、高环境温度和高表面速度的环境下,刷式封严存在刷丝掉毛现象,同时也存在密封的滞后效应,MTU研制了一种新型的刷式封严结构以解决此问题。 航空新技术论文:航空燃气涡轮发动机涡轮新技术 航空燃气涡轮发动机涡轮部件的功能是将从燃烧室流出的高温燃气的热能和压力能转换成机械功,驱动风扇、压气机和附件工作。在涡桨或涡轴发动机中,涡轮还用于驱动螺旋桨或直升机的旋翼。按燃气流动方向,涡轮可分为轴流式和径流式。现代航空燃气涡轮发动机涡轮几乎都采用轴流式。在轴流式涡轮中,根据转子驱动的对象又可分为高压、中压和低压涡轮。 涡轮部件是发动机中单位重量最大、最复杂、成本最高的部件,所以,涡轮的设计目标是保证其应用所需的耐久性前提下,在高性能和经济可承受性之间维持一种平衡。为此,设计者们通过采用先进的气动、结构、冷却、强度设计,以及新材料和新工艺等多种技术措施来实现这一目标。 涡轮CFD技术 (1)非定常仿真技术 非定常仿真技术是对一个时间周期内离散瞬间的涡轮动静域流场进行求解,动静域之间采用直接数据传递的方式,能够真实详细描述瞬态的涡轮内流场变化。随着计算机技术的不断发展,现有的计算设备已能开展非定常仿真技术的大量研究工作。部分国外发动机公司不同程度的采用了此项先进设计技术,如美国的IHPTET(综合高性能燃气涡轮发动机)计划中将非定常仿真技术用于解决转子和静子之间相互作用的机械激振,并将此技术用于F119发动机设计。近年来国外开展了凹槽顶部间隙、轴向气封间隙、热斑、尾迹、气膜冷却等气动和传热非定常方面的研究和应用,极大地提高涡轮叶片设计水平。 (2)气膜冷却仿真技术 目前,工程设计中广泛采用气膜冷却方式对涡轮叶片进行冷却。如何准确模拟冷气与主流的掺混流动是准确评估冷却涡轮性能的关键所在。通常采用两种方式进行气膜冷却数值模拟。第一种是冷气喷射源项法,它在叶片表面和端壁给定质量、动量和能量源分布来考虑气膜冷却流动;该方法的优点是所需的工作量和计算时间较少、易于实现。第二种是真实气膜孔仿真方法,生成气膜孔甚至内腔网格,并对每个气膜孔甚至内腔流动均进行数值模拟;此方法划分网格复杂、时间长、计算量大,但优点是可以获得非常详细的流动信息,实现气热耦合计算,对温度场的求解更加准确。国外实现了基于结构化网格和非结构化网格的真实气膜孔仿真,例如:霍尼韦尔公司的Paul Vitt等(如图1)、美国加利福尼亚州空气动力中心的Ron Ho Ni等(如图2)、俄罗斯OJSC的Victoria Krivonosova等。 三维设计技术 (1)超高载荷叶片全三维设计 随着对发动机性能、重量、可靠性、经济性等的要求越来越高,涡轮叶片数量越来越少,涡轮叶片载荷也越来越高,涡轮处于跨声流动甚至超声流动状态,需开展超高载荷叶片的全三维设计技术研发。其中,包括了叶片复合倾斜技术、叶片端弯技术、叶片端壁融合技术、宽弦叶片技术、支板与叶片融合设计技术、跨声叶型设计技术、超声叶型设计技术等。 (2)非轴对称端壁技术 非轴对称端壁技术将端壁造型从二维发展到三维,通过调整端壁的三维曲面形状,能够有效减小涡轮二次流损失,从而提高涡轮效率。罗罗公司是第一个开始研究和应用非轴对称端壁技术的发动机公司,并申请相关专利,采用非轴对称端壁设计技术可提高涡轮效率1.0%左右。空客A380遄达900航空发动机的低压涡轮部件(如图3)和先进中等推力E3E发动机核心机的高压涡轮导叶及工作叶片端壁(如图4)均采用了该技术。MTU公司构建了一套非轴对称端壁设计体系。P W公司是首个进行非轴对称端壁设计对冷却效率影响研究的公司。 高效冷却叶片设计 (1)铸冷叶片技术 铸冷叶片源于艾利逊公司的“Castcool”概念,它是一种可以一次铸造出内部复杂形状的加工方法。利用Castcool可以将十分复杂的冷却结构一次铸成在单晶部件(如涡轮叶片)之内,同时,在IHPTET计划中Allison公司研发了一种Lamilloy冷却方案,此方案为多孔层板材料叶片。在IHPTET计划第二阶段,Castcool技术与Lamilloy冷却方案结合,研制出了铸冷高低压叶片(如图5,叶片前缘和尾缘采用气膜冷却,而叶片其余部分则采用双层壁Lamilloy冷却),并在CAESAR验证机中进行了强度和冷却试验验证。 (2)超冷叶片技术 超冷叶片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷叶片有几百个铸造的或激光打的小孔,外形与常规冷却叶片一样,但其内部是用CFD方法设计的。在IHPTET计划第二阶段,在CAESAR核心机中对超冷叶片技术进行了试验验证(如图6),并将此技术成功转化至F119核心机中验证。同时,惠普公司在F135发动机的高压涡轮上采用超冷技术,冷却效率提高20%。此技术已在F136、PW8000发动机高压涡轮叶片得到了应用。 先进结构设计 (1)高低压涡轮对转技术 高低压对转涡轮结构是高负荷单级高压涡轮后接对转无导叶低压涡轮。IHPTET计划中的GE公司COPE涡轮方案验证了这一技术。F136发动机就采用了此结构。F119发动机虽然也使用了高低压涡轮反转技术,但其高压涡轮和低压涡轮之间仍带有导叶。无导叶对转涡轮技术不仅可用在军用涡扇发动机上,也可用于民用涡扇发动机。 (2)双幅板涡轮盘 采用当前的镍基合金制造的常规(单辐板)高压涡轮盘其AN2值已达到极限,面临的局面是,提高AN2值必须有突破性技术的支持。因此,双辐板盘(图7)成为提高AN2的研究重点。双辐板盘在结构传力路线和AN2方面比常规高压涡轮盘有明显的优势。普惠公司在先进涡轮发动机燃气发生器XTC67/1上试验了焊接的双辐板高压涡轮盘技术,验证了涡轮盘重量减轻17%,同时转速提高9%。 (3)可变面积涡轮导向器 GE发展了四代变循环发动机:在第二代变循环发动机(GE21)的研制中实现了可调面积低压涡轮导向器技术突破;在第三代变循环发动机(F120)的研制中实现了可调面积高压涡轮导向器技术突破,并实现了发动机空中试飞验证;第四代变循环发动机是COPE方案,在GE与艾利逊公司(AADC)(RR参与)联合研究的COPE方案中关键技术之一就是高效可调面积高压涡轮导向器,采用了一种独特的凸轮驱动结构解决过去变面积导向器的冷却漏气引起的性能损失问题,能使部分推力状态下SFC降低10%~25%。日本在高超声速运输机推进系统研究计划下研究的组合循环发动机,其低速推进系统选用变循环涡扇发动机,低压涡轮采用了可变面积导向器,用于控制发动机的涵道比和调整高/低压涡轮的功率分配。 先进耐高温材料与工艺 (1)陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料在不带冷却的条件下耐温能力高达1650K以上,密度却是传统叶片材料的三分之一,热膨胀系数是传统镍基合金的四分之一。在大型军用涡扇发动机中,目前已经得到成功验证的陶瓷基复合材料涡轮部件主要有:涡轮间过渡段机匣部件,使冷却空气减少了100%,重量减轻50%;低压涡轮导叶,减重的同时减少了冷却气流;高压涡轮空心导叶,与典型的镍基合金导叶相比,重量减轻50%,冷却空气量减少20%。美国在IHPTET计划下开发了无冷却陶瓷基低压涡轮和端壁(如图8),并已用于F136发动机未来发展型。 (2)高温金属间化合物 金属间化合物具有重量轻、耐高温、提高部件效率等优点,在涡轮部件中的应用主要是低压涡轮后面几级的叶片。具体的研究对象主要有:钛铝、铌铝、二硅化钼、二硅化铌。涡轮叶片历来用铸造,为了减轻重量而采用金属间化合物材料,使涡轮部件结构和设计复杂化,从而改变了涡轮叶片的加工技术。 (3)热障涂层 热障涂层应用对象是工作温度超过1250℃的涡轮工作叶片表面。电子束物理气相沉积热障涂层具有良好的热疲劳特性,可用于高压涡轮叶片。微层压(Micro-Laminate)热障涂层可用于涡轮导向叶片和工作叶片。这些先进热障涂层的导热率和重量都大大降低,能有效提高涡轮叶片的工作温度,保证叶片寿命。目前,国外正在研制耐温水平150度以上的热障涂层。 叶尖间隙主动控制技术 涡轮叶尖间隙主动控制技术是一项通过控制涡轮叶尖间隙的变化来降低发动机耗油率、污染物的排放,提高可靠性和延长使用寿命的重要技术措施。高压涡轮叶尖间隙减小0.254毫米可减小1%的耗油率,排气温度减低10°C。主动间隙控制的目标就是让涡轮叶尖间隙在发动机工作过程中,尤其是在巡航状态下保持一个最小值,同时又能保证在整个发动机飞行包线内叶尖和涡轮外环不会发生碰磨。在高压涡轮采用主动间隙控制比压气机和低压涡轮有更加突出的好处,减小高压涡轮叶尖间隙所得的效益是低压涡轮的4倍,高压压气机的2倍,而在运输机上获得的效益又是战斗机的2倍。在大涵道比航空燃气涡轮发动机上广泛采用主动间隙控制技术。目前,热控制方法的主动间隙控制得到了广泛的应用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主动热控制方法。但由于主动热控制方法存在响应速度慢且无反馈信息,而无法精确控制间隙的原因,国外正在大力开展机械控制、压力控制等研究和验证,预计在不久的将来这些新的主动间隙控制方法会在大涵道比航空发动机和航改燃机上得到广泛应用。 先进刷式封严技术 刷式封严技术最初是上世纪70年代初英国罗罗公司提出的一种新型密封技术。这种新型密封结构可大大降低航空发动机空气系统的气流量损失,增加推力,降低耗油率,显著提高发动机性能。刷式封严是一种接触式密封,与传统的篦齿封严相比,重量轻、易于更换。GE公司的试验表明刷式密封的泄漏量只有篦齿密封的5%~10%。德国MTU公司的研究也发现,用刷式封严代替压气机和涡轮处的篦齿封严,则发动机的泄漏量可减少80%,相应的发动机耗油量能减小至少1%。1989年V2500-A1发动机成为以刷式密封取得执照的第一台生产型航空发动机。英国牛津大学于1990年提出了“压力平衡型低滞后效应的刷式封严”的专利设计,这种结构已经在GE90发动机的试验中通过了验证。在高密封压力、高环境温度和高表面速度的环境下,刷式封严存在刷丝掉毛现象,同时也存在密封的滞后效应,MTU研制了一种新型的刷式封严结构以解决此问题。 航空新技术论文:浅谈新技术下的航空维修人员培训 【摘要】随着新技术的发展,制造水平的提高,复合材料的大量使用,以及自动化检测技术和计算机技术的使用等对于航空维修人员有了更高的要求,而设备的更新、新装备的操作难度、技术含量等问题,对航空维修人员提出了新的要求。 【关键词】航空维修;人员培训 随着INTERNET和数字化技术的发展,自动化检测技术,计算机技术,复合材料等新技术的大量应用,大大加快了飞机设计、制造和服务的速度。航空公司的飞机一旦发生故障和失效问题,不仅会增加企业维修成本,而且会严重影响企业的生产效率,使企业蒙受巨大损失。但由于飞机故障的不可预知性,航空公司无法预先制定完美的维修和航班计划。为了提高服务效率和质量,提高航空产品的竞争力,在这种情形下维修方式已由传统模式下民航飞机维修,发展为数字化的维修,这种数字化维修方式对航空维修人员提出了新的要求。 一、飞机维修新技术 1.维护手册的数字化 2.维修信息系统与飞机系统的数字化、智能化对接 目前,新一代的飞机都已经能够实现由空中向地面传送飞机参数、故障和维护信息。这种技术就是目前为人们所熟知的远程传递技术,即应用飞机的通讯寻址和报告系统(ACARS)实时下载飞机系统故障(CFD)和飞机性能参数(DFD)报文,把它们传递到地面信息站点上。然后这些飞机的信息先经过分析、过滤和处理,形成与维修信息系统格式一致,可以相互交联对话的数据,再由维修信息系统进行分析、评价、处理用以形成维修决策,生成维修方案。同时自动生成维修调度报告送达各个相关部门,在飞机落地前就可做好维护准备。这样可以大幅度减少飞机维修停场时间,降低飞机航班延误率,减少维修费用开支,提高维修效率和飞机运营周转率。 3.智能化维护系统(IMS) 二、国内外航空维修队伍分析 1.我国航空维修人员存在以下问题 ①维修人才综合素质需进一步提高:飞机维修人员队伍尚待成熟,缺乏技术带头人和技术骨干。 ②飞机维修人员队伍维修类别结构失调:据统计2009年5年以下维修人员占人数的54%,小龄化现象造成维修经验严重不足,不能进行深度维修等工作,深度维修人才严重不足。 ③维修人员队伍管理存在的问题:飞机维修人才储备不足,飞机维修人员的培训不够,机务人员待遇低,人才流失严重。 2.国际航空维修人员存在以下问题 在西方国家,加入飞机维修队伍的年轻人的数量比离开的要少。此外,一些高技能和有经验的人员离开航空到其他行业寻找高薪职位;在世界各地均存在飞机维修工程师、技术员和机械师短缺的问题;航空运输业是工作人员的工作时间不利于社交。飞机工程师可能会突然转行到金融或者IT 行业。 三、新技术新形势维修人员要求 由上可以看出,国内外维修市场新技术都对我国航空维修人员的培训,在数量和质量上都提出了较高的要求。这些发展和变化都在要求航空维修人员的培训将由人员密集型向技术密集型转化,由常规经验维修向高技术科学维修转化。尤其是空客A380大面积使用复合材料,对复合材料的维修人员有了较大的需求。 因此,新的工程与维修课程应包括更多的结构和复合材料的培训。对计算机、网络等有了很高的要求。多数新的技术人员都将是IT实用专家,易于了解新的航电设备。机务维修领域的变革决定了机务人才培养的方向将向着:工程化、系统化、综合化、 信息化、集成化、国际化方向发展。新技术新形势对航空维修人员的培训提出以下要求: 1.多学科开展,由基本的结构课程为主,发展集结构、计算机、网络、电子于一体的多学科教学。 2.增强与MRO间的交流,及时与先进技术接轨,倾听企业对维修人员的要求,与企业合作办学,学习最新的维修方法。 3.加强国际国内院校之间的交流合作,做到与世界同步,学习最新的世界维修方法。 4.开设专门的复合材料修理培训课,以适应市场的需要。 5.引进虚拟维修训练系统,可以及时更新维修信息并缩短人员的培训时间,降低耗材成本。 6.加强学生自学能力的培养,以满足工作后的再学习;加强动手实际工程能力及自信心的培养。 7.培养严谨独立的工作作风和较好的团队沟通协作能力。 航空新技术论文:中苏《国防新技术协定》转让的航空技术探微 [摘要]中苏《国防新技术协定》中规定苏联向中国转让米格-19歼击机和图-16轰炸机,就其技术水平来说,两者都是苏联当时最新装备或最新型号之一。苏联向中国转让新技术最基本的原因是为巩固其国内与国际政治地位并寻求中国的支持。除此之外,苏联的导弹威慑观使其认为图-16作为轰炸机已无实际意义,歼击机也将被导弹所取代,因而同意进行转让;在转让最新装备的同时,苏联在科学研究上对中国严格保密,以便限制中国超越苏联;航空技术转让的主动权完全掌握在苏联手中,重要的技术资料、特殊材料、特殊部件设备都可以成为限制中国发展、控制技术转让进程的手段。 [关键词]航空技术转让 飞机 中苏《国防新技术协定》 1957年10月15日,中苏签订了《中华人民共和国政府和苏维埃社会主义共和国联盟政府关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性原子工业的协定》,简称《10月15日协定》或中苏《国防新技术协定》。目前,学术界对中苏《国防新技术协定》的关注集中于原子弹或导弹部分的技术转让,鲜有关于转让航空技术的内容。本文将综合各种史料,厘清中苏《国防新技术协定》中航空技术转让的内容、执行过程中实际转让的飞机型号以及在当时的技术水平,进而分析苏联转让的原因。 一、转让飞机的具体型号与内容 《当代中国的航空工业》明确指出:“议定转让制造权的航空产品有米格-19歼击机、图-16轰炸机和四种战术导弹。” 由于米格-19有多种改型,按规定转让给中国仿制的具体型号是什么呢?《沈阳市志-军事工业》称:徐昌裕、112厂设计室主任徐舜寿等人随中国工业代表团谈判购买米格19埃斯(米格-19C)、米格19坡(米格-19л)和米格19坡埃母(米格-19лM)飞机,并选定米格19坡(米格-19л),于10月15日签订购买全套技术资料和样品的协议。由此可以确定转让仿制的歼击机型号是米格-19л。 《当代中国空军》记载:20世纪50年代,中国空军装备的歼击机有米格-19C、米格-19л。1959年4月,沈阳飞机制造厂仿制米格-19л成功,未正式生产。根据空军需要,转而仿制米格-19C,1963年12月仿制成功,命名为歼-6。不过,中国最后大规模仿制的是米格-19C而非协定中规定的米格-19л。这是因为1958年7月,中国空军在进驻福建前线通过与台湾当局空军的实战检验后,认为米格-19л机动性差,提出需要大量灵活机动的前线歼击机(即米格-19C)。但当时中国并没有就c型飞机向苏联订货。于是从1958年12月起,112厂在米格-19л的基础上进行改型设计,综合米格-19C和米格-19л的特点,利用米格-19л的后半部,并对米格-19c的机头稍作改进以提高机动性,自行设计了一个新型号,命名为东风-102。1959年2月投入试制,9月30日首次试飞。但后来由于东风-102质量不过关,于1960年停产整顿。从1961年起,重新选择原样仿制苏联米格-19c,1963年,飞机仿制成功,即后来有大量改型的歼-6。 事实上,转让图一16的时间比中苏《国防新技术协定》规定的时间有所提前。1958年9月16日,赫鲁晓夫在雅尔塔接见中国驻苏大使刘晓,主动提出苏联可派一批带有导弹的图一16轰炸机到中国,由苏联飞行员驾驶,以便为炮击金门时提供打击力量。10月12日,拒绝了此建议,但同时表示:中国决定提前制造图-16。10月,就提前试制图-16问题致电赫鲁晓夫。随即派张连奎、王西萍、陆纲等赴苏进行具体谈判。张连奎、王西萍、陆纲等23人于11月赴苏,主要落实各项技术资料和物资供应安排,经过谈判,苏方同意加班生产,备齐物资和资料,及时发货。1959年4月,中苏签订补充协议,苏方承诺1960年上半年供应中国20架份飞机本体、40台份P-3M发动机、96项仪表等机载成品及相应毛坯材料。 因此,根据中苏《国防新技术协定》的规定,苏联向中国转让的飞机型号是米格一19歼击机和图一16轰炸机,包括提供样机、零部件、图纸资料以及指导仿制的苏联专家。 二、转让飞机机型的技术性能 苏联方面普遍认为,对中国国防新技术的转让是毫无保留的,赫鲁晓夫甚至声称:“我们给了他们坦克、大炮、火箭、飞机、海军武器和陆军武器。事实上,我们的整个国防工业都是向他们敞开的。”而中方资料则通常指出,苏联转让的飞机大都是落后的型号。那么,苏联转让的航空技术水平究竟如何? 关于米格-19的技术性能 就当时而言,一般认为是很先进的:“以爬升快,加速性和机动性好,能全天候超音速作战、火力强和易于操纵等优势装备于苏联空军部队……米格一19为一件成功的设计”;“米格-19的机动性能极其出色”;“米格-19是前苏联研制的一种轻型超音速歼击机……主要用于空战,争夺制空权,也可实施对地攻击”。 苏联于1951年开始研制米格-19,1953年首次试飞,1955年开始装备部队。这是世界上第一种进入批量生产的超音速战斗机。1956年,米格-19首次公开亮相,由于其在爬升率、加速性、机动性、操纵性等方面的良好性能,先后有多种改型:c型(昼间型)、CФ型(高空型)、п型(加装雷达的全天候型)、YIM型(发射导弹的全天候型),1961年停产。米格-19C没有雷达,于1956年投产、服役,中国大量仿制并在此基础上进行多种改型。苏联向中国转让的米格-19п于1955年投产并装备部队,加装了雷达;而米格-19пM则由米格-19п改来,从携带火炮改为可发射导弹,由于采用了米格-17пM上的RP-2U雷达和APU-4导弹发射轨等成熟技术,该型很快于1957年底生产。 由于米格-19п与米格-19пM都装备了雷达,但这两种雷达都存在不少问题,有时甚至因雷达故障使战机无法升空,而且加装雷达的米格-19п机动性较差。通过实战检验后,中国最后选择了不能发射导弹、没有雷达的米格-19C,并在此基础上做了大量改型。在实战中,歼-6表现良好,曾击落多架美制RF-101,并以负速度差击落过RF-104,还创造过平流层击落战机(无人高空侦察机BQM-147G)的世界纪录。
陶瓷材料论文:工业电子陶瓷材料的分类、应用及发展趋势 摘 要:本文针对工业用电子陶瓷材料的性能特点,研究了工业用电子陶瓷材料的应用领域,分析了工业用电子陶瓷材料的分类,并介绍了电子陶瓷产业加速研发新材料态势。同时,指出了工业用电子陶瓷技术的发展趋势。 关键词:电子陶瓷材料;分类;应用;发展趋势 1 前言 材料是人类生产和生活的物质基础,是人类进步与人类文明的标志。随着空间技术、光电技术、红外技术、传感技术、能源技术等新技术的出现、发展,要求材料必须具有耐高温、抗腐蚀、耐磨等优越的性能,才能在比较苛刻的环境中使用。传统材料难以满足目前的要求,因此,开发和有效利用高性能材料已经成为材料科学发展的必然趋势。 2 工业用电子陶瓷材料的分类 电子陶瓷按功能和用途可以分为五类:绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。绝缘装置瓷简称装置瓷,具有优良的电绝缘性能,用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。电子陶瓷按特性可分为高频和超高频绝缘陶瓷、高频高介陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、光电陶瓷、电阻陶瓷等。按应用范围可分为固定用陶瓷、电真空陶瓷、电容器陶瓷和电阻陶瓷。按微观结构可分多晶、单晶、多晶与玻璃相、单晶与玻璃相。 (1) 陶瓷基片材料 陶瓷基片材料在电子陶瓷中,占有最重要位置的是绝缘体。特别是高级集成电路用绝缘基片或封装材料,可以采用尺寸精度为微米或微米以下的高纯度致密氧化铝烧结体。高纯度致密氧化铝具有金属材料所不具备的绝缘性和高分子材料所不具备的导热性。 (2) 压电陶瓷 压电陶瓷由于是多晶材料,所以使用频率受到限制。压电元件可使电信号和机械信号相互转换。一定形状的压电陶瓷元件主要由PbTiO3-PbZrO3系烧结而制成,即使是烧结体,通过极化也可获得单晶所具有的压电性。压电元件的主要用途有火花塞和谐振器。谐振器起选择性通过特定频率电波滤器的作用,是电视(TV)、无线电等调谐电路不可缺少的元件。 (3)铁电陶瓷 铁电陶瓷以铁电性晶体为主晶相的电子陶瓷。已发现的铁电晶体不下千种,但作为铁电陶瓷主晶相的主要有钙钛矿或准钙钛矿型的铁电晶体或固溶体。在一定的温度范围内晶体中存在着可随外加电场而转变方向的自发极化,这就是晶体的铁电性。当温度超过某一临界值──居里温度TC时,其极化强度下降为零,晶体即失去铁电性,而成为一般的顺电晶体;与此同时,晶体发生铁电相到顺电相的相变。铁电体的极化强度还随电场而剧烈变化。 铁电陶瓷功能多、用途广,利用其压电特性可以制成压电器件,这是铁电陶瓷的主要应用,因而常把铁电陶瓷称为压电陶瓷。利用铁电陶瓷的热释电特性可以制成红外探测器件,在测温、控温、遥测、遥感以至生物、医学等领域均有重要应用价值。典型的热释电陶瓷有钛酸铅(PbTiO3)等。利用透明铁电陶瓷PLZT的强电光效应,可以制成激光调制器、光电显示器、光信息存储器、光开关、光电传感器、图像存储和显示器,以及激光等新型器件。 (4) 半导体陶瓷 在陶瓷中,半导体是很多的,除了元素半导体和化合物半导体外,很多种金属的氧化物也具有半导体性质,甚至还有有机高分子的半导体。而半导体陶瓷则是指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料,它与单晶半导体不同,存在大量晶界,晶粒的半导体化也是在烧成工艺过程中完成的。因此,有丰富的材料微结构状态和多样的工艺条件,可以非常敏感的影响材料的性能,这为开辟陶瓷敏感材料的新领域提供了广阔的天地。电阻随温度而变化的性质,可用于非线性电阻。负温度系数非线性电阻随温度上升而电阻降低,具有一般的半导体特性。铁系金属的氧化物陶瓷,因为具有化学的和热的稳定性,所以可用于非线性电阻,在很宽的范围控制温度。与此相反,称为正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻)的元件,用的是半导体化的BaTiO3陶瓷。这种陶瓷因为在相变温度下电阻急剧增大,如果作为电阻加热元件而应用,则可在相变温度附近自动控温,是很方便的。 (5) 敏感性材料在陶瓷行业中的应用 1) 正温度系数热敏电阻材料(PTC) 这种材料的电阻和温度关系,在低于居里温度时呈现低阻抗,高于这一温度时则呈现高阻抗,电阻变化是在居里温度附近以陡变的方式实现的,组织变化的幅度可高达100~105倍。利用这种特性可以作为自控型发热元件,还可用做对特定温度敏感的元件,以及延时开关、过流保护、测温等方面的元件,因此PTC陶瓷应用领域十分广阔。PTC热敏陶瓷材料目前主要是钛酸钡,它的居里温度为120 ℃,通过添加锶、铅、锡、锆等氧化物可以大幅度改变其居里温度。 2) 负温度系数电阻器材料 除了PTC热敏电阻器外,另一类半导体热敏陶瓷就是负温度系数(NTC)热敏陶瓷电阻器,它的电阻对数值随温度升高而几乎呈线形降低。这类材料由锰、铜、铁、钴等金属的复杂氧化物组成,由于组织易于控制,随温度变化大,精度高,价格低,所以NTC热敏电阻器在民用电器、汽车、通讯等设备上用得较多。 3) 由金属氧化物组成的湿敏陶瓷 由金属氧化物组成湿敏陶瓷,如:SnO2、ZrO2基等。曾有人开发出使用钙钛矿型的陶瓷系列湿度传感器。该系列中的某一组成表现出很强的湿敏效应。湿敏的原理是基于半导体氧化物吸附水分后改变了表面导电性或电容性。湿度传感器在电子、食品、纺织工业及各种空调设备、集成电路内非破坏性湿度检测等场合应用十分广泛。 4) 压敏陶瓷 压敏陶瓷是一类应用极为广泛的敏感材料。利用材料的电流-电压非线性特性,可用于制成电压敏感器件,它的阻值不是恒定值,而是随电压增高到一定值时下降,所以也成为变阻器。这一特性特别适用于电子电路、电力系统及家电产品中的过压保护,发展前景很好。目前,氧化锌-氧化铋系材料的应用最为普遍。半导体陶瓷对环境气氛往往具有选择性的敏感特性。如氧化锡、氧化锌、氧化钛材料体系是若干碳氢化合物敏感元件氧化锆系材料是测氧分压最常用的敏感材料。其共同特征是通过有选择地吸附气体,使半导体的表面能态发生改变,从而引起电阻率的变化,确定某种未知气体及其浓度范围。 3 工业用电子陶瓷材料的应用领域 电子陶瓷是广泛用于制作电子功能元件的,多数以氧化物为主要成份的烧结体材料。电子陶瓷的制造工艺与传统的陶瓷工艺大致相同。利用陶瓷材料的高频或超高频和低频电气物理特性可制作各种不同形状的固定零件、陶瓷电容器、电真空陶瓷零件、碳膜电阻基体等等。 信息化是21世纪重要的时代特征,信息功能陶瓷材料已经成为现代电子信息技术的重要基石,在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用,尤其在通信、广播、电视、雷达、仪器仪表等电子设备中是不可缺少的组成部分。另外,随着激光、计算、集成、光学等新技术的发展,电子陶瓷的用途更日益扩大。信息功能陶瓷以其高性能和应用的广泛性,日益成为许多新型电子元器件的重要关键基础材料,在国民经济和国防建设中占有十分重要的战略地位,目前应用最广的是电子信息领域。随着电子信息产品进一步向小型化、集成化、宽带化的方向发展,信息功能陶瓷的细晶化、电磁特性的高频化、低温共烧陶瓷技术等将成为发展新一代片式电子元器件的关键技术,导致一系列新型电子元件和模块的出现。信息功能陶瓷作为一大类对电、磁、光、声、热、力等信息具有检测、转换、存储、耦合和传输等功能的介质材料,广泛应用于电子信息、集成电路、计算机、自动控制、航空航天、海洋超声、通信技术、汽车和能源等近代高新技术领域。时下,压电陶瓷产品门类齐全,不仅广泛用于军事和工业领域,还渗透到了人们日常生活的每个角落,其应用领域较广。 (1) 超声换能器 近几年发展较快的有陶瓷谐振器、陶瓷滤波器,还有调谐音叉滤波器、机械滤波器、陶瓷鉴频器、陷波器和延迟线。其中,陶瓷谐振器、陶瓷滤波器产量已经占我国压电陶瓷产品的65%以上,相当引人注目。特别是陶瓷谐振器具有高稳定、无需调节、尺寸小和成本低等特点。典型的应用有:电视机、摄录像机、计算机、CD-ROM驱动器、汽车电器、VCD、电话机、复印机、语音合成器、遥控器和玩具等。压电超声换能器是发射和接收超声波的声学器件,在水和空气介质中广泛应用。在水声通信中起雷达的作用,被称为声呐,是各类舰船必不可少的重要传感器。在工业中,超声换能器已被用于超声清洗、超声精密加工、超声加湿、超声乳化、超声种子处理、超声探伤和超声诊断等。当今,压电超声换能器的另一广泛应用领域是遥测、遥控系统和报警系统。压电发声器的典型产品是压电蜂鸣器和压电送、受话器、手表、计算器、电子闹钟、小型警铃以及电话、手机的振铃都离不开蜂鸣器。计测和控制用压电器件主要有压力、加速度、角速度传感器以及超声测深、超声测厚、超声测流速、超声诊断等。 (2) 数字3C产品 近些年来,集计算机、通信等电子于一体的数字3C产品近年来得到了快速发展,3C融合产品已成为今后重要的发展方向。据预测,3C融合将创造出一个高达4000亿美元的产业。3C产业的高速发展,极大地推动着电子基础产品和元器件的同步协调发展,也对电子元器件的基础材料――信息功能陶瓷提出了严峻的挑战,同时也提供了良好的发展机遇。 (3) 电子信息产品 我国的电子信息产业,特别是一些附加价值高、技术含量高的新型电子信息产品和一些基础电子产品的生产水平与发达国家相比仍存在很大差距,不少高端产品在相当大的程度上被外资企业所控制。国外大公司,如:村田、松下、京都陶瓷、摩托罗拉等近年来长驱直入中国市场,目前已占据了国内片式元器件特别是高档片式元器件市场相当大的份额。我国信息产业正面临着产品升级换代的机遇和挑战。 4 电子陶瓷产业加速研发新材料 由于功能陶瓷材料近年来强大的市场需求和战略地位,世界各国对功能陶瓷的研究与开发都给予了足够的重视。美国、日本和西欧一些国家都将功能陶瓷作为关键技术,投入大量经费进行研究和开发。从总体上看,美、日在功能陶瓷的研究方面居领先地位。功能陶瓷电子元件发展的重要趋势是小型化、微型化、片式化、模块化和集成化。这些趋势向陶瓷材料科学和技术提出了一系列挑战。因此,围绕上述应用目标开展的功能陶瓷材料的研究及产业化目前十分活跃。 最近几年在科技人员和各企业的努力下,特别是在国家的重点扶持下,再加上外来资金的引入,中国功能陶瓷的基础研究得到加强,企业结构得到调整,企业规模不断扩大,从而使得中国的电子陶瓷市场不断发展壮大。目前,我国已经在功能陶瓷材料领域聚集了雄厚的队伍和积累,处于厚积薄发的阶段,产业发展势头很猛。在电子陶瓷及其片式电容、电感器、电阻器件、陶瓷基板、光导纤维及其陶瓷光线连接器、高温超导陶瓷纤维等应用技术和产业化方面进展都非常顺利。现在,我国已经能够生产大多数的电子陶瓷,像IC基板、瓷介电容、电阻、电感、磁性材料、蜂鸣器、滤波器等压电陶瓷无线电频率元件已能大量生产,并且还占有一定的国际市场。但大部分产品的利润并不很高,产品的技术含量和附加值都相对较低,而且目前世界上最先进的超高利润的电子陶瓷产品我们没有能够占领市场,许多电子整机中的电子陶瓷元件仍需大量进口,如手机中使用的片式压电陶瓷滤波器等,国内市场很大,但全靠进口。因此,提升产品的技术含量和附加值,加大产品的利润率是电子陶瓷发展的关键和目标。只有在这些方面做得好的企业,才有可能在将来的电子陶瓷市场中独领风骚。 功能陶瓷在小型化和便携式电子产品中占有十分重要的地位,随着世界范围经济结构的调整和转移,我国的功能陶瓷材料和元件的市场正在迅速增长。发达国家电子整机生产逐渐向中国转移,为我国功能陶瓷材料和相关电子元件产业的发展提供了前所未有的发展机遇。世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发。高投入的研发使得电子陶瓷及元器件成为一个创新活跃、竞争激烈的领域,每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件问世把握机遇,发展优势,提高我国信息功能陶瓷的产业技术水平和自主创新能力,对发展我国电子信息产业等许多高科技产业具有重要的战略意义。 陶瓷材料论文:陶瓷材料加工技术的研究现状 摘 要 陶瓷材料具有优良的理化性能,但属于典型的难加工材料,其加工技术已成为研究的热点。本文综合了近年来陶瓷材料的各种加工技术,为陶瓷材料加工技术的进一步研究提供参考依据。 关键词 脆性材料;工程陶瓷;陶瓷加工;特种加工 0引言 陶瓷材料具有良好的耐高温耐腐蚀性能、强度高、硬度高,是优良的高性能材料。随着陶瓷材料学的发展,其制备技术也越来越多,陶瓷材料的性能也逐步得到提高。陶瓷材料可以用到空间探测、航空航天等高技术领域中。 陶瓷材料的原子通过共价键、离子键结合,而金属材料通过金属键相结合,所以陶瓷材料与金属材料有完全不同的性质。陶瓷材料在常温下对剪切应力的变形阻力很大,且硬度很高。由于陶瓷晶体是由阳离子和阴离子以及它们之间的化学键组成的,化学键具有方向性、原子堆积密度低、原子间距大,使陶瓷显示出很大的脆性,加工产生的缺陷多,所以是典型的难加工材料。发展高效低成本的加工技术十分重要。 1陶瓷材料的车磨削加工技术 陶瓷材料的脆性极高,似乎很难将陶瓷与车削联系起来,但是陶瓷材料的压痕实验表明如果选用合适的金刚石刀具角度和切削参数仍然可以实现陶瓷材料的延性加工。相关的实验也表明采用超硬刀具材料都可以加工陶瓷材料。李湘钒超精密车削陶瓷材料的实验表明采用W-Co类硬质合金可以加工陶瓷零件。日本的原昭夫曾采用聚晶金刚石刀具车削Al2O3和Si3N4陶瓷。目前车削陶瓷材料主要选用金刚石刀具。在刃磨性能上单晶金刚石刀具优于聚晶金刚石刀具,它们都属于微量切削,去除率较低,加工质量和精度难以保证,还有待于进一步的研究。 磨削可以满足硬金属的加工要求,因而也可以成为陶瓷材料的主要加工方法,其精度和效率比较适中。磨削陶瓷材料一般选用金刚石砂轮,金刚石砂轮磨削材料时磨粒切人工件,磨粒切削刃前方的陶瓷表面材料受到挤压,当压力值超过陶瓷材料承受极限时被压溃,形成碎屑。同时磨粒切人工件时,由于压应力和摩擦热的作用,磨粒下方的材料会产生局部塑性流动,形成变形层,当磨粒切出时,由于应力的消失,引起变形层从工件上脱离形成切屑。从成屑机理上看陶瓷 材料的去除方式仍然是脆性的。磨削加工后的表面残留了大量的加工缺陷,因此深加工就成为必然的工序。为了降低深加工的成本,近年来提出了延性域磨削的概念。延性域磨削以提高磨削表面质量为主要目标,采用调整磨粒排布方式以及精密修整等技术来实现陶瓷材料的高效精密加工。陶瓷材料的磨削还存在砂轮磨损堵塞以及加工效率低等问题,这些问题有待于进一步的研究。 2陶瓷材料的特种加工技术 超声加工是在加工工具或被加工材料上施加超声波振动,在工具与工件之间加入液体磨料或糊状磨料,并以较小的压力使工具贴压在工件上。加工时,由于工具与工件之间存在超声振动,迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面,加上加工区域内的空化、超压效应,从而产生材料去除效果。超声加工比较适合陶瓷材料表面脆性的特点,这种方法加工的表面质量较好,容易实现加工自动化。其缺点是加工效率较低,工具寿命较低。 激光加工陶瓷材料,是利用能量密度极高的激光束照射到陶瓷材料表面上,光能被陶瓷表面吸收,光能部分转化为热能,使局部温度迅速升高产生熔化以至气化并形成凹坑。随着能量的继续吸收,凹坑中的蒸气迅速膨胀,把熔融物高速喷射出来,同时产生一个方向性很强的冲击波,这样材料就在高温、熔融、气化和冲击作用下被蚀除。激光加工高效环保,但光斑表面的温度梯度容易形成陶瓷材料表面的微裂纹,而且激光设备昂贵,使用成本较高。 电火花加工主要是通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料。电火花加工适合于导电材料的加工。因为陶瓷材料是电绝缘体,所以必须采取特殊工艺。一种高压电火花加工方法是在尖电极与平电极间放入绝缘的陶瓷材料工件。两电极间加以直流或交流高电压,使尖电极附近的介质被击穿,发生辉光放电蚀除。另一种加工方法是在薄片陶瓷工件上压放一块薄金属网作为辅助电极,辅助电极和工具电极分别与脉冲电源的正负极相连,并放在油类工作液中,当脉冲电压施加到两极间,便在工具与辅助电极间产生火花放电;当电火花穿过工件上的辅助电极时,由于金属材料的气化喷射或溅射等作用使陶瓷零件表面导电,加工得以持续。还有一种加工方法是在陶瓷的表面涂覆导电材料进行电火花加工。电火花加工仍面临加工效率低、加工表面质量难以保证等问题,这些有待于进一步的研究。 3特种加工辅助车磨削技术 车磨削加工的效率相对较高,但其对工具的要求非常高,而且陶瓷材料的表面质量难以保证,对于成形陶瓷零件的加工也较难。为了提高陶瓷材料的加工精度以及加工范围,在车磨削加工中引入特种加工技术将会同时获得较高的加工效率和表面质量。 超声磨削加工,是在磨削加工的同时,对工具或工件施加超声频率振动,充分利用超声波的高频振动和空化作用去除材料,超声磨削加工方式较适用于陶瓷材料的加工,其加工效率随着材料脆性的增大而逐渐提高。超声磨削技术可以明显降低磨削温度、增加砂轮使用寿命、提高加工精度和表面质量。 激光辅助车削技术是将激光照射到刀具附近的陶瓷材料,在车削陶瓷材料的过程中,材料剪切区域因激光产生高温软化,减小了陶瓷材料的切削阻力,增加了陶瓷材料的加工延性,从而达到了陶瓷材料的高效延性加工。 在线电解磨削技术是将电解技术引入到磨削过程中,通过连续有限量的电解作用来蚀除砂轮表面的金属结合剂从而对砂轮进行修整以达到微粉磨粒不断出露的目的。在线电解技术是日本理化研究所研究的成果,加工陶瓷材料可以达到超精密加工的水平。 4结论 陶瓷材料在高技术领域中应用的广泛性促进了其加工技术的研究。陶瓷材料硬度高脆性大,采用传统的车磨削技术进行加工难度比较大,而特种加工技术效率低成本高,所以采用传统的车磨削技术与特种加工技术相结合的方法将是以后陶瓷加工技术研究的趋势。 陶瓷材料论文:口腔陶瓷材料与口腔金属材料摩擦性能比较及影响因素评价 【摘 要】 目的:对口腔陶瓷材料与口腔金属材料摩擦性能比较及影响因素评价进行分析。方法:资料随机选自2011年6月~2013年6月在我院进行口腔修复的患者94例,将患者按照随机数字表方法分为两组,每组47例,对照组给予陶瓷材料修复,研究组给予金属材料修复,分析患者的临床治疗效果、临床指标和不良反应情况。结果:经过不同的方案治疗后,两组患者的修复效果比较研究组优于对照组,比较差异具有统计学意义(P 【关键词】 口腔陶瓷材料;口腔金属材料;摩擦性能 牙齿若发生严重磨损,将会造成牙周组织、口颌肌肉组织、牙体组织损伤,因而需要及时进行口腔修复[1]。本文主要对口腔陶瓷材料与口腔金属材料的摩擦性能比较及影响因素评价进行分析。报告如下。 1 资料与方法 1.1 一般资料 资料随机选自2011年6月~2013年6月在我院进行口腔修复的患者94例,将患者按照随机数字表方法分为两组,每组47例。其中,对照组男女比例为24∶23;年龄19~56岁,平均年龄(37±17.26)岁。研究组男女比例为26∶21;年龄20~54岁,平均年龄(37±16.38)岁。所有患者的牙齿均曾出现大面积缺损,相关影像学检查结果显示其均不存在牙根、牙周松动、增宽变性等症状。两组患者的性别、年龄等一般资料无明显差异(P 0.05),具有可比性。 1.2 材料及设备 所有患者均选用口腔陶瓷材料与口腔金属材料。其中,口腔陶瓷材料选用的是釉质瓷,而金属材料选用的是合金类材料。选用的设备为铸造机、全瓷机、研磨仪、注塑机、激光点焊机、烤瓷炉、金沉积仪[2]。 1.3 修复方法 研究组患者长期用金属材料修复,对照组患者采用陶瓷材料修复。修复方法为:先搜集患者的病史,然后仔细检查口腔颌面的状况,做出初步的诊断。在复制患者口颌组织的形态模型时,应结合检查的结果,在模型上进行设计和诊断,并采用不同材料来制作修复体。在修复体达到相应的要求时,便可以在患者口腔内进行调试和安装,并指导患者定期复诊,以维护修复体[3]。 1.4 评价标准 所有患者修复3~9个月后,进行术后回访,根据评价指标统计数据。评价指标为:修复牙根纵裂;修复体变形;修复体脱落松动;修复牙齿破裂;其他包括牙周炎、出血、牙龈等。若出现以上一种情况,就可判定为修复失败。 1.5 观察标准 观察并统计两组患者的修复效果,随访3~9个月后,统计患者有无出现牙齿松动、脱落等情况。 1.6 统计学处理 所有数据均用SPSS 18.0软件包进行统计分析与处理,一般资料用均数±标准差表示(x±s),计量资料采用t检验,计数资料采用χ2检验,以P 2 结 果 3个月后,研究组患者的成功率为95.8%,失败率为4.2%;对照组患者的成功率为76.6%,失败率为23.4%。9个月后,研究组患者的成功率为87.2%,失败率为12.8%;对照组患者的成功率为68.1%,失败率为31.9%,研究组优于对照组,比较差异具统计学意义(P 表1 两组的临床治疗效果情况(n/%) 3 讨 论 目前,修复牙齿的材料主要有口腔树脂材料、口腔金属材料以及口腔陶瓷材料,不同的修复材料对牙齿产生的磨损情况以及摩擦性能也具有各自的特点。口腔修复材料可以替代天然牙齿咀嚼和咬合的功能,越来越多的口腔材料被广泛运用到临床实践中。根据患者的情况,选择合适的修复材料,同时还要考虑材料的摩擦性能,因其摩擦性能会直接影响到齿修复的效果、功能、使用寿命[4]。 在口腔修复过程中,常见磨损类型有黏着磨损、服饰磨损、疲劳磨损以及磨料磨损,因而选用的修复材料和抗摩擦性能很重要,它决定着口腔修复的效果。 由于陶瓷材料的挠曲强度和硬度相对较高,牙釉质的磨损量会随着陶瓷材料的粗糙程度增加而增大,加重原有牙齿的磨损,而金属材料的摩擦性能与天然牙摩擦性能接近,不易被天然牙磨损,是与天然牙匹配较好的生物材料[5]。口腔修复体在口腔内行使的功能较长,磨损相对就会越大,目前评价口腔修复材料的标准不同,影响耐磨性能的因素有很多,如何选择合适的修复材料来防止牙齿磨损,需要进一步研究,以设计有效、耐磨、合理的口腔修复材料。 本次研究表明,经过不同的方案治疗后,研究组3个月后的成功率为95.8%,失败率为4.2%;对照组的成功率为76.6%,失败率为23.4%。研究组9个月后的成功率为87.2%,失败率为12.8%;对照组成功率为68.1%,失败率为31.9%,研究组优于对照组,比较差异具有统计学意义(P 综上所述,不同的口腔修复材料产生的磨损程度不同,金属材料制成的人工牙比陶瓷牙好,再结合患者的具体情况,选用合适的修复材料,有助于延长修复材料的使用寿命,从而达到最佳的修复效果,值得在临床推广应用。 陶瓷材料论文:氧化锆陶瓷材料的抗热震性能分析 摘要:本文通过分析氧化锆陶瓷材料热膨胀性和相变特征,重点讨论了利用相变提高氧化锆材料抗热震性能的方法,对改善材料抗热震性的途径进行了探讨。 关键词:氧化锆 ,陶瓷,热震能,膨胀性 ,相变特征 1引言 陶瓷材料中热应力大小取决于材料的力学性能和热学性能,并且还受构件几何形状和环境介质等因素的影响。所以,作为陶瓷材料抵抗温度变化能力大小标志的抗热震性,也必将是其力学性能和热学性能对应于各种受热条件的综合表现。陶瓷材料抗热震能力的研究始于20世纪50年代,迄今已经提出了多种抗震性的评价理论,但都不同程度地存在着局限性和片面性。 2氧化锆陶瓷材料抗热震性的理论分析 陶瓷材料的热震破坏分为热冲击作用下的瞬间断裂和热冲击循环作用下的开裂、剥落。据此,脆性陶瓷材料抗热震性的评价理论也相应分为两点观点。一种是基于热弹性理论。它是指材料固有强度不足以抵抗热震温差引起的热应力时就导致材料“热震断裂”。根据这一理论,陶瓷材料同时具有高的强度、热导率和低的热膨胀系数、杨氏弹性模量、泊松比、热辐射系数及黏度,才能具有高的抗热震断裂的能力。此外,适度降低材料密度和热容也有利于改善陶瓷材料的抗热震性能。 另一种是基于断裂力学的概念,即材料中的热弹性应变能足以裂纹成核和扩展而新生表面所需的能量时,裂纹就形成并扩展,从而导致材料热震损伤。根据这一理论抗热震损伤性能好的材料应该具有尽可能高的弹性模量和尽可能低的强度。不难看出,这些要求与高抗热震断裂能力的要求截然相反。此外,增大陶瓷材料的断裂能、改善材料的断裂韧性,对提高其抗热震损伤能力显然是有益的。再有,适量微裂纹存在也将有助于改善抗热震损伤性能,例如气孔率为10%~20%的非致密陶瓷中,热扩展裂纹形成往往受到气孔的抵制,气孔的存在起着钝化裂纹、减小应力集中的作用。相反,致密性高的陶瓷在热震作用下则易于炸裂。 氧化锆陶瓷材料具有突出的常温力学性能,它熔点高、热稳定性和化学稳定性好。因而,它又常常在高温条件下使用,从而它的抗热震性性能又是衡量其性能的重要指标。氧化锆具有一些特殊的性质,如氧化锆可以单料、四方和立方三种晶型同时存在以及它的特殊相变特性,我们可以利用这些特性来优化它的热膨胀行为,提高其抗热震性能。 氧化锆的抗热震指标:材料的各种热学性能(如热导率、热膨胀系数等)、力学性能(如强度、弹性模量、断裂韧性和断裂能等)对陶瓷材料的抗热震性能都有影响,现在多数研究人员研究它的热膨胀性和相变特性来提高其抗热震性能。 3氧化锆陶瓷材料的热膨胀性 材料受热或冷却会发生热膨胀或收缩,这样就会在材料内部产生热应力。当材料中的晶相有可逆多型转变而伴随有大的体积改变时,将产生大的热应力。纯ZrO2就是具有这种特性的陶瓷系统的典型例子。ZrO2晶型转变温度大约为1000℃;当加热到约1100℃时,它从单斜相转为四方相(高温稳定相),反之亦然。这两种多型变体的密度相差很大。因此相转变时体积变化达0.6%或更大(线度方面)。于是产生很大的应力,并出现开裂。特别是冷却时产生的张应力更是如此。还有一种情况是,因为材料形状或传热特性,使其中的温度分布不均匀(即产生温度梯度)时产生应力。热膨胀行为是影响材料抗热震性极其重要的因素。根据热膨胀理论可对材料的热膨胀行为进行设计和调整,特别是对氧化锆的热膨胀系数的大小和稳定剂有种类以及添加量有一定的关系。这对考察它的抗热震性有重要的意义。 单斜氧化锆的热膨胀系数小,其膨胀有显著的各向导性,且存在相变问题。立方氧化锆的热膨胀系数大,并且随温度的增加而增加,因而由它构成的材料抗热震性较差。 4氧化锆陶瓷材料的相变特征 氧化锆陶瓷中较典型的马氏体相变为ZrO2中正方相单斜相(tm)转变。它是通过无扩散剪切变形实现的,因此被认为以属于马氏相变类型的固态相变,它具有以下特征。 ①无热相变。在给定温度下,相变与时间无关。 ②热滞现象。相变发生在一定范围内,单斜相转变为四方相为1170℃,而四方转变为单斜式温度在850~1000℃,相变滞后约200℃。 ③相变伴随3%~5%的体积效应和相当的剪切形变。由t-ZrO2相变成m-ZrO2体积膨胀,反之收缩。 ④相变无扩散反应发生,由于相变是瞬间完成,快于裂纹的速度,这样可以使用相变阻止裂纹扩展提高陶瓷材料的韧性,相变的体积效应可以用来缓解热应力,改善材料的抗热震性。 ⑤颗粒尺寸效应,处于一定状态下的颗粒小于某一临界尺寸时,单斜相可保留至室温而不相变。 ⑥添加剂可以抑制相变。在氧化锆中加入MgO、CaO等可以使氧化锆以单斜或立方形式存在。 ⑦相变受应力状态约束影响。处于压应力状态时,tm相变将受到抑制,反之则有利于相变。 一定温度范围内,氧化锆陶瓷的相变体积效应与膨胀效应相反,因而可以用改变氧化锆的固溶组成、受力状态和颗粒粒径及分布调整相变量和相变温度范围,来改善材料的热膨胀行为。虽不能由纯单斜相氧化锆制成可用陶瓷,但可以利用其热膨胀的各向异性来改善材料的韧性和提高材料的抗热震性能,例如对于耐火材料的抗热震往往依赖于大量气孔的存在。气孔的作用如下。 ①容纳一定的膨胀变形,缓解热应力。 ②气孔能在主裂纹尖端区域形成局部的微裂纹网,导致的弹性应变能局部减小保证了裂纹稳定扩展,从而提高材料的抗热震性。 然而气孔的存在往往是我们所不需要的,因而Garvie等提出了用单斜ZrO2多晶设计先进耐火材料的思路和方法。它是以单斜ZrO2多晶取代气孔并起到气孔的作用,所采用的单斜多晶ZrO2(MPZ)平均尺寸13μ m,其中包含有粒径为1~2μ m的微晶,把它们均匀分布在任何惰性脆体基体中,制成了接近理论密度的复合材料。它具有稳定的裂纹扩展特征,使材料的抗热震性能大大的提高。Garvie认为材料性能的改善与氧化锆的相变无关,而是由单斜ZrO2颗粒的各向异性产生热应力在基体中形成潜在的微裂纹所致。利用和控制氧化锆的相变,从宏观上改善材料的热膨胀行为,以有利相变体积效应在材料内形成适量的微裂纹,提高材料的抗热震性。 热处理对陶瓷材料的显微结构,尤其对材料中的应力分布状态有明显的影响。通过热处理促使晶界上残留的玻璃相析品,提高晶界耐火度,是晶界工程中有效提高陶瓷材料高温度的措施之一。另外,经热处理获得所需晶界状态,从而改善陶瓷的传热性能,对提高抗热震性也有重要意义。退火处理不仅能够有效的消除陶瓷材料中的内应力,而且能松弛材料中裂纹尖端附近的集中应力,减弱应力场强度因子,增加了脆断阻力,减少了热震破坏的动力,因而退火热处理还有使表面的微裂纹愈合的作用。采用合理的烧结工艺和合适的热处理工艺也是提高陶瓷材料抗热震的有效途径。但这方面的研究报道甚少。 材料的抗震性与材料的物理性能密切相关,对于选定的材质,其物理性能已经确定,我们可以根据其具体特点,通过工艺的人优化调整,提高材料的抗热震性能。对于氧化锆材料,利用相变特征来改善材料的抗热震性能还有很多工作要做。 5结束语 针对以上情况,我们还有必要对氧化锆陶瓷材料的抗热震性现象进行进一步的研究,从而为寻找合适的抗热震性措施提供理论依据。对现有的抗热震性工艺进行发展和完善,做到优化现有工艺,降低生产成本,并开发新的抗热震性工艺。 陶瓷材料论文:浅析陶瓷材料在产品设计中的运用 摘要:本文是在对陶瓷材料基本性能与美学含义进行简要概述的基础上,阐释他在现今产品设计中的重要地位,以及在未来产品设计中的发展方向与应用价值,并结合上述信息提出陶瓷产品开发与设计的过程中所应具备的民族性和地域性特征。 关键词: 陶瓷 产品 工艺 民族化 陶瓷是我们所熟知的材料,我们通常所了解的多为艺术陶瓷,它主要体现在美学意义及欣赏价值上。陶瓷的制作生产一直是由艺术家、艺人和专业工匠等为主进行设计,以手工化生产为特点。随着科学技术水平的提高,人们消费需求内容也呈多元化趋势发展,陶瓷这种被我国人民视为国粹的材料被赋予了更为宽广的设计语言,陶瓷的设计制作已不仅仅是体现在对传统陶瓷技艺上的复制与模仿,而且对其所体现出来的功能价值、应用价值及美学价值有着更为深刻的期待与要求,这既是对传统精神的继承又是在与时俱进的时代意义上的扩展。因此,陶瓷产品这种符合目的的,实用的并具有美感的产品系统设计,越来越为设计师、工程师所重视,在不断的开发与研究中以新的理念诠释着它的重要意义。 一、陶瓷产品在造型上所体现的视觉语言 陶瓷产品有其自身独特有的艺术特点,体现在造型上具有以下两个方面的表现形式,这两种形式具有同一性和关联性。他们包括,第一,陶瓷产品的造型设计是在满足人们内在物质生活需求基础上所进行的功能性、实用性设计,具有现实的意义;第二,陶瓷产品要注重对其形式美感的追求,在满足人们物质生活的基础上同时满足人们精神上、审美上的需求,具有内在的含义。这两种表现形式是在结合功能作用、工艺材料、工艺技术和艺术处理的基础上相互作用的结果。 因此,无论这种陶瓷产品是日用工具还是陈设器具,它都不是单纯的人为产品,而是在进行良好的造型表现的基础上对其精神内涵的所传达出来的外在表现。它不但具有实用价值的因素还有形式美法则所体现的美学特征,这种特征主要包括和谐、平衡、韵律、力度、风格等几个方面。这些美学特征融会贯通、相辅相成的体现在陶瓷产品中,任何一个都不可能完全孤立的存在。基于这样的特点,设计者在对陶瓷产品进行设计时,就不但要充分的理解它的物理特征、化学特性还要对它的形式美法则作为提升它精神高度的重要标杆,实现其美学意义。 二、陶瓷产品的加工工艺方法概述 陶瓷产品的设计与生产是一个复杂而又完善的体系,它的构思、设计、制作、生产都区别于传统手工业生产的陶瓷制作。陶瓷产品是用泥类,经粉碎后和水混合成的可塑性很好的泥团,用这种泥团做成的器形,再放入窑中烧制后的产品称为陶瓷。在开发新产品的过程中选择陶瓷的成型方法是确定生产工艺路线中非常关键的一步。其中最根本的是对陶瓷产品的产量、品质要求、材料性能以及经济效益等因素的综合考虑。一般情况下,结构简单的陶瓷产品可以采用的工艺成型方法为滚压法和旋压法。大件的或薄壁的陶瓷产品可采用注浆法,如果产品尺寸规格要求高就用压制法,产品尺寸规格要求不高时,用注浆法或手工刻塑成型就可以了,这种成型方法易于操作、条件好、便于前后程序的连动化。一般在陶瓷产品的制作过程中最为常用的加工成型主要以注浆法为主。注浆法的基本过程大致分为三个阶段,首先,从泥浆注入石膏模直至形成薄泥层,这是第一阶段。接下来,在形成薄泥层后,泥层渐厚形成注件,这是第二阶段。最后雏培形成后至脱模为收尾阶段。这种方法对产品设计成型的使用度较高,是陶瓷产品制作过程中常用的一种方法。 三、陶瓷在未来的发展方向与应用价值 陶瓷材料具有原料丰富,色泽亮丽,成形方便,耐酸耐碱且容易洗涤的特点,他不但清洁卫生,还会经久不变。所以,基于以上特征陶瓷产品在功能上主要以日用陶瓷(茶具,餐具等)设计;卫生洁具设计;建筑陶瓷设计;艺术瓷设计(陈设器具等)为主。但是随着时代的发展陶瓷功能也得到进一步的扩大,例如:瑞士雷达表已选用超前的材料――精细陶瓷,其抗断力和拉伸力极高且具有完满无瑕的外表和舒服亲肤的特质。碳玻璃陶瓷在制作高温化学反应堆、用于异常条件下的气体动力、轴承、有色金属铸罐的零件方面是不可替代的。还有如日本生产制造的陶瓷刀,用陶瓷菜刀切食物不会留下讨厌的铁腥味和铁锈,特别适宜于切生吃的食物和熟食;陶瓷剪刀由于不带磁性,特别适宜于剪接录音磁带和录像磁带,它的品质大大优于钢制剪刀,不生锈,十分锋利,被人们称赞为永不卷刃。除此之外,陶瓷还应用于太阳能电池、电容器、集成电路、催化剂载体、碳纤维和人体骨骼等方面对机械、能源、电子、信息、汽车、太空活动等领域做出巨大的贡献。经过研究,先进的高科技陶瓷,不易磨损,轻巧耐磨,抗酸抗碱,并能忍受高温。陶瓷这种材料被时代赋予更多和含义,应用的范围日益广泛,同时也创造着更大的价值。 另外,陶瓷产品的创新设计也应有更加深刻的理解,这种创新设计主要包括两个方面的内容:一是艺术设计上的创新,另一个则是制作工艺上的创新,即运用现有的制作工艺创作出有新意的产品。虽然陶瓷制品的用途不同,生产工艺不同,设计特点和装饰手法也有差异,但任何陶瓷产品都需要艺术设计的表现。然而陶瓷行业的模仿与跟风的现象却是影响创新设计的重要原因,这一原因同时造成了大量的产品同质化。 为了解决这样的问题,要求设计者在陶瓷设计在中体现“中国风”,将设计民族化、地域化,这一点十分重要了,如素来以温柔婉约为特质的青花瓷,如今被设计师们用来创作极具力量感的设计作品,中的手枪让作品不再带有那么冷冰冰的恐惧,且更具有趣味性。民族的才是世界的,中国陶瓷文明源远流长,陶瓷文化底蕴深厚,只要我们的企业愿意在挖掘民族特色上下功夫,我们的国际化,我们的国际竞争,将不仅仅只是融入国际大潮中,更会在国际上市场上占据一席之地,甚至引导国际潮流。这将是我国陶瓷产品设计、陶瓷产业的奋斗目标。 总结: 陶瓷是科学和艺术的综合产物,既受到科学的制约,又要具有一定的艺术形式,即达到科学与艺术的统一。又由于它是物质产品,具有使用价值和经济价值,能给人以物质和精神的享受,因此创作陶瓷产品必须与实践相结合,方能为人类的物质生活和文化生活服务。我们在深入了解陶瓷加工工艺、艺术特点的基础上要创造出属于中国自己的现代陶瓷产品,让陶瓷产业在我国再续辉煌! 陶瓷材料论文:陶瓷材料膜的现状与前景 摘 要:陶瓷膜又称无机陶瓷膜,是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜管壁密布微孔,在压力作用下,原料液在膜管内或膜外侧流动,小分子物质(或液体)透过膜,大分子物质(或固体)被膜截留,从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。 关键词:纳米 陶瓷膜 一、前言 陶瓷材料作为全球材料业的三大支柱之一,在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是由于存在脆性(裂纹)、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差等的缺陷,因而使其应用受到了一定的限制。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,它克服了陶瓷材料的许多不足,并对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生重要影响,为陶瓷材料的应用开拓了新领域使陶瓷材料跨入了一个新的历史时期。 纳米陶瓷膜便是纳米陶瓷材料的大家庭中的一种,其产生于21世纪初,具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等众多优势,并且对GPS信号无任何屏蔽作用。纳米陶瓷隔热膜是21世纪的航天领域高科技产品,该产品起先应用于美国军事、航空、航天领域。 二、正文 1.纳米陶瓷膜简介及研发历史 陶瓷膜技术是膜技术中的翘楚,但20世纪80年达国家已在广泛应用时,中国在此领域却还是一片空白。十几年过去了,依靠自主创新,中国陶瓷膜技术从无到有,不仅打破了国外的封锁与垄断,还达到了国际领先水平。膜是一种高分子化学材料,它有无数个只能用微米甚至纳米计算的小孔,既有分离、浓缩、净化和脱盐功能,又有高效、节能、环保、分子级过滤等特征。膜技术发明之后便广泛运用于食品加工、水质净化、环境治理、制药工业、化工与石油化工等领域,用来实现产品的净化分离。陶瓷膜就是由经过高温烧结的陶瓷材料制成的分离膜。由于具有独特的耐性,其一进入市场便成为膜领域发展最为迅速、也最有发展前景的品种之一。 到1989年底,南京工业大学徐南平院士才开始了在陶瓷膜领域的艰难探索。经过二十多年的不懈奋斗与努力,中国在陶瓷膜领域不仅打破了西方的封锁与垄断,而且依靠自主创新达到了国际先进水平。 2.纳米陶瓷膜特征与原理 相较于传统聚合物分离膜材料,陶瓷膜具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂;机械强度大,可反向冲洗;抗微生物能力强;耐高温;孔径分布窄、分离效率高等优点,在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用,其市场销售额以30%的年增长率发展着。陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。 陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程:原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留,从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。 陶瓷膜是由孔隙率30%~50%、孔径50nm~15μm的陶瓷载体,采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。用于分离的陶瓷膜的结构通常为三明治式的:支撑层(又称载体层)、过渡层(又称中间层)、膜层(又称分离层)。其中支撑层的孔径一般为1~20μm,孔隙率为30%~65%,其作用是增加膜的机械强度;中间层的孔径比支撑层的孔径小,其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透,厚度约为20~60μm,孔隙率为30%~40%;膜层具有分离功能,孔径从0.8nm~1μm不等,厚度约为3~10μm,孔隙率为40%~55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小,形成不对称的结构分布。 陶瓷膜根据孔径可分为微滤(孔径大于50nm)、超滤(孔径2~50nm)、纳滤(孔径小于2nm)等种类。进行分离时,在外力的作用下,小分子物质透过膜,大分子物质被膜截留,从而达到分离、浓缩、纯化、去杂、除菌等目的。 3.纳米陶瓷膜的优势 陶瓷隔热膜系是由导电性物质氮氧化物组成,具有独特的分子结构,是一种性能独特并持久耐用的复合陶瓷膜结构。因而其具有阻隔红外线、分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长、隔热性能好,质量稳定等众多优势,并且对GPS信号无任何屏蔽作用。能够保持最高的可见光透射率的同时,又能提供最高的红外线和远红外线的反射。 4.纳米陶瓷膜的研究现状 纳米陶瓷膜目前主要采用纳米材料淀积技术,与PET表面涂布纳米陶瓷有所不同,它是将纳米陶瓷材料混合到PET基材颗粒,从而提高产品性能,使其达到前所未有的稳定。在金属膜的技术上通过纳米陶瓷技术,采用先进的真空磁控溅射工艺,用精微的纳米状陶瓷物质来制造,从而使产品对光进行智能滤光筛选,最大限度阻隔热量,性能大大优于单纯金属薄膜。此外,纳米陶瓷膜的生产还采用了高隔热低反光技术,一方面可以使薄膜有效隔热率超过90%,提高室内舒适度和节省能源;另一方面却没有增加薄膜的反光。通常提高隔热能力的同时,总是要加强隔热膜的反光,这样会使得室内可见光大量损失,并且使得通信信号大幅减弱;强烈的内反光极易干扰视线,引起视觉疲劳。 5.纳米陶瓷膜的应用前景 随着现代科学技术的发展和生活水平的提高,人们越来越重视节能和环。建筑物门窗玻璃、顶棚玻璃、汽车玻璃和船舰玻璃对可见光的透过性有较高的要求,但在满足采光需要而使可见光透过的同时,太阳光的热量也随之传递。因此,对室内温度和空调制冷能耗产生一定程度的影响。在夏季这种影响特别显著,透过玻璃窗进入室内的太阳能量加大的了空调的载荷。通常空调的设定温度与负荷具有如下关系:设定的制冷温度提高2℃,制冷电力负荷将减少约20%;设定的制热温度调低2℃,制热电力负荷将减少约30%。为了节约能源,人们采用了金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜,用以反射部分太阳光中的能量,从而达到隔热降温的目的。但是,这种做法对产品的应用构成影响,要么达不到预定的效果,要么加大了制作工艺成本。纳米陶瓷膜出现,为透明隔热问题的解决提供了新的途径,具有广阔的应用前景及市场价值。目前在国内,研发应用此产品已经引起了不少公司的关注。 三、结论 近几十年来,陶瓷材料的应用及发展是非常迅速的,陶瓷材料作为继金属材料、高分子材料后最有潜力的发展材料之一,它在各方面的综合性能明显优于现在使用的金属材料和高分子材料。陶瓷材料的应用前景还是相当广阔的,尤其是能源、信息、空间技术和计算机技术的快速发展,更加拉动了具有特殊性能材料的应用。相信在不久的将来,陶瓷材料会有更好、更快的发展,展示出其重要的应用价值,为人类的文明发展做出重要贡献。 陶瓷材料论文:陶瓷材料在镜子裱框装饰中的运用 摘 要:在人类文明发展的长河中,镜子自问世以来就没有离开过我们的生活。经过科技的进步,镜子不但在满足人们生活需要的同时,其镜子裱框装饰也越来越多元化,这首先表现在材质的选择上。陶瓷材料的优越性在镜子裱框装饰的选用中发挥了独特的艺术魅力。 关键词:镜子;陶瓷材料;镜子裱框装饰;陶瓷工艺 镜子是人们日常生活中最不能缺少之物,追溯到古代,早在3200多年前的殷商时代就有了真正的镜子,那时常用青铜铸造方式制成古代鉴容用具,正面以光素,以利取照,背面常有装饰。经过战国、汉、唐宋等各时代对铜镜的发展,我国古人在制镜材料上也有了新的尝试,秦时的金镜、汉代的铁镜、晋时的银华镜等,直到清代以后才出现了玻璃镜。这些制镜的材料都是比较贵重的金属,古人们将其与金银首饰归属为一类,作为小件器物来装饰室内空间。在国外,镜子也同样有着悠久的历史,从以钢和水晶石为材质到利用水银和银箔的化学反应而产生映像效果的镜子,也经历了一个漫长的时期。到了现代,随着科技进步,玻璃镜的出现很快成为一种时髦的饰物,深受人们欢迎。经过漫长的探索,在解决玻璃镜的生产成本、清晰度和耐腐蚀等性能后,加之人们审美意识的提高,人们越来越意识到,镜子不但要满足我们生活的需要,更要满足于我们的审美需要,由此产生的玻璃镜装饰也越来越受到设计师们的关注,其装饰手法和材质选择也越来越广泛,各种材质的镜框装饰层出不穷,常见的有木质、石质、不锈钢、塑料及综合材料等,唯独陶瓷材质运用在镜子裱框装饰中还为之甚少。 《简明不列颠百科全书》的“设计”条目中谈到了设计在客观上所受到的制约因素:“产品的设计首先指准备制成成品的部件之间的关系,这种设计通常要受到四种因素的限制:材料的性能、材料加工方法所起的作用、整体上各部件的紧密结合、整体对于观赏者、使用者或受其影响者所产生的效果。”不难看出,材料的选择是设计表达的最关键因素,现代设计在相当大的程度上依赖于实用功能、材料、结构、经济、科技、环境、信息等大多非艺术、非审美的因素。除去产品的实用性功能外,选择什么样的材料来装饰产品则显得尤为重要。 如果说地球上有某类物质,其自然资源极为丰富,与人类物质生活和精神生活的关系特别密切,非陶瓷莫属。那么将陶瓷这一被视为不同时期人类社会现实生活的写照般珍贵的物质融入镜框装饰的设计中又是一种怎样的探索和尝试呢?陶瓷材料有粗质和细质之分,但无论哪种类型的瓷土都具有可塑性和可转换性,即可以在外力的作用下发生形态的变化,经过煅烧后可以发生质的变化,转化成具有耐高温、耐腐蚀等性能的、质地坚硬的人造器物。并且,就陶瓷材料的质地而言,其瓷胎和釉质的光泽度、透明度和滋润感则表现为胎质美、釉色美、瓷声美。通常所谓的“白如玉,薄如纸,明如镜,声如磬”便概括了瓷器质地所独有的特点。陶瓷艺术是一种独特的工艺美术,其独特性在于它是科学技术与造型艺术的统一;他既是物质产品,也是精神产品;既是艺术品,也是商品。镜框装饰既可以说是艺术品也可以说是商品,这是因为在设计镜框的过程中,设计者利用多种装饰技法,以陶瓷材料为媒介,结合创作者的审美想象将艺术以物的形式融入大众生活当中,并以美的形式诉诸人们的感官,陶冶人们的情操,又满足人们的实际生活需要。在我看来,陶瓷除了具有上述特性外,更具有物质和文化双重功能,其材料的物质功能要优越于平时我们常见的镜框装饰材料:铜、铁、铝等金属,表现为具有一定的耐酸、碱、盐等的侵蚀能力,不会与这些物质发生化学反应而生锈、变质和老化;也不会像木质材料那样容易开裂、腐烂或虫蛀等;比起塑料,更不是一个等级上可以比拟的。从陶瓷的文化性来说,人类制陶的历史,就是人类关爱自身、大众及社会的历史。同时还具有象征性,依附于一定形式的隐喻或寓意,就陶瓷镜框装饰的设计而言,这种隐喻或寓意通过形态、色彩、纹饰和釉色等形式反映出来,显露出一定的社会历史内容,象征或代表某一阶层、团体或个人的价值观、情怀与理念、等级、拥有的财富的程度等。并且通过人们巧妙地运用陶瓷材料的结构形态、色彩空间肌理和表层装饰诸方面的因素,通过对镜子的使用种类和呈现类型而展现出陶瓷独特的美。 此外,对陶瓷镜框装饰的设计还与其工艺制作流程也密不可分,从某种程度来说,镜子裱框装饰若作为满足生活之物,那么他就是产品,但当它与镜子结合作为整体被独立欣赏时又可以称其为艺术品,所以,在生产工艺上不得不遵循经济原则,考虑生产成本、便于可操作性和减少劳动时间、提高工作效率等方面。相比其他材料特性而言,陶瓷的生产更具可复制性,对生产的产量化、产品化的可能性更大,而且其制作工艺简洁,周期也比较短,由此可以通过翻模复制等方式运用到镜框的批量生产中,使其产量化,从而降低了成本,又贴近了生活,满足了大众审美的需要。 有的人认为现代生活质量的优化和物质、精神需求的提高,使得奢华、奢侈型设计产品有了发展趋势,他们是不需要计较经济因素的。而更多的人则坚持设计的大众化方向,认为与大工业机器生产相联系的现代设计在本质上是为大多数人服务的,后者的意见应当说是更为合理的。陶瓷雕塑镜框产品,若是为了满足大众生活和审美的需要而服务的,那么就要考虑经济核算问题,考虑原材料费用,生产成本,产品价格,运输、储藏、展示、推销等费用的合理,在一般情况下力求以最小的成本获得最适用、优质、美观的设计。陶瓷材料的选择和它的工艺制作流程就是在严格遵循经济原则的情况下对镜子裱框装饰材料的选择和运用上做出的尝试和探索。 镜子是千变万化的“魔术师”,其镜子与裱框装饰相结合,更能体现人们对高品质生活的追求,在此为目标的基础上,只要我们努力探索,敢于创新,就可以使其变幻出多种艺术效果,从而丰富我们的生活,陶冶我们的审美情操,更能让艺术不再高高在上,贴近大众生活。
材料科学论文:金属材料科学专业实习教学改革 摘要: 生产实习是高校人才培养的重要环节之一,也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题,进行了教学改革的尝试,获得了良好的实习效果。 关键词: 金属材料科学与工程专业;生产实习;教学改革 据统计,我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首,但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下,如何强化工程意识,培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合,提高专业兴趣,扩宽专业认识,为同学即将选择考研专业和就业提供指导,培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此,生产实习承前启后至关重要。目前尽管建立了众多的校外实习基地,但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题,导致生产现场停留参观时间短。同时,车间噪音大,实习小组人数多,在“只许看,不许动”动的束缚下,实习变成了参观、走马观花[4,5]。因此,同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅,甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下,探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下,企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素,学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益,反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此,企业对接纳学生实习一般持消极态度,能安排学生实习时间和次数有限。同时,由于实习经费限制,对生产实习基地只能就近选择。因此,在实习经费和实习基地均有限的情况下,合理资源安排尤为重要。(1)建立校外精习基地。所谓精习,选择典型的产品,熟悉零件的整个生产加工过程,既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解(兴趣引导)—同学现场实习(感性认识)—课堂交流讨论(启发深入)—再次现场实习(理解领悟)—课堂讨论交流(融会贯通)的方式进行。精习基地选择一是交通方便,便于学生多次实习往返,节省实习经费;二是精习基地要有独立功能产品或运动部件,既涵盖金属原料质量控制、加工成型(铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺)、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合,能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料,并可接纳多次实习。精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念,让同学由浅入深,由表及里,归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法,根据工况和经济性,选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法,探索思考该产品生产质量提升空间,进而培养解决复杂工程实践问题的能力。(2)建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器,既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小,对生产实习来说,具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一,便于联系落实实习任务,时间安排灵活。二是交通便利,便于往返多次实习。另外,高校科研成果成功转化案例的学习,有助于激发同学学习的兴趣和激情,培养同学创业的意识。(3)建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1~2次,主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程,掌握金属零件不同的成型工艺,扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制,同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通,因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。一般精习基地选择1~2个企业,每个小组安排3~4次进厂实习机会,每次实习0.5~1天。泛习基地安排4~6个企业,每个企业安排1~2次进厂实习机会,每次0.5~1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排,可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文,忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时,很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价,轻工程实习的投入与考核。另外,实习现场环境工况复杂,指导生产实习不仅需要投入时间和精力多,还要求老师具有较好的身体素质。因此,要到达预期的生产实习效果,具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师,培养实习指导教师教学梯队,是完成实习的有效保障[6]。指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈,预先调研、制定实习计划,收集编制实习报告。同时,做好预先动员,讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量,需要指导老师相互合作,共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。(1)实习前沿。同学第一次到企业实习,带着对未来工作环境的憧憬,也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的,但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意,实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差,树立正确的择业观念,引导同学走进企业,培养兴趣,扩宽对专业的认识。同时,鼓励同学不仅带着眼睛去实习,更要带着脑子去思考,去发现问题,并运用所以理论,探讨解决实践工程问题的可行性。(2)编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况,修改、编写实习报告,避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论,研究与探讨的方式,引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究,将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合,培养同学解决复杂工程问题的能力。因此,实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢,引导同学在实习过程中抓住重点环节,透过实习产品,回归到理论的运用,将课堂理论与生产实践融汇贯通。(3)实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时,考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律(10%)、实习笔记(20%)、实习报告(40%)、实习答辩(30%)四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查,即可可以监督同学,也可以及时了解同学实习掌握情况,合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩,同学主动讲述和提问回答相结合,为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天,我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地,莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地,其产品包括:船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。实习参观公司按其产品成型工艺分,焊接成型:锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型:炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型:压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型:变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料:剪板机下料(≤8mm)、火焰和等离子气割,棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺:截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测:压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测:锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测:锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中,经过与指导老师、企业技术人员互动,在实习报告的引导下,通过课堂探讨交流,能够积极主动地完成各项实习任务,实习效果良好。另一方面,生产实习企业与学生获得了互相认可,既企业在进行安全教育的同时,也给同学做了下一年度的招聘需求,同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计,促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下,通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成,探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 作者:孙金全 谢鲲 李敏 崔洪芝 单位:山东科技大学 材料科学与工程学院 材料科学论文:材料科学研究教学的体会 1展示结果引导入门,直观易懂 《材料科学研究方法》涉及知识面广,综合性强,且是一门应用性强的课程。很多基础知识在课本上不可能详述,因此该课程相对来说比较难入门。笔者尝试采用展示测试结果的方法来引导入门,能让学生直观易懂,从开始就知道一种研究方法能得到什么结果,解决什么问题。比如在讲解热失重分析方法时,开头列出一张热失重曲线图,横坐标是样品温度,纵坐标是样品质量份数。让学生明白,热失重方法能得到一种材料在不同温度下的质量变化结果,表征热稳定性能。从而引发学生兴趣,去深入学习这种研究方法的细节和原理。这种方法在其他章节如红外光谱、核磁共振、电子显微、光电子能谱和X射线衍射等中都可以采用。有些结果学生可能开始看不懂,但这样更引发了他们的求知欲望。这样,从实例分析测试结果出发,引发学生好奇,能让学生主观能动的听讲和学习。 2强调注意事项,阐述原理 细节决定成败。《材料科学研究方法》中的仪器测试原理虽然明了,但是实现该原理的前提是要让测试条件符合理论,因此有很多细节必需注意。这些细节不但影响测试的准确性,更能够深入全面反应仪器的测试原理,从而让学生更深刻掌握该仪器的原理、操作和应用。比如热失重分析中,样品质量份数能准确测量的理论前提是样品在一个恒定气体氛围中,还要保护好天平。为达到这个条件,需要往炉子中通平衡净化气体,往天平装置中通平衡惰性气体和冷却水。这些细节强调了,学生对热失重分析的条件就会印象深刻,从而在测试中得到客观准确的结果。 3结合性能规律讲应用,提升兴趣 《材料科学研究方法》的课程目标是要让学生掌握各种材料分析方法,灵活应用各种材料分析工具。因此必须结合材料研究应用实例来讲解分析仪器的应用。但如果只将例子泛泛而谈,学生知其然不知其所以然,结果只能是蜻蜓点水,过眼云烟。如果能结合学生以前学到的材料物理和化学知识,阐明某种分析方法在材料结构性能规律上发挥作用的原理,则不但让学生温故了以前学到的理论知识,而且加深了学生对该分析方法在材料应用中的印象,极大提升了学生的学习兴趣。例如笔者在讲述DSC在聚合物结晶上的应用时,便结合DSC图谱,给学生回顾了大量聚合物结晶学知识,包括不同晶型、再结晶作用、结晶度、热历史的影响等。这使得学生不但学习了DSC的应用,更学会了对理论知识的科学论证,引发了强烈的学习兴趣。 4制作操作视频,增强实践 《材料科学研究方法》不仅要让学生学会基本原理,更要让学生会操作和应用。但是不同仪器具有不同的操作步骤和条件设置。这些操作步骤和条件设置即使记忆再好的人第一次学会后,在以后的操作中也会忘记某些细节。而制作操作视频则可以将一台仪器的操作步骤和条件设置完整的记录下来。这不仅有助于学生的操作实践,而且能起到保护仪器的作用。因此操作视频可以让学生学习该课程后有信心对该仪器和相应研究方法进行进一步的实践和探索。 5结论 材料科学研究方法是一门综合性和应用性很强的课程。对该课程事半功倍教学效果的方法有:授课教师知识面广;对分析方法讲解要通俗易懂;对仪器知识讲解细致入微;对应用实例讲解深入浅出;制作操作视频,增强实践。 作者:欧阳星陈大柱单位:深圳大学材料学院高分子材料与工程系 材料科学论文:剖析材料科学教学的微观机理 一、MaterialsStudio软件在教学中的应用 (一)简介材料计算模拟软件Materialsstudio是美国Accelrys公司为材料科学领域开发的一款科学研究软件,用于帮助用户解决当今材料科学中的一些重要问题。MaterialsStudio软件包集成了Visual-izer、CASTEP、Dmol3、Reflex等二十几个计算模拟模块,是一款强有力的计算模拟工具。用户可以通过Visualizer可视化模块进行一些简单的界面操作来建立材料分子的三维结构模型,之后通过软件包中相应的计算模块,对材料分子的构型优化、性质预测、X射线衍射分析及量子力学方面进行计算。通过计算得到的结果可以对各种晶体、无定型与高分子材料的性质及相关过程进行深入的分析和研究,其计算的结果精确可靠。CASTEP是CambridgeSequentialTotalEnergyPackage的缩写,最早由英国剑桥大学的一个凝聚态理论小组开发,是广泛用于计算周期性体系性质的一个先进量子力学程序。它可用于金属、半导体、陶瓷等多种材料的相关计算,可研究晶体材料的光学性质(折射率,反射率,吸收及发射光谱等)、缺陷性质(如空位、间隙或取代掺杂)、电子结构(能带及态密度)、体系的三维电荷密度及波函数等。 (二)教学环节设计1.知识点的设置。在材料科学的专业课中,如晶体物理、固体物理、半导体物理学、硅材料科学与技术等课程中,都会涉及材料的晶体结构,能带结构,带隙的分类,X射线衍射、缺陷,掺杂等知识点,也会涉及到材料的反射率、折射率、介电常数等材料的光学或化学性质。在完成这些基础知识点的讲解后,可以利用Mate-rialsStudio软件进行计算和演示,为这些基础理论给出直观形象的解释,把材料的宏观性质与微观机理衔接上,这样学生对材料科学的知识体系就会有一个整体的认识和了解。2.密度泛函理论及波函数的介绍。密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法,其本质是以电子密度分布函数为变量代替波函数中的自变量来求解薛定谔方程,使求解复杂体系波函数的本征值成为可能。目前,密度泛函理论已广泛应用于物理、化学及材料相关领域,特别是用来研究分子和凝聚态的性质。目前密度泛函理论DFT(DensityFunctionalTheory缩写)被广泛应用到计算模拟软件中来求解薛定谔方程,可对材料的结构、性质、光谱、能量、过渡态结构和活化势垒等方面的进行计算研究。在与分子动力学结合后,在材料设计、合成、模拟计算等方面有明显进展,成为计算材料科学的重要基础和核心技术。3.软件的操作及相关内容的演示。MaterialsStudio程序包中的二十多个计算模块是通过Visualizer这个可视化核心模块整合在一起的,用户可以很方便地应用Visualizer模块构建有机、无极、聚合物、金属等材料分子、及周期性的晶体材料、表面、层结构等模型,通过鼠标控制这些分子构型,可从不同角度查看并分析体系结构,容易形成直观的概念。MaterialsStudio自带的数据库中的晶体结构可以用于教学演示,如在硅材料科学与技术和半导体物理等课程的教学过程中,需要用到单晶硅的晶体结构,可以很方便地从MaterialsStudio软件的Structures/semiconductors数据库文件夹中导入Si这个晶体数据文件,在课堂上为学生们演示,从(100)、(110)、(111)不同的晶面来进行展示(如图1),以说明硅单晶的晶体结构。也可以通过Visualizer模块中的菜单选项Build- Sym-metry- Supercell建立n×n超胞结构,通过调整角度,可以从不同晶向观察晶体的晶面,通过超胞结构也可以演示各种晶体的密堆积结构。这样就给学生一个生动、形象、直观动态的概念,使其易于在头脑中建立空间模型,理解所学知识点。通过Visualizer模块对硅单晶的元胞进行演示,我们可以知道每个硅原子至多与另外四个硅原子相连,借此可以说明硅原子的共价键取向及硅晶体属于金刚石型结构,源于硅原子的sp3杂化,形成了四个共价键。通过CASTEP模块对硅单晶的元胞进行计算,可以得出其能带结构和态密度,通过对计算结果的分析,可以得出硅单晶材料的带隙特点。在稀土化学的教学过程中,可以通过CCDC英国剑桥晶体数据库及WebofScience网站来获取稀土配合物的晶体结构,然后通过MaterialsStudioVisualizer读出晶体结构,用于课堂演示,有助于学生理解复杂的稀土配合物结构。在固体物理教学过程中,可以利用MaterialsStudio中的Re-flex模块模拟粉晶体材料的X光、中子以及电子等多种衍射图谱,可用于验证实验结果及演示教学。4.知识点的拓展。对于缺陷、杂质掺杂、空位等对晶体材料的影响,可以通过MaterialsStudio中Visualizer模块建立相应的模型,然后通过CASTEP计算模块进行计算。通过对计算结果的分析,说明这些因素对半导体材料性质的影响。MaterialsStudio软件同样可以计算材料的折射率、反射率、介电常数等性质。其计算的结果数据和图表可以与教科书或文献上的数据图表进行对比,来说明计算方法的正确性,以此为支点,采用同样的计算方法,我们可以尝试设计更多的新型材料并进行计算。通过这些详实的计算实例我们可以更生动地说明教学中的知识点,学生可以根据自己的兴趣爱好,尝试进行材料分子模型的设计并进行模拟计算。通过计算结果的对比,可以初步探讨晶体中缺陷、杂质、空位等因素对材料性质的影响,在此过程中增加了学生的学习自主性和兴趣。 二、GaussianView和Gaussian软件在教学中的应用 (一)简介Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。应用它可以计算分子能量和结构、过渡态的能量和结构、化学键以及反应能量、分子轨道、热力学性质、反应路径等等,功能非常强大。计算可以模拟气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态,进而通过含时密度泛函研究材料分子体系的激发态,算出吸收和发射光谱。Gaussian扩展了化学体系的研究范围,可以对周期边界体系进行计算,例如聚合物和晶体。周期性边界条件的方法(PBC)技术把体系作为重复的单元进行模拟,以确定化合物的结构和整体性质。而GaussianView是一款为Gaussian设计的配套软件,其主要作用有两个:1.构建Gaussian的输入分子模型,2.以图形显示Gaussian程序的运算结果。 (二)知识点的设置1.在材料科学有机电致发光材料及稀土化学课程的教学过程中,会涉及到有机或稀土发光材料的吸收及发射机理。通过把Gaussian软件教学过程,我们可以很好结合这些算例讲解三重态,单重态发射过程,给出与发射过程相关的分子最高占据轨道HOMO和最低非占据轨道LUMO的电子密度图,这样就可以很形象地解释发射过程中的电子转移过程,对低能吸收和发射过程的电子跃迁性质进行判断。2.软件的操作及相关内容的演示。(1)通过CCDC晶体数据库或者WebofScience网站获得相应的配合物或者稀土配合物晶体的晶体结构(通常为cif文件)。(2)应用Mercury软件或者MaterialsStudio软件读取相应的晶体结构,转存为GaussianView程序可以读取的格式(一般选用*.cif、*.pdb、*.mol2格式),通过Gaussian-View转存为Gaussian输入程序(*.gif-Gaussianinputfile)。(3)采用Gaussian程序进行计算。(4)通过GaussianView程序读入Gaussian03/09计算结果,通常为log文件,或者fchk文件,GaussianView可以很方便地读取Gaussian的计算结果并且以图形的形式显示出来,并可应用它对计算结果进行分析。(5)通过GaussianView对计算结果的进行处理,通过它显示出发光材料的分子轨道电子云密度分布情况,吸收光谱,发射光谱等情况,结合这些图形信息,我们可以对有机电致发光材料或者稀土发光材料的发光机理进行教学。3.知识点的拓展。GaussianView是由Gaussian公司开发的一款非常好的分子建模及显示工具,学生可以通过对它的使用,很方便地进行分子设计并输入到高斯程序中进行计算。可以安排学生在基础发光材料分子的基础上,在分子配体的外围添加外围取代基或者改变配体,进行尝试,进行配合物分子的设计,增强其动手能力,为今后走进实验室进行有机合成做准备。 三、预期的效果 计算模拟软件所用的计算资源可以采用多媒体教学中的电脑和学生自带的笔记本电脑。通过对软件进行简单的操作讲解,学生可以很方便进行建模和计算。在此教学过程中,可以培养学生的学习主动性、动手能力、以及一些基本的科学研究技能,增加其对材料科学的兴趣,对科研领域的了解。 作者:吴玉辉吴盼单位:长春理工大学材料科学与工程学院吉林大学附属中学 材料科学论文:材料科学引入计算模拟教学的研究 20世纪80年代以来,计算机已经成为各个材料领域研究专家的必备工具,并且随着计算机技术和算法的发展,计算模拟方法也已经成为材料研究新的重要手段.计算模拟技术以物理学、化学等相关的基本理论为基础,在计算机模拟环境下对宏观、介观以及微观的不同尺度的材料进行多层次的模拟研究,计算材料的力学、热学、光学、电学和磁学等多方面的物理性质,并进一步探求这些材料的组分、结构和功能之间的本质规律和内在联系,为实验制备新材料提供理论支持,变盲目的材料合成为针对材料性能的某类特定需求来主动地、有意识地设计材料的结构.计算模拟在材料科学中的作用已经不仅仅停留在计算机辅助和数据处理上,人们已经认识到计算模拟已经与实验、理论研究一样能够发现新的科学现象、新的科学概念,从而计算模拟已经成为第三条科学发现的途径.因此,现代材料科学已经不再是单纯的实验科学,计算模拟方法已成为与理论研究和实验方法同样重要的研究手段,实验、理论和计算成为材料研究的3大支柱[4].而且随着计算材料科学的进一步发展,计算模拟方法在未来的材料研究中将显示出越来越大的应用潜力.因此,了解和掌握材料计算和模拟的基本知识已成为现代材料研究工作者必备的技能之一. 材料的计算模拟方法介绍 材料的计算模拟研究是近年来飞速发展的一门新兴学科和交叉学科.它综合凝聚态物理学、理论化学、材料物理学和计算机算法等多个相关学科.它的目的是利用现代高速计算机,模拟材料的各种物理化学性质,深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与性能,并对材料的结构和物性进行理论预言,从而达到设计和开发新材料的目的.材料的多尺度计算模拟方法主要有以下几种: (1)第一性原理计算方法(First-principlesMethods)基于密度泛函理论的第一性原理计算方法是目前研究微观电子结构最主要的理论方法.第一性原理计算方法只用到普朗克常数(h),玻尔兹曼常数(kB),光速(c),电子静态质量(m0)和电子电荷电量(e)这5个基本物理变量和研究体系的基本结构.从量子力学出发,通过数值求解薛定谔方程,计算材料的物理性质.在密度泛函理论,局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)框架下的计算已广泛应用于第一性原理的电子结构研究中,并已经取得很大的成功.结合一些能带结构计算的方法,对于半导体和一些金属基态性质,如晶格常数,晶体结合能,晶体力学性质都能够给出与实验符合得很好的结果,同时能够比较精确地描述很多体系的电子结构(如能带结构、电子态密度、电荷密度、差分电荷密度和键布局等)、光学性质(介电函数、复折射率、光吸收系数、反射光谱及光电导等)和磁性质,从微观理论角度分析和揭示材料物理性质的起源,使实验者主动对材料进行结构和功能的控制,以便按照需求制备新材料. (2)分子动力学方法(MolecularDynamicsMethods)分子动力学是一种确定性方法,是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位形的转变,跟踪系统中每个粒子的个体运动,然后根据统计物理规律,给出微观量(分子的坐标、速度)与宏观可观测量(压力、温度、比热容、弹性模量等)的关系来研究材料性能的一种方法[5].分子动力学方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程,通过求解所有分子的运动方程,来研究该体系与微观量相关的基本过程.对于这种多体问题的严格求解,需要建立并求解体系的薛定谔方程.根据波恩-奥本海默近似,将电子的运动与原子核的运动分开来处理,电子的运动利用量子力学的方法处理,而原子核的运动则使用经典动力学方法处理.此时原子核的运动满足经典力学规律,用牛顿定律来描述,这对于大多数材料来说是一个很好的近似.只有处理一些较轻的原子和分子的平动、转动或振动频率γ满足hγ>kBT时,才需要考虑量子效应. (3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在简单的理论准则基础上(如简单的物质与物质或者物质与环境相互作用),采用反复随机抽样的手段,解决复杂系统的问题.该方法采用随机抽样的手法,可以模拟对象的概率与统计的问题.通过设计适当的概率模型,该方法还可以解决确定性问题,如定积分等.随着计算机的迅速发展,蒙特卡洛方法已在材料、固体物理、应用物理、化学等领域得到广泛的应用[6].蒙特卡洛方法可以通过随机抽样的方法模拟材料构成基本粒子原子和分子的状态,省去量子力学和分子动力学的复杂计算,可以模拟很大的体系.结合统计物理的方法,蒙特卡洛方法能够建立基本粒子的状态与材料宏观性能的关系,是研究材料性能及其影响因素的本质的重要手段. 材料专业引入计算模拟教学的探索 材料计算的目的在于理解和发现新的材料性能及其物理本质.计算已经与实验和形式理论一样成为材料研究的3大支柱之一.为学生将来能够有更高的起点研究材料科学,适应新形势下材料研究方法,培养具有宽广材料科学基础,掌握材料现代研究手段的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的材料科学专业人才.我们在本科教学阶段就应该有计划的引入和加强计算模拟方法的教学.采用的教学形式可以结合实际情况,灵活的应用.近年来我们采取的教学方式主要有以下3种方式:(1)开设计算材料学类课程在2006年物理与电子信息学院材料物理与化学专业培养方案中已经确定《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》课程为专业选修课程,学时分别为36学时和54学时.《计算机在材料科学中的应用》课程偏重实践教学,通过上机操作学习计算软件的基本原理和使用方法.主要教学内容包括:材料学的发展现状及计算机在材料科学与工程中的应用;材料科学研究中的数学模型;材料科学研究中常用的数值分析方法;材料科学研究中主要物理场的数值模拟;材料科学与行为工艺的计算机模拟;材料数据库和新材料、新合金的设计;材料加工过程的计算机控制;计算机在材料检测中的应用;材料研究科学中的数据和图像处理;互联网在材料科学研究中的应用等9部分内容,基本涵盖当今计算机技术在材料科学研究中应用的各个方面.《计算物理》课程则以理论教学为主,偏重物理基本原理的介绍.主要教学内容包括:计算物理学发展的最新状况;蒙特卡洛方法及其若干应用;有限差分方法;分子动力学方法;密度泛函理论;计算机代数;高性能计算和并行算法等8部分内容.计算材料类课程的开设注重理论和实践并重的原则,在讲解基本原理的同时加强学生动手上机实践能力的培养,因此,经过课程的学习,学生已经初步具备利用计算机进行材料模拟的能力.部分选修计算材料类课程的同学在学习中对计算模拟产生了极大的兴趣,在大四时选择材料计算相关课题作为本科毕业论文选题.例如,08届学生的毕业论文《ZnS掺杂Cu光学性质的第一性原理研究》和《布朗运动的蒙特卡洛模拟》,09届学生的毕业论文《ZnO电子结构和光学性质的研究》,11届学生的毕业论文《晶格热容的理论计算》和《简立方晶体结构能量分布的理论模拟》等均为材料计算和模拟相关课题,并且有多人的毕业论文被评为优秀毕业论文.个别优秀的学生读研后继续从事材料的计算模拟相关研究.通过几年的教学实践,计算材料相关课程的开设对于扩大学生的知识面,提高学生的理论分析能力有极大地帮助.(2)在材料相关的理论课程中加入计算模拟方法介绍虽然已经在材料专业开设《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》等材料计算相关的课程,但这两门课均为专业选修课,只有选修相关课程的学生才能得到相应的计算模拟培训,受众面还比较窄.因此,为使更多的学生了解到材料模拟计算的相关理论和知识,在材料专业主干课的教学中也适时地加入相关的计算模拟方法的介绍,从而扩大计算模拟知识的普及面.例如,在《固体物理》课程中,当讲解到能带理论一章时,我们会在本章结束时,加入一次课,着重介绍基于第一性原理的平面波赝势计算方法计算材料的能带结构、电子态密度等以及第一性原理计算的常用软件(CASTEP、VASP等).一方面,对学生学习的理论知识加以直观化和适度的扩展,另一方面也进一步普及第一性原理计算的相关知识.在《材料科学基础》教学中讲解到相平衡与相图一章时,我们会在本章内容结束后介绍相图计算近年来的发展现状,包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)计算方法、热力学与动力学的结合、第一性原理与相图计算方法的结合,并简要介绍今后相图计算可能的发展方向[7].在晶体缺陷内容的教学中,穿插介绍利用分子动力学计算面心立方金属空位和间隙原子点缺陷的形成能的方法.通过在课程教学中穿插入计算模拟方法的介绍,一方面也加深了学生对所学内容的理解,另一方面开阔了学生的眼界.(3)举办计算模拟相关的学术讲座.自从2009年以来,物理与电子信息学院从事计算模拟研究的教师每学期都结合自身的科研情况举办面向全院学生的学术讲座.例如在2011至2012学年第二学期,我们举办两场学术讲座,分别是《氧化锌晶体及其掺杂的第一性原理研究》以及《可见光响应半导体光催化材料的结构和能带设计》,教师在讲座中介绍自己的科研情况,同时也使学生了解到如何把学到的计算模拟知识应用到科研实践中去,让学生体会到如何利用计算模拟预测材料的物理性质以及指导材料设计的研究方式,提高学生自觉学习计算模拟方法的积极性. 结束语 当今,随着计算机技术的高速发展,计算模拟方法在材料物理性质预测、材料设计、合成和评价诸多方面有许多突破性的进展,计算模拟已经和实验、理论成为材料研究的3大支柱,掌握计算模拟方法成为现代材料科学研究的必备手段之一,因此在材料科学相关专业中开展计算模拟方法的教学是十分迫切的.经过这几年对材料相关专业的教学实践发现,学生对计算模拟表现出极大的兴趣,教学上也取得相应的教学成果.总之,在材料科学专业教学中引入计算模拟方法的教学是可行的,也是十分必要的,它对于培养学生的思维和探索的能力具有重要的支持作用. 作者:刘建军尹新国张金锋路彦峰单位:淮北师范大学物理与电子信息学院 材料科学论文:材料科学教学体系研究 一、南昌大学材料专业人才培养与江西的资源和产业特色 南昌大学地处江西,江西有着非常丰富的铜、钨、稀土等矿产资源,经过几十年的发展,江西已经形成了从矿产开采、冶炼、再到加工的一套比较完整产业链。但江西金属企业多集中在产业链上游,利用高新技术生产高附加值产品的企业不多,特别是在铜、钨的深加工方面,无论是研究水平还是生产技术水平都与国外存在一定差距。由于缺乏相关专业人才使得江西省资源得不到充分的开发和利用,造成资源优势的浪费。作为中国高等教育的重点大学,南昌大学有义务也有必要积极培养与省情相适应的专业人才,将江西的资源优势转化为技术优势,为江西和国家的发展做贡献。然而此次调查发现,南昌大学虽然每年都培养出很多材料专业学生,但真正能进入到江西铜、钨和稀土领域的学生却很少。就目前情况来看,南昌大学虽然设置了大量的实践教学内容,但其实践教学体系研究内容相对比较分散,都是根据各个课程的特点开设一些实验课,没有形成比较系统的有针对性的实验实践教学体系。要改变这种现状,就需要对实验教学和实习实践进行有效的整合,开展富有江西资源和产业特色的材料科学与工程专业实践教学体系研究。通过本次对江西的资源特色和产业结构以及国内外著名大学实践教学模式的调查和研究发现,南昌大学可以从以下几个方面进行改进: 1.教学理念的转变发展着眼于省情,江西有着非常丰富的矿产资源,一方面,作为江西省教学和科研实力最强的重点大学,培养这方面的技术和研究型人才来服务于江西建设;另一方面,正因为有这种很好资源和产业的外在优势,南昌大学就应该充分的加以利用,在以后的研究和探索中形成自己独有的专业和技术优势。 2.课程设置方面首先,铜、钨生产和加工工艺都比较传统,学生在掌握好专业课的基础上完全可以自学;但稀土材料就不同,它涉及内容广泛,又自成一体,同时也是一门新兴学科,知识理论对本科生来讲还是有一定深度。为此,学校应该聘请在相关方面有深入研究的专家和教师,开设相关课程,教授学生相关方面的专业知识。其次,学校可以开设相关专题讲座,邀请一些大型企业的工程师或是技术人员进行定期或不定期技术介绍或给学生授课,这不仅可以促进学生对企业的生产过程、生产设备、生产技术以及产品的了解,也为将来的工作打下扎实的基础;同时也可以促进学生对专业知识的消化[3]。再次,学校应加强与国内外高校和研究所相关方面的交流与合作。 3.实验设置方面虽然实验课程较多,但就目前的实验安排来看,与本土优势资源相关的较少,实验设置可以向这方面有所侧重。 4.实践教学改进可借鉴麻省理工学院的实践教学模式。麻省理工学院(MIT)有一个本科实践机会计划(UPOP),它由三个阶段组成:第一阶段:安排一周富有挑战性的、集中而全面的学习培训;第二阶段:由两部分组成。前部分在春季学期雇方与学生的双向选择,达成协议后,双方签订协议。后部分为10—12周的夏季实践;第三阶段:参加由助教们安排的讨论会。讨论时学生必须提供一份报告并做答辩,答辩通过后得到3个学分。虽然UPOP实施的社会环境和实施方式与我们的实践教学大不相同,但它有以下几个方面值得我们借鉴:UPOP有一个专门的部门或者说是管理队伍负责UPOP协调、学生服务以及与校友联系等管理工作,这就保证了学生的实践活动能够顺利实施,如果过程中遇到问题也可以及时得到解决。所以我们的高校也需要设立相应的管理部门来专门负责学生的实践教学工作。在实习之前,管理部门要给学生安排一个集中培训,除了专业技能的培训之外,最主要的是训练他们的沟通与协作能力。学生的实践活动不一定局限于学校的统一安排,可以鼓励学生主动与企业联系,分小组实习肯定会比大批量人员的实习质量更好。无论是哪种实习方式,学生和企业一定要签订协议,以保障学生的安全和企业的利益不受损失。实习结束之后,学生为了得到学分,还必须从本学院找一位教师评阅实习报告和参加答辩,讨论整个实践情况。当然,在实践教学过程当中,除了可以参考以上几个方面,我们还应注意选择大型的正规的企业进行实习,这不仅可以较好的保证学生的人身安全,也可以让学生学到更专业更前沿的知识;同时我们还应该注重学生兴趣和爱好的培养,兴趣是学习的最大动力。 二、国内外大学材料科学与工程专业实践教学差别及其原因 着眼于世界,我们发现,美国,德国,英国,日本,澳大利亚等工业比较发达的国家,他们的高等教育尤其是工科教育水平远远超过其他国家。这与他们本国的国情、教学理念、文化等因素存在着密切联系。经过此次调查发现,他们的工科实践教学都具有以下几个特点:1、学生人数少,实践教学资源充足,实验室随时向学生和教师开放,而且学校会举办很多的学术交流活动。2、社会对大学生的实践实习活动非常支持,保证学生有大量的机会去培养自己的实践动手能力。3、对学生理论知识的培养较弱,更注重培养学生的动手能力和实践创新能力。4、重视学生兴趣和特长的培养,从事研究的教师和学生的专业素质相对较高。以上几点都是我国大多数高校所不具备的,其原因有多个方面:第一,高等工科教育受国情的制约和影响。虽然我国高校的实验教学资源比较完善,但由于学生人数多,就很难保证实验和教学质量;同时,人数多也不便于学生和实验设备的管理,所以我国大部分高校的实验室很难做到随时向学生和老师开放,这种现状导致的结果就是我国学生的实践动手能力和专业素质普遍不如发达国家的学生。第二,我国高校的实践教学得不到社会的足够支持。一般的中国企业都不太愿意接受学生在其单位实习,其原因是多方面的:一是现在我们还没有一套比较正规合作协议来保证学校和企业双边利益;二是学生实习必定会影响企业正常的生产工作,可能会损害企业的经济利益。三是企业担心自己的技术专利或科研成果外泄。第三,中国传统的教学方式———灌输式教学,虽然能够使我们的学生有较高的理论水平,但同时也使我们的学生缺乏自主学习的能力和实践创新能力。 三、我国未来实践教学的发展趋势 在与发达国家的比较中可以看出,我国高校在工科实践教学过程中还面临的众多问题,在今后的发展道路上,我国的材料科学与工程专业实践教学到底该如何走下去?首先,必须改变现有的教学理念和教学模式。在本科教育阶段,在打好基础的前提下,我们应尽可能地摒弃灌输式的教学方式,尽早地培养学生的创新思维,锻炼学生的研究能力。其次,企业应该转变发展观念,站在长远的角度去看问题。虽然企业也有自己的研发团队,但高校的科研力量更强。如果能把高校的科研优势和企业的生产需求相结合,肯定能够达到双赢。实际上,许多企业在遇到技术难题的时候经常会向高校教师寻求帮助,如果能让这种简单合作方式正规化、制度化,并且让学生参与其中,在各种生产和科研项目中培养学生的实践创新能力和专业素质,那结果将不止是双赢。最后,国家必须重视对材料研究型人才的培养。材料是当代社会经济和科学技术发展的四大支柱之一,它渗透于社会建设的各行各业,尤其是在高科技领域和军事领域显得更为突出。计划经济时代,企业是国家的,为了加快国家的发展,每个企业都设有实习科,专门接待高校学生实习。现在,我国已然是市场经济,但我们的实习体制却没能及时转变过来,也就是国家没有及时出台相关的政策来支持高校的实践活动,从而导致现在高校实践教学的开展出现瓶颈。所以,国家应该尽快出台相关的政策,鼓励企业给学生提供实习机会,确保我国的工科教育能够健康快速的发展。 作者:谭敦强赵渊博刘建英刘阳单位:南昌大学材料科学与工程学院 材料科学论文:材料科学与工程专业人才培养问题的若干认识 【摘 要】结合我校材料科学与工程专业的现状和人才培养规律的认识和思考,提出了构建“大材料”(Material)教育背景下开放式(Open)个性化(Individuation)的人才培养模式(简称MOI人才培养模式)的必要性。并通过本模式的实践,以人为本,因材施教,在新形势下为社会培养复合创新型材料科学工程专业精英人才做出了突出的贡献。 【关键词】材料科学与工程 MOI人才培养模式 复合创新型 在现代科学技术中,材料、信息和能源被誉为国民经济发展的三大支柱。新材料是现代科学技术发展的物质基础和技术先导,材料学科的发展和进步对工业的发展和进步起着关键性的作用。材料科学与工程专业以材料学、化学、物理学为基础,系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。主要培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料学科领域的科学与工程方面扎实的基础理论知识和过硬的专业技能,能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作,适应社会主义市场经济发展的具有创新意识的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术复合型人才。 一、我校材料科学与工程专业的现状 江西理工大学(原名南方冶金学院)是我国有色金属工业和材料学科领域重要的人才培养和科技创新的重要基地之一,被誉为“有色冶金人才摇篮”,学校先后隶属于国家冶金工业部和中国有色金属工业总公司,具有鲜明的有色金属行业特色。1958年创办炼铁、炼钢、轧钢专业,1972年创办有色金属压力加工专业,之后又陆续创办了无机非金属材料工程、材料化学、材料物理和材料成型与控制工程等专业,在上述专业的建设发展基础上,形成目前的材料科学与工程专业学科,涵盖以下五个二级学科专业:金属材料工程、材料成型及控制工程、无机非金属材料工程、材料物理、材料化学,其中,金属材料工程是江西省“九五”、“十五”、“十一五”重点学科、省级品牌专业、省级示范硕士点。并建有国家铜冶炼和加工工程技术研究中心、国家钨与稀土产品质量监督检验中心、钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心、江西省有色金属加工工程技术研究中心、江西省铜冶炼和加工工程技术研究中心等科研平台。 二、材料科学与工程专业人才培养规律的认识与思考 社会的不断发展对人才提出了更高的要求,这一客观要求也就使得学校必须创新人才培养模式,建立新的人才培养机制,采取更加科学、更为人性化的教育方法和手段,最大限度地开启挖掘人才的创新思想。[1]我校材料科学与工程专业历经53年的教学实践积淀,使我们对本学科、本领域的人才培养规律有了较深刻的认识,主要体现在以下几个方面: 1.对人才培养过程的认识与思考 人才培养过程是一个庞大的系统工程,它一般包括:“入口――培养环节――出口”三大阶段。入口与出口是人才培养的两个关键环节,二者相互制约又是相互促进的过程。出口畅,入口才能旺;入口强,出口才可能畅。而出口畅(就业好)的前提是以学生培养质量作为保证的。学生培养质量的高低关键在于培养环节,因此,培养环节是整个教学的重要环节,是教学工作的核心。这一环节,主要包括培养目标的定位;培养方案或教学计划的制定;教材建设以及教学环境、条件的改善等。这些方面都是教学改革的重要内容,也是实现人才培养目标的重要保证。 2.对人才培养目标定位的认识与思考 人才培养目标是人才培养模式的方向,对整个人才培养过程具有重要的指向作用。要实现人才培养目标,关键是“找准定位、发挥优势、办出特色”。关于人才培养目标的定位,在高等教育阶段大众化、普及化的当今,不同类型、不同规格、不同专业的人才有着不同的质量评价标准。例如:学术性、研究型的精英人才、通识教育的复合型人才、技术应用型人才和实用型人才等,社会对不同规格的人才在知识、能力、素质等方面的要求是不同的。人才培养模式受社会的政治、经济、文化等因素的制约,不同的社会及不同的时代有着不同的人才培养模式。通过总结我国几十年的教育教学经历及其人才培养规律,可归纳出如下三种具有鲜明时代特色的人才培养类型: 一元“专才型”人才:[2]该人才培养实行统一招生和固定学制,专业划分细,口径狭窄,其社会背景是高度统一的计划经济体制。一元型人才的特点是:学生重点掌握自己所学的专业,专业之外的知识相对薄弱。这种模式在我国生产力水平较落后,各行各业急需各种专业人才的计划经济时挥了积极作用;而随着我国社会主义市场经济的建立和国民经济的迅猛发展,传统的专才型人才培养模式已明显落后于时展的步伐,因而构建新的创新型人才培养模式势在必行。 二元“T型”人才:[3]所谓T型人才培养模式是以继续学习能力的培养为核心,以实践能力的培养为重点,使受教育者具有较强的创新精神与创新能力而构建的一种新型的人才培养模式。该人才培养模式既能适应市场经济发展的需要,又可激发个人学习的兴趣和主动性。T型人才虽然有了更多领域的知识,但学习过程仍是在规定课程、规定学习计划和培养目标下完成的,这种过于死板的“职业定向型人才培养”仍不能完全适应动态、变化和发展的社会需求。 多元复合型人才:[4]即“厚基础、宽口径、强能力”的人才类型。该人才培养的特点是基础知识丰富,专业知识扎实,具有针对性。同时,在其它相关领域又具有一定的选择性和弹性,能够根据学习或工作的需要及时掌握非专业知识,处理相关信息,从而使知识和能力呈现多元化的特点。显然,多元复合型人才更能适应当今社会和时代的需要。 3.对人才培养质量的认识与思考 材料科学与工程专业人才的培养应注意“三个避免”,[5]即避免过于理念化、避免专业过窄、避免过于实务性和操作性;提高人才培养质量,应注重“三个结合”,即理念与实践相结合、学校与企业教育相结合、国际先进做法与我国实际情况相结合。通过人才培养模式创新,传承和发扬本学科特色和品牌效应,在国内材料类专业人才培养方面占据一席之地。 4.对学生素质教育的认识与思考 现代化社会的关键是人的现代化,是人素质的现代化。而传统的教学模式束缚了人的素质提高。我们认为,素质教育是一种教育观,也是一种教育思想,并且素质与知识、能力往往是融为一体的,三者密不可分。因此,我们要树立“知识+能力+素质+人格”的人才质量关。大力推进素质教育:一要提升学生的素质,二要培养学生的能力,三要训练学生的思维方式。通过这些措施,促进素质教育水平的提高,使学生更好的全面发展。 三、MOI人才培养模式创建的必要性 作为江西省有色金属材料工程人才培养重要基地和新材料研发中心,我校材料工程专业坚持“教学研究型”定位,紧密结合地方资源优势和行业特色,“服务行业、服务地方”,历经53年的建设与发展,形成独特的人才培养模式和科研特色,在行业内具有较大影响力。 然而,随着经济、社会和科技的发展,材料物理与材料化学之间,金属材料与无机非金属材料之间的界限逐渐模糊,几大材料之间有着更多的内在联系和共性,如在知识体系上,材料结构、性能及检测方面具有很大的共性;在课程设置上,如都开设了《材料科学基础》、《材料力学性能》、《材料物理性能》、《材料研究方法》等学科基础课程。因而仅具有单一材料专业基础的人才已远不能满足现代社会发展需求,材料科研和生产需要有宽广知识面的复合创新型人才。[6]我们所认为的复合创新型材料专业人才应当具备以下几个标志性特征:一是具有比较扎实的材料学科基础理论功底和复合的知识结构;二是具有从事材料工程领域实务工作的能力和较强的创新能力;三是具有更宽的专业视野、法学及管理观念和较高的外语水平;四是具备良好的职业操守和人文素养。 材料科学论文:材料科学与工程专业《晶体学基础》教学改革的探讨 摘要:《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要专业课程之一,也是进一步学习材料专业其他课程的基础。本文根据材料专业《晶体学基础》教学中存在的问题,从教学内容和次序、教学手段以及教学模式三个方面,提出了课程教学改革的详细思路。 关键词:晶体学;教学内容;教学手段;研讨式教学;教学改革 一、前言 《晶体学基础》课程是为地质学、材料科学、矿物学等专业学生在完成高等数学、普通化学和物理学等公共课程后而开设的一门专业基础课[1-4]。对于材料科学与工程专业的学生而言,《晶体学基础》课程中的晶体结构、晶体对称性、倒易点阵、晶体投影、晶体生长、晶体缺陷等晶体学基本知识,是进一步学习《X射线衍射》、《电子显微分析》、《材料科学基础》、《材料力学性能》以及《材料物理性能》等专业课程的基础[2]。在材料科学领域,调控材料的性能是人们追求的目标。如果一种材料的成分确定,那么它的电学、光学、磁学以及力学等性能将取决于材料的晶体结构类型和晶体中存在的缺陷特征(如杂质原子的浓度、位错密度和晶粒尺寸等)。因此,《晶体学基础》课程的基础知识不仅在材料科学与工程专业各门专业课程的教学中起到重要的作用,而且将对学生们将来的材料科学与工程实践起到重要的指导作用。 开设《晶体学基础》课程以前,北京航空航天大学材料科学与工程专业的晶体学教学计划主要安排在《材料科学基础》课程中,大约讲解4学时。另一方面,在《X射线衍射》和《电子显微分析》等专业课程教学过程中,过去通常要利用2~4学时来讲解布拉斐点阵、倒易点阵等晶体学知识。这使得部分晶体学知识被重复讲授,而一些重要的晶体学知识没有得到无法全面、系统和深入地讲解。基于以上原因,北京航空航天大学自2010年起对材料专业的本科2年级学生开设了《晶体学基础》课程。 通过过去几年的《晶体学基础》课程教学实践,学生们普遍反应对晶体学基础知识的理解更加全面和深入了,同时在学习与晶体学相关的其他材料专业课程时,也更加得心应手。但是,目前的晶体学教学中还存在以下3个主要问题。 1.晶体学涵盖的内容十分广泛,它是多个学科的重要基础课程,不同学科对于晶体学知识的侧重点有所差别。目前,国内《晶体学基础》的教材主要是面向地质和矿物专业而编写的[5],其包含的内容以及章节编排次序也是为了使地质和矿物专业学生更好地掌握相关晶体学知识而设计的。所以,现有教材的教学内容以及讲授次序并不完全适用于材料专业《晶体学基础》课程的教学。 2.《晶体学基础》课程中包含着很多晶体学基本概念,同时还有非常抽象的宏观和微观对称操作以及晶体的投影操作。在以往的晶体学教学过程中,主要借助一些静态的二维或者三维图片进行讲解,其表现力度有限,无法有效地使学生理解和掌握抽象的晶体学基本概念和理论。 3.在《晶体学基础》的授课形式上,过去主要以教师讲授为主,学生主动参与较少。仅仅通过教师对《晶体学基础》中复杂空间对称变换进行讲解,难以使学生深入理解晶体中对称特点、内部质点的堆积规律以及复杂的空间概念。同时,这样也不利于学生创造性思维和解决实际问题能力的培养。 由以上分析可见,现有的《晶体学基础》教学已经难以满足材料科学与工程专业学生培养目标的要求。因此,我们有必要对该课程的教学内容、教学手段和教学模式进行改革,以充分调动学生的学习积极性和主动性,提高学生的学习兴趣,使学生真正理解和掌握晶体学知识的精髓,为学生在将来的材料科学与工程实践中打下良好基础。 二、教学内容和讲授次序的改革 目前,本校《晶体学基础》的教学课时共32学时,与地质学和矿物学专业相比,总授课时间较少[3,4]。为了在有限的教学时间内讲授材料科学专业学生所必需掌握的晶体学基础知识,有必要将那些与材料科学专业相关性不大的内容进行删减。例如,晶体理想形态和晶体规则连生方面的内容对地质学和矿物学专业十分重要,但是对于材料专业学生来说,只需要在课程绪论中加以概述就能够满足本专业的教学要求了。同时,对于后续材料科学的其他专业课程将详细讲解的知识点,也可以进行适当删减,如晶体相变、晶体物理学等内容。另一方面,对于进一步学习材料专业其他课程而需要用到的一些重要晶体学基础知识,应该增加讲解内容的深度。例如,倒易点阵、吴氏网等基础知识对于分析材料的微观结构特征至关重要,但是,现有教材中的以上相关内容过于简单,无法满足材料专业学生的培养要求,所以,需要增加相关的授课内容。 教学内容的变更促使我们进一步思考授课内容编排的逻辑性。由于晶体学授课内容和侧重点发生了变化,所以,我们就不能按照现有教科书中针对地质和矿物专业的教学目的来安排授课次序,而应该按照材料专业对晶体学教学内容的要求,研究如何安排授课次序才能更有利于本专业学生由浅入深、循序渐进地学习相关晶体学基础知识。例如,在讲解晶体宏观对称性之前,有必要先讲解一些典型晶体结构的实例,以帮助学生形象地理解复杂的空间对称操作;将晶体的微观对称和空间群知识从原教材的第七章提前到第三章[5],使其与晶体宏观对称合并成晶体宏观和微观对称一章,这样有利于从宏观和微观相互联系的角度进行讲解;另外,倒易点阵知识应该从原教材的第一章后移到第四章,在讲解完晶体定向和晶体学符号之后,学生们熟练掌握了晶体正空间的晶面和晶向指数,此时讲授倒易点阵知识更有利于学生理解复杂的正空间和倒易空间的相互变换。 三、教学手段的改革 《晶体学基础》课程的难点是晶体宏观和微观对称、晶体的投影以及内部质点的堆积。除了采用传统的板书和二维图形对这些晶体学难点知识进行讲解以外,我们应该更加注重利用一些三维模型。例如,在讲解晶体的球面投影和吴氏网过程中,利用地球仪作为三维实物模型,能够更好地说明晶体的各个晶面在进行球面投影过程中的操作次序,以及解释如何利用吴氏网来计算晶面夹角。在讲解晶体的旋转对称时,可以利用一些特制的三维立体模型,形象地显示出不同轴次的旋转对称;另外,在讲解晶体的极射赤平投影时,可以针对一些具有特殊对称特点的宏观晶体,让学生自己动手制作相关的三维实物模型,通过观察各晶面的投影特点,加深对极射赤平投影知识的理解。 同时,为了使学生更加形象地把握各种对称变换特征和晶面投影规律,我们应该进一步利用三维多媒体软件,制作一些三维动画作为辅助教学手段[6]。这样能够通过三维旋转来观察晶体的宏观对称特点以及晶体结构中的质点(原子、分子或离子)位置,满足晶体宏观和微观对称要素及其操作等抽象教学内容的教学目的,使学生能够直观地观察不同宏观和微观对称操作的特点,从而加深对这些抽象晶体学概念的理解。 四、研讨式教学模式的改革 本校《晶体学基础》课程在开课初期的授课形式为大班整体授课,包括所有材料专业大二的学生(约150名)。由于听课学生人数较多,导致教师难以实时掌握学生的听课效果。故而,本校自2013年起对《晶体学基础》课程进行了“小班化”教学实验(每班70~80人),有效地提高了授课效果。但是,目前的教学模式基本上还是以教师的“填鸭式”教学方式为主要授课模式,学生缺乏学习的主动性,没有积极地思考问题。因此,应该实现教师和学生共同主导本课程的教学过程,通过师生之间以及学生之间“研讨式”的教学模式,使学生在研讨过程中理解和掌握《晶体学基础》的基本概念和抽象知识。针对每堂课的重点讲授内容,教师在课堂中提出相关问题,将学生分成若干小组,每组4~6人,在教师的引导下,通过学生之间反复讨论将复杂的晶体学问题进行逐步阐明,这样也有利于检验学生对每堂课知识的掌握情况。同时,将分组讨论的结果纳入平时成绩的考核体系,鼓励学生主动提出问题,并积极地通过讨论来相互启发,进而解决各个难点问题。 另外,师生应该充分利用本校在校园网上建立的晶体学课程中心平台。一方面,鼓励学生在网络上进行自由讨论,另一方面,让学生针对以上问题在课堂上以小组为单位进行发言和讨论。通过以上“研讨式”教学模式及时获得学生学习效果的反馈,从而调整讲课速度,提高学生的学习效果。 五、总结 《晶体学基础》是材料科学与工程专业的重要基础课程,应该按照材料科学专业学生应该掌握的晶体学知识,优化编排授课内容和次序,提高授课效果;利用三维晶体学动画模型,加深学生对晶体对称要素及其操作等复杂晶体学概念和理论的理解;建立“研讨式”教学模式,针对课程的重点和难点,提出学生课堂和课后研讨的主题,检验学生对授课内容的掌握情况,提高学生通过主动提问以及相互讨论而获取知识的能力,最终使学生更好地掌握材料科学专业必需的晶体学基础知识,培养学生分析问题和解决问题的能力。 材料科学论文:金属材料科学与工程专业生产实习教学改革与探讨 摘要:生产实习是高校人才培养的重要环节之一,也是工程教育认证现场考察的重点环节之一。本文针对金属材料科学与工程专业生产实习中存在的问题,进行了教学改革的尝试,获得了良好的实习效果。 关键词:金属材料科学与工程专业;生产实习;教学改革 据统计,我国每年工科大学毕业生的数量居世界之首,但毕业生的质量却令人堪优。在工程教育认证新形势下,如何强化工程意识,培养解决复杂工程实践能力是高等工程教育中刻不容缓的事情之一[1-3]。生产实习的目的是将理论教学与企业生产密切结合,提高专业兴趣,扩宽专业认识,为同学即将选择考研专业和就业提供指导,培养同学专业工程实践和复杂工程实问题的解决能力。因此,生产实习承前启后至关重要。 目前尽管建立了众多的校外实习基地,但企业考虑到实习安全、生产效率、生产车间场地空间等问题,导致生产现场停留参观时间短。同时,车间噪音大,实习小组人数多,在“只许看,不许动”动的束缚下,实习变成了参观、走马观花[4,5]。因此,同学对生产设备、生产工艺过程的了解和认识浮浅,甚至是囫囵吞枣。在工程认证新形势下,探索教学模式改革将具有重要的意义。 一、生产实习教学改革 1.生产实习基地的选择。在市场经济和目前企业经济运行困难形式下,企业在生产活动中均把经济效益作为首要考虑因素,学生实习一般不会给企业带来直接的经济效益,反而可能会对工厂正常的生产秩序和安全造成或多或少的影响。因此,企业对接纳学生实习一般持消极态度,能安排学生实习时间和次数有限。同时,由于实习经费限制,对生产实习基地只能就近选择。因此,在实习经费和实习基地均有限的情况下,合理资源安排尤为重要。 (1)建立校外精习基地。所谓精习,选择典型的产品,熟悉零件的整个生产加工过程,既包括材质选择、进厂检测、生产设备型号、生产工艺制定、相关的性能检测与质量控制、产品的市场定位与销售情况、企业管理与企业文化。让同学以工程技术人员的角度去熟悉、分析产品零件图、加工工艺图、焊接工艺图等生产工艺过程。采用先课堂讲解(兴趣引导)―同学现场实习(感性认识)―课堂交流讨论(启发深入)―再次现场实习(理解领悟)―课堂讨论交流(融会贯通)的方式进行。 精习基地选择一是交通方便,便于学生多次实习往返,节省实习经费;二是精习基地要有独立功能产品或运动部件,既涵盖金属原料质量控制、加工成型(铸造、锻压、焊接、塑性成型、热处理中的一种或一种以上成型工艺)、质量检测、装配等工序。三是厂家积极配合,能提供产品生产图纸、生产和检测工艺文件、生产设备资料,并可接纳多次实习。 精习基地给同学一个全面系统的材料成型工程概念,让同学由浅入深,由表及里,归纳总结其工艺选择的理论依据、质量控制的方法,根据工况和经济性,选择零件热处理、耐磨、耐蚀处理方法,探索思考该产品生产质量提升空间,进而培养解决复杂工程实践问题的能力。 (2)建立校内精习基地。大学一般建有科技成果转化孵化器,既高校技产业园。虽然高校企业产业园的企业规模小,对生产实习来说,具有得天独厚的优势。辅助教学是高校产业园的职责之一,便于联系落实实习任务,时间安排灵活。二是交通便利,便于往返多次实习。另外,高校科研成果成功转化案例的学习,有助于激发同学学习的兴趣和激情,培养同学创业的意识。 (3)建立校外泛习基地。所谓泛习基地是指学生在企业实习1~2次,主要是让同学了解熟悉不同零部件的生产成型工艺过程,掌握金属零件不同的成型工艺,扩宽对产品生产加工视野。由于企业接纳实习时间的限制,同学对泛习基地的生产工艺过程难以深入的理解和贯通,因此指导老师的预先讲解、同学对企业相关产品、工艺的预先资料的收集、查阅和实习后现场答疑讲解是决定泛习基地实习效果的关键环节。 一般精习基地选择1~2个企业,每个小组安排3~4次进厂实习机会,每次实习0.5~1天。泛习基地安排4~6个企业,每个企业安排1~2次进厂实习机会,每次0.5~1天。精习基地、泛习基地实习时间和次数的安排,可根据企业生产工序、生产规模、设备开工使用情况灵活调整。 2.指导教师工程素养的培养。目前高校师资评聘过分依重科高层次科研项目和论文,忽视了高校教师的工程应用能力的培养和引导。同时,很多高校教学重课堂理论教学的考核与评价,轻工程实习的投入与考核。另外,实习现场环境工况复杂,指导生产实习不仅需要投入时间和精力多,还要求老师具有较好的身体素质。因此,要到达预期的生产实习效果,具有工程开发或企业工作背景的指导老师尤为重要。选择有经验的老教师带年轻教师,培养实习指导教师教学梯队,是完成实习的有效保障[6]。 指导教师到精习、泛习基地企业同技术人员交流座谈,预先调研、制定实习计划,收集编制实习报告。同时,做好预先动员,讲解和指导工作。这些工作已远远的超出了“教学工作量”所能体现出的工作量,需要指导老师相互合作,共同完成。指导教师工程背景培训需要学院、学校领导的重视和教学规章指导的引导。 3.教学模式改革。 (1)实习前沿。同学第一次到企业实习,带着对未来工作环境的憧憬,也充满了对企业的好奇与迷茫。愿望是美好的,但现实是残酷的。所选择的精习、泛习基地在企业规模、技术先进性、企业管理、车间环境等诸多方面可能差强人意,实习动员要预先化解同学心中的就业观与实习现实企业的落差,树立正确的择业观念,引导同学走进企业,培养兴趣,扩宽对专业的认识。同时,鼓励同学不仅带着眼睛去实习,更要带着脑子去思考,去发现问题,并运用所以理论,探讨解决实践工程问题的可行性。 (2)编写实习报告。指导教师根据安排企业实习时间、企业设备开工情况,修改、编写实习报告,避免同学实习报告流水账、抄袭雷同、言之无物。实习报告采用启发、讨论,研究与探讨的方式,引导同学对产品选材、成型工艺、质量控制、产品性能逐渐深入分析研究,将所学理论与产品加工制造工艺、技术相结合,培养同学解决复杂工程问题的能力。因此,实习报告的编写是针对精习基地、泛习基地有的放矢,引导同学在实习过程中抓住重点环节,透过实习产品,回归到理论的运用,将课堂理论与生产实践融汇贯通。 (3)实习考核。实习成绩的考核与评定是实习学风引导的指挥棒。同时,考评制度也影响下一级同学学风和实习态度。制定合理的实习考核办法是实习效果保障之一。一般从实习纪律(10%)、实习笔记(20%)、实习报告(40%)、实习答辩(30%)四个环节进行评价。实习笔记采用时抽查,即可可以监督同学,也可以及时了解同学实习掌握情况,合理的安排实习时间。实习答辩采用分组座谈式答辩,同学主动讲述和提问回答相结合,为同学进行理论的深化和梳理。 二、生产实习改革应用及效果 金属材料科学与工程专业生产实习教学计划3周15天,我们安排青岛扎克船用锅炉有限公司、青岛金海纳有限公司作为精习基地,莱钢锚链、青岛海立、城阳丰东热处理、潍坊丰东热处理、高密高锻5家公司作为泛习基地,其产品包括:船用锅炉、采煤机截齿、海上平台锚链、冰箱变频压缩机、活性屏离子氮化炉、压力机等。 实习参观公司按其产品成型工艺分,焊接成型:锅炉压力容器埋弧焊、CO2保护焊、氩弧焊、锚链闪光对焊、截齿钎焊。塑性成型:炉体的卷压成型、汽车壳体零件的板料冲压成型、锚链横档的热锻成型。铸造成型:压力机及其零件的砂型铸造、消失模铸造成型。机械加工成型:变频冰箱压缩机机械加工。板料和棒料下料:剪板机下料(≤8mm)、火焰和等离子气割,棒材和管材的带锯切割下料。此外还涉及热处理工艺:截齿的感应淬火、渗碳淬火、离子氮化、气体氮化及其喷丸、喷砂除锈预处理工艺。按检测方式可以分为探伤检测:压力容器X射线探伤、着色探伤和锚链超声探伤。力学性能检测:锅炉焊缝的拉伸试验、冲击实验。产品性能检测:锅炉的水压检测、变频压缩机噪声检测。锅炉材料和锚链材料的元素检测分析。从实习内容看涉及了本科课程中的金属材料学、材料的力学性能、成型原理与工艺、热处理工艺与装备、无损检测等课程。 学生在实习过程中,经过与指导老师、企业技术人员互动,在实习报告的引导下,通过课堂探讨交流,能够积极主动地完成各项实习任务,实习效果良好。另一方面,生产实习企业与学生获得了互相认可,既企业在进行安全教育的同时,也给同学做了下一年度的招聘需求,同学可以带着企业的技术问题在企业完成本科毕业设计,促进了学生的就业工作。 三、结论 在新的工程认证形势下,通过学校、教师、学生、企业多层次全方位的精习基地、泛习基地建设、实习指导报告的引导、实习指导教师队伍的形成,探索培养养具有解决复杂工程问题的工程技术人才新的生产实习改革正在付诸实施并初显效果。 材料科学论文:电子理论在材料科学中的应用 摘 要 材料科学本身就是建立在研究微观离子的基础上的,电子理论以其特性占据这材料科学研究中的重要位置。可以说,现在材料科学领域中对电子理论的应用是必不可少的。同时,电子理论是一个庞大的体系,其中包含着多种子理论,本文就以实践种应用广泛的密度泛函理论为例,简要叙述电子理论在材料科学的各个领域中的重要作用,并阐述其部分内在规律,以期无论是对电子理论还是材料科学都能具有发展和推动的作用。 关键词 电子理论;密度泛函理论;材料科学 近几年,密度泛函理论与分子动力学相结合,在材料设计、合成、计算等诸多方面有明显进展,成为计算材科学的重要基础和核心技术。其他量子力学多体问题往往会具有一些“硬伤”,在计算的效率上,计算结果的精确度上,甚至于计算的方法上都难以达到一定的高度,随着密度泛函理论的出现,使量子力学的研究又提升到另一个层次,与其他解决量子力学多提问题的方法相比,采用密度泛函理论所进行的研究能够给出让人满意的结果,尤其使数据的精确,更能够应用到其他领域的研究中,例如化学、数学等,甚至应用于工业生产和人们的生活中。 1 电子理论概述――以密度泛函理论为例 近年来随着物理学的快速发展,人类在探索与发现量子力学和微观事物本质问题上的研究成果越来越多,现今科学学科的分支确定更加细致化,仅就材料物理学科来说,建立了计算机材料分支学科。物理材料的基本性质多数会受到电力结构的影响,故而研究电子理论也必须借助于量子力学。发展电力理论为研究材料科学奠定了坚实基础,同时也给材料科学的研究提供了有利的预测依据,能在一定程度上提高材料科学的发展速度,因此在材料物理科学中论述电力理论的意义和可行性是十分明显的。 电子理论是一种传统理论的统称,但实际上电子理论中包含很多小的概念和理论,不同的理论也有不同的表述方式,密度泛函理论是较早的一种量子理论,他是以Thomas-Fermi的理论为基础,产生于1960年到1970年。对于密度泛函理论来说,它与传统的量子理论的不同在于对基本物理性质的描述方法,也是一种基准。前者是将粒子密度作为基本物理量,而后者则将研究重点放在粒子密度上,使得二者有很大的不同。 密度泛函理论并不是一成不变的,而是随着科学研究的愈加深入而逐步发展的。从基本理论到现在的非局域泛函,不断有新的理论来扩充这一理论所涵盖的范围,同时,这些理论互相弥补,也使得计算结果越来越精确和有效。可以说,这一理论是一种活的理论,它不但在本身领域不断深入发展,还与其他理论相互联系,活跃前进。 我们所称的密度泛函理论具有很强的特点,主要在于需要通过计算机的运算来进行,运行的计算机中需要装载相联系的软件。在市面上我们可以看到许多有关软件,上面我们说到,不同的密度泛函理论所计算出的结果也不尽相同,主要差别在于数据的精确性,中间的差别在一定程度上与所使用的软件有关。这一理论由于它的应用性广泛,被用于多个领域的计算中,但也存在其本身的问题。但是,总体来说,密度泛函理论是一种相对较成熟的理论体系,今后其发展也将会更加多样。 2 密度泛函理论在材料科学中的应用 如上所述,密度泛函理论在应用中已经得到了广泛的实践。“近几年来DFT同分子动力学方法相结合,在材料设计、合成、模拟计算和评价诸多方面有明显的进展,成为计算材料科学的重要基础和核心技术”。 2.1 电性材料科学中的应用 在电能与热能之间的转换的领域上,各国的研究者都在深入进行研究,试图找到一种新的电子特征。有的科学家利用密度泛函理论研究出某种材料的导电性能与金属相比的优劣;有些科学家利用密度泛函理论框架中的小的理论,研究了电子、磁及其相互作用的问题,“结果表明,体系的性质随原子位上库仑相互作用参数U的改变而显著变化”。有的科学家运用密度泛函理论,将增强的表面超导和图像翻转现象进行了计算和预判。 2.2 磁性材料科学中的应用 磁性材料科学是起源很早的一门科学,我们都知道,铁是最早被发现具有磁性的物质,千百年来,人们对磁性科学的态度从神秘到了解,现在已经通过多种方法在研究。有些科学家通过密度泛函理论获得了FeN的结构、结合能和磁矩,并且研究出团簇的尺寸的不同对原子的磁矩没有必然的影响,反而原子会在某一范围内变化。 2.3 光学材料上的应用 光学材料一般是指传输光的介质材料,有些科学家利用密度泛函理论研究而得出:“在有机多层光电子发射二极管、光族材料和高密度光数据贮存材料上有潜在应用。” 2.4 在纳米材料上的应用 纳米材料是指物质的3个纬度中至少有一个纬度的量级是纳米。纳米材料自被发现以来,逐步广泛应用在生产、生活中,我们生活中所常见的纳米防爆膜、纳米微针等,现在在信息产业、能源产业、环境产业等都有广泛的应用,同时科学界对纳米的研究还在更加深入和精确。一些科学家利用密度泛函理论,研究出某些物质能够吸收红外,并且这种吸收能力极强。 3 结论 经典的电子理论认为,正离子所形成的电场是均匀的,而自由电子由于是运动的而不具有这种特性,自由电子和正离子相互碰撞不能形成新的物质,而仅仅是作为一种机械运动。正因为自由电子的不规律运动,所以没有显性的表现形式,但一旦给自由电子一个外在的力,例如磁场,自由电子就会有规律有方向地进行移动,从而形成电流。本文所讨论的密度泛函理论,是在电子理论中具有重要地位的一种理论,尽管它现在已经广泛应用于化学计算中,但是电子理论是包含多种其他理论,因此密度泛函理论更需要其他理论作为依据和支撑,其本身也能够为其他理论研究提供理论支持,因此,无论是主要利用该理论或者是借鉴密度泛函理论的原理或计算方法,做出的研究也渐渐投入到实践中,从而真正有益于人类。 材料科学论文:研讨与展望高分子材料科学的发展进程 摘 要 高分子材料科学作为一种前沿学科,在当前保持了一种持续发展的态势。本文从基本概念以及发展的过程向大家介绍这一门科学。 关键词 高分子材料 现状 可持续发展 1高分子材料的相关概念 1.1高分子材料的基本概念及来源 高分子材料(macromolecular material),以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。按来源可分为分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料,并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物,用木材、棉、麻造纸等 1.2高分子材料的分类 高分子材料按照特性分为橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料和高分子基复合材料等,其中前三种被称为高分子的三大材料。 橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。 2高分子材料科学的发展进程 2.1高分子材料科学的发展历史 高分子学科的建立,至今不到80年。从远古时期开始,人类就已经学会使用天然高分子材料,比如天然的树脂、橡胶、棉花、木材等。 20世纪20年代,才出现高分子科学的概念。到了20世纪30年代,高分子材料工业才步入发展阶段,而到了20世纪50年代配位聚合的出现极大地推动了高分子材料的发展。进入20世纪下半叶,高分子取得了一系列突破性的进展,比如聚烯烃的多元聚合,设计合成嵌段,超支化等聚合物等。 2.2高分子材料科学的发展现状 进入21世纪,单单从一个大方向来描述高分子材料的发展现状是不可取的也是不全面的,所以将简单分为几个领域分别介绍目前的发展现状。 在电气工业领域,高分子材料也有杰出的表现。随着时代的发展,高分子材料在电子、家电和通信领域。我国电气生产大国,全行业对高分子材料需求量较大用量。高分子材料轻质、绝缘、耐腐蚀、表面质量高和易于成型加工的特点正是生产各种家用电器的最佳材料,而家用电器是人们的必须生活用品,所以高分子材料在电气工业的发展是会一直进行下去的。 在机械制造领域更加少不了高分子材料。比如,目前世界不少轿车的塑料用量已经超过 120千克/辆,德国高级轿车用量已经达到300 千克/辆。可见在汽车制造方面,高分子的发展还是比较成熟,系统的。并且可以预见,随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛 高分子材料还在航空航天,建筑工程,医疗,包装行业等众多领域发展已经比较成熟,并且正在朝着一个更加规范,更加科学,更加和谐的方向稳定发展 2.3高分子材料科学的发展前景 高分子材料科学代表的是一种前沿技术,其发展趋势也必然要适应社会发展的潮流和最先进工业发展的需求。 2.3.1精细化 随着时代的发展,精细化必然成为材料的主流趋势,未来将纳米技术融入其中也是势在必行的。高分子材料的纳米化可以依赖于高分子的纳米合成,这既包括分子层次上的化学方法,也包括分子以上层次的物理方法。利用外场包括电场、磁场、力场等的作用,采用自组装或自合成等方法,靠分子间的相互作用,构建具有特殊结构形态的分子聚集体。 2.3.2绿色友好化 在强调可持续发展的21世纪,任何事物都在渐渐转型,高分子材料也不例外。实现绿色友好化,需要在材料的合成,生产,运用三方面全方位实现。现在的高分子合成材料对石油的依赖性特别强,寻找可以替代石油的其它资源,则成为21 世纪的高分子化学研究中的一个迫切需要解决的问题。调节原子和分子在物质中的组合配置,控制物质的微观性质、宏观性质和表面性质,就可能使某种物质满足某种使用要求,这种物质就能作为材料来使用。 2.3.3智能化 在这个智能材料的时代,高分子化学同样承担着不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识的调节、修饰和修复,如若实现,也必然会对人类发展发挥巨大的作用。 3结语 本文通过比较浅层次的语言向大家介绍了高分子这门前沿科学,相信在今后的生活中,随着科技的发展,技术的进步,越来越多的人会认识高分子材料,并投入到这门与人类生活息息相关的科学研究中去。 材料科学论文:基于高职―本科3+2分段培养体系的材料科学基础专业课程的教学与实践 摘 要:本文从3+2分段培养体系的人才培养方案出发,对支撑光伏专业的材料科学基础的关键知识点进行梳理和筛选,阐述了详细的材料科学基础教学内容及重难点知识。并且结合教学实际和学生特点,提出了材料科学基础课程的具体教学方式。 关键词:3+2分段培养体系;高职;本科;教学;实践 高职-本科3+2分段培养这种模式为学生的继续深造和升格为高级技术管理人才提供了一条行之有效的途径,能够充分发挥高职和本科院校的优势,为企业提供具有发展潜力的技能型人才,实现学校、学生、企业三方共赢。这种模式在江苏首先试点,常州工程职业技术学院(以下简称“我院”)与常州工学院已经开展多届合作,共同制订了比较完善的人才培养方案,而高职、本科衔接课程体系的建设无疑是人才培养的关键,我院光伏材料制备技术专业在3+2转段衔接阶段开设材料科学基础这门专业基础课有其针对性和必要性。材料科学基础这门课程主要揭示固体材料结构和性能之间的关联,实际上是用数理化的知识分析实际的材料问题,其内容庞杂,理论性强,抽象,是材料类专业的必修专业基础课,具有普遍指导意义。3年高职学段培养学生的专业实践技能,要求感性认识颇多,2年本科学段着眼专业和管理技术提升,要求有更深的理论基础和解决问题的能力。以下结合笔者的教学实践,说明如何开展有效的材料科学基础教学。 一、以光伏产业链为主线精选教学内容 材料科学基础的内容包括晶体结构和缺陷、固体热力学和动力学、固体结构和电子理论三大块,具体知识要点有晶体结构、固体电子结构、合金固溶体结构、范性形变、缺陷、相图、相变、界面、扩散、凝固结晶、回复再结晶等。全部讲完至少400学时左右,实际上既没有这么多学时,也没有必要面面俱到。课程具有普遍意义,但对专业来说,只要筛选出密切相关的内容即可,做到必需和够用即可。这样一方面可节省时间,另一方面也能够很快切入应用。所以,一定要梳理光伏产业链的应用点和材料科学基础内容相匹配,形成少而精的教学大纲内容,以利于少学时教学和专业应用。 纵观光伏产业链,从硅原料的制备和提纯,单晶硅多晶硅的生产加工,光伏电池和组件系统的生产,与材料科学基础关联的地方还不少。硅晶体的表面形貌、生长方向、生长棱线、层向生长过程对应晶体学知识、晶向晶面及特征的描述;其中融入硅和化合物半导体的结构和电性能对应着合金结构和固态电子论的知识,并牵涉到结合键,能带理论、半导体性能、光伏原理和光伏电池效率;晶片生产中缺陷位错的控制(颈缩工艺等)以及电池片效率改进对应着晶体的缺陷理论;单晶多晶的形核生 长、环境控制、质量控制对应着凝固结晶理论;硅中杂质含量及分布以及栅线印刷、焊接、欧姆接触对应合金知识相图相变知识;PN结形成、焊接合金化过程、光生少子的扩散和寿命、I-U特性曲线的扩散方程推求对应扩散理论中的稳态和非稳态扩散;晶硅加工生产过程中的变形和损伤对应固体范性形变和再结晶;多晶的晶界和单晶多晶的制备过程中的固液界面对应界面理论。此外,掌握热力学基本知识对分析缺陷、表面、相图相变、凝固结晶都非常有用,对材料分类论述的三大类别材料如金属、陶瓷、高分子各论也要介绍,这部分内容具体涉及银浆与硅的欧姆接触、互联条焊接、石英容器性能、封装用铝合金、TPT、EVA的使用性能。基于以上分析,形成的课程知识点和相关内容以及重点难点见表1。 二、依据学生特点改革教学方式 此阶段学生的主要特点有:①理论基础较为薄弱。②从应用型到研究型的学习习惯还未转变。对这两特点,在制订学习内容后还有一个如何让其有效接受消化的过程,不适当地灌输会使学生理解困难,对学习失去兴趣,从而也失去了教学意义。结合教学实践,笔者认为从以下几个方面可以改善效果。 (1)精选教材。教材的选用原则是中等难度,有基础的数理化知识衔接,便于自学和理清课程体系,也便于学生发现问题和受到启发,提出问题。不宜一下子导入艰深的理论。好的教材阅读能够激发兴趣,深入浅出,让人受益。材料科学基础作为普适课程,教材种类繁多,深度广度侧重点各有不同。贵州大学的张晓燕教授主编的《材料科学基础(第二版)》具有以上特点,笔者认为比较适用。 (2)提供配套的参考资料和习题册。作为经典理论,材料科学基础暂时不会过时,现有的参考资料应该是比较丰富的,应该选择性地看一些,特别是习题册,更是和教材一样必备,因为理论的定性和定量同样重要,需要结合实际进行计算和练习,习题能够加深学生对抽象理论的认识,效果明显,能增强学生的成就感和求知欲。 (3)实验验证有助于理解理论。配套实验可以帮助学生巩固加深课堂理论知识,让学生掌握基本实验技能,培养学生自己分析问题、发现问题、解决问题的能力,让学生获得更多的感性体验和创新体验,在光伏材料生产中,处处有材料外观、缺陷、性能以及工艺参数等的检测,过程检测更是质量保证的关键,一些实验项目和检测有密切相关,应该加以训练。如晶体结构实验中的典型金属结构的钢球堆积结构模型分析实验、单偏光下晶体光学性质,非晶态的结构性质和玻璃析晶实验(与长晶过程的坩埚析晶有关)、扩散和固相反应动力学实验,以及电阻测定实验等。 (4)明确概念,将理论讲解浅显化、简化或省略推导,过程让学生对基本概念产生深刻印象,后续教学才能顺理成章。教师应重点讲解参数的物理意义和相关概念,对求解过程作一般介绍和原则说明,以便于学生快速接受知识。 (5)利用网络资源如魔课,爱课程等多媒体手段开展教学。应该承认,有些东西确实难以讲清,因此晶体结构的三维图、原子进入间隙位置的动画演示、扩散微观过程动态展示、缺陷产生增值过程和运动方式的直观视频显示,这些似乎都离不开多媒体展示,可以极大提升学生的空间想象力。这些都得益于现代数码技术可以把最微细的结构和复杂过程进行立体展示。网络资源也要好好利用,网上课堂是主要方式,具有简明易懂的优点。 (6)互动答疑及时解决疑问,按照逻辑体系进行内容顺序重排。由于材料科学基础是一门逻辑体系严密的理论课,在教学过程中不能生搬教材中的章节安排,应该从学生的知识结构来重新安排内容序列,力图使学生运用现有的力学、数理化知识就能理解各种规律,由于先后次序很重要,因此及时解决问题可为下面章节授课铺路。 (7)从理论到实践,再从实践回到理论,实现良性循环,螺旋上升。用理论分析和解决是最好的服务生产实践方式,也是学习基础理论的价值所在。 通过以上针对3+2衔接阶段教学方式的改进,学生的学习积极性得到提升,专业基础知识得到巩固,结合专业实践,也促进了其他课程的学习,这对以后的学习和创新是有益的。3+2分段培养能够成就技能和学术兼备的人才,可满足未来光伏产业发展对人才的需求,应该是一种值得倡导的模式。 材料科学论文:材料科学基础课程启发式教学改革探讨 摘 要 《材料科学基础课程》作为材料物理专业本科核心课程,对本专业知识体系的建立和后续专业课程的学习至关重要。本文针对《材料科学基础课程》存在的教学问题,围绕启发式教学思想,从创新教学内容,丰富教学手段,增加课堂互动等方面对材料科学基础教学改革进行探讨,以期培养学生学习的积极主动性,提高教学效果。 关键词 材料科学基础 启发式教学 教学改革 材料科学基础是一门重要的专业理论基础课程,它以材料的组织结构为出发点,涉及了各种材料的共性基础知识。材料科学基础课程是后续专业课程的基础,在今后相关专业的工作和科研都有重要作用,但结合实际教学经验来看学生普遍反映课程内容枯燥、难学。究其原因,是因为该课程理论知识点多并且内容较为抽象,如涉及名词定义近300个。如何解决材料科学基础教与学的问题,一直是该课程教学改革的重点。本文旨在结合启发式教学改革的一系列思想,探讨材料科学基础的教学改革。 启发式教学对于培养应用型人才具有重要积极作用,它不是一种简单的教学方法的创新,而是一种教学思想的转变。启发式教学是从学生的需要出发,处理好教与学之间的关系,使学生成为学习的主体,教师起到指导与推动的作用,变教师的单纯传授为教师与学生间的互动。因此,启发式教学能丰富材料科学基础课程的教学改革内容,深化教学改革意义,对于创新型人才的塑造具有重要意义。 1创新教学内容,提高学生学习的积极主动性 材料科学基础知识点抽象,课程内容有一定的理论深度,需要学生理论推导和逻辑思维能力。抽象繁多的知识点很容易打击学生求知欲,使得学生丧失学习积极性。因此授课过程中,要注重启发式教学手段,内容的趣味性。利用“联想法”,通过一系列与生活或生产相关的实力或热点话题引入知识点,通过实际案例演绎基础理论的内涵与应用。 在每一章开头,以实例开头回答“为什么学”这一问题。如在讲第五章材料的形变与再结晶时,教师首先询问学生汽车轮毂是怎么制备而成,引起了学生学习的求知欲。然后通过汽车轮毂的加工锻造过程,给学生具体讲解工业生产中加工硬化和再结晶的应用。这种启发式教学模式能够减少学生对理论概念的陌生感,帮助他们理解基础理念和基本概念科学内涵丰富性。 另外在课堂教学时,需要不断引入科技前沿与研究热点问题,能够扩大学生的知识面,激发学习热情。例如在讲解第三章晶体缺陷的时候结合铁电薄膜材料中位错对其的影响等前沿,增加不同角度的正负位错对铁电薄膜单畴结构的影响介绍。这些讲授内容能培养学生的科学精神,提高学习的积极主动性。 2改变教学方法和教学手段,帮助学生记忆和理解 材料科学基础课程知识体系庞大复杂,需要记忆的知识点比较多,是教学过程中一大难题。另一方面,传统的教学模式采用“注入式”教学,忽略了学生学习的主观能动性,造成了教师难教学生难学的境地。如果教学方法过于刻板很难引起学生的共鸣。因此改变传统的“注入式”教学方法和手段,不再只单一的重视讲授而轻视指导。启发式教学方式之一就是采用导学制,指导学生运用自己的思维模式,选择最合适的思考与探究方式学习课程内容,使学生能对专业知识点感兴趣深刻理解并记忆。 多媒体教学方式无疑是启发式教学的一种重要实现途径。多媒体教学方式可以化抽象知识为直观,其优越性在材料科学基础课程中能得到充分体现。例如,晶体结构三维图像、位错的分类和运动、材料的变形等内容是材料科学基础教学中的重点和难点。采用多媒体技术中的二维、三维动画进行演示,图文并茂、声形俱佳,学生通过形象形式深刻理解和掌握了抽象的概念。但同时,多媒体教学也存在着弊端,它会让学生习惯于被动接受信息,削弱了学生的想象力和逻辑思维能力。这就要求教师在教学实践中要把多媒体的应用与教学内容相整合运用多种教学手段的结合,因材施教、因课施教。 如在讲授第三章固体结构中,对于体心、面心和密排六方等三种重要的结构参数,对于缺少立体空间概念的学生很难理解。讲课的时候借助葡萄和牙签等日常用品,以葡萄为原子牙签为原子键给学生详细讲解了三种典型的晶体结构,并以作业的形式让学生自己课下动手来做。这种教学方式能让学生真正参与进来,打开了学生思路,获得了很好的教学效果。 3翻转课堂和课堂讨论,增加师生互动 教学的一个重要内容就是指导学生怎样去学习,这需要充分调动学生的主体地位,增加教师和学生之间积极的互动。启发式教学要求把学生作为课堂的主体,为学生提供充分展示自己才能的机会。翻转课堂作为一种新兴的教学模式,它将传统的课堂学习过程翻转过来,让学生在课堂外通过教学视频或资料自主学习课程,而在课堂上教师对学生进行测评和相应指导已完成教学目标。另外在课上对于一些问题可以分组学习的方式展开交流和讨论,每个学生参与其中获得自己满意的答案。翻转课堂和适当的课堂讨论能作为课堂教学的重要辅助环节,实现了以学生为主的主动式个性化学习,充分了体现了现代教育教学的基本内涵,值得我(下转第73页)(上接第53页)们发挥其优势并运用到材料科学基础的教学进程中来。 但由于材料科学基础基本概念抽象繁多,并不是所有的课程或知识点都适用于翻转课程。具体来说,对于一些复习性质很强但又起到启后作用的内容,可以预先设计出一系列问题让学生查阅资料自学,然后在课堂上组织学生进行讨论或让学生亲自到讲台上进行讲解,涉及到新的知识点再由教师补充,这样既活跃了教学气氛,也可避免学生在学习熟悉的内容时产生厌倦从而提高教学效率。例如讲授第五章晶体的塑形变形时,由于里面的许多知识点跟第三章相近,适合利用翻转课堂的形式让学生课下自学,课上由老师指导讨论。这种教学模式增强学生的自信心和主动性,得到了事半功倍的效果。 4结语 总之,启发式教学思想对于材料科学基础教学改革具有重要指导意义。它要求教师在阐明概念、理论的基础上,强调知识架构间的相互关系,注重讲授理论的来源、思路、方法、意义和应用,讲清它们之间的内在联系。启发式教学方法的应用能抓住学生的好奇心,提高学习主动积极性。在传授课程知识点启发式教学方法能给学生提供广阔的思维空间和分析解决问题的能力。 材料科学论文:航空航天方向材料科学与工程专业英语教学改革 摘要:通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化,培养学生具有较强的专业文献的阅读能力,进一步提高学生的听、说、写、译能力,使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法,提高文化素养,以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。 关键词:航空航天材料;专业英语;教学;改革 航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料,是航空航天工程技术发展的决定性因素之一,也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计,不断地向材料工程提出新的课题,推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性,极大地促进了航空航天技术的发展。因此,先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术,关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此,各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展,但仍然与发达国家存在较大的差距。因此,需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版,这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力,以完成获取专业所需信息等任务。 材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点,而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力,进一步提高学生的听、说、写、译能力,使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法,提高文化素养,以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是:掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组,并掌握一定的构词法知识,具有识别生词的能力,能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决,目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此,迫切需要完善教学内容,优化教学方式,改编教材,以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。 一、改编现有专业教材,扩展学生专业视野 浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现,内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编,实际是英文版的专业教材,不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢,与国际上材料科学的快速发展不相适应,学生阅读起来单调、枯燥。因此,在现有教材的基础上,急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识,既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。 从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手,按照从难到易的教材内容顺序,突出航空航天行业背景及新技术特点,完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上,按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节,简单介绍材料的基础理论知识,学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇,让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后,在材料学的专业知识内容上,结合专业基础课程,着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容,例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时,为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力,提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力,教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且,从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿,学生也易于接受。这样,既提高了教学效果,也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。 二、丰富课堂教学内容,夯实学生基本功 调研各高校材料专业的本科生教学计划,发现专业英语课程设置在第七至第八学期,大四学生对英语学习逐渐变得陌生,如果直接面对专业英语的学习,势必会造成学生学习的困难。因此,教师除了教授教材的内容外,可以适当拓展相关内容的英语学习,提高学生的学习兴趣。 从知识结构设置上,可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要,突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流,可按照先读后写,先听后说的思路,来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式,重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外,还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写,展开介绍和讲评。“学以致用”,而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益,便会提高学习的积极性,促进专业英语的教学。 为了增加教学内容的趣味性,在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业,其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业,因此除了完成教材的教学内容外,还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时,可以从互联网上搜索最新的文字资料,也可以搜索最新的视频资料,其中视频资料更生动,因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时,可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频,加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此,通过利用多媒体技术的视频资料,不但可以提高学生的英语听力,扩充学生的词汇量,还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿,深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。 三、改革课堂教学方法,提高课堂教学质量 材料专业英语是一种正规的书面体,专业词汇多词形复杂、句子长,且与专业知识结合紧密,相对于基础英语来说,缺少文学作品中的韵律、节奏感,读起来抽象、枯燥,造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法,势必不能有良好的教学效果。因此,应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点,采取多元化的教学方法,对学生进行课堂教学。 可以采取英语课堂的教学,让学生随堂朗读教材内容,学生在读的过程中,既熟悉了教材内容,又对英语的“说”有提高。随后,对学生进行分组,讨论分析教材内容,或者也可以提出一个小话题,学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样,既提高了学生的英语口语技能,也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业,可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译,通过英汉互译的环节,巩固课堂教学内容。在课程结束前,还可以穿插学生就自己的毕业设计方向,做一个简短的英文讲座,既可以对课堂教学效果进行测试,也可以提高同学们的口头表达能力,增加同学们英语交流的信心。 在进行课堂教学的时候,如前所述,可以围绕课堂教学时的内容,充分利用互联网技术,为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例,可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时,可以采用先朗读后分析、翻译的方法,逐步分解。进行视频资料的学习时,教师应提前将语音资料转换成文本资料,课堂上可以进行边视听边进行讲解,让学生在愉快的氛围中进行学习,进而达到良好的课堂效果。 四、结语 我国航空航天技术的发展对航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人员必须及时关注国际发展,密切和国外学术交流,才能保障材料领域的不断进步,这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此,通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化,来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力,增强学生的国际竞争力,为航空航天材料技术领域输送优秀人才。 材料科学论文:化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究 【摘 要】随着社会不断进步,化工生产备受关注,化工生产为社会发展提供相应的材料,是社会工程建设中的重点内容。化工材料科学与工程研究是化工生产中的重点内容,本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析,针对其中存在的问题,提出促进化工材料科学与工程发展的对策,并对未来社会发展的化工材料科学趋势演变进行畅想。希望相关的研究能够促进我国化工产业的发展。 【关键词】化工材料科学与工程 发展现状 趋势分析 研究 化工材料科学与工程是社会经济发展的主要驱动力之一,同时能够带动信息技术与生物技术的发展。在以科学技术为主导的当今社会中,无论是高校中还是化工企业中,都需要培养化工材料科学与工程的专业人才,创新材料科学与工程的发展。从化工材料科学与工程的发展中找寻其中存在的问题,以便于后期的工程技术研发。 1 化工材料科学与工程的发展现状分析 1.1 化工材料科学与工程的发展历程 化工材料科学与工程的从个个单一分来的学术系统中,逐渐实现走向了科学之间的相互融合。在社会发展的进程中,材料科学的应用与社会建设步伐息息相关。单一化的材料科学发展不能适应社会发展需求,各个材料学科之间应该实现相互交叉、渗透、移植,从细分最终走向综合化的发展。在20世纪40年代,基础科学与工程之间的相互渗透较差,固体物理学与材料工程学之间的互不融合。从60年代起,材料科学与工程学能够实现交互,材料科学与材料工程之间的大部分内涵能够实现重叠,化工材料科学与工程得到了教育界的广泛认可[1]。 1.2 化工材料科学与工程在教育界的发展 化工材料科学与工程是高校教育中的重点内容,该门学科经过多变的研究与演变,衍生出中诸多的子学科。以美国麻省理工学院材料学科专业演变为例,与化工材料科学与工程相关的专业课程有:地质与采矿工程、采矿与冶金、冶金与材料科学等。欧美等国家将在材料教育方面的认识比较深,将很多高校中的冶金、陶瓷、电子材料等科目统称为材料,材料教学内容逐渐扩大,应用到社会建设中的诸多领域中。目前,我国重点高校相继设立材料科学与工程学院,针对于化工方面的教学改革,在原设置专业的基础上,补充了非金属的工程材料的内容。化工材料科学与工程的发展能够打破原专业设置的界限,加强专业间的渗透和联系,教学内容实现了更新。截止至2003年7月份,具备材料科学与工程的院校占据我国的高校的总数的34%。化工材料科学与工程的教学逐渐展现出了新思路[2]。 2 化工材料科学与工程的发展趋势 2.1 化工材料科学与工程教学中创新性人才培养 化工材料科学与工程的发展,以来社会化工企业的技术研发还远远不够,为了更好的促进化工材料科学的发展,在未来的科技社会中,化工材料科学与工程还需要与教育实现紧密结合。促进化工新材料的研发与应用,需要在高校中培养优秀的材料科学人才,与社会高精尖材料研发机构构成联动机制。对于材料科学的人才培养要求极为严格,一方面需要学生具有较好的结构力学基础,另一方面还要向学生传授学生微系统、纳系统、生物系统。同时还需要进行材料结构、性能、工艺等工程的研究,以计算机技术进行材料科学的模拟研发。高校能够为社会输送创新性的人才,是社会化工企业实现稳步发展的关键。创新性人才的能够促进化工新材料的研发,保障化工材料领域更新[3]。 2.2 化工新材料的研发 在科技信息不断发展的当今社会中,对于化工材料的研发技术越来越先进,我国化工材料科学与工程的未来发展,需要与科技信息技术相互融合,研发出具有更多功能的化工新材料。这些新材料的研发与应用能够在传统材料的优势基础上,为人们的生活提供更多的便利。 2.2.1 纤维材料 化工新材料“十三五”发展规划在即,很多具有高技术含量、高价值知识密集和技术密集的新型材料,在社会建设中能够发挥出无线的潜力。这些新材料与传统的材料相比,在质量上更加的轻便,在性能上的更加的好,在功能上更加的强大,附加值更加的高。那么何为化工新材料,化工新材料是指一些包含高性能纤维复核材料,这些才能够在国防军工、航空航天、新能源及高科技产业中应用广泛,同时化工新材料在建筑、通信、机械、环保以及海洋开发中用途更大。有专家指出,全球纤产量在近十年内的长幅为3%,而高性能的纤维在全球范围内产量增长能够达到30%,也就是说,在未来的几年间是高性能纤维发展的黄金期[4]。 2.2.2 聚酰亚胺 有机高分子材料也是化工新材料的另一类,与传统的高分子材料相比,聚酰亚胺的综合性比较强,特点突出。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、分离膜、纳米、液晶、激光等领域。在物理性质上,耐高温达 400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃,熔点特征不明显。并且该种材料绝缘性能极高。通常情况下,103赫下介电常数为4.0;在化学性质上,聚酰亚胺可以被分为脂肪族、芳香族、半芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其在微电子领域发挥着重要的作用。 3 结语 综上所述,化工材料科学与工程化工研发领域中的重点内容,提升对于化工材料科学与工程的研发,能够有效的促进化工领域发展。本文对化工材料科学与工程的发展现状进行分析,与社会发展趋势相互结合,研究其在未来的发展方向。在未来,需要对化工材料科学与工程教学中进行创新性人才培养,鼓励化工新材料的研发,实现科技创造未来。 材料科学论文:材料科学与工程专业的实验室教学地位思考 [摘要]站在一级学科专业角度理解“材料科学与工程”实践教学的含义,剖析目前我国高等学校本科实验室在实践教学方面存在的问题。提出高等学校的实践教学应该以培养大学生科学实验及工程实践的能力为目的,以传授科学发现的实验方法、研究手段以及工艺技术为任务,并在认知学科知识、掌握专业技能基础上实现大学生创新能力的培养;实验室应该是完成实践教学任务的主要基地,实验室建设应该是高校实践教学基地建设的落脚点与主要方向。 [关键词]实验室;实践教学;工程实践能力;人才培养 0引言 “材料科学与工程”专业是一级学科专业,深刻理解专业内涵,是保证实现专业人才培养目标的关键。从培养专业人才的角度,专业教学自然包括学科理论知识与专业实践能力协调统一的两个部分。如何进行专业实践能力的培养是高校普遍关注的问题,也是目前高校教育工作者的重点研究课题[15]。伴随国家对教育的重视和大量投入,用于培养学生实践能力的基础设施得到完善。然而,这并不意味着专业实践能力培养的问题得到解决,恰恰相反,社会要求高校改革实践教学模式,培养高素质工程实践能力人才的呼声日益强烈。深刻思考高校实践教学现状,目光聚焦教学实验室,高校教学实验室的性质、作用与地位值得再审视。高校教学实验室的建设方向对高校实践教学模式改革的影响作用值得探究。 1从“材料科学与工程”的学科内涵理解专业实践教学的涵义“材料科学与工程”学科是研究有关材料成分/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系的科学技术与生产。对此,材料科学与工程专业的基本教育要面向学科的要素,自然科学知识与工程技术知识应该是构成知识结构的主要方面。就理论教学而言,要以系统的知识学习和综合思考能力培养为主,强调宽厚的基础、学科知识横向与纵向间的联系。理论教学的核心任务,就是培养专业理论素质。实践教学不应该仅是理论的再现和简单证明,而是强调理论在应用中的相关性和综合性,同时引导和激发学生走向科学研究和工程实践的起点。实践教学的任务和目的就是培养大学生获取科学知识的能力与工程实践的能力。基于此,确立了高校实践教学改革以及实践教学基地建设的方向。高校教学实验室是完成实践教学任务,实施学生工程实践能力培养计划的主体,高校实践教学改革以及实践教学基地建设的对象是教学实验室(以下简称实验室)。 2我国材料科学与工程专业教育的发展现状对实践教学的要求2.1重视宽口径材料类人才的培养 材料类型已经覆盖了金属材料、无机非金属以及高分子材料材料工程方面,覆盖了金属的成型与加工、无机非金属工程、高分子材料工程以及冶金工程等。材料科学与工程专业的实践教学应该与此对应,重视宽口径的科学研究和工程实践能力的培养[3]。 实际上,在专业人材培养过程中,各个学校依据自身条件和发展定位而限定“宽口径”的“度”,即办学特色。由此,也决定了“宽口径的科学研究和工程实践能力的培养”的实践教学内涵对于每个学校来讲是有一定限度的。实验室对于实现“宽口径”的科学研究和工程实践能力的培养目的具有了可行性。 2.2培养模式由“专业培养”向“学科培养”方向发展各教学环节的学科性特点日益突出:在课程设置上,普遍注重学科式课程,专业课程已从中心地位转向了载体地位;在课程内容上,围绕学科发展和技术进步,培养学生适应社会科技发展的大方向。实践教学与学科性内容的关联性日益紧密[4]。例如,大功率X射线衍射仪、透射电子显微镜等高、精、尖设备大量向本科教学开放;普遍提倡本科生低年级开始进入科研团队,参与导师的科研工作;毕业论文或设计题目普遍要求真题真做。实验室对于实现宽口径的科学研究和工程实践能力的培养的有效性日益彰显。宽口径的科学研究与工程实践能力培养的主体地位也日益凸显。 2.3实践教学方面的投入由基础转向专业 伴随国家对教育的重视和大量投入,培养学生实践能力的基础设施得到完善,学生的实际操作动手水平、分析和解决问题的能力得到了明显的提高。以天津理工大学为例,在经历“十五”、“十一五”基础实验室专项投资建设基础上,投资0.24亿元进行了“十二五”建设,以学科与专业综合建设作为重点,加强教学科研创新平台以及人才培养质量建设。实践教学方面的投入已由基础转向专业,投入的趋向突显学科性。科学研究和工程实践能力的培养越来越可以立足于实验室。 2.4材料科学与材料工程相结合的综合性人才的培养日益受到重视随着社会的发展及国际竞争日趋激烈,社会对材料研究专门人才的需求淡化了材料科学与材料工程的概念,对材料科学与材料工程相结合综合性人才的需求增加。 伴随专业教学内容学科化、综合化,实践性更强,探索性更强。以专业认识实习或企业化的现场实践为实施方式的教学模式呈现出不适应性。实验室建设作为学校教学改革的重要部分,其建设易于朝向保障实现材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标发展。从高校的性质与任务、高校实验室建设的目的,以及从现实条件来看都是符合逻辑的。 3高等学校实验室实践教学现状的思考与改革措施3.1高等学校实验室实践教学现状的思考 1) 以科学实验教学涵盖实践教学。实验室的实践教学过于强调学科性:教学内容突出学科化,教学方式强调科学探索。与此对应,用于实践教学的投资趋向于科学研究设备。实验设备现代化、高精尖化以及专门化。这种实践教学现状使科学探索深度不断加大,基础实践能力逐渐淡化。虽然对教师与大学生双方的科学素质要求越来越严格,但基本技术的实际操控能力越来越弱化。如果以宽口径的科学研究与工程实践能力的培养标准来衡量高等学校实验室的实践教学,对学生工程实践能力的培养会被弱化。 从材料测试分析方法的课程教学来讲,由于侧重电子探针、原子探针等现代分析手段,材料成分分析最基础的化学分析方法被淡化,而化学分析方法是工程实际中测定钢平均成分的基本方法。大学生就业主体还在企业,仍面向工程实际。大学教育,特别是工科的大学教育,工程知识的教学偏弱,大学生就业难,社会接受度低,这些也是需要考虑在内的客观原因。 另外,先进科研手段层出不穷,先进工程技术不断发展。在先进科技面前,面对高精尖、高价值科技手段,存在看得见却摸不得的客观现实。不能上手,实践能力无从培养。 除此之外,在科技飞速发展的今天,要求大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内了解新的科学研究方法,培养出相适应的科学研究能力,是不可能的,也是不可行的。 2) 实验室实践教学存在明显的教学实验性。高等学校实验室的实践教学受传统的思想影响,实验教学依课程开设,且在内容上注重理论知识的验证,正所谓教学实验,而非实验教学。而且,在实验教学内容中对科学发现的历史缺乏重视。科学发现的历史,不仅在于体现知识体系的形成过程,有助于学生更好地理解、掌握知识,而且在于展现了探究科学的思想方法、在探究科学问题中所采用的技术手段以及技术手段的选择使用、改进与发展的过程,这些恰恰表现的是工程实践的核心内容。 在实验教学形式上,所谓基础性、设计性及综合性实验的划分,多是从实验内容的量、涉及知识性的面及工作难度角度,而非从实验教学的内涵上来考虑。项目之间相互独立,缺乏系统性,且实验项目在内容设置上重复现象严重;实践教学在培养学生创新意识、专业实验能力及科学研究基本能力方面的主体地位与作用上没有有效体现;学生创新意识不能得到有效激发;教学过程未能切实体现以学生为本、学为主体的教育理念。 传统的实验室教学模式不适应宽口径的科学研究与工程实践能力的培养这一实践教学的内涵,实验室教学的实质作用未有效体现。 3) 高校实验室教学的优势尚待发挥且不能与工程实践相协调。按照传统观念,实验室的实践教学注重科学理论相关的工作。在此观念下,设立的实验室多属于科学实验型实验室,而非工程实践基地。为弥补这一不足,高校多致力于建设校外工程实践基地,使本属于学校自身的实践教学体系,被分成校内的实验室实践教学与校外的工程实践教学两部分,使得科学研究和工程实践能力的培养出现脱节,不能协调统一。 校外实践基地的建设有效支撑高校实践教学。因而,许多高校大力建设校外产学研基地,实施“卓越工程师”培养计划等。在“十二五”期间,天津市投资了4.25亿元用于实施卓越人才教育培养计划,建设10个可共享的工程实践教育中心。在实践中发现,所谓工程实践基地实践教学的内容与形式偏向工程,一定程度上弱化实践教学的科学研究与工程实践能力的协调统一,对材料科学与材料工程相结合的综合性人才培养目标的实现具有一定局限性。同样,工程实践基地建设为适应科技飞速发展的现实,满足大学生群体在一个相对较短的、确定的时间段内掌握不断涌现的新的科学技术是不可能的,也是不可行的。另外,由于企业客观现实的限制,校外产学研基地的工程实践教学效果确实大打折扣。况且,在信息交流高度发展的今天,是否需要花大力气建设校外产学研基地以完成工程实践教学是一个值得商榷的问题。 3.2高等学校实验室实践教学改革措施 1) 提高对实验室工作重要性的认识。高等学校实验室是学生实践能力培养及实施工程素质教育的重要场所,保证教学质量及实现人才培养目标的重要基地。党的十八届五中全会已经明确,内涵发展、提升教育教学质量是“十三五” 高等学校改革的核心。必须树立以学生为本,实施知识传授、能力培养、素质提高协调发展的实验教学观念,提高实验教学对培养创新型人才重要性的认识,深化实验教学改革,支撑教育教学质量的提升。 2) 加强实验室建设,深化实验教学改革。首先,通过管理体制创新,实现实验室的角色转换。高等学校实验室建设,要以深化改革现有实验教学体系和管理体制为核心。通过体制创新,打通实验教学与理论教学的教师身份界限,在建立起满足实验教学需要的高素质实验教学队伍基础上,形成设备先进、资源共享与开放服务的实验教学环境,提高实验教学水平,支持实践教学质量的提升,使实验室真正成为实施实践教学任务的主要基地。 其次,通过理念创新,打通科学研究与教学实践之间的界垒,有效地实现教研相长,培养了学生的实践能力。通过理念创新,形成科学研究与教学实践协调一致、科研研究室与教学实验室协调统一的机制,实现教研相长。学术性的教学模式,打通了科研研究验室与教学实验室的管理界垒,专业教学任务由团队协调处理,应该是一个积极的探索。 4结束语 实践教学改革是高校特别是工科院校教育改革的重要部分。实践教学改革是保障学校培养满足社会发展需要的,科学发现与工程实践能力相结合的综合性人才的重要支撑。从高等教育发展面临的形势要求、高校的性质与任务,以及学科专业建设内涵与发展方向的逻辑出发,高校实验室应该培养大学生获取科学知识能力与工程实践能力的能力。借助体制创新,使实验室真正成为实施实践教学任务的核心载体。教育者应通过理念创新,打通科学研究与教学实践之间的界垒,使实验室真正成为学生获取科学知识与进行工程实践能力培养的主要基地。
化学与健康论文:生物化学课教学与心理健康教育的结合 摘要:高职学生正处于青少年向成年过渡的重要时期,随着学习生活由普通教育向职业教育转变,发展方向由升学为主向就业为主转变,面临职业竞争日趋激烈和就业压力日益加大的环境变化,他们在自我意识、人际交往、求职择业以及成长、学习和生活等方面难免产生各种各样的心理困惑。本文就高职生物化学课教学与心理健康教育的有机结合进行阐述,指出专业课教师在学科教学中有机结合心理健康教育,是促进高职学生思想道德素质、科学文化素质和心理健康素质协调发展的重要途径。 关键词:高职;生物化学;心理健康 在大力弘扬工匠精神的今天,高职学生不仅要掌握专业技能与知识,还要具备过硬的素养,树立健康向上的意识。《中共中央国务院关于进一步加强和改进大学生思想政治教育的意见》中明确表示,高等学校各门课程都具有育人功能,所有教师都负有育人职责。为了贯彻国家的教育方针,落实中央的精神,教育部印发的《中等职业学校学生心理健康教育指导纲要》更是提出明确要求,心理素质培养与职业教育培养目标相结合;在实习实训中渗透心理健康教育。为了有效促进高职学生思想道德素质、科学文化素质和心理健康素质的协调发展,教师在学科教学中有机结合心理健康教育,必将成为行之有效的途径。 一、遵从心理规律,营造和谐课堂 教师既要具备专业知识素养,又要掌握心理学常识,在课堂中营造积极向上、人人平等、轻松愉悦的和谐氛围。充分发挥学生的主观能动性,鼓励学生积极思考,主动求知,不断获得学习成就感,激发起学生的学习兴趣和热情,使他们迈进更广阔的知识海洋。要用发展的眼光看待学生,多赞扬学生的可取之处,少批评强化学生的错误,帮助学生塑造梦想,建立信心。既要给不同层次的学生平等的锻炼机会,也要做到因材施教,对不同性格、不同层次的学生给予相应的帮助和指导。让每位学生感受到教师对他们的尊重和信任,从而营造和谐课堂,加强师生积极互动,提升教学效果。 二、在理论教学中,践行教书育人 教师在备课时要充分挖掘专业知识理论中能拓展到心理健康知识的内容。例如,在介绍氨基酸形成肽键的理论教学中,总结出不管何种氨基酸,都以α-氨基和α-羧基发生脱水缩合的规律。引导学生在解决问题和面临困难时,要理清思路,分清主次,专注重点,减少干扰。在介绍糖、脂、蛋白质、维生素等物质的功能时,把它们的优缺点对比介绍,帮助学生树立辩证思维,客观评价,学会多角度看问题。 三、在实践教学中,追求知行合一 纸上得来终觉浅,绝知此事要恭行。实验实训课是实现心理健康教育的重要环节。在实验实训课上,教师要求学生严格遵守实验室守则和安全注意事项,帮助学生树立规范和严谨的科学态度以及对公物、对人、对己的责任意识和自我保护意识。实验实训课上,教师鼓励学生边做边想,主动探索,不拘泥于教材,敢于质疑,勇于创新。实验实训课上,教师引导学生合理安排时间、器材、试剂等资源,培养计划和协调能力,同时,引导学生互帮互助、团结协作,培养他们的沟通交往能力。最终帮助学生在实践中达到科学素养和人文素养的共同提升。 四、小结 高职学生是宝贵的人才资源,是民族振兴的支柱,是祖国发展的希望。而高职学生正处于青少年向成年过渡的重要时期,随着学习生活由普通教育向职业教育转变,发展方向由升学为主向就业为主转变,面临职业竞争日趋激烈和就业压力日益加大的环境变化,他们在自我意识、人际交往、求职择业以及成长、学习和生活等方面难免产生各种各样的心理困惑,这应当引起高职学校的高度重视。如何在生物化学这门专业基础课的教学中巧妙渗透心理健康教育,根据教学内容和学生实际情况,探索出切实可行的方法,是教师义不容辞的责任。循序渐进,坚持不懈地推进高职生物化学教学与心理健康教育的有机结合,一定可以帮助学生在掌握生物化学知识的同时,树立自尊、自爱、自律、自强的健康心理和优秀品质,同时开发他们的潜能,提升他们的创新精神和实践能力,最终增强社会适应能力。 作者:诸戌娴 化学与健康论文:某生物医药与健康研究院化学楼的通风系统设计 [摘要] 通过对某生物医药与健康研究院化学楼的通风系统设计介绍,阐述了通风柜的各种类型、特点,通风柜排风系统风量、风压的计算,风机的选型,排风管材质的选择,通风系统的控制以及有机废气的处理方式。 [关键词] 化学实验室 实验室通风 通风柜 通风系统设计 有机废气处理 一、概述 该化学楼位于某生物医药与健康研究院广州科学城新建科研园区一期内,为新建建筑。主要从事化学新药的研究与实验,主要排放的废气为含挥发性有机化学物质的废气。该大楼共四层,每层建筑面积1110平方米,每层设七间化学实验室,每间设8台通风柜;首层为预留,二至四层共设二十一间化学实验室,共设168台通风柜。其中一间化学实验室(所有相同)平面布置如图一,共8台通风柜,每4台通风柜合用一排风系统,系统图见图二。 二、通风柜的种类及选型 通风柜是实验室中常见的一种局部排风设备,从其结构、使用条件、排风效果、安全经济等考虑,通风柜的种类有如下几种: 1、顶抽式通风柜,一般用于需加热的实验,实验过程中产生大量的热量,具有良好的排风效果;缺点是通风柜操作口处的风速不均匀,靠近台面处有旋涡气流产生。 2、狭缝式通风柜 在其顶部和后侧设有排风狭缝,后侧部分的狭缝,可设置一条或两条(在中部和下部)。由于上、中、下三个部位都设有排气口,气流流经狭缝时,会产生节流效应,变静压为动压,再变动压为静压,使通风柜内有一股较强的负压气流,使操作口处的风速达到均匀,产生良好的排风效果。 3、旁通式通风柜 通风柜排风量是按操作口全开时的截面积及设计风速来计算的,有时不需人操作时会把柜间关小些,由于排风量保持恒定,在操作口调节门下进气口的风速将变大。对有些实验操作如:用火加热,使火焰晃动,产生不利的影响。所以通风柜设置了旁通口解决以上问题,当操作口调节门上移开大时,旁通口被调节门阻档,不起旁通作用,空气由操作口直接进入通风柜;当调节门下移关闭时,旁通口开启,一部分空气从旁通流入柜内,使操作口风速基本稳定。 4、风幕式通风柜 也称补风型通风柜,把占总排风量70%左右的新风送到操作口,或送到通风柜内,专补给排风使用,其余30%左右的排风由室内空气补充。新风可根据实验要求来决定是否需要过滤、冷却、加热等处理。由于补风型通风柜排走的室内空气较少,保证安全情况下,节能,常用于有空调要求的实验室或洁净室。 三、通风系统的设计 1、通风柜排风量的确定,由公式计算: L=3600 FVβ m3/h 式中L―排风量(m3/h) F―操作口面积,按全部打开计算(m2,开口高取0.5m)。 V―操作口平均风速(m/s),无毒有害物,操作口吸风速度采用0.25~0.375 (m/s);有毒或有危险的有害物,操作口吸风速度采用0.4~0.5(m/s);极毒物或少量放射性有害物,操作口吸风速度采用0.5~0.6(m/s);本项目为第二类。 β―安全系数,取1.05~1.1 四台通风柜组合成一排风系统的风量计算如下: L=4×3600×1.8×0.5×0.5×1.1=7128m3/h 2、排风机风压的确定,首先计算系统阻力,再乘以1.1左右的余量,以克服使用过程中产生的不利因素。系统阻力由以下组成:风管沿程阻力+局部阻力+消声器阻力+净化处理装置终阻力。按排风管其中一套最长距离通风系统计算,排风机风压约935Pa 3、风机的选型,根据通风量、风压确定通风机的型号,选用玻璃钢离心风机BF4-72No4A,转速2900r/min,风机功率5.5kW。可满足要求。传动方式采用A式电动机直联传动,效率高,曲线平坦 性能稳定可靠,维护方便,使用寿命长。 4、排风管材质的选择,所有排风管道、阀门、软接均采用耐腐蚀型,常用管材有PVC圆管材、PP圆管材、硬聚氯乙烯板材方管,无机玻璃钢方管,除无机玻璃钢方管外,其它管材均非不燃材质。由于要穿越了不同的防火分区,项目采用厚度为25mm厚不燃无机玻璃钢风管,圆支管(不穿防火墙)采用优质圆形PVC管材。 四、排风有机废气处理 根据 《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996?) 及 《环境空气质量标准》 (GB3095 ―1996)要求,所有废气的处理要达到国家规范的允许排放标准。实验室排放废气的处理常用的方法有中和法与吸附法,中和法用于无机类废气的处理,无机类废气体含成份有:HCL、HF1、NO、NO2、NH3、CL2、CO、SO2、SO3、H2S等,它处理方式是采用废气净化塔,通过对废气中可溶于某溶剂的吸收和洗涤,通过传热和传质使废气中的某种组分吸收到溶剂中;吸附法用于有机类废气的处理,有机类废气体含成份有:甲醛、甲醇、苯、甲烷、乙烷、乙炔等,它处理方式采用活性炭吸附箱,利用活性炭本身高强度的吸咐力,结合风机作用将有机废气分子吸咐住。 经征询化学实验室研究人员,化学实验过程中产生的废气主要为有机废气,并且根据业主方提供的环评报告要求“经活性碳吸附处理后通过通风管道高空排放,活性碳去除率一般在90%以上,本项目有机废气的排放经处理后可达标,可满足《广东省大气污染物排放限值标准》(DB44/27-2001)的要求。”。本项目废气处理采用抽屉式活性炭吸附箱,并在活性炭过滤前增加了初效过滤袋(G4),以增加活性炭寿命。 五、结束语 本文作者历经该项目从2007年土建开始设计,到2010年竣工投入使用。在设计此类项目中,还需注意以下几方面问题: 1、通风管道要与建筑专业的配合,现在很多科学实验室建筑不注意各种管网位置的预留,造成各种的管道设计的困难。该项目多达42套排风系统,通过与建筑专业的配合,在每层两间实验室之间建筑的中间设置排风井至天面,避免了过长的排风管道,隐藏了排风管道。 2、项目选择了补风旁通型定风量通风柜,由于地处广州,新风并未经冷、热处理,冬季补风带对着实验人员直吹,影响了人体的舒适性,经改进,封堵部分补风口,使补风尽量往通风柜两边补,并改造补风机控制方式,补风机可直接启停,关闭补风机时,由窗外自然补风。 3、由于共用了新风管道补风,调试时各通风柜补风不易平衡,经新风管阀门的调整,基本达到平衡,类似该类项目新风设计尽量单独引进,以便各通风柜补新风量的调节。 化学与健康论文:高中化学健康教育的实践与研究 【摘 要】随着社会的不断发展和进步,整个国民的健康都面临着严峻挑战,化学学科凭借着独特的优势,构建了自己的化学健康教育目标体系,并形成自己的教学模式,保障了人类的健康。 【关键词】高中化学;健康教育;实践与研究 健康教育是高中化学培养目标的一个重要内容,在高中化学的教材中,专门设置了一个主题就是“化学与健康”。健康教育已不仅是化学学科的发展要求,更是社会生活的发展趋势。所以,我们在进行化学教学的过程中,要积极进行健康教育,让学生通过化学知识的学习,认识化学处处与自己的健康有关,从而提高他们学习的积极性。 一、化学健康教育的内容目标体系 健康教育是涉及众多领域的教育主题,每个科目都不同程度的承载着健康教育的职责,但是,因为化学学科的特殊性,化学学科承载了较多的健康教育的责任,因为它化学与人类有着极为特殊的关系。化学关注环境,化学关注能源和材料等,这些也都是在关注人类生存,这些自然将化学与健康联系在了一起。 随着化学新课程改革的逐步深入,健康教育的内容在化学学科课程结构中逐步形成体系,也不断得到了强化。下表就概括了化学学科健康教育的内容标准: 1.内容:认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。 学习方式:讨论:合成氨、药物合成、合成材料、环境保护等对提高人类生活质量的影响。 所属模块和主题:化学1,认识化学学科 2.内容:了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 学习方式:无 所属模块和主题:化学1,主题:常见无机物及其应用 3.内容:认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物。 学习方式:讨论:食用油脂对人体健康的意义。 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 4.内容:说明氨基酸、蛋白质的结构和性质特点,能列举人体必需的氨基酸。 学习方式: 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 5.内容:通过实例了解人体必需的维生素的主要来源及其摄入途径。了解维生素在人体中的作用。 学习方式:调查:矿泉水中的微量元素及其作用。 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 6.内容:认识微量元素对人体健康的重要作用。 学习方式:查阅资料并讨论:铅、碘元素对人体健康的影响。 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 7.内容:了解合理摄入营养物质的重要性,认识营养均衡与人体健康的关系。 学习方式: 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 8.内容:了解人体新陈代谢过程中的某些生化反应。 学习方式: 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 9.内容:知道常见的食品添加剂的组成、性质和作用。 学习方式:查阅某些食品的标签,了解其中的营养成分和所含的添加剂。 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 10.内容:通过实例了解某些药物的主要成分和疗效。 学习方式:查阅资料:常用药物的成分、结构与疗效。 所属模块和主题:选修,主题1化学与健康 11.内容:举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能,评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。 学习方式:查阅资料并讨论:复合材料的应用和发展前景。 所属模块和主题:选修,主题2生活中的材料 12.内容:知道主要的居室空气污染物;了解其对人体的危害。 学习方式:讨论:如何减少或避免甲醛等挥发性有机物、氡等对居室空气的 污染 所属模块和主题:选修,主题3化学与环境保护 13.内容:能说出氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,查阅资料了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。 学习方式:阅读与讨论:蛋白质结构的复杂性。实验:蛋白质的性质。 所属模块和主题:5.有机化学基础,主题3糖类、氨基酸和蛋白质 从以上内容我们可以看到,化学健康教育的内容极为广泛,既包含了健康意识,也有健康知识,甚至还教会学生一些健康技能,这些都体系了化学学科与人类健康的密切关系,凸显了化学学科对保障人类健康的重要价值和作用。 二、化学健康教育的模式。 在上面内容可以看到,化学健康教育的内容,基本是通过讨论,阅读,查阅资料,实验等方式进行学习,这些学习方式体现了一个共同的特点就是“探究和体验”,还有一些内容需要教师自己决定和安排,我们也可以从“探究和体验”的方式进行设计。这种教学模式对学生树立健康意识,形成健康习惯,具有极大的促进作用。也就是说,化学健康教育适合这种教学模式,有利于教学效果的提高。 总之,健康教育关系到整个民族的身心健康,它不仅仅是化学学科的责任,更是我们每个人的义务。随着社会的不断发展和进步,整个国民的健康都面临着严峻挑战,化学学科凭借着独特的优势,发挥着重要的价值和作用,这就是构建化学健康教育的意义之所在。 化学与健康论文:心理健康教育在化学教学中的渗透与融合 摘要:在化学教学实践中,着眼于学生的全面发展,从化学学科教学的特点出发,结合心理健康教育理论,在化学教学中渗透心理健康教育,可以挖掘化学学科中的心理健康教育内容,探索实施心理健康教育的新途径,大幅度提高化学教学质量。 关键词:心理健康;化学教学;渗透与融合 新课程背景下,在化学教学实践中,着眼于学生的全面发展,从化学学科教学的特点出发,结合心理健康教育理论,在化学教学中渗透心理健康教育,可以挖掘化学学科中的心理健康教育内容,探索实施心理健康教育的新途径,大幅度提高化学教学质量。 《义务教育化学课程标准》提出,化学课程改革以提高学生的科学素养为主旨,通过知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个方面具体体现化学课程对学生科学素养的要求,以上三个维度无一例外需要依托心理规律去实现,特别是情感态度的获得和价值观的形成。知识掌握与心理发展是相辅相成的两个方面,学生心理发展在知识掌握中进行,而学生心理素质的发展又能有效促进知识的掌握,这已为许多研究所证实。抓住了学科教学这个关键,适时施行心理健康教育渗透,就能抓住实施心理健康教育的根本途径和主要阵地。可见,在化学学科教学中渗透与融合心理健康教育有重要的现实意义。 一、激发学习动机,提高自我效能 如果学生对学习缺乏真正的兴趣,学习的动力就不会持久;如果学习只是满足某种外在要求的手段,学生在学习中就难以体验到学习的快乐,这对学生长远发展是不利的。我们在教育过程中强调内部学习动机,但也要重视外部学习动机的作用。教师一方面应逐渐使外部动机作用转化为内部动机作用,另一方面又应利用外部动机作用使学生已经形成的内部动机作用处于持续的激起状态。因此,教师需要有意识地将学习的意义和价值巧妙地渗透在教学过程中,并在期待的学习行为发生后给予表扬和鼓励,这种强化就会激励学生在今后表现出更多期待的行为。如利用作业批改中的简短评语渗透心理健康教育,可以使学科渗透心理健康教育效果得以强化。老师在批改作业时巧妙运用简短评语,能使学生清楚认识自己的优缺点,调动学生的学习热情和积极性。短短的几字评语往往起到“拔动千斤”的作用。 二、有效应用心理学规律,不断提高化学教学艺术 心理学是描述规律的科学,教育自然要遵循科学,但应用科学规律则是艺术,有赖于教师们根据自己的特定情境去创造。心理学效应是对教育学、心理学知识的综合运用,只要我们细心体味,灵活运用,一点小小的知识也会产生奇妙的效果。 1.拉瓦赫效应---点燃孩子智慧的火花 拉瓦赫效应是指每一个学生因其生理、心理、潜质的差异,环境的不同,他们的学习潜能就不同。在教育教学过程中,我们要正视学生的个体差异,仔细观察、冷静分析,用心去寻找学生的长处并及时鼓励强化,用心去点燃孩子智慧的火花,激发孩子奋斗的动力。学生找到自己潜能的优势方向,经过努力就能取得显著的进步,通过进一步引导,把这一种成功的喜悦、奋斗的勇气、努力的动力移情到知识的学习上,就会带动学生不断进步。 2.引导学生进行积极归因,提高自我动机水平 学生对成败结果的归因不仅会带来不同的情绪情感体验,影响他们对未来成就的期望,而且会影响他们的行为表现和学业成绩。对学习进行正确的归因训练,可以提高学生对学习成绩成功的期望,使学生追求成功的动机增强,从而提高学生的自我动机水平。通过自我归因水平测试、归因理论的学习、案例分析以及自我探索等活动可以帮助学生更加清楚地认识自己的归因方式,学习积极的归因方式。美国著名心理学家布鲁纳说过:“学习者不应是信息的被动接受者,而应该是知识获取过程的主动参与者。”只有当学生亲身参与、主动探究,才能将所学知识内化到自己的知识体系之中。只有通过学生自主内省,才能真正达到掌握知识、提升能力、强化动机的目的。通过此次活动,学生们对教师更加信任和亲近,学习兴趣有所增强,学习方法更加科学,学习效率有所提高。 三、突出化学学科特点,找准渗透心理健康教育的切入点 1.充分利用化学学习内容的内在美,激发学生学习兴趣 化学实验是创造化学美的源泉,经常让学生在实验过程中欣赏感受化学美,提供学生审美创美的时间和空间,就会消除对化学的误解,激发探索化学的浓厚兴趣,产生热爱生活、愉悦和谐、乐观向上等积极情绪。例如在学习氢氧化钠与二氧化碳反应这一性质时,向学生展示二氧化碳与氢氧化钠溶液反应形成美丽的喷泉、使气球不吹自大等实验,学生啧啧称奇,学习兴趣得到充分激发,这时要求学生根据所学知识分析原理,他们的积极性十分高涨。 2.探究讨论,引导学生自主构建知识的意义 为更深层次激发学生学习化学的兴趣和参与意识,给学生创设研究问题的情景,让学生亲自去感受、探索问题,寻找解决问题的方法,让学生了解科学家的研究方法,根据已学知识来自己设计实验,完成实验,找出最佳方案,产生解决问题的满足感。放手让学生参与的做法激励了学生积极思考的意识,增强了化学实验思维能力,拓宽了学生的知识面,变被动、机械的学习为主动灵活的学习,学生动手能力也得到很大提高。学生对化学学科的兴趣由表及里,由浅入深,达到情感的升华,真正成为自身发展的需要。例如;实验探究溶液的酸碱度对头发的影响、酸雨对植物生长的影响等实验都可引导学生进行有效探索,达到更深层次培养学生学习兴趣的目的。 科学探究是初中化学的一种重要的学习方式,它为学生的合作与交流创造了一个很好的平台。而合作的意识和能力,是现代人所应具备的基本素质。科学探究的开展将努力创设有利于人际沟通与合作的教育环境,使学生学会交流和分享研究信息、创意及成果,发展乐于合作的团队精神。例如:在讲中和反应时,按以下步骤进行学习:①在试管中加入氢氧化钠溶液,向其中滴加稀盐酸并观察实验现象;②为探究氢氧化钠和稀盐酸是否发生了反应,现提供以下药品:氢氧化钠溶液、稀盐酸、石蕊溶液、酚酞溶液、pH试纸等,请各小组讨论,看那组找的方案多,由小组长记录每人的方案,然后以小组为单位,汇报各组的方案,在此基础上,让学生合作来做实验,这样的课堂气氛有利于培养学生的积极主动、坚持探究、合作与交流的能力。 化学与健康论文:人体内的化学元素与人体健康 【摘要】人体是由有机物、无机物组成,人体中除了C、H、O、N几种元素以水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在外,其余的元素主要以无机盐的形式存在。体内的无机盐能调节人体的新陈代谢,促进身体健康。 【关键词】化学元素 人体健康 有些元素是构成人体组织的重要材料,并通过复杂的化学变化转化为人体的各个组成部分。人体本身是一个复杂的化学反应系统,生命现象就是一系列复杂的有机物相互制约、彼此协调的变化过程的体现。 一、人体内的化学元素 构成人体的元素很多。有些元素在人体内含量较多,如O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl和Mg共11种元素,占人体体重的99%以上,属于常量元素。其它元素在人体内含量微小,仅占体重的1%不到,属于微量元素。其中F、I、Si、Cr、Cu、Mn、Fe、Co、Mo、Zn、V、Ni、Sn、Se共14种元素,是在人体正常生命活动中所必需的而含量又低于人体总量的0.01%的元素,称为必需微量元素;其中Al、Ba、Ti等人体内不必有的微量元素,称为非必需微量元素;其中Hg、Pb、Cd、Tl、Be等对人体有很大危害的元素,称为有害微量元素。 二、一些常量元素在人体内的生理功能 常量元素在人体中的主要生理作用是维持细胞内、外液的渗透压的平衡,调节体液的酸碱度,形成骨骼支撑组织,维持神经和肌肉细胞膜的生物兴奋性,传递信息使肌肉收缩,使血液凝固以及酶活化等。 1.碳、氮、氧、氢是人体必需的常量非金属元素 C、H、O、N几种元素以水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在于体内。氮是构成蛋白质的重要元素,是人体的生命元素。蛋白质是构成细胞膜、细胞核、各种细胞器的主要成分。动植物体内的酶也是由蛋白质组成。此外,氮也是构成核酸、脑磷脂、卵磷脂、叶绿素、植物激素、维生素的重要成分。 2.钠、钾、镁、钙是人体必需的常量金属元素 Na+、K+、Mg2+、Ca2+四种离子占人体金属离子总量的99%。如果得不到足量的食盐,就会患缺钠症。主要症状是恶心、肌肉痉挛、神经紊乱等,严重时会导致死亡。 镁是体内多种酶的激活剂,对维持心肌正常生理功能有重要作用。钙是构成骨骼和牙齿的主要成分。钙和镁都能调节植物和动物体内磷酸盐的输送和沉积。钙能维持神经肌肉的正常兴奋和心跳规律,血钙增高可抑制神经肌肉的兴奋,血钙降低,则引起兴奋性增强而产生手足抽搐。 3.磷也是人体必需的常量元素,主要参与机体组成及能量代谢 人体骨骼,牙齿中的磷为钙量的一半,磷也是软组织的重要成分。此外,机体中的磷还有许多结构性的性能:贮存能量、活化物质、组成酶的成分、调节酸碱平衡。 三、微量元素在人的生命活动中有着十分重要的作用 微量元素与人类健康密切相关。已引起国内外营养界和医学界的普遍重视。 (一)必需微量元素的功能 人体正常生命活动中所必需的而含量又低于人体总量的0.01%的元素是必需微量元素。每种必需微量元素都有其特殊的生理功能。尽管它们在人体内含量极少,但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。一旦缺少了这些必需的微量元素,人体就会出现疾病,甚至危及生命。 总的来说,必需微量元素在人体中的主要功能是:作为细胞和组织的成分、作为功能蛋白质的成分、维持身体内的渗透平衡、作为酶的激活物、参与神经脉冲的传递。 1.碘 通过甲状腺素发挥生理作用,维持中枢神经系统结构。是合成甲状腺激素的重要微量元素。 2.硅 硅元素在人体内,主要参与粘多糖的合成与代谢。人体缺硅,可导致关节硬化和动脉硬化,以及其它心血管疾病。 3.锌 是人体中最重要的微量元素之一,是直接参与免疫功能的重要生命相关元素,锌缺乏时,会引起食欲减退、免疫功能低下、眼睛呆滞无神、皮肤粗糙易感染、贫血、视力下降、毛发枯燥,甚至引起肝脾肿大,从而导致发育缓慢。 4.氟 是骨骼和牙齿的正常成分。可预防龋齿,防止老年人的骨质疏松。 5.钴 是维生素B12的重要组成部分。钴对蛋白质、脂肪、糖类代谢、血红蛋白的合成都具有重要的作用,并可扩张血管,降低血压。 6.铬 可预防高血压,防治糖尿病、高血脂胆石。铬元素 可协助胰岛素发挥作用,防止动脉硬化,促进蛋白质代谢合成,促进生长发育。但当铬含量增高,如长期吸入铬酸盐粉,可诱发肺癌。 7.铜 铜还与人体皮肤的弹性、润泽有密切的关系。其主要功能是参与造血过程;增强抗病能力;参与色素的形成。铜含量在体内减少时,会影响铁的吸收,导致铁的利用障碍,最终发生缺铁性贫血。 8.锰 能刺激免疫器官的细胞增值,大大提高具有吞噬、杀菌、抑癌、溶瘤作用的巨噬细胞的生存率。 9.硒 是免疫系统里抗癌的主要元素,可以直接杀伤肿瘤细胞。硒具有抗氧化,保护红细胞的功用。 10.铁 铁在人体中含量约为4―5克。铁在人体中的功能主要是参与血红蛋白的形成而促进造血。缺铁常常导致缺铁性贫血。 (二)非必须微量元素对人体的影响 1.铝(Al)是非人体必需元素。 2.砷(As)也是非人体必需元素。 3.硼(B)也是非人体必需元素。 (三)有害微量元素 还有一些微量元素对身体能造成伤害。如铊过高易患脱发症;汞污染能使人口齿不清、步态不稳、面部痴呆、耳聋眼瞎、全身麻木,最后神经失常,身体弯弓,高叫而死,损伤中枢神经系统。严重者合并性格改变,口腔炎症和双手震颤;铅能损坏所有体内器官,影响智力发育和骨骼发育,造成消化不良和内分泌失调,导致贫血、高血压和心律失常,破坏肾功能和免疫功能等;镉污染能使各个关节针刺般疼痛,轻微活动能引起多发病理骨折,最后衰弱疼痛而死。 由此看来,这些看来不起眼的元素,对人的健康有着举足轻重的作用。微量元素对人体特别重要,摄入量过多过少都能引起疾病。人体内各种元素含量都要保持一定的比例。 化学与健康论文:大学生自主文化学习的Flow体验与心理健康的关系研究 摘 要 采用特质流畅量表-2和自测心理健康量表对193名大学生进行调查。结果表明大学生自主文化学习中的Flow体验与心理健康之间显著正相关,Flow体验可以预测其心理健康水平。 关键词 自主学习 Flow体验 心理健康 Flow体验是指人们对某一活动产生浓厚兴趣并推动个体完全投入其中的一种积极情绪体验。具有技能挑战平衡、行动意识融合、清晰目标、明确反馈、全神贯注、控制感、自我意识丧失、时间变换、享受体验9项特征。以教育为背景的Flow体验研究很少,大学阶段的自主文化学习较为普遍,在教学目标的宏观调控及教师指导下,学习者要控制自己学习的能力,根据自身条件和需要制订并实现具体学习目标,因此探索大学生自主文化学习中的Flow体验更具现实意义。本研究将自主文化学习范围限定为上一门喜欢的课、完成一项有难度的作业或实验、看一本有价值的专著等。 有研究发现,Flow体验有助于提升幸福感,与降低压力、积极情绪、生活满意度之间显著正相关。由此看出,Flow体验与心理健康存在相关,本研究旨在探寻大学生自主文化学习中的Flow体验能否预测其心理健康水平。 1研究设计 1.1研究对象 对大学四个年级学生分层随机抽样,发放问卷280份,收回有效问卷193份。男生75人,女生118人;大一48人,大二47人,大三50人,大四48人。 1.2研究工具 1.2.1特质流畅量表-2 包含九个维度,33题,五点计分,本研究中问卷%Z系数为0.861。 1.2.2心理健康自测量表 包含正向情绪、心理症状和负向情绪、认知功能三个维度,15题,十点计分,重测信度为0.791,本研究中的%Z系数为0.859。 1.3 数据处理 采用SPSS进行数据统计分析。 2结果与分析 2.1 Flow体验与心理健康的性别差异比较 通过分析发现,Flow体验总分在性别上无显著差异,自我意识丧失、时间变换两个维度,男生得分显著高于女生,享受体验维度,男生得分显著低于女生。男女生心理健康差异不显著。 2.2年级差异比较 通过分析发现,Flow体验和心理健康总分在四个年级上均无显著差异,清晰目标维度,大四学生得分显著高于大一、大三;时间变换维度,大四学生得分显著低于大二、大三;心理症状和负向情绪维度,大四学生得分显著高于其余年级。 2.3 Flow体验与心理健康的关系 通过分析发现,Flow体验总分与心理健康总分显著正相关,Flow体验九个维度与心理健康三个维度间大部分也呈显著正相关。 2.4 Flow体验对心理健康的预测 以Flow体验的九个维度为预测变量,心理健康总分为结果变量,采用逐步进入法进行回归预测,得到回归方程: 心理健康=2.607+全神贯注*0.543+挑战–技能平衡*0.620+控制感*0.305-时间变换*0.2988。 该回归方程的决定系数R2=0.484,说明全神贯注、挑战技能平衡、控制感、时间变换四个维度对心理健康水平有预测作用。 3讨论 3.1不同性别、年级的Flow体验、心理健康特点 本研究被试以文科生居多,学习方法类似,且自主文化学习范围有所限定,因此Flow体验不存在性别差异。同时,女生喜欢结伴学习,男生擅长独立思考,因此男生更容易融入到学习中,降低对周围事物的关注,失去对时间的正确觉知,女生更愿意分享完成任务的喜悦感,并将其作为强化未来学习的最好鼓励。大四学生即将毕业,面临升学或求职的抉择,比起低年级学生,更明白自己想要什么,因此大四学生目标性更强。但是,时间有限任务重,他们对时间变换的感受就会低于其它年级。 大四学生比其他年级的心理症状和负向情绪少,说明近年来学校加强的心理健康教育起到一定作用,大四学生在人生转折点虽压力重重,但学习目标明确,Flow体验提供给个体幸福感、积极心理、低紧张度,加之四年来的相关社会实践,耐挫、耐压力性有所提高,而低年级学生对未来还处于迷茫状态,面对各种挑战不知所措。 3.2 Flow体验与心理健康的关系 Flow体验与心理健康显著正相关,即越能体会到Flow体验,心理健康水平越高。全神贯注、挑战技能平衡、控制感、时间变换四个维度对心理健康水平有预测作用,解释率达到48.4%。自主文化学习中,通过挑战有一定难度的任务,感受自己技能和挑战水平的平衡、掌控挑战任务的进展,以至于失去正确的时间知觉,这种体现自我价值实现的Flow体验增强了大学生的幸福感,使大学生对学习更满意、更乐观,有助于提高心理健康水平。研究者建议,学校教育不应仅是知识和技能的灌输,更应该注意培养自主学习的能力和良好的学习习惯;教育工作者应当为学生创造产生Flow体验的条件,激发学生Flow状态,从而提高和促进大学生的心理健康水平,促进学生的发展。 化学与健康论文:化学重金属元素与人体健康 摘 要: 城市土壤是经过人类活动长期干扰或直接“组装”,并在城市特殊的环境背景下发育起来的土壤,它与自然土壤和农业土壤相比,既继承了原有自然土壤的某些特征,又有其独特的成土环境和成土过程,表现出特殊的理化性质和土壤生物系特征。城市土壤由于能够作为接纳多种途径释放的重金属的汇总,因此,城市土壤中重金属含量的高低常常可以作为指示城市环境污染强弱的“示踪物”。 关键词: 城市土壤 重金属污染 人体健康 城市人口集中,工业发达,交通拥挤,人类活动影响强烈,城市土壤作为地球生物圈的一个组成部分,有一定的生态、环境和经济功能。城市土壤中污染物主要是重金属、多环芳烃和多氯联苯,其中以重金属污染最为严重,因此,城市土壤中重金属已被许多学者作为指示城市环境污染程度的一个非常有用的指标。 目前,对于重金属主要有以下几种看法:(1)重金属是指原子密度大于5.0g/cm■或6.0g/cm■的金属元素,这一大类元素大约有40种。(2)元素周期表中原子序数大于钙的金属元素,即从钪起为重金属。(3)重金属即为有毒金属。 上述三种定义都欠准确。例如,尽管金属铝的原子密度只有2.7g/cm■,但在对环境造成污染和对生物健康表现出极大的伤害酸性环境中,它的毒性随着溶解性的增加而增加。鱼鳃对铝离子中比较敏感,阿尔茨海默氏病是铝累积在脑中而引发的疾病。而某些元素的原子密度虽然大于5.0g/cm■或6.0g/cm■,但并没有表现出潜在的毒性。 重金属作为一类特殊的污染物,具有明显地不同于其他污染物的特点:第一,重金属在环境中不会被降解,主要通过沉淀—溶解、氧化—还原、络合或螯合作用、胶体形成、吸附—解吸等一系列物理、化学以及生物作用进行迁移转化,参与和干扰各种环境生物地球化学过程和物质循环过程,最终以一种或多种形态长期滞留在环境中,造成永久性的潜在危险。第二,有些重金属是生物生长发育所必需的营养素,这些因素具有很强的生物富集能力,只有超过一定浓度时,它们才被称为污染物,会产生更高的生物积累,并对生物的生长发育产生副作用;有些重金属为生物的生长发育非必需,它们具有与许多矿物营养因素相同或相似的外层电子层结构,能通过扩散和细胞膜渗透而进入生物体内,发生生物累积。这些金属在环境中只要微量存在,即可产生毒性效应,影响生物的生长发育。第三,环境的中某些重金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的重金属化合物,如汞的甲基化作用。第四,重金属在进入生物体后,不易被排出,在生物链中的生物放大作用十分明显,在较高级的生物体内可成千上万倍地富集起来,然后通过食物链进入人体,在人体的某些器官中蓄积起来,造成慢性中毒,影响人体健康。 因此,土壤重金属污染不仅影响土壤的性质,而且关系到植物、动物甚至人类的健康,而且一旦土壤被重金属污染,就很难彻底消除。由于重金属污染物具有多源性、隐蔽性、一定程度的长距离传输性和污染后果的严重性等特征,因此应该特别注意防止土壤的重金属污染。 重金属元素进入城市土壤后,由于其迁移性极低和难以被微生物分解的特性而被累积于城市土壤中,然后通过风力、水力或植物等介质最终危及人类健康和恶化生态环境。在人体中,每时每刻都在进行着化学元素参与其间的高度精细的化学反应。化学元素不仅是构成人体的基本材料,而且在人体的生长、发育、疾病、死亡中起着非常重要的作用。人类在长期发展过程中,经过反复的适应与驯化,形成了具有调节自己的生理功能来适应不断变化的环境的能力。人类的疾病多是机体在化学性因素、物理因素和生物性因素作用下,功能、代谢及心态上发生的病理变化到一定程度所表现出来的特殊临床症状。 决定某种化学元素对人体有害或无害的重要因素,主要是元素的量。德国科学家在研究生物必需元素时,发现植物缺少某种元素不能成活,元素适量时茁壮生长,当元素过量时就显示出对植物的毒性,甚至死亡。重金属摄入人体内,一般不会发生器质性损伤,而是通过化合、置换、络合、氧化还原、协同或拮抗等化学的或生物化学反应,影响代谢过程或酶系统,所以毒性的潜伏期较长,往往经过几年或几十年时间才显示出对健康的病变。已有研究表明:某些有毒的重金属严重地影响人类健康。 重金属与人体健康的部分调查情况:(1)对人的肝有影响的是As、Be;(2)对人的肾有影响的是Cd、Hg、Pb;(3)对人的生殖有影响的是As、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Se、Tl;(4)对人的神经有影响的是As、Hg、Mn、Ni、Pb、Sn、Tl;(5)对人的视觉有影响的是Hg、Pb;(6)对人的免疫有影响的是Ni;(7)对人的呼吸有影响的是Cr、Ni、V、Pt;(8)对人的皮肤有影响的是As、Cr、Ni;(9)对人的心血管有影响的是As、Cd、Pb;(10)对人的血液有影响的是As、Cu、Pb。 近一个世纪来,各国癌症发病率一直处于上升状态。特别是20世纪70年代以来,癌症的发病率在大多数国家居于前三位,病人人数逐年增多。近年来,世界卫生组织的报告认为引起癌症的主要原因是环境因素,因此,癌症病因及其防治成为科学研究的关系大致可以分为三类:已肯定具有致癌作用元素、可疑致癌元素和促癌元素。 重金属元素与癌的部分调查情况:(1)已被确定为致癌的元素有As、Cd、Hg、Ni、Pb、Cr、Sb;(2)可疑致癌的元素有Be、Co、Cd、Se、Tl、Zn;(3)促进致癌的元素有Cu、Mn。
材料管理论文:金属纳米材料管理 摘要综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题。提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术,并对今后的研究及发展前景进行了展望。 关键词纳米晶块体材料制备非晶晶化机械合金化深过冷 自80年代初德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后[1],纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应,使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能[2],使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的热点。为使这种新型材料既有利于理论研究,又能在实际中拓宽其使用范围,探索高质量的三维大尺寸纳米晶体样品的制备技术已成为纳米材料研究的关键之一。本文综述国内外现有块状金属纳米材料的制备技术进展,并提出今后可能成为块状金属纳米材料制备的潜在技术。 1现有块状金属纳米材料的制备技术 1.1惰性气体凝聚原位加压成形法 该法首先由H.V.Gleiter教授提出[1],其装置主要由蒸发源、液氮冷却的纳米微粉收集系统、刮落输运系统及原位加压成形(烧结)系统组成。其制备过程是:在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子,刮板将收集器上的纳米微粒刮落进入漏斗并导入模具,在10-6Pa高真空下,加压系统以1~5GPa的压力使纳米粉原位加压(烧结)成块。采用该法已成功地制得Pd、Cu、Fe、Ag、Mg、Sb、Ni3Al、NiAl、TiAl、Fe5Si95等合金的块状纳米材料[3]。近年来,在该装置基础之上,通过改进使金属升华的热源及方式(如采用感应加热、等离子体法、电子束加热法、激光热解法、磁溅射等)以及改良其它装备,可以获得克级到几十克级的纳米晶体样品。纳米超饱和合金、纳米复合材料等也正在利用此法研究之中。目前该法正向多组分、计量控制、多副模具、超高压力方向发展。 该法的特点是适用范围广,微粉表面洁净,有助于纳米材料的理论研究。但工艺设备复杂,产量极低,很难满足性能研究及应用的要求,特别是用这种方法制备的纳米晶体样品存在大量的微孔隙,致密样品密度仅能达金属体积密度的75%~90%,这种微孔隙对纳米材料的结构性能研究及某些性能的提高十分不利。近年来,尽管发展了一些新的纳米粉制备方法如电化学沉积[4]、电火花侵蚀(sparkerosion)[5]等方法,但与这些方法相衔接的纳米粉的分散、表面处理及成型方法尚未得到发展。 1.2机械合金研磨(MA)结合加压成块法 MA法是美国INCO公司于60年代末发展起来的技术。它是一种用来制备具有可控微结构的金属基或陶瓷基复合粉末的高能球磨技术:在干燥的球型装料机内,在高真空Ar2气保护下,通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢球与研磨体之间相互碰撞,对粉末粒子反复进行熔结、断裂、再熔结的过程使晶粒不断细化,达到纳米尺寸[6]。然后、纳米粉再采用热挤压、热等静压等技术[7]加压制得块状纳米材料。研究表明,非晶、准晶、纳米晶、超导材料、稀土永磁合金、超塑性合金、金属间化合物、轻金属高比强合金均可通过这一方法合成。 该法合金基体成分不受限制、成本低、产量大、工艺简单,特别是在难熔金属的合金化、非平衡相的生成及开发特殊使用合金等方面显示出较强的活力,该法在国外已进入实用化阶段。如美国INCO公司使用的球磨机直径为2m,长3m,每次可处理约1000kg粉体,这样的球磨机1993年在美国安装有七座,英国安装有二座,大多用来加工薄板、厚板、棒材、管材及其它型材。近年来,该法在我国也获得了广泛的重视。其存在的问题是研磨过程中易产生杂质、污染、氧化及应力,很难得到洁净的纳米晶体界面,对一些基础性的研究工作不利。 1.3非晶晶化法 该法是近年来发展极为迅速的一种新工艺,它是通过控制非晶态固体的晶化动力学过程使晶化的产物为纳米尺寸的晶粒。它通常由非晶态固体的获得和晶化两个过程组成。非晶态固体可通过熔体激冷、高速直流溅射、等离子流雾化、固态反应法等技术制备,最常用的是单辊或双辊旋淬法。由于以上方法只能获得非晶粉末、丝及条带等低维材料,因而还需采用热模压实、热挤压或高温高压烧结等方法合成块状样品[8]。晶化通常采用等温退火方法,近年来还发展了分级退火[9]、脉冲退火[10]、激波诱导[11]等方法。目前,利用该法已制备出Ni、Fe、Co、Pd基等多种合金系列的纳米晶体,也可制备出金属间化合物和单质半导体纳米晶体,并已发展到实用阶段。此法在纳米软磁材料的制备方面应用最为广泛。值得指出的是,国外近年来十分重视块体非晶的制备研究工作,继W.Klement、H.S.Chen、H.W.Kui等采用真空吸铸法及合金射流法制备出Mg-La-TM、La-Al-TM、Zr-Al-TM系非晶块体之后,近几年日本以Inoue为代表的研究小组在非晶三原则指导下,又成功地采用合金射流成形及深过冷与合金射流成形相结合的方法制备了厚度分别为2mm、3mm、12mm、15mm、40mm、72mm的Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)[12]、(Fe,Co,Ni)70Zr8B20Nb2[13]、(Nd,Pr)-Fe-(Al,Ga)[14]、Zr-Al-Cu-Ni[15]、Pd-Cu-Si-B[16]系的非晶块体。我国北京科技大学的何国、陈国良最近也采用合金射流成形法获得8mmZr65Al7.5Cu17.5Ni10[17]的非晶块体,这些研究结果为该法制备及应用块体纳米材料注入了极大生机。 该法的特点是成本低,产量大,界面清洁致密,样品中无微孔隙,晶粒度变化易控制,并有助于研究纳米晶的形成机理及用来检验经典的形核长大理论在快速凝固条件下应用的可能性。其局限性在于依赖于非晶态固体的获得,只适用于非晶形成能力较强的合金系。 1.4高压、高温固相淬火法 该法是将真空电弧炉熔炼的样品置入高压腔体内,加压至数GPa后升温,通过高压抑制原子的长程扩散及晶体的生长速率,从而实现晶粒的纳米化,然后再从高温下固相淬火以保留高温、高压组织。胡壮麒等利用此法已获得4×3(mm)的Cu60Ti40及3×3(mm)的Pd78Cu6Si16晶粒尺寸为10~20(nm)的纳米晶样品[18,19]。该法的特点是工艺简便,界面清洁,能直接制备大块致密的纳米晶。其局限性在于需很高的压力,大块尺寸获得困难,另外在其它合金系中尚无应用研究的报道。 1.5大塑性变形与其它方法复合的细化晶粒法 1.5.1大塑性变形方法 在采用大塑性变形方法制备块状金属纳米材料方面,俄罗斯科学院R.Z.Valiev领导的研究小组开展了卓有成效的研究工作,早在90年代初,他们就发现采用纯剪切大变形方法可获得亚微米级晶粒尺寸的纯铜组织[20],近年来他们在发展多种塑性变形方法的基础上,又成功地制备了晶粒尺寸为20~200(nm)的纯Fe、Fe-1.2%C钢、Fe-C-Mn-Si-V低合金钢、Al-Cu-Zr、Al-Mg-Li-Zr、Mg-Mn-Ce、Ni3Al金属间化合物、Ti-Al-Mo-Si[21-23]等合金的块体纳米材料。 1.5.2塑性变形加循环相变方法 1996年我国赵明、张秋华等[24]将碳管炉中氩气保护下熔炼的Zn78Al22超塑性合金,经固溶处理后通过小塑性变形和循环相变(共析转变),获得了晶粒尺寸为100~300(nm)的块状纳米晶体。 该方法与其他方法相比具有适用范围宽,可制造大体积试样,试样无残留缩松(孔),可方便地利用扫描电镜详细研究其组织结构及晶粒中的非平衡边界层结构,特别有利于研究其组织与性能的关系等特点并可采用多种变形方法制备界面清洁的纳米材料,是今后制备块体金属纳米材料很有潜力的一种方法。如将此法与粉末冶金及深过冷等技术相结合,则可望利用此法制备金属陶瓷纳米复合材料[21],并拓宽其所能制备的合金成份范围。 除以上主要方法外,近年来还发展的有喷雾沉积法、离子注入法等块体金属纳米材料制备技术,在此不再一一赘述。 2直接制备块状纳米晶的潜在技术 2.1脉冲电流直接晶化法 近年来,关于脉冲电流对金属凝固组织的影响已屡见报道:80年代,印度学者A.K.Mistra首先在Pb68Sb15Sn7共晶及Pb87Sb10Sn3亚共晶合金中通以40mA/cm2的直流电,发现凝固后组织明显细化[25],M.Nakada等人在Sn85Pb15合金凝固过程中通脉冲电流后,也发现凝固组织细化且发生枝晶向球状晶转变[26],J.P.Barnak等研究了高密度脉冲电流对Sn60Pb40和Sn63Pb37合金凝固组织的影响[27]。结果证实,脉冲电流可增加过冷度,并可使共晶的晶粒度降低一个数量级,且晶粒度随脉冲电流密度增加而降低。周本濂等不仅在实验上研究了脉冲电流对合金凝固组织的影响[28],而且在理论上用经典热力学和连续介质电动力学对脉冲电流作用熔体的结晶成核理论和结晶晶粒尺寸的计算作了深入研究[29,30],指出脉冲电流密度达到0.1GA/m2时,在理论上可获得大块纳米晶,按该理论对Sn60Pb40合金进行计算,结果与实验值基本一致。由于理论上要求的一些金属纳米化的临界脉冲电流密度在工程上能够达到且与实验值基本符合,加之脉冲电流的快速弛豫特点可限制纳米晶粒的长大,使作者相信,随着脉冲电流对金属凝固影响机制的进一步研究及实验装置的进一步完善,超短时脉冲电流处理在某些合金上有可能使熔体直接冷凝成大块纳米晶材料,并成为直接晶化法制备纳米晶材料的潜在技术之一。 2.2深过冷直接晶化法 快速凝固对晶粒细化有显著效果的事实已为人所知。急冷和深过冷是实现熔体快速凝固行之有效的两条途径。急冷快速凝固技术由于受传热过程限制只能生产出诸如薄带、细丝或粉体等低维材料而在应用上受到较大的限制。深过冷快速凝固技术,通过避免或清除异质晶核而实现大的热力学过冷度下的快速凝固,其熔体生长不受外界散热条件控制[31],其晶粒细化由熔体本身特殊的物理机制所支配,它已成为实现三维大体积液态金属快速凝固制备微晶、非晶和准晶材料的一条有效途径[35]。由于深过冷熔体的凝固组织与急冷快速凝固组织具有很好的相似性[36]并且国外已在Fe-Ni-Al、Pd-Cu-Si[37]等合金中利用急冷快速凝固获得纳米组织,另外,近年来周尧和、杨根仓教授领导的课题组在Ni-Si-B合金中利用深过冷方法已制备出晶粒尺寸约为200nm的大块合金,并已探讨出多种合金系有效的熔体净化方法,加之作者近期又在Fe-B-Si系共晶合金中利用深过冷及深过冷加水淬方法成功地制备了几十~200nm,11×10(mm)的块状纳米材料,见图1a、图1b所示,因此有理由相信,通过进一步研究深过冷晶粒细化的物理机制,进而为深过冷晶粒的纳米化设想提供理论基础,同时研究出各种实用合金的熔体净化技术以及深过冷与其它晶粒细化技术相结合的复合制备技术,深过冷方法可望成为块体金属纳米材料制备新的实用技术。从目前的实验结果来看,深过冷晶粒细化的程度与合金的化学成分、相变类型、熔体净化所获得热力学过冷度的大小及凝固过程中的组织粗化密切相关。为进一步提高细化效果,除精心的设计合金的化学成分之外,发展更有效的净化技术是关键,另外探索深过冷技术与急冷、塑性变形及高压技术等相结合的复合细化技术,可望进一步拓宽深过冷直接晶化法制备纳米晶的成分范围。相信通过今后的不懈努力,该技术将会成为块状纳米晶制备的又一实用化技术。 3展望 纵观纳米材料的研究发展,不难看出,纳米材料的推广应用关键在于块体纳米材料的制备,而块体金属纳米材料制备技术发展的主要目标则是发展工艺简单,产量大适用范围宽,能获得样品界面清洁,无微孔隙的大尺寸纳米材料制备技术。其发展趋势则是发展直接晶化法纳米晶制备技术。 从实用化角度来看,今后一段时间内,绝大多数纳米晶样品的制备仍将以非晶晶化法和机械合金化法为主,它们发展的关键是压制过程的突破。此外在机械合金化技术中,尚需进一步克服机械合金化过程中所带来的杂质和应力的影响。对于能采用塑性变形等技术可直接获得亚微米级晶粒的合金系,拓宽研究系列,研究出与各种合金成分所对应的实用稳定的塑性变形及热处理工艺,并全面进行该类纳米晶材料的性能研究工作是此类技术走向实用的当务之急。 从长远角度来看,高压高温固相淬火、脉冲电流和深过冷直接晶化法以及与之相关的复合块状纳米材料制备技术及其基础研究工作,是今后纳米材料制备技术的研究重点。 相信随着块状纳米材料制备技术的不断研究和发展,在不远的将来会有更多的纳米材料问世,并产生巨大的社会、经济效益。 材料管理论文:氮化物衬底材料管理 宽带隙的GaN基半导体在短波长发光二极管、激光器和紫外探测器,以及高温微电子器件方面显示出广阔的应用前景;对环保,其还是很适合于环保的材料体系。半导体照明产业发展分类所示的若干主要阶段,其每个阶段均能形成富有特色的产业链。世界各国现在又投入了大量的人力、财力和物力,以期望取得GaN基高功率器件的突破,并且居于此领域的制高点。“氮化物衬底材料与半导体照明的应用前景”文稿介绍了氮化物衬底材料与半导体照明的应用前景的部分内容。 GaN、AlN、InN及其合金等材,是作为新材料的GaN系材料。对衬底材料进行评价要就衬底材料综合考虑其因素,寻找到更加合适的衬底是发展GaN基技术的重要目标。评价衬底材料要综合考虑衬底与外延膜的晶格匹配、衬底与外延膜的热膨胀系数匹配、衬底与外延膜的化学稳定性匹配、材料制备的难易程度及成本的高低的因素。InN的外延衬底材料就现在来讲有广泛应用的。自支撑同质外延衬底的研制对发展自主知识产权的氮化物半导体激光器、大功率高亮度半导体照明用LED,以及高功率微波器件等是很重要的。“氮化物衬底材料的评价因素及研究与开发”文稿介绍了氮化物衬底材料的评价因素及研究与开发的部分内容。 氮化物衬底材料与半导体照明的应用前景 GaN是直接带隙的材料,其光跃迁几率比间接带隙的高一个数量级。因此,宽带隙的GaN基半导体在短波长发光二极管、激光器和紫外探测器,以及高温微电子器件方面显示出广阔的应用前景;对环保,其还是很适合于环保的材料体系。 1994年,日本的Nicha公司在GaN/Al2O3上取得突破,1995年,GaN器件第一次实现商品化。1998年,GaN基发光二极管LED市场规模为US$5.0亿,2000年,市场规模扩大至US$13亿。据权威专家的预计,GaN基LED及其所用的Al2O3衬底在国际市场上的市场成长期将达到50年之久。GaN基LED及其所用的Al2O3衬底具有独特的优异物化性能,并且具有长久耐用性。预计,2005年GaN基器件的市场规模将扩大至US$30亿,GaN基器件所用的Al2O3衬底的市场规模将扩大至US$5亿。 半导体照明产业发展分类所示的若干主要阶段,其每个阶段均能形成富有特色的产业链: (1)第一阶段 第一阶段(特种照明时代,2005年之前),其中有:仪器仪表指示;金色显示、室内外广告;交通灯、信号灯、标致灯、汽车灯;室内长明灯、吊顶灯、变色灯、草坪灯;城市景观美化的建筑轮廓灯、桥梁、高速公路、隧道导引路灯,等等。 (2)第二阶段 第二阶段(照明时代,2005~2010年),其中有:CD、DVD、H-DVD光存储;激光金色显示;娱乐、条型码、打印、图像记录;医用激光;开拓固定照明新领域,衍生出新的照明产业,为通用照明应用打下基础,等等。 (3)第三阶段 第三阶段(通用照明时代,2010年之后),包括以上二个阶段的应用,并且还全面进入通用照明市场,占有30~50%的市场份额。 到达目前为止(处于第一阶段,特种照明时代),已纷纷将中、低功率蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、白光LED、蓝紫色LED等实现了量产,走向了商业市场。高功率蓝色发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和全波段InN-GaN等,将会引发新的、更加大的商机,例如,光存储、光通讯等。实现高功率蓝色发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和全波段InN-GaN实用化,并且达到其商品化,这需要合适的衬底材料。因此,GaN材料及器件发展,需要寻找到与GaN匹配的衬底材料,进一步提高外延膜的质量。 另外,就基础研究和中长期计划考虑,科技发展越来越需要把不同体系的材料结合到一起,即称之为异质结材料。应用协变衬底可以将晶格和热失配的缺陷局限在衬底上,并且为开辟新的材料体系打下基础。已提出了多种协变衬底的制备技术,例如,自支撑衬底、键合和扭曲键合、重位晶格过渡层,以及SOI和VTE衬底技术等。预计,在今后的10~20年中,大尺寸的、协变衬底的制备技术将获得突破,并且广泛应用于大失配异质结材料生长及其相联系的光电子器件制造。 世界各国现在又投入了大量的人力、财力和物力,并且以期望取得GaN基高功率器件的突破,居于此领域的制高点。 氮化物衬底材料的评价因素及研究与开发 GaN、AlN、InN及其合金等材料,是作为新材料的GaN系材料。对衬底材料进行评价,要就衬底材料综合考虑其因素,寻找到更加合适的衬底是作为发展GaN基技术的重要目标。 一、评价衬底材料综合考虑因素 评价衬底材料要综合考虑以下的几个因素: (1)衬底与外延膜的晶格匹配 衬底材料和外延膜晶格匹配很重要。晶格匹配包含二个内容: ·外延生长面内的晶格匹配,即在生长界面所在平面的某一方向上衬底与外延膜的匹配; ·沿衬底表面法线方向上的匹配。 (2)衬底与外延膜的热膨胀系数匹配 热膨胀系数的匹配也很重要,外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降,还会在器件工作过程中,由于发热而造成器件的损坏。 (3)衬底与外延膜的化学稳定性匹配 衬底材料需要有相当好的化学稳定性,不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降。 (4)材料制备的难易程度及成本的高低 考虑到产业化发展的需要,衬底材料的制备要求简洁,而且其成本不宜很高。 二、InN的外延衬底材料的研究与开发 InN的外延衬底材料就现在来讲有广泛应用的,其中有:InN;α-Al2O3(0001);6H-SiC;MgAl2O4(111);LiAlO2和LiGaO2;MgO;Si;GaAs(111)等。 Ⅲ-Ⅴ族化合物,例如,GaN、AlN、InN,这些材料都有二种结晶形式:一种是立方晶系的闪锌矿结构,而另一种是六方晶系的纤锌矿结构。以蓝光辐射为中心形成研究热点的是纤锌矿结构的氮化镓、氮化铝、氮化铟,而且主要是氮化镓、氮化铝、氮化铟的固溶体。这些材料的禁带是直接跃迁型,因而有很高的量子效率。用氮化镓、氮化铝、氮化铟这三种材料按不同组份和比例生成的固溶体,其禁带宽度可在2.2eV到6.2eV之间变化。这样,用这些固溶体制造发光器件,是光电集成材料和器件发展的方向。 (1)InN和GaN 因为异质外延氮化物薄膜通常带来大量的缺陷,缺陷损害了器件的性能。与GaN一样,如果能在InN上进行同质外延生长,可以大大减少缺陷,那么器件的性能就有巨大的飞跃。 自支撑同质外延GaN,AlN和AlGaN衬底是目前最有可能首先获得实际应用的衬底材料。 (2)蓝宝石(α-Al2O3)和6H-SiC α-Al2O3单晶,即蓝宝石晶体。(0001)面蓝宝石是目前最常用的InN的外延衬底材料。其匹配方向为:InN(001)//α-Al2O3(001),InN[110]//α-Al2O3[100][11,12]。因为衬底表面在薄膜生长前的氮化中变为AlON,InN绕α-Al2O3(0001)衬底的六面形格子结构旋转30°,这样其失匹配度就比原来的29%稍有减少。虽然(0001)面蓝宝石与InN晶格的失配率高达25%,但是由于其六方对称,熔点为2050℃,最高工作温度可达1900℃,具有良好的高温稳定性和机械力学性能,加之对其研究较多,生产技术较为成熟,而且价格便宜,现在仍然是应用最为广泛的衬底材料。 6H-SiC作为衬底材料应用的广泛程度仅次于蓝宝石。同蓝宝石相比,6H-SiC与InN外延膜的晶格匹配得到改善。此外,6H-SiC具有蓝色发光特性,而且为低阻材料,可以制作电极,这就使器件在包装前对外延膜进行完全测试成为可能,因而增强了6H-SiC作为衬底材料的竞争力。又由于6H-SiC的层状结构易于解理,衬底与外延膜之间可以获得高质量的解理面,这将大大简化器件的结构;但是同时由于其层状结构,在衬底的表面常有给外延膜引入大量的缺陷的台阶出现。 (3)镁铝尖晶石(MgAl2O4) MgAl2O4晶体,即铝酸镁晶体。MgAl2O4晶体是高熔点(2130℃)、高硬度(莫氏8级)的晶体材料,属面心立方晶系,空间群为Fd3m,晶格常数为0.8085nm。MgAl2O4晶体是优良的传声介质材料,在微波段的声衰减低,用MgAl2O4晶体制作的微波延迟线插入损耗小。MgAl2O4晶体与Si的晶格匹配性能好,其膨胀系数也与Si相近,因而外延Si膜的形变扭曲小,制作的大规模超高速集成电路速度比用蓝宝石制作的速度要快。此外,国外又用MgAl2O4晶体作超导材料,有很好的效果。近年来,对MgAl2O4晶体用于GaN的外延衬底材料研究较多。由于MgAl2O4晶体具有良好的晶格匹配和热膨胀匹配,(111)面MgAl2O4晶体与GaN晶格的失配率为9%,具有优良的热稳定性和化学稳定性,以及良好的机械力学性能等优点,MgAl2O4晶体目前是GaN较为合适的衬底材料之一,已在MgAl2O4基片上成功地外延出高质量的GaN膜,并且已研制成功蓝光LED和LD。此外,MgAl2O4衬底最吸引人之处在于可以通过解理的方法获得激光腔面。 在前面的研究基础上,近来把MgAl2O4晶体用作InN的外延衬底材料的研究也陆续见之于文献报道。其之间的匹配方向为:InN(001)//MgAl2O4(111),InN[110]//MgAl2O4[100],InN绕MgAl2O4(111)衬底的四方、六方形格子结构旋转30°。研究表明(111)面MgAl2O4晶体与InN晶格的失配率为15%,晶格匹配性能要大大优于蓝宝石,(0001)面蓝宝石与InN晶格的失配率高达25%。而且,如果位于顶层氧原子层下面的镁原子占据有效的配位晶格位置,以及氧格位,那么这样可以有希望将晶格失配率进一步降低至7%,这个数字要远远低于蓝宝石。所以MgAl2O4晶体是很有发展潜力的InN的外延衬底材料。 (4)LiAlO2和LiGaO2 以往的研究是把LiAlO2和LiGaO2用作GaN的外延衬底材料。LiAlO2和LiGaO2与GaN的外延膜的失配度相当小,这使得LiAlO2和LiGaO2成为相当合适的GaN的外延衬底材料。同时LiGaO2作为GaN的外延衬底材料,还有其独到的优点:外延生长GaN后,LiGaO2衬底可以被腐蚀,剩下GaN外延膜,这将极大地方便了器件的制作。但是由于LiGaO2晶体中的锂离子很活泼,在普通的外延生长条件下(例如,MOCVD法的化学气氛和生长温度)不能稳定存在,故其单晶作为GaN的外延衬底材料还有待于进一步研究。而且在目前也很少把LiAlO2和LiGaO2用作InN的外延衬底材料。 (5)MgO MgO晶体属立方晶系,是NaCl型结构,熔点为2800℃。因为MgO晶体在MOCVD气氛中不够稳定,所以对其使用少,特别是对于熔点和生长温度更高的InN薄膜。 (6)GaAs GaAs(111)也是目前生长InN薄膜的衬底材料。衬底的氮化温度低于700℃时,生长InN薄膜的厚度小于0.05μm时,InN薄膜为立方结构,当生长InN薄膜的厚度超过0.2μm时,立方结构消失,全部转变为六方结构的InN薄膜。InN薄膜在GaAs(111)衬底上的核化方式与在α-Al2O3(001)衬底上的情况有非常大的差别,InN薄膜在GaAs(111)衬底上的核化方式没有在白宝石衬底上生长InN薄膜时出现的柱状、纤维状结构,表面上显现为非常平整。 (7)Si 单晶Si,是应用很广的半导体材料。以Si作为InN衬底材料是很引起注意的,因为有可能将InN基器件与Si器件集成。此外,Si技术在半导体工业中已相当的成熟。可以想象,如果在Si的衬底上能生长出器件质量的InN外延膜,这样则将大大简化InN基器件的制作工艺,减小器件的大小。 (8)ZrB2 ZrB2是2001年日本科学家首次提出用于氮化物外延新型衬底。ZrB2与氮化物晶格匹配,而且其具有匹配的热膨胀系数和高的电导率。主要用助熔剂法和浮区法生长。 自支撑同质外延衬底的研制对发展自主知识产权的氮化物半导体激光器、大功率高亮度半导体照明用LED,以及高功率微波器件等是很重要的。 材料管理论文:水泥防水材料管理 摘要:随着人们环境保护意识的逐步提高,无机环保型防水材料应用范围越来越广,“水泥基渗透结晶型防水材料”已逐渐成为地下混凝土结构防水堵漏工程的主要新型防水材料。国家主管部门为提高各地对该产品的认识,加速产品的市场推广应用,于二00二年颁布了国标GB18445-2001,同年,为适应工程需要,又在国标GB50208-2002《地下防水工程质量验收规范》中明确了验收标准,这对水泥基渗透结晶型防水材料的广泛应用起到了很好的推动作用。然而行业内还是存在一些不同的观点:有的认为混凝土本身具备自我抗渗能力,何必用这种渗透结晶型材料;有的感到此材料主要应用于地铁、隧道等大型项目,一般民用建筑采用渗透结晶型材料有些大材小用;有的对渗透深度和防水作用表示怀疑;也有的认为这类材料只适用于防水,不适用于堵漏工程等等。 关键词:水泥渗透;结晶型防水材料应用范围 一、要发挥防水材料防水和堵漏的共用性 渗透结晶型防水材料属于刚性防水材料,它具有其它材料难以比拟的二次抗渗性以及与结构的相融性。众所周知,混凝土结构最大的缺点就是开裂,结构的开裂就会带来渗漏,特别是地下工程,由于长期处于地下水的侵蚀和包围中,一旦开裂,渗漏特别严重。现在混凝土结构施工通过添加外加剂虽然能有效地控制结构前期的开裂,但是,结构在振动荷载、失水和降温引起的沉降、干缩和老化作用下产生的开裂渗漏是不能预期的,而防水的目的应该是针对结构后期开裂带来的渗漏,是一种预防性的措施,也就是说,怎样预防混凝土结构因不确定因素造成的开裂渗漏才是防水施工具有的实际意义。而因施工等原因造成的蜂窝状结构、钢筋孔产生的渗漏水现象,在结构形成的初期渗漏就开始了,这时的治理被习惯性称为堵漏施工。无论是防水还是堵漏施工都要对结构起到补强的作用,只有结构得到了补强,才能延缓渗漏的再次发生。 不妨举个实例,在浙江某会展中心的地下外墙防水施工中,因混凝土结构本身出现一些问题,基面蜂窝状情况比较严重,要返工事实上不太可能。施工单位在征得甲方、设计、监理等各方面认可后,果断采用“水泥基渗透结晶型防水材料”做地下外墙防水施工,设计每平方米用料2公斤,需要处理的基面,先采用堵漏的方式进行修复,再在基面表层做防水涂层,这样做既加强了混凝土结构的强度,也大大提高了结构表层的抗裂抗渗作用,使该项目顺利通过了土建结构的质量验收。 由于防水涂层的坚固,能有效封住结构基面微小开裂带来的渗漏。因此防水涂层的加强,不仅能增加水泥基渗透结晶型防水材料的水化反应空间,同时,也能确保防水涂层中有充足的活性水化反应物质来增加对混凝土结构的渗透结晶,对混凝土结构能直接起到补强的作用,这是聚氨脂涂料或其它防水材料所无法达到的良好效果。 任何事物都有它的两面性,水泥基渗透结晶型防水材料的防水原理其实不复杂,但如果缺少防水涂层的作用,渗透结晶物就吃不住高水压穿透,更抗不住结构开裂。反之,没有在混凝土结构内部的渗透结晶物,防水涂层再坚固,但缺少了抗水的密实度,照样要漏水。同样道理,在堵漏施工中,对渗漏结构的补强也就是做好堵漏施工的关键。笔者对防水和堵漏的概念是:防水是前期的措施后期的堵漏,堵漏是前期的手段后期的防水,只有把防和堵有机的结合起来,才能提高整体建筑工程的质量。 二、只有提高防水涂层的质量,才能达到真正的防水目的 水泥基渗漏结晶型防水材料的抗渗防水作用是显著的,但如何真正有效地发挥渗透结晶的作用,却有待重新认识。根据国家标准,试块在涂刷防水材料后的抗渗压力为1.2MPa,经过28天的养护,二次抗渗压力要求达到0.8MPa,以此类推,再过28天的三次抗渗压力是否更小,那么若干次后的抗渗能力呢?这和抗折抗压强度正好相反,这是否说明渗透结晶型防水材料每次抗渗能力的递减,随着时间的加长其防水能力也在衰退呢?其实不然。试验室里的测试数据,和实际工程运用情况往往是有一定差异的。“水泥基渗透结晶型防水材料”因其活性化学物质渗透结晶的特性,随着时间的推移,它的防水效果反而会越来越好,这一点,已经被大量工程实例所证实。当然,如果混凝土结构施工质量好,在正常没有渗水的混凝土结构基面上,用任何防水材料作防水施工表面效果都会是不错的。但一旦结构开裂带来渗漏,那么防水施工所带来的实际意义到底有多大?因此,只有把防水材料的施工确定在提高涂层的防水质量上,结合结构补强,才能达到真正的防水目的。 要提高涂层的防水质量,确定每平方米多少材料用量其实也是做好防水施工的关键,特别是水泥基渗透结晶型防水材料,存在着一个水化反应空间问题,也就是说,防水材料用量越多,防水涂层越厚,水化反应空间也就越大。反之则越小,有限的水化反应空间,要催化更多的活性化学物质产生更多的渗透结晶也是有限的。所以我们必须强调,涂层厚度按国标要大于0.8㎜,一般不超过2㎜,其间关键是和成本控制形成一个最恰当的比例。 无论是何种原因产生的渗漏,都是因为这个部位就是该结构的缺陷处,常规的用聚氨酯压浆的堵漏施工,它的施工方法不可能增强结构的补强,只是维持了结构原来的破坏状态,再说聚氨酯的聚化物长期浸泡在水中会逐渐变成糊状物而失去抗水性,一旦表层封堵结构裂开就丧失了堵漏的作用。因此,提高防水涂层的质量就显得更为重要了。 还是举个实例,在南京地铁三山街站站台层底板裂缝的堵漏施工中,施工单位只用渗透结晶型防水材料进行实堵,该站站台层底板开裂缝宽有1毫米左右,属严重的贯穿渗水缝,施工中先开凿堵漏槽,规格为10×12厘米的“U”形状,在槽内用速凝型材料干粉来进行吸水初堵,止水后用比槽相应宽的钢丝网片紧贴堵漏材料,再用缓凝型材料进行精堵至接近槽口剩2~3毫米,然后再用比槽口两边各宽3厘米的钢丝网片罩住槽面,用“水泥基渗透结晶型防水材料”做防水涂层抹平覆盖住钢丝网片。这样的施工其特点在于:首先,渗透结晶型防水材料的自膨胀率一般在0.24~0.79之间,10厘米宽的堵漏结构其膨胀值大约1毫米左右,能有效地补偿底板开裂缝微小的再张开,下层的“U”型钢丝网片在裂缝再张开的过程中起缓冲作用,上层的网片是防止今后地铁在运行中的震动把堵漏结构震裂,其实都是为加强堵漏结构的拉应力来确保堵 漏结构的完整,以封堵住底板的漏水,再加上表层的防水涂层的抗渗作用,可以说是万无一失了。这虽然是个特例,至少可以说明,无论是混凝土结构防水还是堵漏,都是在混凝土结构表层起到一个防挡水的作用。要想真正达到防水目的,就必须提高防水涂层的质量,“水泥基渗透结晶型防水材料”由于施工简单而往往容易使施工人员忽视这个问题,这在施工过程中应该引起我们的重视。 三、水是决定渗透结晶深度的主要因素。 混凝土结构的裂渗是个世界性的问题,许多发达国家虽然解决了结构前期的毛孔渗水问题,但终究解决不了结构的开裂带来的渗漏。结构的开裂就象人患了癌症,现在的医学水平虽不能根治,但能延长人的寿命。现在的防水技术也一样,防水材料虽不能根治混凝土结构的开裂,但最起码要有延缓结构开裂、防挡因开裂带来渗漏水的作用。 渗透结晶对防水到底有多大作用,在防水界尚有争论,通过几万倍的电子显微镜看到在混凝土结构中存在的晶体有多大的抗水作用,也许还不好评价,至于说通过长期的养护,结晶体能渗透到混凝土结构内部十几毫米或几十毫米甚至更多,到底渗透多深,厂家都比较含糊其辞。其实普通水泥通过水化反应本身就有结晶体生成,特别是现在应用较多的外加剂,都能通过水的作用催化水泥产生更多结晶体。 水泥基渗透结晶型防水材料确实能产生大量结晶,但渗透的深度还受条件限制,受到地下水酸碱度的影响,更受混凝土结构毛孔分布结构的影响,因为混凝土结构中的毛孔是由水泥浆包裹砂粒,水泥沙浆包裹石子的网格状错迭结构。根据我们的研究和分析,只要水通过混凝土结构防水表层对结构的侵淫有多深,那么结晶体的渗透就可能有多深。好比蜂窝结构、开裂缝造成的渗水,渗透结晶是根据水的回流来决定的,水在流动过程中碰上防水涂层产生回流,把防水涂层中的有效活性化学物质带到了内部与结构内部的游离子反应生成结晶物。因此,水的回流有多深那么结晶体的形成也应该有多深,多棱柱状的结晶体在毛孔和开裂缝内形成团状结晶体,吸附在孔缝壁间吸水膨胀,起到止水的作用。在无水状态下,防水涂层中的结晶体就不太可能会被激化渗透(碳激化的类似产品除外)。这也是为什么渗透结晶型防水材料,在施工过程中必须先把混凝土基面湿润的主要原因。所以说防水涂层所产生的结晶,部分通过水对结构表层的侵淫式回流渗透到了结构表层内部毛孔中,充实了毛孔中的结晶含量使结构表层更加密实,而大量结晶体则停留在涂层毛孔中吸水膨胀密实防水涂层。这种防水效果,绝对不是混凝土自防水所能达到的。 渗透结晶型防水材料,其防水理念针对的是混凝土结构一贯的病害特征,具有综合性的治理作用,既适合防水同时也适合堵漏,它的推广应用把防水和堵漏提升到了同一个概念。由于大量结晶很快就能产生,因此活性化学物对结构内部的侵淫也在很短的时间内就产生了。一般的防水材料在结构表层结晶的致密度要过28天才起抗水作用,而“渗透结晶型防水材料”在结构内部结晶的致密度15天后就起到抗水作用,它的早强能够适应低温寒流气候的施工而不影响施工效果,亦无需太多养护。 实践证明“水泥基渗透结晶型防水材料”在地下工程中的防水抗渗性能虽不至于神乎其神,但却优于普通防水材料,已是一个不争的事实。据2002年6月4日《房地产时报》报道:“水泥基渗透结晶型防水材料,过去一直被大量应用在地铁、隧道、桥梁和各类地下建筑防水工程。最近,该材料应用到住宅小区的防渗堵漏,收到良好效果。”可见它的应用范围已变得越来越广泛。 材料管理论文:戴尔电脑原材料管理战略 摘要:通过对DELL公司成功运用原材料管理战略的案例分析,介绍了其在原材料采购、供应商选择、原材料库存以及分配环节所采用的战略,以及强调了信息系统在DELL整个原材料管理过程中的重要作用。指出了原材料管理在21世纪全球化供应链管理中的巨大作用。 关键词:原材料管理战略;电子VMI与JIT结合管理技术;趋零库存;看板管理 1案例介绍 DELL作为目前全球在个人电脑和服务器市场领先的电脑公司,其竞争优势之一在于其在全行业中最低的成本结构,而此成本结构部分得益于DELL的原材料管理战略。 DELL建立了完整的信息系统贯穿于整个原材料管理始终,最终目标是除了正在供应商和DELL公司之间运送的原配件外,把所有的原料存货剔除供应链,使原配件不经过库存直接分配到生产各个环节,有效地以信息代替库存。同时其互联网上订货和采购供应系统也使公司做到了需求和供给同步,通过平衡供需将额外过时的存货最小化,为DELL带来了巨大的成本优势。而对于原材料供应商,DELL通过与其共享关键数据,使他们能把握原配件需求趋势的最新信息,并自主预测和提供恰好满足DELL需求数量和质量的原配件。 2案例分析 在DELL直销模式的背后是其出色的供应链管理,而其成功的供应链管理又起源于其独特的原材料管理战略: 2.1原材料采购战略 2.1.1电子VMI与JIT相结合的管理技术 DELL公司前期原材料采购战略选择的是ERP管理技术,本是希望以此来整合外部资源,但实践证明ERP无法帮助公司来实现这个目标,于是公司转向了VMI与JIT相结合的原材料采购管理技术。 VMI与JIT相结合的原材料采购技术的具体流程是:首先通过建立供应链的信息平台,利用信息系统来接受客户订单;然后通过供应链的管理平台将各个订单的消息传递给各个原配件供应商;同时,DELL进行及时的需求预测,每天三次将最新的预测结果通过网络提供给核心供应商,通知他们所需配件的相关信息,而供应商即可根据预测的结果及时组织相应的生产并迅速组织运货到装配厂,从而保证DELL的生产。在此过程中,DELL为了保证原材料的供应速度,其整个流程都是通过互联网或其他电子设备来进行的,因此说其采取的管理技术是电子VMI与JIT相结合的技术。 DELL在原材料采购上采用此种技术,不仅可以灵敏的响应市场需求变化,有利于实现零配件的趋零库存;同时能使DELL将库存负担,原配件的进货与配送负担转移给供应商,从而减少了库存风险以及原配件的存储成本;同时采用电子化的采购管理技术,有利于扩大采购市场的范围,缩短了供需距离,简化了采购手续,缩短了采购时间,减少了采购成本,进而提高了工作效率。 然而在实际操作的过程中,该管理技术仍存在一些风险和不足:首先这样的管理技术对企业的信息系统以及供应商的业务运作要求特别高;其次由于这样的原材料采购技术是小批量,多频次的采购,因此难以享受数量折扣,且采购次数过多,势必加大采购成本;再就是由于采取趋零库存,公司没有可供缓冲的原材料的存货,那么一旦遭遇管理、网络或其他的差错,就可能导致生产的中断和损失。 针对以上这些弊端,DELL在采购批量、供应商的选择以及防范由于没有缓冲库存造成的中断问题上作出了相应的调整,选择了合理的应对战略,通过以下三个战略的配合,更好的控制了因采用电子VMI和JIT相结合的管理技术所带来的风险,弥补了其弊端,保证了生产的及时准确执行。 2.1.2总量定购批量折扣战略 由于DELL实行原材料的趋零库存,因此就无法通过实行大规模采购原材料来享受批量折扣,取而代之的是小规模多频次的采购。DELL为了应对此种小规模多频次采购带来的采购成本上升问题,制定出了总量定购到达策略,即向供应商承诺一个年度原材料采购总额,以此总额来获得一个总批量折扣。此样的话不仅可以避免采购成本的上升,同时还有利于与供应商保持“长期合作”的关系。2.1.3原配件供应商选择战略-双赢战略 对于供应商,DELL不仅要求他们具有很强的研发、制造、财务及品质、成本控制能力,能响应DELL快速的节奏;同时还要求他们具有宽广的眼界,广泛的客户,从而能跟市场保持很密切地联系。不仅如此,DELL还对供应商设立了专门的评估小组测评每个供应商在成本、技术、服务等方面的表现,并每天将评比的分数公布在网上,使供应商能及时改进不足,得到进步和发展。 2.1.4信息替代库存战略以及平衡供需战略 DELL的小批量原材料采购,实现了原材料的趋零库存,但同时也易造成由于没有缓冲库存导致的生产中断以及供需失衡的风险。为了解决这个问题,DELL选取了信息替代库存的战略,即通过设置专门的组织,利用高效的信息系统来收集全球电脑零部件供应方面的可能突发事件,并对其可能发生的时间、程度以及导致的具体情况进行准确的预测,以预测来防范风险。同时DELL还配合了平衡供需战略,当原材料采购供应系统不能满足网上订货时,其会暂时以低价提供过时的或额外的其他相似材料来操纵需求,以此调整供给和需求之间的平衡。 2.2原材料库存管理战略 DELL原材料采取趋零库存战略,在其生产工厂里顶多保存供8小时生产使用的零部件存货,所有订单的整个生产流程也绝对不超过3天。趋零库存战略有利于节约原材料的存储空间及成本,但是此种库存战略对于DELL本身以及其供应商的人员都提出了很高的要求;且由于此种战略原材料停留时间很短,就要求供应商能对生产需求做出快速的响应,同时要保障高供应产品质量的可靠度;再就是此种战略,要求DELL必须保证最低的生产机器故障率和设备更换时间,对每道工序都要进行质量检查,只有这样才能保证生产的流畅。 2.3原材料分配管理战略 由于DELL采用接单后生产(build-to-order)及准时化(just-in-time)的生产方式,其装配车间不设置任何仓储空间,因此原配件是直接送到装配线上的,并通过“看板管理”技术在供应链的各环节上进行分配。即根据客户需求的产品分析每种原材料在各个工序的分配,然后由原材料各个工序到生产线工作台附近的随需库存点领取,并向供应商下达各原材料的供应指令。这种看板分配原材料的方式,可以保证DELL只采购和分配各产品所需数量的原材料、不多给,同时上游环节会严格控制质量,不将不良的原材料提供给各工序,严格控制数量和质量,防止了原材料的浪费,有利于实现均衡生产,保持原材料的周转速度,实现趋零库存。 3结语 通过对上述DELL原材料管理战略案例的分析可知,DELL通过采用电子VMI与JIT相结合的原料采购战略,配合上供应商选择的双赢战略、总量定购批量折扣战略以及存货剔除合平衡供需战略,不仅实现了趋零库存,节约了采购成本,保证了原料采购的质量和效率,同时也弥补了在实际运行中,因采用电子VMI和JIT相结合的管理技术的不足,保证了生产的及时准确执行。且看板管理在原材料分配中的运用,严格控制了原料分配的数量和质量,也有利于节约成本。由此可看出DELL高效的原材料管理战略,以及贯穿其中的先进的信息技术,造就了DELL在整个行业中的低成本结构,赋予了DELL无可比拟的竞争优势。 材料管理论文:公路工程项目材料管理探究 摘要:公路工程项目的材料管理涉及采购、组织供应、检查验收以及使用等多个环节,是一项需要贯穿项目全程的管理工作。然而,实际的工程项目中这方面的工作却普遍没有做到位,采购成本偏高、材料领用随意等现象普遍存在,对公路工程的质量与效益均产生了不良影响。为了尽可能的避免上述情况,具体项目中就要注重改进材料管理工作,为实现工程效益最大化奠定基础。 关键词:公路工程;材料管理;现状;改进对策 1前言 对于公路工程而言,材料管理不仅在工程管理工作中占据重要地位,同时还是影响工程质量的最关键因素之一。所以,项目建设的过程中必须要在明确材料管理的意义及作用的基础上,总结以往的工作经验,找出当前的不足并加以改进。 2当前材料管理工作中的不足 结合我国公路工程目前的建设情况来讲,材料管理工作方面存在的主要问题有:第一,材料计划没有得到充分重视。这种情况表现为计划管理工作不全面,导致的后果包括工程材料不符合要求、超储积压、停工请料等,可给工程带来巨大的窝工损失。第二,现场管理不到位。虽然公路工程项目部大多都建立了规范材料领用的制度,但在具体执行的过程中,很多要求却并未真正落实到位,表现为“领料有数但余料却没有回收”、材料浪费现象普遍等。还有的工程中过分强调产出值,但却没有进行科学的下料计算,致使损耗率过高。再加上看管工作存在疏漏,工程材料遗失的几率较高。第三,成本核算不规范。不少工程中进行的成本核算工作都浮于表面,原因在于考核没有和奖惩措施结合起来,致使考核起不到实质的约束作用。这种情况是管理制度未得到规范执行的表现,对工程成本的影响十分显著。由于成本超支和自身经济利益没有直接关系,管理人员在工作中就会比较松懈,甚至有的人对成本的实际情况根本就不了解,在进度没有明显滞后的情况下,他们就错误的认为一切正常。这种情况使得成本超支情况无法被及时发现,部分项目甚至直至最终结算时才意识到了亏损。第四,成本控制意识薄弱。成本控制是工程管理中的一项重要工作,关系到实际成本的高低。然而,真正负责此项工作的项目部却大多没有按照工程企业的要求落实“先算后做”,而是经常违反规定按照“边干边算”的模式推进,甚至还有的项目采取“干了再算”的模式。另外再加上责任权限不清,管理工作的秩序难以保障,致使明知成本亏损也无法确定原因。第五,管理人员能力水平及素质都需要提升。很多工程中负责此项工作的人员综合水平都比较低,经常是“有经验的无学历”、“有学历的经验不足”。这样的管理队伍无法与材料管理工作的要求相适应,并且,由于缺乏激励措施,管理人员在工作中往往都缺乏责任心。 3公路工程项目材料管理工作的改进建议 3.1采购环节 采购是影响材料成本的关键,所以,要想实现材料成本的有效控制,就必须要给予采购环节充分重视,并通过相应措施来达到采购控制的目的。对此,本文建议采取下述措施。一、保证物资计划合理。物资计划是采购的重要依据,如果该项计划不合理,采购也会受到影响。所以,采购环节中必须重视对物资计划的合理性进行确认。在进行该项计划的编制时,必须要首先进行物资需求汇总,并整理成表,在此基础上方可根据需求量确定采购量。二、进行必要的市场调查。市场供需情况是材料价格的重要影响因素,关系到材料成本的高低。所以,在采购控制方面,必须要进行市场调查。负责此项工作的人员必须要亲临市场,掌握真实的价格信息。这也就要求相关人员关注市场,并留心市场出现的变化,为保证造价合理奠定基础。三、优化采购方式。当前的市场环境使得采购具有更大的选择空间,可供货的厂家多也就意味着采购具备了招标条件。所以,采购时应秉持公开、公平的原则进行招标,借助批量优势实现成本节约。 3.2用料环节 用料方式关系到材料消耗总量,对材料成本有着巨大的影响。所以,在用料环节,管理人员应树立节约理念,从严格领用入手,来减少材料浪费,具体措施有下述几项。一、领料应按照规定程序进行。目前,不少工程中对于领料手续都进行了规定,具体领料时也理应遵守这些规定。如果遇到特殊情况,可以酌情允许先领料后补收手续。二、对领料数量实施严格控制。为了节约材料,工程中应禁止以领带用的行为。如果出现超额领料的情况,必须经由负责人确认是否合理,在确认实属必需的前提下负责人可签字批准,但要注明缘由。三、对于残料、废料应进行及时回收。施工时经常会留下一些残、废料,对于这些残料,工程人员应做到及时回收。对于回收的材料,则要视其情况按照“能用的继续用,不能用的进行变卖”的原则进行处理。 3.3保管环节 保管环节不仅影响着材料质量,还决定着施工用料需求是否能够得到及时满足。所以,对于这个环节,工程中也必须加以重视,并通过以下措施来保障科学保管、合理存储。一、实行分类堆放。公路工程材料种类繁杂,但由于缺乏正规仓库,材料通常都处于一种凌乱堆放的状态。为了方便材料使用、避免质量出现问题,在保管的时候,应实行分类堆放,并设置明确标示。二、加强管理,减少存储损失。材料在保存的过程中存在霉变以及遭受鼠害等风险,所以,管理人员不但要保证保管方式科学,还必须采取一定的管理措施,防止存储条件对材料质量造成危害。这就要求仓管人员对库房湿度进行控制,并注重防虫和防盗。三、做好登记工作。保管材料的过程中,工作人员应根据材料领用情况做好登记,对材料的动态变化进行记录。这样做不仅可以规范材料使用,还有助于保证库存合理、降低保管成本。 4结语 结合当前公路工程的材料管理工作实效来讲,管理中的漏洞、不足还比较多。而要想改进此项工作,关键在于把好关,对影响材料成本的各个环节进行控制。只有这样,才能够实现材料成本的全过程管控。 作者:杜进伟 单位:宁夏路桥工程股份有限公司 材料管理论文:SPMAT材料管理系统对成本控制的影响 摘要:主要从软件系统对材料量的项目进度控制的角度出发,探究SPMAT材料管理系统在引入材料管理工作后,对材料管理规范化、提高工作效率所起到的作用,逐步实现提升管理水平,达到控制项目成本的目的。 关键词:SPMAT;材料管理;成本控制 1实施材料管理对成本控制的意义 项目成本[1]就是指项目消耗和占用资源的数量和价格的总和。构成项目成本的部分有:人工成本,材料成本,时间成本等。工程材料费用通常占项目成本中60%~70%的比例,其中管道材料费则占到项目成本的10%左右。目前石化行业竞争日趋激烈,外加国际市场原油价格下跌,国内市场投资环境紧缩等原因,各大工程公司均开始集中向加强成本控制、降低投资风险、提高工作效率等方向努力。项目成本控制[2]就是在项目成本的形成过程中,对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支进行指导、监督、调节和限制,把各项生产费用控制在计划成本范围之内。提高企业经济效益的核心目标是实现节约人力、物力、财力的消耗,这是成本控制中最重要的一项基本原则。为达到这个目标,不仅仅是依靠消极的限制和监督,而是通过积极创造条件,从提高管理水平入手来达到节约的目的。由于材料费用在项目成本中占据高比例,实施材料管理的水平高低会直接影响项目总体成本,因此在项目管理工作中受到公司重视的程度逐渐提高。经过较长时间的发展,其内容也经由粗略的材料量管理,拓宽到对材料状态的精细管理、项目进度的影响控制等方面。 2运用软件实现材料管理 材料管理是一项涉及内容众多,管理过程复杂的工作。俗话说“工欲善其事必先利其器”,在当今高速发展的信息时代,在材料管理的活动中,引入相应的材料管理类软件,以其清晰的表达方式,辅助于材料管理,使得管理工作更加方便、灵活、高效,是达到提高材料管理水平的一种有效手段。目前工程设计单位使用的材料管理类软件较多,本文针对SPMAT软件,对材料管理进行阐述。SPMAT全称SmartPlantMaterial,与广泛被设计单位使用三维的设计软件PDS、SP3D同为一家公司出品。SPMAT包含“设计 采购集成”、“厂商供应链管理”及“现场管理”三个模块。是材料管理系统的核心模块,可实现询价、投标、评标、订单、催交、检验、监造、厂商资料跟踪、运输等过程的材料状态和材料数量的管理。此模块有专门的计划订单模块,项目控制人员可以编制请购单的计划,并定性、定量地跟踪与检测请购单与订单在各种里程碑点的执行状态。该模块是项目控制人员、采购人员与材料控制工程师的工作平台。SPRD[3]是用于创建、维护材料数据库(材料编码库、标准尺寸库、管道等级库)的数据库管理软件,该软件可以通过建立管道等级,为SP3D输出数据库文件,同时为采购管理提供数据信息。材料表模块是专门用于管理材料表的模块,不同专业在项目各个阶段生成的各个版次的材料表,以及其中包含的材料数量、材料规格等其他属性信息可以该模块中可以得到有效的管理。该模块同时兼顾现场材料发放工作,可以对材料按照装置、单元、设计分区、管线号、单根ISO图,分不同层次进行细致化的管理。最终将工程数据转化为采购清单,生成请购文件提交采购。采购模块可实现制定询价、管理报价、评标和定制合同等采购管理的需求。当设计请购单提交给采购模块后,系统便可根据项目的需要,针对材料供货商的供货范围,对请购单材料进行合理的分配,生成询价文件。供应商可以使用系统适配的清单列表,返回报价信息,导入系统后,对各厂商报价文件实施管理,进而由采购人员开展评标工作。SITE模块是现场材料管理工作模块。现场的材控工程师,可以运用SITE模块,对材料接收、入库、领料、出库等现场材料工作进行统一的管理。SPMAT的工作贯穿了项目建设过程中管理处理设计、请购、询价、技术和商务评标、采买、催交、运输、接收、仓库管理和发料过程等与材料相关的一切活动,是一个统一的平台。 3材料管理中成本控制的核心 从成本控制的角度看材料管理,其核心是降低材料费用支出,减少材料设计、采购等环节对项目进度的影响。 4材料费用 材料费用,是项目所用到的整体材料量的价格总和。从项目初期制定报价时对材料量进行预估,到最终用于现场施工的订货材料总量,材料量对项目经济性的影响贯穿于整个项目的设计、采购和施工阶段。“材料量”仅仅是宏观意义上的数字的总和,它所代表的是具有标准、尺寸、壁厚、端面形式等具有详细规格参数元件的集合。材料设计人员的工作核心内容,就是定义材料规格和确认材料数量。1)定义材料的规格,既是在满足设计需求和安全要求的条件下,保证以最经济的方式设计材料,减少过度设计。2)确认设计各阶段的材料量,制定合理的裕量原则,目的是对材料进行充分、合理的利用,避免浪费。 5进度控制材料 从设计到采买,再到运输至现场用于施工,中间的流程经历了材料的建库,材料表管理,请购单管理,采购的招标、评标,工厂的制造、检验、催交、运输等环节。材料管理过程中,会按照以上流程在相应的时间节点实施阶段性管理,其目的就在于保证按时完成项目、合理分配资源、发挥最佳工作效率。然而在实际过程中,工期被拖延的事件时常发生,这也意味着成本的增加。其原因在于流程中部分或者整体环节由于管理或监督不到位,环节之间出现脱节,或是单一环节时间延长,从而造成工期拖延,导致成本提高。 6SPMAT对成本控制的影响 统一编码对成本控制的影响:材料编码系统是进入计算机设计时代,为服务模型设计、材料管理而生的,它的存在贯穿于整个项目的材料管理系统当中。SPRD可以建立公司级或项目级的标准材料数据库,提供标准化的材料编码规则,按照每个元件的标准、材质、压力、端面形式等,生成一组由字母或数字排列组合的具有含义的材料类别编码(CommodityCode),一条编码对应一类材料。再对当前类别下的材料加上口径、壁厚等几何尺寸信息,则形成一物一码的材料标识码(IdentCode)。比较以往的项目,数据库通常仅是服务于当前项目本身,项目之间、各专业之间的材料数据库,材料编码规则、材料描述、执行标准并不统一,每个材料数据库的录入及维护都需要配置较多人力,建库时间较长同时效率也不高。建立统一的材料编码的优势就在于实现了项目和专业间的编码统一,使得管理工作建立在相同的基础之上,实现了管理工作的标准化。其更长远的意义体现在经历长期项目积累建立起标准化的材料编码库,使得项目之间的材料库可以相互参考甚至直接调用,大大降低了材料建库的时间和人力的投入,在实际工作中,建库节省的时间能够达到50%以上。以标准材料编码建立材料库,也降低了维护材料库的工作量,包含几何信息的材料标识码是由软件内置的标准材料信息自动生成,维护人员只需要对材料类别编码加以维护,减少了大量的工作量。从而实现减少设计环节时间投入,压缩项目的整体进度,进而达到节约成本的目的。 7材料量监控对成本控制的影响 由于材料量信息贯穿在整个设计采购施工过程当中,实施材料量的追踪,可以有效的控制材料量在各个进度下的状态,起到优化材料供应与分配过程,细化对材料管理的作用。材料表模块可以直接将用于询价的综合材料表,针对材料类型、制造标准、供货商供货范围等条件,分类成请购单,并迅速、准确的生成询价文件。通过系统对不同版次的请购单进行材料量的比较,计算出材料增减的数值,进而生成准确的询价材料量。通过采购模块,实施对供应商生产过程的监督,跟踪合同订单中每一项材料在制造厂中的状态,实现材料出厂至到货的材料量追踪。现场模块可以将到货材料量和订单合同材料量进行比对,及时反馈材料的“盈、缺、损”等信息,继而安排后续计划。现场施工时,软件系统可以按照ISO图,安排发料。也可以按照装置或区域间不同的施工进度,灵活的对入库材料量进行调配,预测材料的短缺状况,合理的调整材料发放计划。材料表的分包、材料量的对比、现场材料的发放控制,在没有依托统一的软件平台开展的时候,工作量繁重,同时由于人工操作导致准确率降低,容易造成材料的浪费。通过软件平台进行材料量监控的优点在于效率高,有助于缩短项目的采购和施工周期;准确率高,能够在可控的范围内避免材料的浪费。 8数据流传递对成本控制的影响 项目设计、采购、施工涉及到众多专业、人员、环节的交互,这其中包含海量的信息传递和沟通的过程。信息传递之间使用的文件格式、工具、标准等等基础信息不一致,会成为信息沟通中的壁垒。就如同外国人在中国消费只有将外币拿去银行换成人民币才能结账一样,这中间增加了“去银行兑换”的环节,导致消费的不便。SPMAT软件是一个集成的平台,它为项目活动中材料管理各个环节提供了统一的接入口,使材料管理工作在专业间开展的基础得到统一。信息在交换过程中减少了由于不一致而导致的“兑换”过程,在平台上可以全面共享。为协同工作创作了良好的条件,也使材料管理工作更加系统、规范、有序。起到促进材料管理水平的提高的作用,实现成本控制。 9结语 实施材料管理的目的是实现项目整体材料量被合理、充分的利用,减少材料的浪费,降低采购的费用,提高项目进度,从而达到降低成本,提升效益的目标。运用三维工程设计软件中的材料管理模块,建立统一的材料管理体系,夯实工程设计类公司材料管理的基础,能够在未来变化的市场形势下,使公司能在国际市场竞争激烈的环境中处于有利的地位。 作者:吴昌霖 费彬 于焱 单位:兰州寰球工程公司 中国寰球工程公司 材料管理论文:医疗卫生材料管理与核算 摘要:文中笔者首先提出工作中常见的医疗卫生材料管理问题与有效对策,其次对卫生材料管理和核算提出了自己的意见,为今后工作中减少资金积压、降低使用过程中的不必要消耗提出有力参考依据。 关键词:医疗卫生材料;管理;核算 目前,我国医疗新技术飞速发展,各类新型的高值耗材与植入性材料不断应用于临床,导致医院卫生材料的消耗呈逐年上升的趋势,如何更好的管理卫生材料并完善成本核算并通过对卫生材料的管控实现经济效益与社会效益的双丰收是非常值得考虑的问题,以下笔者根据自己的工作经验对医疗卫生材料管理和核算做出简要论述: 一、医疗卫生材料管理常见问题与对策 1.常见问题:医务人员成本意识不强;大多数医院在对医务人员进行工作绩效考核时,通常只对医务人员与其所在科室创造的业务收入量比较重视,而忽略了医疗业务成本和业务收入的对比性,以及当期业务成本和前期业务成本相比的变动趋势,因而就造成医务人员在工作中缺乏相应的成本意识,科室由指定人员按需领取材料,为图方便科室对部分材料会领取长期的使用量,医院财务根据仓库开据的当月领料单就此作为核销凭证,在当月核销库存卫生材料同时作支出,这不利于真实地反应当期的卫生材料成本,不利于对已核销但实际还存在的材料进行管理。有效对策:增强医务人员成本意识;严格执行内部监督,建立健全卫生材料的申请与采购管理制度,在此基础上要确保制度的可行性,分清各岗位的职责与权限,确保申请和审批、询价和供应商的选择等业务尽量不要由同一部门或同一人办理,加强对授权审批制度的监督性,确保采购过程透明化,建立采购申请制度和供应商评估、准入制度,同时可设定专门的请购部门,对超预算的采购业务,应由具备审批权限的部门进行审批,然后完成相应请购手续,对数额较大且贵重的材料采购实行集中招标采购。 2.常见问题:采购过程较为混乱;由于卫生材料的供应渠道有很多,且品种与价格不尽相同,其中有少数品种没有列入省、市招标目录,因此,难免会出现对小批量与低价值的卫生材料实行自行采购方式,在采购过程中无任何程序化,对高值卫生材料的采购,虽然会听取相关科主任的意见,但可行性论证较为片面。有效对策:科学合理的制定采购计划;不仅要充分考察结合可行性论证,而且要根据临床需要制定出可行性较高的采购计划,必要时可实行招标采购,对未列入省、市招标采购目录的卫生材料也要做到严格审批与规范操作,加强安全库存量和储备定额管理,采购数量的多少要由临床需要来决定,批量采购由采购部门、招标采购领导小组、财务部门以及审计监察部门等一起完成,确保采购过程的透明化,数量较少的采购由经授权部门对质量、价格以及供应商等相关内容进行审查后再按规定审批。 3.常见问题:缺乏对高值耗材和植入性材料的信息反馈及跟踪制度的重视;通常医院对高值耗材和植入性材料的可行性论证及采购管理较为注重,而缺乏对已准入的材料质量的跟踪及信息反馈,不能对日后的高值耗材和植入性材料采购提供借鉴。有效对策:注重高值耗材和植入性材料的信息反馈及跟踪;完善高值耗材和植入性材料的信息反馈及跟踪制度,确保任何高值耗材和植入性材料的使用都能完成登记并有详细信息记录,这样不仅可以帮助医院了解产品质量,而且对医院控制管理过程也很有帮助,为日后的采购提供经验和决策信息。 4.常见问题:信息管理系统不能完全满足管理需要;医院信息管理系统可完成计算机管理卫生材料,但是由于信息系统建设较为滞后,目前仍无法满足管理上的部分需要,医院信息管理系统与医院财务系统的应付款系统与临床信息系统未能做到信息共享,需要时必须花费大量的人力去输入基础数据,核对数据,例如:科室领出耗材后的管理信息没有及时;高值耗材收费系统不能与医院信息系统相连,不能确定材料是否用到患者身上以及有无漏费情况;可收费与不可收费的卫生材料没有区别管理。有效对策:实现医院个系统的共享;建立完善的医院物资耗材管理系统,只有运用先进的信息化技术手段才能使医用耗材从计划采购、入库验收、请领调配直到病人使用的全过程完成质量管理与跟踪,对医用耗材的管理进行科学完善的核算与监督,因而对库存进行合理的控制,确保医院资产的有效运营,从而节约医院的财力及物力,在开发物资管理信息系统时,要考虑到整体系统的功能设计与运行环境,从而实现数据的准确完整传输和标准转换;此外,物资管理信息系统可利用先进的无线网络及条码识别构建集中统一的应用平台,从而适应医院的管理目标。 二、卫生材料管理和核算的个人建议 我个人认为,要做好卫生材料管理和核算就必须做好以下几点, 第一,完善材料基础字典的编码内容:遵循部门编码必须符合分类编码方案中定义的编码规则,材料编码是计算机对材料的唯一识别代码,每个供应商对应一个供应商编码规则。 第二,把卫生材料分为两部分,分别为医疗用与非医疗用,医疗用划归资产管理部作为医用卫生材料管理,会计核算与卫生材料合二为一;非医疗用划归总务后勤科作为低值易耗品管理,核算与其他材料会计合并; 第三,统一好科室名称后,卫生材料与其他材料分开管理,完成对库存的盘存工作,根据盘存结果,对电脑数据重新进行一次细致的初始化;第四,按正常逻辑,固定资产与其他材料各个科室是不可能用门诊收费室与住院部的收入来衡量的,但卫生材料和药品是用在病人身上的,可以用门诊收费室与住院部的收入来衡量,此时,电脑程序上可以设定比例固定的卫生材料、药品项和数额固定的其他材料项,对于比例固定的可以确定一个合理的比例进行考核,数额固定的则确定一个合理的数额进行考核; 第四,把各科室领用的各类材料及物品与仓库数据相对应,对物品的领用进行监管,并在电脑上进行设置,把仓库的各类物品出库数自动添加为各科室的入库数,使科室可以将自己从仓库领入的数额计算给患者,这样以来,也能建立各科室的领用预警,不会出现积压且方便核算。 作者:黄丽 单位:云南省昆明医科大学第三附属医院 材料管理论文:铁路工程材料管理与质量控制分析 铁路作为国民经济的大动脉,是国家最重要的基础设施之一。因此,铁路在我国国民经济和社会发展中的作用和地位至关重要。近年来,我国铁路发展势头良好,尤其是中西部地区铁路的发展更为迅猛,这将为方便中西部地区人民生活、发展中西部地区经济、维护中西部地区的政治和社会稳定起到极其重要的作用。在铁路工程建设中,工程质量永远是工程项目质量管理的核心问题,铁路工程的质量好坏,关系到人民生命财产的安全、国民经济的发展和社会的稳定。特别是现阶段修筑的铁路,桥梁、隧道等施工难度大、影响因素多的工程项目越来越多,因此,必须把好工程的质量关。在铁路工程质量控制的诸多因素中,工程材料的管理和质量控制必须放在首要的位置。因为工程材料质量不仅是工程的物质基础,而且对工程的质量好坏起到关键性作用。因为由于工程材料的质量低劣造成的工程质量事故和损失往往是非常严重并难以弥补和修复的。但在实际的工程建设中,由于铁路工程建设的自身特点,比如跨越区段较长、工程量较大、施工单位较多等原因,则往往会在工程材料质量的控制方面出现一些漏洞,造成对工程材料质量的管理不够严格,从而导致工程的总体质量有所下降,甚至出现工程质量不达标的现象。因此,必须从源头严把材料质量关,加强对工程材料质量的管理,以保证工程的总体质量。 1建立良好的材料质量控制体系 建立良好的材料质量控制体系,就是建立包括建设单位、监理单位、施工单位在内的,协调统一的材料质量管理与控制系统,明确各单位、各部门在材料质量控制方面的责任和义务。从工程材料的采购、到材料的检验和应用,每一步都需采取必要的措施,以确保材料的质量。在这一方面,首先要求施工单位建立健全质量保证体系,使企业在人员配备、组织管理、检测程序等各个环节上加强管理,同时在施工承包合同和监理委托合同中对材料的质量要求和技术标准必须进行明确,并应明确监理方在材料监理方面的责任、权限以及建设单位的要求。在材料检测方面,监理方有义务对工程材料进行必要的抽检,施工单位应在监理方的监督下取样和试验。当监理方提供的检验结果与施工单位提供的检验结果不一致时,应该以监理方提供的结果为标准。在工程材料检测时,还应坚持目测和检测相结合,抽检和监测相结合,直接控制和间接控制相结合的原则。建设单位的主要任务则是整体控制材料的质量、协调组织好各单位的材料质量的控制。 2把好材料的进货渠道 把好材料的进货渠道,就要求首先要制定出详尽的材料应用计划,其次进行充分的市场调研、然后认真签订购货合同,从进货渠道方面控制工程材料的质量。 2.1制定详尽的材料应用计划 在进行铁路工程施工组织设计编制的过程中,应结合工程的施工进度计划,编制详细的材料应用计划,计划中应包括材料名称、规格、应用时间等,同时要考虑材料适用期和施工现场的材料存储能力,以保证材料在施工过程中能供应及时,同时又不在现场造成较大的材料堆积。 2.2进行充分市场调研、选择合理购买方式 在进行材料的采购计划制定前,应进行充分的市场调研,在保证材料质量的前提下,选择价格合理、质量有保证的供货单位和适宜的供货方式。同时根据当地的具体情况,可以选择期货或现货购买、一家或多家的购买方式等。 2.3认真签订购货合同 购货合同的内容必须明确、具体,文字准确、清楚。基本内容应包括材料供应依据、供应条件、质量保证措施、经济责任等,特别是对于材料的质量保证措施及相关的违约措施,必须规定的清楚明了。 3严格控制材料进场 3.1进场材料的几种可能出现的质量问题 对于铁路工程现场建筑材料可能出现的质量问题,主要包括以下几个方面: 1)材料进场时就可能存在着的质量方面的问题。比如钢筋无牌号、厂名等,钢筋表面的有翘皮、油污等现象,水泥中含有结硬颗粒,砂石料的含泥量较大等,或材料的性能本身就达不到工程质量的要求等。 2)进场材料的合格证存在问题。比如合格证不全、数字不清、合格证复印件不清楚,或者用检验报告代替合格证等。 3)材料检测存在问题,比如检测不及时,或出现漏检的现象。甚至出现施工单位单独取样,检验材料和应用材料不一致的现象。 4)材料供应无计划、保管不规范,导致材料的质量降低或失效。 3.2材料进场检验的标准 为了控制工程材料的质量,必须严把材料进场关。因此,必须做好以下几方面的工作: 1)对于工程材料,必须具有质量合格证明书,材料的规格、型号及性能检测报告必须符合国家技术标准和相关要求。 2)材料进场时应作检查验收,并应经过监理工程师核查确认。 3)不同型号不同规格的同类产品应分别核查每个品种的证件,以防出现以次充好和以一代十的现象。 4)甲方驻地代表及监理应对建筑材料的技术要求、合同等文件资料进行全面掌握,并依据这些资料对建筑材料进行核查验收,对于不符合要求的,一律不许接收。 4做好现场建筑材料的检验工作 4.1明确现场检测的主要项目内容 结合材料检测的目的而言,对于不同的材料,其检测内容是不同的。比如对于水泥原材而言,检验内容主要包括比表面积、CaO、MgO等的含量、细度、强度、碱含量等;而对与钢筋原材料,检验内容主要包括屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能等;对于细骨料,主要检验其细度模数、含泥量、泥块含量、轻物质含量、有机物含量等;对于粗骨料,则其检验内容主要包括颗粒级配、岩石抗压强度、紧密空隙率、针片状颗粒含量、含泥量、有机物物含量等。 4.2确定检测频次及技术要求 对于铁路建筑材料而言,取样首先要有代表性,所取样品的质量应能代表该批材料的质量,在取样时,必须按照规定的部位、数量及采样的操作要求进行。在现阶段实施的铁路工程建设原材料质量控制标准中,将铁路工程的原材料质量的控制标准按不同构筑物、不同铁路等级等划分的非常详细。对于不同的构筑物、不同的铁路等级等,对原材料的质量检验要求的规定也不相同。 5做好现场建筑材料存放工作 关于施工现场材料的存放,必须按照存放要求进行,以保证工程材料的质量,文中主要列举了几种主要材料的存放要求。 5.1钢材的存放 钢材在存放时,应按品种、规格、型号、长度、等级、批次及不同技术文件和质量说明书分别码放,必须设置标牌显标识。钢材最好是堆放在仓库里面,若条件有限,只能露天存放时,应做好上盖下垫,保持场地干燥。 5.2水泥的存放 袋装水泥存放要选择地势较高,便于排水的地方,要有水泥砂浆防潮地面和墙裙及防雨设施。水泥进场按批次、品种和厂家分别码垛,不能混合码垛。 5.3砂石料的存放 存放砂石料的地方应有较好的排水设施,不同粒径的材料应分开存放。在存放期间应保证材料不被污染等。 6加强建筑材料管理人员队伍建设 在铁路工程建筑材料的管理和质量控制过程中,人是最关键的因素,因此,加强工程材料管理人员的队伍建设则是非常必要的。加强管理人员的队伍建设,主要从以下几方面入手: 1)提高管理人员的业务水平。采用定期培训、参观学习等方式,提高管理人员的业务水平,特别是对于一些新的建筑材料,要尽快掌握其性能和技术要求,以便更好地对其进行质量控制。 2)提高管理人员的道德水平。要定期组织材料管理人员进行思想政治学习和业务学习,使他们懂得材料质量控制的重要性和由于材料质量出现问题可能导致的严重后果,提高管理人员抵御各种不良思想侵蚀的能力。 3)采取激励和竞争机制。大力引进专业技术人才和管理人才,完善人才评价和竞争机制。结合工作的实际状况,做到有奖有罚,对于不合格的人员,要做到及时调换和清退。通过采取以上几方面的措施,确保工程材料的质量,从而有效地提高铁路工程的建设质量。 7结语 对于铁路工程建设中的材料质量控制,必须坚持以人为本的原则,树立良好的质量意识,严格遵守国家相关的法律法规。在具体实施过程中,应结合工程建设的具体情况,从材料采购的源头抓起,层层落实目标责任制,严格控制好材料的质量,为建设优质铁路工程奠定良好的基础。 作者:王晓云 单位:中川铁路有限公司 材料管理论文:材料管理公路工程论文 1材料管控的根本内涵 1.1材料管理特有的疑难 1.1.1采购流程的管控弊病 (1)没能经由审慎的预算,或虽经由预算,但没能拟定可用的购进规划。有的单位制备了关联的规划,却随便去实施。 (2)没能签订明晰的购货合同;签订合同依循的流程不合规,凸显了偏多的暗箱操作。 (3)没能审慎把握材料关口。 1.2.2领用流程的漏洞 (1)没能预定消耗数额,随便去分发采购进来的材料,缺失内部范畴的管控途径。 (2)对周转时段内的各类材料、价值偏低的耗费物品,经由出账以后很难再去查验。 (3)领料以后,关联人员常常变卖这样的原料,或损毁并耗费偏多的原料。 (4)串通态势下的发票虚开;没能经由报销许可,就擅自去出账。开具出来的发票,没能含有实质特性的任何内涵。这就添加了耗费掉的原料成本。 1.2原料存留中的漏洞 (1)没能审慎管控,缺失防盗防火特有的关联知识。 (2)堆放着的原料凸显出混乱的态势,没能给出明晰的标识卡片,也缺失可辨别的这种标识。 (3)材料平日以内的收发流程、接续的领取及退换,缺失制备出来的台账;季度时段内的收支,也没能折射在动态特性的台账以内。 (4)仓管人员互通原料购进关联的人员,虚开这一范畴的单据,存在潜藏着的串通作弊。仓管人员预设采购流程以内的各类难题,企图刁难关联着的原料方,索要各类费用。 1.3管控中的其他弊病 材料管控中的各类漏洞,除了如上的漏洞之外,还可以分出这些层级:部门之间没能审慎予以分工,缺失内部互通及调和;材料管控关涉的环节,没能互通与协调,管控人员常常去推诿责任,凸显出彼此扯皮的倾向。国有特性的施工企业,依循自身特有的声誉去接纳工程。这样的企业,通常设定单独态势下的项目部;材料管控这样的部门以内,只安排单一的管控主体。这样的态势下,材料管控凸显出没能兼容的岗位,也由选出来的单独职员去承担。平日以内的材料收发、退货及存留这样的流程,都经由单一的职员去经手。这就潜藏着舞弊的时机。 2现场范畴内的有序管控 2.1公路工程施工准备工作 在公路工程施工之前,应该尽可能的在工程项目的靠近地点设置堆料场,这样能够有效地避免重复搬运,从而降低成本。要严格按施工组织平面布置图进行现场堆料,不得乱堆乱放。另外,堆料场应该具备宽裕的所容量,能够满足各种材料的实际堆放需求,堆料场还应该具备便利的交通条件,这样便于装卸,还应该有一定的防火防雨和防潮措施,并且与材料管理安全要求相符合。保证材料质量。材料质量的好坏是决定工程质量好坏的关键,应认真把好材料质量关,确保工程质量优良。材料运到工地后,施工企业(项目经理部)应认真组织人员层层把关验收。验收人员认真清点、核对材料数量、规格型号,并索取相关材质证书,检验材质是否符合合同规定的要求标准,对残、次、劣货决不入库。材料进场验证不齐或对其质量有怀疑时,要单独堆放该部分材料,待资料齐全和复验合格后,方可使用。一些特殊材料,例如电焊条和水泥等,虽然也具备一定的合格证明,实际上外观异常甚至已经过了使用期限,应该进行重新检验,只有检验合格,才能进行验收。对于周转材料,应该根据租用合同包含的计量方法和具体内容进行认真验收。根据规格和型号对构件实施单位体积的具体计量验收,这样能够确保,进场材料具有准确的数量。 2.2公路工程施工过程的材料管理 所谓施工过程中现场材料管理,就是从材料进场一直到具体使用材料的过程,这也是材料管理工作的中心环节。整个施工过程,就是转化材料物质价值的过程。所以为了降低工程成本,增强经济效益,需要对材料使用进行严格控制,对材料进行有效地利用。工程人员需要按照施工组织设计和施工图纸,对材料进行合理的使用,对于使用过程中的材料信息要进行及时的反馈,对定额消耗情况,进行认真的考核,减少浪费,对于废料进行及时回收。避免出现二次搬运的情况,降低使用材料费用。具体应该从以下几方面入手。 (1)做好领料手续。在工程施工中,进行施工材料领用的时候,相关的领料人员应该根据单件、分项工程的负责人和技术部门签发的文件,按照施工计划计算材料实际消耗数量,然后到仓库管理部门进行领料手续的办理。 (2)领料数量控制。对于耗用材料的实际数量,应该以计算期内的材料实际用量为主,绝对不能以领代用,相关负责人应该对超额领料进行审核签认,对于超出原因要进行详细注明,对于已经领了但是没有使用的工程材料,需要及时地进行退库手续办理,避免材料浪费。对实际使用的材料和领用的材料进行抽检核对,严禁以次充好,偷工减料。 (3)对角、废、边、残料进行及时的回收处理对于一些用处不大的残料,应该及时回收处理,以降低材料成本。同时,对于劳保用品、低值易耗品和周转材料,不仅要办理领用正规手续,仓库的管理人员还应该设立专门的台账,并且进行及时的回收和摊销,对于丢失和损失的材料,要做到具体责任具体负责。 2.3施工竣工阶段的材料管理 在公路工程的施工收尾阶段,也就是即将完成建设任务的阶段,并且即将开始新的施工任务,也是现场施工材料管理的后期阶段。在这个阶段内,也需要做好材料的现场管理,具体应该做到以下几个方面: (1)对公路工程的现场存料进行认真检查,对没有结束的工程用料进行全面估算,在保证平衡的情况下,对原材料的实际用料计划进行适当地调整,补充不足、削减多余。 (2)对于一些已经不使用的工程临时设施,应该组织进行及时的拆除,并且有效地利用拆除后的工程材料,避免出现二次搬运的情况,尽量减少装卸费用和运输费用。 3结语 在公路工程的实际施工中,现场的材料管理是工程质量管理的重要内容,对于整个工程的施工进度和工程质量有着至关重要的影响。本文针对公路工程施工中现场材料管理进行了探讨。在公路工程的施工中,工程材料的质量将会影响到整个工程的施工质量,如果材料存在质量问题,那么将对整个公路工程埋下巨大的安全隐患。因此,在公路施工中,做好材料的现场管理,是应被注重的。与此同时,材料耗费掉的成本,在公路工程特有的总体成本以内,占到偏大的比值。桥梁防护范畴内的工程,这一比值会占到更多。由此可见,材料成本管控的成效,密切关联着耗费掉的工程成本。 作者:马凤聆 单位:云南第三公路桥梁工程有限责任公司 材料管理论文:建筑材料管理研究 1建筑材料 建筑材料的费用在建筑工程中达到了60%,这直接影响了整个工程的成本,因此在施工过程中,建筑材料的管理和费用要两者兼顾。例如:近几年,与世界接轨的土木工程,材料作为其物质基础,贯穿了整个工程,与之相关的费用占了一半以上。任何一项建筑工程要想节约成本,必须在保证其施工技术的基础上,控制好材料成本。随着建筑行业的不断发展和扩大,建筑材料人才得到了很大的发展机会,施工单位可以依靠他们设计施工的进程和方法,这将打破原有的传统工程造价模式,节省下一笔可观的施工设计费用。建筑材料由最早开始的石材、水泥,发展为钢筋混凝土,一直到现在的创新型墙体材料;建筑材料由原始的笨重型到现在的轻质型,由耗能型到环保型;建筑材料从单一材料到复合材料,从装饰材料到多功能材料,都是建筑工程一个划时代的进步。 2建筑材料管理 2.1施工前材料的供给采购 在施工前期,根据建筑工程的图纸、进度以及风格,各个部门要制定出一个紧密的采购计划,确保其准确性和完善性,为施工备料做好辅助工作。此外根据时间的进度制定出相应的材料供给计划,制定计划时要核算整个工程。与此同时,把材料名称、计量单位、供应时间等数据做成记录表格。最后做好库存的存储工作,做到材料的供给和消耗相平衡。(1)选择好采购对象。生产商和供货商分别是建筑材料的来源,选择好生产商和供货商是确保材料质量的关键。生产商:首先审核其生产手续是否齐全;然后考察其经营理念、生产方式以及销售业绩等情况;最后检查其是否含有国家或行业的质量认证,以及材料质量的等级划分。另外,可以从建筑行业获得相关更详细、更准确的信息,一般通过行业认可的产品,生产商和供货商的信誉,其产品价格和质量也都能得到保证。(2)严格控制采购价格。采购价格的高低直接影响着整个工程的造价,所以采购员要考虑到材料的进价、运输和管理费用。在采购过程中,要严格按照采购程序来进行,不得违规操作。要加强防范招标采购的违法违规行为,可以让司法部门介入调查,保证采购价格的真实性,做到透明化、公开化。 2.2施工过程材料的监管 (1)材料分门别类。建筑工地所存放的材料多种多样,比如混凝土按胶凝材料就可以分为无机胶凝混凝土和有机胶结构混凝土,也可以按表观密度来区分其类别;又如砂石,其使用质量要求非常高,因此要按密度、数量、规格以及颗粒大小分门别类。(2)材料存储。施工周期的长短决定了所使用建筑材料的种类,因此材料的存放和管理是至关重要的。存放材料得当,也是一个节约资金的关键。如果材料存放的过多,会导致资金的浪费;如果材料存储过少,就会造成施工进度缓慢。因此,集中储备是存放材料的最好方法,可以使材料的数量得到有效地控制。建筑材料按规定应存放在相应的库房中,以防雨水、暴晒、潮湿等原因,使材料的寿命使用率减短。对于种类繁多的个别材料,应该做好标记,以免施工时用错材料,影响工程质量。(3)材料发放。材料的发放管理,是控制材料滥用、浪费的有效手段。应该完善发放管理制度,严格按照制度执行发放程序。对于不同时期的材料使用情况,应建立材料分批发放计划。对于容易损坏或是已经维修好的材料,应采用以旧换新的发放方式,如果发放过程中出现丢失等情况,必须对其进行折价赔偿,以减少材料的损耗。对于已下发的材料,应该进行使用情况的追踪了解,以防材料的浪费。与此同时,发料员应该记录详细的发放档案,加强监督材料的使用情况。(4)材料的使用量。在施工过程中,要做好材料的领取、使用、损耗等记录,以防建筑材料的浪费和丢失。在发放材料的过程中,要落实每一笔材料的发放时间,明确材料的领取人,做好详细的记录。另外,材料的损耗也是浪费建筑成本的重要原因之一。应该要严格按照建筑材料规定的使用量,记录好实际施工过程中的损耗率,全程监管整个施工的建筑材料,以防过度浪费。 2.3材料价格管理 (1)根据市场信息,控制材料价格。建筑成本直接影响着建筑工程的造价,而同一种类的建材,质量差异会导致市场价格的波动。因此,工作人员要利用可行的渠道全方面的了解有关材料价格的动向。与此同时,为了维持工程在短期内价格的稳定性,施工单位应用清单计价的方式来降低价格的波动。(2)合理安排材料运输。一般情况下,建筑工程都需要大量的建筑材料,因此,合理安排运输工作是至关重要的。如果在运输过程中出现了安排不合理的情况,就会导致建筑材料的成本高出预算,从而使建筑成本提高。因此在采购建筑材料时,尽可能的选择离施工单位相比较进的供应商,以此来降低运输过程中的人力和财力的损耗。 3建筑材料管理措施 3.1落实建材管理的法律法规 施工单位要全面了解有关建筑材料的法律法规,明确建筑材料的使用方法,严格按照材料采购流程,控制采购的价格。 3.2科学化管理建材 在建筑施工时,最大的浪费因素是建筑材料的损耗,它约占建筑成本的40%,所以在建筑材料的预算内,控制好材料的损坏,是降低建筑工程成本的关键。随着现代建筑技术的提升,科学化的管理建筑材料是现代建筑发展的趋势,比如为了更容易、更快捷地了解到材料的消耗量、材料的成本以及材料的运输等情况,可以采用统计资料的管理方式,这能达到很好的管理作用和效果。时刻关注市场的最新消息,掌握建筑材料价格的动态,尽可能在保质保量的前提下,以低成本的采购价购买材料。对于建筑材料的运输、存储以及发放,应采用集中式管理,而对于建材赔偿制度,则使用科学化的管理来提高建材管理质量。 3.3提高管理素质 要确保施工的顺利进行,就要建立一个建材管理部门,对建材的采购、运输、存储以及发放进行全面的监管,负责建材的查收、库房管理、材料使用情况等,确保建材的数量、种类以及质量等达到施工单位的要求,符合施工单位的进度,以防材料的浪费。建材人员的管理素质,是确保建材管理部门质量的关键。当前,我国建筑市场缺乏建筑材料管理部门素质的培养,建材管理部门业务能力较差,管理系统简陋,缺乏技术、科学的管理,管理人员对建筑材料的使用没有计划,以致成本的浪费和损耗。因此,提高建筑材料管理部门和人员的素质,是完善建筑体系的基础,也是确保建材管理顺利进行的前提。 作者:周梦婵 单位:武汉城建委教育培训中心 材料管理论文:水利工程施工材料管理论文 1水利工程施工材料的内容和作用 水利工程现场施工材料是在工程施工过程中完成的,记录了工程施工的整个过程,在工程竣工验收前需要装订成册,以保证施工材料的真实性、有效性和规范性。水利工程施工材料的内容主要包括:材料与中间产品合格证,检验报告等施工质量的保证材料;工序评定表、单元工程质量评定表和分部工程的质量评定表等评定材料;组织设计方案、施工方案及技术文件等施工技术材料;设计变更等施工图纸材料。水利工程材料既是施工质量的评定依据,也是水利工程维护和检测的基础,其收集与整理工作有利于提高施工单位的工程施工质量,帮助施工单位积累经验和教训,促进施工单位管理工作的科学化和规范化。 2水利工程施工材料的收集工作 在水利工程施工前,施工单位需要收集水利工程的招投标文件,包括水利工程施工的合同、水利工程的文件与水利工程的设计图纸等,为水利工程项目顺利通过审核提供依据。施工单位需要对水利工程项目的地面进行测量,并对测量的结果采取复核措施,而测量与复核的结果都需要进行记录,收集水利工程量的报审资料。水利工程中施工单位进场时,需要向监理单位或机构提交施工组织计划、施工进度计划、施工措施计划和开工申请等材料文件,经过监理单位或者机构的核查、审核或者审批后,确认施工单位满足开工条件,并由总监理工程师签发开工令才能开始施工。在水利工程建设施工的过程中,施工单位需要搜集砼和砂浆试块的抗压强度检验报告、原材料的出厂合格证检验报告、隐蔽工程验收记录、水电工程文件材料、桩基工程文件材料和钢结构工程文件材料、施工日志与安全资料、监理单位与建设单位下发的文件资料、施工过程中的影像资料等。在水利工程竣工后,施工单位需要收集工程竣工验收的会议纪要、基础验收证书、主体验收证书、工程验收报告和工程竣工验收备案表等材料,为水利工程顺利通过验收奠定坚实的基础。 3水利工程施工材料的整理工作 在水利工程建设施工的过程中,施工材料的整理工作与归档工作需要同时进行,管理人员一边对施工材料进行归类和整理,并以文字、表格、图纸和图片等不同的形式存档,以保证施工资料的完整性和齐备性,一边对施工资料进行记录、标签和归档,以利于工程各方的查阅。施工单位需要按照监理单位与档案管理部门的要求与规定进行整理和归档工作,如施工技术管理资料,包括开工报审表、施工组织计划、施工机械报审表、安全技术交底和施工技术交底等;质量控制资料,包括各种材料的进场报验和实验报告等;施工质量验收材料,包括单位工程验收记录表,质量控制资料核查记录表和工程观感质量评定表等,有利于监理单位的审核和档案部门的分类管理。 4水利工程施工材料管理需要注意的问题 施工单位在施工材料的收集、整理和管理中需要注意以下几方面的问题:安排专人负责施工材料的收集、整理和管理工作;提高施工材料管理人员的责任意识,尤其是对原始施工资料的复制保护工作,需要细化到个人;施工单位需要采取制度化的管理措施,及时将收集的施工材料进行归档整理,以提高收集和整理工作的效率,以及材料的完整性和齐备性;施工单位需要采用计算机技术,将施工材料电子化,便于施工材料再复制,以有效避免施工材料遗失。 5结束语 水利工程项目涉及到许多的施工环节,形成的施工材料不仅种类繁多,而且数据量较大,施工单位需要做好施工材料的收集和整理工作,及时将施工材料进行分类存档,并对施工材料进行制度化和规范化的管理,才能切实保证施工材料的完整性、真实性和有效性,从而为水利工程项目顺利通过验收提供有力依据。 作者:代芳蓉 单位:新疆阿拉尔新城建筑有限责任公司 材料管理论文:浅析工程管理的材料管理 首先,工程技术人员应该依据图纸计算工程材料需要量,拟定材料采购计划,选择合格材料供应商。根据ABC分类法,计算各种材料金额累计百分比;累计频率属于(0%~80%)区间的因素为A类因素,及主要因素,应进行重点管理,并由项目经理部编制材料需要量计划,由企业物资部门统一采购,按计划供应给相应项目经理部;累计频率属于(80%~90%)区间的因素定为B类因素,即次要因素,应进行次要问题的管理;将(90%~100%)区间的因素定为C类因素,即一般因素,按照常规方法应适当加强管理。B类和C类材料应由项目经理部编制采购计划,按计划自行采购。 其次,材料设备应随着工程进度需要提前进场,进场时应实行进场验收,主要设备、材料进场检验结论应有记录,确认符合规范规定,才能在施工中应用。材料进场,应先进行外观、数量、材料凭证的验收,其中凭证验收包括发货清单,材质证明文件或合格证。如钢筋验收,直径大的钢筋,它的型号、生产厂家等会直接烙印在钢筋上;直径小的钢筋及钢丝会挂牌,牌上有批号炉号,钢筋型号,生产厂家等。进口材料应具有国家商检局检验证明书。材料员要认真检查材料观感质量,核对材料数量,过磅或者检尺计量,验收完成后建立台账。数量验收主要检查数量是否与发货清单相符、是否与进场计划一致。如无缝钢管,首先要检查钢管是否有缝,这是肉眼可以看出来的,无缝钢管顾名思义就是钢管没有接缝,有接缝的应不予验收,其次要测量钢管的长度、壁厚,钢管的长度规格主要有6m,9m等,还要检查钢管上面是否喷字,是不是国标,最后要检查质量证明文件,看其各成分含量是否符合标准要求。不锈钢材料有ss304和ss316等,检查质量证明文件时要看铬含量,ss316的铬含量应大于12%。 材料进场验收的主管部门,应组织施工单位和监理单位有针对性地制定设备、材料进场检验要求、检验程序和检验方法,明确各环节具体负责人。材料、设备进场时,建设方、施工方和监理方必须依照国家相关规范规定,按照设备材料进场验收程序,认真查阅出厂合格证、质量合格证明等文件的原件,应确保质量证明文件符合国家有关规定。要对进场实物与证明文件逐一对应检查,严格甄别其真伪和有效性,必要时可向原生产厂家追溯其产品的真实性。发现实物与其出厂合格证、质量合格证明文件不一致或有疑义的,应立即向主管部门报告。设备进场时,采购单位要提前通知监理单位,监理工程师必须实施旁站监理。监理人员必须严格审查进场材料的全部质量证明文件,按规定进行见证取样和送检,对不符合要求的不予签认。未经检验、检验不合格以及不符合合同要求的材料不得使用,必须清退出场。未经监理工程师签字,进场的材料、设备不得在工程上使用或者安装,施工单位不得进行下一道工序的施工。监理人员在检验批验收过程中,发现材料、设备存在质量缺陷的,应该及时处理,签发监理通知书,责令改正,并立即上报主管部门。材料存储,不同的材料应分开存储,经验收合格的材料应按施工现场平面图一次布置就位,并做好标牌标识。材料的堆放场地应平整夯实,并做好排水、防扬尘。各类材料应分品种、规格码放整齐、并标识齐全清晰,如同一型号的弯头可以在堆放的地方挂牌DN350,R=1.5D,数量300只。这样一目了然,方便发放和领取,料具码放高度不应超过1.5米。材料在室外堆放要下垫上盖,有防雨防潮要求的材料应入库保管,如岩棉板、水泥。周转材料不得挪作他用,也不得随意切割打洞,拆除后应及时退库,不再使用的应及时退出场地,如模板、脚手架钢管、扣件、方木。施工现场散落的材料必须及时清理分拣归类,集中存放。易燃、易爆、剧毒材料等危险品应设立专库保管,设危险品标识,专人负责,并有相应防护和应急措施。如油漆、涂料。对于易碎材料要用柔软材料包装好,轻拿轻放,如玻璃、瓷砖。钢材、水泥应建立材质台账,机电机具配件应收集合格证,如阀门,手持电动工具。 工程所需要的主材及大宗材料由公司统一计划、统一采购、统一供应、统一核算。工程所用材料由专业分包商采取调拨方式,劳务分包商凭限额领料单领取,做到谁使用、谁领取、谁保管、谁核算,施工后所余材料按退库标准及时退库回收,超出定额部分由分包商无偿补充。施工机具、周转材料执行租赁制度的按月结清。 合理组织材料使用,减少材料损失,采取有效措施防止损坏、变质和污染环境。记得南通嘉吉粮油储罐安装中,钢板、胀圈等都是在工厂下料,卷曲成型的,运输过程中也是根据已经成型的形状加以架起,但运到现场,安装时还是出现尺寸偏差,弧度不够,劳务分包单位为了省事,把弧度不好的地方自行切割掉,导致最后材料不够,上报项目部下料下少了,其实下料的时候已经放有余量,真正原因是切割太多,每段两头都切割掉,这样拼装的时候就缺很多。项目部技术人员要求工人,对每段两端弯曲弧度不到位的地方加以弯曲,也许的确费事一点,但从工程质量和节约材料两方面来说都是必要的。每段两端都切割掉两端50cm,势必接头会增多,不符合当初下料计算的要求,影响工程质量,浪费材料。在砌体工程中,经常看到砌筑墙体的砌块缺边掉角,但工人们还是照常使用,为了节省材料,完全不顾工程质量。出厂时的砌块大多是很完整的,但在运输、装载过程中不注意,抛掷倾倒导致砌体损坏,因此这种损坏是完全可以避免的,可以轻拿轻放,保证砌块的完整性,这样我们的房屋装修后也会少出现一点裂缝。工程建设中像这样的情况时有发生,这就要求施工管理人员及现场工人根据现场情况,在保证质量和节约材料上做到双赢,而不是为了贪图方便,既没保证质量,又浪费了材料。当然节约材料并不是提倡偷工减料,而是合理组织,科学使用。工程材料管理是工程建设中的一个重要环节,应该严格控制,建设方、监理方、施工方应共同严格把关,材料是源头,也是最终工程实体的重要组成部分,做好材料管理,才能使建设优质工程不是纸上谈兵,才能使工程建设事半功倍,才能达到质量、安全、成本的高效统一。 本文作者:段红梅工作单位:铜陵县重点工程建设局 材料管理论文:饮食服务业材料管理策略研究 1.材料申购 根据饮食材料的特点,为节约资源,杜绝损失和浪费,加强管理,饮食服务业应建立材料申购制度,规定申购程序,明确申购部门和申购人员,批准部门和批准人员,明确责任,做到购入材料必须先申购,经批准后方可购置。 2.材料采购 根据采购材料的价值和数量,饮食服务业可实行招标采购、合同供货、定点订货和集中采购等方式进行采购。对于材料采购金额达到一定额度的大额采购,企业实行招标采购,由企业采购部门按照招标采购管理制度的规定和要求制定具体方案,报企业负责人批准后组织实施。合同供货单位由采购部门每年度进行一次全面考察,对其产品的质量优势、价格优势及供货的服务优势进行评价,写出评价报告。对具有良好社会信誉,且产品质量、价格优势明显的供货商由中心组织评审,确定供货单位,签订供货合同,由采购部门对其日常供货情况进行管理监督。企业日常使用的调味品等材料由采购部门按照企业经考察确定的品牌、生产厂家和价格确定供货商,实行定点采购办法供货。厨房日用原料和酒店的零星材料,凭材料申购单由采购部组织采购员集体采购。 3.材料索证 为确保采购材料的质量,有效保护消费者和企业的利益,为顾客创设安全、卫生、放心的消费环境,企业应建立严格的原材料索证管理制度,必须索取供货方有效的营业执照,卫生许可证,生产许可证,产品检验合格报告等资料。采购部门负责索证台账的建立、充实和完善,把每天索取的有效证件,分类、整理、黏贴、登记,做到账目清晰,黏贴规范,记录真实,与购入材料的实际相一致。采购人员要以高度负责任的态度认真做好原材料的索证工作,确保购入产品的质量符合规定要求。采购部门负责人要加强对产品索证工作的督导、检查,准确掌握每天的索证情况和索证台账的记录情况,把原材料索证工作做细、做实、做出成效。 4.材料验收 为进一步加强购入材料的验收规范,做到责任明确、标准具体、操作规范、手续完备、质量稳定,应加强材料验收制度,对购入的饮食材料应严格按规定的验收标准进行验收。为此应建立详细的验收标准,规定验收程序,明确部门、人员的责任。 5.仓库管理 (1)仓库管理是企业存货管理的重要工作,仓库是各类材料、原材料的周转、储备环节,担负着验收、保管、发放、储备、回收、利用等多项业务管理职能。应加强仓库管理,提高仓库使用效率,保证材料周转流通,提高经济效益。 (2)仓库的存量管理:对调味品、酒水、卷烟、茶叶等材料实行存量管理,仓库的最高存量与最低存量由部门经理确定,交仓库执行;对实行存量管理的材料,仓库应建立“存货卡”,标明最高存量与最低存量;实行存量管理的材料到达最低存量时,由仓库保管员及时申购;不超过最高存量的常用材料由采购部门直接购入。 (3)材料保管:仓库实行分区、分类、分货位的保管方法,根据材料的自然属性,理化性能,体积大小和仓库设施条件的不同,分别加以妥善保管。库存材料码放规范整齐、井然有序,库容干净整洁。仓管员要熟悉各类材料的特性,认真做好库存材料的管护工作,根据仓库的温度、湿度、通风、光照等条件采取通风、降温、防潮、密封等措施。做好防火、防盗、防潮、防腐等项工作,确保材料财产安全完好。仓管员对所保管的材料要经常检查,对滞存时间较长的材料要及时向部门经理汇报;发现霉变、破损的应提出处理意见,努力降低材料库存损失。库存材料要执行“先进先出”的管理规定,发货要从最早库存材料开始,避免部分材料因存储时间过长而造成的损失。 (4)材料领发:材料出库必须先办妥出库手续,仓库只凭领料单、调拨单发货,严禁先发货、后补单。领料单必须填写完整清楚,若无该部门经理签字、字据不清或涂改现象,库管员拒绝发货。 (5)材料盘点:每月按规定日期由库管员对仓库材料全部进行清点,填写《盘点表》,按规定送交相关部门。将出入库单据进行审核,与实际消费材料进行核对,如发现异常情况,必须查找原因并及时上报。 6.采购人员廉洁自律 鉴于饮食材料的特点,企业应加强采购人员的廉洁自律教育,自觉抵制各种诱惑,做到公平公正。要进一步规范采购工作行为,加大对采购环节的监管力度,推进“阳光采购”工程的实施,防止违规违纪事件的发生。 作者:张德庆单位:山东理工大学
铁道车辆论文:铁道机车车辆人才需求分析 摘 要:文章对铁道机车车辆专业人才需求进行了分析研究,铁路及其轨道交通的快速发展对人才需求及其铁道机车车辆专业人才培养提出了新的要求,对武汉铁路职业技术学院铁道机车车辆专业(“职教品牌专业”)建设项目提供必要的参考。 关键词:铁道机车车辆专业;人才需求;分析 我院铁道机车车辆专业于2013年成为湖北省“职教品牌专业”建设项目,专业的建设和人才培养方案的制定都离不开人才需求分析,依据人才需求分析的成果可以更好地进行专业建设,从而使铁道机车车辆专业真正起到品牌效应的作用。 1 铁道机车车辆人才需求分析研究的目的与内容 1.1 分析研究的目的 通过对铁道机车车辆专业人才需求状况信息,社会、行业以及企业对铁道机车车辆专业人才基本素质、核心能力要求的变化和趋势的分析研究,为专业人才培养目标定位、专业人才培养方案和课程标准的修订、教学的改革提供依据和帮助,从而真正地搞好铁道机车车辆专业(职教品牌专业)的建设。 1.2 分析研究的内容 依据国家铁路发展规划,对区域铁路、地铁行业的发展动态、发展趋势;相对应于本专业的铁路、地铁行业企业的人才结构及需求状况、各岗位对从业人员知识及能力的要求;同类院校同类或相似专业分布情况;铁道机车车辆专业毕业生就业去向与就业岗位;毕业生对培养过程意见与要求;毕业生就业现状与发展等方面展开调研。 对调研数据的分析,不仅对专业建设、学院管理、毕业生就业、人才需求等做出整体分析,而且还对其各项进行细致的分析,如现就业岗位及其与专业相关性、对就业的满意度、职业成长需求、对专业教学的意见等方面就毕业生反馈的信息进行分析,作为修正和制定人才培养方案的重要依据。 2 铁路、城际铁路和地铁行业发展现状与人才需求 2.1 高速铁路发展现状与趋势 高速铁道运输作为我国中长距离、大运量、快捷、安全、低耗、环保的运输形式,是适应我国国民经济的高速发展、实现人民小康生活的重要保障。目前,全国铁路运营里程已达到12万 km,其中时为200~350 km的客运专线及城际铁路达1.3万 km,复线率和电气化率分别达到50%以上,投入运营的先进动车组、大功率交流传动机车分别达到800组和7 900台。这标志着我国已经进入高速铁路国家的行列。未来10年,先进动车组、大功率交流传动机车将分别达到2 400列和1万台。轨道交通运输行业良好的发展前景将为铁道机车车辆专业的职业教育提供巨大的就业市场和机会。 2.2 城际铁路发展现状与趋势 建设大容量、高密度、高效率、快速便捷、安全环保的城际轨道交通系统,是加快推进武汉城市圈一体化的基础性工程,对于构筑综合交通运输枢纽,优化城际运输结构,引导圈内城市生产要素优化配置,实现武汉城市圈同城效应。 湖北城际铁路以武汉为核心,呈放射型加环状构架,由东南西北4个方向的6条放射状骨干线网、8条延伸线及环线组成,总规模约1 190 km。全部采用时速200 km以上的动车组列车,形成以武汉为中心、直达周边城市的“半小时至一小时交通圈”。目前,武汉至宜昌、武汉至咸宁、武汉至黄石、武汉至黄冈城际铁路已经开通运营。 2.3 地铁的发展现状与趋势 武汉市城市轨道交通规划线网由8条线组成,目前1号线、2号线一期、4号线一期已经开通运营,计划延伸轨道交通1、2、4号线,新建3号线和6、7、8号线一期工程,到2017年轨道交通建设总规模达到215.3 km,其中新增线路长度约142.6 km,基本形成覆盖武汉三镇的轨道交通网络体系。 因此,从高速铁路、城际轨道交通、城市轨道交通发展现状与趋势来看,新型牵引动力设备及其系统的运用、维护、检修及其管理体制、技术要求对从事铁道机车车辆专业的技术工人提出了更高的要求。快速发展的高速铁路、城际快速轨道交通和城市轨道交通需要成千上万的铁道机车车辆专业高技术人才。 2.4 高速铁路和城际轨道交通行业从业人员的基本情况 目前高速铁路和城际轨道交通的从业人员的基本来源主要有:研究生、大学本科、专科、高职高专、中专、技校、复转军人、历史遗留的社会招工、顶职等。近年来主要以大学应届毕业生和经过岗前培训的复转军人为主。从2000年开始,铁路停止招收中专及以下学历的毕业生,从2005年开始,新招收的技术工人起点为大专。 2.4.1 铁道机车车辆专业企业人才现状分析 本次被调查企业的铁道机车车辆专业人才现状统计表见表1。调研数据表明,铁道机车车辆专业人才在企业职工中的比例占88.6%~95.1%,大专以下学历平均占56.8%~68.0%(武汉大功率机车检修段由于成立时间在最近5年,大专以下学历仅占5.2%)。可以看出,大专学历人才是铁道机车车辆专业的主力军,是适应铁路发展趋势的基础性人才,高等职业技术教育在铁道机车车辆专业高技能人才培养方面大有可为。 2.4.2 铁道机车车辆专业高技能人才需求量大 随着中国铁路的快速发展,将有大量的机车乘务员、机车检修岗位等待铁道机车车辆专业高技能人才的填补。由于大功率机车的高技术含量,必须有高技能的驾驶和检修人才来胜任机务工作岗位,而中职学生和复退军人中能满足机车驾驶和检修岗位的比例极低,在一段时期内必定形成岗位空缺无人就岗的现象。为高职学校铁道机车车辆专业培养机车驾驶和检修人才提供了源动力。 2.5 铁道机车车辆专业人才的招聘渠道 铁道机车车辆专业主要是向各铁路局机务段运用车间和检修车间、大功率机车检修段、车辆段动车组运用所、动车组检修基地、城际铁路投资有限公司、城市轨道交通公司等提供人才。这些组织机构主要是通过校内专场招聘、网上招聘、校外毕业生招聘会招聘、与铁路企业之间的人才交流、接收军队的复转军人,其中校内专场招聘已经成为铁道机车车辆专业人才招聘的主要渠道。 3 铁道机车车辆专业现状与人才培养情况分析 3.1 铁道机车车辆专业分布情况 铁道机车车辆专业是一个传统的专业,目前国内设置有该专业的院校较多,主要为含有铁路背景的学校,如郑州铁路职业技术学院、湖南铁道职业技术学院等十余所,近年来一些本科院校也开始开办类似的相关高职专业,而且这些毕业生的去向大致相同,所以对我院铁道机车车辆专业存在着竞争关系。湖北省设置有该专业的学校仅有我院一家,且已经成为湖北省“职教品牌专业”建设项目,这将促使我们尽力办好该专业。 3.2 铁道机车车辆专业招生与就业岗位分布情况 以我院为例,铁道机车车辆专业近三年来在校生人数825人,2014年招生数为80人,这些人数中包括订单班。我院该专业毕业生主要就业单位为铁路局机务段运用车间和检修车间、大功率机车检修段、车辆段动车组运用所、动车组检修基地、城际铁路公司、城市轨道交通公司,涉及的岗位有机车司机、动车组司机、地铁司机、地勤司机、机车检修、动车组检修、地铁列车检修等。 3.3 铁道机车车辆专业教学情况及存在的主要问题 目前铁道机车车辆专业教学过程中理论知识的比重大,实际操作的比重小。且校内实训教学资源匮乏,校外实训又受到若干外部因素的影响,从而导致学生动手能力较差。铁路快速发展带来了技术、装备、工艺的大量更新,校内与之相适应的教学资源存在脱节问题。 铁道车辆论文:铁道机车车辆电气设备的故障及其预防对策 摘要:HXN5型内燃机车投入使用以来,在运用过程中,多次发生因机车故障在区间坡停,处理时间长,存在较大的安全隐患。文中现针对一起典型的故障,进行了深入的分析,对单台机车电气故障导致的柴油机异常停机处理进行原理分析,制定有效的应急处理措施,收到了较好的效果。 关键词:铁道机车 电气设备 故障 对策 前言 HXN5型机车牵引因两台机车同时停机,在先后使用小复位、大复位2次后仍不能启机。文中针对故障原因,查找出造成机车电气故障的问题,并提出相应解决方案,以供参考。 一、故障原因分析 1、故障处理 机车入库后,调取这两台HXN5型机车智能显示器的“事件日志”记录进行查看,两台机车的记录信息均存在“本机或重联机车机组停机按钮在闭合位,无法启机”的异常信息记录。 检查两台机车的柴油机重联急停开关均断开正常,柴油机停机回路各控制线路及接插件正常、使用替换法替换各控制电气故障仍无消除,在多次扳动384机车主操纵台司机控制器的过程中,故障现象突然消失。更换司控器后,柴油机启机正常。 拆下384机车的主操纵台司机控制器(简称司控器)进行检查,发现该车的机车司控器的KA―KB的辅助连锁安装位置不当和主凸轮断开点边缘磨损、主手柄凸轮横向间隙变大,造成该车司控器KA―KB触指在惰转位时仍处于吸合状态(该触指应在牵引档5,6位时吸合,其他档位应断开),见图1。 2、柴油机紧急停机回路和档位控制回路(见图2)的原理分析 (1)HXN5型机车柴油机主要控制电气元件介绍 a、CIO为集成式输入/输出控制板,CIO是“智能显示器”的输人/输出装置。智能显示器通过CIO插件板获知机车的操纵条件,并控制牵引和辅助系统中各种电气设备的操作。在柴油机控制回路中智能显示器通过CIO接收停机控制指令,并通过CIO控制柴油机启停机。 b、PCR为电源控制继电器。为机车控制系统提供电源。 c、COB为控制开关断路器。为控制电气提供电源。 d、MU为重联急停开关(“紧急重联停机”按钮)。扳动MU开关后,主操纵台ESS1和副操纵台ESS。常开联锁处于闭合位,将给重联在一起的机车CIO传输柴油机停机信号,由CIO控制柴油机停机。用于司机遇紧急情况强迫停止柴油机运转。 e、MCl为司机控制器。用于给CIO提供机车电阻制动和牵引位的档位信号。司机控制器驱动一个凸轮旋转,当这些凸轮高点移动时,升起或降下连在开关触点上的杠杆,从而打开或闭合组合功率手柄相应位置的开关。其中KA―KB触指仅在手柄牵引位5、6位时闭合。 3、停机电路分析 通过判断单台机车燃油输送控制电路故障(如燃料泵电机故障、燃料泵控制接触器故障)不能使两台柴油机同时停机,引发类似同时停机只能是在重联机车的公用的控制回路才能发生。对涉及重联的机车牵引档位控制回路和柴油机强制停机回路进行了分析: 从图2可以看出,柴油机强制停车电路和牵引档位控制电路共用CIO的C22输入端口,提供CIO柴油机停机和牵引档位控制信号。停机控制时,机车提供给C22单独一路的74V信号作为CIo停机控制信号。而机车牵引运行时(1档以上),C22、C23、C24、C254个端口中至少要同时有两个及以上的控制信号组合提供才能作为CIO的柴油机牵引档位信号(见图3)。 需要紧急停止柴油机时,司乘人员扳动MU开关后,ESS1或ESS2的常开联锁3A一3B触指闭合,74 V直流电经COB开关一ESS1或ESS2的“3A一3B”触指一TB5H、TB5B端子一DV15号线一TBlC端子一CIOC22号接口,单独给CIO控制柴油机停机,同时通过重联线传递到重联机车CIO控制它车柴油机停机。 同时ESS1或ESS2的常闭联锁“1B一1C”触指断开,确保MU开关扳动后,不论机车主手柄在任意位置,均立即切断柴油机C23、C24、C25的档位信号,保证CIO只能收到一路C22的柴油机强制停机信号。但正常情况下,如果MC,上KA―KB在非牵引位5、6档位时不正常闭合,一旦司控器回到惰转位时,由于此时其他档位信号均已断开,柴油机停机信号就会错误输出。 4、故障分析结论 (1)司控器KA―KB的辅助连锁的异常吸合是导致柴油机异常停机的直接原因。因384机车司控器MCl上KA―KB在惰转位时不正常闭合,当司机将司控器回至惰转位时,电流仍可通过司控器闭合的KA―KB触指,进入CIO的C22,因为此时C23、C24、C25的档位信号均已正常断开,只有存在一路信号进入C引导致微机系统认为”紧急重联停机”按钮闭合,控制CIO发出停车信号,将机车柴油机强行停机。 (2)重联装置的控制作用未解除,是导致该故障发生后,两台机车均无法正常启机的原因。当384机车发生故障停机后,系统通过重联线控制重联机车333机车也强行停机。在其后的处理中,因重联装置未拆除,重联关系始终建立,一位机车384机车的司控器KA―KB触指在惰转位一直处于闭合状态,因此机车只要上电,智能显示器就会始终认为“紧急重联停机”按钮闭合,严禁启动柴油机,并通过重联线控制二位机车也无法启机,致使线上乘务员在两台机车上多次尝试正常启机均失败。将故障的司控器再装回原车,拔除两台机车间的重联线后,333机车可正常启机,但384机车无法正常启动。 二、应对措施 针对此种故障现象,组织对发生的司控器故障进行普查,发现HXN5型机车投入运用5个月来,已发生多起司控器故障。司控器相关故障记载共计10件,其中更换司控器4件,其中有2件更换司控器未记录;更换、打磨、调整动作触指处理5件,其他配件原因造成司控器故障3件。制定了以下措施: 1、技术科、检修车问配合制定普查方案,对HXN5型机车司控器逐台进行普查,发现问题必须彻底处理。具体检查要求如下:首先主手柄置于惰转位,检查主副台司控器K连锁垂直中心线不得越过主手柄断开点边缘;然后将主手柄置于牵引8档(断开点1已面向外部),对主手柄凸轮断开点1下边缘进行涂油.减少该处边缘磨损。 2、机车入库后,行修作业人员要向乘务员询问机车运行情况,并对机车事件日志分析、转储,发现机车异常信息必须上报技术科,对事件日志中记录的机车异常信息必须彻底处理后,方可出库。 3、机车进入修程时,必须对前一趟事件日志文件进行分析,发现机车异常信息必须处理消除,对提报的元器件故障必须交由厂家进行检测,对事件日志文件分析,确认良好后方可交车;对“紧急重联停机”按钮及司控器KA―KB触指进行全面检查,发现触头虚接、粘结等故障时必须彻底处理。 4、技术科将故障信息反馈回厂家,对近期司控器发生的故障进行综合分析,要求厂家提供司控器日常检修各尺寸要求(现提供的司控器说明书无司控凸轮与联锁凸轮间隙要求)提高产品质量。 5、鉴于原来厂家提供的处理柴油机停机的应急办法通常是检查MU开关应在正常位,然后再“小复位”“大复位”启机,仍不成请求救援的办法。耗时长(仅“复位”操作下来就需要12~15 min),对类似故障无法有效解决,造成机故、机车无动力停留处理不当溜逸、隧道缺氧中毒的一系列隐患。采用优化流程。即线上发生柴油机停机故障时,乘务员应首先查看“事件日志”文件有无故障信息,如有明确信息则按要求处理;如“事件日志”无故障信息显示,则应查看“活动事件”,查看机车当前状态是否存在故障并按规定处理。处理时必须拆除重联线再进行复位启机试验,确保即使一台机车故障,另一台机车能够正常启机维持运行到前方站和出隧道处理。避免高坡、隧道引起的行车、人身安全问题。 结束语 通过采取新措施,HXN5型机车未发生因司控器问题造成HXN5型机车线上故障,消除了因柴油机停机故障对行车安全带来的安全隐患。 铁道车辆论文:铁道车辆擘业高职人才培养方案的研究 【摘 要】铁道车辆专业培养目标是培养能从事铁道车辆检修、运用、维护和管理工作,具有铁道车辆结构、原理等专业技术理论知识和铁道车辆检测、故障诊断与处理等实践技能,具有良好职业道德和职业生涯发展基础,德、智、体、美全面发展的高端技能型人才。 【关键词】铁道车辆;检修;运用;人才培养方案;项目课程体系 中国是一个典型的大陆性国家,经济联系和交往跨度大,需要有一种强有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来,铁路运输则是最适合中国经济地理特征和人们收入水平的区域骨干运输方式,在我国的交通运输体系中起着举足轻重的作用。 随着市场的不断发展和各企业实力的增强,国内铁道车辆制造厂家间竞争日趋激烈。除南车集团长江车辆有限公司实力增强外,眉山车辆厂、二七车辆厂的竞争力也较以前增强;北车集团在集团内部进行了产业调整,齐齐哈尔车辆公司、济南车辆公司的新造能力也不断提高;路外三家军工企业已先后加大工装、设备投入,正快速发展;济南东方新兴公司市场占有率已从2008年的0.7%增涨到了4.28%,民营企业已实质性进入整车制造领域,市场竞争压力越来越大,供大于求的矛盾将更加突出。 由于人们出行与经济发展的需要,我国投入运营的铁路车辆越来越多,随着技术的发展,铁路车辆的种类也是日益更新,因此,铁道车辆生产与维修部门需要大量具备专业素养与专业技能的人才,才能实现铁道车辆的快速全面地生产与维修,而铁道车辆专业的出现,正适应了当今铁道车辆市场蓬勃发展的趋势。 铁道车辆专业是一个机电一体专业,其专业人才培养定位是面向铁道车辆运用与管理生产一线岗位,从事铁道车辆检修与运用工作的高端技能型专门人才。 1.创新“双主体、全过程”人才培养模式,共同制定人才培养方案 与沈阳铁路局、沈阳地铁公司、中国北车集团沈阳车辆有限公司等企业紧密合作,成立“辽宁轨道交通职业教育集团”铁道车辆专业校企合作委员会 ,依托“校企合作发展委员会”,与沈阳车辆段、苏家屯车辆段、沈阳动车段、中国北车集团沈阳车辆有限公司、沈阳客车厂等共同组建专业建设委员会,建立校企合作长效机制,创新“双主体、全过程”人才培养模式。双方将合作办学、合作育人、合作就业、合作发展,共同制定人才培养方案,形成“三融合”的专业人才培养模式,即:教学内容与实际工作相融合、校内培养与企业培养相融合、学生角色与员工角色相融合。通过专业建设委员会的探讨研究,确定我校铁道车辆专业高职培养目标:培养面向铁道车辆相关单位,在生产、管理第一线,能从事铁道车辆检修、运用、维护和管理工作,熟知铁道车辆结构、原理等专业技术理论知识,掌握铁道车辆检测、故障诊断与处理等实践技能,具有良好职业道德和职业生涯发展基础,德、智、体、美全面发展的高端技能型人才。 职业面向与就业岗位、岗位群:主要面向铁道车辆部门,从事铁道车辆的检修与运用工作,也可在铁道车辆制造单位从事相关的工作。主要从事车辆钳工、制动钳工、轮轴装修工、车辆电工;货车检车员、客车检车员、发电车乘务员、列车轴温检测员等岗位的工作。 层次定位:初次就业岗位中级工;目标就业岗位高级工、技师;职业发展岗位高级技师、工班长、车辆调度员、值班员、车间主任等。 从中级工晋升到高级工需要5年,高级工晋升技师需要2年,技师晋升高级技师需要3年。 2.校企合作共同构建基于铁道车辆检修与运用工作过程系统化的项目课程体系 加强与铁路局、车辆段等企业的深度合作,联合课程开发专家、企业技术骨干,按照“市场需求调研工作任务分析职业能力分析课程结构分析专业教学标准开发课程标准开发教学设计教材开发其他教学资源开发” 的流程共同进行课程开发。遵循文化基础知识培养职业基本能力培养职业核心能力培养职业综合能力培养职业拓展能力培养,构建了公共基础课、专业课(包括技术基础课、核心专业课、实践技能课)和素质拓展课三大平台。 (1)专业群技术平台 以培养岗位群所需共性知识、技能、职业素养为基础进行构建,主要由机电类的基础课程和车辆检修、运用管理课程组成,机电类的基础课程包括《机械设计基础》、《机械制造基础》、《电工与电子技术》等,车辆检修、运用管理的课程包括《车辆构造与检修》、《客车电气装置》、《车辆运用与管理》等。 (2)专业课程体系 本专业核心岗位为车辆钳工、车辆电工、检车员。专业基于工作过程的项目课程立足职业岗位要求,通过分析岗位工作任务和职业能力,合理归并工作过程中比较接近的工作领域设置课程,按照工作过程序化知识,开发项目课程。专业项目课程包括:《车辆构造与检修》、《车辆制动装置》、《客车空调装置》、《客车电气装置》、《车辆检测技术》、《车辆运用与管理》等。其中《车辆构造与检修》、《车辆制动装置》、《客车电气装置》、《车辆运用与管理》为专业核心课程。 铁道车辆论文:铁道车辆轮对设计对CAD/CAE技术的应用 摘 要 铁道车辆的关键部件是铁道车辆轮,它是车辆全部重量的支持,对于铁道车辆轮的负载量,旋转速度等具有较高的要求。因此,车轮的设计、制作需要更加精细,高质量,铁道车辆轮对设计对CAD/CAE技术的应用就显的非常必要,本文将根据铁道车辆轮的特点,介绍CAD/CAE技术,分析CAD/CAE技术在铁道车辆轮设计中的应用。 关键词 铁道车辆论;CAD/CAE;设计;应用 随着机械设计领域市场竞争的日益激烈,对于机械产品的质量、规格、生产率等的要求越来越高,在设计中,先进技术的采用成为必要。CAD/CAE技术作为一种现代技术,在车辆车道轮的设计、制造中广泛应用。铁道车辆的设计、制作工程复杂,程序繁多,需要建模的准确,车辆轮尺寸的精确、模型的设计、零件的装配等过程都需要CAD/CAE技术的辅助,使之设计精确,提高建模效率,降低建模错误率,确保铁道车辆轮生产的规格化,进而提高铁路的工作效率。 1 CAD/CAE技术概述 在20世纪70年代末,在机械设计技术中结合了计算机技术,两者的相互结合产生了计算机辅助设计(Computer Aided Design),简称CAD。CAD技术是指以计算机软件为工具,例如UG、Solidworks,对实物进行模拟制作,利用仿真模拟展现产品的结构、外形等,即是利用计算机绘制、设计机械产品及工程。计算机辅助工程技术(Computer Aided Engineering),简称CAE技术,是随着计算机科学技术的发展而出现的新的设计技术,它利用计算机软件,例如MARK,求解分析产品及工程的结构性能。 目前,CAD/CAE技术在机械、建筑、电子等工业领域广泛应用,是一个效率高、综合性强的高新技术。利用相应的计算机软件,对建模的过程进行有效的记录,可以在设计过程中根据设计理念、型号而改变参数,改变、修改模型的尺寸,并保持零件之间的关联性,这样就使设计的程序简单化,对数据的利用更全面。在工业方面的应用,提高了产品的质量,缩短了产品的设计时间,对于尺寸、模型、规格的计算更为精准。在铁道车辆轮设计方面,需要利用CAD/CAE计算机软件,建立车辆轮的三维模型,对车辆轮的几何尺寸进行分析,建立参考数表,依据参考数据进行精确的设计。同时,利用CAD/CAE技术,对于铁道车辆轮的结构、受力分布等进行分析计算,建立车辆轮的计算模型,在设计、制作中提高制作精度、增强产品质量。 2 铁道车辆轮对设计对CAD/CAE技术的应用 2.1 在多维绘图中应用CAD/CAE技术 在铁道车辆轮的设计中,数据、图形的绘制需要需要占据大量的时间,是一项复杂的工作,对数据的精确,图形绘制的标准具有较高的要求。利用CAD/CAE技术进行图形的设计,建立三维建模,绘制模拟实体的三维图形。在多维图形的绘制中,首选需要选择适合且功能较多,以交叉绘图为主的工作软件,例如3D―MAX等,绘制不同的图形,从不同的截面设置参数,确保参数的准确,图形比例的合理。例如,在绘制某一种型号的铁道车辆轮时,可以对横截面、外径、内径进行参数设置,从多维图中从不同角度进行检查、调整图形及参数,使其合理、精确。同时,在绘图软件中,对填充剖面、调用图块、区分层次等功能进行运用,使铁道车辆轮的多维图形精确,合理,确保在实体设计中图形准确。 2.2 在实体中应用CAD/CAE技术 铁道车辆轮设计对于CAD/CAE技术的应用,在车辆轮实体设计中运用广泛、对于设计有重要的帮助作用。CAD/CAE技术的应用,用CAE技术车辆轮的承载力、运转速度、受力分布进行求解分析,对其结构性能分析,建立车辆轮的计算模型。用CAD技术,根据数据建立三维建模,包括表面、实体、线框等模型。根据软件所提供的造型模块,如如球体、圆柱体、楔形体等绘制,在绘制中根据分析的数据设置参数,同时,从不同横切面研究模型的精确度。对于零件的设计,对于简单的零件可以AutoCAD工作软件对其进行绘制,对于复杂的零件则可根据二位设计中的结构来定义,然后通过三维实体造型进行拉长、旋转等,使其变成新的基本体,利用三维实体进行设计,使其成为所需零件,在零件的设计中,要确保结构的合理性,数据的准确性。实体模型的设计,在运用CAD/CAE技术时,要注意在设计中对于整体模型的多角度、全面的检查,检测铁道车辆轮的整体实体性、完整性。 2.3 对于车辆轮部件检查的应用 CAD/CAE设计中,借助计算机技术,可以对铁道车辆轮的不同的零件进行拆分、检查、组装。将零件间的装配途径记录在CAD/CAE软件的资源器中,在对部件进行检查分析是,对于数据进行分析,在装配中,可以根据软件的资源器记录,正确的监测部件间的装配,以此检查各零部件间是否装配正确。这样可以及时的发现车辆轮数据存在的问题,对零部件进行更改,提高其精确度。同时,在车辆轮设计中应用CAD/CAE技术,在图形绘制中可以随意的隐藏部件,可清晰的看到车辆轮内部的结构,对各个部件进行旋转检查。还可对铁道车辆轮的运动进行演示,在演示中检查各配件之间的紧密度。在演示时,可是设定一定的路程,对于出现不能完成路程、零件之间存在碰撞、车辆的受力不平衡的等问题进行及时的更改,完善设计图形,防止在制作中出现产品不达标、不能正常使用的状况发生。 3 结论 随着科学技术的发展,计算机技术将更加智能化,数据技术、信息技术的发展也将更加全面、完善,CAD/CAE技术也将朝信息集成化、技术智能化方向发展,在机械设计中将更广泛的运用。在铁道车辆轮设计中,CAD/CAE技术将应用到更多的方面,对于车辆轮的模型设计、车辆轮的检查维修、车辆轮新型模型的开发设计等都具有更加重要的作用,进而车辆轮的承载力、运转速度等都所提高,铁道的运输将更加完善、快速。 铁道车辆论文:关于铁道机车车辆故障维修诊断分析 摘要:近几年,在经济发展的带动下,中国的铁路事业发展十分迅速,铁路事业的发展跟铁道机车息息相关。加强对铁道机车的管理,认真解决铁道机车车辆出现的各类故障,不仅对铁道部有好处,而且对整个社会的发展都是百益而无一害的。自从1990年以来,铁道机车车辆维修体制就受到了铁道部门的高度重视,并且成立了铁道机车车辆维修制改革领导小组,参考美国和英国的铁路机车维修制度,设立了一套适合我国发展的维修制度。本论文主要分析了当前铁道机车车辆故障维修的发展现状及故障维修中应考虑的问题,通过分析和研究,提出了一些应对这些故障的措施。 关键词:铁道机车;故障维修;检修 众所周知,铁道机车的维修是铁路运输中必不可少的重要环节,它能够恢复机车的受损功能,进一步提升机车的质量,对安全运输有着极其重要的作用。铁道机车的维修制度从设立到现在,已经经历了十多年的发展历程,机车车辆维修和管理不论是在理论上还是实践中,都已经有了较大的提高,现在的维修制度相比以前已经提升了不少,为整个社会带来了较大的经济效益和社会效益。目前铁道机车的维修制度和发达国家相比还是存在一定的差距,而且维修的针对性差、维修工作量大、维修时间长、费用高、机车车辆利用率低等问题,都是在维修过程中人们反映的问题。新的维修体制需要一个逐步建立与不断完善的过程,它必须要具备一定的检测手段和诊断标准,建立一支在实践中有着丰富经验的技术人员队伍,这样更能使铁道车的维修能够落到实处。 一:铁道机车维修的发展现状 从上世纪七十年代开始,维修制度主要就是以“以可靠性为中心”这个为标准,实施的一系列维修制度。目前主要还是计划预防修的理论框架,通常是整辆车或大部分零件定时或定期进行不同等级的维修,多年的工作经验使得铁道机车的预防修体系已经十分成熟。对于需要维修的车辆,维修部门根据计算机提供的数据分析,首先对机器进行必要的检测,检测之后再进行修理,对于重要的部件要实行特殊的管理。 二:铁道车辆故障检修 铁道车辆在平常生活中的应用,随着使用次数的增加,车辆的各种零部件会不断消耗、腐蚀或磨损,这些零件的损害会大大降低车辆的实用性,为了保证车辆的正常运行和满足人们日常生活的需要,必须对车辆进行定期的检查和维修,这样做也延长了车辆的使用寿命。 1)检修制度 对于车辆的检修,国际上专门设立了两种不同的检修制度。一种是计划预防修理制度,另一种是根据车辆技术状态的不同设立的修理制度。计划预防修理制度,首先要了解车辆各类零部件的损耗程度,确定相应的使用年限,根据数据的分析,了解车辆的检修循环结构和检修周期,在车辆部件还没有完全损耗之前就对零件加以修整,使得零件最大程度的实现了自己的使用价值。按车辆修理状态修理的制度,就是在规定的使用期限内,观察设备的运行参数,若参数在规定的范围内则不检修,超过规定范围才进行检修。这个修理制度最大程度的发挥了各个设备的最大利用价值,使检修的工作量尽量减小的同时,也保证了车辆的行驶安全。 2)定期检修 所谓的定期检修就是每隔一段时间,就对行驶的车辆进行一定的检查,确保车辆的安全。定期检查可以使车辆及时发现问题并维修,使车辆保持一个良好的运行状态。确保在下一次检修之前,车辆不会出现较大的故障。 3)车辆的日常维修 对车辆进行日常的维修不仅保证了车辆运时的良好状态,使得车辆在行驶过程中不会发生什么故障,而且也减少了交通事故的发生,确保了行车的安全。中国人口多,车也多,而且铁路上的车的数量特别多、车的种类也多,必须对车辆进行检查维修,为自己,更为了他人。维修内容通常涉及两个方面,技术检查和故障修理这两个方面。技术检查主要是检查车辆的技术状态,发现车辆出现故障时应及时进行修理。故障修理是针对车辆出现的问题,根据出现的具体故障来实施不同的解决方法。 三:维修措施 1)改善铁道机车车辆的维修制度 现有的铁道机车的维修制度还存在很多的不足,应该加快维修的改革进程,改变以往的维修模式,让它变得有层次性、多样性、实用性。打破原有的维修观念,要从设备的规划、设计、制造和安装就开始,直到车辆的使用、维修、改造和报废这一整个过程,都要实现设备的综合管理,发挥所有设备的最大利用率。 2)缩短车辆的维修周期 车辆在行驶过程中很容易出现各种各样的故障,定期进行维修是很有必要的。但目前我国车辆的维修次数比较频繁,维修周期是美国等发达国家的好几倍,车辆维修时间过长的话,降低了车辆的使用率,而且增加了维修费用,加重了人们的负担。在确保车辆安全的前提下,应尽量的缩短维修周期。 3)增大车辆维修的投入 车辆是现在人们日常生活的必备工具,车辆的运用和维修在运输方面发挥着十分重要的作用。但是由于各方面原因,国家对车辆维修部门的投入太少,使得维修技术还存在很多需要改进的地方,经济的不断发展,应不断加大对车辆维修的投入,加强维修学科的建设,使得车辆的维修技术得到进一步的发展。 4)加强维修人员的技术培训 由于之前的科技相对比较落后,维修人员的理论知识也比较薄落,大部分维修人员受教育程度不高,各方面的素质都需要提高。对于正式的维修人员,在他们正式工作之前就应该对他们开展相关技术培训,提高他们的维修技术,同时加强他们的职业素养,为铁道机车的维修做好准备。 结语:随着铁道机车的广泛应用,铁道机车的故障维修引起了社会越来越多的关注 。改善铁道机车车辆的维修制度,缩短车辆的维修周期,增大车辆维修的投入,加强维修人员的技术培训,实施这些方法都能给铁道机车维修部门起到很好的作用,进一步改善铁道机车车辆的维修水平。 铁道车辆论文:高职铁道机车车辆专业人才需求分析 对高职铁道机车车辆专业的人才需求进行了深入调研分析,从轨道建设的迅速发展,电力牵引占居轨道交通牵引动力主导地位,铁路机车乘务员供不应求,机车乘务员队伍正面临职业素养全面升级等方面论述了开办高职铁道机车车辆专业抓住了铁路用人的黄金期。 铁道机车车辆人才需求机车乘务员 1高职铁道机车车辆专业的人才培养目标与就业岗位 高职铁道机车车辆专业主要面向国有铁路机务系统、地方铁路、城市轨道交通企业、机车车辆装备修造企业、有铁路专用线的大型工矿企业电力机车运用和检修部门一线岗位,培养具有高职文化素养和职业道德,具有规范操作、敬业爱岗、团结协作、安全意识强、服从统一指挥的职业素质,熟悉有关铁路技术管理规程及规章,具备电力机车运用、监测与维护、故障判断处理和检修能力的高端技能型专门人才。主要就业单位是铁路机务段、机车检修段(厂)、车辆段、车站、编组场、城市轨道交通业、生产企业运输部的机车驾驶、机车检修、地勤、机车保养等领域。主要升迁岗位有指导司机、工长、车间技术员、车间主任、项目主管、机务安全监察等机务运用与检修管理岗位。 2轨道建设的迅速发展对铁道机车车辆人才需求迅猛增长 2.1东北铁路建设的快速发展需要大批铁路特色专业人才 东北是货物运输大进大出的地区,其中铁路是最主要的运输方式。自2005年以来,铁道部与东北三省多次签署了《关于加快辽宁/吉林/黑龙江铁路建设的协议》。我校地处辽宁省,是全国既有铁路网最为稠密的地区之一,辽宁省与铁道部共同规划建设19个铁路项目,全长2360多公里,总投资约1530亿元,包括京沈客运专线项目、哈大客运专线、丹东至大连铁路建设项目等,加大电气化改造力度,构建内通外联、多通道、大能力的铁路运输网。2005年以来,铁道部与吉林省先后四次签订战略协议,确定实施新建、改建铁路项目37个,新建、改建铁路里程约7460公里,总投资约2365亿元,将实现“市市通高铁、县县通铁路”的目标。铁道部与黑龙江省携手推进30个重点项目,总投资近2400亿元,铁路运营里程将达到8500公里以上,尽快形成以哈尔滨为中心,以哈大、哈齐客运专线等为主轴的便捷顺畅铁路运输网络。东北铁路建设进入了快速发展时期,为铁路特色专业人才需求提供了广阔的发展空间。 2.2东北地铁迅猛发展,需要大批铁路特色专业人才 东北地铁也在迅猛发展,仅沈阳地铁规划就由11条线组成,整个线网呈“四横、四纵、两L、一弦线”,线网总规模为400公里,其中一号线西起张士开发区,东至棋盘山,规划全长为44公里。二号线北起蒲河区,南至空港新城,规划全长为42公里。地铁动力系统全部采用电力牵引,同样需要大批铁路特色专业人才。 3电力牵引占居轨道交通牵引动力主导地位,需要大批铁道机车车辆专业人才 交流传动电力牵引发展已经进入成熟期,尤其是在铁路高速和重载牵引方面显示了极大的优越性。2006年“和谐型”系列大功率重载交流传动机车投入运用,单轴功率达到1000~1600kW,在250~300km/h及其以上的高速领域,交流传动的电动车组更是独领风骚。到2015年全国将有1万多台“和谐型”机车投入运用,大功率交流传动电力机车将成为我国主流牵引动力。电力机车除了在铁路干线上应用以外,在城市交通运输包括城郊电动车组、地下铁道电动车组、地面电车和工矿企业内运输等方面也都起着越来越重要的作用。电力牵引占居轨道交通牵引动力主导地位,需要大批铁道机车车辆专业人才。 4沈阳铁路局机务系统机车乘务员供不应求 我校铁道机车车辆专业毕业生的主要去处为中国特大的几个铁路局之一的沈阳铁路局,全局机务系统共设置机务段5个,即沈阳、苏家屯、锦州、通辽、吉林机务段。苏家屯机务段是沈阳铁路局最大的以货物运输为主的机务段,由长春、大连、本溪、丹东等十段合一,共有职工1万多人,配属机车500多台,担当固定交路近400对。将全局的11个中修车间22个台位全部集中整合到苏家屯,形成一个车间10个台位,具备年中修电力机车250台、内燃机车500台的能力。沈阳机务段始建于1904年,地处东北铁路网交通枢纽,是全局唯一的客运机务段,具有日完成5台机车小辅修任务的能力,承担沈阳、沈阳北、山海关部分入库机车的检查和整备任务,承担京哈线秦沈段救援和沈阳站、沈阳北站调车任务。近年,机车乘务员单班单司机值乘改为双司机值乘,对铁道机车车辆人才的需求量翻倍增长,相应的电力机车运用和检修人员更是供不应求。沈局在2009年的“千名司机培养工程”就是在人才急需的情况下采取的应急措施。2012年以来,沈局又在复退军人,应届高职毕业生中,招收了大批专业知识几乎零基础的后备司机,作为机车乘务员队伍的必要补充。其中的千名大学生后备司机绝大部分都不是铁道机车车辆专业,有的甚至是文科毕业,沈局铁道机车车辆人才匮乏可见一斑。 5机车乘务员队伍正面临职业素养全面升级 高铁作为高技术、高科技的产物,需要大量的专业技术人员。按照《铁路“十二五”发展规划》的要求,实施“人才强路”战略,坚持人才优先、以用为本的指导方针,以高铁运营等领域人才为重点,保证高铁主要行车岗位人员动态优化。沈局机车乘务员队伍正处在新老交替的关键期,四五十岁的人居多,前期录用的多为技校、中专毕业生。自1998年以来的这十几年间沈局机车乘务员基本上录用的都是复退军人,他们知识基础相对薄弱,专业能力没有多少提升空间,整个机车乘务员队伍正面临职业素养全面升级。近年,随着铁路新技术的发展和大量新装备投入使用,沈局招收机车乘务员的要求进行全面调整,不再招复退军人,而改招高职专门人才。我校在这个时候开办铁道机车车辆专业,就是审时度势,适逢其时。 轨道特色高职院校担负着为铁路行业和地方城市轨道交通建设培养高端技能型专门人才的重任,铁道机车车辆专业的毕业生就业前景乐观是毋庸置疑的。引用我校铁道机车车辆专业建设指导委员会主任、沈阳铁路局机务专家崔总的话,我校铁道机车车辆专业办得好,这个时候办铁道机车车辆专业就是抓住了方向,抓住了铁路用人的黄金期,非常受欢迎。 铁道车辆论文:铁道车辆空调装置职业教育特点刍议 [摘 要]本文分析了随着我国铁道车辆空调技术的快速发展,传统的职业教育教学存在的弊端,深入浅出的分析了在铁道车辆空调装置领域现代化职业教育如何合理优化教学方法,更加适应现代化特点。同时,根据不同学校的现状制定更加合理的培养方案。 [关键词]铁道车辆空调装置;职业教育;教育教学方法;理论联系实际 1.引言 职业教育是指让受教育者获得某种职业或生产劳动所需要的职业知识、技能和职业道德的教育。职业教育的目的是培养应用人才和具有一定文化水平和专业知识技能的劳动者,与普通教育和成人教育相比较,职业教育侧重于实践技能和实际工作能力的培养。职业教育是社会发展的产物,是人类文明发展的产物,也可以说是人自身发展的产物。而且是发展到某个特殊时期的产物。职业教育受益于社会,社会也可受益于职业教育,促进社会发展是职业教育的应有之义和神圣职责。《铁道车辆空调装置》是铁道车辆专业一门较为主要的专业课程,作者根据多年从事铁道车辆教学的工作经验,对于其独特的教育教学方法进行了相关阐释。 2.目前课程教学方面存在的问题 由于铁道车辆空调装置学科是一门传统的教育学科,在现代化技术不断发展的形势下,铁道车辆空调装置这门课也需要不断的变革与时俱进,传统的教学方法应该得到改变。 2.1 学校教育适应时展的需求 在以往的职业教育教学之中铁道车辆空调课的教学基本上沿袭传统的授课方法“板书+讲解”。但是由于铁道车辆空调装置这门课需要紧密与企业实际相互结合,课程内规定了很多实践项目,比如压力试验及抽真空试验,这些实验单单使用黑板是满足不了学习需要的,需要学生自主动手在试验台上进行演练,也就是说,铁道车辆空调装置课程应该向:“演示+操作+讲解”这种新的授课形式上进行转变。 尤其是像铁道车辆空调装置这样的专业课程,需要不断更新新技术,课堂上应该能够向同学们展示装置特征,这就要求不仅使用文本讲解,还需要图形、图像、视频、三维模型甚至实物展示。先进的教学工具,建设较为现代化的实训教室,利用现场进行直观教学,并且使学生能够在课堂上动手亲自操作,这样的认知学习可以让学生有更直观的认识。现代化的教学方式更加能够激发学生的学习兴趣。在传统的教学方式上学生坐在课堂上仅仅能够获得文字上的信息,无法调动同学的学习热情,往往会看见课堂上的同学昏昏欲睡,而讲台上的老师也会感觉缺乏讲课激情。而新颖的学习形式则能够让学生耳目一新。 2.2 学校教育与企业需求相脱节 学生在高职院校学习的知识与企业需求的人才间存在差距,这是近年来不少企业对高职院校毕业生的一个普遍看法,这将直接影响高职院校毕业生的就业问题,有些企业甚至宁可招聘中职学院的学生也不招聘高职生。有些企业领导认为,高职院校的学生在进行了三年的职业教育以后,只会一些在人们看来无用的理论知识,并无法满足企业所需求的动手能力强的要求。同时,对一些新设备、新知识的接收能力,思维上的创新能力更是少之又少。企业招聘这样的毕业生,需要重新进行培养,无疑增加了企业的用工成本。这样的培养方法并不能满足与时俱进的改革需求。在铁道车辆空调装置这门课的学习上也是如此,本门课程的培养方案旨在培训学生动手检修空调装置的能力,对列车空调系统有个基本认识,对车电装置的使用有一定的了解,满足铁路检修运用部门的工作需求。而并不需要详细的掌握热力学知识,这样就需要学校对学生的培养不断的进行调整。 2.3 学生综合素质不足 铁道车辆空调装置这门课程不仅旨在提高学生的专业技术水平,同时对于学生自我能力的提升也是在培养范围以内。培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力更是重中之重,在今后的工作岗位之中仅仅依靠书本上的知识是不够的,更需要学生能够有刻苦专研的精神和自我学习的能力,这样才能不断适应车辆空调装置技术发展的要求。 3.高职教育与企业需求对接对策研究 3.1 学生职业能力培养 在铁道车辆空调装置的课堂上,老师应该更加侧重于一线作业实际,课堂上的讲课内容应该更贴近作业现场,做到课堂与现场的无缝对接。例如,在实验课堂上在设施允许的基础上应该加入空调检修调试等方面内容,学生在课上可以相互讨论,既锻炼了学生的动手能力又激发了学生的学习兴趣,同时,还可以对学生的检修成果进行评测,成为一个特色办学的方向。另外,在校内举办各类有专业特色的技能比赛,例如空调系统调试实验等等,使用竞争的模式激发同学学习热情,也从另一角度督促了学生自主学习。这些有情景的课堂设计更能够让学生有走上工作岗位、身临其境的感觉,例如老师可以作为领导小组、学生作为检修工作轮流进行成果展示等。 3.2 改革固有考试模式 传统考试以笔试为主,题型也多以死记硬背的简答题为主,这样的考试形式并不能起到让同学融会贯通的效果。可以结合笔试与实验。增加相关的故障分析内容在笔试部分,而实践考试可以设在演练场中进行,分成几个小组进行过程讨论,相互协作,并设置多种解决渠道,使得学生更直观和熟练的掌握专业内容,同时也锻炼了学生们的团队协作能力和自主创新能力,而且也能使考评结果更具有参考价值,对学生的学习也能起到监督促进的作用。 4.小结 铁道车辆空调装置是一门不断向前发展的科学内容,职业教育之中也应该不断的转变观念,切实改进传统的教学手段和教学方法,同时不断理论与实际相互结合,变革传统的教学方式,逐渐实现课堂上以学生为主体,教师适时加以理论指导,充分调动学生的主观能动性.结合铁道车辆理论与实践性结合的特点,要在教学中选择一套适合高职学生的教材,教师应全面掌握教材,采用灵活的教学手段,筛选出教学的重点、难点,精心组织教学内容,选择应用合适的多媒体课件,把理论和实训操作有机的结合起来,使理论寓于操作中,在实作中消化理论。 铁道车辆论文:铁道车辆专业职业教育中工学结合与校企合作的思考 摘 要:本文通过对铁道车辆专业职业教育工学结合与校企合作的研究和思考,提出了一种校企密切合作、相互衔接、相互渗透的紧密型新顶岗实习方式。 关键词:工学结合 校企合作 顶岗实习 铁道车辆专业 人才培养 铁道车辆专业职业教育是以培养符合现代铁路发展所需车辆运用及检修并侧重于职业技能的高素质人才为目标,而采用“校企合作,工学结合”的模式是实现这一目标,使学生具备职业核心能力和创新能力的必由之路。笔者认为,只有在铁道车辆专业职业教育中采用一种校企密切合作、互动渗透、齐抓共管、全程控制的紧密型新顶岗实习方式,才能达到事半功倍的效果。该实习方式具体如下: 一、理智选择校外企业或实习基地 要搞好校企合作和工学结合,合理选择有实力、有条件、专业对口的校外企业至关重要。学校应经现场考察,从人才培养的软实力与硬条件、长期与短期、经济性与技术性等方面进行充分分析论证,确定铁道车辆专业职业教育工学结合的校外顶岗实习基地。 二、制订切实的培养教学计划和课程设置 为保证“工学结合,校企合作”所培养人才的质量,我们必须从计划及课程设置的源头入手,为此,应由院校车辆专业骨干教师和企业的职教、技术以及技师等相关专业技术人员共同组建铁道车辆专业建设指导委员会,由该委员会经过调查、分析与论证,最终确定符合当前铁路车辆发展要求的新教学计划和课程设置,使其具有突出职业技能核心、侧重理论与实践相结合、兼顾“四新”技术以及全面发展等特点。 三、强化实践教学设施和基础建设 职业教育中各专业实验室、实训场及实践基地的建设直接关系到所培养人才的质量和水平,应由校企组建的专业建设指导委员会根据专业特点并结合学校现状,把实践教学基地分为校内部分和校外部分两块。校内实训基地建设应符合院校依靠自身力量可以筹建且主要针对主型铁道车辆各组成部件结构、原理、控制及基本职业技能的训练与指导这一基本思想。而校外实训基地是对学校无法自建的一些实训项目以及一些最新车辆装备的实训项目进行培训和实践的有效方式。我们通过校内外实训基地的交替使用及其与理论教学的穿插配合,真正实现工学结合互补。 四、深化专业教学改革,探索工学结合,理论和实践一体化的教学模式 1.加强铁道车辆专业教材的建设 我们要通过补充完善现有通用教材和重新开发新的校本教材这两种方式,满足工学结合职业教育和岗位培训的需要。 2.改革教学内容组成结构 改革教学内容组成结构,适应工学结合中企业的实际需求,提高教学的针对性和适应性。在实际的人才培养中,我们可把教学分为两部分:一部分为校内培训,突出强化企业所提出知识和技能的培训与演练,使教学效果更贴近企业所需。另一部分为企业培训和跟班组的顶岗实习,师资以企业的车辆技术人员为主,院校专业教师为辅,培训内容主要针对本企业的车型种类及工作任务等特点来进行,通过理论与实践交叉互补训练,提升学生职业知识与技能。而顶岗实习则采用跟班组指定师傅指导为主,学校专业教师定期巡回辅导为辅的方式,校企合作,齐抓共管,全面培养、提高本专业学生职业技能及素养。 3.改革、完善教学和技能传授的方法 我们借鉴目标教学法、模拟教学法等多种方法并结合运用心理学的一些基本知识和技巧,激发学生学习知识与技能的兴趣和热情,提高教学的实际效果。 4.打造一支强实践、高素质的教师队伍 我们采用校企合作方式,一方面把院校铁道车辆专业教师送到铁路相关企业进行知识技能培训,另一方面聘请铁路现场的技术人员来学校兼职、授课,打造一支“双师型”“专家型”的师资队伍。 五、制定和完善考核及评价机制 合理、完善的考核评价机制是保证工学结合人才培养质量和实现校企双方合作共赢的必要制度保障。铁道车辆专业工学结合人才培养考核及评价体系的主要思想和内容如下: 一是校内培养阶段,以本专业教学计划为指导,采用考试获取学分的方式来考核学生应具备的知识和技能。同时要求学生取得职业资格证书,为今后的顶岗实习奠定基础。 二是企业培训阶段,以企业培训的教学计划为指导,采用理论试卷考试和企业现场实际生产操作技能考核并举的方式,达到增知强技,适应企业岗位工种所需的目的。 三是跟班组的顶岗实习阶段,采取本人、指导师傅和巡回辅导教师三者相结合的综合评价考核方式。 总之,“工学结合互补,校企合作共赢”是铁道车辆专业职业教育发展的时代所需,需要我们在今后的教学与工作中不断探索和完善。 (作者单位:河北轨道运输职业技术学院) 铁道车辆论文:重量替代在铁道车辆整车测量中的应用 摘 要:在铁道车辆的生产制造过程中,将会对安装完整的车辆进行例行测量及试验,而此时可能存在临时的未安装件,故提出等效的重量替代方式来保证有效进行,并对此进行阐述,以及分析重量替代的原理,同时归纳并总结了生产中的重量替代实施方法。 关键词:重量替代 未安装件 原理 方法 1 前言 在铁道车辆的生产制造过程中,车辆组成后的整车称重及与整车重量有关的测量调整工序需要在零部件安装完整的前提下进行,但因于因素,会存在部分安装件缺失或不能安装到位,为了使此工序正常进行,而又不影响生产进度,可以通过等效模拟未安装件的重量及重心位置,使车辆的重量及分布状态与真实安装状态等同,以满足整车称重及与整车重量有关的测量条件,以保证测量的真实有效性。 2 制造中与整车重量参数有关的测量工序 车辆的总体重量参数,主要包括整车的重量及重心位置(即整车重量的分布状态)。 在车辆例行称重试验时,主要目的是测量车辆的自重及其分布是否满足合同中的规定,具体是通过车辆的轮重差、轴重差等参数来考核,这两个参数不仅与车辆的重量有关,而且与车辆上各安装部件的重量分布有关,所以要想得到其真实值,需保证整车安装完整;若有缺失,也需要按一定规则进行等效的重量替代,以反应车辆的真实重量及平衡状态。 同样,在车体落在转向架后,要对车体四角高进行测量调平,以及对各个轴箱簧高进行测量,它们的测量结果值需控制在限定的偏差范围内,否则需要进行调整。由于转向架有一系、二系弹簧,为弹性支撑,施加到此点的压力不同,其位移会相应的不同,这样各测点的测量值必然与上车的重量及分布状况有关。 3 制造中未安装件的分类 在车辆的生产制造过程中,对于未安装的部件,一般可简单分为以下两类: (1)常规的未安装件。 按照正常的生产制造工序进行整车称重或测量时,由于受客观条件限制无法安装的件,以及制造工艺分工的不同,而导致的不同工序会存在不同的临时未安装件。如针对固定编组的车辆:进行单车制造的测量及试验时,会在一端安装整个连接风挡,另一端不挂;以及在编组后才安装的车辆间联接电缆线、随车工具等,这些都相对于整车自重认为是缺失件。除非有制造工艺或安装工序调整外,常规未安装件一般是相对固定的状态。 (2)非常规的未安装件。 除常规未安装件外,可能会有临时性的新增未安装件,如由于供货不到位而引起的缺失件,以及质量缺陷、更改等造成的暂时未安装件等。非常规未安装件一般是动态的、不确定的。 4 重量替代的原理 重量替代后的车辆重量及其分布状态应与实际完整安装状态下的车辆一致,重量替代是基于与原安装件等效的原则,即应与原安装件对整车重量和重心位置的贡献保持一致。 整车的称重或测量中,主要是来自垂直方向力的传递,所以这里的重心只需考虑平面重心,即纵向X和横向Y的坐标保持一致即可。 车体组装完整并落在转向架上后,可以简化地认为是通过四个边角传递给转向架,也就是组装车体的重力是通过四个旁承或空气弹簧传递到转向架上的。四个角力的大小与组装车体的重量和平面重心位置有关,可建立如图1所示的受力示意图进行分析说明。 (2)假设GW1为车体分配到一位端转向架的重量,GW2为分配到二位端转向架的重量,XF为支承力作用点与Y轴的距离,YF为支承力作用点与X轴的距离;F1为一位端支承力,F1L为一位端左侧支承力,F1R为一位端右侧支承力,同理,二位端上的支承力分别用F2、F2R及F2L表示。则组装车体作用在转向架的四个角力计算公式为: 5 重量替代未安装件的方法 重量替代可以通过在原位置安装重量参数(指质量和重心)相同的工艺件,或者在其平面重心位置放置等质量的砝码来临时替代原安装件。 结合生产制造过程中的实际运用情况,若用标准砝码来进行重量替代,一般可归纳为如下四种方法: (1)直接法:依据未安装件的重量及在车内安装位置的重心,把重量相等的标准砝码直接放置到与原安装件重心重合的位置。 (2)组合法:签于可能受车上摆放位置的约束,以及针对重量较小的分散件,可以把几个件按照公式(4-1)、(4-2)及(4-3)进行类同重量合并计算,然后按其综合重量参数值进行等效重量替代。 此法同时可规避不易确定重心的不规则件,如同时缺失左右两侧同样的一组对称裙板,若单独配重,受位置的影响在地板上很难放置到与平面重心重合的位置,这样合并后易确定整体重心,即可放置到纵向中心线上,这样即保证了准确性也易于摆放。 (3)分解法:对于受摆放位置的约束,不易与原安装件重心重合的状况,也可以对其进行重量参数的等效分解,也就是把一个整体的重量,按力矩平衡在两个确定的位置分解为两个重量块,分解前后它们的综合重量及重心是保持一致的。可先根据现场可摆放空间决定基位置,然后计算各放多大重量的砝码,计算公式类似于公式(4-4)和(4-5)的重力分解。 如电气柜内缺某个设备,无法放置砝码,这样替代的重量先分解后,在柜外左右(或前后)各放置匹配的砝码来等效其重心和重量。 (4)补偿法:如对于单车,车体的一端装了完整的风挡,事实上编组后对于此车是一半的风挡重量落在此车上,出于重量及平衡考虑,这样就需减去一半风挡的重量,从而可能导致负的替代重量值,此时可采取补偿法的重量替代。即把负的替代重量值先补偿配置一定重量值为零,相对整车横向或纵向中心线对称的另一端也加同等重量以保证整体平衡性,这样将导致整车重量会增加,为了最终保证整车的重量及重心的位置不变,需在其它重量替代位置处对称地再减去补偿的重量值。 6 结束语 通过有效的重量替代,可以很好地解决临时未安装件的问题,从而保证生产工序的正常进行,以提高生产效率。同时,在执行有效的重量替代工作前提下,根据生产的需要及结合实际状况,可以局部地调整制造工序的顺序,进行合理的人力、物力调配,以便节约生产制造成本。 铁道车辆论文:铁道机车车辆专业课程信息化建设的探索 摘 要:信息技术的发展,为教育的发展带来新的动力。通过信息技术在铁道机车车辆专业课程建设中的应用,利用校企合作的背景,发挥技术与教育结合的优势,开发、整合和共享优质职业教育信息资源,促进信息技术进入课堂,融入教材,深度渗透到教学、培训、实习、实训等各个环节,实现教育观念与教育模式的转变。课程信息化增添了学习者的学习乐趣、增大信息量,改善学习方法,提高学习效率。 关键词:铁道机车车辆 专业课程 信息化建设 当今信息技术的飞速发展,对教育的影响不仅表现在新技术与手段的运用上,更表现在为教育的发展带来新的理念和动力,使教育内容、方法和模式发生深刻变革。信息技术的发展为实现教育的信息化提供了良好的技术准备和物质基础,课程信息化建设的核心就是如何更好地将其应用,最终达到帮助学生提升能力,获取知识的目的。每一个专业的教与学对信息技术应用的角度和发挥作用方式是不同的。针对铁道机车车辆专业来说,有职业教育的共性,更具有铁路行业的特性。如何采用合适的手段完成适合的教学任务是教学的核心。作为在一线从事本专业教学的亲历者,通过多种形式和途径,在铁道机车车辆专业课程信息化建设方面进行了探索,并在此基础上针对建设中的不足提出思考与对策。 一、铁道机车车辆专业课程信息化建设的背景 铁道机车车辆专业是为铁路一线岗位培养既有机车运用、检修、制造等理论知识,又有较强动手操作能力的高级技能型专门人才。培养过程中,传统教学资源主要有文字、图示和语言,教学设备有黑板、图片投影、实验、实训设备;教学环境是教室封闭时空的单向教学。由于引进“机车模拟驾驶操作系统”应用在机车操纵实践教学中,使得信息化技术在课程教学中的优势得以充分体现。专业课程信息化建设全面展开。三门主要专业理论课均有3D动画的教学软件辅助教学;三门实践课程配有现场实景录像教学片;故障处理与机车操纵配有模拟软件操作系统。同时,在网络支持下,进行开放时空的多维教学。 二、铁道机车车辆专业课程信息化建设的成效 1.专业课程教学资源库建设 教学资源是用于教育和教学过程的各种信息资源,它的开发、建设和利用是教育信息化的核心。柳州铁道职业技术学院的教学场所均设置多媒体教学设施,接入宽带网络,具备调用网络教学资源的条件;数字化教室等信息设备和优质数字教学资源能有效满足教育教学需求。 专业课程的资源库建设按照精品课程要求进行。资源内容包含培养方案、参考文献、教案、学习指南、习题库、课件、实验、教学录像等。资源形式为:文本、图形(图像)、音频、视频和动画。 资源建设途径有三种,一是自建。这也是主要途径,需要广大教师积极主动参与。二是校企合作共同开发。利用企业、学院各自的优势,做到资源共享。三是购买优质教学资源。如学院购置的由专业团队打造的“DF4D内燃机车教学软件”、“模拟驾驶教学软件”等等。到目前为止,专业课程全部配套有相应的电子课件或动画软件。其中,铁道机车车辆专业已经完成《内燃机车柴油机》和《内燃机车电传动》等2门精品课程建设。并同时建成了网络课程,在校园网络教学支撑环境下,使学生得到很好的在线教育。 2.基于校企合作下的信息化教学 “校企合作”是职业教育的鲜明特色。学院是直接培养企业需要的人才,一方面,它要了解企业的用人标准,另一方面,它也可以借助企业资源培养学生。学院与铁路机务段等多家单位签订有合作办学协议。在课程信息化建设方面,学院和企业的合作也在尝试,并体现出成效。 2.1企业和学院共享网站资源。通过南宁铁路局网站这个平台,老师掌握铁路技术发展的最新动态。同时,引导学生游览网站,让学生了解企业的文化,接触与就业岗位有关的信息,学习铁路的常识。通过校园网络,路局人员分享网络课程的教学资源。 2.2企业和学院共享课件资源。铁路局机务段有着丰富的现场第一手资料,用企业案例分析制作成的课件,与学院分享,使得教学生动有效。尤其是企业制作的《铁路行车规章》、《机车全面检查与给油》等实践课程的实景录像资料,对感性认识强过理性认识的高职学生来说,更具有吸引力和有效性。企业的培训教员普遍理论知识讲授经验不足。学院教师在理论教学方面有优势。企业用学院制作的课件给企业职工进行培训,同样受益匪浅。 2.3企业和学院共享网络资源。学院每个专业必须有本专业技能考证要求。技能鉴定的考核由企业技能鉴定站主持,理论部分的考核形式为机考。学院提供网络教室,企业提供网络考试资源。学生可以在机上训练和考试。 3.网络环境下的课程信息化教学模式 3.1.线上课程《毕业论文》。课程从选题、开题报告、辅导、初稿审核、编辑正稿完成,都是在网上通过网络空间完成的。老师提供相应资源到空间学生自行下载和线上辅导。学院校园网下设有电子图书馆。教师指导学生进入电子图书馆进行论文的搜索和视频讲座的学习。 3.2在线学习与传统授课相结合。专业课大多采取教、学、做一体化教学。而网络课程有助于学生的课后继续学习,这种网络学习的方式,为自主学习者提供了方便灵活的学习机会和广阔空间。如《内燃机车柴油机》网络课程中,有课件和动画软件。学生在课堂中有不懂的地方,课后在线上继续进行反复的学习。通过在线答题,可以即时评价,检验学习效果。 3.3多媒体教学带来教学方法的改变。当今信息技术的飞速发展,为教育的发展带来新的理念和动力,使教育内容、方法和模式发生深刻变革。 如参观法。传统的参观法就是带学生到现场参观,回来后写一篇观后记。因为学生漫无目的的观看,没有任务,参观效率不高。信息技术的运用,使得参观法的模式发生变化。首先,通过录像片,让学生了解所要参观的企业。然后,示范学长在参观后做的PPT。最后老师安排参观任务:增强感性认识,了解企业文化,分组汇报参观成果。接到任务的学生,首先进行分组,讨论参观方案,分配拍摄、收集资料、写文案、做PPT、展示汇报等角色,组织实施。通过改革后的参观教学法,不仅增强学生学习的主动性,也对学生观察能力、PPT制作能力、语言表达能力、心里素质、同学间合作能力和演示能力都是很好的锻炼。 再如专业课程《铁路行车规章》。传统采用讲授法,通过老师语言讲解,解释铁路行车的规章制度。由于铁路规章繁多,线路复杂,学生难懂更难记。现代的教授方法是采取讨论法。先播放一个与规章有关的案例,常常是一起违反规章的案例,案例的资源来自企业的实际工作过程。通过信息技术处理,制作成3D动画软件,展现案例情境。学生在观看动画之后,触目惊心,印象深刻。在此基础上,老师进行必要的讲解,学生分组讨论,分析案例,让学生了解规章制定出处。并了解如果不按照这个规章运行,会有什么样的后果(案例已经说明)。学生在懂得规章的前因后果之后,也就是在充分理解的基础上,不仅能够很好的记忆,更懂得如何的运用。实践表明,这样的教学方式,解决了长期困扰老师与学生的难题。学习过程不再是死记硬背,而是变得生动有趣。 4.模拟仿真技术应用提高实践教学水平 随着技术的进步,虚拟仿真与实际操作相结合应该是信息化推动职业教育的具有特色的体现。铁道机车车辆专业为铁路培养一线司机。基于铁路的特殊性,学生没有机会到实际线路上学习驾驶。使用《机车模拟驾驶仿真系统》,对驾驶学员进行驾驶知识的训练,以及驾驶技能的锻炼,能够在花费更少的资金、时间、人力、场地的情况下,提高实训强度,获得类似真实实验室的操作实践。达到更理想的培训效果,同时,还能够保证完全无危险。通过《机车故障分析与处理系统》软件在实践教学环节的应用,提高学生处理故障的能力。这些教学软件都是通过专业制作机构专门定制。使用效果显示,学生有强烈的视觉和动觉学习偏好,通过使用3D图像,学生兴趣显著增加。 5.网络学院为学生提供学历提升渠道 远程职业教育是信息技术在职业教育领域的重大应用之一。学院的网络学院与奥鹏远程教育中心、西南交通大学、西南大学、中南大学、同济大学、东北财经大学、大连理工大学等著名高校开展远程教育合作,远程学习中心在册学员达2000余人。其中,很多是铁道机车专业的在校生,利用网络学院提供的平台,进行专升本的非全日制本科教育。 三、铁道机车车辆专业课程信息化建设的思考与对策 1.夯实课程信息化的硬件物质基础 基础设施对于职业学校信息化建设至关重要,职业学校信息技术装备跟不上,信息化建设就缺乏必要的物理环境和条件保障。网络环境、计算机教室、多媒体电化教室、电子阅览室条件良好。学院铁道机车车辆专业作为广西高等学校特色专业及课程一体化建设项目,在更新课程信息化的硬件配套设施上有来自自治区和学院的资金保障。 但是,在教学组织上,网络应用及多媒体教室开放数量还是不能完全满足教学要求。在教学资源上,部分软件重复开发,数据不能共享。还需通过上级部门支持、校企合作等形式,加大经费投入,加强信息化硬件配套设施建设。 2.加强课程信息化的人才培养 推进职业教育信息化需要三支信息化人才队伍:一是规划职业教育信息化建设的管理队伍。二是支撑职业教育信息化建设的技术队伍。三是职业教育信息化后的应用队伍。 职业教育信息化建设的核心是应用,信息技术应用的关键是教师。如果教师对信息化技术的应用意识不强,应用能力不高,职业学校的信息化就很难推进。如学院专业课老师制作的《内燃机车柴油机》课件得到学院二等奖,在推荐到自治区参加比赛,只因应用技术不到位,没能获奖。由此带来的连锁反应就是一些技术含量较高的教学软件不得不购买。而购买的软件与课程实际应用会有一定的差距。为此,教师最基本的信息技术能力,包括计算机的使用能力、网络的使用能力、网络环境下资源的检索、技术和信息资源与课程的整合能力等,这方面的培训需要进一步加强。以适应课程信息化的建设。 3.探索课程信息化的教学模式 目前的信息技术手段相当成熟,需要更多地考虑如何更好地将其应用于教育。也就是如何利用现代信息技术,探索新的教育教学模式,进一步促进高职课程信息化建设。在《内燃机车柴油机》网络课程中,采用信息化技术,建立了视频录像讲座。但是,视频传授方式仍然属于传统的教学方式。以“学习者为中心”如何落实在课程信息化教学中仍然是教师要思考的问题。通过课程信息化,能够体会到它的教学效果。但是,如何将信息技术应用到职业教育培训之中,发挥技术与教育结合的优势,开发、整合和共享优质职业教育信息资源,增添学习者的学习乐趣、增大信息量,改善学习方法,提高学习效率。如何推动教学理念、内容、方法和手段转变,促进信息技术与教育的深度融合将是教师们努力的方向。 4.开发课程信息化教学资源 当前,发达国家教育信息化建设已从单纯重视硬件设施转向重视软件与资源建设及信息化人才培养,我国也在大力开发职业教育信息化的课程资源。对于组成铁道机车车辆专业的课程体系来说,仅有2门精品课程是不够的。目标是5门专业核心课程全部上网。所以,在资源库建设方面要做的工作还很艰巨。 5.推进课程信息化背景下的校企合作 职业教育有很深的行业背景。要推进职业教育信息化,必须要把行业的优势整合起来,需要行业的支持共同参与信息化的建设。学院在课程信息化方面与企业合作,做出了一些成效。接下来,希望能吸引企业资本投入教育信息化建设领域,学院与企业合作建立培训网站,共同开发课程资源,在学院与企业以及社会共享。 四、结语 信息技术的发展,为教育的发展带来新的动力。通过信息技术在铁道机车车辆专业课程建设的应用,利用校企合作的背景,发挥技术与教育结合的优势,开发、整合和共享优质职业教育信息资源,促进信息技术进入课堂,融入教材,深度渗透到教学、培训、实习、实训等各个环节。实现教育观念与教育模式的转变。课程信息化增添了学习者的学习乐趣、增大信息量,改善学习方法,提高学习效率。 铁道车辆论文:校企合作背景下的铁道机车车辆专业课程体系优化设计 【摘 要】铁道机车车辆专业主要面向国有铁路、地方铁路、城市轨道交通企业、机车车辆制造修理企业、大型工矿企业等,培养从事铁道机车车辆运用、检修、维护和运营管理,具有全面素质和综合职业能力的高端技能型人才。实践表明,校企深度合作构建优化课程体系,能大幅提高铁道机车车辆专业的教学质量。 【关键词】铁道机车车辆 校企合作 课程体系 一、问题的提出 2011年9月,教育部《关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》明确指出,高等职业教育具有高等教育和职业教育双重属性,以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务。按照“到2020年,形成适应经济发展方式转变和产业结构调整要求、体现终身教育理念、中等和高等职业教育协调发展的现代职业教育体系”要求,必须坚持以服务为宗旨、以就业为导向,走产学研结合发展道路的办学方针,以提高质量为核心,以增强特色为重点,以合作办学、合作育人、合作就业、合作发展为主线,创新体制机制,深化教育教学改革,围绕国家现代产业体系建设,服务中国创造战略规划,加强中高职协调,系统培养技能型人才。 其中,把校企深度合作具体为办学、育人、就业、发展四个方面,这是对高等职业教育围绕国家现代产业体系建设,服务中国创造战略规划,与行业企业、经济社会密切关系,在体制机制上融合创新的新要求。 铁道机车车辆专业主要培养从事铁道机车车辆运用、检修、维护和运营管理等具有全面素质和综合职业能力的高端技能型人才。培养人才是通过课程教学来实现的。职业教育课程承载着职业教育思想和观念,反映了社会经济发展以及学习者对职业教育的要求,体现了职业教育的价值取向,规范着职业学校管理水平和师生行为,直接影响着教学质量和学习者的身心发展。 当前,我国从人力资源大国向人力资源强国迈进,对人才培养的规格、质量和人的终身学习提出了新的要求,迫切需要加大课程改革力度,开发优质课程产品,改变人才培养模式,带动教师专业发展,提高人才培养质量,加速培养适应飞速发展的高铁时代的铁道机车车辆专业高端技能型人才。 作为高职院校,通过校企深度合作,以学生能力培养为宗旨,整体优化培养方案,建立合理的、科学的、适应新形势的课程体系,是我们为实现培养高端技能型人才这一战略主题所作的努力。 二、原有的课程体系存在的问题 (一)教育模式的运用对课程体系的影响 当前,职业教育的教育模式主要有三种。一种是传统的教育模式,教育课程是围绕“学科教学”和“技能训练”两个中心建立的。这种并行课程有可能使得受教育者得到全面的发展。在人们认识到职业教育服务经济的建设基础上,开始引进推广一种以CBE能力课程为典型代表的“理论为实践服务的课程”,强调职业教育满足经济社会发展对学生要求的功能性和功利性目标。然而,由于忽视学习规律和职业生涯发展规律而受到一定的局限。到了21世纪,技术、经济和社会的发展进入一个以人为中心的时代,理论与实践一体化的课程教学模式得到更广泛的运用,将学生的理论学习和实践能力发展作为一个整体看待,让学生获得在职业工作中相互关联的综合能力而不是相对割裂的理论知识和实践技能,建立理论与实践的直接关系,即理论与实践的统一,从根本上提高职业教育的整体质量。 本专业一直致力于教学改革以提高教学质量。我们在教学模式运用方面,从以传统教育模式为主,以CBE能力课程为辅,开始向就业导向模式转变。但是,课程内容仍按学科体系编排,侧重知识的系统性,没有形成清晰、完整的技能培养体系。 (二)培养目标定位对课程体系的影响 本专业主要是面向国有铁路、地方铁路、城市轨道交通企业、机车车辆制造修理企业、大型工矿企业培养从事铁道机车车辆运用、检修、维护和运营管理等具有全面素质和综合职业能力的高端技能型人才。从理论上说,这一定位思想是确定的,但在教育实践中,这一目标思想并未完全落到实处:一是强调高职教育的“高”层次,受传统思维惯性的影响,只注重了高等教育“高”的一般特性,而忽视了“职”的特色,使高职教育以应用能力为主线这一本质要求落不到实处。二是片面理解技能培养的涵义,没有从培养对象知识、能力、素质协调发展的基础上来考虑突出职业技能的培养,把单一的岗位操作技能等同于全面职业能力,忽视了人才全面发展的要求。如机车专业学生学习了内燃机车柴油机的结构和原理,进行了柴油机自检自修实训课程的训练,但是在机车运用中,面对柴油机出现故障,还是无从下手。 (三)校企合作的深度问题对课程体系的影响 1.长期以来,职业教育课程始终未能跳出学科体系的藩篱,关键在于职业教育的组织者、实施者以及研究者,基本上都是学科体系培养出来的。所以,在课程内容的选取,课程内容的序化过程中,不知不觉地回到学科体系的老路上。只有通过校企深度合作,共同开发课程体系,才能从根本上解决问题。 2.在我们到现场对毕业生进行回访时发现,大多毕业生与现场的要求有差距。他们往往不能适应现场的环境,不能直接上岗。主要原因是他们的学习环境与现场环境存在差距。 3.鉴于学校实践条件和教师资源的限制,不仅课程设置会有局限性,有效地提高学生能力的教学方式也得不到运用。最典型的例子就是本专业学生的机车全面检查与给油实训课程,在场地、设备和教员上都需要企业的配合才得以高效率地开展,以便充分训练学生的机车运用综合能力。 4.近几年随着铁路快速发展,大量新技术、新设备投入现场试验,由此引起了作业方式、劳动组织及规章制度发生较大的变化。现行的教学计划于铁路岗位实际需求相比有些脱节,需要企业的合作,修订现行教学计划。尤其“订单班”必须以企业的需要为依据,才能根据“订单”调整专业设置和培训模式。 所以说,产教结合、社会参与是充分利用社会资源的基本渠道。改革改进教学方式最主要的就是实行工学结合。 三、校企合作优化设计课程体系 课程体系设置原则,为提高铁道机车车辆专业的教学质量,培养“零适应期”铁路特有工种的技能型人才,以行业需求为导向开发课程。以课程标准为依据,以行业需求为导向,以培养学生的职业道德为基础,以提高学生的实践能力为主线,参照相关职业资格标准,校企合作共同开发课程,确保教学内容与真实工作任务的一致性。 课程体系的设置是在学院统一制定的原则基础上进行的。主要分为三个部分,即专业基本素质课、专业主干课、专业拓展课。 (一)专业基本素质课 这部分主要由学院统一制定。由大学教育所需要的素质基础课程和各专业基础课程组成。专业基础课程的内容取舍,采取“理论为实践服务”的课程模式,从岗位需求出发,根据现场专家提供的专业需求确定课程,不求系统,够用就好。 (二)专业主干课 总的原则是遵循技能型人才职业能力形成规律,着眼于学习者知识、技能和情感态度的培养以及专业能力、方法能力、社会能力的形成,按照职业实践的逻辑顺序,逐步构建以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主体的模块化专业课程体系。 1.内燃机车柴油机、电传动、制动机、总体这四门专业核心课程,每一门课程的内容分三个层次。如内燃机车柴油机:项目教学内容(柴油机的原理与构造)、模块教学内容(喷油泵拆装,教学做一体化)和专项训练内容(柴油机故障处理,将知识转化为技能)。教学内容由企业与学校共同开发,一体化教学项目与企业实际工作一致。学生在完成项目的过程中获得专业知识、专业能力和社会能力。 2.将企业的工作任务引入课程中。如单项实践课程机车认识实习、机车综合实训、机车全面检查与给油等,并且到企业进行现场教学,即采取“课堂进厂,校企联合培养”的方式。有着丰富实践经验的工人技师和企业培训师是学生的兼职教师;企业的生产环节及作业标准是学生专业技能的考核标准;现场考核成为考核学生的方式。学生的技能实训紧贴企业生产实际,企业的文化直接融入了学习的过程,突出了技能人才培养的职业性。通过办学模式的改变,在真实的生产场景中进行教学活动,有效地解决了教学培养目标与学生学习能力的矛盾、教学过程与生产流程的矛盾、师资水平与教学时效的矛盾。 3.学院与铁路局机务段等企业建立校企联盟关系,签订了联盟协议,明确企业应接纳学生顶岗实习,毕业设计改在顶岗实习后进行。首先,在企业的配合下,在企业完成顶岗实习工作。在实习过程中,充分进行现场实际工作,在工作中继续学习与探索。在实习结束之后,在有一定的现场实习经验的基础上,进行毕业设计或者完成高质量的调研报告。使理论教学与实习教学有机结合在一起,形成了“理论―实践―再理论”交叉滚动的一体化教学体系。 4.以全国及教学指导委员会或行业指导委员会举办的技能大赛为导向,和企业专家共同研讨竞赛的发展趋势,在课程体系中多途径地融入竞赛内容,强化学生实践能力的培养。 5.学历证书与职业证书对接。本专业学生必须参加本专业职业技能鉴定。鉴定项目由企业学院双方共同制定。鉴定培训在学院进行,鉴定考核由企业技能鉴定站组织进行。 6.订单培养的课程设置应充分考虑合作企业就业方向的需求,直接与就业目标挂钩,甚至落实到某种职业和具体岗位;课程设置应满足工作需要,即根据职业的知识、技能和素质需要来确定课程的性质和内容。如机车专业的主干课程铁路规章,在进行《技规》学习的基础上,针对南宁铁路局具体情况,增加适合南宁铁路局的《行规》。做到针对性培养,满足企业要求。 (三)专业拓展课 随着高速铁路的发展,新技术、新设备的使用客观上要求铁路员工特别是运输一线基层生产技术人员应掌握相应的知识。为此,拓展课主要针对企业新增设备和技术来设定,如动车组概论和城市轨道交通概论。目的是开拓学生眼界,丰富知识结构,拓展就业渠道。 通过现场调研,企业对毕业生工作后情况的反馈,增加安全心理学课程,提高学生应变能力。当机车发生故障时,培养学生从容应对并及时处理故障的能力。因为当故障来临时,现场的处理时间只有15分钟而已。 四、优化课程体系实施效果 通过教学实践,本专业课程体系的教学改革取得了明显的效果,本专业被评为院级优质专业,主干课程内燃机车柴油机为院级精品课程。通过校企深度合作,引企入校,使专业教学更具企业的真实生产场景;办学入企,使学生的培养真正实现了“零适应期”。校企合作使企业赢得了人才,学生赢得了人生,学校赢得了声誉。铁道机车专业毕业生更是供不应求。“出口畅”带来了“进口旺”,连续几年毕业生就业率保持在98%以上。 培养人才是通过课程来实现的,课程的内容和课程的序化构成课程体系的两个因素,为企业培养人才所设计的课程体系自然离不开企业的合作。实践表明,通过校企深度合作共同优化课程体系,实现了办学模式的转变;办学模式的转变,带动了教学方法的转变;教学方法的转变,促进了学生学习态度的转变,进而使铁道机车车辆专业的教学质量发生了质的飞跃。 (责编 丁 梦) 铁道车辆论文:谈铁道车辆维护技术管理 【文章摘要】 本文从铁道车辆故障曲线和磨耗损裕量曲线进行分析,针对车辆故障发生阶段和其发生概率,及两者之间相互联系角度,设计出最佳技术和管理方案,并提出出专门化、科学化、合理化铁道车辆维护技术管理建议。 【关键词】 铁道车辆;维护技术;管理模式 1 车辆维修理论性曲线 1.1概述车辆故障曲线 一旦车辆发生故障会使全线运行中断,通过一定技术手段对车辆定期维修,可避免车辆突发故障的发生。车辆故障曲线又称为“浴盆曲线”,主要分为三个阶段,如图1所示。 由曲线可知: 1阶段是初期故障。对于新造车辆或大型车辆的使用初期阶段,一般故障发生率较高。其原因是设计制造薄弱环节,新零件、不同零件之间需要一定磨合时间,因此也被名为“锯齿图形故障阶段。” 2阶段是偶发性故障阶段。故障发生概率取决于车辆维护质量与产品制造质量高低,故障发生概率相对平稳,因此是车辆最佳使用阶段。 3阶段是插入量后期破损阶段。车辆需要高额维护费用保证其后期使用价值,如果不及时采取翻新、资产重置或大型维修等技术措施,故障发生概率普遍较高。如果想要延长车辆使用寿命,需要加强维护成本,不然会得不偿失。 不同品牌、型号、使用目的的车辆或主要零部件“浴盆曲线”是不同的,需要为每个车辆分别制定专门曲线,或是相近几组类型车辆。分析该曲线制定车型维修策略,灵活运用,从而提高车辆使用效益。例如:在1阶段停轮并进行一次检查,可在故障发生点之前或运行3个月后,如果没有异常现象,可以连续使用6年对其不分解检修,并在失效前对其分解检修即可。 制定故障率曲线目的是降低不必要的分解检修、最佳使用期分解检修,使得车辆运用和检修达到最佳搭配效果。但是在实际车辆使用寿命周期维护阶段,由“小浴盆曲线”所组成的“大浴盆曲线”组成,并做好2阶段下分解检修故障预防性技术措施,保证阶段下可进行及时分解检修,使得车辆使用达到最大经济效益和安全性。 1.2磨耗裕量 车辆进入使用阶段,主零件初始化储备较为充足,时间越久,1阶段的磨耗裕量也就越大,随之2阶段会逐渐减小,3阶段表现平稳 ,4阶段磨耗裕量开始一直增加到故障发生临界点。临界点与故障发生之间有较小空间,此阶段进行分解检修。检修后车辆与新造是有同等技术状态,部件已过磨合期,加上重点部位加强型修理整合,使得车辆运行更加安全、可靠。 2 铁道车辆维护技术管理 2.1事后维护技术 车辆事后维护技术是指在系统运转一段时间后,发生一定技术型功能故障,导致不能正常使用该系统所进行的事后维修。这种维护技术实现电气配件预防维修可能性极低,需要通过弱环节了解故障发生趋势,并相应的开展一些尝试性弥补工作。如果和车辆运行安全性能关系不大,应采取事后维护技术保证车辆质量。 2.2状态修技术 状态修技术的经济适用性和可行性都较好,前提是对车辆运行系统或零部件进行在线实时检测、监视、周期性检查等,在短时间内采取一定维修技术保证系统运行安全性和质量,因此需要借助高科技破损检测设备对其技术处理,但是维修费相对较高。 2.3预防维修技术 预防性维修技术是在车辆投入运行开始即对其定期修理。新设备质量保证期限内,确定预防性维修周期的是供应商,在质保期限后,需要按照客户经验、随机检查、日常检查、弱点检查等针对性的调整,对设备修正或改进,减少故障发生概率。 2.4优化维修周期 将长周期分成若干短周期维修最适宜维护车辆,需要检修和运用人员配合完成此项技术,例如:铁道车司机在车辆运行前进行检查与整备工作。在车辆子系统维护周期基础上,维护应该更加单一、小,其具有操作方便、经济、适用等特点。而大型维修应该由车辆各系统分包商维修厂管理。(表1) 3 建立健全车辆维修技术管理结构和系统 3.1建立专职技术管理部门 车辆管理机构应建立维护技术管理职能部门,根据领导层、业务指导和监督设计相应的管理体系,并构建管理网络,实现铁道车辆维修技术管理组织、协调、指导与监督一体化工作。首先,明确车辆维修技术管理工作室具体内容;其次,建立维修技术咨询台及服务体系;最后,建立车辆维修技术监督检查与反馈机制,从而实现自上而下的监督检查管理体系,加强技术管理水平和标准化。 3.2建立会测量维修和检测技术管理体系 为了配合车辆综合检测工作,需要分级实施维护前后检测工作,并且现阶段车辆综合性能检测体系上,以“合理布局”为原则指导并组建检测机构,从而完善技术管理工作,科学指导车辆维修,保证监督和维修质量。 4 铁道车辆RAMS技术管理 RAMS技术管理是集合可靠性、可维修性、安全性和可用性为一体的管理模式。其主要特点是满足了车辆技术和经济性能要求。 4.1RAMS指标 一般在新造厂、段修上实行RAMS技术管理,并结合国内现有管理,分别制定货车各项指标,提高铁道车辆维修技术管理水平有一定促进作用。 4.2安全性 车辆使用中,安全性核心内容是完整性,最高目标不大于安全记录数值,用SIL(完全完整性水平)评估,运用概率安全法,编程设备危险事故和电子系统,并对故障进行综合分析后,处理风险。 5 结束语 铁道车辆技术管理属于政策性较强、涉及面广、技术含量高的综合性管理工作,需要建立完整、明确分工的管理系统,运用一定技术手段,协调、配合的开展管理工作,保证车辆按期进行维修,提高车辆运行质量和维修质量。从整体上加强车辆运输装备性能,从而促进铁路事业健康、稳定的发展。 铁道车辆论文:铁道车辆中常用材料及其使用细则 摘 要 随着科技创新的不断发展,铁道车辆的整体结构也发生了很大的变化,针对不同的材料其制造工艺、加工方法和焊接技术也得到了进一步的发展。本文着重介绍现在铁道车辆中常用的材料钢、铝合金、CFRP复合材料的相关应用。 关键词 铁道车辆;产用材料;钢;铝合金;CFRP复合材料;焊接 0引言 铁路在当今世界上已经成为必不可少的出行通道,铁道车辆涵盖了现在所有的可在铁路上运行的车辆种类,包括一般列车,动车等等,这些车辆都是由不同的零部件组合而成,而这些零部件必然是由一系列金属材料制造而成的,制造工艺的深度以及制造材料的好坏直接影响到铁道车辆的相关性能,我们在铁路运输的高速发展中,一步步将最底层、最原始也是最重要的步骤——材料进行不断的提升,给上层技术的发展提供了可靠保证,让高科技有了一定的发展空间,如果材料的发展 不能跟上时代的进步,那立于这个之上的一切都将只是一纸空谈。近些年以来,为了减少车辆负重,碳纤维强化塑料(CFRP)以其轻量化的特点得到广泛应用,但是,整体来讲还是以金属材料为主。 铁道车辆发展至今其种类也不断增加,但在构造上并没有发生很大变化。这是标准化的要求,也是铁路本身大工作量的客观要求。现在我们可以很容易发现铁路车辆的外形开始有了变化,特别是整体车厢的设计更加贴近生活,更加人性化,但是具体来说,只是实际的零部件有了更科学合理的结构设计。 一般来说,车辆的基本构造由五大部分组成,它们分别是:车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置。这五大部分以现在的制造工艺来讲,都是由一系列的金属材料制成的。具体的部件构造是使用哪种金属材质我们下面进行进一步的探讨。 1 铁道车辆使用材料需满足的实际要求 众所周知,铁路车辆一般是进行长距离、高负荷的运转,这便直接地要求我们所使用的制造材料需要满足一定的条件,这样才能在实际的应用中成为可能。具体要求有:要具有以下几个方面的特性:结构强度、刚度、振动特性等。高机械特性更是车体强度得到提升的主要原因,高机械特性一般包括:纵弹性模量、拉伸强度、冲击动态强度、0.2%屈服强度即弹性极限应力、抗冲击断裂、疲劳特性特性。同时,在铁道车辆的高速运行状态下,与外界产生的极大摩擦必定会引起温度的急剧上升,这也就要求使用材料还要具有一定的阻燃性,另一方面,材料在应用中必定要经过一定的加工过程,这便要求使用材料有一定的塑造性。其它方面如易于维修、耐腐蚀、可再生等等这些节约成本、有益于环保的特性也是铁道车辆材料选用时必须要考虑的。 2钢铁在铁道车辆中的应用 第一辆钢制车辆的制造是在1927年开始得以实现的,随着对车速的不断要求,我们逐步地要求钢制车辆进一步轻量化,现在在一般的铁道车辆中均是由钢制材料所制成的。一般来说,普通钢铁一般具有容易成形、高强度、易于加工、焊接、维修、价格合理等有点。其形成和制造工艺是在铁的基础上控制碳元素的含量,然后经过热处理的加工,得到了强度便于控制的钢。在铁道车辆上我们以往使用的有普通结构的轧制钢材、普通冷轧钢板、轻质材料、高耐候性轧制钢、高强度钢等等。不同种类的钢有不同的特点,故其使用范围也不尽相同。比如普通钢容易锈蚀,所以在车辆车体的使用上一般不会将其应用于外部直接接触空气的外围结构上。对于钢铁的焊接方法上,由于其制材及成型比较容易,一般采用电弧焊等一般技术就能满足钢铁焊接的条件。当然还有TCS不锈钢脉冲MAG焊工艺。 3铝合金在铁道车辆中的应用 在世界范围内,铝的存储量在金属中居第一位,在通过一系列加工的情况下,其强度和抗拉强度会得到很大的提高,从物理特性方面考虑,相对于其它金属材质其密度要小,这也为铁道车辆的轻便提供了很好的原料。铝合金因为其显著特点在铁道车辆车体上的应用越来越广泛,动车在我国得到了空前的发展,而动车车体普遍来讲都是对采用铝合金的焊接结构,就焊接方法来讲,在铁道车辆上主要采用的是长纵焊缝连接,这种对于焊缝焊接的方法,长期以来得到普遍的应用。在科技进步神速的现代,已经有专业的焊接机器人在这之上的应用,相比于人工焊接来说,机器人焊接有更高的焊接效率,保证了焊接质量、劳动强度得到了降低、工艺成本也更低。 4 CFRP复合材料的应用 碳纤维增强复合材料,显著特点表现为轻质量以及高强度。这种材料应用于高规格的科技产品上,如F1赛车、波音181客机等等。在实际的工程中如:桥梁加固、维修等都用到了这种新生的材料。在工程中使用的一般材料由于时间的积累,外界不可测因素的影响,多少都会产生损坏,利用碳纤维结构进行固定、修整是现代工艺常用的方法。CFRP首先由美国开始制造,它是由美国空军基地在两千摄氏度以上的高温下抽取人造丝而得到的,其融合程度非常高。日本在碳纤维方面的发展也非常迅速,当今时代,碳纤维主要由日本生产,其次为美国,其他国家次之。 5 现代铁道车辆制造材料的主流趋势 复合材料通俗来讲也就是塑料,在现代的货车制造业中得到了迅猛发展,而在实际中如何选择合适的复合材料也是非常关键的。其轻便性是其它材质无法比拟的,也许现代工艺技术来讲,复合材料的合成成本远远高于铝制材料,但是在未来的发展空间内来看,复合材料作为铁道车辆的制造材料其发展前景远远高于铝制材料。当然就目前复合材料的影响力度来讲,由于传统理解上人们对复合材料能否应付险恶的作业环境存在很大的质疑(主要是温度以及压力等环境因素),故而其应用并不广泛,但是随着复合材料的不断革新,在不断的实验下,肯定能找到符合要求的新型材料,这也是我们要为之努力的。 铁道车辆论文:铁道车辆上应用铝合金的探讨 摘 要 铁路运输是我国一种重要的交通运输。如今铁路车辆不断朝着轻量化改进,铝合金得到了更为广泛的应用。文章通过对铝合金的特征以及铁道车辆上铝合金应用优势分析,结合铝合金在铁道车辆的应用现状,探讨了铝合金在铁道车辆上的应用发展。 关键词 铝合金;铁道;应用;发展 铁路运输是我国重要的交通运输,其在社会主义经济发展中起着极为重要的作用。而铁路车辆则是铁路运输当中承载旅客及货物的交通工具,作为铁路当中的一个主要环节,随着铁路的高速化发展,铁路车辆不断朝着轻量化而改进,而铝合金材料的应用则是促进其轻量化的重要措施,本文则具体针对铁道车辆上铝合金材料的应用展开探讨。 1 铝合金的特征 铝属于轻金属,密度小,约为钢的1/3,铝中加入一种或者几种元素则构成了铝合金,相对于铝,铝合金更具强度与硬度,具有更好的物理力学性能,耐久性好、易于加工、适用范围广泛,同低碳钢相比,其强度可以胜过一些合金钢。按加入的合金元素来分,铝合金可以分为铝-锰合金、铝-铜-镁合金、铝-铜合金等,不同种类的铝合金有着不同的特性与使用范围,现具体分析其主要特性。 1)质量轻。铝的密度为钢的1/3,使用铝合金材料的车体,要比钢制车体要轻30%,实现了轻量化的需求。 2)机械性能优良。如今各种工业结构件中使用的铝合金多为6061-T6,属于“AI-Mg-Si”系列,其力学性能稳定,机械性能优良,便于工程使用。 3)耐腐蚀性能好。铝合金接触空气时,表面可以形成一层细密的氧化膜,能够有效防止被腐蚀,因此同其他材料相比,其耐腐蚀性更好,使用寿命长,并且运营维护的费用低。而实验证明在常用的铝合金材料中,AI-Mg系5083具有很好的耐腐蚀性,其次为AI-Mg-Si系。 4)挤压性能。AI-Mg-Si系材料的挤压性能好,而AI-Mg系与AI-Mg-Si系挤压性能差,而6005B、6005C对7N01合金的壁厚方向耐应力腐蚀裂纹性进行了改善,将被越来越广泛地利用。 2 铁道车辆上铝合金应用优势 1)节能降耗,利于环保。铝合金在拥有轻量化的基础之上,在强度上也能够满足安全的需求,对于高速列车来说,要使车辆轻量化的最佳途径则是提升车体的用铝比例。 2)便于加工与制造。随着铝合金生产工艺、铝合金车辆制造技术的不断进步,铝合金车体的制造工艺也大大简化,制造工作量也相对减少,并且无需除锈、可以回收,便于维护,更有利于加工与制造。并且适用于各种表面处理,可以在铝合金表面着色、喷涂等,提高其耐蚀性,并且使车体表面更为美观。 3)价格适中。铝材料的价格较高,铝合金材料的车辆制造成本有所增加,但由于轻量化的特点,铝合金给铁道车辆带来了运能的增加与耗能的减少,以及维修费用的降低等。并且铝合金车辆更具回收价值,报废车辆的回收价值中,钢车为100%,而铝车则为480%,因而,采用铝合金的车辆综合效益高,价格适中,成本合理。 4)安全性能好。铝合金车体为型材结构,其刚度要好远远好于普通的碳钢车,因而能够承受更大的机械外力,避免对车内乘客造成致命的伤害。并且,铝合金材料也具有优良的耐火性与耐电弧性,同钢铁相比,其具有更优良的导热性与散热性,这些特性都使得铝合金车体具有更好的安全性能。 3 铝合金在铁道车辆的应用现状 高速、节能、舒适、安全、环保是如今交通运输发展的主要目标,铝合金作为轻量化发展的首选材料,具有诸多的无可比拟的优势,因而其被越来越广泛地应用到铁道车辆当中。近年来,时速超过300 km/h的高铁、高速磁垫式、新型混合结构车辆等的不断投入使用,促进了铝合金更好的发展前景。如今,在世界范围内,生产与制造铝合金车体成为了城市轨道交通发展与铁路运输事业发展的总体趋势。 我国铁道运输载客量以及物流量为世界首位,然而我国铝合金车体开发起步较晚。长春轨道客车股份有限公司于1989年开发了首辆铝合金地铁车体,并于2001年建成了我国的第一条铝合金自动化焊接生产线,开发出了我国第一辆磁悬浮列车,随后,南京蒲镇车辆厂、唐山车辆厂、株洲电力车辆厂等都陆续建立起了生产线,逐渐生产铝合金车体。随着我国交通事业的不断发展,“和谐号”的诞生以及城市地铁轨道交通的不断发展,铝合金车体越来越多地出现在人们的生活中,铁道部引进国外先进生产技术,实现了铁路的跨越式发展,如今,京广高铁、京沪高铁等的运营,建立起了巨大的铝合金车辆市场需求,进一步推动了中国铝合金车体制造技术的发展。 同时,由于铝合金车体制造仍然处在高速发展阶段,尚未有一个完全成熟的技术运用体系,因而也存在着一些技术等问题。如今铝制轨道车辆的发展,要远远落后于汽车运输行业,由于铝制品创新的周期长、加上铁道车厢的使用寿命长,使得车体与车的零部件等验证周期长,从整体上看,铝合金车体在运输市场上的使用量远远不如航空航天、汽车运输以及一些民用市场。同时,铁路运输重载与高速对铁路工程构件的耐磨腐蚀性也提出了更高的要求,如今使用高速列车制动盘、电弧喷涂维修铁路桥梁等方式,可以得到一定的耐磨、防滑以及抗腐蚀效果。此外,铁路车辆铝合金的应用也有许多技术上的难题,例如铁道车辆车身工件大部分为冲压形成,而用冲压钢板的方法冲压铝板易出现裂缝;车身工件大部分为焊接组装,但铝的焊接比钢材焊接的难度要大,其焊接的外表需要光滑,并且要对零部件进行电泳与喷涂。 4 铝合金在铁道车辆上的应用发展 如今世界各国组织大量人力、财力以及物理对车辆用铝材,以及一些新的技术、工艺进行深入研究,特别是在轧制工艺、挤压工艺、材料整体化、大型化、空心化等,以及材料的各种特殊性能、处理方法、结合方法、材料混搭方法、表面处理等方面,都展开了科技攻关与开发,促进铁道用铝材向着高标准、高性能、节能环保等方向发展,推进到一个新的水平。 当前随着铁道交通事业的不断发展,以及铝合金车辆运行考验的深入,我们需要进行更为广泛的试验研究,适当地引进一些先进的技术与相关的设备,并将其转化为自身的经验与技术使用。同时需加强对铝合金材料的技术研究和开发,有效提升铝合金材料使用的综合性能,例如融合一些新工艺方法,采用喷射成型等工艺,降低制造成本,稳定产品质量,此外要加强焊接工艺以及控制技术研究,提升焊接质量,只有材料与制造技术的不断发展,才能够探索出更为合理的车辆结构,我国目前在一些主要的制造技术上还依靠进口,因而需要加大对技术的研究,缩短差距。而在铝合金车辆的保养方面,需要从厂商、用户以及列检等环节,都需要提升保养与环保意识,制定严格流程,完善对车辆的应用管理,有效降低对铝合金车辆破坏。 5 结束语 铝合金车体的应用是铁路运输事业以及城市轨道发展的必然趋势,铝合金因其良好的性能与诸多优势,将铁路车辆设计与制造技术提升到了一个新的高度。随着铝合金制造应用技术的不断发展,其将成为现代化铁路发展应用的主流,我们必须要不断开展技术攻关与开发,促进我国轨道运输行业的高速发展。 铁道车辆论文:高职铁道机车车辆专业实践教学体系研究 摘 要:实践教学是整个教学体系中重要的组成部分,是职业教育中不可缺少的重要环节。如何构建实践教学体系,建设一个什么样的实践教学体系,是当前颇为紧要的任务。本文对高职铁道机车车辆专业如何构建实践教学体系进行了研究和探讨。 关键词:高职 实践教学 体系研究 1 高职铁道机车车辆专业实践教学存在的问题 高等职业教育实践教学体系的理论研究和实践表明,实践教学已成为适应目前高职教育培养目标的主要教学模式。高职铁道机车车辆专业主要面向铁路机车车辆运用部门一线岗位,提高学生的职业素质与技能,最根本的办法是加强实践教学。只有通过大量的实践教学,才能使学生的职业素质和职业技能达到用人单位的要求,受到企业的欢迎。然而铁道机车车辆专业实践教学体系的开发在实践层面上还存在诸多问题,主要表现在:(1)部分专业教师“重理论,轻实践”,对实践教学的重要性认识不够;(2)由于铁道机车车辆专业实训室和实训基地建设资金投入高,学校经费往往无法满足实践教学的需要;(3)由于实训项目设计不科学,与现场实际脱节,操作性不强,在实践教学中很难起到应有的作用;(4)由于没有建立规范的实践教学考核办法,实践教学的组织管理跟不上,教学质量评价体系又不明确,使实践教学的质量难以保证;(5)“双师型”教师队伍满足不了实践教学的要求。 由于以上各方面的因素,实践教学难以做到以学生为主体,学生操作能力训练效果不佳,甚至有些关键的实践项目仅停留在“认识状态”,而没有上升到真正意义上的“应用掌握”。 2 构建高职铁道机车车辆专业实践教学体系的研究 依据高等职业教育的培养目标,按照企业的工作过程确定实践课程模块,按岗位的技能要求确定实践教学内容,按生产实际灵活设计学期流程。形成“三融合”的实践教学课程体系,即:实践教学内容与实际工作相融合、校内实践与企业实践相融合、学生角色与员工角色相融合。依据自身的行业特点,将职业技能鉴定考核内容作为专业课程考核的重点,构建基于“铁道机车车辆运用检修工作过程”的实践教学课程体系。 2.1 构建基于“工作过程”的专业人才培养方案 铁道机车车辆专业所面对的就业岗位工作任务有简单和复杂之分,对应的岗位人员能力也有初级和高级之分,这就需要我们基于岗位技能需求,根据专业的特点,按照突出实用性、实践性的原则,以企业真实活动和岗位职业能力分析为基础,学校与订单企业共同制定基于“工作过程”的专业人才培养方案,订单企业参与人才培养全过程。 2.2 实施“分段递进式”工学交替的实践教学组织模式 根据专业岗位要求,校企共同实施“分段递进式”工学交替教学组织模式,第一学年走入合作企业,以认知实习为主来感知职业、了解企业文化、夯实基础;第二学年深入合作企业,以边学边做、专业生产实训来熟悉岗位工作、提高技能;第三学年融入订单企业,以毕业设计、职业资格技能鉴定及半年以上的顶岗实习来胜任岗位,实现合作就业。 2.3 构建基于“工作过程”的实践教学课程体系 加强与企业的深度合作,开展对轨道交通企业的专业调研,并联合课程开发专家、企业技术骨干,通过对铁道机车车辆岗位群等主要就业岗位的典型工作任务分析和职业能力分析,综合考虑工作过程完整性、任务难度适宜性、任务相关度等因素,归并构建学习领域,构建基于“铁道机车车辆运用检修工作过程”的实践教学课程体系。依据对铁道机车车辆实践教学的分析,将实践教学课程体系分成四个子体系,即:通用技能实训课程子体系、专门技能实训课程子体系、共享性综合实训课程子体系和校外实训课程子体系。 2.4 构建融“教、学、做”为一体的实践教学模式 高职铁道机车车辆课程实践教学以现代教育技术为手段、以项目教学为形式、以学生为主体、以能力为本位、以行动为导向、实施教学做为一体的实践教学模式。充分利用现有教学资源,注重引进轨道交通企业真实的生产项目资源,使校内学习与实际工作相一致,做到“教、学、做”有机融合。在具体教学任务实施中,以学生为主体,教师在设备上以故障形式给出工作任务,引领学生积极主动分析思考,培养学生规范化的操作能力、故障处理能力和应急处理能力,让学生通过故障查找过程理解必要的理论知识,锻炼解决问题的动手能力。教师充分发挥学习组织者、引导者、咨询者的作用,突出实践教学的开放性和职业性,强化学生的技能培养。 2.5 制订科学合理的实践教学评价体系 在学生实践教学评价体系中,对每一个实训项目,每一种实践教学环节,都要制订明确的能力目标、详细的计划安排、每一个时间单位的考核标准。采用过程评价机制、自评与互评、企业参与评价机制、职业技能鉴定机制。采取形成性评价和总结性评价相结合的实践教学评价体系。依据自身的行业特点,将职业技能鉴定考核内容作为专业实践教学考核的重点,强调创新实践能力的考核,培养学生从业规范和良好的职业素质。 3 构建高职铁道机车车辆专业实践教学体系的保障措施 3.1 校企合作,建设“高水平、共享型”校内外实训基地 紧紧把握轨道交通行业的发展方向,以“校企合作发展委员会”为平台,与企业共建集教学、培训、职业技能鉴定、技能竞赛、技术研发和服务、生产等功能为一体的校内外实训基地。同时不断完善校外实训基地建设,健全校外实训基地长效合作机制,根据铁路运输安全的要求,加强学生安全教育工作,完善管理制度、安全保障措施和考核办法,确保学生顶岗实习半年以上,全面提高教学效果,使企业、学校、学生三方受益,保证校企合作、工学交替的持久性和有效性。 3.2 校企共同打造“数量充足、结构合理、双师素质”的专业教学团队 依托校企合作单位,校企共同打造一支由专业带头人引领、以双师素质骨干教师为主力、专兼结合、结构合理、校企互通、共同管理的职业教育教学能力强的“双师型”专业教师团队。通过校企共同建立双师素质教师培养基地,教师企业挂职、暑期下现场锻炼、参与企业技术项目开发、指导学生顶岗实习、开展技能竞赛等渠道,提高专业教师双师素质。与订单企业共同选聘、共同管理兼职教师,逐步扩大兼职教师承担专业核心课程教学、顶岗实习的学时。 3.3 建立适应实践教学管理的监督机制 为使实践教学真正发挥应有的作用,就要建立适应实践教学管理的监督机制。一是要建立规范的实践教学的考核办法及管理规定,做到有章可循;二是要加强实践教学的组织管理,完善院、系、专业部三级管理体系,以系(部)管理为主的集权与分权相结合、统一领导与分层管理相结合的模式;三是要建立质量监控保障机制,建立学院、系(部)、合作企业三级教学质量监控体制,明确各部门对教学质量的监控职能。这些措施的贯彻执行将是提高实践教学质量的有力保证,促进工学结合人才培养目标的实现。
汽车工业论文:谈汽车工业学院体育课课程学生考核 摘要:采用文献调查法、专家访谈法、数理统计法、逻辑分析法对该体育专选课中“三小球”在新课改下课程考核评价进行分析和研究,在全面分析该省高校专选课“三小球”考核内容与方法现状的基础上,结合该校实际教学条件以及现实可操作性,深入剖析考核评价体系存在的问题与不足,并提出改革建议,为进一步促进高校体育教学改革提供参考。 关键词:高校;三小球;评价体系 随着素质教育的大力推进,高校体育改革也进入深水区,作为新时期的发展要求,高校体育考核体系的完善与合理是评价教改的重要参考,作为高校课程改革的重要一环,考核体系是否合理反映了学生的真实水平、是否有效促进了学生的兴趣爱好、是否培养了学生终身体育锻炼的意识等,这些都是高校教改的最终目标,在高校体育课程体系中,球类项目是最受学生欢迎的体育项目,第一国球乒乓球、第二国球羽毛球以及贵族项目网球合称为“三小球”,在湖北汽车工业学院校每年的选课来看是最受学生欢迎的,如何解决该校现行“三小球”课考核方法存在的弊端,实现向素质教育的快速转轨,是目前该校体育教师所必须面对的重要课题。该文以高校体育课“三小球”课程学生考核评价体系为研究对象,湖北汽车工业学院体育课中“三小球”所有教学班级学生及教师为调查对象,通过对多种数据库、数字图书馆、网站的检索与收集,分析国内外关于“三小球”考核体系研究现状,并采用专家访谈法对“三小球”任职教师与其他体育专家进行咨询访谈,口头访谈学生,了解当前高校体育课“三小球”课程学生考核评价现状,并分析对策,为高校体育“三小球”课程改革提供了参考依据。 1湖北汽车工业学院“三小球”现行考核方法现状 体育考核作为评定学生课堂学习情况以及教师教学效果的一个重要标志,也对该校体育课的教与学起着导向作用。目前该校“三小球”考核方法大都以客观指标评定和主观经验评定为主,客观指标评定为主的考核形式主要是指技术考核的量化,对学生进行技术终结性的评定,主观经验评定为主的考核形式主要是指技术考核的规范性,通过前期的访谈以及调查,该校“三小球”考核方式基本上就是两项技、战术+考勤(如表1),考核内容单一,不能全面地反应学生的真实水平,技术考试采用定量与定性相结合,在达到一定及格数量标准的基础上进行技评的主观性评定,比赛考核的时间也过短,可操作性较差,考勤就是上课点名,记录迟到、旷课、请假情况,最终一次期末考试对学生一个学期进行结果性评价。 2构建高校体育课“三小球”课程考核体系 学生体育课程的评价应对学习效果和过程的评价主要包括体能与运动技能、认知、学习态度与行为、交往与合作精神、情意表现等。评价中应淡化甄别、选拔功能,强化激励、发展功能,把学生的进步幅度纳入评价内容。该校现有的评价体系只注重结果评价及技战术的表象考核,学生对专项的理论认知、与同学间的交往以及进步幅度考查较少,不利于全面考核学习效果。因此,通过调研与访谈该校实际现状与参照专家的建议,新的评价体系也要具有可操作性,考核方式要全面评价但是也要结合实际情况,同时具有简单、可操作性,具体考核体系如表2所示。 2.1技术考核改革 根据该校以前技术考核方式及实际情况,前期该校技术考核只有期末一次总结性考核,有的学生基础好,课堂随便应付下,最后也能达标甚至高分,基础差的学生再努力也很难赶超,这样期末一次的技术考核就体现了不公平,而两项技术考核比重又占到80%,针对这一问题,结合教学条件,降低比重和加入进步幅度考核就能有效地改变这一局面,技术考核分2次(期中、期末),在第6次课时可期中对学生进行一次考核,评价考核总体情况,提出建议及要求,鼓励学生继续努力,期末再进行一次考核,在2次考核都达标下,进步幅度较大者技术考核分数相应较高,技术考核占比由原来80%减至60%。 2.2理论考核改革 理论考核评价有利于考察学生对课堂上讲解的乒乓球理论常识、裁判知识、历史发展等方面的掌握,不能只有技术的学习与考核,理论知识的认知也是教学考核的目标,通过访谈专家与学生,根据教学实践情况,可以采用口头理论考核,方式是在课堂上抢答。体育教学采用试卷课堂考核,学生反映没有必要,学生其他学业较重,所以,采用课堂讲授的乒乓球理论知识在期末考试中采用口头理论考核。 2.3课堂参与度改革 教学质量的好坏重点落实到课堂,考核评价中加入学生课堂参与度,能有效地调动学生和老师的互动,教学不是教师单方面的讲授,老师讲再投入,学生也只是被动地接受,不利于知识的理解,课堂表现在评价中具体包括学生主动回答老师的提问、与同学之间的合作练球、练球的时间长短等,老师在学生分散练习时可以主动观察每位同学的课堂表现,在点名册上标注,这样在期末考试中可以对每一位同学进行课堂参与度评分。 3高校“三小球”考核方法改革的建议 3.1认真研读教学文件,明确考核目标 教学目标不仅是教学活动的预期结果,而且是教学活动的调节者,它对教学活动起着指向、激励、标准作用。体育教师应该认真研究教学文件,体会教学目标,通过教学让学生掌握基本的知识、技术、技能,使学生习得自觉锻炼的习惯,为终身体育奠定基础,因此,“三小球”考核的目的不能简单地检查学生对教学技术的掌握情况,而是应将“三基”的掌握、运动能力的培养和全面素质的提升有机地结合起来,让学生学会运用所学的知识、技能、技术去科学地进行身体锻炼,达到终身受益。 3.2考核内容要全面,综合评定学生学习效果 考核内容的选择是否全面,是评价整个考核体系的关键,根据教学目标,全方位地考核教学过程及学生学习情况,不能只有技术和战术的考核,在实际操作中不能打折扣,内容的选择要在学生完成“三基”的基础上,还应包括独立锻炼形成、兴趣的培养、同学之间的情感合作等等,但是也应该结合该校实际教学条件,认真评估增设的考核内容,要具有可操作性,过于复杂的考核内容不仅累垮教师,也会让学生感觉压力较大,根据该校“三小球”多年来的教学条件与教学模式,在现有的基础上增加口头理论抢答考试,既不会过多的增加考核负担,在课堂平时教学过程中就可以完成,具有简单的可操作性,教学文件的修改也简单。 3.3重视过程评价,考虑学生个体差异 从该校现有的考核体系来看,技术考试占比达到80%,考勤占20%,这是极为不合理的,这种现象在全国高校较普遍,操作性强、教师轻松、学生被动接受,技术考核只有期末一次,每个学生都是一样的考核标准,体现不出个体差异,虽然技战术考试在体育教学考核体系占比较大,这种方式的考核也给教学过程带了诸多便利,但是占比较重的考核方式如果不合理,那在做到考核内容较全面的情况下也不能合理地反映学生学习情况,“一考定成绩”过于武断,“三小球”考核应加入期中考试一项,这操作也简单可行,教师只要在课程一开始尽早教授考核技术,在学生练习6周左右,进行一次期中技术考核,反馈学生、指导学生改进措施,学生在后面课程继续加强练习,期末再进行技术考核,两次考核进行对比,综合考虑每个学生的进步幅度,纵向对比,就能合理促进学生练习的积极性。 作者:杨谦 余超 周光海 单位:湖北汽车工业学院体育课部 汽车工业论文:AR技术中个汽车工业领域应用分析 摘要:AR(AugmentedReality)技术,即增强现实技术,通过实时计算摄影机影像的位置和角度,同时添加相对应图像并展示,此类技术可将虚拟世界叠加在实物上并展现出来,从而实现人机互动。通过AR技术进行的展示将图片、多媒体、三维建模、视频控制显示、多传感器融合、实时跟踪注册、场景融合等技术相结合,在零部件设计展示、机械零部件装配和维修、汽车驾驶及汽车销售等领域有重要的研究意义、推广价值和发展潜力。 关键词:AR技术;汽车驾驶;汽车维修;汽车销售 我国汽车工业起步较晚但发展迅猛,在发展过程中逐步引进了现代化的设计方法和展示方法。AR技术在虚拟现实平台实现的人机交互、生活娱乐、文字、图片、视频、模型的展示以及汽车销售和售后服务领域带来了巨大的变化,这种新技术在汽车领域的应用有利于提高驾驶的安全性和便捷性,但是目前增强现实技术在各个领域的应用和融合正处于起步发展阶段,此技术在汽车工业及相关领域的应用也尚未成熟。在汽车工业及相关领域中,汽车零部件3D模型的展示,复杂机械的装配维修和护理都能通过AR技术实现,达到虚实结合、实时交互的效果;AR技术在车型展示和驾驶体验等方面有着良好的前期市场反应,但在汽车辅助驾驶的应用中存在一定的争议,该技术能否在汽车工业的相关领域得到普及仍需深入研究和实践检验。 1AR技术发展现状 1.1AR技术简介 AR技术结合了虚拟数字媒体信息和真实的实物,将一定时空范围内更多的实体信息(包括图像、声音、文字等)通过科学技术模拟仿真,再将信息处理后的信息集中反馈叠加到能见的现实环境中,通过显示设备实现虚拟对象与真实环境的融合,为体验者呈现出一个感官效果放大且更多元化的新环境,最终达到增强体验者感官感知的目的,借助工具实现加强自身感知的体验。数字信息时代人们可以借助AR技术尽可能多地接收互联网时代的各类信息。AR技术在各行业应用发展的困难集中在显示技术、跟踪定位技术、界面技术和标定技术。 1.2增强现实技术与虚拟现实技术的异同 1.2.1定义不同 VR(VirtualReality)技术通过计算机技术等现代高科技为用户生成特定的虚拟环境,用户使用配套的输入/输出设备可在设定的虚拟世界中实现交互,得到与真实世界类似的感官感受,其中包括视觉、听觉和触觉等。AR技术是将现实世界中的事物结合数字信息,增强用户对现实世界中事物的感知的人机交互技术。 1.2.2侧重点不同 VR技术是使用户处于计算机设定的虚幻信息空间内获得感官感受的,用户在体验过程中处于虚拟空间,是与现实环境相隔绝的。AR技术是将用户置于实际环境中,将虚拟环境叠加到现实环境中并反馈给用户以达到增强用户对真实环境的感知及理解。 1.2.3技术不同 VR侧重于创作出一个虚拟场景供人体验。AR强调增强人类的感官感受。 1.2.4交互区别 VR技术需要的人机交互设备有:定位跟踪器、动捕系统、VR眼镜等。AR技术需通过显示器将数字信息叠加在真实环境中。 1.2.5应用区别 VR技术为用户提供的是虚拟的环境,此环境中的事物也是利用现代科技构造的,但用户体验的感官感受是客观存在的,因此该技术在虚拟教育、可视化数据模型、仿真技术、模型设计、休闲娱乐等方面有着广泛的应用。VR技术利用附加信息去增强使用者对真实世界的感官认识。其应用侧重于工业领域、辅助教学与培训、医疗研究与解剖训练、军事侦察及作战指挥、精密仪器制造和维修、远程机器人控制、娱乐等领域。 2AR技术在汽车工业及相关领域的应用 随着现代化信息科技公司进军汽车工业相关领域,很多汽车生产厂商开始利用AR技术升级汽车设计制造、提高汽车道路驾驶安全性能、拓宽汽车销售市场、提高汽车售后服务等方面展开一系列研究。 2.1AR技术在道路汽车行驶方面的应用 在汽车驾驶过程中,通常需要驾驶员多方位观察路面和车辆的各种复杂情况,驾驶员通过佩戴AR眼镜,可在眼前的屏幕上显示导航、数据、行驶速度、限速提示、岔口等各种路面和车辆的信息。宝马与高通联合推出的增强现实眼镜可以使驾驶员在驾驶过程中集中处理各类路面车辆信息,实现汽车安全性能、行驶方便性能的大幅度提高。该公司新推出的MINI增强视觉系统,利用Osterhout增强现实眼镜为驾驶员提供对应的导航信息和路面环境的透视影像等,并将车身外部的摄像头拍摄的驾驶员无法观测的路面交通死角通过画面的形式展现在驾驶员视野内。最新推出的“VisionNext100”概念车也采用了增强现实挡风玻璃设计,该设计可以帮助驾驶员标记行驶过程中的障碍物,还能显示传统仪表盘的各类信息。宝马公司新推出的概念摩托车也配备了AR眼镜,当驾驶员佩戴AR眼镜驾驶摩托车转弯时,摩托车车身的倾斜角度和当前的骑行线路、路面交通情况等信息能通过增强现实眼镜传递给驾驶员,提高摩托车驾驶的安全性。这款增强现实眼镜还能根据骑手的视野焦点作出智能反应,驾驶员正常笔直行驶时增强现实环境中的各种信息会自动消失,仅显示少量提示信息,以免干扰驾驶员正常行驶。2017年初Harman、Continental和Visteon这3家公司相继推出了AR技术在汽车上的相关应用,实现了车辆在道路上行驶的速度、制动信息及周围复杂的交通环境的展示,在增强现实环境中将街道标志显示在驾驶员的视野内,使驾驶员摆脱汽车传统仪表盘的信息展示方式达到辅助驾驶的目的。Continental和DigiLens两家公司合作推出将增强现实信息投影到汽车挡风玻璃上的应用系统,摆脱了早期AR技术在汽车上的应用环境中驾驶员对增强现实头盔、眼镜等辅助设备的需求。Visteon公司最新推出的增强现实系统可预测复杂的交通环境中各类障碍物,其中包括突然出现的车辆和行人,并将检测到的危险信号通过警告的方式投影到驾驶员视野范围内的挡风玻璃区。 2.2AR技术在汽车装配、维修方面的应用 在复杂机械装的配过程中,例如汽车零部件的装配过程,技术人员需要查看大量的技术手册、安装说明,装配或维修效率很低,劳动成本高。利用AR技术可以更加生动直观地感知零部件模型及其装配过程,其中的图像、文字说明、余音解释以及装配、检修动画展示比安装手册和技术说明更加直观、可操作性更强,可达到降低工装配难度的目的。2014年宝马公司推出一款AR眼镜,供维修工佩戴并进行车辆检测、维修。相关车型中含有智能钥匙,其中存储了对应的故障代码,维修工人可以利用AR眼镜对故障车辆进行扫描检测,检测结果将呈现在维修人员的视野屏幕范围内,随时提醒维修人员检测到的故障部位、需要应用的工具及操作步骤。 2.3AR技术在汽车展示、销售等方面的应用 AR技术在汽车展示、销售等方面也有一定的应用市场。在车型展示方面使用增强现实投影程序将数字信息投影到汽车上,利用AR技术更直观地向客户展示产品的内部结构、运行原理等,将汽车做360度的“透视展示”。例如AugmentedRealityShowroom应用中用户通过扫描法拉利车身,可预览该车型的各种颜色效果、变换不同种类设计的轮胎、了解该车辆传动系统的内部结构、全方位识别车辆外形轮廓等。同时AR技术为消费者提供了更加人性化的智能服务。例如2015年韩国现代汽车公司推出的索纳塔汽车采用了AR技术电子手册,驾驶员通过APP扫描车辆可识别车辆各部分组成、用途、维护和检修等详细信息,其中包括智能导航系统应用、机油制动液使用情况等。 3结语 AR技术在汽车工业领域掀起一场变革,在汽车装配过程中采用此种技术可达到提高效率和精确度的目的,在汽车道路安全驾驶方面可以实现提高安全性能的价值,在汽车销售和售后服务方面可以帮助相应厂商拓展市场、吸引消费者。但目前国内AR技术在汽车工业领域的应用仍处于起步阶段,前景广阔但挑战重重. 作者:刘思源 曾传华 夏茂栩 张一寒 单位:西华大学汽车与交通学院 汽车工业论文:金属焊接中汽车工业应用初探 摘要:本文从汽车工业发展的角度,介绍了金属焊接在汽车工业的应用历程。金属焊接具有加热集中、焊接效果好、焊接变形少等优点,所以在汽车工业中得到了广泛的应用。文章首先介绍了金属焊接在汽车工业中的应用特点,然后根据金属焊接的特点列举了金属焊接在汽车车身、零件以及车身和零件组合的具体应用,通过实例阐述了金属焊接的优势。 关键词:金属焊接;汽车工业;应用探究 汽车生产是当前迅猛发展的制作业之一,目前汽车制造技术的三大代表性工艺为焊接、油漆、总装。焊接技术是汽车制造生产中必不可少的工艺手段,焊接工艺分为手工电弧焊、氧乙炔焊、手工电焊等等,这些传统焊接方法焊接出来的效果相对较差,形变很大,焊接之后痕迹很难被清除。金属焊接具有焊接压力小、焊接速度快、焊接强度高、焊接稳定性好等优点,因此从被研发出来之后就得到人们的大量使用和大力推广,在各个领域都得到普遍应用。当前的汽车制造业已经从传统的一次性制造生产,发展为汽车再造生产,因此金属焊接的使用更为广泛[1]。本文首先对金属焊接的概念进行阐述,探究了金属焊接在汽车应用中的特点,然后通过实例研究了金属焊接在汽车中的应用,分析了金属焊接在汽车工业中应用所具有的优势,通过本文的研究,我们可以发现金属焊接在汽车工业中充分发挥了自己技术先进、工作速度快、工作效率高的优势,能有效地推动汽车工业的进步。 1金属焊接在汽车工业中的应用特点 金属焊接是汽车制造流水线上是一道必不可少的工序。与传统焊接手段相比,金属焊接焊接效果更好、工作效率更高、工作时长更短、对环境适应能力更强、可以更好地实现焊接自动化,因此被人们越来越多的使用。例如在车身安装过程中,如果采用传统焊接方法那么必须设置2个焊接接口,焊接凸出点在10mm左右,但是如果采用金属焊接,只需要设置单边焊接接口即可,焊接凸出点只有3mm左右,那么车身在建造过程中所用到的钢材就会减少,大大降低了汽车制造成本。传统焊接手段在焊接两片1mm的汽车板时,每分钟平均焊接20个点,焊炬是30mm,焊接速度为1.5m/min,但是若采用金属焊接,焊接速度可以提高到20m/min,大大提高了焊接效率。汽车行业使用金属焊接来将大板做拼接,把钢板连接起来,这样可以满足汽车对大型三维功能冲压件的要求[2]。目前汽车内部结构越来越复杂,对于汽车零件要求精度较高,形变要尽可能达到最小,焊接部位外观要美观。调查显示,金属焊接不需要开坡口或填充,焊接速度更快,焊接组织形变小,焊接过程加热集中,对于周边影响极小,焊接精度高,可调范围广,而经过金属焊接过的汽车零件强度往往高于母材。通过生产实践我们可以发现,金属焊接可以非常好地满足汽车工业制作要求,而且不会影响汽车整体美观效果,在汽车制造中金属焊接发挥着非常重要的作用。 2金属焊接在汽车工业中的具体应用 汽车车身制造是整个汽车制造工艺中最重要的一项程序。车身是汽车的基本骨架,汽车内部所有的零件都是以车身为基础进行安装,一辆汽车的车身制作质量直接关系到整辆汽车的性能,而钢板和各个零件的焊接质量是影响汽车车身制造的重要因素[3]。据不完全统计,每辆轿车零件部位超过400个,而每个零件部位都有10个焊点,那么一辆汽车大约有4000个焊点,金属焊接已经成为汽车车身制造工艺的一种固定方法。金属焊接方法焊接后无痕迹,且焊接效果好,焊接零件抗冲击能力和抗疲劳能力都较好,在汽车车身制造中广泛使用。世界一些有名的汽车公司,例如奔驰、宝马、本田、丰田、福特、现代、路虎、通用等等都采用了金属焊接工艺,所生产的车身都是利用金属焊接板连接而成。金属焊接可以大大减少零件和结构件的数量,从而减轻轿车自身质量;同时金属焊接的抗疲劳能力和抗冲击能力很强,保证了汽车结构整体的稳定性;汽车质量的减轻也会节省制作成本,降低运输成本。随着人们对于汽车内部性能和外部美观要求越来越高,金属焊接在汽车零件制造中的应用也越来越广。据统计,汽车内部60%的零件都采用金属焊接技术,例如:速齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴、底盘等汽车部件,都是应用金属焊接才被制造。在目前众多焊接方式中,被认为发展前景最好的就是金属焊接。例如在通用汽车中新采用了金属焊接焊接齿轮,所得到的齿轮比传统焊接手段得到的齿轮精度更高,运行效果更好。金属焊接工艺在加工汽车零件方面,彻底改变传统设计制造理念,为汽车提供了更加经济牢固的结构。例如奔驰汽车中的变速齿轮就是采用金属焊接工艺进行焊接,与传统焊接手段相比,金属焊接所使用的原材料成本远远低于其它焊接手段使用的原材料,焊接后的汽车零件工作效率更高,零件结构更为紧凑,无论是在使用精度还是使用速度上,都有大幅度的提高。针对汽车零部件所需要涉及的参数有电流、电压、气体流量,金属焊接不仅是汽车零件和汽车车身制造中起的重要环节,同时也是将零件与车身组合起来的关键手段,金属焊接在零件与车身制造中起着承上启下的作用。一辆汽车零件的65%都是通过金属焊接与车身连接起来。通过调查可以发现,利用金属焊接连接的汽车车身结构稳定性更高、性能更好、且成本更低。传统焊接手段不能满足这一发展趋势将零件与车身紧密结合,因此金属焊接成为汽车零件和车身组合的重要加工方法,具有很大的发展潜力。 3结语 随着社会的发展,科技的进步,汽车产品车型越来越多,车身结构越来越复杂,对于零件的生产专业化、标准化、成品质量提出了更高的要求。焊接是汽车制造流水线中必不可少的工序,只有先进的焊接手段才能保障汽车质量。金属焊接具有高能量、效率好、耗时短等优点,在汽车制造中充分发挥了先进、快速、灵活的特点,为汽车质量带来了更多有效的保障。国内外汽车自主品牌在不断扩大,为金属焊接技术的发展提供了非常好的机遇,同时金属焊接技术也促进了汽车工业的进步。 作者:刘建平 蔡成伟 饶良才 莫水金 仇亚玲 单位:神龙汽车有限公司 汽车工业论文:热冲成型技术中汽车工业应用分析 摘要:近几年,由于人们的环保意识以及对汽车安全性的要求逐渐提高,世界各国对于汽车安全和环保法律的设置也就越来越严格。文章主要介绍热冲压成型工艺的概念、特点以及此项技术在汽车工业中的主要应用,并提出此项技术在汽车工业中的展望。 关键词:热冲成型;汽车工业;发展 汽车工业是国民经济的重要支柱之一,目前世界汽车工业发展的主要趋势是轻量化,这对汽车的舒适性以及安全性都有新的要求,而原有的冷冲压技术则无法满足现如今汽车工业对于高强度钢板的一些制造要求。热冲压成型技术是目前最新的一种冲压技术,主要应用于高强度钢板的成形,可获得高强度的一些工业零件,并且它的强度基本上都可以达到1500MPa以上。除此之外,热冲压成型技术是在高温条件下进行的,因此对于高强度钢板的回弹较小,冲压成型所需要的压力较小,且精准度高,能够最大限度的满足汽车工业对于舒适以及安全性的要求,逐渐成为汽车制造领域中的热门技术。 1热冲压成型技术的概念 1.1热冲压成型技术的主要工艺 热冲压技术的基本原理是将所要制造的材料不断加热直至高于材料结晶温度的时候进行冲压成型,再根据材料在高温条件下变形抗力降低、金属塑性增强的特点来提高材料的成型效果,在快速成型后进行及时冷却进而提高材料的强度。目前,世界上的热冲压技术主要分为两种,直接热冲压技术和间接热冲压技术。直接热冲压技术是指将所要使用的钢板直接在加热炉中进行加热,当材料完全奥氏体化之后放入准备好的磨具之中对其进行冲压成型,并同时要对材料进行淬火处理;间接热冲压成型技术主要是指首先冷冲压成型,让零件的体积保持在90%~95%,后面的顺序就跟热冲压技术一样,间接冲压技术主要是生产一些较为复杂几何形多样化的超高强度零件。 1.2热冲压成型的主要特点 通过与传统的冲压成型技术相比较,热冲压技术有着许多不同之处。优点:①变形抗力小,容易塑性,易于发生改变;②极大的减小了冲压时的压力,这可以降低磨具以及机床的使用要求;③中间操作环节变少,缩短了产品的生成周期。缺点:①此项技术所容易受到多方面因素的影响并且实际操作的环境较差;②成本较高并且产品成型之后对切边和冲孔有较高的要求;③废品率高;④热冲压技术仿真的准确性较低。 2热冲压成型技术在汽车工业中的应用趋势 2.1热冲压成型技术的发展趋势 通过对热冲压成型技术概念的理解,人们可以知道其主要特点,同时基于其优点,热冲压成型技术在汽车工业中的应用主要是在车身上。大部分的地区已经建立热冲压工厂,尤其是欧洲在热冲压技术的使用方面已经遥遥领先其它地区。热冲压成型技术所生产的汽车领域零件较为典型的是保险杠、前围下挡板、车顶加强梁等。 2.2热冲压技术在汽车工业的发展现状 热冲压成型技术在汽车工业中的应用主要是利用减轻车身重量,对于降低汽车重量和提高汽车安全性能具有明显的作用,因此这项技术在欧洲以及美洲得到了广泛的应用。各国在汽车工业生产过程中都逐渐开始使用热冲压成型技术所生产的零件,通过对前五年的数据统计分析得知,热冲压成型技术所产生的零件在汽车工业的使用比例在4%~15%,例如大众系列的车型所使用热冲压成型技术生产的零件比例在10%左右,而其它的一些大型汽车生产商例如宝马、奥迪和沃尔沃都开始开发热冲压成型技术生产零件的应用。在我国汽车工业领域中对于热冲成型技术也越来越重视,宝钢已经率先开始进行研发并已经取得了一定的效果,逐渐开始对国内的汽车企业中提供所生产的零件。国内汽车企业也在最近几年逐渐加大对热冲压成型技术所生产零件的使用。 3热冲压成型技术在汽车工业中的应用展望 随着汽车工业的迅速发展以及保有量的不断加大,汽车工业也越来越注重环保与安全。汽车的油耗是与车重呈明显的线性关系,通过研究发现当汽车的自重没降低10%,油耗以及尾气排放就会降低7%左右,汽车降低自重是环保的一个主要方法。除此之外,还有安全问题,为了确保汽车使用过程中的安全,汽车在材料方面必须要使用高碰撞吸能或者厚度较大的材料,这样也就会造成汽车的质量变大,虽然达到了一定的安全性但是环保方面却无法保证。因此,即要求汽车轻量化又要保证汽车的安全性最主要的还是应用高强度的材料。但是高强度材料的应用却又有许多问题,例如回弹较大和模具使用寿命低等。应用热冲压成型技术则可以有效的解决这些问题,即可以减少材料成型后的回弹又可以延长磨具的使用寿命。目前,全世界的热冲压成型生产线已经初具规模,但是相比之下中国仍然有很大的差距,由此课件随着中国汽车工业的不断发展,热冲压成型技术在中国还是有很大的发展空间。 4结束语 综上所述,热冲成型技术在汽车工业中已经得到了很好的应用并且具备很大的发展空间,因此应当积极加强对热冲成型技术的研究,不断提高生产水平。 作者:黄荣双 单位:东风柳州汽车有限公司 汽车工业论文:汽车工业学院英语教学生态因子调查研究 摘要:文章在探讨生态视角大学生英语教学改革的相关内容的基础上,以湖北汽车工业学院为例,从教学目标的变化、教学要求的变化、教学模式的变化、教学评估的变化四个方面对生态学视角下大学英语教学生态因子进行了讨论。 关键词:大学英语;生态视角;生态因子 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中特别提到“要提升我国教育的国际地位、影响力和竞争力,适应国家经济社会对外开放的要求,培养大批具有国际视野、通晓国际规则、能够参与国际事务和国际竞争的国际化人才”。大学英语在承担为国家培养数以万计的英语人才的职责的同时,社会各界对于大学英语教学都给予了广泛关注[1]。 一、生态学视角下大学英语教学改革 生态学视角将语言学习放置于种种自然环境中,把教师、学生、学校和社会等紧密集合在一起,倡导良好和和谐的语言环境、健康的心理状况及丰富的资源环境。生态化教学具有“系统化、联系化、整体化、和谐化、均衡化、持续化”的特点[2]。生态化视角下的大学英语教学改革要基于动态发展的视角,充分利用便利的生态环境资源,创设积极互动的、良好的语言学习氛围。随着计算机技术的广泛开发与深入应用,大学英语教学有了更加广阔的平台,为提高学生的英语综合运用能力提供了便捷的条件[3]。例如,湖北汽车工业学院(以下简称“我校”)外国语学院在学校各级部门对大学英语的在大力支持下,结合自身实际,拥有了自主学习系统和网络教学平台,并不断探索计算机网络自主学习平台,课堂教学与语言实训中心的自主学习相结合等模式,课程采取了分层教学的模式,根据学生层次制定对应的教学大纲、教学目标与教学模式,为树立“以学生为中心”的学习理念提供了条件。 二、我校大学英语教学生态因子调查研究 我校信息技术支持的大学英语教学生态系统的各个生态因子均发生了变化。 (一)教学目标的变化 教学目标,即是为了实现相应教学活动的预期目标而作出的对应设想。大学英语课程的教学是以培养学生的英语应用能力为主轴。因此,根据我校现阶段生源优势欠缺、地方性区域办学定位及各专业人才培养的现状,大学英语课程的教学目标应针对大多数非英语专业学生的英语学习基本需求确定。我校学生在完成了三个学期的课程学习之后,应达到以下总体教学要求:第一,词汇要求。高中学业水平考试应掌握的词汇为2000个单词,在此基础上增加2000个主动词汇,其中400个单词为认知词汇,能够基本正确地运用语言知识。第二,交际要求。能够对熟悉的主题进行加工,完成简单的口头和书面交流。第三,理解要求。理解主旨思想和重要细节,表达基本大意。第四,跨文化交际要求。在与来自不同文化背景的人交流时,能够观察并意识到彼此的价值观和文化差异,并运用有限的交际策略实现交际的目的。由此可见,在培养学生的语言词汇、阅读能力的同时,生态学视角下大学英语教学的目标在于着重培养学生的语言综合运用能力,涵盖了文化素养与国际意识。这体现了生态学视角下大学英语教学中的各个生态因子的平衡性。 (二)教学要求的变化 我校大学英语课程实行分层教学,学校在新生入学后统一组织一次英语水平测试,根据测试成绩将学习该课程的学生分为A、B两个层次组织教学,我校由于地理位置、办学条件、教学传统、师资力量及生源特点等原因,分级教学中对不同英语水平的学生的因材施教、分类指导,赋予大学英语生态系统中生态主体的发展空间,发挥学生的能动性、主动性和创造性。 (三)教学模式的变化 《大学英语课程教学要求》中指出大学英语教学改革的核心是教学模式的改革,因此,网络教学系统包括学生在线学习记录,教师线上线下授课辅导与反馈,对学生学习和教师辅导的监控与管理,体现交互性和多媒体的相统一。我校外国语学院充分利用计算机和网络技术等先进教学手段实施教学改革,例如,为丰富教学资源,建立语言实训中心,引入与教材配套的外研社新视野教学系统;读、写、译课程时间固定,在大学英语课时不断压缩的情况下,教师将听、说、读、写、译融为一体,对学生进行五位一体的英语教学;全线教学辅导,购买与教材匹配的网络练习,每学期都有教师在机房全程辅导学生上机;不断开辟语言学习第二课堂,大学英语电台每天播放听力课程及有关材料,保证语言学习不断线[4]。由此可见,以计算机网络为核心的信息技术已经成为当前大学英语教学中的必要因素,其作为大学英语教学生态系统中新的生态因子,必定会与传统的生态因子发生作用,从而引起整个教学生态系统的变化。 (四)教学评估的变化 计算机多媒体技术贯穿整个现代英语教学的过程中,我校学生可以通过外研社Unipus教学软件自身的自检自测系统进行自我评估;教师通过课堂活动和课外网上自主学习对学生进行过程性评估,通过期末课程考试对学生进行终结性评估[5]。同时,每一级按相应的级别分别出题对学生进行测试,通过考试者才能进入更高级别课程班的学习,未通过考试者需要重修原级别课程。终结性评估的考核方式主要为笔试考试。期末考试内容要与所学课程相关,期末考试成绩占学生总评成绩的60%,形成性评估(作业、任务、自主学习等)占40%,我校非常注重平时成绩的评定,有如下详细的规定。①作业/任务分数按单次累加;根据不同课程可以包括写作、单词听写、篇章听写、综合训练、快速阅读等内容。②自主学习分数由学习系统生成;③学业表现分数属于自愿加分项目,但分数值有封顶。学生可进行课文、作文背诵,也可以以单词默写等形式来弥补自己失去的分数。④考勤记录作为扣分依据,在平时成绩中不占比例,即出勤不得分,不出勤扣分。目前,我校大学英语评估内容、方式等的变化体现了尊重生态主体,为生态主体而服务的特点,该评估方式不仅对学生这一生态主体的知识技能的储备与掌握进行了摸排,也促进了生态主体的语言学习态度、英语学习动力、交际能力、身心素质等综合能力的拓展。这也体现了大学英语教学评估的生态学特点[6]。 三、结语 而我校生态学视角下的大学英语教学是以学生这一生态主题为中心,并以培养学生的能力为重点,以“网络+课堂”的混合学习为基本方式,坚持课堂教学与自主学习齐头并进的模式,真正为生态主体创设系统、平衡、持续的课内外学习环境[7]。为满足地方高校学生的英语学习要求,充分调动学生课后学习英语的自主性,指导与管理加强学生英语课外学习,促进教学方法和教学手段的有效改革;充分利用外国语学院及学校所有的教学资源,提高大学英语教学的成效。因此,大学英语教师须运用生态学的原理来兼容、互动、平衡大学英语学习中各个生态因子之间的关系,使其能够系统、持续、良好、健康、和谐发展。 作者:王莉莉 单位:湖北汽车工业学院外国语学院 汽车工业论文:汽车工业机电一体化内涵特点研究 摘要:机电一体化有机地融合了现代计算机技术、机械工程技术、电力工程技术等相关技术和设施设备,对于现代工业生产管理控制的自动化起着非常重要的价值和作用。本文分析了机电一体化的内涵特点,并以汽车工业为例探讨了汽车产品中机电一体化的解决方案。 关键词:机电一体化;内涵;汽车工业;应用 一、机电一体化的内涵 机电一体化综合集成了电子工程和机械工程技术,实现了面向任务的机电一体化功能,它可以有效地协助技术设计人员对某项生产管理项目进行特定的技术开发和设计。机电一体化的方法论包括信息控制理论和工程系统理论,而一体化是机电一体化的核心思想。 二、机电一体化的特点 1.安全性高 机电一体化系统可以提供包括警报、监控、诊断、保护在内的一体化自动服务,在工作过程中当发生相关故障时可以自动采取保护办法,诸如当工作电压过高或过低时,会自动停止工作或发出警报提醒操作人员采取措施,最大程度上保障相关设备和操作人员的安全,保障财产设备等不受损害。 2.生产能力强 机电一体化产品系统的信息处理与控制一般都是自动化的,具有较高灵敏的检测控制能力,在计算机控制系统的作用下可以更为精确地确保机械设备装置完成所设计的动作,从而更好地保证产品的质量。更为重要的是,机电一体化产品系统自动化的控制和操作,极大地提高了产品的生产效率,降低了单位产品的成本。 3.适用范围广 机电一体化产品系统强大的技术综合能力使之已经超越了单一产品功能的范畴,再加上其自身较高的自动化水平,可以满足客户更为复杂的需求,提供个性化解决方案。机电一体化产品较高的智能化、自我保护性、自动监控性、可扩展性使之可以应用于不同的环境和场合。 三、汽车工业领域机电一体化的应用 1.自动变速器系统 汽车自动变速器的主要作用是降低汽车行驶过程中的功率损耗,提升汽车动力系统的有效功率,通过增加变速档数实现汽车的舒适安全行驶。汽车行驶过程中,发动机的实时运行状态需要借助传感系统进行测量,测量的数据信息通过电子监控设备进行处理,并且具有换挡信息程序、开关程序以及开关关闭程序,根据汽车最优行驶的条件要求来选择相应的电子监控装置。如汽车发动机启动后,相关的警示灯关闭,说明系统功能正常;如果警示灯未关闭,那么这时的自动变速器就处于非电控状态,但其仍然可以正常工作,只是相关的优化性能不再生效。 2.制动系统 起初的汽车一般在后轮安装制动设备,随着汽车行驶速度的不断提升,单纯在后轮安装制动设备已经无法有效提供充足的制动动力,促使了汽车前轮也需要安装相应的制动设备。当汽车制动设备工作时,汽车的动态轴负荷就会转移、前轮的载重量就会增加、后轮载重量降低,但后轮发生抱死时更容易使汽车失去方向控制能力,于是汽车防抱死制动设备就产生了。汽车防抱死制动设备的主要功能就是可以感知制动发生时每个车轮的瞬间运动方向,并且根据相关情况调节制动设备的动力钜大小,防止抱死现象的发生。ABS防抱死系统就是比较著名的电子监控技术,提升了汽车行驶的安全性。 3.计算机控制发电机系统 计算机微处理器或者集成电路用以控制发电机单元,利用传感器负责接收电压信号,并获得发动机的脉冲数据,传送到发动机电控单元中。信号模拟器通过数字模型输出数字信号,以这些信息为基础发电机控制单元对点火时间、燃料空气比例、循环排气效率进行优化计算,并将计算结果作为控制点火设备和燃料阀开关大小的参数,从而控制燃料与空气的适当比例。在燃料空气比增加时,会使得点火困难;当燃料空气比降低时由于氧气缺乏,造成燃料燃烧不充分,排放的气体中一氧化碳的含量会增加。 4.激光测距雷达系统 在汽车前面部位安装测距激光雷达,当激光光束遇到障碍物后就会散射,当散射信号被捕捉到,测出车辆与障碍物之间的距离,使用计算机系统对障碍物方位信息进行持续的动态测量和跟踪,就能够准确判断障碍物是否在运动,并计算出其运动速度和车间距离,根据运行轨迹判断其是否能够与车辆发生碰撞,从而提醒车辆驾驶员调整车辆运行速度、方向。当出现危险情况时,系统会发出警报信息。 四、总结 机电一体化融合了众多技术、跨越了多个领域,它是一种集成产品,特别是现代计算机系统为机电一体化的实现带来了真正的飞跃和突破,成为工业生成自动化控制中的一项重要技术。它有效地提升了汽车产品的质量和驾乘舒适度,随着机电一体化解决方案智能化和汽车工业的发展,两者的融合深度将会进一步增强。 作者:严俊杰 单位:鄂州职业大学机械工程学院 汽车工业论文:汽车工业产品新材料应用分析 摘要:随着我国经济的不断发展,我国居民的生活水平渐年提高,汽车产品使我们的生活越来越方便,但也带来了一系列问题。其中尤以钢铁材料的过度消耗的问题最为严重,若想要维持我国现有的汽车保有量增长速度,而又不以破坏环境、消耗不可再生能源为代价,就应当积极研究汽车工业产品的新型材料的应用。 关键词:汽车工业产品;新材料;汽车轻量化 我国汽车产业的未来发展方向应当是环保化与轻量化并重,而在汽车工业产品的材料上做文章具有很高的可行性。但同时消费者对汽车产品的要求却越来越高,需要更加舒适、速度与效率更高,能够满足消费者需求心理的汽车产品,而本文将从汽车工业产品的材料选用方面对汽车的轻量化处理进行研究与探讨,以供各位读者参考。 1我国汽车工业产品新材料的发展现状分析 汽车轻量化的意义与现状研究:汽车轻量化是汽车行业发展的新方向,其内涵是指汽车在不降低其原有的安全性、稳定性及舒适性等指标的同时,用不过高于原本的制作成本的价格制作出新型的,质量更轻便的汽车产品。汽车轻量化的意义十分明显,事实正面,质量更轻的汽车产品相比于普通汽车产品有着更低的油耗,更少的排放和更高的安全性。这对于维护环境和保护乘客的人身安全有着十分重要的作用。汽车轻量化的实现应结合新型材料、汽车结构设计、技术提高和成本降低四个方面的结合,对汽车轻量化的实现要考虑从到降噪、高效率输出、车身稳定、较好的操控体验和高的可靠性等方面。而其中新型材料的应用对汽车整车轻量化的作用最为明显。具体方法是减少汽车车身中的重强度材料比重,而选择更轻质但更坚固的材料,如碳纤维、金属合金材料、工程复合材料、高强度钢、纳米高分子材料等。 2汽车内饰材料选择的原则 汽车工业产品的材料应用主要分为车身材料和内饰材料两个部分,对新型材料的研究不应只停留在对汽车车身的材料研究上,还应注重汽车内饰的材料选择问题,以下是几点关于汽车内饰材料选择的原则: 2.1安全性原则 汽车内饰材料最重要的原则就是防火性,因为汽车的设计使得它本身很容易起火,而一旦起火就会对其中的司机和乘客造成更加严重的二次伤害,更有可能会蔓延至邮箱等危险的部分,引发爆炸。因此汽车的内饰材料一定要选择防火性好的材料制作,才能提高其可靠性和车中乘员的保护作用。 2.2绿色环保原则 随着汽车产品的损坏和废弃,其中的内饰也成为了垃圾,为了避免其对环境的污染和破坏,应当在制作的时候就选用可回收材料、或环保可再生材料。尽量只使用一种材料进行制作,也可以大大降低对内饰材料的回收与再利用。另一方面,使用劣势有害的材料进行汽车内饰的制作,是对其成员健康的不负责任,长期在有毒有害的环境下进行开车与乘车的行为,会导致消费者眼睛流泪、呼吸不畅、头晕恶心、咳嗽胸闷、免疫力下降等症状,因为车内聚集的有害气体与有毒物质而致使驾车人产生不良的身体反应的症状统称为“驾车综合症”。这种症状会大大增加交通事故的发生几率。 2.3美观舒适性原则 对于消费者和乘车人,车内内饰的美观与否和舒适与否是他们认识这辆车的第一直观印象,因此汽车产品是否能够吸引到消费者来购买,很大程度上是受到车内内饰的影响。因此汽车生产商愈来愈重视内饰材料的选择和设计问题。具体来说,一般在较为高级的汽车内部,会选用质感较好的高级皮革、丝绒或呢绒等天然材料做座椅面料,而在仪表盘、方向盘、变速杆、车门扶手等地方,还会使用纯天然的胡桃木或红木等木料进行装饰与镶嵌,给予乘车者较好的乘车体验。 2.4成本经济原则 对于汽车轻量化来说,最重要的就是保持原成本不变,因此车内内饰的材料选择也应考虑打破材料成本的问题。在保证内饰材料具有较好的工艺性和可加工性的同时,也要考虑到材料的安全可靠性,在满足了上述所有要求的同时,选择价格最低廉的材料才是最优的选择。 3关于汽车工业产品新型材料的几点建议 首先,需要我国政府建立有效的支持政策,提高监管力度,促进在汽车绿色环保材料的研发和应用上的立法工作。采取有效的措施限制我国汽车的排放量上限,汽车整车重量、油耗量上限等,对于高出正常水平的排放、重量和油耗进行分级收费政策。除了用税收政策限制高能耗、高质量汽车的买卖之外,还应使用鼓励政策激励民众购买更加绿色环保,经济实惠,环境友好的汽车,从而促进我国汽车行业的轻量化、环保化改革。其次,增加对企业研究汽车工业产品新型材料的科研力度,创造优越的科研环境,积极调配各种资源,帮助企业更好更快地进行汽车工业产品新型材料的研究与应用。对使用我国储量丰富的资源,如镁、铝、稀土等,给予奖励政策,鼓励企业采用成本低廉的材料进行汽车产品的制造。支持采用新型材料的汽车企业做大做强,引领国内汽车行业的材料选用风潮。最后,汽车行业协会及汽车行业协会应当积极发挥自身的职能与长处,配合国家相关政策,帮助相关部门做好行业内部关于新型材料应用与研究的大型活动的协调工作,为国家提供有关于国内汽车材料研究现状的统计数据,并从专业的角度提出解决对策以供上级部门参考并制订或修改相关法律政策。同时,汽车行业协会应当关注追踪国外的先进的研究动态与成果,为我国相关汽车新型材料研究的工作提供国际上最先进的信息,做好基础和领导工作。 4结束语 我国当今汽车材料的前进方向主要分为汽车车身的材料改进和汽车内饰的材料改进两个方面,而新型材料应用的目标是整体轻量化、结构优化、成本降低、汽车节能、能耗降低、性能改善等。而经过经年的研究,汽车的材料除了钢铁等,还增加了碳纤维、陶瓷新材料、纳米高分子材料等。相信经过不断的实验与应用,我国的汽车工业产品一定能够迎来极大的发展。 作者:孙海影 单位:长春信息技术职业学院 汽车工业论文:汽车工业用橡胶发展现状分析 摘要:橡胶生产作为基础工业,是我国较为重视的集中工业之一。汽车上除金属部件和塑料部件基本就以橡胶制品为主。其中又以汽车轮胎对橡胶的需求和质量要求最高。分析我国的橡胶产业和应用情况,对汽车工业和橡胶工业的结合有较为重要的意义。 关键词:橡胶;汽车轮胎;产能 除一些垫片、饰件外,汽车工业中最需要橡胶技术的即轮胎技术。随着我国汽车工业的不断发展,对于轮胎产量、质量的需求也逐步提升,这里面包含追求及低成本的低端车辆轮胎和追求最佳性能的赛车用轮胎,而合成橡胶工业的发展是轮胎制造水平提高的基础。 1乘用车轮胎对不同工况橡胶性能的要求 根据不同的应用需要,对轮胎橡胶的技术指标要求也不一样。 (1)家用代步车、出租车追求低油耗,即低滚动阻力。轮胎胎体形变引起的轮胎材料迟滞作用是造成轮胎滚动阻力的主要原因。实际中,充气轮胎在静态压缩作用下会产生变形并且回弹,并由于其内部的摩擦作用而引起能量损失。当车轮在力或力矩作用下滚动时,对轮胎胎面上的每一单元而言,其压缩与回弹的过程将重复不断地进行。当这些单元进入轮胎与路面的接触印迹时,其弹簧和阻尼便能充分做功,并生成附加的摩擦效应,我们将其称之为弹性迟滞阻力。从橡胶材料来说,降低滚动阻力最直接的办法是提高轮胎的回弹性。 (2)对于追求性能和安全性的高端轿车、商务用车,则要通过提高花纹密度和深度来降低橡胶的回弹性。 (3)提高耐磨耗性。提高耐磨耗性的直接好处是提高轮胎的使用周期和降低轮胎的整体重量。 2各类橡胶材料的特性及现状 我国的合成橡胶产业已经具备了相当的规模,主要有五种常见合成技术,即顺丁橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、已基橡胶和乙丙橡胶。 2.1顺丁橡胶 早在20世纪70年代,我国就采用自主工艺实现了顺丁橡胶的工业化生产。采用镍系催化剂的配方一直处于世界前列。目前,中石化和中石油均具备强大的产能,66万t/a的产量可以向全世界出口。稀土顺丁橡胶的出现,更加奠定了我国合成配方的领先性。相比镍系顺丁橡胶,稀土顺丁橡胶的弹性、拉伸性能、耐磨耗性和抗疲劳特性有较大的提升。常用语汽车轮胎的胎面和胎侧。 2.2异戊橡胶 异戊橡胶作为合成橡胶中最接近天然橡胶特性的一种,是天然橡胶唯一可选的替代品种。我国对天然橡胶的消费量决定了我国对异戊橡胶的需求非常迫切。但在20世纪研发出来的异戊橡胶虽然性能优异,原材料缺过于稀缺,影响了工业化进程。直到21纪初,我国的乙烯产能大幅提升,副产丰富的炭五资源带来了生产异戊橡胶丰富的原材料。2010年4月,中国第一套异戊橡胶生产装置在茂名顺利投产,填补了国内异戊橡胶的空白,结束了中国不能生产异戊橡胶的历史。该装置产能为1.5万t/a。2011年,青岛和抚顺分别建成了3万t/a的异戊橡胶生产装置,中国异戊橡胶生产能力达7.5万t/a,占世界总产能的10%。未来几年,中国石化、中国石油、山东鲁华和盘锦振奥共计18万t/a的生产装置将相继建成投产,而目前国外任何一家公司都没有扩产或新建装置的计划。 2.3丁苯橡胶 乳聚丁苯橡胶(ESBR)是目前市场上主要的产品,丁苯橡胶也是用量最大的橡胶。经过几十年的发展,溶聚丁苯橡胶(SSBR)也已经成为轮胎橡胶的主要原材料。通过高分子合成技术,溶聚丁苯橡胶可以人为调节轮胎产品的耐磨性能、滚动阻力和抗湿滑性之间的权重。把耐磨性、耐低温性、耐曲挠性和动态性能匹配到最佳状态,非常适合用于制造汽车轮胎。SSBR也代表了丁苯橡胶的发展方向。由于溶聚丁苯橡胶的生产装置也可以用于热塑性丁苯橡胶、锂系聚丁二烯橡胶等公用一套生产装置,我国的溶聚丁苯橡胶产能还有非常大的潜力。 2.4丁基橡胶 丁基橡胶最大的特性是气密性良好,是轮胎内胎或真空轮胎内层的最佳原料。我国在丁基橡胶生产上的发力较晚,目前只有中国石化燕山分公司具有成规模的丁基橡胶生产能力。而丁基橡胶的硫化速度无法适应真空轮胎的发展需求,卤化丁基橡胶是在丁基橡胶的基础上卤化而来,我国正在加大力度对卤化丁基橡胶项目进行生产研发。 2.5乙丙橡胶 乙丙橡胶的特性是耐臭氧性、耐老化性和耐化学品腐蚀性较为突出,且具有较好的电绝缘性。在汽车工业中,除轮胎以外,各类雨刮、密封条、水箱软管和加热管都可以采用乙丙橡胶进行生产。一些非真空轮胎的内胎也可以采用乙丙橡胶。在乙丙橡胶生产方面,我国的技术和产能完全能满足需要。 3各类橡胶在车辆零部件中的作用分析 整车系统中,橡胶制品必不可少,常见的用途和原材料分析如下。 3.1密封系统 乘用车辆因其内部封闭的环境,一般采用全封闭设计。常见的原料即乙丙橡胶,一般为三元乙丙橡胶。但随着密封材料的拓展,热塑性弹性体材料也开始广泛的进入制造商的选项里。相对于乙丙橡胶,聚烯烃热塑性弹性体的耐磨和摩擦性能均较优。 3.2气体、液体管道 橡胶制管道在汽车中主要用于燃料胶管和热系统循环胶管,在耐热性上要求较高,一般内层采用含氟橡胶,外层采用氯醇橡胶。高耐热和耐油的特种橡胶是我国橡胶产业的短板,尤其是TPU、FKM等特种橡胶严重依赖进口。 3.3同步皮带和V型皮带 目前,进口车辆的V型皮带主要采用氢化丁腈橡胶,而国内的还是以氯丁橡胶为主。在耐寒方面的参数尚未达到领先。 3.4减震元件 橡胶制品在车辆中的另一个应用即各类减震垫,考虑到耐疲劳和蠕变性能,在没有油液和高温接触的部位,一般采取天然橡胶。而对于耐热和耐油性能要求较高的部位,丁苯香蕉和和丁腈橡胶分别是最好的选择,发动机部位的则采用耐热性高的三元乙丙橡胶。在这方面,我国的产能尚可。 4总结 我国合成橡胶工业进入高速发展的时期,为我国汽车轮胎工业发展提供良好的基础。因缺乏高性能橡胶的生产,我国目前轮胎生产企业主要以生产载重轮胎为主。随着溶聚丁苯橡胶、稀土顺丁橡胶等高性能橡胶生产装置的陆续投产,必定促进我国高性能轿车轮胎的发展。轮胎生产企业应审时度势,加大轿车轮胎开发力度,增加轿车轮胎生产能力,进而提升我国汽车轮胎工业在世界的地位。 作者:李峥杰 张鹏 单位:鹤壁汽车工程职业学院 汽车工业论文:汽车工业无损检测技术的应用 摘要:随着我国经济的发展、科学技术的提高,无损检测技术取得了显著成就,逐渐趋于成熟稳定,相比于传统的检测技术,无损检测技术具有稳定、安全、可靠、非破坏性的特点,将无损检测技术应用到汽车工业上,有利于提高汽车工业的研发、生产以及维修效率,促进汽车工业的进一步发展。文章对无损检测技术在汽车工业上的应用进行了探讨,目的是为了使无损检测技术的优点能够在汽车工业的应用中到充分发挥。 关键词:无损检测;技术;汽车工业;应用 汽车工业是一个精细且繁琐复杂的工业,生产的环节较多且都需要较高的精确度,才能确保最终产品的质量和安全性,一个零部件出现问题,可能就会导致最终产品的缺陷。在工业技术和科学技术突飞猛进的当下,人们对汽车品质的要求也越来越高,对汽车工业产品的要求越来越严格。如何在不破坏产品整体性的前提下检测出有故障的零部件并及时的修复故障,是汽车工业面临的重大问题,同时也是提高汽车工业效率、降低汽车工业成本的重要条件。无损检测技术稳定、安全、可靠、非破坏性的特点决定了其在汽车工业上广阔的应用前景,无损检测技术可以做到在不破坏、不伤害检测对象的前提上,通过对检测对象内部结构的异常所引起的对光、电、磁、热等反应的变化,来达到完整的检测目的。 1无损检测技术的含义 随着科学技术的不断发展,无损检测技术越来越受到人们的重视和青睐,作为检测技术中的重要组成部分,无损检测技术主要是在不破坏被检测物的前提下,对检测对象内部结构的异常或者缺陷引起的变化进行检测,同时借助相关仪器和一定的专业设备对存在缺陷的零部件从类型、位置、尺寸、数量、形状等方面做出准确判断,从而及时发现并排除问题,保证汽车工业产品的稳定性,极大地提高了汽车工业的检测效率和产品质量。现代的无损检测技术正逐渐朝着无损评价的方向发展。 2无损检测技术的检测方法 在汽车工业中,任何一个零部件都关系着汽车整体的安全,利用无损检测法可以在不破坏汽车整体结构的前提下、快速的在汽车众多的零部件找出存在问题和缺陷的零部件,节约了大量人力和物力。常见的无损检测法包括超声检测法、磁粉检测法、射线检测法、涡流检测法、渗透检测法等。另外,随着技术的进步,无损检测法的种类不断增多,新型的无损检测法发展迅速,包括热和红外检测、激光全息照相法、超声全息照相法等,使得无损检测技术在汽车工业中的应用越来越广泛。 3无损检测技术在汽车工业上的具体应用 加大对无损检测技术的应用和研究力度可以有效的为汽车工业的进一步发展创造良好的条件、营造良好的氛围,使汽车工业得到更进一步的发展。这就要求企业在实际的生产过程中要注意将无损检测技术和汽车工业的生产、检测内容有机结合,并将无损检测技术作为企业发展战略中的重要环节。无损检测技术在汽车工业上的应用主要表现在其对零部件的缺陷和强度之间的关系的把握上,能够较为准确的对汽车的构件、零部件的寿命和负荷,同时能够快速地检测出设备在生产、使用过程中存在的缺陷,具体来说包括利用超声波检测汽车半轴、利用磁粉检测法对零部件的表面缺陷进行检测以及利用激光全息法检测轮胎等。 3.1利用超声波检测汽车半轴 利用超声波检测汽车半轴是无损检测技术在汽车工业上的主要内容,同时也是整个检测环节中的一个重要环节。超声波检测法是指利用超声波在不同的传播介质中会表现出不同特征的性质,来判断汽车零部件和构件存在的缺陷和异常的无损检测方法。比如,在实际中高频低应力的疲劳损坏常常会导致汽车半轴的失效或者折断,将汽车半轴的原材料以及锻造之后的半成品利用超声波进行水浸检测,可以快速的发现故障构件,从而有效地避免不必要的损失,提高产品的安全性和稳定性。 3.2利用磁粉检测法对零部件的表面缺陷进行检测 磁场的信号几乎不受被检测物表面的污渍以及被检测物大小、形状、部位的影响,也无需清洗。因此,磁粉检测法是一种高效、简单、覆盖面广的无损检测法,主要用于对汽车构件、零部件表面缺陷的检测。具体是指先将检测物磁化,被磁化后没有缺陷的构件,那么磁粉就将均匀分布在构件的表面,构件的表面依旧是平整光滑的;如果检测物出现了缺陷或者异常,表面或接近表面的地方就会出现裂纹、冷隔等现象,进而在表面或者接近表面的地方会形成一个漏磁场,这个漏磁场会主动的将检测之前添加的磁粉吸引、聚集在一起,这样就能直观的将异常、缺陷显示出来,为了使缺陷显示的更加明显,可以加入荧光磁粉,加大对比度,使缺陷地方更加突出。在实际的操作过程需要注意是磁场的建立和磁化方式的把握,有效的磁场和正确的磁化方式,是保证磁粉检测法最大限度的发挥在检测汽车零部件、构件的表面缺陷方面的作用、提高检测的效果和效率的关键。 3.3利用激光全息法检测轮胎 激光全息法可以细分为实时法、二次曝光法以及时间平均法,其工作原理是物体受到负荷形状会产生变化,而这种变化和物体是否存在缺陷直接相关,具体是利用全息干涉技术,在被检测物的表面照射相干性良好的激光,再通过机械加载、热加载等方式使被检测物的表面发生变化,最后对加载光波前后的被检测物的形状进行前后的对比,根据干涉条纹的变化来判断被检测物是否具有缺陷,激光全息法对轮胎的检测就是用干涉条纹的形式,将轮胎发射出来的特定光波记录,然后用三维影像技术将记录下来的数据装换成检测所需的资料,进而全面的发现并解决轮胎存在的异常和缺陷。大量的实践证明,将激光全息法用于对汽车轮胎的检测,可以有效解决传统检测法很难发现轮胎隐患的问题。 4结束语 计算机信息等科学技术的发展使得缺陷信息的数字化采集以及数字化分析都成为了现实,随着无损检测技术标准化、信息化、规范化的发展,无损检测技术在汽车工业上的应用将越来越普遍,有效的将无损检测技术和汽车工业的发展相结合,将是未来汽车行业的发展趋势。因此,企业要及时更新观念、与时俱进,同时加大对无损检测技术的研究和应用力度,确保企业获得长期、稳定、可持续的发展。 作者:李峥杰 崔夏菁 单位:鹤壁汽车工程职业学院 汽车工业论文:汽车工业产能过剩成因思考 摘要:本世纪以来,工业化国家汽车的产能过剩从2000万辆/年减少到700万辆/年,我国汽车产量则从年产206万辆/年扩大到2450万辆/年,我国汽车工业产能过剩是全球汽车生产向新兴市场转移和扩张的结果,也是下一场更大规模市场的竞争前兆。 关键词:汽车工业;产能 我国汽车工业销量自2000年的206万辆开始爆发式增长,直到2015年的2450万辆(连续7年世界第一),其中乘用车2100万辆,汽车保有量1.72亿辆。相对于欧美日几近停滞的汽车市场,我国汽车产业快速稳定的发展,国内市场的巨大潜力,受到全球资本的高度注意。本文注意到我国汽车工业面临的产能过剩是工业化国家汽车产能向新兴市场转移和扩张的结果,也是国际投资对我国稳定发展的汽车市场巨大潜力的响应。 一、汽车生产全球化是汽车工业发展的主要趋势 自上世纪末,欧美日的汽车产量达到顶峰后凸显停滞或下降(美国加拿大在1999年达到顶峰1607万辆,欧洲和日本在2007年达到顶峰2285和1159万辆),而新兴工业化国家和地区(中国、韩国、南美、印度)的汽车生产一路走高,与工业化国家(欧洲、日本、美国和加拿大)形成二分天下的局面。我国2012年产销量超过欧洲,到2014年,其产销量大于工业化国家的1/2,大于全球的1/4。市场研究表明,新兴工业化国家对于汽车的普及是全球汽车增长的主要动力,所产汽车主要为本地市场而非出口,汽车生产的全球化是世界汽车工业发展的主要趋势。 二、我国汽车产能过剩是全球汽车产业重新分布的结果 2001年,全球汽车产能5800万辆/年,产能过剩2000万辆/年(相当于西欧的年产量),2005年福特关闭美国工厂时的产能利用率低于75%,而汽车企业盈利的产能利用率为80-85%,2013年欧洲产能利用率为68%,2015年为70%。而2008年的金融危机更显示出全球汽车产能过剩的严重,见表2。2008年金融危机后欧美地区汽车产能急剧下降,2013年欧洲地区产能过剩700万辆/年,美国产能过剩400万辆,合计1100万辆/年,2015年欧洲产能过剩400万辆/年,美国产能过剩300万辆/年,合计700万辆/年。从2001年到2015年,欧美的过剩产能从2000万降到700万辆,进入良性竞争的产能利用率水平。2015年通用、福特、大众、梅赛德斯-奔驰、宝马、标致雪铁龙、菲亚特、丰田、本田、现代、起亚在中国的汽车产能总计1486万,接近美国的产量。2001年我国汽车产能为250万辆,到2015年为4000万辆(《日本经济新闻》的统计是5000万辆),大约过剩2000万辆。2015年AlixPartners报告称中国的日、欧、美系整车厂产能利用率大多超过90%,比它们的欧美工厂高得多,而中国品牌整车厂的产能利用率大都低于60%,产能利用率的差别也反映出国内外品牌在资本规模和技术水平的差别。随着金融危机后的全球经济重新平衡,汽车产业布局呈零和博弈。2008年以来,欧洲开始削减汽车过剩产能,与此相应,工业化国家的汽车产能向中国转移,2012年全球60%的新建整车产能在中国。2015年美国福特与菲亚特克莱斯勒放弃大众化车型生产,其产能转移至墨西哥,主产高利润的皮卡与SUV。到2019年,仍在美国本土生产轿车的将仅剩通用一家。2016年通用将由中国向美国出口昂科威,而2015年赛欧(上汽通用)的累计出口已超23万辆。法国PSA的DS车型、菲亚特克莱斯勒的Jeep和Dart车型产能也已向中国转移。另一方面,随着工业化国家整车产能向我国阶段性转移的完成,全球汽车零部件产能也会向我国转移,零部件工业的投资规模通常为整车的1.5倍,而我国汽车零部件投资规模不及整车的一半,产能严重不足。如果用投资的眼光看中国,稳定发展的中国其汽车平均拥有量从现在的每户0.31辆扩大到美国的2辆(工业化国家中等水平)是可能的——2450万乘n倍——这样的市场潜力大得让人发晕,地球上哪还有这么大的地?我国现有的产能过剩权可认作是对市场潜在规模的响应和竞争性布局,当然也是对落后产能的激励和淘汰。 作者:杨辰初1 张君2 单位:1.重庆电子工程职业学院 2.重庆理工大学 汽车工业论文:汽车工业中绿色设计的应用 摘要:随着国内社会经济的发展以及人们日常生活水平的稳步提升,我国居民的汽车消费需求正在逐年增加,汽车工业开始进入繁荣发展的境地,但这也给我们的生活环境带来了污染和破坏,所以说将绿色设计应用到汽车工业中是势在必行和迫在眉睫的。鉴于此,本文结合笔者所学知识和相关工作经验,主要对绿色设计在汽车工业中的重要作用和具体应用策略展开探讨。 关键词:绿色设计;汽车工业;作用;应用策略 目前,国内汽车工业的发展进入繁盛时期,南汽、北汽、广汽及上汽等等汽车制造企业相继成立并开发属于自己的汽车品牌,汽车工业在国民经济中所占的比重也在逐年增长。但是,汽车工业对能源的消耗和对环境的污染也是非常严重的,已经危害到了我们的生活环境。在资源紧缺及环保压力日益增大的社会形势下,汽车工业为谋求长远发展,必须走绿色设计的道路,加强对各项资源的循环利用。 一、绿色设计在汽车工业中的重要作用 (一)绿色设计能改善汽车品质,减少制造费用 汽车绿色设计最主要的目的就是加强对资源的循环利用,减少污染排放,并有效提升汽车品质和生产制造收益。绿色设计的基本原则就是资源的再循环、再利用,我们在汽车设计中应用绿色设计理念和技术,能够最大程度减少汽车工业对资源和能源的消耗,同时减少汽车工业“三废”的排放量,在提升汽车品质的同时减少制造费用,当然也有助于提升汽车企业的经营效益。 (二)提升汽车的市场竞争力,增加市场份额 将绿色设计应用到汽车工业中,能够将政府、环境、企业及消费者的利益有效统一起来。当今社会越来越提倡绿色消费和低碳经济,在市场上推广汽车产品的环保质量,既能够提升汽车制造企业的品牌形象,同时也能够提高产品的销量,实现规模效益,进而提升产品的市场竞争力,增加市场份额。比如说,前段时间的大众汽车“排气门”事件,不仅严重影响了大众汽车的品牌形象,更在很大程度上影响了大众汽车在世界各地的销量,给企业造成了无法估量的损失。 二、绿色设计在汽车工业中的主要应用策略 (一)降低汽车噪音污染的设计策略 我们可以将汽车的噪音污染源分为两大方面,一方面是汽车本身及运行所产生的噪音,比如说发动机运转所产生的噪音,汽车运行时门窗及零部件相互挤碰产生的噪音,汽车喇叭所产生的噪音等;另一方面是汽车与空气、地面接触所产生的风噪、胎噪等噪音,这些噪音也会对驾乘人员及周遭居民产生一定的困扰。总的来说,不管是那种原因造成的噪音污染,都会危害人们的正常生活和生命健康安全,据相关研究表明,如果人类长时间处在噪音污染严重的环境中,会加重身体的疲劳感,同时也会影响行车安全。在汽车设计过程中,减少噪音污染的设计策略主要有: 1、使用频率比较低的喇叭,比如说装有4个喇叭的本田奥德赛,就装有2个低音喇叭;此外,我们还可以通过控制压力的大小来调节喇叭音频的大小,以控制噪音污染。 2、对于汽车风噪声和胎噪声,我们可以通过优化汽车外形和提升轮胎的性能来进行控制,从汽车空气动力学的角度来降低噪音,并且注重汽车的密封性设计,减少零部件的运用,更多使用整体的磨具,从本质上控制噪音的产生。 (二)降低汽车尾气排放的设计 使用新的动力技术和替代能源是降低汽车尾气排放最常用的策略。比如说,丰田公司研发的汽油超稀空燃比及其控制系统能够在保障汽车动力需求的基础上,有效减少尾气排放量,达到节油减排的目的;而如今被广泛应用到汽车上的燃油喷射系统,采用的是微处理机控制技术,这一技术的研发与应用也大大提升了发动机的动力性能和经济性能,降低了污染物的排放量。而在替代能源的使用方面,采用了复合动力驱动系统的混合动力车,也在一定程度上减少了污染物的排放;而世界各国的汽车行业也加快了研发电动汽车的步伐,并且燃烧氢气的汽车也被纳入研究进程,这些设计的目的都是为实现节能减排,相信通过我们不懈的努力,这些设计在不久的将来都会变成现实。 (三)缓解汽车内部空气污染的设计 如今,室内装修引起的污染已经得到了人们的充分重视,但人们对汽车内部空气污染的意识仍比较淡薄。经过相关部门对汽车内部空气的监测表明,如果以室内空气的监测质量标准为依据,90%以上的汽车都面临不同程度的苯含量或甲醛含量超标的问题,并且大部分汽车内部的甲醛含量是严重超标的,尤其以新汽车最为严重。为缓解汽车内部空气污染的主要设计策略有: 1、采用绿色环保的原材料,尽量少用或者不用汽车内部的装饰品。 2、加强车内的通风设计,有效解决通风问题。 3、将能够拆卸的活性炭安装内车内,吸附有害气体或物质,并在汽车保养时进行定期更换。 (四)汽车造型方面的绿色设计 随着城市的现代化发展,人们的生存空间正在不断被压缩,因此城市变得更加拥挤,如何节省停车空间和交通空间也正在成为人们共同关注的一大课题。目前,不少汽车制造商正在研究耗能低、体积小的汽车,以更好地适应城市的发展需求,比如说,奥迪Q1、大众Crossgolf等。结语总的来说,未来的汽车设计会更加的个性化、科学化及人性化,但绿色设计仍然是汽车工业恒久不变的主体,这就需要我们的设计人员从汽车的设计、制造、包装、报废及回收再利用等诸多环节,来综合考虑资源的利用及对环境的影响,努力追求汽车工业实现环境、经济与社会的协调发展。 作者:牛焕 付璐 单位:吉林大学 汽车工业论文:激光拼焊技术在汽车工业中的应用 摘要: 激光拼焊接技术近年来取得了高速的发展,获得了国际上汽车工业的普遍认可。激光拼焊接技术可以将不同形状、不同材质、不同涂层的钢板自动焊接成一块整体的板材,满足不同零部件对板材性能的要求,提高焊接的牢固程度,同时,可以有效减少焊接的成本、减少汽车的生产工序,可见激光拼焊接技术在汽车工业上的应用具有广阔的发展前景,本文对激光拼焊接技术在我国汽车工业的应用进行了探讨。 关键词:激光拼焊接技术;汽车工业;应用;探讨 随着经济的发展和人们生活质量的提高,汽车逐渐成为了人们生活中不可或缺的必需品,汽车的普及给人们的生产生活带来了极大的便利,但同时也带了大量的问题,包括能源的消耗、环境的污染以及一系列的安全隐患等。汽车的安全性和稳定性关系到每一个人,在确保汽车安全性和稳定性的前提下,减少汽车的自身重量来达到减少能源消耗、缓解能源危机的目的将是未来汽车工业发展的方向和趋势,激光拼焊接技术可以很好的帮助人们实现这一目标。 1激光拼焊接技术的含义 激光拼焊接技术是汽车工业的所有焊机技术中最具发展潜力的焊接技术,同时也是较为新颖的焊接技术,最初是来自人们对激光拼焊接板产品的开发,发展至今主要包括激光拼焊板和激光拼焊管,其中又以激光拼焊板的应用最为广泛,采用激光拼焊的方式不仅可以有效减少汽车的零部件数量、构件重量,还能显著提高汽车的结构质量以及汽车整体的稳定性,使材料得到充分利用,实现汽车产业的高效、高质的发展,保持汽车产业的生命力以及活力。 2激光拼焊接技术的产品 使汽车构件可以朝着更加轻量化的方向发展,从而缓解能源危机、实现节能减排的目标是激光拼焊接技术在汽车工业领域得到广泛使用的主要原因,激光拼焊接产品主要包括激光拼焊板和激光拼焊板。 2.1激光拼焊板 激光拼焊板的生产工序包括待焊拼焊板的准备和激光焊接,具体是指将两块或两块以上的、相同厚度或者不同厚度的材料连接在一起而形成的一种新的产品。激光拼焊板的优势在于它可以很好的实现设计的要求,将各种不一样的材质物尽其用,实现最优的组合配置,极大的减少了汽车工业的生产工序、构件重量,使汽车结构的性能显著提升。 2.2激光拼焊管 激光拼焊管的生产工序包括拼焊板的准备、激光拼焊板的生产、卷管、激光焊接等,具体是指是由相同或者不同厚度的材料构成的一个整体的焊管。激光焊接管是在激光焊接板的基础上通过对激光焊接板进行二次的深加工而产生的,特点是在新的焊管成型前就已经具有了不同的厚度,且焊管的厚度可以根据设计的需要在焊管的不同部位设置不同的厚度,这有利于下一道焊接工序的减少,提高汽车工业的生产效率,激光拼焊管独特的优势使其越来越受到人们的重视和关注,主要应用于汽车的仪表板架、支架结构、横梁结构等部位的生产当中。相比于传统的焊管,激光拼焊管的契合度更高、生产成本更低以及可以充分的实现个性化定制、满足不同客户的需求,有利于企业赢得更多的市场份额,实现自身稳定、持续的发展。 3激光拼焊接技术的工作原理 3.1激光拼焊接方式 激光拼焊接技术不仅用于直线焊缝的生产,同时也能对“人”字形、“丁”字形等折线焊缝进行生产,激光焊接技术可以忽略材质、厚度、形状不同等因素的影响,完美的实现构建之间的焊接,激光焊接方式包括基本的“两张焊接”、“两张两列焊接”、“两张三列焊接”,甚至“三张两列焊接”、“三张三列焊接”等。 3.2激光拼焊接系统 激光拼焊接单元、焊缝跟踪单元、质量检测单元、吸烟除尘单元等构成了激光拼焊接系统,其中激光拼焊接单元是整个激光拼焊接加工过程中的核心部分,负责利用激光焊接头来完成焊缝的焊接、焊缝位置的及时调整、焊缝的焊后质量检测等,激光焊接头是激光头组件的一部分,完整的激光焊接头还包括焊缝的跟踪摄像头、焊缝的质量检测摄像头,是激光焊接过程中核心零部件。其他各相关功能单位的支撑件和载体是工作台框架,工作台框架的三个基准面分别用于激光焊接单元的安装、定位夹紧系统、排烟单元、背部检测以及背部排渣等,科学完整激光拼焊接系统是激光拼焊接技术在汽车工业上充分发挥作用的保证。 3.3激光拼焊接质量 激光拼焊接的质量直接决定着最后汽车质量和汽车生产线的质量,同时也是检测激光拼焊接技术有效性的重要指标。在实际的生产过程中,由于焊接参数要根据不同的情况做出不同程度的调整,因此激光拼焊接的质量受到多种因素的影响包括光束的离焦量、偏离量以及焊接线的能量,当焊接线的能量过大时,会导致过热区的晶粒尺寸粗大,致使接头的韧性降低;当焊接线的能量过小时,接头的硬度和强度虽然得到提高,但同时接头的韧性也会降低。选择合适的焊接工艺参数,保持合适的焊接线能量进行焊接,可以有效保证焊接接头具有良好的性能。 3.4追踪与检测系统 追踪与检测系统是一个集成的系统,焊接跟踪的组件包括激光视觉传感器、跟踪控制器、执行机构,其中激光视觉传感器位于激光焊接头的两端,主要用于对焊接过程进行实时的感应和监控,并将追踪到的结果用图像的形式表现出来,再结合质量检测组件,对追踪结果进行进一步的分析和检测,从而及时的发现并焊接过程中的缺陷和异常。 4结束语 激光拼焊接技术在汽车工业上的应用前景将是十分广阔的。因为激光拼焊接技术在减少汽车构件重量的同时,还很好的提高了汽车的安全性和稳定性,且实现了生产材料的充分利用和材料之间的完美结合,使得激光拼焊接技术一方面符合节能减排的时代要求,一方面降低了汽车工业的生产成本,保证了汽车工业的高效、高质的发展。 作者:李峥杰 余兵兵 单位:鹤壁汽车工程职业学院 汽车工业论文:无损检测技术在汽车工业上的应用 1无损检测诊断技术解读 在实际工作中,无损检测诊断技术在汽车工业的发展过程中,始终发挥着重要的影响作用。其技术在汽车生产中的应用,主要是在不损坏检测对象的基础上,通过对零部件材料内部结构的异常或者是缺陷引起的变化进行分析,同时借助一定的专业设备对零部件存在的缺陷从类型、位置、尺寸、性质、数量、形状、及其变化作出准确的判断。在实际工作中,无损检测诊断技术主要包括射线检测法、渗透法、涡流检测法、磁粉检测法、超声检测法等几种方法。射线检测法、渗透法、涡流检测法、磁粉检测法、超声检测法在使用方面具有的特点不同,可以全方面的适应汽车工业生产质量检查工作的发展。无损检测诊断技术的实际应用,会涉及材料、结构件质量、可靠性及均匀性方面的指标检查,是检测技术的重要组成部分,因此是汽车工业生产中相对重要的一项工作。 2无损检测技术在汽车上的应用分析 在实际工作中,为了更好的为汽车工业的发展创造条件,结合实际的生产工作,深入探究无损检测技术在汽车上的应用内容,成为汽车工业发展战略中不可或缺的组成内容之一。无损检测技术在汽车上的应用主要表现在定量掌握零部件缺陷与强度之间的关系、相对准确的评价汽车构件的允许负荷寿命、检测设备在制造、使用过程中存在的不完整问题,并将其作为进一步改善汽车制造工艺,不断的提高生产的水平,确保产品的质量不会存在严重问题的重要技术。综合无损检测技术在汽车上的应用的实际状况可知,其技术的正确应用也是确保生产设备高效运行的重要前提之一。此外,无损检测技术在汽车上的应用向无损评价方向的发展,成为一种发展趋势。因此,无损检测技术在汽车上的应用,必定会成为我国汽车工业发展中,非常重要的一个问题。 2.1汽车半轴超声波检测 在实际工作中,汽车半轴超声波检测是无损检测技术在汽车上的应用方面,相对重要的一个环节。在具体的应用环节,半轴的折断失效主要是因为高频低应力疲劳损坏,进而导致其构件内部出现疲劳断裂,造成构件内部的缺陷问题。在此工作环节中,结合实际情况,采用超声波对半轴的原材料和锻造后的半成品进行水浸检测,也是相对有效的一个工作策略。在进行汽车零部件的检车时,需要工作人员通过使用探头将高频电脉冲转化为超声波,并经过耦合剂进入半轴。此后,在入射波遇到异质界面时,根据其声学性质不同发生的反向特点,反射声束经过探头就会将超声波转化为高频脉冲,其次做好放大处理的程序。最终,就可以根据反射回波的位置、波形特征以及幅度来判断半轴内部是否存在缺陷问题或者存在什么缺陷问题。 2.2磁粉检测法检测零部件表面缺陷 在汽车工业的制造工作中,采用磁粉检测法检测零部件表面缺陷,主要是为了在确保汽车构件制造质量的同时,更好的提高汽车整体的美观度。磁粉检测法检测零部件表面缺陷,其工作原理主要是利用磁粉的聚焦显示铁磁及其工件表面与近表面缺陷。在汽车生产的过程中,构成汽车的零部件诸如曲轴、连杆、凹凸轮、横直拉杆等大部分零部件的质量检查都需要采用磁粉检测法检测零部件表面缺陷。磁粉检测法检测零部件表面缺陷的工作原理,主要表现在当构件材料被磁化后,材料表面或者近表面存在的缺陷会形成一定的漏磁场。形成的漏磁场会吸引聚集检验过程中加入的磁粉,从而形成明显的缺陷显示。磁粉检测法检测零部件表面缺陷的过程,最为关键的是考虑如何建立有效的磁场,选择正确的磁化方式,降低发生质量问题的可能性。 2.3激光全息检测轮胎 在实际工作中,利用激光全息检测轮胎进行质量检测的工作,主要是因为汽车轮胎是由橡胶、布帘、尼龙丝等交叠制成的多层结构,制作过程的交叠处极易混入一些杂质,进而导致汽车轮胎出现脱层、气泡等问题。不断的实践工作经验表明,在汽车轮胎质量检测的过程中,采用常规的仪器检查轮胎的质量,很难发现轮胎质量方面存在的隐患问题。结合实际工作的情况,利用激光全息检测轮胎质量,其主要工作原理是利用光的干涉、衍射原理将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,并通过三维影响技术转化为检查工作所需的有效资料。通过形成的全息图,观察汽车轮胎存在缺陷的位置。通常情况下,汽车轮胎缺陷的深度与干涉条纹的间距成正比关系,缺陷表现的越深,相对应的与轮胎检查表面的距离感越大,反应到表面的位移距离就越小。 3无损检测技术在汽车工业中的发展趋势 随着我国社会科技发展水平的提高,汽车工业的发展空间不断拓宽,无损化技术也逐渐朝着标准化、数字化、程序化、快速化的方向发展着。在汽车工业生产的具体环节中,灵敏度相对较高、可靠性相对较高、效率相对较高的无损诊断仪器及无损检测诊断方法不断的被应用到质量检测的工作环节中。无损检测技术在汽车工业中的发展趋势,将主要集中在汽车成品的质量检测,包括车身、底盘以及一些重要的锻造件、焊接件的质量问题。其次,无损检测技术在汽车工业中的发展趋势也表现在如何建立相对完善的质量管理体系、加强过程主动检测技术的研究以及加强对新加入的制造材料的无损检测技术的研究。因此,在汽车工业生产的过程中,针对无损检测技术在汽车工业中的发展趋势的研究,是制造企业工作中必须考虑的一个问题。 4结束语 综上所述,随着我国社会经济的发展,微电子学和计算机等现代科学的也获得了巨大的发展空间。无损检测诊断技术也得到了迅速发展进一步促进汽车工业的发展,成为推动社会经济发展的重要组成内容之一。相关部门在实际工作中,应不断的结合实际工作中遇到的具体问题,有针对性的采取工作措施,才能完善汽车工业生产中存在的问题。 作者:王鹏岩 单位:黑龙江省宝清县交通局运输管理站 汽车工业论文:我国汽车工业科技人才问题研究 1针对中国汽车工业科技人才问题的解决措施 1.1确保高校教育的全面与系统 在开设了汽车工业相关专业的高校当中选取出师资、硬件与软件设备都比较完善的高校来作为人才培养基地,在培养本科工程技术人员的同时,重视起对博士生、研究生技术人员的培养,根据汽车工业研究开发的需要来合理扩大汽车电子专业、材料学专业、工业造型专业等相关专业的招生规模,针对复合材料、空气动力学、代用燃料等领域的汽车制造业的基础理论、应用技术培育出一些博士研究人才。在学科当中合理地设置相应的外语、现代制造技术等专业并给予其充分的重视,同时积极借鉴国外先进的职业培训成功经验,从而为我国汽车工业提高更加优秀的技术人才以及高水平的学科带头人。 1.2加强对企业人才的再教育 首先,需重视对人员的培养。企业应当保证职工再教育与再培训的规范化、长期化和制度化,同时将其作为纳入到考核指标当中。通过和高校联合进行人才培养、设置相关的科技基金等方式来实现对人才的更好培养;其次,要合理地使用人才。企业在配置人才资源时应当坚持充分运用生产要素并同其他要素结合成合理的匹配关系的原则,并对企业内部的竞争机制进行健全与完善。通过合理科学的上岗制度的实行来实现人才的最优配置;最后,要建立起有效的人才激励体制,推行学历工资制、科研项目负责人制以及优秀人才津贴制,在充分考虑企业对技术人才的需求的前提下进行富余人员的裁减。 1.3增强国际交流与合作 随着全球经济的一体化发展,汽车工业的发展也逐步走向了全球化,在这一背景下各国的汽车技术融合也日益增强。很多国外先进工业国家的汽车集团为了实现市场的拓展竞相设立了海外R D结构,其功能由单一的情报收集转向集研究、设计、开发于一体的综合型科研机构,这给我国的汽车工业的人才培养工作带来了一定的促进作用。我国的汽车工业应当采用“送出去、请进来”的方案,通过政府制定优惠政策、引进高级汽车工程人才、选派工程技术人员到国外学习交流等措施来增强我国汽车工业与国际的交流与合作,在交流合作过程中积极吸取他国的先进设计与技术。 2总结 作为一项长期的系统工程,汽车工业科技人才资源的培育与管理涉及到了政府、高校和企业三方,在对汽车工业科技人才问题进行解决与处理时,必须综合考虑资金、场地、设备等多方面因素。政府、高校和企业必须做好各项工作的有效配合,通过对科技人才的教育、培训和再教育来提高我国汽车工业的国际竞争力,从而在全球经济一体化所带来的激烈竞争当中立于不败之地。 作者:刘洁 单位:南京农业大学工学院
浅谈冶金建材工业发展策略:冶金建材工业发展策略分析 本文作者:陈振华 1钢铁工业 近年来我国钢铁工业发展迅速,1992年钢产量超过8000万吨,居世界第三位,1994年钢产量超过9000万吨(为9153万吨),跃居世界第二位。据发展规划至2000年,我国钢产量将达1~1.2亿吨,可能居世界首位,发展前景很好。但是,我国钢铁工业在前进中问题也不少。郭廷杰在文章中,分析了当前钢铁工业存在的主要矛盾是:产品品种、质量还不能满足需要;企业劳动生产率低、消耗高、缺乏竞争力,能源供应仍是薄弱环节,节能任务艰巨。作者认为造成这些矛盾的主要原因是企业结构不合理,主要表现在:企业规模偏小(年产100万吨以上钢铁企业产量仅占总量的62.7%),设备容量小(1990年全国县以上钢铁企业,高炉平均炉容103米”,电炉4.43吨,转炉23.27吨,约为发达国家的十分之一),企业组织结构不完善,部分企业仍使用二次化铁炼钢(1991年达870万吨),并为严重浪费资源的小高炉和土法炼焦提供了市场,企业机构庞大、臃肿,严重影响劳动生产率的提高和经济效益的改善。文章对造成上述情况的原因进行了分析,提出了加强宏观调控、完善市场机制,向经济规模和集约化经营发展,以大钢厂为核心组建冶金集团公司,主辅分离,发展第三产业等建议。纪贵东在文章中分析了我国钢铁工业劳动生产率状况〔2〕。指出:1992年全国钢铁企业职工298万人,年产钢8000万吨,人均26.8吨,大体相当于日本的1/25,美国的1/15。国内最好企业(宝钢)达人均200吨,但比日本新日铁687吨/人•年,韩国浦项657吨/人•年,仍低得多。作者认为劳动生产率低的原因:技术装备水平低,企业生产结构不合理,辅助生产及后勤服务庞大,企业组织管理机构重叠低效,职工素质不高,就业压力大。就提高劳动生产率提出应从提高装备水平、改革用工制度、强化现代管理、提高职工素质、分离辅助作业和后勤服务、发展第三产业等方面深化改革。 郭廷杰还就我国钢铁工业节能问题进行了探讨。文章指出:我国1990年重点钢铁企业吨钢可比能耗为977公斤标煤(其中宝钢为810,首钢为875),而同年日本全国吨钢可比能耗为629公斤标煤。文章按主要生产工序分析了节能措施和潜力。如采用大容量节能型焦炉、干法熄焦、余热调湿加煤,采用超碱度烧结矿和酸性球团矿相配合的节能型炉窑和大型设备;采用精料、高压炉顶、余压发电、富氧喷吹等高炉节能措施;淘汰平炉、发展直流电弧炉、转炉复吹、炉气回收和铁水预处理;大力发展连铸;发展热装、直接轧制、连续轧制及节能型加热炉,等等。作者在此基础上对我国2000年钢铁工业能耗作了预测,如高炉、转炉联合企业产钢占70%,电炉钢占30%,全国大型钢铁企业吨钢可比能耗可降至640公斤标煤,略低于日本水平。文章还就近年钢铁工业节能途径和措施提出了一些建议,如加强科学管理和科技节能,大力推广结构节能(压缩二次化铁炼钢和平炉炼钢,取代土焦等),扩大企业规模,鼓励大中小企业协调发展等。 郑硕生就钢铁企业发展战略的几个问题进行了探讨。综述了信息与工程咨询、技术进步和企业文化作为钢铁企业发展战略的重要内容所具有的决定性作用。指出信息是企业竞争获胜的重要因素,工程咨询是实现决策民主化、科学化和程序化的重要保证。技术进步是企业提高经济效益的重要手段,要制定鼓励技术进步的政策、加强考核、保证必要的科技投入,确定技术进步的战略重点(扩大品种、提高质量、节能环保、综合利用以及高起点的技术改造),技术选择的原则应包括基础技术原则(材料、能源、信息)、主导技术原则(高、新技术)和先进、适用与经济合理性原则。企业文化是现代管理思想指导下形成的管理方式,其实质是重视人,重视职工的意识和观念,激发其进取和创造精神,要鼓励职工形成企业的价值观,发挥领导模范行为的作用,增强职工对企业的凝聚力和归属感,并不断根据形势发展创新企业文化。 2有色金属工业 1994年我国有色金属工业继续发展,全年十种有色金属产量达375.2万吨,比上年提高7.5%,由于市场行情看好,整个行业经济效益明显提高。 宋永高就我国铝工业发展战略的一些问题进行了探讨。文章认为:我国铝土矿资源并不丰富,世界人均4.45吨,而我国人均仅1.45吨,按目前开采水平我国铝土矿资源可开采130年(世界200年以上),随着生活水平提高,如人均耗铝由0.6公斤提高到下世纪中期的3.5公斤,则只可开采50~60年,应重视资源保护和节约。关于铝工业发展原料选择问题,认为将是国内国外两种资源并重,指导思想应是效益原则,国内企业面临激烈竞争。关于铝工业布局问题,作者认为利用国外铝土矿生产氧化铭比进口氧化铝合算,故氧化铝基地除国内靠近资源建设外,必将在东部沿海建设,以处理进口矿和其它铝资源,电解铝厂布局应考虑原料、电力和市场,利用国产氧化铝的电解铝厂应重点在中部和西部,利用进口原料则应布局在东部,并随着东部能源(核能)条件改善和靠近市场,东部将会发展迅速,随着铝制品由为国防服务转向民用为主,铝加工业由“三线”向沿海转移趋势将会继续存在。总之,铝工业布局东移将是必然趋势。蒋绪斌在文章中〔6〕,对原苏联铝工业作了全面介绍,原苏联是世界铝生产大国,1989年生产氧化铝350万吨,原铝238万吨,产大于销66.5万吨,对国际铝市场影响很大。原苏联解体后,一方面大量抛售铝,以缓解国内经济困难,另一方面铝工业面临成本上升、装备老化、供销渠道(原各加盟共和国之间)受阻等问题。作者认为对我国的启示是:要有一个稳定的政治经济环境,搞好铝电结合,发挥规模效益,加强与原苏联各国的铝业合作。丁立言在文章中〔了〕,介绍了发达国家再生铝情况,指出80年代以来,由于再生铝能耗仅占原铝生产的5%,普遍重视再生铝的回收,再生铝在原铝中的比重,1980年为21%,1987年为27%,1992年达36.7%,其中日本达98.74%,意大利、美国、墨西哥等均超过50%。 万臻新就我国铜工业发展问题作了分析〔8〕。文章指出:我国铜工业发展较快,铜产量由1952年的1.05万吨,发展到1990年的50多万吨,年平均增长7%。但我国铜消费增长更快,长期以来我国铜自给率在50%~60%,据预测至2000年我国铜消费量可达125~185万吨,供需矛盾还将扩大。我国铜工业发展艰难,探明尚未利用的铜资源丰度不够,建设条件不好;现有铜矿山困难重重,难以在40万t/a含铜量基础上有大的发展;废杂铜回收利用不力。作者提出:发展铜工业首先必须立足于国内,重视原料工业建设,鉴于铜矿山建设还贷期长(15~20年),国家应加大投资比重,实施优惠政策,并在建设方针上深化改革,积极对现有企业进行技术改造,一般可节省投资和缩短建设周期30%,作好废杂铜的回收与利用,我国再生铜产量约占25%~30%,国外可达60%~70%;充分利用国外资金和资源,以进口铜精矿为主,适当进口铜废料、精铜和铜材,满足国内需要。曹异生就当前铜熔炼建设过热问题提出异议〔9〕。文章指出:1991年我国粗铜生产能力42。71万吨,当年产粗铜38.46万吨,达实际能力90%,但1992年起,铜熔炼厂建设掀起高潮,据调查已开工扩建和新建19家(新增能力26.51万吨),即将开工建设的14家(新增能力35.9万吨),设想准备建设的还有9家(可新增能力69.3万吨),如全部建成粗铜生产能力将达173万吨,为现有能力的4倍,生产能力将居世界首位。文章对建设铜熔炼厂基本条件(主要是原料)进行了分析、经详细计算,国内至2000年矿山铜含量生产能力仅46万吨,产量水平40万吨左右;由于我国铜白给率仅64%,长期靠进口弥补(至1991年已系计进口550万吨),通过详细分析,认为至2000年我们可争取到的进口铜精矿含铜约为10~15万t/a,据此,至2000年国内可供熔炼的铜含量为50~55万吨,考虑留有余地,国内铜熔炼能力最多只需增加20~30万吨。作者认为,对当前盲目建设铜熔炼厂应十分慎重,并建议重点抓老厂技术改造,限制小铜厂发展,否则会造成极大浪费。 曹异生对我国铅锌工业现状作了介绍,并预测了发展前景。我国铅锌工业发展较快,累计投资40亿元,形成年产铅45万吨、锌70万吨的生产能力,成为世界重要铅锌生产大国(1992年铅居世界第三位,锌居第口位)。过去我国铅锌产量尚不够国内需要,但从1986年起已自给有余,1992年产量为消费量的比例:锌137.5%,铅132.1%,产品开始进入国际市场。文章从消费领域分析着手,采用回归分析法和弹性系数法,预测至2000年和2010年我国铅锌需求量分别为35万吨(铅)、85万吨(锌)和50万吨、120万吨。作者指出:我国铅锌工业发展有喜有忧,90年代铅锌将会有较大发展,但面临国际市场的激烈竞争,需要努力降低成本,提高产品质量,建议重点开发锌高铅低资源,适应市场需要,抓紧中小企业技术改造,提高技术经济指标,大力开拓国际市场,促进铅锌产品出口。 李恩生就锡工业生产与消费等发表专文。文章介绍了我国锡资源丰富,至1991年保有表内金属储量373.6万吨,以脉锡矿为主。近年来世界锡产量略有减少,1991和1992年世界精锡年产量在20万吨徘徊,国际精锡消费呈持平状态(1991年为22.14万吨)。我国1991年精矿含锡和精锡产量名列世界第一和第二位,1992年产量分别为4.58和3.96万吨,国内消费目前约为1.5万吨(预测至2000年可达2.55万吨),锡工业存在主要问题是:砂矿资源消失、老企业资源枯竭、资源破坏严重、技改资金不足、产品结构单一、经济效益不高。近年来国际锡贸易量在13~13.6万吨之间,国际锡生产国协会(我国已加入)限额我国精锡出口不超过1.5万吨(实际超过),但1991年我国进口马口铁耗汇(26632万美元)超过出口锡产品创汇(14042万美元)。文章就我国“复关”后锡工业形势进行了分析,认为我国锡工业产品价格优势已逐渐消失,精锡成本按公布外汇牌价折算已超出国际锡价现货价,竞争力不强,加之世界锡消费变动不大,我们增加锡出口,只会带来锡价下跌,创汇并未同步增加。文章最后提出了若干对策和建议:控制精锡产量,至2000年前总量应控制在4一4.5万吨(出口按1.5万吨);测算脉矿含锡小于0.5%、砂锡矿含锡小于0.18%的资源暂缓开采,国内锡冶炼能力仅发挥60%,不宜再新建锡冶炼厂;改革产品结构,争取多出口锡制品;加强老矿山外围勘探,提高综合回收水平,优先开发富矿;开展多种经营,扩宽经营渠道,弥补锡工业企业经济效益不足。 3云南冶金工业 1994年云南冶金工业取得好成绩,钢产量超过130万吨,十种有色金属产量32万余吨,提前实现“八五”规划目标,取得较好经济效益。姚天佑在1994年全省冶金工作会议上,总结了改革开放以来的成就,提出了发展规划,布署了1994年工作。报告指出:云南1993年产量与1980年相比,钢增长1.28倍、生铁增长2.07倍、十种有色金属增长3.55倍,并在提高产品质量、调整产品结构、资源综合利用、节能降耗、安全环保、科技进步、经济效益等方面均取得很大成绩。报告提出了云南冶金工业发展规划:指导思想是充分利用资源和能源优势,加快云南冶金工业发展,钢铁工业达到产品数量基本自给,有色金属要加速优势资源开发,拓展深度加工,为国家多作贡献,规划目标是至2000年,钢产量230万吨,生铁200万吨、钢材180万吨、锰矿石60万吨、十种有色金属50万吨(地方33万吨)、有色加工材6万吨、实现利税20亿元(地方16亿元),发展布局上,全省形成十个各具特色的生产基地。报告并对1994年工作做了布署。龚振华从资源、基础、外部条件(能源交通)、市场、环保、资金、经济效益和社会效益等/t个方面,论述云南冶金工业可以发展成为省的支柱产业之一,按规划实现,至2000年工业总产值可达110亿元,实现省政府提出超百亿元的目标〔‘3〕。1994年8月,冶金部部长刘淇、副部长王汝林,同云南省省长和志强、副省长李嘉庭及有关方面负责人,就加快云南冶金工业发展进行了商谈,冶金部表示积极支持云南钢铁工业发展,重点建设昆钢,并可选择一、二个条件好的铁厂,建成30~50万吨能力钢铁企业,支持云南建成我国的富锰矿基地,冶金部协助列入计划,支持云南建成国家级黄金基地,争取引进技术和资金加快矿山建设,积极支持云南与周边国家合作开发矿业。云南省政府表示,把云南冶金工业作为支柱产业建设决心不变,已定的发展目标和建设任务不变;已给企业的优惠政策不变;云南冶金工业管理体制不变。 关于云南钢铁工业发展,龚振华在文章中简介了云南钢铁工业现状,全省1993年有县以上钢铁企业44个(大型企业仅昆钢一家),6.5万职工,固定资产18.1亿元,产钢114万吨、铁153万吨,钢材109万吨,存在的主要问题是:矿山滞后、装备老化、小型企业多且基础差、区域不平衡,品种、质量、数量还不能满足省内需要。文章提出云南钢铁工业的发展战略是:在一段时间继续以数量增长为主,然后分层次推行结构优化;为实现2000年全省规划目标,其发展方针,一是依托昆钢,确保2000年实现200万吨钢的综合生产能力,合理布局,滇中、滇西、滇东北和滇南都能利用当地资源,立足。 当地市场,发展地方钢铁工业,优化结构,鼓励和支持新技术发展,特别是电炉短流程和最终型连铸技术;协调发展,大、中、小企业,省、地、县企业,国有、集体、合资企业,都要发挥各自优势,扬长避短。陈启忠就调整钢铁工业产业结构,加快云南钢铁工业发展发表文章〔,幻。文章指出,即使按省规划实现,至2000年云南钢材供应尚缺口80万吨左右,云南钢铁工业必须上一个新台阶。文章在分析了国内外钢铁工业发展趋势和产业政策后,提出了云南钢铁工业产业结构优化的途径:利用云南电力优势,发展短流程炼钢工艺;技术装备必须高起点,发展具有国际先进水平的,以超高功率电炉和炉外精炼为特征的,短流程连铸连轧的新型钢铁企业,向产品多元化发展,发展中宽热轧带钢、不锈钢、硅钢系列产品;有计划地发展直接还原铁、锻热压块、金属化球团、脱碳粒铁等炼钢新原料,多渠道集资,发展钢铁工业。最后就钢铁市场进行了分析,提出了建议开发的产品方案,特别对特钢产品市场及外延产品开发提出了建议。任廷孝在全省地县骨干炼铁厂会议讲话中,对全省小高炉炼铁发展状况、科技进步、综合利用、主要问题进行了总结,并对云南地县炼铁企业的发展指导思想、经营方针、矿山及焦炭基地建设、技术改造方向等提出了若干意见。傅先良从云南锰矿资源特征、锰铁高炉熔炼的优点等分析,提出云南发展高炉锰铁的建议。 关于云南有色金属工业发展问题,姚天佑在报告中提出,2000年前发挥现有及新建骨干企业作用,形成滇中铝铜铅及材料、滇东北铅锌锗及材料、滇南锡及铅锌铜镍、滇西南铅锌银、滇东南锌锡锑、滇酉北铅锌及锡、滇东10万t/a电铝及铅锌硅、哀牢山国家黄金生产等八个生产基地。杨炜、刘星等发表调研报告,针对个旧地区以锡为主的支柱产业面临的困难,即结构悬殊及产品附加值低,锡资源减少及市场竞争加剧,老企业包袱重等,提出开发巨大霞石资源,生产氧化铝、钾碱产品和水泥,作为今后主要接替产业,同时发展有色金属冶炼及深加工,开发铜、锌资源,以及发展轻化工业等。焦苏华从分析云南铝工业现状出发,提出应优先发展云南铝加工工业的论点〔2。〕。文章认为,发展铝冶炼存在高能耗、环境污染、原料靠外进口等问题,提出铝冶炼发展速度要有所控制。而铝加工工业在云南经济发展中有广阔前景和潜在市场,发展铝箔为云南“两烟”工业配套,包装铝箔可带动相关产业发展,铝型材有广阔的潜在市场,并可开发印刷用PS板及电气用铝材等。文章在剖析云南铝加工工业存在问题的基础上,提出建立铝加工企业集团、建立铝加工技术研究中心、加快人才培养、加强技术改造步伐、改革管理体制等建议。此外,赵惠英和杨涌分别就云南玉溪地区和兰坪县铜资源开发发表了看法〔?‘,2忿〕。文章对资源情况、开采现状及问题、发展铜生产建议等作了论述。林万儒就文山州矿产资源的开发与保护发表文章。介绍了文山州本富的有色金属资源,分析了矿产资源损失的方向和原因,提出合理开采、充分回收、综合利用的意见。 4金属市场回顾与展望 1994年由于日本、欧州、独联体钢生产下降,至上半年钢产量比1993年下降1.9%,8月份开始回升,9月份起日本开始增产,使全年钢产量预计为71640万吨,略比1993年(72630万吨)减少约900万吨。但1994年西方经济继续复苏,全年钢消费量估计增加3.9乡命因此,1994年世界钢材价格虽有所波动,且地区不一,但总体上价格有所上升。国际钢价自1993年n月跌入低谷后,至1994年中期约上涨2%~5%。一季度美、德、法线材逐步提价,二季度欧州型钢、远东钢坯、亚洲板材等均提价5%以.上,三季度日本对中国出口的板材、轧材、带钢均要求提价10~20美元/t,其中无缝管达20%~30%。年终由于中国进口钢材减少,远东地区钢材价格有所回落(特别是线材和小型材)。我国钢材一直供不应求,1993年共进口钢材3034万吨,其中12月分达454万吨,1994年上半年进口势头不减,1~5月共进口820万吨,估计全年可达1800万吨。进口钢材严重冲击了国内钢铁工业,1994年9月份国务院发出完善钢材进口管理的通知,加之国内钢材价格下跌,进口已无利可图,进口势头才减缓。我国钢材价格,主要受需求而不是受成本所影响〔24〕,由于国民经济高速增长,固定资产投资不断扩大,造成钢材供应偏紧。自1992年3月价格放开,实行市场价格后,国内钢材价一路攀升,1992年价格上涨一倍,1993年上半年又上涨30%,国内钢材价格已高出进口钢材平均价的30%~40%,改变了国产钢材价长期低于国际市场价的状况,从而刺激了钢材的大量进口,加之国家实行宏观调控,紧缩银根,压缩基建规模,国内钢材出现供过于求,使钢材价格受到很大冲击,1993年下半年平均价格下降25%。1994年受进口钢材冲击,价格一直起不来,年中国内各钢厂钢材大量积压,销售价已跌至成本价(2850~3000元/t)边沿或以下,加之贷款拖欠严重,钢铁企业经济效益普遍不好。至年底尚无明显好转。 1993年世界有色金属市场一直不景气,出现较为严重的供过于求。产量增长趋缓(约0.22%),消费增长有限并存在地区差别,但贸易非常活跃,投机气氛增强;价格在大起大落中趋于下滑,但是1994年世界有色金属市场将明显好于1993年〔25〕。据预测,1994年西方七个主要工业发达国家国民生产总值将增长2.2%~2.4%(1993年为1.1%),发展中国家继续保持较高的增畏速度(5.5%~6.5%),从而促进了有色金属的消费和生产。据预测报道:1994年全球产钾量1102.5万吨,铜消费量1132.5万吨(19岛年为1095万吨),全球铅产量443万吨,消费量达463万吨,全球锌产量预计为544万吨,比1993年下降0.8%,消费量预计为567万吨,增幅3.2%,全球锡产量预计为11•7万吨,比1993年下降8.6%,西方国家铝产量预计为1445万吨,低于1993年的1512万吨,而实际消费量为1574万吨,增幅3.1%,西方国家镍产量为57万吨,而实际消费量预计为67.7万吨。以上可见,1994年主要有色金属产量低于消费量,因此,促使有色金属价格全面上涨,伦敦金属交易所(LME)几个时期主要有色金属价格见表1。特别是锑价戏剧性大涨,由3月的1719美元/t,至6月达3150~3300美元/t,9月更达到5360~5500美元/t。国内有色金属价格受国际市场影响,与钢材价格下跌相反,一路攀升。上海金属交易所(SHME)和深圳有色金属交易所(SME)1994年四个季度铜铝成交价见表2。其它金属也均逐步上升,锑价由年初的8000、10000元/t,最高升至45000~50000元/t。 1995年金属市场预测,有关报道均较乐观,主要是西方国家经济继续恢复,预测国民生产总值将增长3.9%;东欧及独联体经济也将停止继续衰退,加上发展中国家继续以较快速度发展,1995年钢材及有色金属需求将进一步增长,价格将进一步_L涨。 1995年世界钢产量将有较大幅度增长,世界钢消费量将达7.17亿吨,接近最高的1989年,钢材消费量达6.5亿吨。过去20年钢材消费平均年增长2%,今后可能达2.8%。1995年钢铁产品价格将会缓慢增高。首先因为原料价格上涨,世界主要铁矿石出口国1995年粉矿价格将上涨5.8%~9.3%,球团矿将提高售价12%一20%,废钢价格也将上涨,必将促使钢材价格上涨。据已见报道,日本六大钢铁公司宣布1995年出口钢材平均_L涨10%。由于热轧、冷轧、镀锌钢板需求看好(欧州增5%,日本增7%),1995年价格可能提高40~100美元/t,德国、乌克兰等国也将提高线材销价(德国拟提高80马克/t)。1995年国内钢材市场情况是:社会需求将平稳增长,需求总量将达1亿吨,国内生产能力充足,预计钢材产量8800万吨,比1994年增10%,并有增产条件;钢材进口将继续回落,国际钢材价格上升和1994年国内钢材价格持续下跌,将有利于钢材出口而不利于进口,预计全年进口钢材会在1200万吨以下,且主要是国内短缺品种,价格将稳中有升,随着进口钢材减少,库存消化,预计国内钢材将由供大于求逐步向供求平衡方向发展,促使价格合理回升,由于国际钢材价格看好,国内钢材价格还有进一步趋于坚挺和上升的可能。 1995年世界有色金属需求形势看好,估计西方国家在经济衰退后的两年里,金属需求增长率达10%~15%。据预测:全球铜产量将达1157.5万吨,增长5%,铜消费量将达1165万吨,增长2.9%;铅产量456万吨,消费量475万吨,锌产量为550万吨,增长1.1%,消费量为587万吨,增长3.5%,锡产量为12.05万吨,增幅1.9%,西方国家镍产量为58万吨,需求量为69.3万吨(有文章分析全球消费量超过90万吨);西方国家铝产量将降至1433万吨,而消费量将达1631万吨,增幅3.6%。各主要金属的消费量将超过生产量,由于原料短缺,库存减少,故将促使价格上涨。据有关预测,1995年有色金属价格为:铜2755~3000美元/t,铝1563~1800美元/t,锌1065~1100美元/t,铝646~700美元/t,镍6550~5000美元/t,锡5908~7000美元/t,均比1994年年平均价有较大幅度提高。国内有色金属生产将进一步发展,除铜需进口外,其余金属均可满足需要,并将增加出口。近年来,我国有色金属价格已基本与国际市场接轨,国际市场价格直接影响国内价格,故1995年国内有色金属价格必呈上涨趋势。同时,由于国内有色金属冶炼能力偏大,而原料(矿山)生产能力严重不足,1995年必将出现原料大战,抬高原料价格,以及外部条件(能源、运输提价)影响,生产成本也将上升,推动价格上涨。此外,本刊1994年还发表了电子工业引线框架材料、铜线杆等市场分析专文,以及国内外铝市场综合评述等,不一一叙述。 浅谈冶金建材工业发展策略:冶金建材工业色彩赏析 本文作者:李庆福 色彩是客观存在,人类无时无刻不与色彩发生密切关系。色彩最善于赋于人们以各种各样的感受,因而是人类美化环境、美化生活的最重要、最有效的手段之一。作为建筑色彩来说,不仅在建筑艺术领域中是举足轻重的一个方面,而且在体现建筑功能方面,也具有重要的作用。民用建筑是这样,工业建筑也是这样。尤其是就建筑功能而言,工业建筑的色彩设计比民用建筑更为重要,涉及的内容更为广泛。因为第一,处理好工厂建筑的色彩设计,提高其建筑效果,不仅可创造舒适的作业环境,使生产人员得以美的感受,而且可以从精神功能方面启迪工人爱厂如家,提高其劳动积极性。显然,这是发挥人的主观能动作用,提高生产效率的有效措施。第二,可利用建筑色彩的功能,向生产人员提供视觉上的警告和辫识的信号,防止生产事故,保障安全生产。第三,处理好厂房内部的色彩设计,可改善工人的视力作业条件,提高操作的准确性,这是提高产品质量和数量的重要保证。第四,好的建筑色彩设计,可使人们精神舒畅、心情愉快,这在心理作用和精神功能方面,能够降低生产人员的疲劳强度,增进健康水平,从而提高劳动出勤率。近些年来,国外在工业建筑设计中,极为重视人类工程学的研究,而建筑色彩设计,正是其中的重要内容之一,因此受到普遍的重视。目前,色彩在现代化的工厂建设中,正在被广泛地运用,发挥着愈来愈大的作用。现仅就冶金工厂的建筑色彩设计,作一些粗浅的分析。 一、必须彻底改变灰黑污浊的面貌 长期以来,我国建筑界对工业建筑的色彩设计是不重视的,尤其是冶金工厂的建筑色彩,更是无人问津,因而造成厂区建筑色彩单调、一片灰黑的状况。即使在建设初期厂房内部喷刷了白灰,但由于年久无人管理,早已沽满污垢,也变成灰黑的颜色了。这样的生产环境,不仅严重危害着工人们的健康,而且给生产造成的不良影响也是巨大的。因此,今后的冶金工厂建筑设计,必须彻底扭转这种违反科学的局面。正在建设中的上海宝山钢铁厂,在建筑色彩设计上为我们提供了一个令人欣慰的先例,把人们印象中又黑又脏的冶金工厂,建设成了一座绚丽多彩的现代化工厂。该厂的建筑设计中,非常重视建筑色彩的处理。一开始就在建筑设计统一技术条件中,对建筑色彩设计作出了明确规定:将全厂区的厂房建筑按其生产属性划分为五个色彩区,规定每个色彩区的主要厂房建筑,均采用同一基调的建筑色彩;并对全厂的辅助建筑物的建筑色彩,也分别作出了统一的规定,其具体色彩规定,详见表1和表2。由表1、表2可见,宝钢的建筑色彩是丰富多彩的,并且按功能分区做不同的建筑色彩处理,既有变化、对比,又有协调统一,体现了现代化钢铁联合企业的全新风貌。 二、厂区内建筑物的外部色彩设计 建筑物外部色彩的设计,应根据其周围环境、气候条件以及建筑物本身的性质、功能、体形、规模等方面的因素,进行统盘考虑,这是建筑色彩设计的基本原则。对于冶金工厂来说,其厂区内建筑物的外部色彩应如何具体处理?笔者认为,应考虑以下几个方面的内容: 1.整个厂区的建筑外部色彩,在色相的选择上应避开红色、金黄色等过热的色相。因为冶金工厂的工人,在全部生产过程中,都是与火红的铁水、熔渣、钢水、热钢锭钢坯等打交道,一是高温烘烤,二是火光刺眼,如果建筑色彩也处理为热色、火色,则必然会导致内外夹攻、火上加火、热中增热的局面,从而加剧生产者心理上的灼热感和疲劳感。因此,整个厂区建筑物的外部色彩,都应选取偏冷或中性的色相,如淡绿、淡蓝、浅灰绿、浅蓝绿以及浅咖啡、银灰等等。这样,工人在上下班时,行走在厂区会有轻快、凉爽、舒适之感。 2.在色彩的彩度选择上,应以低彩度、力求淡雅为原则。这一方面是由于淡雅色彩的建筑物容易与其周围的绿化环境相协调;另一方面,由于冶金工厂的生产特点是劳动繁重、精力高度集中,火光刺眼、噪声较大,工人们在心理上总是希求一个轻快、安静、凉爽的环境。而清淡、雅致和恬静的建筑色彩,可以为人们提供一个清心悦目的环境,使人们得以轻松、愉快,这对确保工人的健康和提高生产效率及产品质量均可起到较大的作用。而高彩度、过艳的色彩,只能加剧人们心理上的紧张、烦乱之感,使人们的疲劳得不到良好的休息。另外,对于地处南方的冶金工厂来说,低彩度淡雅的室外色彩,对于反射太阳辐射热,改善厂房室内热环境,也是极为有利的。 3.如前所述,整个厂区建筑物的外部色彩,虽均应以偏冷一些的色彩或中性色彩为基调,并力求协调统一,但在协调统一中还应求得变化、对比。因为有变化、对比的色彩才有生气,才能活泼、动人。那末,如_何求得变化、对比了第一,可以像宝钢那样,按不同的功能进行分区,如炼铁区、炼钢区、轧钢区、机修区等等。对不同区域的厂房建筑,采取不同的外部色彩,而各区域的建筑色彩之间,又要互相有联系、差异不过大。这样,就会使全厂区的建筑色彩既有联系、协调,又有变化、对比。第二,在同一个色彩区域内,也应在协调、统一的色彩基调中,求得变化和对比。比如对于区域内部形体小的办公和生活福利建筑,可以选取明度高、色相偏暖、彩度稍艳一些的建筑色彩。这样就可以与形体高大、色彩偏冷的厂房建筑形成对比的效果。而且,办公、生活福利建筑物就会像建筑小品的作用一样,对厂区的建筑色彩起到点缀、润色和补充的作用。另外,对厂区内的烟囱等高大构筑物,均涂以红白相间等醒目色彩,这一方面可丰富厂区的空间色彩,更重要的是为航空飞行提供信号,以确保安全。还有,对厂区内不同功能的管线(如煤气管、氧气管、油管、水管等等),分别涂以不同的色彩,这样既可取得色彩变化、对比的效果,又对操作者识别各种管道,以及保养和安全等方面,创造极为有利的条件。第三,对每一座单体厂房建筑物来说,除了大面积的统一色调,如淡绿、浅蓝、银-灰等色之外,还应配以其它色调的线条,如在檐口、栏杆、勒脚和门窗等处,以求得变化、对比的艺术效果,避免出现色彩单调、呆板的弊端。但是,在运用变化、对比的处理手法的同时,须往意两个问题:一是配色的运用要适宜,不能喧宾夺主,而要烘托、陪衬,突出主题,为基调服务。也就是说,整个区域内点缀、对比的色彩不能过多、过杂,以免冲击了基调,导致杂乱无章的局面。对于单体厂房建筑来说,色彩对比时要注意对比色与基调色的面积比例,对比色的面积要显著的小一些。特别是用艳色作为对比色时,其面积比例更要严格控制,否则可能造成眩目刺眼的后果。二是色彩的对比不宜过强,因为过分强烈的色彩对比,容易使人产生疲劳,引起人们心机跳动和情绪不安。 三、厂房内部色彩设计 厂房内部的色彩设计,以处理好环境色、设备色和聚焦色为主要内容。 1.环境色 所谓环境色,是指围绕着生产机械设备的建筑空间色彩,亦称为背景色。厂房内部环境色的设计选择,应考虑多方面的因素,如厂房的生产性质、工艺布置、设备状况、室内温度以及采光通风要求等等。对于冶金工厂来说,绝大多数为热车间,生产都是围绕着熔融或赤热的钢铁展开的。因此,其内部环境色宜采用沉静的冷色调,以缓和生产工人心理上的紧张、灼热之感,并恢复视力的疲劳。即利用建筑色彩的功能来改变室内气氛、创造室内良好环境。另外,厂房内部环境色也应以选择低彩度,力求淡雅为原则。一方面是因为过艳和.过杂的色彩,会导致生产者心情烦燥不安、精力分散、视力模糊不清,并加剧疲劳感;另一方面,过艳的环境色会削弱甚至破坏聚焦色的信号功能效果,给安全生产带来危害。利用色彩处理的反射效果来改善厂房的室内照度,也是内部环境色设计中应遵守的原则之一。因此,从这个角度上来看,厂房内墙面、天棚面等大面积色彩,也是以采用明度较高的浅淡色彩为好。 2.设备色 厂房内的生产设备,是工人在生产过程中视力集中的部位,因此其色彩的选择首先应考虑如何减少眼睛视力疲劳这个因素;同时又要确保其色调能与加工部件明显的区分开来,避免混淆,以确保产品质量和安全生产。特别是对于机械加工性质的车间来说尤为重要。具体做法如下:第一,设备色应比厂房内部的环境色稍深一些。这样,在浅淡的背景色衬托下,使设备更为醒目。第二,应选取沉静、有利于视力保护的色调,如苹果绿、灰绿、蓝绿等,以使生产者得以清心悦目的感受。第三,不应采用高光泽的色调,以避免由于镜面反光作用而导致眩光。 3.聚焦色 所谓聚焦色,包括两个方面的概念。其一是指警告标志色而言,即为了确保安全,用最明亮、最醒目的色彩来标志和描绘所有危险性部位,为人们提供视觉上的警告,或指引人们注意安全出人口及疏散的路线等等。如车间上部开行的吊车、地面上行驶的运输工具、有触电、爆炸、火灾、毒气等等危险性的部位,以及危险障碍物、未加围栏的坑洞、有危险灾害的机械设备、太平门等等。聚焦色的第二个概念是指识别标志色而言。即为了便于保养维修和抢救生产事故,将电缆和各种不同用途的管道均涂以具有明显识别性和诱目性的色彩,为工作人员寻觅和识别复杂的管线系统创造有利条件,以避免因识别错误造成生产事故。 在设计中,应根据色彩的诱目性、认识性和可读性的特点来选择厂房内部的聚焦色。一般来说,彩度浓的红色、黄色、橙色以及红白相间、黑黄相间等色彩的明视度高、醒目效果好。所以警告标志色,如火警、危险、停止、注意等等,均选用这些色彩。绿色、蓝色也有一定的醒目效果,但不及前者。 国外有些国家专门制订了工业安全颜色和管道识别规范,对工厂聚焦色的选择予以法律性的规定,全国统一,具有很大的优越性。 色彩的诱目性、认识性和可读性受其背景色(即内部环境色)的影响较大、当背景色和标志色的色调比较接近时,则标志色的诱目性、认识性和可读性将被破坏,甚至完全丧失标志作用。因此,鉴于人们习惯于用红、黄、橙等高彩度的热色相作为聚焦信号色,所以为了提高这些色彩的诱目性、认识性和可读性的效果,厂房内部的环境色以处理为低彩度、淡雅的冷色调为好。 另外,在处理厂房内部粗大管道的识别标志色时,要注意强烈的大面积标志色彩可能干扰工人对工作的全神贯注,引起精神分散,甚至会导致操作质量低劣和生产事故,同时也会造成工人视觉疲劳。因此,对于粗大管道的识别标志色不宜满涂,可采取涂带状色、环状色或在局部位置、关键位置涂标志色等等措施。这样,既可达到识别目的,又避免了因大面积艳色所带来的弊病。 总之,厂房内部色彩的设计,要考虑多方面的因素,并且在选择环境色、设备色和聚焦色时,要注意处理好其相互之间的衬托关系,以便更好地发挥建筑色彩的功能,达到美化环境、提高生产效率和产品质量、减少生产事故,以及增进工人健康水平等目的。 当代世界,正处于以信息技术为中心的新的技术革命时代。冶金建筑设计也必将跟上时代步伐,日新月异地飞速发展,不仅会体现在新技术、新结构、新材料方面,而且将体现在重视人类工程学的开发,进入以协调人一机一环境的相互关系为中心的新的设计领域,其中建筑色彩设计将是主要内容之一。因此重视建筑色彩设计是时代赋予建筑师的使命,是建筑设计时代精神的具体体现。 浅谈冶金建材工业发展策略:现场总线在冶金建材工业中的运用 本文作者:房启超李培松斯可克单位:江苏淮钢集团有限公司冶金自动化研究设计院 经过多年的论证和争论,国际电工委员会在标准IEC61158中,最终采纳了多种现场总线于一体的折中方案,看起来是把最终选择推给了用户,但从技术角度看这种选择并非是无章可循的。通过对不同现场总线技术特点的深入分析后,我们认为选用哪种现场总线技术的主要依据是:应用对象的类型和现场设备的种类。本文首先分析冶金工业自动控制及现场设备的特点和基金会现场总线(FF)的特点及优点,然后介绍基金会现场总线在冶金工业应用的实例。 1冶金工业自动控制的特点 冶金工业虽然属于流程工业,但它的控制内容却是热工过程控制(典型的如加热炉)和运动逻辑控制(典型的如轧钢)的混合,其中许多还带有批控制的特性(如转炉炼钢等)。冶金工业的现场设备既有温度、压力、流量、液位变送器和调节阀等热工仪表,也有位置编码器、调速电机这类机械量测量和运动逻辑控制设备等。冶金工业热工过程控制系统中回路控制所占比例通常不大,而采集检测占大部分。冶金工业过程控制系统大部分属非易燃爆炸性质,少数需防爆的(如煤气)也可划归I类防爆区从而可使用隔爆技术。因此每条总线上可挂较多设备(如16台),有节省90%电缆的明显效果。 冶金工业过程控制系统仍存在许多不易测量的参数和不易控制的过程,所以软测量(即间接测量)和先进的控制策略(如专家系统)等也是非常需要的。冶金工业环境较恶劣,主要是温度、粉尘、振动和电磁干扰等,需要现场设备有较强的环境承受能力。 从经济角度看,冶金工业属于大规模工业,特别是大、中型企业设备投资巨大,物流、资金流规模巨大,使其有经济实力使用高档次的自动控制设备。市场竞争的压力也使其不得不提高其自动控制水平,它们已经或正要实现从检测到企业管理各层次、全系统的信息化和自动化。但是,市场竞争又使得利润趋于微薄,特别是中、小型企业不得不降低自动控制设备的档次,其自动化水平往往还停留在基本检测和必要的单机控制。 2基金会现场总线(FF)的特点和优点 基金会现场总线的低速总线H1直接联接到现场设备(变送器,阀门等),支持传统的两线制供电和本质安全。高速总线HSE用于大量的H1总线链接桥路或与集中的控制器联接,与DCS控制总线有些类似。与其它现场总线一样,FF是全数字化的通信总线。FF现场总线采用设备描述技术和互可操作测试,使其开放性和互可操作性最好,不同公司的产品可做到像4~20mA设备一样即接即用。 与其它现场总线不同的是,FF-H1现场总线将控制分散到总线上的现场设备中,从而分散了控制风险,弱化甚至取消了集中的控制器,减少了系统硬件数量。目前FF支持的现场设备以热工过程仪表为主,例如温度、压力、流量、液位、浓度、酸碱度等变送器和调节阀。FF不排斥远程I/O设备,对于简单的信号采集来说,这仍然是最经济的选择。FF不排斥PLC,它把逻辑控制器仅看成一台智能现场设备。与复杂、低速的热工回路控制不同,简单快速的逻辑控制并不需要控制彻底分散,所以PLC还是相对集中的控制器。FF也不排斥PLC常用的总线,如Modbus等,对那些与H1总线无关的信息,可直接通过它们和上位机通信;对PLC中与H1总线有关的信息则通过接口卡和其它现场总线设备交换信息。 由于控制被分散到现场设备中,系统由有控制功能的智能设备垒砌而成,系统规模的变化主要在于智能设备的数量不同而无其它本质区别。这类系统的一个特点是:在小系统上被证明的功能,可以简单地推广到大系统上,而且系统规模越大,其优越性越突出。 现场总线技术是从控制室向现场设备的一次大变革,使现场设备数字化、智能化、网络化。它带来的主要优点是:(1)来自现场设备的信息量增加几十倍,这些信息除用于控制以外,大量的用于维护、诊断和管理。控制系统从传统的I/O卡扩展到现场设备。许多原来要到现场完成的工作如校线、诊断、调试可方便地在控制室操作站上完成,原来需要停电的维护现在可在运行中进行。许多原来要手工完成的管理文档现在都由计算机自动生成和保存。(2)节省大量电缆(50%~90%),节省盘柜、硬件设备、控制室面积及相应的施工工作量,这是既先进又节省的技术。(3)硬件设备的简化,控制功能的分散,包括现场设备在内的实时自诊断技术都导致了控制系统可靠性的提高,而数字化又必然导致控制系统的精确度和鲁棒性的提高。 对于现场总线技术的优点,往往仅仅被简单地理解为/节省电缆0,实际上只有在我们尝试到充分信息化带来的好处后,才会发现节省电缆只不过是现场总线技术的表面和非首要的优点而已。 现举例说明如下。 图1是典型的基金会现场总线控制系统框图。此系统集成了仪表控制(彻底分散),电气逻辑控制(适度分散),信号采集(集中或远程I/O就地),先进控制和企业管理,即所谓EIC一体化,管控一体化。以一大型现代化高炉为例,它可分为炉顶、槽下配料、炉身、水渣、循环水、热风炉、制煤粉、喷煤粉、余压发电等部分,共使用约380台压力、流量、液位变送器,约100个控制阀门,数千个采集和逻辑信号。现场到控制室平均距离约250m。可以这样来粗略估算,对于380台变送器,100个阀门,只要用(380+100)/16=30根H1现场总线,而不是通常的480根电缆,节省450根,节约的长度为450@250=112500(m)。其余上千个开关量信号和温度信号则由分布在各现场的约20台PLC或远程I/O就近连接控制,而它们仅由2根冗余的Modbus总线与系统通信,估计节省60%的电缆。更重要的优越性是系统可通过现场总线直接、在线地管理、诊断和维护那些智能现场设备。将冶金工业自动控制的特点与基金会现场总线(FF)的特点和优点对比,可以说基金会现场总线(FF)在冶金工业应有较为广阔的应用前景。 3基金会现场总线在冶金工业的应用实例 例1:煤气混合控制中高炉、焦炉煤气通过混合调节达到压力和热值的稳定。为防爆采用本质安全系统,硬件连接如图2所示。一条H1现场总线共挂11台现场总线仪表,由3个安全栅进行限能隔离以保安全。所有控制计算都在现场总线仪表中完成,包括气体流量温压补偿、压力流量串级调节和热值修正配比调节。下装在现场总线仪表中的软件功能块的连接如图3所示。高炉煤气温度输入AI-t1、压力输入AI-p1和流量输入AI-f1经ARTH-1进行温度压力补偿后到PID-1功能块中进行副环调节,其设定值来自流量分配计算功能块ARTH-3,它的输入是来自混合煤气压力输入AI-p3经PID-3主环调节和热值调节PID-4的结果。当混合煤气压力波动时,同时调节高炉焦炉煤气的阀门开度,以维持压力稳定。而混合煤气热值波动时,则改变高炉、焦炉煤气的阀门开度的比例,以维持热值稳定。各虚线方框为现场总线仪表,方框内圆圈表示内装的软件功能块,功能块间的联线表示通过现场总线通信的信号连接。 例2:某6000m3制氧机(含提氩)成功地实现现场总线控制。 其系统为双操作站冗余,4条H1总线共挂32台现场总线仪表,完成出空冷塔空气压力控制;空冷塔液位控制;下塔液空液位控制;液氨蒸发器出水温度串级控制;空透出口压力防喘振调节;1#增压机出口压力控制;2#增压机出口压力控制;出冷箱污氮压力控制;粗氩液化器氩侧压力控制;粗氩液化器氮侧压力控制;纯氩塔上部压力控制;纯氩塔下部压力控制;纯氩泵出口压力控制;纯氩冷凝器液氮液位控制;粗氩冷凝器液空液位控制;粗氩塔下部液氩液位控制;纯氩塔蒸发器液氩液位控制;纯氩塔阻力控制;粗氩流量控制。还有15个手动遥控回路,共34个控制输出,另外还有85个模拟输入和77点温度输入,101个DI,62个DO,逻辑控制由一台PLC完成。本系统还通过DDE与其它系统成功地实现了信息交换。 浅谈冶金建材工业发展策略:冶金建材工业结构整改分析 本文作者:孙振岳陈连金单位:浙江省冶金(有色)工业行业管理办公室 1前言 冶金工业是国民经济中重要的原材料基础工业,其发展水平直接关系到国民经济各行业的技术水平和社会经济效益。但是,浙江省冶金工业总体上技术装备水平相对落后、消耗高、效益差,难以适应市场经济的发展,形势相当严峻。因此,在目前国际国内经济环境处于挑战和机遇并存的关键时刻,适时对全省冶金工业进行结构调整,以摆脱困境,提高经济效益,进而促进浙江省经济和社会的发展,有着相当重要意义。这里就浙江省冶金工业的结构调整问题谈谈我们的看法。 2浙江省冶金工业实施战略性调整的必要性和紧迫性 2.1浙江省冶金工业概况 浙江省冶金工业经过四十多年的建设和发展,特别是经过“八五”、“九五”期间的结构调整,形成了包括黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业、非金属矿采选业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、耐火材料制品业、冶金碳素制品业、金属丝绳及其制品业等8大门类的工业体系。全省共有冶金企业1270家,从业人数14.04万人,其中县办以卜企业127家,从亚人数8.46万人,大中型企业48家,被列人浙江省“五个一批”重点骨干培育企业8家,系统内国有企业68家。1997年底,全省已具有年产钢158万认钢材180万t、生铁83万t、焦炭63万t、有色金属19万t(其中铜•12.5万t、铝3.8万t、铅l万t、锌2万t)、有色金属加工材50万t(其中铜材加工40万t、铝材加下10万t)、铁合金14.6万t,以及钢丝、钢丝绳、钢绞线6.9万t、黑色有一色矿山采选309万t的生产能力。据浙江省统计局提供的资料,1998年全省黑色、有色冶炼压延加工企业为338家(国有工业企业和年销售收人500万元及以上非国有工业企业,不包括矿山、金属制品、耐火材料、冶金机械企业),工业总产值167.n亿元,销售总收人167.95亿元。全省产钢量为166.6万t,成品钢材258万t,生铁为91.5万t,铁矿石156万t,十种有色金属达10.82万t,生产铜材34.7万t,铝材8.7万:,实现利润总额4.14亿元,工业增加值(现价)32.8亿元。至今已初步形成黑色冶炼与压延加工以杭州钢铁集团公司为主、铜冶炼和加工以宁波地区和绍兴地区为主、焊管以浙江金洲集团为主、不锈钢管棒以浙江久立集团和温州地区为主、耐火材料以湖州地区为卞的区域经济结构,但在这些区域经济中除杭州钢铁集团公司等少数企业外,仍然存在着企业规模偏小、低水平重复建设、工艺装备陈旧以及初级产品占主导等结构性问题。 2.2“八五”、“九五”期间结构调整上所做的工作 2.2.1”八五”期间结构调整工作 “八五”期间,浙江省冶金工业依照“打基础、上水平、增效益”的指导思想,国有企业共完成固定资产投资15.39亿元。首先,一批工艺结构调整和产品结构优化项目相继建成投产,如杭州钢铁集团公司的焦化二期工程、焦化热电站工程、6000m3小制氧机、5万二户煤气柜、3号连铸机工程、110Kv变电站、中轧改造,绍兴轧钢厂650热轧开坯项目,杭州万胜钢缆集团公司的铝锌合金镀层钢绞线,浙江漓铁集团公司的选可改造,温州冶炼厂锌技改工程,浙江铝业股份有限公司的电解铝工程等。还有杭州钢铁集团公司年产25万t的小型连轧生产线,绍兴钢铁总厂70t电炉工程等致力于开辟以连铸生产为中心、带动炼钢和轧钢的新土艺项目在“九五”初期相继建成投产,为全省冶金行业结构调整迈出了重要的一步。其次,“八五”期间,全省冶金行业组织结构调整也取得了实质性进展。原省冶金工业总公司与杭州钢铁集团公司合并组建了浙江冶金集团)浙江漓铁集团公司、浙江天工矿业集团公司、嘉兴钢铁集团公司、东风莹石集团公司、浙江建德铜矿集团公司、浙江姚冶集团股份公司、杭州万胜钢缆集团公司等一批有一定规模的企业集团也先后成立。其他冶金企业也积极推进内部“丁制”改革,在“精干主体、分离辅助”和“一业为主、多种经营”等方面下功夫,积极探索符合企业发展的新路子。 2.2.2”九五”期间结构调整工作 “九五”期间,全省冶金行业在遭受亚洲金融危机影响和国内市场总量过剩、产品价格大幅下滑的严峻形势下,生产经营运行能够基本保持平稳过渡,得益于加大结构调整的力度。“九五”前三年全行业国有企业在结构调整方面共完成固定资产投资12.81亿元。首先,企业装备水平有所改善,工艺结构调整取得新进展。主要建设项目有:杭州钢铁集团公司小型连轧工程、80、超高功率电炉工程、220KV输变电工程、热带轧机改造、3号烧结机改造、二号制氧机改造及高速线材工程前期工作,绍钢70t电炉改造及配套,浙江漓铁集团二期工程,绍兴平水铜矿二期工程等;杭州钢铁集团、遂昌钢铁厂、宁波钢铁总厂相继实现了小型连铸,提高了炼钢连铸比,嘉兴钢铁集团棒材生产线和绍兴轧钢厂线材生产线也相继实现了“一火成材”工艺;嘉兴东方钢帘线有限公司年产l万t汽车子午线轮胎钢帘线工程(一期)、嘉兴德龙钢铁有限公司年产3万t精密冷轧薄板生产线、宁波宝新不锈钢有限公司年产8万t(一期)高精度冷轧不锈钢薄板生产线也相继建成投产。这些项目起到了优化生产工艺、减少能源消耗、降低生产成本的作用。其次,产品结构调整也迈出了较大的步伐,普通钢材比例有所下降,合金比有所提高。如宁波兴业集团着力发展拳头产品—高精度铜板带,杭州万胜钢缆集团开发生产55%铝锌合金镀层钢丝及钢绞线、5%铝锌稀土层钢丝及钢绞线二个新产品,绍兴第三铜材厂开发的C2720黄铜带列人1998年国家重点新产品。通过加大技改投人力度,产品结构有了很大的改善,企业的产品质量档次和经济效益日益提高,市场竟争力进一步加强。再次,企业改革步伐加快,组织结构调整取得了实质性进展。尤其是“杭钢股份”的顺利组建及上市,对全省冶金工业的资产重组、结构调整有特别重要的意义。同时,在学•邯钢活动取得成效的基础上,不断强化企业内部管理,围绕成本管理,进一步降低消耗。“九五”前三年全行业企业主要技术经济指标比“八五”末有了明显改善,先后培育了一批部、省、地市名牌产品和星级企业,多家企业通过了I阳9000质量体系认证。 2.3浙江省冶金工业结构存在的主要问题 2.3.1钢铁工业 自1996年钢产量突破一亿吨以后,我国钢铁工业进人一个新的发展阶段,即由以数量为主的“规模扩张”阶段进人“结构调整”阶段,钢铁工业发展的重心转移到结构调整和优化上,转移到品种、质量、效益上。而浙江省钢铁工业的结构尽管在“八五”、“九五”期间进行了一些调整,但还不够合理,在一定程度上仍制约着全省钢铁工业的发展,其主要表现在以「几个方面:一是产品结构尚不合理,仍以生产普通钢材为主(1998年普钢为111.4万吨、优质合金钢为55.2万吨),常规产品生产能力过剩,初级产品仍占主导地位,新产品、短缺产品生产能力不足,支柱产业急需的特殊产品还不能生产;二是工艺结构不尽合理,工艺装备陈旧,不少企业还是靠落后的设备唱主角,产品质量得不到保证,造成资源浪费,环境污染严重,全省50多座5t以下的小电炉及几十架横列式轧机,已不符合口前国家产业政策的要求,属于必须淘汰的设备;三是企业组织结构不合理,企业的生产经营规模偏小,离散度大,低水平重复建设不断,大量资本沉淀,不良资产得不到及时置换,抗风险能力弱,尚未形成以大型优强企业为核心带动众多中小型专业化生产企业的生产体制和产品开发体制。 2.3.2有色工业 从有色行业来看,在产品结构方面与钢铁企业存在着同样的问题,常规产品供大于求,市场竞争激烈,价格严重下跌,造成了全省有色行业效益低下,资金紧张,产品在市场竞争中处于弱势。当然浙江省的有色加工业也有它的特色和强项,一些具有优势的非国有一企业在唱主角,产品在国内占有一定的市场,特别是铜材约占国内市场的四分之一。 2.3.3矿山企业 从矿一山企业来看,资源枯竭的状况相当严峻,浙江省大部分矿山都是五六十年代建成的,经过三四十年的开采,资源已处于枯竭状态,加上“八五”期间地矿部门提交的地质储量极少,按目前的生产规模最多只能维持几年。必须加大新矿体勘探力度,寻找新的矿山资源,否则矿山企业必将无矿可采,陷人困境。综上所述,加快浙江省冶金工业的结构调整已势在必行。 3实施战略性结构调整 3.1结构调整的基本思路 我们认为,浙江省冶金工业结构调整必须认真贯彻党的十五大精神,以邓小平理论为指导,以经济效益为中心,进一步解放思想,要转变观念,深化改革,扩大开放,促进‘’三改一加强”。以市场为导向,依靠科技进步,加速产品结构、工艺结构和企业组织结构的调整和优化。在尽可能满足社会总需求的前提下,努力提高国民经济发展所需关键品种的市场占有率;以“五个一批”重点骨干企业为主体,以先进工艺技术改造老企业,淘汰落后的工艺装备,提高产品质量,大力节能降耗,降低生产成本,提高劳动生产率;搞好环境保护和资源综合开发利用;促进资源的合理配置和产品的专业化分工;提高决策管理水平,要按照市场需求和经济效益确定投资方向,投资决策要实行“效益否决”;全面提高全省冶金工业经济运行质量和效益,促进全省冶金工业持续、稳定、健康发展。 3.2结构调整的重点 3.2.1钢铁工业实行总量控制 根据国家经贸委要求,钢铁工业将实行总量控制。重点控制对一象是:污染严重、能源消耗高、产品质量差的“五小”等落后的生产设备和生产线;连续三年以上亏损、扭亏无望的企业和生产线;严重供大于求的产品;年产50万t以上的国有重点大中型企业。要坚决制止重复建设,3年内不再批准新建炼钢、炼铁、轧钢项目。已经停产的企业和生产线不得恢复生产,其设备就地淘汰不得转移。据此,必须加强固定资产投资管理,坚决制止重复建设;要加强对生产许可证和钢材市场的管理,积极配合国家冶金上业局、技术监督部门,把已发放的77份热轧带肋钢筋产品生产许可证压缩30%一40%,以淘汰落后的生产能力;对“以产顶进”钢材则给予优惠政策及扶持。 3.2,.2工艺技术装备结构调整 随着外部经济环境的变化,落后工艺装备已成为制约钢铁工业持续发展的关键因素,其结构的调整是钢铁工业调整的核心。近期重点要抓好三个方面的工作:一是积极推进以连铸为中心的技术进步,抓好现有连铸机的挖潜与高效化改造,提高设备利用率,促进工业技术及装备的整体优化和升级。二是坚决按照国家经贸委、冶金工业局的要求,根据国家产业政策及环保能源、质量政策等相关的法律法规,通过加强生产许可证的管理和整顿钢材交易市场等手段,限期淘汰污染严重、能耗高、产品质量差的“五小”企业,刘列入国家产业政策淘汰目录的要加快淘汰,削减工艺、技术、设备落后的生产能力。5t以下的小电炉,无环保设施,1998年冶炼电耗超过630kw•h/t钢,1999年要停产;5一10t小电炉,在2002年前淘汰,而对于无环保设施,冶炼电耗超过省定最高限额(630kw.h/t钢)要提前关停淘汰;1999年小电炉钢产量争取再压缩10万t;同时严格控制新增生产能力,坚决制止重复建设。省、市有关部门要积极给予配合和支持,使全省冶金工业结构调整得以顺利实施。三是强化以提高产品质量和节能降耗为中心的工艺配套改革和监控技术,把节能与环保工作密切结合起来。全行业要充分重视和建立健全技术创新机制,加大科技开发的力度,抓住当前的有利时机,积极推行小方坯连铸工艺、轧钢一火成材工艺、高炉喷煤粉、交交变频等成熟的先进技术,进一步节能降耗,搞好环境保护和资源综合利用工作。重点抓好一批结构调整项目,如杭州钢铁集团公司80t电炉达产达效,淘汰3座5:小电炉,高速线材工程,连铸机高效化改造,烧结机改造和中型轧钢扩大品种改造及热带分厂热装热送改造;浙江久立集团公司年产4000t工业用中、大口径不锈钢焊管项目;浙江星鹏铜材集团年产3O0()t高效节能内螺纹铜管项目;温州宏源铜业公司年产1万t宽幅高精度铜带项目;浙江兴业集团公司“三环”牌铜板带名牌产品的扩产;以及浙江漓铁集团公司矿I匕二期工程、绍兴平水铜矿矿山二期工程、遂昌金矿二期上程等。 3.2.3产品结构调整 产品结构调整的方向是要基本满足国内市场对冶金产品品种和质量的多层次需求,特别是国民经济各部门所需的高技术含量、高附加值的关键冶金产品(如冷轧薄板、冷轧硅钢片、冷轧不锈钢板、机械用钢、有色金属复合材料、新型合金材料、高性能高精度硬质合金、新型刹车材料等),要立足国内解决,实现“以产顶进”。主要措施:一要充分利用现有的工艺装备进行技术改造和配套,开发适销对路的新产品,以及大J一不愿生产,而小)一又不能生产且有一定技术含量和高附加值的产品。二要加强技术开发,搞好科研攻关和引进技术软件,在投资少、见效快的短平快项目上下功夫。三要寻求机会,利用浙江省港口的优势引进外资,合作开发高技术含量、高附加值的新产品项目,实现“以产顶进”。 3.2.4加快企业的改革步伐 在产品结构调整的同时,加快企业组织结构的改革步伐,要以现有企业改造为重点,盘活存量资产,走内涵式发展道路。要充分重视内部经营机制的转换,通过所有制结构和资本结构的调整来实现产业的跨越,盘活存量,跳出原有产品和工艺的老圈子,开辟新的经济增长点。在体制上要敢于突破传统观念的束缚,积极引入非国有经济和外地经济参与我省冶金国有企业的改组,大胆进行资本结构多样化的实践。通过联合、兼并和资产重组,组建较大的集团公司,实现强强联合、优势互补,达到壮大实力、提高企业竞争力的目的。同时,对产品无销路、亏损严重、扭万无望、不能如期偿还债务的企业依法实施破产。 3.2_5培育和发展 “五个一批”重点骨干冶金企业全省冶金行业目前有8家企业被列为省“五个一批”重点骨干企业。这项工作要坚持不懈地抓下去,要充分发挥行业主管部门的服务功能,按照国家产业政策的要求,以冶金工业总量控制为契机,把行业整体结构调整与企业发展有机结合起来。特别是省“五个一批”重点骨干企业要自觉地承担重任,在行业结构调整中发挥主力军的作用。各市、县财政也要视财力可能,对省冶金“五个一批”重点骨干企业在技改资金和贴息资金中给予重点支持,为这些企业创造更加宽松的发展环境。通过培育和发展“五个一批”重点骨干企业,带动整个产业结构、产品结构和企业结构的调整,发展规模经济。 3.2.6加强冶金行业的管理工作 认真贯彻落实国家有关政策及省政府、国家冶金工业局、国家有色局等有关部门对冶金行业的要求,在认真调查研究的基础上,充分论证、切实编制全省冶金行业整体结构调整的实施计划和“十五”规划。要加强行业主管部门与有关市、县政府的联系,做好企业的指导、协调和服务工作,努力为企业创造更加宽松的发展环境,大力推进冶金行业整体结构的调整。 3.2.7深入学邯钢降成本,进一步加强企业内部管理 全省冶金企业要将学邯钢活动推向更深的层次,推行管理、科技进步、技术改造等全过程成本管理,建立扭亏责任制,加大激励和约束力度,切切实实地做好扭亏增盈工作。认真贯彻《浙江省冶金有色工业质量振兴计划》,全面提高产品质量,创品牌,增强全民质量意识,努力塑造全省冶金产品的良好形象。同时要进一步做好分离辅助、减人增效工作,将分离辅助和实施再就业工作结合起来,开发新的经济增长点,提高劳动生产率和产品市场竞争力。 4结语 1)浙江省是全国的经济大省之一,而作为原材料工业的冶金工业其结构不合理,滞后于总体工业水平,与浙江省的经济发展不相适应,有碍于全省经济发展,浙江省冶金工业结构性调整已迫在眉睫。 2)面对国内外冶金工业生产技术和装备水平的不断进步以及相关工业对冶金产品的品种和质量要求的日益提高,浙江省的冶金行业如不迅速行动起来,抓住机遇,坚决淘汰那些落后的装备和生产工艺,调整产品结构,必将在激烈的市场竞争中处于弱势,逐步萎缩C 3)在市场经济体制初步建立和全国大市场逐渐形成的情况下,要做好冶金工业结构调整这篇文章,除了需要企业自身的不断努力外,还需要政府部门制订相关的政策和扶持措施以及给予大力的支持。
铁路客车论文:酸侵蚀底漆在铁路客车上应用性初探 [摘 要]结合酸侵蚀底漆在铁路客车上的具体应用情况,分析该漆种在轨道车辆上适用性,总结和提出了轨道客车制造行业应用酸侵蚀底漆实际问题,为酸侵蚀底漆在轨道客车制造行业的推广应用提出建议和参考。 [关键词]酸侵蚀底漆 铁路客车制造 应用现状 存在问题 1、前言 随着轨道车辆制造量的增加,对于轨道车辆制造过程中涂装工序使用的漆种的功能性要求越来越丰富。例如防火性、绝缘性等新功能就是非金属材料发展突飞猛进的产物。同时对于涂料本身的传统功能,例如防腐性能、装饰性能等也提出了很多新的要求。近期,我们成功涂装了不锈钢车体的大铁路客车,并取得了不错的成果。 2、不锈钢车体涂装原理 车体选用的不锈钢材料为304型不锈钢,该种不锈钢具有高耐腐蚀性。但是由于装饰性需求部分不锈钢表面需要喷涂面漆。由于不锈钢板在车体焊接前需要进行拉丝处理,破坏了原有的钝化膜,利用传统的双组分环氧底漆进行涂装,附着力较差。利用不锈钢表面含有游离铁的特点,使用酸侵蚀底漆与之反应形成磷酸盐络合物,一方面可以反应掉表面的游离铁防止生锈,同时生成稳定产物又有防锈及提高附着力的作用。 3、涂层设计 根据不锈钢车体涂装的功能性需求及轨道车辆的涂装特点设计出了应用于大铁路客车不锈钢车体涂装的涂层结构如(表1): 4、酸侵蚀底漆涂装工艺 (1)前处理: 用400-600号海绵砂纸将不锈钢侧、端墙需要涂漆的部位均匀打磨一遍,然后用洁净的擦布蘸底漆稀释剂擦拭二遍,做到清洁无灰尘。用洁净的擦布擦拭车体内表面的碳钢小件表面,有油污的地方可蘸稀释剂擦。要求侧、端墙打磨到位,无漏打磨位置,以免影响底漆附着力。各表面清理干净,不得有油污及影响涂装质量的焊渣、焊烟和灰尘等浮物。 (2)调漆 按(1比1)比例调制好双组份酸侵蚀底漆(不锈钢侧、端墙用),粘度(15-25s),喷涂距离为250-450mm,手动喷涂速度为300mm/s-800mm/s,混合后熟化30分钟。熟化要求:主剂和固化剂混合后运至场地或运至场地混合后室温静止放置至少30分钟,待诸组分间的反应被引发至气泡消失。要求用称准确配比,粘度用浸杯量取。 (3)侧墙端采用空气喷涂、车下端部采用无气喷涂对规定尺寸的位置喷涂两遍底漆。涂层要严密、均匀,不得漏涂,不得有明显流坠。用漆膜测厚仪测干膜厚度,酸侵蚀底漆干膜设计厚度10μm,允许厚度范围5-20μm,检测部位80%在8-18μm范围内,10%在5-8μm范围内,10%在18-20μm范围内。检测点为30个,检测部位分别是车外侧端墙、车下两端共6组,5个一组,记录平均值。用划格器检测以上6个部位的油漆附着力,每个部位划格一次,附着力要求小于等于1级。 5、施工中需注意的问题 (1)前处理到位:俗话说:“三分涂料,七分涂装。”而涂装工序的重中之重是前处理。由于基材不能进行打砂处理,只能进行打磨处理。一定程度上制约了附着力,所以打磨时务必谨慎,做到无漏打磨。要特别注意油漆边缘部位,既要打磨到位,又不能破坏分色胶带。 (2)涂层厚度:酸侵蚀底漆属于反应型底漆,最终成膜物质有一部分反应产物,如过后会造成涂层本身的交联密度较低,防腐蚀性及附着力等力学指标降低。综合考虑本项目涂层厚度5-20μm,尽可能薄一些。 6、出现的问题及分析 该项目在转序其他工序后出现了一些油漆问题,出现了撤保护胶带时漆膜附着力不佳的问题。 根据车辆划格试验,检测车辆均符合附着力等级要求(≤1级),结合此结果分析造成此问题的可能性原因: (1)基材前处理个别位置打磨不均匀、拉丝板清洁不彻底。 (2)油漆未完全干燥即粘贴保护胶膜,造成漆膜内部稀释剂未挥发完全。 (3)拆除保护胶膜时用力不均匀,用力过大。 (4)由于酸侵蚀底漆漆膜较脆的特性,受外力容易成片被粘起。 综上所述,经过车辆划格试验及前期工艺试验结果,油漆附着力不达标属于个例。车辆施工时需严格按照文件施工,做好前处理,并做好过程控制。 7、结语 酸侵蚀底漆应用在我国不锈钢车辆上的案例较少,但是从原理及施工过程控制上十分可行,并节约制造资源。有利于推广,而在细节方面需要着重控制。否则极易出现质量问题。 铁路客车论文:DC600V供电铁路空调客车车下电源运用检修 摘要:供电铁路空调客车的电源是否正常使用直接影响整列客车正常运驶与安全。DC600V供电铁路空调客车车下电源在进行检修时要做到停车整体检修与落地检修相结合。本文将详细介绍DC600V供电铁路空调客车车下电源检修,以提升DC600V供电铁路空调客车的运驶质量。 关键词:DC600V;铁路空调客车;车下电源;检修 0 引言 DC600V供电空调客车大大提升了乘客的舒适度和运驶舒适,为广大乘客提供了更为舒适的乘运服务。但在该空调车的使用过程中,相关部门发现该车的车下电源是其故障检修的一个难点。其原因主要是因为各空调客车的车下电源都是专属的,不能通用;检修技术能及时更进,需要第三方进行维修。这在一定程度上限制了车下电源的使用效果。 1 DC600V供电铁路空调客车车下电源概况 目前DC600V供电铁路空调客车车下电源的生产厂家主要有常州新誊、铁科院、株洲时代、南京化士、武汉阵元、青岛四方等[1]。但每个生产厂家生产的车下电源规格、型号和内在结构都不一样。车下电源主要分为两类,即集成型和非集成型。一般集成型的电源主要与DC600V电源和控制电源接通后便可以使用,如常州新誊生产所生产的车下电源就属于此类型。但有些电源需要将外围电路设置在框架模块外,在进行检修时不仅需要拆卸,还要将外围电路信号反馈给模块后才能进行。如此加大了落地检修的成本和复杂性,株洲时代和武汉正远属于此类。而铁科院和南京华士的车下电源为非模块化结构,不宜进行落地检修。 尽管铁道部们在2011年就对DC600V客车的车下电源进行了规范统一,详细制定了电气接口、技术图纸、结构配置和抽屉化模式[2]。在一定程度上促进了各家电源的相互通用,但也为电源类型增加提供了条件。 2 车下电源的维修方式讨论 2.1 第三方承担修理 第三方维修即是根据相关政策有相关部门委托第三方承包对车下电源进行维修[3]。维修的方式可以是现场维修,也可以是落地返修。但在落地返修时需要保证空调客车有替代电源维持运行。该维修方式的优点:能减轻车间维修部门和人员的压力,降低维修的人力和物力成本。但同时该方式也会导致对第三方维修技术的依赖,无法进一步提升维修部门的专业能力。此外,该方式需要花费较多的维修成本。即便是一个小故障,所花费的成本也同一个重要故障一样。在电源返修时,无形中又增加了维修的时间成本。 2.2 自主维修 自主维修是通过建立培养内部的维修队,以完成对车下电源的检修工作。该方式能有效提升维修部门的专业素质,大大节约了维修的经济成本与时间成本。该方案在前期投入的成本过大,需要花费大量的时间、财力和物力来培训维修人员。但该方案实行的难点在于,由于每个电源的规格、型号均不一样,因此其维修方式也是不一样。厂家在进行维修时,不仅是因为其了解自身产品的结构与特点能及时进行零部件的更换;同时也是因为他们具备专门的设备能检测出具体的故障位置。 2.3 自主维修与第三方维修共同实行 该方式是通过建立专门的维修小组,有第三方维修配合进行。维修小组主要负责车下电源的故障排查与维修,并与第三方合作完成电源的维护报修工作。这样的方式能够将日常维护工作交予第三方,让维修小组能有更多的时间和精力去提升维修技能。在购买相关配件时,对于一些难买的零配件,可以采用“拼修”的方式。如果实在不行,再交由第三方进行维修。该方案的优势能有效的节约维修成本,并且培养维修的人才,提升本维修小组的专业技能。但其不足在于要想真正实行,则会受到各个车间的技术压力、设备等条件的制约。 3 有效对车下电源检修的办法 在对车下电源检修时,可以按照以下步骤进行:静态检查通电检查电源故障排除。静态检查主要是检查车下电源内部各个部件的外观[4]。从外观上观察电源内部各个部件,查看是否存在零部件损坏的情况。在确认没有外观损伤后,进行通电检查。将电源接入DC110V控制电源和DC600V的主电源。检查车下电源在通电后的运行情况。仔细分析启动、运行、带载时状况。结合静态检查与通电检查时的结果,再根据故障信息码、各指示灯的颜色变化与颜色状态及相关资料判断故障类型并排除。在诊断故障并排除时可以使用以下几种方式:测量法、替换法、模拟实验法、反复试验法和更换模块法[5]。 4 结论 DC600V供电铁路空调客车车下电源在进行检修时,可以采用多种检修方案,但要注重培养自己的维修队伍。注重提升维修队伍的专业技能,注重完善日常维修工作与检修制度,及时发现车下电源的问题以便维护其使用。只有掌握维修车下电源的核心技术,注重培养专业技术人才,才能有能力修好DC600V铁路空调客车的车下电源,最大限度保证车下电源的正常使用。 铁路客车论文:铁路客车车体轻量化问题的研究 摘要:伴随着科学技术的迅猛发展,铁路交通运输市场的竞争愈来愈强,铁路交通运输市场也在不断迎接机遇和挑战,因此,提升铁路客车的运输速度迫在眉睫。在铁路客车车体轻量化问题中,车体所承载的结构的轻量化是关键之处,所谓的车体所承载的结构的轻量化,就是要使客车车体的强度、刚度及动态特性等符合铁路客车的提速标准。目前来看,我国铁路客车车体轻量化的工作质量还有待进一步提高,由于铁路客车车体的自身重量比较大,所以就出现了车体轮轨之间的存在比较大的作用力,同时车体的制造费用及成本也是比较高的。本文将对我国铁路客车车体轻量化的意义、实现途径进行简要的概述,并提出相应的解决方案。 关键词:铁路客车;车体轻量化;问题研究 0 引言 铁路客车运输和汽车运输、航空运输相比,具备运输成本较低、环保能力较强等优点。但是,由于铁路客车自身的重量比较大,使得一部分无益的能量在铁路运输过程中被消耗。由于能源的存有量日趋减少,并且伴随着愈来愈大环境保护压力的的到来,国内外铁路交通运输市场一直在改进铁路客车的车体结构设计,从而达到降低铁路客车无益能量消耗的目的。 1 铁路客车车体轻量化的意义 铁路客车车体能量的消耗与许多因素有关,但是最主要的因素还是车体自身的重量,能量消耗的多少与车型及其运输速度有关,运输速度越低,那么其消耗的能量也就越多。瑞典研究者通过研究,得到X2000告诉列车大约有百分之二十五的能量消耗与客车自身重量有关,在我国运行数量较多的列车是25型客车,但是它的最高运输速度不得超过160km/h,与X2000相比较其运输速度要慢很多,所以它的能量消耗也比X2000多。客车车体结构是组成车辆的重要部件之一,与此看来,想要减小客车车体自身的重量,可以通过降低客车车体结构的重量来实现。 铁路客车车体轻量化,能够降低车辆的轴重,进而降低了轮轨之间的作用力,把轮轨之间的摩擦损耗降到最低;能够降低客车车体的制造成本及其运输途中的费用支出;能够降低铁路客车的噪声和地面振动;能够降低客车车体对道路的冲击力以及减轻线路维护工作人员的工作压力。 2 实现铁路客车车体轻量化问题的途径 2.1 对客车车体结构进行合理的优化 在对铁路客车车体进行总体设计的时候,要求对以下三个方面进行合理的设计: (1)由于客车车体的各种设备与车体结构的载荷输入有关联,因此,要对各种设备进行合理的设计与布局; (2)运用弹性悬挂的方式在铁路客车车身底下悬挂重量比较大的设备,并且车体设备悬挂的频率应当比真背后车体的一阶垂向弯曲自振频率要小,在这种情况下,接可以使得整备状态下车体的一阶垂向弯曲自振频率得到提升; (3)应当选择接近铁路客车车体端部或者接近铁路客车车体中央的位置作为车体的侧门开口,避开转向架的周围。倘若将车体的侧门开孔设计在转向架周围,不仅容易导致客车车体侧门开口应力集中,还容易导致客车车体结构刚度的下降。 由于客车车体应力比较大的部位主要集中在某些部位,所以客车车体结构的整体应力比较小。在对车体结构进行色剂的时候,要求对以下几个方面进行合理的优化: (1)对客车车体结构的梁柱进行合理的设计和布局,尽可能的让大量的底架横梁、侧墙立柱以及车顶弯梁形成一种环形结构,使客车车体的整体刚度得到提升; (2)应当尽量避免客车车体的侧墙和车顶纵梁在中间部位断裂,特别是要对车体侧墙上的边梁(一般是通长结构)进行合理的优化,使其通长结构的作用得到体现,使其把底架横梁、侧墙立柱以及车顶弯梁组成的环状结构连接在一起,从而使客车车体的整体结构性得以提高; (3)要对车体的梁柱断面进行合理的优化 (4)为了避免客车车体局部应力集中现象的产生,要对车体结构进行合理的设计和圆滑过渡; (5)为降低牵引梁、缓冲梁等部位的板厚,在对这些部位制造时要采用强度等级较高的钢材料,例如碳钢、耐候钢等; 2.2 采用新材料 2.2.1 不锈钢车体结构方案及材料选择 在我国,铁路客车车体结构是板梁结构,这种结构的整体及其组成和我国的碳钢车体结构有相似之处。因为碳钢、耐候钢等具备高疲劳强度和高焊接性,所以被应用在牵引梁、缓冲梁等位置,在其他位置使用其他各种型号不同的不锈钢。 表一 铁路客车不锈钢车体结构材料选择 表一表明,不锈钢客车车体结构采用材料的强度比碳钢车体结构采用材料的强度大,另外,不锈钢的耐蚀能力比较高,所以在客车车体结构的运用中不用过多考虑腐蚀会造成的影响,相对来讲厚度就可以薄一点;但是碳钢、耐候钢的耐蚀能力比较弱,所以要考虑腐蚀造成的影响,厚度要相对厚一点。所以不锈钢客车车体结构的重量小于碳钢客车车体结构的重量。 2.2.2 铝合金车体结构方案及材料选择 方案一:客车车体的牵引梁、缓冲梁运用高强度的钢材料制造,比如碳钢;车体的地板、车顶以及侧墙通过大型中空挤压型材纵向焊接完成;车体的端墙运用中空挤压型材和骨架组焊结构。 方案二:全部采用铝合金的结构。通过焊接铝合金型材和铝板制造牵引梁、枕梁和缓冲梁,通过纵向焊接大型中空挤压型制造地板、车顶和侧墙。在制造牵引梁、枕梁以及缓冲梁的时候,不要采用7系材料,因为这类材料的焊接性能比较差,容易使车身出现裂纹。 表二 表二表明,铝合金车体结构采用材料的强度比不锈钢车体采用材料的强度大,同时,因为车体的地板、车顶以及侧墙是通过纵向焊接大型中空挤压型材而制造成的,所以稳定性较高,刚度较强,可以做的薄一点。所以铝合金客车车体结构的重量小于不锈钢客车车体结构的重量。 2.2.3 混合复合材料车体结构 采用复合材料进行制造,能够有效的降低客车车身的重量。复合材料夹层结构在航空、航天等领域有着较为广泛的应用,由于采用复合材料的成本比较高,所以在铁路交通市场中的应用有待进一步的推广。但是相信在在科学技术发展的推动下,复合材料在铁路交通运输中的应用指日可待。 3 总结 通过本文分析,希望我国铁路运输市场能够多加制造不锈钢客车和铝合金列车;在对铁路客车车体结构进行优化的同时,加强对转向架的研究,使铁路客车自身重量能够得到进一步的降低。另外,结合现代复合材料技术,不断探究如何让采用复合材料对车体结构进行设计。 铁路客车论文:铁路客车库内检修面临的问题及应对策略 摘要:库内检修是铁路客车运输保养的重要环节,对铁路运输有重要意义。但从当前普通和快速列车的库内检修现状来看,还存在一些问题。本文分析了国内客车库内检修面临的问题,提出了国内客车库内检修问题的应对策略。 关键词:库内检修;铁路运输;库内整备 0 引言 铁路运输在社会生活中扮演着重要角色。普通和快速列车是国内重要的铁路运输客车。客车库内检修是保障客车安全行驶的重要日常维护措施。客车库内检修可以及时发现问题及时处理,提升乘客乘坐体验,提高客车服务水平。在现代运输事业竞争越来越大的情况下,提高客车服务水平迫在眉睫。重视客车内检修的问题研究是非常必要的。 1 国内客车库内检修面临的问题 客车库内检修主要是指客车的整体检查和维护工作。客车运输运载量大,运行时间长,列车乘务人员有限。受种种因素的影响,普快和快速列车的库内检修工作面临着一些问题。下面以兰州铁路局兰州车辆段库内检修面临问题为例进行分析。 (1)客车库内检修造成上部服务设施损坏情况严重。一方面,客车日常检修是以检查列车的机动运行能力为主,主要由车辆部门对列车上、下部质量进行全面检修,通过库内检修确保列车达到出库质量标准。另一方面,由客运部门对列车上部服务设施卫生进行全面保洁,通过库内对上部服务设施的保洁,为旅客创造良好的乘车环境。然而,客运部门对保洁人员库内作业环节盯控检查比较放松,造成保洁人员硬干、蛮干、违章干等现场屡禁不止,例如:水冲通过台,水擦电暖气罩,强酸、强碱清除污垢,踩踏座席、边凳、洗面台等设施进行清洁等作业方式造成客车上部服务设施损坏、损伤。同时,此类作业方式不会立刻对客车上部服务设施产生严重伤害,但日积月累一旦设施不能正常使用必定无法修复,只能进行整体更换处理,不仅处理周期长而且消耗检修成本巨大。 (2)客车库内检修基础设施条件有限。随着铁路发展,客车从普速绿皮车已发展至快速、特快、直达等AC380V和DC600V供电制式车型,加之列车对数、组数的不断增加,造成库内检修线路及地面供电电源严重不足,无法满足库内检修需求。例如:列车入库后,地沟线及地面电源紧缺,只能采取压缩技检时间的方式,地沟线检修作业完毕后列车立即转线,以供下一列车入线供电检修,库内频繁转线使库内作业时间大幅度减少。其次,库内检修条件受天气状况影响显著,特别是检修库缺少和排水设施落后,造成雨天无法对车下电器设备进行开盖检修;排水不良产生积水,冬季检修场地大面积结冰,造成作业人员作业困难,甚至直接影响人身安全,存在严重的劳动安全隐患。客车库内检修环境得不到有效改善的最终原因是因此为没有良好的基础设施保障库内检修工作的有效开展。 (3)客车库内检修技术比较落后。铁路运输在国内发展已经有一定历史了,在客车检修保养方面形成了一定规章体系。但随着社会经济的发展,社会对客车提供的服务水平也有了新的要求,而国内客车当前执行的许多规章制度还是十年前甚至几十年制定形成的体系。大量新技术和新设备被应用到客车运输中,需要制定科学的检修体系。例如:除了客车机动性能的检修,客车库内直流电供电设备的检修、空调设备的检修、播音设备等也是库内检修的范围。另一方面,随着信息化技术和计算机技术在客车中被广泛的应用。目前国内的铁路调度系统已经进入了信息化时代,相应的库内检修技术和检修范围都需要有所提高。 2 国内客车库内检修问题的应对策略 客车库内检修是保障客车运行,提高客车服务质量的关键。面对客车库内检修暴露出的问题,积极开展库内检修项目的研究是非常必要和有意义的。本人在铁路运输单位工作多年,结合自己多年的工作实践,对客车库内检修工作提出以下应对策略。 (1)重视列车乘务人员服务综合素质的提升。首先,在列车乘务人员中开展有效的学习和培训,宣导服务在客车运输事业中的重要性,在思想意识上不断加强列车乘务人员对爱车工作的重视度。通过乘务人员服务意识和思想意识的提升形成对客车库内检修的有效监督。其次,将客车服务乘客满意情况与库内检修工作人员的工作绩效挂钩。通过乘客的监督促进检修工作人员工作积极性的提高,保障检修工作有效开展。最后,重视对乘务人员和列车检修人员的技能培训,通过有效的分工合作发挥有限的人力做出高效的工作业绩。 (2)结合客车库内检修生产工作的现状不断更新库内检修基础设施并完善检修管理制度。首先,增加库内检修线路,根据现有客车配属数量和运用需求增建地沟线路并增配地面电源,每条检修线路保证配置一组地面电源,以实现列车从入库至出库期间,始终固定在一条检修线路内进行检修,降低频繁转线产生的技检时间不足问题。其次,修建检修库并更新检修场地排水系统,使库内检修列车不受天气因素影响并解决检修作业人员劳动安全隐患,提高检修效率。最后,因客车供电设备、空调设备、供暖设备的检修需要具备相应专业技术的专业人员进行的实际,采取周期性且专人负责的检修方式进行检修,根据不同性质的设备和设施制定科学检修管理制定,并且落实到直接负责人。相应负责人必须严格按照检修流程开展检修工作,同时做好检修记录。对于客车运行过程中暴露出的问题要查找问题出现的原因,追究当事人的责任,通过科学有效的检修制度提高库内检修的执行力。 (3)引进客车库内检修网络管理系统。库内检修网络管理体系是计算机技术、网络技术发展后对客车事业的又一大贡献。该网络体系很好的将库内检修的各个环节有机结合为一体,实现了库内检修流程化。客车库内检修网络管理体系由入库列车股道及编组显示、检修作业动态网络控制图、换挂作业网络控制图、配件更换检修跟踪等模块组成。引进客车库内检修网络管理系统可以大大提高库内检修工作效率。例如:在配件更换方面,通过该系统的管理不仅大大提高了工作的效率,还实现配件的科学管理,有效降低的配件管理成本。库内检修网络管理系统是客车运输管理信息化发展的必然过程。 3 结束语 铁路运输在社会生活中扮演着重要角色。客车库内检修是保障列车安全运行的基础,同时也是提高乘客乘坐感受的关键。客车库内检修是客车库内整备、设备故障排查、设施损坏情况检查的重要环节。面对客车检修过程中暴露出的问题,积极开展相应改善措施。相信在全体铁路运输工作人员的努力下,铁路客车服务水平一定能上到一个新的台阶。 铁路客车论文:铁路客车制造中焊接机械手的应用研究 摘 要:焊接机械手在铁路客车制造中广泛应用,不仅保证了焊接质量,而且提高了焊接效率,具有较高的经济效益。文章介绍了无外围装置的焊接机械手和添加变位机和传感器的焊接机械手在客车制造上的应用,分析了相关的应用技术,并从应用对象、工件结构设计、设备配置、工序质量、人员素质等方面研究了焊接机械手应用中应该注意的问题。 关键词:铁路客车制造;焊接机械手;应用 作为一种自动焊接技术,焊接机械手在欧美工业发达国家中的应用十分广泛,与手工焊和其他焊机相比可以获得更为稳定的焊接质量和更快的工作效率。我国铁路客车制造中引入焊接机械手是在九五期间,提升了客车制造的质量和效率,获得了较大的经济效益。焊接机械手的应用是一个复杂的系统性工业工程,与其他相关工业的技术水平的关系比较密切,因此焊接机械手的应用也经历了一个较长时期的发展过程。本文就铁路客车制造中焊接机械手的应用情况、存在的问题和对策进行探讨。 1 铁路客车制造中焊接机械手的应用 铁路客车制造中常用的焊接机械手有下面两种类型,一是无外围装置的焊接机械手,二是添加变位机和传感器设备的焊接机械手,下面进行具体探讨。 1.1 无外围装置的焊接机械手的应用 无外围装置的焊接机械手就是标准的焊接机械手本体,其不包含任何变位机和传感器系统,通常有6轴机械手,该系统适合焊接长度在1.2 m以下的需要较大焊接量的机车部件,铁路客车转向架的横梁具有方形的几何结构,有4道焊缝,板材厚度在16 mm,每个焊缝的长度大约1.1 m,具有V字形状的坡口,需要焊接3层,因此所需要的焊接量非常大,在其焊接中配合使用焊接变位机,可以实现与机械手的协同工作,这样可以以最小的投资实现对构架衡量的自动焊接工作。 1.2 添加变位机和传感器设备的焊接机械手的应用 1.2.1 龙门配头尾架变位器的焊接机械手的应用 该机械手的结构为龙门架上悬挂标准的焊接机械手,龙门支持机械手可以在其上移动6 m左右,龙门下面是一个可以调节行程的头尾架变位器,同时配置有电弧传感器、接触传感器、自动清理焊枪的外围配置等,该机械手多用于客车构架直侧梁的焊接,直侧梁厚度为16 mm,长度约4 m左右,每道焊缝的长度为4 m,焊接层为3层,这种较大的焊接量为机械手的使用提供了空间,也显示了机械手使用的优越性。 1.2.2 龙门配框架式双轴变位机的焊接机械手的应用 客车准高速构架侧梁焊缝是曲线与直线的组合,而要保证机械手焊接的质量,所有的焊缝应该在水平位置进行焊接,如果使用单轴变位器进行焊接,就必须在曲线位置实施立焊,否则不能保证焊接的质量。因此对于这样的客车准高速构架侧梁,应该采取框架式变位机和龙门机构相配合,使焊接机械手和焊接工件实现协同移动,从而保证焊缝在水平位置进行焊接,为了确保焊接作业以一定的速度效率进行,使用效率比单丝焊高一倍的双丝焊进行焊接。 1.2.3 配置L型双轴变位器的悬臂式焊接机械手的应用 动车侧梁、客车构架的摇枕等工件的焊缝是一个闭环式的焊缝,如果使用头尾架或框架式的焊接变位机,就会在卡具夹持部分形成一个焊接盲区,这种情况下使用L型双轴变位器,以工件中心空位进行夹紧固定,就可以实现水平焊接,由于焊接工件的长度在3米左右,因此使用L型双轴变位器的悬臂式焊接机械手对工件进行焊接时,必须将工件两端锁死。 1.2.4 配置悬臂式行走机构焊接机械手的应用 铁路客车的车顶需要2条25 m长纵横焊缝和28条3 m长的环焊缝,因此需要的焊接量很大,使用手工方式对车顶腰横缝进行焊接时,其质量很难保证,为此需要使用在一个悬臂式行走机构上悬挂2个焊接机械手,悬臂可以在地面上前后移动30 m的距离,悬臂上的2个焊接机械手就可以自动地完成车顶所有的纵横焊缝的焊接,使用激光传感器对焊缝进行跟踪,这样可以很好的保证焊接质量。 1.2.5 铝合金客车部件焊接机械手的应用 铝合金客车的牵引梁、枕梁等工件中引入了焊接机械手进行焊接,设备的基本组成为一个悬臂式焊接机械手固定在长度为10米的轨道上并且可以移动行走,在轨道和焊接机械手的下方搭建焊接平台,铝合金工件使用气动卡具固定在平台上,配备激光传感器的机械手负责对铝合金工件进行焊接,这样可以获得稳定的焊接质量和可观的焊接速度。 2 铁路客车制造中焊接机械手应用中应注意的问题 作为一个复杂的综合系统工程,焊接机械手的顺利应用要求在应用对象、工件结构设计、设备配置、工序质量、人员素质等方面做好必要的配置和配备,这样才能保证工件焊接的质量、速度和效益。下面进行具体分析。 2.1 应用对象 焊接机械手适合焊接工作量大、辅助时间较短的工件的焊接,或者使用手工焊接或其他焊接方法无法保证焊接质量的工件的焊接,这样才能突显使用焊接机械手的优势。如果焊接对象所需的焊接量较小、辅助时间较长,特别是一些具有复杂几何构型、传感器使用困难的工件,这时使用焊接机械手进行焊接可能会比手工进行焊接更慢,这时就不应该选择使用焊接机械手,因此焊接机械手的应用对象选择上一定要注意工件的焊接量大小和辅助时间长短,同时应该确保使用焊接机械手可以完成对工件的全部焊接工作。要提高焊接机械手的工作适应性和柔性,机械手上的卡具安装更换应该保持一定的灵活性,以便可以为不同结构形式的工件进行焊接。 2.2 工件结构设计 要使用焊接机械手进行焊接,应该在工件结构设计时给机械手的焊接作业留出充足的空间,这是因为在实际的焊接作业中,更换焊枪或更改机械手焊枪设计要比优化工件结构的设计困难。使用机械手焊接时,电弧跟踪传感器对角接焊缝和V型坡口比较有效,而对打底焊缝和J型坡口封面焊缝的跟踪要差一些,所以在工件结构设计上应该尽量采用V型坡口角接焊缝。 2.3 设备配置 使用焊接机械手焊剂比较厚的板材时,一般使用电弧传感器和接触传感器,接触传感器多用于焊接初始点的寻找,电弧传感器多用于焊接过程中焊缝的跟踪,接触传感器使用过程中容易收到工件表面油污、底漆等的影响而导致焊接初始点寻找困难或不准确,所以在焊接机械手使用过程中,焊接初始点的位置应该事先予以准确定位,或者在产品设计之初就预留出弧点距离,使用电弧传感器进行跟踪。 2.4 工序质量 焊接机械手使用中要处理好工件的组对质量,根据实际情况灵活使用,要重点保证起弧处的组对质量和定位,对于特别的焊接位置进行特殊处理,适当的调整焊接程序,人工参与介入改变机械手自动化运行的模式,这在整体工业化水平不配套的情况下是十分有用的使用方法。 2.5 人员素质 焊接机械手在大部件的焊接中很难完全采用国外的模式,不可避免地要求焊接操作者灵活地使用焊接程序,因此焊接作业者的技能和素质要求也就相应的提高了,因此不但需要精通焊接工艺,还要学会机械手编程,并对焊接机械手的操作进行全程现场跟踪。 铁路客车论文:浅析精益物流在铁路客车制造企业中的应用 [摘要]随着中国铁路客车制造企业与国际制造企业的竞争愈演愈烈,降低企业成本、提高企业竞争力已成为企业发展的重要因素。而源于汽车行业的精益思想被公认为是降低企业成本、提高企业竞争力的管理体系,是一套追求最低成本/库存、最少的浪费和最短的交货期的管理体系。通过先进制造技术、现代企业管理手段和高科技装备物流设施等手段,逐步在中国铁路制造企业中建立以精益思想为基础的全信息化的物流管理模式。 [关键词]物流管理;铁路客车;精益物流;信息化物流 1引言随着中国高铁的迅速发展,铁路客车制造业在经济、社会发展中发挥着越来越重要的作用。然而,在铁路客车制造业中,一部客车由三万个零件组成,这些零件由不同的供应商提供,其关联度广且深,而客车制造商之成本结构,包括人工、材料、制造费用、销售管理费用等。公司财务分析报告显示,物料成本几乎占了60%以上,而物料的配送、仓储等管理成本是形成物流总成本的主要部分。整合物流资源、降低客车制造业物流成本对于提升企业竞争力具有重要意义,但目前我国铁路客车制造企业在物流运作方面与发达同行差距巨大,普遍存在物流成本过高、效率低下、竞争力不足的问题。作为铁路制造业的重要组成部分,物流管理逐步成为企业竞争的主要因素[1]。但是由于各种内外因问题,物流管理仍然面临着从管理理念的建立、物流功能性的拓展直至提升为战略性的指导方向等一系列的问题。故此,从整个铁路客车制造业的战略发展高度出发,分析物流管理的发展历程,找其病灶,寻其根源,才能有针对性地进行改善,使之成为促进企业发展的核心因素。 目前,铁路客车制造业为实现自身的国际化跨越式发展,在物流信息化管理层面的认识逐步提高,并且实现了初期的尝试。企业物流管理的理想状态为各个环节实现智能化、自动化,最终集成为信息化,从而贯通整个生产单元。但是由于铁路制造业的配套设施,包括管理理念、人员素质都存在着一定的差距,在软件与硬件上亟待解决和提高[2]。从初期的库房账目管理入手,由电子账目取缔手账记录,仅对出入库进行盘点写实。并未从供应链入手,系统地考虑从订单的需求开始,进行采购、技术准备、数据录入、生产匹配等信息的全过程控制,也就是对采购、生产、成本物流进行信息化管控,其中包括回收物流管理的尝试。 铁路制造行业的物流管理水平虽处于逐步发展、完善的阶段,在引进欧美、日本的精益物流管理的同时,探索出一个适合我国国情和企业发展的模式才是我们最终的目的。目前,国内各铁路客车制造企业都在积极地引入精益物流,实现精益物流,可以对物流不断改善,消除浪费,降低物料库存成本,提高管理效率。客车制造企业实施精益物流能满足客户不断变化的需求,从而提高企业的竞争能力,在市场竞争中取得优势,树立品牌形象。为此,在详细解读铁路制造行业的业内物流管理方式的前提下,将精益物流与物流的全信息化管理相结合,此研究已达到下述目的[3]:首先,在深入领会精益物流管理的基础上,找寻差距,寻求最有效、最直接的方法,解决铁路制造业物流管理的瓶颈问题。其次,引进全信息化物流管理的概念,分析精益物流管理与全信息化物流管理的内在关系,梳理制度流程,解决铁路制造业的业务流程与信息流不对等的问题。 2精益物流 精益物流来源于精益生产,是精益思想在现代物流活动中的应用,即要求在每个运作环节上做到精确、高效,消除浪费,将成本降到接近最低限度。20世纪70年代,日本丰田汽车公司独创的“丰田生产系统”开创了精益生产的先河。在90 年代,美国麻省理工学院的Womack Jones 等最早对精益生产进行了研究和总结,概括出精益思想的五项基本原则[4]:“精确的确定特定产品的价值;识别出每种产品的价值流;使价值流不间断的流动;让用户从生产者方面拉动价值 ;永远追求尽善尽美。”1996年理查德・威廷提出了精益物流的五项基本原则[5]:①从顾客的角度而不是从企业和职能部门的角度来研究什么可以产生价值,并且用这个价值来进行一系列环节的推动;②以价值为基点分析价值流,按整个价值流来确定所有物流流程中所必需的步骤和活动;③让价值流实现有效的流动,通过消灭无效和浪费,形成没有中断、没有对流和迂回、没有停滞等待、没有丢失和损毁的物流活动,这种活动必然为用户创造增值的条件;④价值的创造,必须按用户的要求,由用户进行拉动,而且必须做到“恰值其时”;⑤不断对整个活动进行修正和完善,不断消除无效、损失、浪费,追求尽善尽美。我国著名物流学专家王之泰教授总结了精益物流系统的四个特点,即拉动型、高质量、低成本和不断完善的物流系统[6]。田宇、朱道立将精益物流的目标概括为企业在提高满意的顾客服务水平的同时,把浪费降到最低程度[7]。 3铁路客车制造业物流管理存在的问题 31物流功能性未得到全面的应用 物流管理的具体功能中,存储、运输、配送被称为物流的主要功能,拆包装、装卸倒运和流通加工被称为辅助功能。仅从物流的功能性分析,仍然处于个体功能实现的单一化管理阶段,在这个阶段物流的概念尚未准确建立,物流管理也没有纳入一个系统化的体系来研究分析。实时性、时动性的数据分析及成本控制属于空白阶段[8]。仅从简单的库房存储管理入手,采用较为低级的信息化管理手段,利用电子表格统计数据,进行库房的单一性盘点。在此期间,物流管理并未得到高度的重视,在铁路制造业的行业竞争中位置没有建立起来。 32物流系统化建设的发展及建立 在铁路制造业的管理逐步与国际先进的科学管理接轨的同时,科学的物流管理也进入了一个新的阶段,对于物流的定义有了更为科学合理的解释[9]。物流管理即在实物流动的过程中,从客户的需求、订单的下达、采购合同的建立、计划的分解、库存的控制、成本的降低等方面形成系统化的管理。在此基础上,物流开始由专门独立的部门来管理,尽管尚未以生产和销售的目的为前提进行,但是已初步形成了由整个铁路制造业的物流链为纽带、在同一平台下进行、实现物流各个功能的最佳组合。 33物流进入一体化的整体管控阶段 也就是由生产、计划、采购、入库、出库、反向物流等各个生产环节所组成的,从而提升了物流管理在整个企业生产链条中的重要性。但是在关系协同管理中,还存在诸多的信息数据缺失、数据流通不畅、数据的时动性严重匮乏等现象。故此,达到所有链条的互动共控,实现跨越式发展,铁路制造业物流必然向着一体化、信息化的方向发展。信息化手段的落后已日显突出,成为亟待解决的问题。提高铁路制造业的物流速度,实现科学化发展,也是提高铁路行业在国内外的竞争力的必经之路。为此,物流信息化是铁路制造业当前必须考虑的核心问题[10]。 4铁路客车制造业的全信息化精益物流管理模型建立 为适应铁路客车制造业逐步实现国际化发展战略,企业物流作为整个管理环节中重要的因素,必须顺应发展趋势,总结国内外物流管理的成功案例,使之快速进入良性发展的轨道,信息化建设是必经之路。分析其原因,总结概括为以下几个方面。[1,11-14] 41建立管理层面多、数据量庞大的信息管理化系统 综括而言,即存储、运输和配送等为物流的主要功能。包装、装卸搬运和流转加工被称之为辅助功能。其中的管理层面诸多,且每个层面的数据量巨大,要想几个层面的数据一致,业务协作贯通,信息化支持是必须,也是必然的管理手段,其他一系列的管理因素也是在信息化数据的采集和统计中实现快速响应,提高生产效率。为此,信息化建设是企业物流健康发展必不可少的一个战略步骤。 42建立仓储分级管理、采集共享数据的信息管理系统 铁路制造业的物流一般设置为公司级别的生产物控系统,下设物流仓储中心,负责暂存、转储、上架、下架和倒运等工作,按照责权的分配、分区设置、打包分拣、按需倒运。工作职责的分级管理,必须在数据共享的基础上实现动态采集,最终尽可能地降低库存,减少物流成本,在完善信息化建设的基础上,适时采集信息数据,提取贯穿整个业务的所有信息,信息化是唯一的最佳途径。 43建立管理决策的信息化系统 现代企业管理者的决策完全依附于人的信息传递,造成了信息滞后、信息不共享、信息不准确等诸多弊端。在企业物流管理的成功案例中,信息化的建设居于主导地位。一个集团的效益直接取决于领导者的正确决策,所以只有认识到信息化的重要性,才能支撑企业的快速发展。 44建立专门的信息化管理部门 铁路客车制造业的信息化管理部门,因精益物流管理的上线应用,由单一的分支信息研发到组建专门的部门进行精益物流管理系统的整体管控。对全程的业务枢纽进行控制,协调各部门进行标准化的应用。因岗位职责不同又分别设置不同的专业组。例如:数据维护组、网络技术组、程序开发组、系统技术组等。 45建立决策领导小组 在应用实践中,由企业的第一负责人担任领导小组组成,负责决策应用过程中的里程碑节点性关键环节,由企业各高管作为领导小组成员,按照分别负责的职责权限不同,组织本领域的系统应用工作。实践证明,一个好的领头人,才能起到真正的推动作用,利用科学的管理理念,将铁路客车制造业的物流管理水平提升到一个新的高度,利用精益物流管理系统,在应用中不断总结经验,重视实施过程中的各类问题,找出与目前管理的差异,使信息化系统与实际管理业务同步。 46强化培训是应用系统的关键 培训是提升精益物流管理系统应用能力、统一思想的一种途径。培训本身就是发现人才、培养人才的契机。在物流全信息化系统应用层面,人才的匮乏是很突出的问题。培养既熟知管理、又有娴熟的系统操作能力是所要追求的人才培养目标。同时,开展精益物流管理系统应用竞赛及知识问答等活动,快速建立起一支支撑系统应用的人才队伍。 47建立系统监控及奖惩措施 为了系统有效的应用,各个业务板块按照规范的操作流程进行系统维护,避免违规操作,减少误操作,在制定各业务标准化作业规范的同时,强化监控及奖惩工作,使系统应用快速进入正常轨道。建立系统监控平台,囊括所有板块的业务,利用数据监控直观地体现各业务的操作及业务流程执行层面的状态。 5结论 在全信息化精益物流管理的课题探索中,精益物流作为精益生产管理的重要组成部分,成为国内外企业深入研究的重点领域。作为铁路客车制造业,因其物流管理难度大、项目多、物料种类多、职责部门分工不同等特性,研究其全信息精益物流管理更具有深远的意义。提高整个铁路客车制造业的竞争能力,抓住物流的管控,利用先进的管理手段和信息化系统来实施战略创新,是企业长足发展的必经之路。 铁路客车论文:铁路客车真空集便器常见故障的判断处理 【摘 要】本文从真空集便器检修中遇到的常见故障入手,着重介绍了判断集便器故障的思路和方法,并举例进行了说明。 【关键词】真空集便器;故障;判断;处理 0 引言 随着铁路客车新技术的快速发展,真空集便器已经得到了广泛使用,与传统的直排式便器比较, 真空集便器不但用水量少,节约资源,而且降低了对车辆和外界环境的污染,有利于环保。但从故障处理方面来讲,真空集便器相对于直排式便器的检修也更加复杂,需要不断摸索和改进。 1 集便器故障的判断方法 1)观察判断法――它是根据观察指示灯亮、灭情况、压力表的读数、供给系统的状态等来判断故障,是一种最直观有效的方法。 2)替代判断法――它是用新配件代替旧配件来进行判断的一种方法,一般用于不可拆分的配件,如真空发生器等。 3)拔管判断法――主要用于判断集便器水(气)路上的部件状态,“拔管”简便易行,是判断集便器阀类配件作用的主要方法。 4)短接判断法――适用于判断集便器电路中开关类电气部件,例如冲洗按钮、压力开关、真空开关等。 5)排疑判断法――排疑法是查找水、电、气路中关联部件故障时经常使用,一般是从源头查起,按顺序依次排除配件故障。 6)辅助判断法――是指借助于一些简单可行的手段来查找故障,常用的有手摸、表测、水试、纸吸等。 2 在故障实例中的应用 在查找集便器故障时,熟练掌握以上几种判断方法,就可能减少一些不必要的误判,从而在故障处理中少走些弯路。下面举例说明几种判断方法的实际应用。 2.1 “集便器系统无电”故障的判断 (1)使用观察法检查Monogram型集便器控制箱门是否关严,门到位开关工作状态是否正常等。 判断处理:①集便器控制箱门未关严,则门到位开关不闭合、系统不得电。此时关严控制箱门即可。②门到位开关作用不良,造成系统无电。需更换门到位开关。 (2)使用辅助法检查集便控制柜工作指示灯是否正常,有无输出过压、过热现象。万用表检测配线是否有短路、断路问题。 判断处理:①集便系统逆变器输入过、欠压;输出过载、过流时停止输出。此时应按集便器逆变器指示灯所示内容,处理相应故障。②配线断路会造成电路不通,短路会造成空开跳闸,需更换配线。 2.2 “按下冲洗按钮集便器无动作”故障的判断 (1)使用排疑法从总风源开始到水增压器为止,依次检查各正风压气路环节的状态。 判断处理:①查看总风表,过滤调压阀表压力,确保客车总风压力在420~900kPa之间;调整过滤调压阀表压力―Monogram集便器为(500±20)KPa ;EVAC2000P集便器为(450±50)KPa 。②确认风路塞门是否打开,再次打开集便系统供气塞门。③系统内风路管道是否有折弯、堵塞现象,如有则需疏通气路管道。 (2)使用观察法检查100%箱满指示灯是否亮起。 判断处理:①箱内污物满,100%灯亮;系统自动切断电源,强制停止使用。此种情况下应先抽空箱内污物。②箱内污物未满,100%灯亮;则表明浮球存在故障,更换浮球开关。 (3)使用短接法检测冲洗按钮,短接按钮进出接点。 判断处理:①短接后恢复正常,则为按钮故障,修理或更换冲洗按钮。②如短接按钮不能恢复,则检查接线盒、冲洗控制单元FCU。首先排除接线盒进水漏电因素,如冲洗控制阀故障,则更换FCU。 2.3 “便器抽真空正常,但无冲洗水” 故障的判断 (1)使用排疑法从水箱开始到便器喷嘴为止,检查供水系统是否通畅。 判断处理:喷嘴的水管路、排便管等冻住或堵塞时,对喷嘴水管路与便斗下的排污管解冻或疏通。 (2)使用拔管法先将增压冲洗电磁阀排气端快速接头拔下,按冲洗按钮后,观察该阀口是否排气,然后分别将气控冲洗阀的进出口的水管、气控冲洗阀通往便器喷嘴的管路拔下,观察是否出水,最后分别将系统进出口压力管路拔下,观察水压大小。 判断处理:冲洗管路是冲洗水必经之地,不出水则判断该水管路堵塞。①电磁阀作用良好则该阀口排气;若阀口不排气,则表明电磁阀失灵,更换增压冲洗电磁阀。②气控冲洗阀是冲洗水的重要通路,冲洗阀失效则无法进水、出水,检修或更换气控冲洗阀。③排气压力不足,冲洗系统空气管路被堵塞或卡住,阻力大,压力降低,此时要处理或更换水管路折弯、冰冻、堵塞的部位。 (3)使用观察法检查便器各冲洗喷嘴是否出水。 判断处理:便器的喷水嘴、冲洗环是常见易堵部位,便斗无水喷出,则为喷水嘴全部堵塞,需用4%柠檬酸浸泡喷嘴、清洗冲洗环,清除污物。 2.4 “便器冲洗正常,但不抽真空”故障的判断 (1)使用替换法更换真空发生器电磁阀,通电后检查是否动作。 判断处理:替换真空发生器电磁阀正常,则说明原真空电磁阀失灵,检修或更换真空电磁阀。 (2)使用短接法短接真空开关两接点。 判断处理:按下按钮后,真空发生器无动作,短接后若发生器能正常工作则表明真空开关失灵,检修或更换真空开关。 (3)使用辅助法确认真空发生器进气口有压力,但排气口不排气。 判断处理:不排气说明真空发生器堵塞,压力空气不能通过,无法抽真空,需用压缩空气吹扫发生器上下进出口,清理污物。 2.5 “便器真空度不足,抽力小”故障的判断 (1)使用辅助法首先用手感觉发生器排气口流量,然后听便斗内的进气声音,冲便阀汽缸是否动作;最后将薄纸片放在发生器排气口或怀疑漏泄的真空管路上,观察是否被吸入,如被吸住,则说明此处漏泄。 判断处理:①手感压力流量小则说明真空发生器排风不畅,用压缩空气吹扫发生器上下的进出口。②冲便阀气缸被卡住或活塞油润不好造成活塞杆不动作,应拆卸冲便阀,清理污物、注润滑油后重新安装。③如纸片被吸入成凹形,说明摆门止回阀的单向导通作用失灵,出现逆吸,造成真空漏泄,更换摆门止回阀。 (2)使用观察法确认真空发生器抽真空时间。 判断处理:如时间很短说明真空度值上限调整过低,此时应重新调整真空开关上限值。 Monogram集便器为(-32±1.7)KPa ;EVAC2000P集便器为(-45±2KPa) (3)使用辅助法检查车下污物箱各阀门是否关闭到位或漏泄。 判断处理:如各阀未关严或漏泄,会造成系统真空度下降,需关严或更换污物箱上的排泄、排气和冲洗阀门。 2.6 “便器冲洗正常,但污物排不下去”故障的判断 (1)使用拔管法拔管检查冲便电磁气阀是否工作。 判断处理:如冲便电磁阀动作、排气口排气,则表明阀良好;不排气则该阀失灵,更换冲便电磁气阀。 (2)使用观察法:在车下卸下冲便阀保护罩,一个人按"冲洗按钮",另外一人在车下观察冲便阀的气缸是否动作。 判断处理:①如果气缸不动作则冲便阀打不开,冲便阀及蝶阀气缸被卡死,需拆卸检修冲便阀,并对气缸杆进行油润,调整。②如果气缸动作,则冲便阀正常,说明有污物堵塞管道,拆下便器至污物箱的管道,清理污物。 (3)使用排疑法检查单向阀和真空发生器排气口排气量。 判断处理:排气口堵塞、单向阀失效同时发生时,压力空气逆流而上,造成污物排不下去,此时需用压缩空气吹扫发生器上下的进出口,清理污物,并更换单向阀。 3 结束语 客车真空集便器故障的产生大都是由水、电、风和集便器自身故障引起的,所以故障的分析判断也要紧紧围绕几个关键项点来进行。 首先要检查真空集便系统的水、电和压力空气的供给情况,并通过仪表观察风压、水压和电压是否正常;确认正常后再进行2~3次的冲洗循环操作,以冲洗、抽空两种基本工作条件的故障现象为切入点,确认故障类型;最后再通过上面介绍的几种分析判断方法有针对性地进行排查,从而能够准确找出故障点。 铁路客车论文:铁路客车单元制动缸保压不良的危害及措施分析 摘 要:我国的铁路客车行业发展的越来越迅速,对于铁路客运的要求也运来越高。但在长期的铁路及客车运行中,各受制动的部件从设计开始,到制造及最后的安装,都存在一定的质量缺陷。这些都导致了铁路客车在运行过程中遇到一定的问题。本文从客车单元制动缸目前存在的问题出发,重点研究单元制动缸保压不良的危害,并提出相应的措施分析。 关键词:铁路客车;单元制动缸;保压不良;危害;措施 单元制动缸是铁路客车制动系统中一个非常重要的组成部分,对于保证客车安全停留和运行等方面起着十分关键的作用。客车的单元制动缸的体积一般都比较大,而且由于其型号的复杂性,整个的试验的程序也很复杂。在采用人工的试验中,试验的精确度很低,而且费时费力,效率低下。因此,单元制动缸需要利用先进的技术,使单元制动缸的运行更加自动化和制动化。 1 铁路客车单元制动缸的概况 单元制动缸,是由制动缸盖、活塞、活塞杆、皮碗及缓解弹簧等组成,当压缩空气进入制动缸时,推动活塞通过一套基础装置而起制动作用。单元制动缸是铁路动车系统的重要组成部分。单元制启对客列车运行及停留提供安全保证。随着铁路客运向着“提速、舒适、安全”的快速发展对客车制动系统的可靠性、安全性等提出了更高的要求。但长期以来由于受制动部件在设计、制造、乃至安装等诸多方面造成的质量缺陷使制动系统的使用状态满足不了使用要求的情况时有发生,严重影响了车辆的使用效率和停留安全。我部在用的Z25B型客车就存在停留时单元制动缸保压时间严重不足的问题。 在旧型的空气制动机中,一般采用的是三通阀的控制形式。它的基本性能比较简单而且功能作用也没用明确的进行区分,在一定的情况下,它只能够适用于一些尺寸比较固定的制动缸,在检修过程中遇到了很多不利。基于此,为了改善单元制动缸的性能,使单元制动缸更多的适用于很多车型的通用性要求,并且合理的配合空重车的调整以及防滑器等新技术的要求,我国目前多采用104型制动机和F8阀型制动机。在104型制动机中,它采用控制形式与三通阀的原理不同,运用的是分配阀控制形式。也就是说,将原来的直接作用的方式调整为目前的间接作用的方式。在制动机的结构上,也比原来增加了几个部分,包括工作风缸、容积室、均衡部等,这些都为实现间接的作用方式发挥着自己的作用。与此同时,一些专门配备的充气部机构,也起到了协调副风缸和工作风缸之间的充气作用。 2 铁路客车单元制动缸保压不良的危害 制动机保压不良会带来以下几点危害:第一个是自然缓解。在正常保压状态下,制动管、副风缸和制动缸互不相同,但当节制阀泄露时,副风缸压力大,空气会流入制动缸;活塞不能够正常移动,节制阀与滑阀粘连,均造成节制阀不能遮断制动孔,这样下去,副风缸与制动管的压力平衡被打破,主活塞由于查呀带动滑阀到缓解位置而造成自然缓解。对分配阀而言,压力停止上升,均衡阀将副风缸与制动缸的道路切断而形成保压位。当容积室压力达到一定值,空气泄露,活塞两侧的压力平衡被打破,压力迫使均衡活塞下移,制动缸排向大气的通路打开,发生自然缓解。第二个是再制动。由上述分析我们可以知道副风缸的压力空气因故流入制动缸,副风缸和制动管的压力平衡会被破坏从而产生自然缓解,所以三通阀不会再制动。对分配阀而言紧急二段阀或者增压阀的密封圈泄露时。制动管或者副风缸空气露出,容积室在保压情况下压力依旧上升,富凤岗继续向制动缸输入空气产生再制动。对控制阀,节制阀或局减阀密封出现问题都会使制动管中的压力空气进入制动缸,产生再制动。第三个是列车管压下降。容积室压力发生改变决定着均衡阀的开关,从而控制副风缸向制动缸的充气或制动缸压力空气的排放。制动缸漏泄,容积室压力比制动压力大,促使均衡活塞重开均衡啊,副风缸向制动缸补气,制动缸空气大量损失,压力也大大损耗,制动管压力经压力风缸洞开的充气阀向副风缸补充,制动管压力下降。 3 解决铁路客车单元制动缸保压不良问题的措施 考虑到单元制动缸的连通管是根据每个车型的不同自带的,所以连通管是配套且不可以改变的。但我们可以通过改变制动缸侧面所有的管接头来处理单元制动缸保压不良的问题。将管接头处理完以后,就要调整原有的锥管螺纹的聚四氟乙烯薄膜的密封形式,用传统的调和漆加麻刀的密封形式进行替代。在密封形式完成以后,可以对客车的单车漏泄问题进行试验。试验结果表明,经过调整后的密封形式的处理,客车的漏泄量与以前相比有了很大的提高和完善。 在分配阀中,可以选用新的结构形式和材料,这样会比较方便检修以及延长检修期限。以104型客车为例,在其分配阀的各零部件中,应当做到比较好的统一和互换,在众多的通用件中,只有减少一些零件的规格,才能方便各类的零件制造和检修。另外,设置一些滤尘器也可以有效的提高其防止油垢、尘埃的侵入的功能,对于延长检修期也有一定的好处。 其次,可以联合机务和车务部门,将原来的排净车辆主管压力的作业方式调整为减压100Kpa的方式。也就是说,将原有的制动形式,即紧急制动方式(放大风)调整为常用的制动方式,这样,再从435Kpa提高到460Kpa的副风缸的储风压力的保障下,副风缸就能够拥有足够的压力来对制动缸进行必要的补风。在一定程度下,这样的工作方式可以达到了我们想要的延长停留车的有效制动保压时间的目的。 4 结束语 随着交通运输行业的快速发展,人们对于铁路和客车等交通运输行业的要求也越来越高。除了必要的速度以外,频繁发生的交通事故更让人们对交通运输的安全有了更大的关注。本文所提到单元制动缸的保压不良的问题,是由多种因素造成的。如果处理不当,会直接影响铁路客车在运行过程中的安全保障情况。因此,本文根据实际实验情况,提出了两种解决方式,这在一定程度上解决了保压不良的问题。 铁路客车论文:新型钢化玻璃在铁路客车车窗的应用 摘要:伴随中国铁路客车高速化发展,对车窗玻璃的要求也越来越高,双层玻璃气体夹层由于优越的节能、隔音效果,抗风压能力高,消除霜露等特点得到广泛应用。有效的控制双层玻璃气体夹层失效现象的发生,是促进铁路客车高速化发展的必要途径。 关键词:铁路客车;双层玻璃;气体夹层 引言 双层玻璃气体夹层是指在双层玻璃中间夹有干燥空气层,或抽真空加入惰性气体(氮气),厚度大约为8mm。这种玻璃不仅具有隔音的性能,还具有隔热节能、阻挡风力及抗击外冲力等特性。由于双层玻璃的湿气渗透率很低,在内外温差较大的环境下使用也不会出现结霜现象。 一、铁路客车车窗双层玻璃特点 铁路客车车窗双层玻璃目前具有以下特点: 1、采用双道密封:第一道密封采用热溶丁基胶,主要起密封作用,即防止外界的水汽进入中空玻璃空气层内;第二道密封采用双组份聚硫胶,主要起结构作用,即在外界温度高低变化及高湿度和紫外线照射下仍能保持中空玻璃的结构整体。 2、采用槽铝定位:具有定位可靠、承压能力强、分子筛灌注方便等特点。铁路客车区别于民用建筑的特点之一就是需满足其高速运行适用要求,双层玻璃应具有的抗风压强度及耐气温变化能力,因而暖边(复合胶条)式双层玻璃不适用于铁路客车使用,铁路客车采取槽铝式双层玻璃。 3、槽铝内腔灌注分子筛:分子筛具有吸湿性能,保障双层玻璃露点要求,低温下无结霜、结露现象,具有优良的使用性能。 二、双层玻璃气体夹层失效的主要原因 结合双层玻璃结构特点,双层玻璃失效的原因一般有以下几种: 1、双层玻璃透气。水汽直接进入双层玻璃璃间隔层内,使玻璃内表面发生霉变、反碱,槽铝电解粉化,分子筛失效,直接影响双层玻璃璃的质量,导致双层玻璃失效。 露点上升。双层玻璃的露点是指密封于间隔层的空气湿度达到饱和状态时的温度。国家标准GB18045―2000中规定露点为-40?C,低于该温度时间隔层中水蒸气就会凝结成液态水,水蒸气的含量越高,空气的露点温度也就越高。当玻璃内表面温度低于间隔层内空气的露点时,空气中的水就会在玻璃内表面结露或结霜。当环境温度降低到露点以下,表面温度高于0?C时,间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结露;表面温度低于0?C时,间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结霜。 三、铁路客车车窗双层玻璃与其他类型玻璃的区别 1、夹层玻璃和带有气体夹层的双层玻璃的区别 夹层玻璃,就是在两块玻璃之间夹进一层PVB中间膜。玻璃即使碎裂,碎片也会被粘在薄膜上,破碎的玻璃表面仍保持整洁光滑。这就有效防止了碎片扎伤和穿透坠落事件的发生,确保了人身安全。 带有气体夹层的双层玻璃的玻璃与玻璃之间,留有一定的空腔。因此,具有良好的保温、隔热、隔声等性能。如在玻璃之间充以各种漫射光材料或气体质等,则可获得更好的声控、光控、隔热等效果。 2、带有气体夹层的双层玻璃与普通双层玻璃的区别 双层玻璃是一种以两片或多片玻璃组合而成,玻璃与玻璃之间的空间和外界用密封胶隔绝,里面是空气或其他特殊气体。双层玻璃具有优良的隔热和隔音性能,相比砖墙或混凝土墙体又轻得多。对于节省能源的要求,双层玻璃以其不可替代的优越性能而被广泛使用。 然而带有气体夹层的双层玻璃具有保温节能、隔音以及防霜露的功能。即使车外气温在-30℃以下,而车内温度达18℃,相对湿度达到85%以上,夹层中也不会结霜而影响视线和采光。并且普通双层玻璃与带有气体夹层的双层玻璃有着本质的区别,最大的区别就是普通两层玻璃的周边不密封,这会使夹层中的空气有一定的湿度,并与外界(车内、车外)的空气产生对流。车内外空气与玻璃夹层中的空气对流会造成结露结霜,既影响视线和采光,当气温升高、玻璃内表面的霜化成水时在夹层下部造成积水。其次是空气中的悬浮粒子、灰尘在夹层内外对流中不可避免地被带入夹层中黏附在玻璃内表面,久而久之会污染玻璃夹层内面,清洗困难。 四、铁路客车双层玻璃气体夹层的研究 1、隔热性能的研究 通常面向客车车窗外的一层玻璃为钢化玻璃,可耐高温达300℃,而内层普通玻璃则稍差。钢化玻璃的韧性,可以使其在被硬物击碎时如小米粒般洒落而不会伤及他人。 双层玻璃是由两片或多片平板玻璃,周边用间隔框分开,并用密封胶密封,使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃深加工产品。需要提醒注意的是双层玻璃的边缘是用密封胶严格密封的,双层玻璃气体夹层充有干燥的空气或惰性气体,该部分气体之被长期密封在腔内,无法与外界空气进行对流,因此,双层玻璃两边的热量不会因为玻璃间气体的对流而带走热量。另一方面,空气是热的不良导体,用密封气体隔开的两层玻璃相互热传导很少,从而起到良好的隔热作用。此外,在双层玻璃两边出现很大温差时,由于一片玻璃只感受一侧温度,单片玻璃的两个表面不会有很大的温差。因此,在双层玻璃内外温差不是特别大时(≥100℃)时,不会产生结霜、结露的现象。另外,还有一点需要说明的是双层玻璃不是真空玻璃,双层玻璃内腔气体的压力基本与外界一致,否则非常容易造成玻璃的破碎。 通过以上解释,可以知道带有气体夹层的双层玻璃和普通双层玻璃有着本质的区别。两者最本质的区别是前者密封,后者不密封。正是由于双层玻璃的不密封使得灰尘、水汽很容易进入玻璃内腔,水汽遇冷结霜,遇热结露,附着在玻璃内表面的灰尘永远不能清除,安装使用不久,就会使车窗的玻璃模糊一片,污秽不堪。当然,普通双层玻璃在一定程度上也能起一定的隔音、隔热作用,但性能却和带有气体夹层的双层玻璃相差甚远。 2、隔音性研究 随着我国国民经济和铁路事业的快速发展,旅客对于乘坐舒适性的要求越来越高,而车内噪声级别的高低,是影响乘坐舒适性的重要因素之一。通常情况下,车内噪声主要来源于车外,由轮轨撞击和摩擦等原因产生的噪声直接经路过的建筑反射后经车体透射至车内。并且和客车其他部位相比,车窗是整个车体隔音的薄弱环节,而车窗玻璃的隔音效果又是决定车窗隔音性能的关键,因此,,通过研究车窗玻璃的选择来改善车窗的隔音效果是降低车内噪音的最为有效的途径。 铁路客车玻璃产生隔音效果的原理:车窗外各种声源产生振动发出噪音,噪音通过空气介质进行传播,当噪音传递到双层玻璃车窗上,再经玻璃以及气体夹层逐次衰减,特别是噪音在经过如静隔音阻尼胶的物质时,中频噪音和高频噪音被隔音阻尼胶吸收、扭曲、减震、衰减,能将中、高频噪音有效地滤除,最后进入客车内的噪音只有5%左右。平常最常见最烦人最恼火最让人睡不着觉的“唿唿”、“嚯嚯”的中、高频噪音基本没有了,也听不大见了,车内的感觉一下子柔和下来了,待在铁路客车内也就舒适多了。 带有气体夹层的双层玻璃是由两层玻璃构成,四周用高强度、高气密性复合粘结剂将玻璃与密封条、玻璃条粘接密封,中间有6-9mm的空气层充入干燥气体,边框内充以干燥剂,以保证玻璃片间空气的干燥度。因留有一定的空腔,在隔音性能方面,带有气体夹层的双层玻璃中对交通低频噪音噪音有良好的隔音效果,因为普通的双层玻璃会在低频区与外界的低频噪声发生共振(指两物体因共同振动而发声的现象,如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声 ),低频噪音比较容易穿过玻璃进入车内。而带有气体夹层的双层玻璃中的气体夹层可以在一定程度上减少铁路客车所产生低频噪音产生的共振做到良好的隔音效果。 结语 总之,在选用车窗玻璃的时候也要适当考虑钢化玻璃的特性,为了安全起见慎用单层的钢化玻璃。在对钢化玻璃应用的时候可以考虑多种玻璃结合的方式,充分考虑车窗的安全,舒适及经济等实际情况! 铁路客车论文:铁路客车车辆安全管理要点分析 【摘 要】随着我国经济水平的不断提高,铁路运输事业作为经济发展的大动脉也迎来了良好的发展契机,但铁路客车车辆安全问题也屡见报端,成了社会各界关注的焦点。加强铁路客车车辆安全管理,是确保铁路运输安全以及旅客的生命财产安全的基础,显得尤为重要。下文就铁路客车车辆的安全管理要点进行分析。 【关键词】 铁路 客车 安全管理 1 加强铁路客车车辆安全管理的重要性 近年来,随着铁路客车车辆设施设备不断完善,技术装备能力不断提高,对铁路客车安全保障的要求也逐步加大,然而铁路客车车辆安全控制手段方面、管理体制建设方面,以及从业人员安全意识方面的问题还普遍存在,安全管理制度并不完善,存在诸多的安全隐患问题。另外,目前的安全管理多在教育、宣传和定期检查上徘徊,大多数的控制手段只能靠发生事故后的分析或者采取亡羊补牢的措施弥补,这样的管理方式和当代的社会要求是相背离的,此外,检修作业质量控制不严格,客车装备保养不到位等引发的设备故障不断增多,在一定程度上影响了铁路事业的发展。 因此,利用新兴技术来提高铁路客车车辆的质量和安全控制水平,有利于推进铁路安全管理能力。铁路客车车辆安全管理工作在任何时候都不能够松懈,其作用的发挥是保证整个铁路运输平稳、设备正常运行的关键。因此,铁路企业应当注重铁路客车车辆的安全管理,强化铁路客车车辆管理人员的安全意识,采取有效的措施对铁路客车车辆的安全性能进行管理和控制,这样才能够为铁路运输更加安全、高效、稳定的发展做铺垫。 2 铁路客车车辆安全管理要点 2.1 贯彻落实安全风险管理 客车车辆安全风险管理,要从加强管理入手,注重从源头上防范安全风险,强化安全管理基础,推动安全管理规范化工作,提升客车车辆安全管理的水平。要把推进安全管理规范化作为深化安全风险管理、强化安全管理基础的重要抓手,安全管理规范化是指导现场作业标准化的方法,具体应用于管理领域。通过制定和贯彻科学的管理标准,使生产过程各环节、各要素达到有机、合理的配合,使管理定量化、科学化,在此基础上,以各岗位工作标准化为依据,从组织行为角度,确定组织成员必须遵守的行为准则,并用于约束、指导和激励管理人员的行为,健全完善管理岗位安全职责、工作标准和工作流程,强化安全过程管控,严肃干部履职考评,努力实现安全管理职责明晰、制度健全、决策严谨、指导有力、方法科学、考核到位的规范化管理格局,不断提高安全管理水平,紧密围绕管理这一铁路安全的主要风险源,开展风险评估、研判、控制等一系列工作,为确保铁路客车安全持续稳定提供可靠保障。 2.2 规范安全管理制度 铁路客车车辆安全管理机构应着眼对原铁道部相关安全管理标准、制度的适用性和可行性进行调研,对之前一些好的管理方式予以借鉴,并更好的运用近年来推行的安全风险管理机制,将新体制下的安全管理制度尽快的予以出台和规范。通过对管理制度和技术标准的优化和实施,将源头预防过程管控和结果评价管理有机联系协调起来,使各方面的安全管理工作适应铁路新形势下的要求。 2.3 建立安全信息管理系统 制约铁路安全管理的弊端很大程度上是因科技手段的缺失,导致客车速度在提高,管理行为和手段并没有显著的改善,极大地阻碍了铁路客车尤其是客车运用安全管理。首先,客车安全管理的主体单位要利用可操作的安全信息管理系统对铁路客车发生的信息进行分类汇总,对车辆运用的历史数据进行登记、累计和研判,包括车辆设备信息、故障信息、检修痕迹等,使信息管理系统对待车辆信息能够像医院的“诊断病历”一样清晰,借鉴和研判车辆故障的发生、变化规律,管理层利用信息系统研判的结果对技术方面的问题进行有针对性的指导,更好的控制和管理铁路客车车辆的安全。 2.4 强化安全设备的保障 (1)改善铁路客车车辆的基础设备条件,加强硬件投入,这也应是铁路系统对硬件的基本要求,是保障安全结果的基础条件。在每种技术装备的强度、可靠性上予以提升,不断完善设备故障的自动检测、远程控制、自动控制、防护报警甚至自动诊断修复等先进方式。(2)提高从业人员技术素质和能力,严格控制从业人员的准入机制和岗位适应性培训,及时对铁路客车的设施和设备定期检查,及时发现存在的问题,并采取合理的解决措施,防患于未然。(3)对于铁路客车运行车中出现的故障,应该按铁路总公司规定的运行办法执行。对列车运行途中的品质、行车安全装备故障等情况,应同时由信息手段和车辆乘务员分别将发生故障的时间、地点、现象进行记录。当车辆终到后,分别由车辆乘务员和信息设备能及时向检修人员反映故障情况。 2.5 做好日常检修 客车的日常检修工作包括客整所(库检)、客列检(站检)和客车乘务(乘检)三部分组成,客车技术整备所(库检)是对到达入库的旅客列车彻底进行技术检查、修理、试验及整备工作,使其达到出库质量标准后交给车辆乘务组。旅客列车列检所(站检)是利用旅客列车在车站的停留时间对客车进行技术检查和不摘车修理,并协助车辆乘务组应急处理客车故障,保证由该车站发出的列车技术状态良好。车辆乘务组(乘检)是旅客列车运行途中,按作业要求对客车进行技术检查和维修,保持客车的技术状态良好。 近年来,随着从业人员年轻化带来的专业技术能力不足现象是制约铁路客车安全的严重问题,铁路部门要加大教育的投入,并要力戒形式主义,充分利用有效的教育方式和奖惩机制调控从业人员的积极性,努力适应客车高新技术需要。 3 结语 综上所述,安全管理在铁路客车车辆管理中所起的作用是至关重要的,因此,必须给予高度重视。现在铁路部门要求转变干部作风,用务实的作风来对待工作,这正是抓安全管理的具体体现。加强铁路客车车辆安全管理,必须从建立健全的安全管理体制着手,加强对列车运输的设备设施的科技投入,加强客车车辆设备检修,用现代化技术保障铁路运输的安全。 铁路客车论文:铁路客车发电车动力系统 摘 要: 本文首先介绍了25G型空调发电车的发展背景,及客车的发展方向。其次从发电车的燃油系统、冷却系统和控制系统出发介绍了发电车各主要零部件的功能及工作原理,对发电车燃油系统、冷却系统的控制单元进行了详细分析。 关键字: 轨道客车,发电车,动力系统 一 、铁路客车发展的现状与前景 改革开放30多年来,我们的铁路系统取得了迅速的发展,先后经历了绿皮车、25G型车、25T型车和动车的发展,相应的从1997年到2007年经历了6次大提速,使全网平均时速从48.1公里/小时提高到65.7公里/小时,现在运行客车的主力军是160公里/小时的25T型车及120公里/小时的25G型车,从2010年开始我国正式步入高铁时代。 随着我国铁路行业蓬勃发展,国家政策资金的不断投入,必然会进一步加快铁路行业的发展,同时为适应新时期经济区(长三角经济区、环渤海经济区、珠三角经济区)的发展要求和人们对乘车环境要求的提高,高铁与城际动车组无疑会得到更大的发展。但对人员稀少,经济欠发达地区(东北地区,西北地区),铁路客车深受欢迎。特别是在非电气化区段发电车集中供电空调客车依然广泛使用。 二 、发电车动力系统组成 2.1 发电车的主要由柴油发电机组、冷却装置、控制柜和蓄电池等部件组成 2.1.1 柴油发电机组 机房内设 3 台 300kW 柴油发电机组。柴油发电机组能够实现并机运行,为单路提供600kW电能,以应对供电不足的情况。 2.1.2冷却装置 发电车设整体式冷却装置。内设有三套独立的由散热器组、集水管、风扇组成的装置,与柴油机进出水管相连,构成封闭式冷却水循环系统。设有轴流式冷却风扇,采用双速异步电动机驱动,电动机功率为18.5kW/380V,当机组出水管温度高于95℃时风机高速为1460rpm,当温度低于85℃时风机低速为960rpm。 2.1.3 控制柜 控制柜主要包括柴油发电机组的启动、发电、供电、冷却、停机、供油、电热、漏电报警等功能。同时负责: 1.对DC24V、DC48V 蓄电池的充电以及对发电车用电设备进行控制。 2.具有过载、失压、过压和短路等保护功能。 3.柴油机调速,运行状态监控。能够根据负载功率的大小自动调节发电机组的运行速度,并监控发电机组的运行状态,在出现故障时及时报警。 4.膨胀水箱液位控制显示和报警,防止因为长期运行膨胀水箱出现缺水的情况。 5.柴油机冷却水温、机油压力、油温和超速运转监视、报警或自动停车。 6.上燃油箱油位控制燃油泵自动开、停,油位显示极高、低油位报警。 7. 柴油机启动提醒电铃开关。因为柴油机组启动时启动电流大、防止机房内有人作业出现事故。 2.1.4蓄电池组 发电车为满足柴油发电机组直流启动电机、应急灯和保护电路的直流供应。设有DC48V电池组,容量为200Ah,可为车上应急负载供电,并设中间抽头线,对DC24V 启动电路进行电压补偿。设有DC24V电池组,容量200Ah,为柴油机组启动供电。 三、 燃油、冷却和控制系统 3.1 燃油系统 燃油系统主要由上燃油箱、机组、燃油加热装置和下油箱等组成。又可以分为上油部分、供油部分和油加热三个部分。 上油部分主要包括一个双桶过滤器,两个电泵、一个手摇泵。柴油经过油箱的上油口,首先经过滤油器再通过电泵或手摇泵将油泵进上油箱中。出于冗余考虑,在其中一个电泵不能工作时还能保证系统正常运行。手摇泵主要是为了上油起始阶段需要先用手摇泵保证电泵能够正常工作,同时能够保证电泵都不工作时手摇泵还可以继续泵油。 供油部分主要由上油箱和过滤器组成。机组的供油过程是一个连续循环的过程,所以机组的油管设置有进油和回油管,进油管每个机组一个,回油管则是共用一根油管。供油部分采用双桶油滤器,主要是为保证3个机组的供油管上的油滤器有一个损坏时,机组正常运行。 油加热部分主要由燃油加热装置和上油箱组成。燃油加热装置与每一个下油箱都有进回油管通路,且与机组的进水管和排水管相连。油加热部分主要是借助柴油发电机组排出的热水在燃油加热装置中将油箱中抽上来的油加热到一定温度后,冷水回到机组进水口,加热的油流回下油箱中,防止油因为温度低而出现结蜡现象,进油口安装油温传感器,当油箱内油温低于一定温度时燃油加热装置启动,当高于一定温度时则停止。 3.2 冷却系统 冷却系统主要由冷却塔、膨胀水箱、补水箱和机组组成如图3-1所示,主要分为循环水部分和补水部分。 循环部分主要是机组内流出的高温冷却液经过冷却装置进行冷却再流回到机组中,流体温度主要是由安装在件号13和件号14处的水温传感器来控制,件号14为65℃水温传感器,负责检测冷却装置的出液温度,件号13为85℃和95℃温度传感器,用于检测发电机组出液口的温度,检测信号反馈到主控制柜调节冷却机组的运转情况,当温度高于85℃冷却装置开始运行,当温度高于95℃冷却装置开始全速运行,当冷却装置出液温度低于65℃时停止运行。这个循环过程,对流体的消耗很少。 补水部分主要分为当机组内循环液消耗后由膨胀水箱为循环液进行补充,当膨胀水箱内液不足时则由补水箱通过手摇泵进行补液。同时为保证冷却液循环流动顺畅。 3.3 控制系统 燃油系统的供油由选择开关来选择供油方式是手动供油还是自动供油,在自动位置时采用上油箱高低位液位传感器进行控制,如果低位和高位检测信号无效时,油位继续降低或升高时极低和极高位就会立即动作启动或停止燃油泵的工作。 在手动控制时燃油泵将一直工作,将不受检测信号的影响。 冷却装置的风机启动过程分析:由手动开关来选择冷却装置启动方式是手动还是自动,当选择自动时,高速档选择开关常开,当温度传感器检测温度高于85℃时,冷却风扇开始低速运行,当温度高于95℃时时冷却装置高速运行。 当选择手动档时,选择低速时,风机低速运行,将手柄调到高速档,风机开始高速运行,直到按关闭按钮后停止。 结 论 本文通过发电车的制造过程,对发电车上燃油系统、冷却系统的工作情况、各个系统控制电路进行了系统的分析,分析了各个系统的功能描述,通过近20年的优化和改良基本满足现有25型客车的供电需求。 铁路客车论文:铁路客车不锈钢水箱漏水故障分析及防治措施 摘要:通过材料显微分析结果,结合不锈钢腐蚀机理,对铁路客车不锈钢水箱漏水故障进行现象-机理分析,焊接热影响区贫铬和金属表面存在活性Cl离子是造成不锈钢水箱快速腐蚀漏水的主要原因,为减少直至消除不锈钢水箱漏水故障,提出防治措施。 关键词:铁路客车;水箱;腐蚀漏水;防治措施 1.背景 304材质不锈钢水箱是铁路低速客车水汽系统重要储水装置,容积为1000L,由冷轧304不锈钢板拼焊而成,客车制造厂在完成水箱组装焊接后,需进行充水试验,充水试验过的水箱在搁置一段时间后(1~2个月)发生了漏水现象,漏水点主要集中在水箱箱体焊缝附近。漏水点形貌为贯穿板厚的小孔(如图一所示)。 图一 水箱渗漏点外观形貌 客车制造厂的工程技术人员根据以往经验,首先对库存不锈钢板材进行了外观检查和理化性能检测,检验结果表明水箱材料的宏观组织和理化性能全部符合标准要求,初步判定漏水孔为试水后的腐蚀穿孔。 2.不锈钢腐蚀机理分析 不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素,Cr元素易于氧化,能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜,这层钝化膜与腐蚀介质隔离,是不锈钢耐腐蚀的基本屏障,如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏,不锈钢仍会被腐蚀。铁路客车水箱材料为304不锈钢,304不锈钢为奥氏体耐蚀不锈钢,其铬含量超过12%,正常情况下其材料在加工过程中被破坏的钝化膜有自愈性,只有当被破坏的钝化膜处的母材出现贫铬现象或钝化膜长时间处在腐蚀介质中时,才能造成钝化膜不能自愈或钝化膜破坏,致使不锈钢能够在腐蚀介质中被腐蚀。 3.显微分析 对漏水水箱采取冷加工方法截取了实物试样,对漏水孔洞用金相显微镜和扫描电子显微镜进行观察,并进行能谱分析。 结合扫描电子显微镜显示的不锈钢水箱孔洞特征,腐蚀孔洞恰好分布在焊缝热影响区。通过对实样进行能谱分析的结果表明,热影响区晶界孔洞处的铬含量高于基体材料,能谱分析同时还发现试样裂纹断面处和内表面都有Cl元素存在(如图二所示)。 图二 断裂面能谱分析 Cl元素的存在更加速了不锈钢水箱的腐蚀。一般情况下,处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20~30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。根据电化学腐蚀机理,处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多,电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件,活化态不锈钢成为阳极,钝化态不锈钢作为阴极,腐蚀点只涉及到一小部分金属,其余的表面是一个大的阴极面,在电化学反应中,阴极反应和阳极反应是以相同速度进行的,因此集中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常显著,有明显的穿透作用,这样形成了点腐蚀。 结合扫描电子显微照片,漏水孔洞同时具有点蚀特征(如图三所示),因此分析判定漏水孔洞是晶间腐蚀和电化学点蚀共同作用的结果,亦即焊接热影响区贫铬和金属表面存在活性Cl离子是产生不锈钢水箱快速腐蚀的直接因素。 图三 水箱渗漏点迎水面显微镜下形貌 4.不锈钢水箱漏水故障防治措施 通过腐蚀试样金相显微镜和扫描电子显微镜观察到的特征现象以及能谱分析得到的数据,可以分析判定不锈钢水箱制造和充水试验过程中存在焊接热影响区贫铬和金属表面存在活性Cl离子是造成漏水孔洞的直接原因,根据问题原因建议以下防治措施: (1)加强不锈钢水箱用原材料的采购过程管理,加强原材料复检监督,出现铬、镍、碳元素接近上下极限值时做必要的耐蚀性试验。 (2)水箱生产过程中严格按焊接工艺规程操作,强化对焊接操作者的技能要求,在确保焊接工艺参数的情况下尽可能提高焊接速度,以减小焊接热影响区停滞时间,加快焊接冷却速度,防止热影响区贫铬现象发生。 (3)严格控制母材和焊材含碳量,焊缝金属含碳量越高, 碳和铬形成碳化物的机率越大,在晶界上产生的晶间腐蚀的倾向越大。 (4)严格控制水箱焊接后焊接飞溅打磨质量,尤其要杜绝过量打磨,打磨过量会造成点蚀加速。 (5)对原材料复检项目增加显微组织评定,对水箱母材碳化物分布严格控制。 (6)水箱生产过程中严禁用铁锤等尖锐器具进行板材调修和装配,避免板材钝化膜破坏。建议采用木锤、塑料锤或包裹非金属材料的金属锤。 (7)不锈钢点腐蚀的直接原因之一是充水试验用水活性氯离子含量过高,因此必须杜绝用工业管网水做充水试验,建议采用生活饮用水做充水试验。 5.结束语 以上措施在实际生产中已经得到实施,不锈钢水箱漏水故障明显减少,本文提出的防腐措施可供同类产品制造过程中借鉴参考。 铁路客车论文:铁路客车电气综合控制柜应急电源控制的探讨 摘要: 介绍了铁路客车电气综合控制柜应急电源系统的构成与控制, 分析了存在的问题, 并提出了改进的建议。 关键词: 铁路客车、电气综合控制柜、应急电源、控制 前言:铁路客车电气综合控制柜是集供电电源转换控制、 空调机组控制、 应急电源控制、 照明控制、 全列车网络监控等功能于一体的智能型综合控制柜, 应用于新型 25G 型空调客车上, 是铁路客车电气系统的一次重大技术革新。 1、应急电源系统构成及控制 铁路客车电气综合控制柜( G 型) 的直流电源单元采用模块化结构, 分为整流模块和充电模块。客车直流负载分为一般负载( 水位显示仪、 厕所有无人显示等) 、 应急负载( 应急灯、 尾灯插座) 和重要负载( 防滑器、 轴温报警器、 PLC、 传感器等) 三大类。图 1 为应急电源电气控制原理图。 交流供电主电路正常工况下, 整流模块 UA ) 2工作正常, PLC 的 I/ O 扩展单元 20EDR1 的输出点1403 为 ON, 中间继电器 KA8 线圈得电, 其常开触点闭合, 使得接触器 KM3 线圈得电, KM3 常开触点闭合、 常闭触点断开, 应急负载的供电由整流模块提供。交流供电主电路因故停止供电时, 整流电压传感器 JK6 测得整流输出电压为零, PLC 的 I/ O 扩展单元20EDR1的输出点 1403 为 OFF, 中间继电器 KA8 线圈失电, 其常开触点断开, 使得接触器 KM3 线圈失电, KM3 常开触点断开、 常闭触点闭合, 应急负载的供电自动切换, 由蓄电池经空气开关 Q30, 再通过 KM3的常闭触点向应急负载供电。随着蓄电池的持续放电, 当蓄电池电压传感器JK8测得蓄电池电压降到 42 V 以下时, PLC的I/ O扩展单元 20EDR1 的输出点 1403 为 ON, 中间继电器KA8线圈得电, 其常开触点闭合, 使得接触器 KM3 线圈得电, KM3 常闭触点断开, 切断蓄电池向应急负载的供电电路。蓄电池电压降到42 V 以下时, 充电模块 UA) 1 电源的内部继电器也同时动作, 输出端 VL 为 ON, 向直流 系统的蓄电池欠压保护电路提供一个冗余控制信号。当蓄电池电压回升, 大于或等于 45 V 时, PLC 的I/ O 扩展单元 20EDR1 的输出点 1403 又变为OFF, 蓄电池恢复向应急负载供电。 2存在问题及原因分析 目前客车应急蓄电池多使用铅酸蓄电池。随着使用时间的增长及平时运用过程中使用不当, 导致蓄电池出现过放电或过充电等非正常使用情况, 同时由于维护不及时, 出现蓄电池失水过多、 板栅生长和铅膏脱落的现象, 甚至蓄电池组中个别单节电池内部极板硫化严重, 正负极板弯曲短路、 破裂甚至反极, 造成蓄电池容量降低, 经常出现假饱和现象, 充电时一充就满,放电时一放就亏。当交流供电主电源因故突然停止, 由蓄电池给应急负载和重要负载提供电源时, 蓄电池因其虚容量而不能满足负载的用电需求( 特别是硬座车, 由于设计了4只 15 W 日光灯、 3 只 40 W 日光灯为应急灯, 共计180 W 应急照明, 总放电电流为 4 A 左右) , 蓄电池电压从额定电压短时陡降到 42 V 以下, PLC 立即控制自动切断应急负载。而在只有重要负载的情况下, 负载电流约为 0 14 A, 蓄电池电压又即刻恢复到 45 V 以上, PLC 随即又控制接通蓄电池向应急负载的供电电路。当接通后又被应急负载将电压下拉至 DC 42 V以下, PLC 将再次切断应急负载供电。如此周而复始, 综合控制柜应急系统长时间频繁转换( 最高转换频率可达 2 次/ s) , 使 KA8 继电器、 KM3 接触器、 KM6接触器以及应急灯频繁在得电与失电两状态间变化,形成振荡现象, 造成接触器与继电器的触点、 线圈以及应急灯等电气元件的损坏。 3改进建议 为了解决以上问题, 在不增加任何电气元件和不改动现有配线的情况下, 可以利用 PLC 的逻辑判断和控制功能, 局部增加内置程序的控制逻辑, 添加一个输出点 1403 的状态 计数器。在 PLC 的 I/ O 扩 展单元20EDR1的输出点1403 转换几次输出状态后(笔者设定为3 次) , PLC 1403 口的输出状态不再随蓄电池端电压的变化而改变, 而是锁定输出为 ON 状态, 蓄电池终止向应急负载供电, 同时触摸屏上闪烁提示/ 请检查蓄电池0。应急输出系统只有经车辆维修人员检查确认后,通过触摸屏按键操作, 或在供电主回路重新供电后方能解除对输出点1403 的锁定状态。控制程序流程见图 2。 4结束语 通过局部增加 PLC 内置程序的控制逻辑, 可以充分利用 PLC 的智能判断功能对客车应急输出系统进行监测。当客车应急输出系统在运用中出现问题后,可以通过 PLC 的初步诊断, 提示车辆维修人员有针对性地对故障车辆进行重点检查和确认, 以减轻劳动强度, 提高工作效率, 保障旅客列车安全运行。 铁路客车论文:浅谈铁路客车技术管理过程中的故障检测和防范措施 摘 要:铁路客车技术管理关乎铁路客车的运行安全和高效,因此在铁路客车技术的日常维护管理过程中必须加强日常维护管理的力度,严格按照故障检测要求进行故障防范以保证设备的正常运行,进而降低铁路客车的故障率,为此是文详细分析了铁路客车技术管理过程中所存在的故障问题,并结合故障的实际状况分析了其产生的原因,提出了合理有效的防范方法。 关键词:铁路客车技术 故障检测 故障防范 我国铁路客车技术管理过程中的故障检测和防范技术虽然取得了一定的发展和进步,但是仍然存在一些亟待解决的问题,与国外相关技术相比较仍然具有很大的差距,这些问题主要有,一方面是检测技术含量低,防范技术可靠性差,铁路客车的故障检测整体效率不高,以及零部件使用寿命短等问题严重困扰着国内列车的正常发展,导致事故隐患呈现加剧的态势;另一方面是铁路客车相关系统技术使用不够成熟,一些零部件的标准化系数低,缺乏自主品牌,甚至相关零部件不符合国家铁路行业技术标准规范。所以随着铁路客车技术的发展,对铁路客车技术的发展提出了更高的要求,不仅需要提高铁路客车的动态性能,也要注意提高车辆关键零部件的效能和精度等。 1 铁路客车技术的故障检测和防范措施 1.1 PLC系统故障及防范 PLC控制系统故障故障操作可分为固定故障和突发性故障,其中突发性故障需要重装系统才可以恢复正常,而固定故障则需要更换硬件或软件。PLC外部传感器的设备故障直接影响PLC控制系统的控制功能,这种故障一般是由于设备本身的质量和寿命引起的,或者由于制度设计不当或系统的长期运行引起的,通常情况下,PLC本身很少发生故障,而大多数控制系统故障常常发生在各种开关、传感器、执行器和其他设备。当PLC发生故障,首先需要进行合理的诊断和检测,通常情况下,由于PLC控制器具有一定的自我诊断能力,无论PLC的内部故障还是其外部故障,其中大部分故障可以由PLC控制面板的状态指示灯来进行初步判断故障位置,按照PLC状态指示器,结合其输入指示灯和输出指示灯的状态进行判断,然后根据初步判断结果采取相应的维护措施。 1.2 空调系统故障及防范 当铁路客车上的空调制冷系统出现故障时,一般不能直接看到故障的定位,也不能将制冷系统部件一一分离进行检查,而只能从外观来观察故障产生的原因。一般情况下,首先要观察空调制冷系统的压力和温度变化情况,查看操作压力和温度是否超过正常范围同时当出现制冷能力降低的故障时候,这类故障可能是由于制冷系统制冷剂缺乏、吸气压力低、低电压开关失效等情况所致,这类故障通常主要发生在制冷系统及压缩机,另外在铁路运行客车的空调机组运行过程中,产生运动噪声是正常的噪音现象,是不可避免的,但是如果噪声异常高,出现不正常的噪音故障,若不及时诊断和治疗,将损坏的空调内部零件和空调机组的正常运行,这类故障通常发生在电源线和控制线等位置处。 1.3 控制部分故障及防范 在铁路客车技术管理过程中,铁路客车设备的控制部分也会发生故障,并且控制部分的故障通常表现为控制电路的电源电压、连接器的接触状况以及选择开关的内部短路等情况,当铁路客车的控制部分发生故障时,需要结合客车设备的整体运行情况进行合理的检修和维护,首先要对整体运行设备的运行状况进行电气设备外壳是否带电的检测,以及检测相关部件的绝缘性能是否良好,同时在铁路客车技术管理过程中要针对控制部分的故障发生情况进行定期检查,严格监测电气设备的温度变化以及机组运行的声音状况,做到及时检查设备的整体运行情况,有效确保控制部分的优良性能。 1.4 装置安全性故障及防范 铁路客车技术的安全性和可靠性是确保铁路客车运输的基础,铁路客车的运行环境,比如低气压、沙尘暴等气候变化,会影响制动装置的正常功能而影响其安全性和可靠性,但是在一定程度上,我国铁路客车技术的可靠性和安全性仍然缺乏系统的理论研究分析以及没有大量的统计数据作为分析基础,在转向架制动装置,氧气和空气调节设备,供水和卫生设施和电气系统等装置方面存在安全性故障,同时由于受到恶劣的天气条件影响,其安全性和可靠性也会存在一定的故障隐患。所以在维护过程中,采取轻量化车体钢结构,合理选择各种设备之间的材料,进行科学的结构设计以及振动模态和车辆振动模态必须符合技术标准规范,这可以在一定程度上促进铁路客车中的制动装置能有效缓解客车在运行过程中的制动阶段存在的动力不足问题,进而确保制动摩擦系数能够具有很高的热容量和稳定性,保障铁路客车的运行正常。 2 故障检测和防范工作的发展趋势 随着我国铁路客车技术的不断迅速发展,促进客车技术实现了更高的发展水平。为了适应这种发展趋势,在铁路客车故障检测和防范过程中,发展铁路客车集成设计技术将是今后铁路客车技术发展的趋势,其中集成的概念需要从微观和宏观两个方面来理解,从微观的角度来看,主要是指总线的集成模块化,在这一过程中不仅要考虑技术原理和专业要求的性能,而且还考虑其他专业领域性能的要求,同时从宏观的角度来看,将综合模块化产品集成在一起,并最终形成一个完整的产品,即集成产品可以根据不同专业和不同模块组合形成最终产品。在未来铁路客车技术发展过程中,集成设计技术是铁路客车用户需求开发的基础。随着客车产品品种固定和车内总线的可靠性、可操作性和安全性越来越受到用户的关注。铁路客车必然会向集成化方向发展,才能可从根本上提高产品质量。铁路客车集成设计技术将促进劳动力实现解放,可以让设计者摆脱繁琐重复的工作,而投入更多的时间和精力来研究产品关键技术的创新;促进整个故障检测过程过程的简化,消除了诸多中间环节,有效简化采购流程,进而缩短工艺技术准备周期;促进产品质量和生产效率的提高,集成设计技术的使用,可以节省大量的中间生产过程,降低了生产成本,有效提高故障检测和防范工作的效率,所以,铁路客车技术管理过程中故障检测和防范的集成技术设计是一个复杂的系统工程,涉及到设计、储存、包装、运输和安装等一系列问题,因此,需要科学的研究和试验,不断提高总线技术水平,合理运用集成设计技术,有效发挥集成设计技术的作用。 3 结语 在信息化程度日益提高的今天,针对故障检测和防范工作,故障管理信息系统将逐渐成为一种成熟的技术,以计算机作为信息处理的工具进行信息传递,最大限度的屏蔽了时间和空间的限制,合理运用信息管理系统,充分利用现有的网络技术,开发铁路客车故障防范管理信息系统,同时在实际应用中,为了确保系统的安全性,可用性和可靠性,需要对铁路客车故障防范管理信息系统采取数据库系统的安全管理措施,加强数据库的安全性,进而不断提高铁路客车技术的故障检测和防范水平。 铁路客车论文:铁路空调客车电气控制系统故障的处理方法 摘要 : 针对我国铁路空调客车电气控制系统的主要故障,在传统电气控制系统故障诊断基本方法的基础上,提出一种全新的、快速地处理铁路空调客车电气控制系统故障的方法,可为从事铁路空调客车乘务员及其他检修人员提供一定的参考和实用价值。 关键词 : 铁路空调客车; 电气控制系统; 故障; 诊断; 方法研究 前言:铁路空调客车的空气调节装置是保障旅客在乘车旅行中具有较为舒适的乘车环境。 据调查研究:我国铁路空调客车故障中属于空调电气控制系统故障为 85% [1] 。 我国铁路空调客车的种类很多,但空调装置电气控制系统的基本原理却基本相同 [2] ,因此,针对我国铁路空调客车电气控制柜系统的主要故障, 在传统电气控制系统故障诊断基本方法的基础上,提出一种较先进、快速处理铁路空调客车电气控制柜故障的方法 [3] 。 该研究方法打破传统的电气控制系统的常规检修方式,具有一定的先进检修理念。 一、铁路空调客车电气控制系统故障诊断方法 铁路空调客车电气控制系统故障主要有:(1)电气接头松动、脱落,接触不良;(2)电源断路,保护电器动作,切断工作主电路; (3)烧毁空调装置各种电器线圈等。 由于铁路空调客车电气控制系统的电器元件均安装在空调控制柜中,检修人员在处理故障时既看不见电流流向, 也不能直接触摸电器,因此快速判断并及时处理铁电气控制系统故障是一个难题。 在认真研究空调客车电气控制系统基本原理的基础上,结合长期检修工作实践经验探索出一套可按电路逻辑关系,通过观察接触器、继电器、指示灯、计时器等电器元件的工作情况分析故障方法,经实际应用,这种方法具有一定的先进性、实用性与推广价值。 下面以 25 型客车 KLC40C[2] ― 1T1 型空调电气控制系统为例进行介绍,图 1 为 KLC40C[2] ― 1T1 型空调控制系统的电气原理图 [4] 。 1、停位故障分析 当 SA1 在停位时,合上 1Q 、 2Q ,时间继电器 KT3 红色指示灯点亮,电源指示灯点亮,温度调节器指示车内温度。 若无此现象,说明停位电路有故障。 根据电路逻辑关系,应按下列步骤进行分析检查:欠电压继电器 FLV 是否动作;过电压继电器 FOV 是否动作;时间继电器 KT3 是否有故障;判断故障时,应按正常电流通路检查,一般采用试电笔和万用表检查 [5] 。 二、制冷位故障分析 1、 手动制冷位 手动制冷位包括手动全冷位和手动半冷位。正确操作后,按照以下步骤观察、分析、检查故障:通风机控制接触器 KM1或 KM2 是否上电吸合,通风指示灯是否点亮;冷凝风机控制 接触器 KM4 是否上电吸合; 时间继电器 KT1 或 KT2 是否上电并延时吸合; 全冷位时两个均上电, 半冷位时其中一个上电。 时间继电器线圈上电则其上标有“ on ”的指示灯点亮,延时后“up ”的指示灯点亮。时间继电器吸合后,制冷压缩机的控制接触器 KM6 、 KM7 上电吸合,相应的制冷指示灯点亮,计时器开始计时。全冷位时, KM6 和 KM7 均上电吸合,制冷 1 和制冷2 指示灯均点亮,计时器 H1 和 H2 开始计时;半冷位时, KM6 或 KM7 其中一个上电吸合,相应的制冷 1 或制冷 2 指示灯点亮,计时器 H1 或 H2 开始计时。 若均未观察到上述现象,应按上述步骤以及正常工作时电流通路查找故障。 2、自动制冷位 自动制冷位包括自动全冷位和自动半冷位。 自动制冷位时,温度调节器控制车内温度。 图一、客车空调机组控制电气原理图 3、自动全冷位 正确操作后,按以下步骤观察、分析、检查故障:通风机控制接触器 KM2 是否上电吸合,通风指示灯(强风)是否点亮;观察车内温度。 当车内温度超过 25.5 ℃ 时,观察冷凝风机控制接触器 KM4 是否上电吸合; 当车内温度超过 27.5 ℃ 时, 时间继电器 KT1 和 KT2 两个均上电并延时吸合;时间继电器吸合后,制冷压缩机的控制接触器是否上电吸合,相应的制冷指示灯是否会点亮,计时器是否计时。 即KM6 和 KM7 均上电吸合, 相应的制冷 1 和制冷 2 指示灯点亮,H1 和 H2 开始计时。 当车内温度降到 26 ℃ 时,观察是否有一个时间继电器掉电,制冷压缩机的控制接触器其中之一是否掉电当车内温度降到 24 ℃ 时,观察冷凝风机控制接触器是否掉电释放;机组是否停止制冷,冷凝风机是否停机。 若未观察到以上任何现象,则应按以上步骤以及正常工作 时的电流通路查找故障。 4、自动半冷位 正确操作后,按以下步骤观察、分析、检查故障故障:通风机控制接触器 KM1 或 KM2 是否上电吸合,通风指示灯点是否亮;观察车内温度。 若温度调节器的设定温度分别为: L 为 24 ℃ , H 为 26 ℃, 其差值为 1.5 ℃ (以下温度设定相同)。 当车内温度超过 25.5 ℃时,观察冷凝风机控制接触器 KM4 是否上电吸合;时间继电器是否上电并延时吸合, KT1 或 KT2 上电并延时吸合; 时间继电器吸合后, 制冷压缩机的控制接触器KM6 、 KM7 是否上电吸合, 相应的制冷 1 或制冷 2 指示灯点亮, H1 或 H2 开始计时。 当温度下降到 24 ℃ 时,制冷压缩机的控制接触器、时间继电器、冷凝风机的控制接触器均会掉电释放,相应指示灯未点亮 [6] 。 三、 制暖位故障分析 1、手动全暖位 选择弱风,按以下步骤观察、分析、检查故障:通风机控制接触器 KM1 是否上电吸合,通风指示灯(绿灯)是否点亮; 时间继电器 KT1 和 KT2 是否上电并延时吸合;全暖位时,两个时间继电器均上电;时间继电器 KT1和 KT2 吸合后,电加热器的控制接触器 KM8 和 2、手动半暖位 选择弱风,按以下步骤观察、分析、检查故障:通风机控制接触器 KM1 是否上电吸合, 通风指示灯点是否点亮;时间继电器 KT1 、 KT2 是否上电并延时吸合;半暖位时一个时间继电器上电吸合后,电加热器的控制接触器 KM8 、 KM9 上电吸合,相应制暖指示灯点亮 [3] 。 3、自动全暖位 选择弱风,按以下步骤观察、分析、检查故障:通风机控制接触器 KM1 是否上电吸合, 通风指示灯是否点亮;观察温度调节器指示的车内温度。 温度调节器的设定值为: L 为 16 ℃ , H 为 18 ℃ ,两者差值均 1.5 ℃ (温度设定相同);当车内温度低于 16 ℃ 时,时间继电器 KT1 和 KT2均应上电并延时吸合, 电加热的控制接触器 KM8 和 KM9 均应上电吸合;制暖指示灯制暖 1 和制暖指示灯 2 亮;当温度升高到 17.5 ℃ 时,一个时间继电器会掉电释放,相对应的控制接触器也会掉电释放, 对应的制暖指示灯灭; 当温度升高到19.5 ℃ 时,另一时间继电器也会掉电释放,相对应的控制接触器也掉电释放, 2 4、自动半暖位 选择弱风,通风机控制接触器 KM1 是否上电吸合,通风指示灯是否点亮;观察温度调节器指示的车内温度。 当车内温度低于 16 ℃ 时 , 时间继电器 KT1 或 KT2 有一个上电并延时吸合,电加热的控制接触器 KM8 或 KM9 均应上电吸合;制暖指示灯 1 或制暖指示灯 2 亮; 当温度升高到 17.5 ℃ 时,时间继电器掉电释放,相对应的控制接触器也掉电释放,对应 结 论 我国铁路空调客车空调装置的故障主要分为电气系统故障和制冷系统故障两大类,而电气系统的故障约占 85% 以上 [8] 。 正确及时地处理电气系统故障,是空调客车乘务员和检 修人员必须面对的现实问题。 作者在长期广泛调研和实践的基础上提出一种全新的、实用的以铁路空调客车控制系统逻辑电路关系为理论基础的,按照步骤观察现象,按照 电路正常工作时的电流通路进行判断和检查的空调控制系统故障处理的新方法,并在生产实际操作中加以应用,证明这套方法行之有效,具有很好的实用和推广价值 [9] 。
化学专业论文:化学类专业多元化人才培养体系的构建与实践 近年来,在南京大学以“通识教育与个性化培养融通”的理念推进新一轮教学改革的进程中,南京大学化学化工学院以建设“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的课程体系为核心、以完善机制为保障、以提升人才培养质量为目标,构建和实践了化学类专业多元化人才培养体系并取得了很好的效果。 一、针对理科化学教育存在的主要问题明确改革方向 我国传统的高等理科化学教育是以培养化学科研工作者为目标,课程体系与培养手段比较单一,无法满足科学、国家以及产业发展对化学类人才的多元化需求。具体问题包括:(1)现有课程体系大多是为通过高考入学的本科生进行循序渐进地培养而设置的,而在国内高水平高校中,通过自主招生录取的学生已具有很好的无机化学以及有机化学知识基础,现有课程体系无法满足对拔尖学生的培养要求;(2)传统化学人才培养主要是通过实验课程培养学生的实践能力,对化学学术类人才的研究能力及创新意识的培养措施较为单薄;(3)在传统课程体系中,交叉课程少,对学生交叉类学科的实践能力、研究能力的培养不到位;(4)对化学产业人才的培养不重视,对学生产业素养的培养措施缺失,实习实践基地比较缺乏。 南京大学化学专业是国内外具有重要影响的人才培养基地,在人才培养工作中一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想。在对现行理科化学类专业人才培养中存在的主要问题进行深入思考后,我们明确了教学改革的方向和主要任务:以培养与科学发展及社会多元化需求相适应的领军人才、满足学生个性化发展为指导思想,以构建“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的课程体系为核心,以机制建设为保障,努力促进人才培养质量的显着提升。 二、以学生发展需求为导向构建并实践多元化的课程体系 1.构建两类理论课核心课程体系,适应具有不同基础的学生需求 (1)建设适宜拔尖学生的核心课程体系。通过自主招生入学的拔尖学生具有较好的无机及有机化学基础,对此类学生,我们将专业核心课程的设置进行了调整。融合无机化学与基础物理化学知识,构建一门全新的“化学原理”课程;精简有机化学内容,将授课时间由1学年调整为1学期;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为“高等物理化学”。通过数理课程学习内容的强化、化学专业核心课程的整合与提升,使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础,学科视野开阔,专业知识扎实,为他们在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。 (2)优化常规的化学专业核心课程体系。对大部分通过高考入学的学生,我们合并无机化学与化学分析内容,设立“大学化学”课程;结构化学由大三调整为大二开设;增设“高分子导论”为核心课程。形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架,从微观到宏观的核心理论课程体系,并按照以知识单元构建知识体系的要求在教学内容的综合性和开放性方面对课程内容进行调整与更新。调整之后的专业核心理论课程体系,内容更趋合理,课程分布更加均衡。 2.构建多元化选修课程体系,满足不同发展方向的学生培养需求 (1)丰富专业学术类选修课程体系。刚入学的一年级新生对大学和学科还不是很了解、有比较强的好奇心。为尽快激发他们对学科的兴趣和激情,开设了“化学与生命”、“化学与材料”、“能源与化学”、“化学与环境”、“大分子:从材料到生命”以及“原子与分子的量子世界”等6门新生研讨课。我们聘请活跃在科研一线的名师主讲这些课程,注重以科学的知识单元组织课程,构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课程体系。我们还建设了高年级研讨课并对本科生开放了部分研究生课程。通过对这些前沿性课程的系统学习,有助于从专业学术方向发展的本科生系统了解学科前沿领域,激发科研兴趣。 (2)强化学科交叉类选修课程体系。学科发展趋于融合,化学与生命、材料、环境以及能源科学越来越多地交叉,依托院内从事交叉领域研究的教授,开设了“现代材料化学基础”、“纳米科学前沿”等课程;委托生科院开设了“生物化学”、“分子生物学”等课程;我们还选择“环境化学”、“材料加工”、“药物化学”、“能源化学”、“地球化学”等相关院系的课程作为学生跨院系的选修课。通过这些跨学科的课程学习,拓宽了学生的学科视野,为学生将来从事交叉学科的工作奠定了较为坚实的基础。 (3)建设化学产业类选修课程体系。针对化学产业人才的需求,我们开设了“化学化工行业就业创业指导”、“化学安全与防护”、“精细化学品开发与商业化”、“现代实验测试技术”等与企业管理、安全生产、环境保护、质量认证等行业紧密相关的课程,建立了一套内容丰富、适应社会要求的选修课课程体系。聘请企业“千人计划”入选者、行业专家和管理者等校外有关师资为学生授课,为学生毕业后更好地创业就业打下基础。 3.完善“一体化、多层次、开放式”的实验教学体系 我们较早实施了“基础-综合-研究”三层次实验教学运行模式和实验室管理体制,并按化学一级学科的整体性对各层次的实验教学内容进行了改革。整合“无级化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消二级学科专门化实验,在化学一级学科层面上开设综合化学实验;将科研成果及时转化为教学实验,开设和学科前沿融通的研究性实验。在进行课程体系和教学内容改革的同时,大力推进“提高-扬优-早期介入科研”的各类实验室开放机制,有力促进了学生视野的开阔、个人兴趣的养成。 三、以提升学生质量为目标完 善多元能力培养的保障机制 1.建立导学机制,营造化学文化环境 学生个性化成长,必须依据其自身兴趣爱好,同时也离不开外界因素的正确引导。我们积极聘请教学科研经历和人生阅历丰富的老师做新生导师,同时通过职业生涯指导课、专业规划指导课,根据学生的兴趣与特长,帮助学个性化发展。建立院史以及化学展览馆,设立化学文化节,建设教学和科研实验室的化学文化氛围,着力激发学生个人兴趣、努力帮助他们明确自身的发展方向。 2.完善创新训练体系,培养学生学术研究能力 以化学人才基地能力提高项目为支撑,依托国家及教育部重点实验室,以涵盖化学主要前沿的课题做载体,设立学生自由创新探索项目,结合本科生创新计划,努力培养学生的创新意识与研究能力。定期组织本科生科学研究报告论坛,培养他们的学术交流能力。采用多种方式积极鼓励并资助学生进行国际交流,培养学生的国际学术视野。形成了对本科生研究能力、创新意识及综合素质全面培养的机制。 3.构建交叉学科平台,培养学生多学科视野 我们以本院从事交叉学科研究的实验室及外院(系)的相关研究平台为依托,在化学人才基地能力提高项目以及创新研究计划中设立交叉学科研究课题。与中科院相关研究所合作,采用“双导师”模式,培养学生交叉科学研究能力,拓宽学生的学术视野,为其毕业后从事交叉学科领域的工作奠定基础。 4.加强实践基地建设,培养学生实际应用能力 我们积极寻求并有效利用社会资源,建立学校、用人单位和行业部门共同参与的学生实习实践联合培养机制。设立了一批包括江苏梅兰化工集团、和氏璧化工集团等企业在内的实习实践基地,并与中国石化、扬子江药业等企业进行实质性的学生实习合作,实施了“实习前评估-实习中监督-实习后考评”的管理模式,加强对学生的实践能力培养,使他们能尽快适应社会要求。 由于构建并实施了多元化的人才培养体系,我们在人才培养中取得了很好的效果,学生的创新意识和实践能力明显提高。在近3届全国大学生化学实验邀请赛上获得6金3银的好成绩,多元化人才培养体系构建和实践收获了多项成果:新增2个国家级教学团队,1门国家精品课程,“国家级化学实验教学示范中心”于2012年以优异成绩通过验收,5部教材入选“十二五”国家级规划教材,化学专业被纳入首批“国家基础学科拔尖学生培养试验计划”,获得了1项国家教学成果二等奖和2项江苏省教学成果一等奖,有力促进了化学类专业的教学改革。 化学专业论文:能源化学工程专业本科生创新能力培养体系的建立与实践 东北石油大学于2010年成功申请了能源化学工程专业——国家战略性新兴产业相关本科专业。如何在深化教育改革,全面推进素质教育的过程中,突出本专业学生创新素质的培养,积极探索培养高素质创新型工科人才的途径和方法,是培养我国能源化工人才和教育改革发展的主题。人才质量的高低在很大程度上取决于其创新意识和创新能力的高低,而这正是目前高等教育的薄弱环节。“授人以鱼,不如授人以渔”,就是对培养和锻炼学生创新意识和创新能力重要性的最好诠释。 一、优化课程结构 创新能力来源于宽厚的基础知识和良好的素质,仅仅掌握单一的专业知识是很难做到的。因此,加强学生专业基础教育的内涵更新和外延拓展及构建合理的课程体系非常重要。首先要优化课程结构,按照“少而精”的原则设置必修课,增加选修课比重,允许学生跨系跨专业选修课程。还要提高学生获得信息的手段,使学生有机会接触各学科发展前沿,了解科技发展的趋势,掌握未来变化的规律。 二、优化课堂教学形式 课堂教学是教学的基本组成形式,学生的创新精神和创新能力的培养也必须渗透到各科教学过程中。教师既是知识的传授者,也是创新教育的实施者。要结合学生的认知水平和生活体验,创设新的教学情景导入新课,营造一个鼓励学生创新的课堂氛围。采用多样的课堂教学形式,鼓励学生提出不同的见解。加强各学科的相互渗透和交叉综合,有利于学生整体素质的提高;注意融合学科前沿知识和高新科技,激发学生的创新精神。 三、探索开放式实验教学体系 充分利用我院省级化学工程实验教学示范中心的仪器设备和师资力量,探索和完善实施开放式实验教学的方法及其在课堂教学、实验技能竞赛、创新实验设计竞赛、新能源设计竞赛、数学建模竞赛、本科生毕业设计(论文)中的应用,改革和完善实验课程成绩的科学评价体系,改革实验室管理运行机制,探索开放实验室的管理方式和体制,探索保障实验仪器设备不断更新以跟上学科发展的途径,完善实验仪器设备、实验经费和实验耗材的实验室管理体制。 四、完善学生科技创新体系,建立校内外创新实践基地 实行学生研究训练计划,引导学生在教师的指导下进行科研训练;鼓励学生参加教师的科研课题,与教师合作进行科学研究;实行学生科研立项制度,从政策和经费上鼓励学生进行科技创新;聘请国内外着名专家学者为学生作学术报告等形式,使学生了解能源化工专业发展的学术前沿;鼓励学生申报国家创新实验项目,省、校级挑战杯项目等,提高学生的科学素质,培养学生的科学精神。发挥区域经济优势,签约合作企业,并对创新设计实验室进行重点投入建设,本专业已建成国家级石油化工工程实践教育中心和大庆炼化公司的创新实践基地,为学生创新实践提供了保障。 五、完善评价体系,建立创新激励机制 评价是教育管理中实施控制的特殊手段,是教育管理的重要环节。传统培养体系不利于培养创新人才的弊病反映在评价体系上采用简单划一的方式,未能反映出学生的真实全面的水平和能力。对学生的评价不仅要重视知识的全面性考查,更要重视创新能力的考查。考试方式多样化,考试时间自主化。同时建立对学生的创新意识、创新能力、创新成果积极的激励机制,即对学生的各种创新行为和成果给予正面的激励和奖励。建立专门制度,从政策导向上鼓励和支持教师在传授知识过程中,积极探索创新思维能力培养的方法并付诸实践。 六、实践成果 1.丰富和完善了教育教学研究的改革和实践。项目在 能源化工专业2009级中进行了三年的应用,收到了良好效果,极大地推动了其他化工专业类拔尖人才和创新人才的培养和实践,对促进石油化工类拔尖创新本科人才培养质量的提高发挥了积极的作用。2010年以来,石油化工类专业承担省级教改项目3项。发表教学研究论文9篇,主编教材3部;完成了《分离工程》等省级精品课程的建设,《化工热力学》、《化学反应工程》、《工业催化》3门重点课程建设。 2.促进了石油化工专学科建设。石油化工创新拔尖人才培养的改革促进了以化学工程与工艺为主的石油化工类学科建设。目前在学科建设方面已有1个国家级特色专业—化学工艺,1个国家级战略性新兴产业相关专业—能源化学工程,1个省重点(特色)专业—化学工程。已有1个国家级实践教育平台—国家级石油化工工程实践教育中心,1个轻烃加工与利用部级重点实验室,1个石油与天然气化工省重点实验室和1个省级石油化工技术研发中心,已成为黑龙江省石油化工工程技术人才培养和培训基地。 3.学生创新实验与竞赛获奖。通过创新培养体系的实施,能源化工09-2班25名学生,8名学生参加国家级大学生创新实验计划,10余名学生参加国校级大学生创新实验,公开7篇,申请专利2项。英语四级一次性通过率100%,六级一次性通过率80%;国家二级计算机考试一次性通过率100%,并有40%的学生自愿考试通过国家三级计算机考试。同时该专业学生积极参加各种竞赛活动,3名同学获全国大学生化工设计竞赛1等奖,5名同学获得全国化工设计竞赛二等奖,2人获得全国英语竞赛三等奖。1人获得2011年“国信蓝点杯”全国软件人才设计与开发大赛黑龙江赛区C语言程序设计三等奖,1人获得2011年高教杯全国大学生数学建模竞赛二等奖。校级英语竞赛、物理竞赛,软件设计大赛和挑战杯等获奖30余项。经过系统化、有针对性的培养和严格的考核,学生的综合素质得到了极大的提高,班级大多数学生获得了“三好学生”、“优秀学生干部”、“优秀团干部”等荣誉称号。在此基础上班级的学风日益浓厚,多次获得校级荣誉。 七、理论水平与推广价值 项目研究从能源化学工程—战略性新兴产业相关专业设立的目标与东北石油大学化工学院特色优势实际出发,构建能源化学工程专业创新人才培养体系。研究成果既有高度概括的模式框架,又有具体可行的实施方案、操作办法,为全国相关专业的教学体系构建,深化教学改革,提升教学质量,为培养学生创新能力提供了较为全面的理论和实证参考,尤其是是对工科学校教学质量提升和专业教学改革具有推广价值。 化学专业论文:浅谈养成教育理念在化学专业实验教学中的作用 论文关键词:化学 实验教学 养成教育 论文摘要:对新时期大学生养成教育的现状及面临的新问题进行了阐述和分析,对实验教学中加强大学生养成教育的途径和方法进行了思考.面对化学专业的大类招生,养成教育理念在实验教学实践中,对培养大学生的综合素质起到重要作用. 现代大学生必须掌握扎实的学科知识、坚定的职业信念、过硬的职业技能和良好的综合素养.其中,扎实的学科知识和过硬的职业技能是知识基础;良好的综合素养和坚定的职业信念是目标.因此,在高校的教育教学过程中,不但要使学生掌握专业知识,还要培养良好的道德品质和综合素养.养成教育是指在思想政治教育的基础上,在日常生活、工作和学习中,通过行为训练,严格管理等多种教育手段,全面提高人的素质,最终养成自觉遵守社会公德和行为规范等良好道德品质和行为习惯的一种教育在大学教育过程中,养成教育是学校德育工作中的中心内容,是形成良好校风、学风的关键.但是,社会经济发展的不平衡给社会特别是高校青年学子的成长带来一定的负面影响,并给高校学生养成教育提出新的挑战. 首先,在市场经济大变革、大发展的社会转型时期,一些消极的、错误的政治观点、价值观念,会通过各种渠道对大学生的思想产生冲击和影响.而大学生的世界观和人生观还处于形成期,很容易受到西方文化思潮的影响而产生一些错误的思想和价值观念.假如不进行正确的引导,我们的青年一代就有可能会被西方的价值观和道德观所同化. 其次,当代大学生大部分是独生子女,存在着许多人格缺陷.表班:心理不成熟,遇到困难就表现出脆弱心态,缺乏坚韧不拔的意志;一部分同学生活缺乏自理能力,依赖性强,同时在性格特性上又表现为任性、自私、偏狭,难于与人交往,难于适应集体生活等.这些缺陷如果不进行“治疗”,大学生即使学到了很深的专业知识,也难于在社会上立足. 再次,当代大学生心理健康状况堪忧.对我院2008级404名新生所做的心理健康普测显示,结果异常的占总人数的11.1%,在大学几年,面对紧张的学习和生活,这个比例会变得更高.近年来,由于高校学生的心理问题引发的多起刑事案件和自杀事件也充分地说明了这一点.所以,在大学时代要使学生德智体美全面发展,首先就要对学生进行完美人格的塑造,用养成教育手段塑造学生正确的人生观、价值观、成人意识,特别在低年级尤为重要. 通过长期的教学及学生管理工作,我们发现化学专业的实验教学是实施养成教育的良好平台.通过在实验教学中正确教育和引导,可以树立学生正确的价值观和道德标准,可以培养学生坚韧的意志品质和团队协作意识,可以增强学生的心理承受能力,为大学生的顺利成长提供一个良好的环境. 我校自2007年开始在化学与材料科学学院实施按化学大类招生,在明确培养目标和培养规格的基础上,基于专业的特点,整合学术取向和专业取向,构建由公共基础课、学科必修课和专业方向课3个板块构成的课程体系.在整个教学课程体系中,实验教学作为一个重要的教学环节,显得尤为重要.在校教学研究项目的支持下,我们对如何在实验教学中贯彻养成教育的理念进行了研究和探索. 1化学类专业学生实验课程设置思路 自2007年,我院开始实行按大类招生以后,对相应年级的学生开始使用新的培养方案.为进一步培养学生的综合素质,在教学过程中实施养成教育的理念,对原有的培养方案做了大幅度调整.在新方案中,将学科必修课程和公共基础课程全部调整到前两个学年,第三学年开始进行专业方向课程的学习.其中,在学科必修课和专业方向课程中,加大实验课时的比重,特别是在学科必修课的977学时中,实验课为497学时,已经超过了50%.体现实验课程在对学生素质培养过程中的重要性.同时,也对实验课的教学提出了更高的要求. 化学实验课作为把创新思维变成具体创新能力的第一实践场所,是培养学生团队协作精神和创新能力的重要课堂.首要解决的问题是改革陈旧的已不适应素质教育需要的实验内容.设计思维新颖、现象明显、知识全面综合、无害自然的实验,是大学化学实验改革的方向.在新方案中,我们从实验内容上进行了改革,减少验证性实验,增加设计性实验和综合性实验,增强了绿色、环保和节约的实验理念,在实验课教学过程中培养学生的综合素质.针对部分学生学有余力,又有继续学习的愿望,我们在新方案中强化了开放实验的重要性,对于已掌握常规的实验操作技能与基础知识的学生,对他们开放实验室,在课外时间能够从事部分课外科研课题的研究,进一步增强学生自主实验的能力和专业技能及科研能力. 2养成教育在实验课教学过程中实施的方式 为了解决高校教育教学过程中学生出现的新问题,新矛盾,我们在实验教学过程中将养成教育贯彻于整个实验课的教学过程中,取得了较好的效果。 2.1利用实验教学贯彻诚信教育 在实验教学中发现,部分学生对实验教学较为随便,主要表现为课前不预习,实验操作不规范,甚至编凑实验数据等.其原因主要是学习动力不足,学习态度不端正,责任意识淡薄,诚信意识缺乏.针对这些问题,我们在实验教学过程中注意把诚信教育融人培养学生严谨的实验态度中.例如,在讲解实验时,给学生介绍一些科学家坚持真理的典型事例,也可给学生介绍一些现实生活中由诚信缺失造成严重后果的事例.如三聚氰胺奶粉事件等.让学生明白分析结果的准确与否在生产中将关系到产品的质量、在食品卫生检验中将关系到人们的健康、在医院中将关系到疾病诊断的正确性等,使其充分认识到实事求是的重要性.在学节寓验过程中,从试剂用量、实验步骤和操作技能等方面对学生进行指导,提醒学生,一旦出错立即要求其堕做,指出错误的严重性,如果结果符,应分析误差原因,给出合理解释.在实验教学过程中,把实验数据的真实性列为重要考核标准纳入平时成绩中,使学生养成良好的实验习惯、责任意识和诚信态度. 2.2在实验教学中培养创新意识 目前高校教育的核心是创新教育,培养具有创新精神和创新实践能力的人才,是大学教学改革成败的关键.以前的实验教学,常常是教师从实验目的、原理、仪器的使用到实验的方法步骤“一包到底”.学生只需按实验书上的步骤完成操作即可.这样操作机械、内容单调的实验教学方式激发不了学生的兴趣和创新欲望,不利于对学生创新思维和创新意识的培养.为此我们采用了探究性实验教学的模式进行教学.在实验中,有意识地提出一些要求,设置一些障碍,让学生带着任务做实验,通过观察、思考、归纳、总结来完成这些任务.这样可使同样的实验内容得到不同的教学效果.在实验中一般采取“问题一讨论一实验一结论一应用”的程序进行.结合探究性实验步步启发、层层推导,让学生产生多种独创的想法,提高创新思维能力.例如:在化学基础实验的操作规范要求上,我们抛弃了过去的满堂灌的教学方式,让学生讨论、思考、总结出相应仪的操作规范,并予以讲解.老师在学生讨论讲解的基础上,针对错误的地方进行重点讲解、更正,然后,通过实验来进行验证,得出正确结论. 这种探究性实验的教学方法也为开放性实验创造条件,在开放实验中,学生可以根据自己的实际情况选择综合性实验,也可以自带课题进行设计性实验,也可以做自己感兴趣的研究性实验.这样不同类型的学生都可以在实验过程中得到培训,使学生的思维能力,分析问题能力,独立解决实际问题的能力和学生的创新能力得到普遍提高. 2.3利用实验教学培养学生的钻研精神 我国化学家戴安邦先生曾指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技能,又训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德,故化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式”.化学实验教学正是培养学生根据研究对象和研究的目的创造性地运用科学知识和实验手段有计划地探究的实践活动的过程.因此,在这一过程中正好渗透了科学的研究方法和实事求是、严谨求实的科学精神,一丝不苟的科学态度和团结协作的科学作风,这些正是养成教育的要求和体现.例如,在铁矿石中铁含量测定实验中,要求学生按照传统的有汞法测铁进行思考,在理解了实验原理以后,让学生进行实验方案的改进,在保证测定准确度的前提下减少实验药剂对环境的污染.经过学生对基础知识的灵活应用,设计出无汞法测铁的实验方案.实验教学过程中,通过启发学生对实验的探索,培养学生对知识的探究和钻研精神,让学生明白“实践出真知”,这对于学生树立辩证的人生观,以及将来在人生的道路上保持良好的进取心和开拓精神打下坚实的基础,使学生受益终生,这正是我们在实验教学过程中贯彻养成教育的宗旨所在. 2.4在实验教学中形成学生良好的团队意识 互相尊重、虚心谦让、共同进步的协作精神既是现代科学精神不可缺少的内容,也是养成教育的重要目标之一.科学技术的飞速发展,信息化、网络化的社会不仅需要高效率、高智慧的创造性人才,更需要这类人才具有良好的合作精神.凝聚力的大小是衡量一个集体发展水平和团结、战斗力的重要标志.学生合作精神的培养有利于他们良好心理素质的形成,有利于培养学生的创新勇气,有利于促进学生社会化的发展.我们在综合性和设计性实验及研究性实验中,通过对实验内容的讨论、根据各自的特长对实验内容进行合理分工,对实验数据的归纳、处理、综合,培养学生的团队意识,提高了实验的效率和实验的成功率.例如,在综合实验中的“植物叶片中叶绿素的提取、分离和表征”实验项目中,要求学生自由组合,然后根据不同同学的特长和爱好进行分工,在有机物的分离方面有特长的进行叶绿素的色谱分离、在仪器操作及解谱方面有特长的进行表征和测定等,这不仅能使他们融人集体互帮互助的良好氛围,在成功的喜悦中,感受集体的力量,渐渐形成开朗、活泼、勇敢、积极、互相学习、共同进步的良好心理素质,而且提高了学生的沟通交流能力和团结协作能力. 3结论 通过在实验教学中贯彻养成教育,化学类学生不仅掌握了专业实验知识,还养成了良好的道德品质和综合素养,学生在动手能力、分析解决问题能力和创新能力都有了很大提高.但在教学中亦出现一些问题,教师工作量大,学生需要适应的过程.当然,对于学生的养成教育,仅仅靠实验课堂的教学功能还是远远不够的,还需要在营造和谐、健康、文明的校园文化方面做更多的工作. 化学专业论文:浅析材料化学专业在高等林业院校的定位与建设实践 论文关键词:材料化学;专业定位;课程体系;实践教学;师资培养 论文摘要:文章从我国林业科技发展对材料化学专业人才的需要出发,探讨了在高等林业院校设置材料化学的专业定位,在对材料化学课程的教学体系进行思考的基础上,提出了培养适应林业科技发展需要的材料化学专业人才的培养模式和教学内容。 材料化学是一门材料科学与现代化学相结合的新兴学科,对于自然科学和国民经济的发展至关重要,是21世纪化学发展中的重要新兴学科之一。本专业密切联系国民经济、科学技术迅速发展的实际,研究材料制备、加工、性能和应用等的化学问题。上个世纪90年代初,复旦大学率先开设材料化学本科专业。随后,众多高校相继开设了该专业。由于材料种类很多,而且各个高校开设材料化学专业的背景和学校的优势学科不相同,虽然专业名称相同,但是各学校所制定的培养方案和体现的专业特色各不一样。中南林业科技大学是一所服务于区域经济和现代林业,地处中南地区的高等林业院校。在高等林业院校开设材料化学专业,相对于其它综合性高校的材料化学专业和本校的主流学科一一林学来说,该专业无论是在师资队伍,还是在科研水平与学科建设等方面都存在不小的差距。所以,我校开设的材料化学专业,只有办出自己的特色和优势,才能在材料化学专业领域占有一席之地。 1、专业定位明确,体现办学特色 人才的培养需要找准位置,明确方向。这是适应经济发展的需要,也是办好专业的关键。我校2004年初申报材料化学专业并获得省教育厅批准,2005年正式招生。经过5年的发展,积累了较为丰富的教学实践经验,基本建立了较为完备的材料化学专业办学条件。材料化学是一门多学科相互交叉的新型综合学科,就材料而言,包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、功能材料、复合材料等多个领域。随着我国经济建设的全面发展,为了应对经济社会可持续发展的迫切要求,加强林业和生态环境建设至关重要。各种新材料在农业、林业领域的应用日益广泛,如生物质材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的开发都是材料优先发展的方向。但是,目前我国林业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才比较匾乏,远远不能满足现代林业高速发展的需要。因此,高等林业院校设置材料化学专业对我国林业现代化具有重要意义。在高等林业院校设置材料化学专业既要考虑材料科学学科本身的体系,又要体现高等林业院校的特色与优势。为此,我们把专业定位在复合材料、生物质材料和高分子材料三大方向,使学生既具有扎实的材料科学基础知识和良好的专业素质,又能适应科学技术飞速发展的要求;培养能在材料开发、生产及应用领域,尤其是利用林产品资源进行新材料研制和开发以及新材料在林业领域的应用方面具有创新精神和实践能力的复合型人才,为我国林业生产现代化及林业产业化的发展提供坚实可靠的人才保障。 2、完善课程体系,优化课程设置 本专业秉承夯实基础,提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念,根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要,在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上,在构建材料化学专业课程体系时,主要采取下列原则:加强基础理论,拓宽专业口径,重视实验教学,适当增加选修课比例。因此,该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必选课和专业选修课四个方面组成。其中:公共基础课程与化学工程类其它专业一致;专业基础课开设了材料化学、物质结构基础、材料科学与工程基础、材料物理性能等课程;在专业课程的设置上注意宽口径与突出特色相兼顾,如复合材料方向开设的复合材料学和复合材料工艺与设备课程;高分子材料方向开设的高分子化学、高分子物理和材料结构表征课程;生物质材料方向开设的木质复合材料、竹材及非木质材料等课程。同时,还加强了工艺设计和制造方面的课程,如开设材料加工与成型、材料加工与成型实验、材料合成与制备等课程;增加了阻燃材料及其应用技术、仿生材料、生态环境材料、活性炭制备改性与应用专题等特色课程。总之,在课程体系的总体构建原则下,经过两次培养计划的修订,对课程进行了认真仔细的整合,系统地确定课程门类,进一步明确各门课程的内容及课程间的分工与联系,删除一些内容陈旧或与其它课程内容重复的课程,增加反映最新研究成果方面的课程,如纳米材料,纳米复合材料等,创建一些理论联系实际、有利于培养学生综合运用知识的能力的课程,并加大前沿科技知识的教学比例。 3、改革实践教学体系,强化能力培养 材料化学专业是一门实践性很强的学科,在教学活动中,必须加强实践教学环节。首先,在加强基础化学实验教学的前提下,组建了材料合成与制备、材料结构表征和检测两个专业实验室。同时,利用多种渠道与企业建立联系,在株洲冶炼集团、湘潭钢铁公司和株洲化工集团等单位建立了实习基地。第二,实验教学是培养和提高学生的综合素质、探究与创新能力的重要途径。建立新型的材料化学实验教学体系,将传统的实验教学向开放性的教学模式进行转变,是培养创新意识、创新思维和创新能力的人才的有效途径之一。为此,在实验教学方法上,部分实验课试行开放式教学,实验课教师仅仅讲授实验的基本原理和基本要求,从查阅文献资料开始,到实验方案设计、实验操作规程、实验结果分析等均由学生独立完成,使学生变被动学习为主动学习。第三,按基础型、设计综合型、研究创新型三个层次规划实验,进一步改革实验教学内容。积极推行从验证模仿性实验向设计创新性实验转变,同时减少验证性实验,增设设计性、创新性和综合性实验。第四,鼓励学生参加科研活动,根据个人兴趣和爱好参加教师的科研项目,鼓励学生积极申报大学生研究性学习和创新性实验计划项目。通过具体的研究课题,独立设计、自查资料、自拟实验方法进行探索性、创造性实验。第五,结合专业实验室和实习基地搞好毕业实习和生产实习,鼓励已经签订就业协议的学生到单位联系生产实际选择课题,鼓励教师到实习基地结合实际指导学生的毕业论文。由此在整个实践教学活动中构建了“计划教学一开放实验一科研相结合”的新的实验教学体系。同时,在实践教学环节中,重视学生综合素质的培养,把素质教育贯穿于实践教学的全过程,为全体学生提供了一个全面发展的实践空间,培养与他人合作的团队精神。为学生将来适应现代企业的管理体制,确立优秀的职业道德素养打下坚实的基础。 4、加强师资队伍建设,优化师资队伍结构 建设一支高素质的师资队伍,是专业建设的基本保证,是提高教育质量水平的关键措施。材料化学专业刚成立之初,师资主要来自基础化学教研室。为此,学校加强了材料化学专业的师资队伍建设,有计划地选派老师到中南大学和湖南大学等高校进行培训,同时加大高层次人才的引进力度。经过几年的努力,初步建立了一支适合学科建设和专业发展需要的师资队伍,专业教师中具有博士学位的达到了50%,具有副教授职称以上的占50。专业教师所学专业包含了材料化学、高分子材料、材料科学与工程、材料表征、材料合成与制备等学科,为专业课的开设奠定了良好的基础,师资队伍的结构基本上达到了优化和合理的要求。同时,我们还鼓励年轻教师在职攻读博士学位和出国进修。 总之,高等林业院校建设材料化学专业只要定位准确,培养方案富有特色,一定能够培养出适应我国经济社会发展的高层次人才。 化学专业论文:浅析材料化学专业在高等林业院校的定位与建设实践 论文关键词:材料化学;专业定位;课程体系;实践教学;师资培养 论文摘要:文章从我国林业科技发展对材料化学专业人才的需要出发,探讨了在高等林业院校设置材料化学的专业定位,在对材料化学课程的教学体系进行思考的基础上,提出了培养适应林业科技发展需要的材料化学专业人才的培养模式和教学内容。 材料化学是一门材料科学与现代化学相结合的新兴学科,对于自然科学和国民经济的发展至关重要,是21世纪化学发展中的重要新兴学科之一。本专业密切联系国民经济、科学技术迅速发展的实际,研究材料制备、加工、性能和应用等的化学问题。上个世纪90年代初,复旦大学率先开设材料化学本科专业。随后,众多高校相继开设了该专业。由于材料种类很多,而且各个高校开设材料化学专业的背景和学校的优势学科不相同,虽然专业名称相同,但是各学校所制定的培养方案和体现的专业特色各不一样。中南林业科技大学是一所服务于区域经济和现代林业,地处中南地区的高等林业院校。在高等林业院校开设材料化学专业,相对于其它综合性高校的材料化学专业和本校的主流学科一一林学来说,该专业无论是在师资队伍,还是在科研水平与学科建设等方面都存在不小的差距。所以,我校开设的材料化学专业,只有办出自己的特色和优势,才能在材料化学专业领域占有一席之地。 1、专业定位明确,体现办学特色 人才的培养需要找准位置,明确方向。这是适应经济发展的需要,也是办好专业的关键。我校2004年初申报材料化学专业并获得省教育厅批准,2005年正式招生。经过5年的发展,积累了较为丰富的教学实践经验,基本建立了较为完备的材料化学专业办学条件。材料化学是一门多学科相互交叉的新型综合学科,就材料而言,包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、功能材料、复合材料等多个领域。随着我国经济建设的全面发展,为了应对经济社会可持续发展的迫切要求,加强林业和生态环境建设至关重要。各种新材料在农业、林业领域的应用日益广泛,如生物质材料、木材阻燃材料、仿生材料和可生物降解材料等的开发都是材料优先发展的方向。但是,目前我国林业领域从事新材料技术开发和应用的专门人才比较匾乏,远远不能满足现代林业高速发展的需要。因此,高等林业院校设置材料化学专业对我国林业现代化具有重要意义。在高等林业院校设置材料化学专业既要考虑材料科学学科本身的体系,又要体现高等林业院校的特色与优势。为此,我们把专业定位在复合材料、生物质材料和高分子材料三大方向,使学生既具有扎实的材料科学基础知识和良好的专业素质,又能适应科学技术飞速发展的要求;培养能在材料开发、生产及应用领域,尤其是利用林产品资源进行新材料研制和开发以及新材料在林业领域的应用方面具有创新精神和实践能力的复合型人才,为我国林业生产现代化及林业产业化的发展提供坚实可靠的人才保障。 2、完善课程体系,优化课程设置 本专业秉承夯实基础,提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念,根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要,在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上,在构建材料化学专业课程体系时,主要采取下列原则:加强基础理论,拓宽专业口径,重视实验教学,适当增加选修课比例。因此,该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必选课和专业选修课四个方面组成。其中:公共基础课程与化学工程类其它专业一致;专业基础课开设了材料化学、物质结构基础、材料科学与工程基础、材料物理性能等课程;在专业课程的设置上注意宽口径与突出特色相兼顾,如复合材料方向开设的复合材料学和复合材料工艺与设备课程;高分子材料方向开设的高分子化学、高分子物理和材料结构表征课程;生物质材料方向开设的木质复合材料、竹材及非木质材料等课程。同时,还加强了工艺设计和制造方面的课程,如开设材料加工与成型、材料加工与成型实验、材料合成与制备等课程;增加了阻燃材料及其应用技术、仿生材料、生态环境材料、活性炭制备改性与应用专题等特色课程。总之,在课程体系的总体构建原则下,经过两次培养计划的修订,对课程进行了认真仔细的整合,系统地确定课程门类,进一步明确各门课程的内容及课程间的分工与联系,删除一些内容陈旧或与其它课程内容重复的课程,增加反映最新研究成果方面的课程,如纳米材料,纳米复合材料等,创建一些理论联系实际、有利于培养学生综合运用知识的能力的课程,并加大前沿科技知识的教学比例。 3、改革实践教学体系,强化能力培养 材料化学专业是一门实践性很强的学科,在教学活动中,必须加强实践教学环节。首先,在加强基础化学实验教学的前提下,组建了材料合成与制备、材料结构表征和检测两个专业实验室。同时,利用多种渠道与企业建立联系,在株洲冶炼集团、湘潭钢铁公司和株洲化工集团等单位建立了实习基地。第二,实验教学是培养和提高学生的综合素质、探究与创新能力的重要途径。建立新型的材料化学实验教学体系,将传统的实验教学向开放性的教学模式进行转变,是培养创新意识、创新思维和创新能力的人才的有效途径之一。为此,在实验教学方法上,部分实验课试行开放式教学,实验课教师仅仅讲授实验的基本原理和基本要求,从查阅文献资料开始,到实验方案设计、实验操作规程、实验结果分析等均由学生独立完成,使学生变被动学习为主动学习。第三,按基础型、设计综合型、研究创新型三个层次规划实验,进一步改革实验教学内容。积极推行从验证模仿性实验向设计创新性实验转变,同时减少验证性实验,增设设计性、创新性和综合性实验。第四,鼓励学生参加科研活动,根据个人兴趣和爱好参加教师的科研项目,鼓励学生积极申报大学生研究性学习和创新性实验计划项目。通过具体的研究课题,独立设计、自查资料、自拟实验方法进行探索性、创造性实验。第五,结合专业实验室和实习基地搞好毕业实习和生产实习,鼓励已经签订就业协议的学生到单位联系生产实际选择课题,鼓励教师到实习基地结合实际指导学生的毕业论文。由此在整个实践教学活动中构建了“计划教学一开放实验一科研相结合”的新的实验教学体系。同时,在实践教学环节中,重视学生综合素质的培养,把素质教育贯穿于实践教学的全过程,为全体学生提供了一个全面发展的实践空间,培养与他人合作的团队精神。为学生将来适应现代企业的管理体制,确立优秀的职业道德素养打下坚实的基础。 4、加强师资队伍建设,优化师资队伍结构 建设一支高素质的师资队伍,是专业建设的基本保证,是提高教育质量水平的关键措施。材料化学专业刚成立之初,师资主要来自基础化学教研室。为此,学校加强了材料化学专业的师资队伍建设,有计划地选派老师到中南大学和湖南大学等高校进行培训,同时加大高层次人才的引进力度。经过几年的努力,初步建立了一支适合学科建设和专业发展需要的师资队伍,专业教师中具有博士学位的达到了50%,具有副教授职称以上的占50。专业教师所学专业包含了材料化学、高分子材料、材料科学与工程、材料表征、材料合成与制备等学科,为专业课的开设奠定了良好的基础,师资队伍的结构基本上达到了优化和合理的要求。同时,我们还鼓励年轻教师在职攻读博士学位和出国进修。 总之,高等林业院校建设材料化学专业只要定位准确,培养方案富有特色,一定能够培养出适应我国经济社会发展的高层次人才。 化学专业论文:提高化学专业有机化学课程教学质量的几点思考 高等院校作为人才培养的基地,能否培养出基础扎实、思维敏捷、能力强、素质高、具有创新精神和开拓意识的应用型人才,直接关系到我国能否在21世纪的国际社会中占有一定的地位和具有较强的竞争实力,也是高等教育改革的方向。有机化学作为化学学科中最活跃的领域,其发展异常迅速,随着高教改革的不断深入,有机化学课程有限的学时与不断膨胀的课程内容和要求之间的矛盾日益突出。因此,不断改革教学内容,保证教学质量,提高学生对有机化学的应用能力和创新能力,是我们每一个从事有机化学教学工作的教师应不断为之探究的课题。二十余年来,笔者一直从事高校化学专业有机化学的教学与改革工作,对如何提高有机化学课堂教学质量做了一些有益的尝试,收到了较好的效果。 1 优化教材结构与体系,设计合理的教学架构 有机化学是化学专业十分重要的专业基础课,其特点是化合物种类繁多,反应复杂,机理抽象,学生学习本文由论文联盟//收集整理过程中普遍感到掌握较困难。其实任何一门学科都有其内在的规律性,关键是如何去研究、认识和掌握。因此,优化教材结构与体系,设计合理的教学架构,是提高有机化学教学质量的前提。 我们的具体做法是:(1)重要知识点讲清讲透。例如,对典型反应除讲清反应及机理外,同时强调该反应需注意的问题。在烯烃与卤素亲电加成反应中,要求学生注意:①加成反应是有选择的“反式加成”;②反应本质为离子型亲电加成反应;③反应速率取决于c=c上电子云密度;④鉴别;⑤合成意义等;在芳烃f-c反应烷基化反应中要求学生注意:①反应本质;②多元化;③可逆性;④重排;⑤分子中强吸电子基团或碱性基团阻碍反应进行;⑥合成意义等。这样学生不但能全面理解和掌握反应,同时还学会对该反应具体应用。(2)教学内容重组。例如,在醛酮和羧酸衍生物这两部分内容教学中,因醛、酮和羧酸衍生物均含有羰基,结构的共性决定其性质相似,因此,在组织教学内容时,打破教材体系,先介绍醛酮或羧酸衍生物的共性反应,在反应后均及时给出反应机理,再讨论其个性反应,这样一对比,学生感到学起来轻松也记得牢。(3)强调理解规律的本质。例如,不对称烯烃与酸加成时可用马氏规则来解释,但教学中我们强调不要死记马氏规则,根据反应本质从电子效应的角度分析双键碳电子云密度的高低或根据生成的反应中间体和稳定性来判断加成产物,这样一方面可避免遇到反马氏加成时出错,另一方面,更重要的是提高了学生分析问题解决问题的能力,如在后续内容芳烃的亲核取代反应中,将遇到用典型亲核取代反应无法解释的实验现象。 此时,学生可利用前面所学的知识从容应对即从反应本质入手,根据产物中间体稳定性来判断。因此,注重规律本质的把握,有效培养了学生有序思维的能力和灵活应用知识的能力;(4)注重每章的反应小结。作为每章的必交作业,要求学生每章学完后,以典型化合物为代表,总结本章重要反应,完成“反应联络图”。一方面,可帮助学生熟悉每章重要反应,另一方面,使学生理解反应之间的内在联系,在掌握知识的同时,也提高了其归纳、总结能力。 2 丰富教学手段与方法,提高教学效果 教学过程应遵循“教师为主导,学生为主体”的指导思想,因此,采用现代化教学手段并根据教学内容适时地变换教学方法,会使学生感到新鲜和有趣,激发他们的求知欲望,提高教学效果。(1)多媒体课件教学。近年来多媒体教学在教育领域越来越普遍,其具有信息容量大、视觉效果明显、简单直观等优点。使用多媒体课件虽然可以大大提高讲课效率,但它只是辅助教学的一种手段。我们的做法是:①强调自制。有机课件由任课教师根据教学实际情况自己制作,以体现教师上课的思路和对内容的把握,这样对教学的重点、难点,才可以充分利用多媒体优势来达到教学目的;②强调辅助。过分强调多媒体容易使学生产生视觉疲劳,分散注意力,忽视教学主体学生的存在,因此,教学中应适当使用挂图及模型教具,同时完成必要的板书,将多媒体课件与传统教学方法有机地结合起来以达到最佳的教学效果。(2)灵活多样的教学方法。课堂教学中教师的主导作用十分重要,我们在教学过程中根据不同的教学内容,适时变换教学方法,如对比教学法、归纳教学法、启发式教学法、专题讨论法等。如在介绍环已烷构象时,船式构象和椅式构象碳碳间均保持正常键角109.5€埃榷ㄐ韵嗖詈艽螅岩岳斫狻n耍颐瞧舴⒀庸瓜笊险以颍毖隽秸叩墓瓜蠛蠡腥淮笪颍环矫妫问焦瓜笾?,3和5,6两对碳原子的构象处于邻位交叉式,能量较低,而相应碳原子在船式构象中却呈现全重叠式,能量较高;另一方面,船式构象中两同面桥头氢相距0.183nm,而椅式构象中两同面氢相距0.250nm,前者因距离较近使相互排斥力加大,体系内能增高。 这样学生不但很好地理解椅式构象为优势构象的原因,同时,也提高了思考问题、解决问题的能力。对有机化学中的一些难点及易混淆知识组织学生进行专题讨论,如影响亲核取代反应机理的因素,立体化学在研究反应机理中的应用等,学生普遍认为收获很大,效果很好。 3 注重教学与科研结合,培养科学素养 教学改革的重要任务之一是废弃传统的“专才型”人才培养模式,以适应新形势下社会对人才的新需求。现代企业对人才的要求很高,不但要求大学毕业生具备扎实的专业知识和实际操作能力,还要有研发创新能力,这对高校教育提出了新要求。大学生科研立项是解决这一问题的很好举措,其充分体现教学研一体化的办学理念,对培养学生的科学素养、实践能力和创新能力具有重要的促进作用。化学专业学生进入大三后,已具备一定的有机化学专业知识和实践能力,因此,我们要求学生积极参与相关课题的申报工作,近三年来,我院每年都有近80%的学生参加科研究立项,其中从事有机化学方面课题研究的比例最高,我们也鼓励学生参加教师的科研团队。这种教学与科研结合的模式不但提高了学生获取知识和应用知识的能力,也有利于培养学生学习的内在动机,激发对有机化学的学习兴趣,更重要的是学生学到了科学研究方法,培养了学生的科学素养、研究能力和创新能力,取得了很好的效果,为他们今后踏入社会成为社会所需要的人才打下了坚实的基础。 4 改进实验教学,培养综合实践能力 有机化学实验对学生的专业知识、实验技能和创新能力的培养具有十分重要的作用, 是实施素质教育、培养创新人才、促进知识向能力转化的重要途径。如何提高有机化学实验的教学效果?我们的具体做法是:(1)去掉验证性实验,适当增加未知物的鉴定实验;(2)增开综合型实验;(3)根据实验条件开设设计型实验。实践表明,内容上的调整不但强化了学生的技能训练,还有效提高了学生的实验综合能力和创新意识。在教学实施过程中,我们通过检查学生实验预习报告、相关实验内容的提问、实验结束后的总结以及学生完成实验报告等环节来保证教学目标的实施。对于增开的综合型实验,不仅注意到实验的类型,还注意了实验的连续性,尽量做到实验的序列化,即上一个实验的产品是下一个实验的主要原料。这样不仅降低了实验成本,而且对学生提出了更高的要求。对于增开的设计型实验,一般由实验教师选题,学生提前一周拿到实验题目并查阅相关资料,在实验前均写出自己的设计方案。这项实验改革,极大调动了学生的实验积极性,培养了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。对有机化学实验的考核,我们采取平时与考试相结合,理论与操作相结合的方式。平时成绩占50%,实验理论占20%,实验操作占30%。(平时成绩含:实验预习、平时操作、实验习惯、课堂提问、实验报告等方面;实验理论成绩含:本学期做过的实验中涉及到的一些理论性问题和关键问题;实验操作成绩含:本学期实验中涉及的基本技能操作、重要装置的安装、常用仪器使用等,实验操作采取随机抽取答题卡片的方式进行。实践证明,效果十分显著。 以上所述仅是我们对化学专业如何提高有机化学教学质量的一点粗浅看法和经验,提高有机化学教学质量是实现有机化学课程改革目标的关键,因此,在教学过程中如何坚持以知识为基础,以能力为前提,以素质做保障,真正做到知识、能力和素质的辩证统一,是我们每个高校教师应为之认真思考的问题。 化学专业论文:浅谈强化学生专业能力提高学生就业能力 论文关键词:专业能力 就业能力 评价 素质 论文摘要:电子信息类毕业生就业曾有过耀眼的辉煌,但近几年来,其就业形势大不如前。其主要原因有人才市场容量不足的问题,也有毕业生整体就业能力下降的问题。本文从电子信息工程专业学生应具备的专业能力入手,对专业能力实现的几个层次,改革学生评价体系,全面提升学生素质,增强学生就业能力等方面进行了探索。 当前大学生就业是社会关注的热点,高校就业工作面临着越来越大的挑战,如何做到大学生充分就业、合理就业,不仅需要高等学校在就业工作上更新观念,加强指导,同时还需要大学生对就业问题进一步加深认识、理性思考,切实提高自身的就业能力。大学生就业能力是大学生成功地获得工作、保持工作以及转换工作时所具有的能力,是一种与职业相关的综合能力的组合。大学生就业能力培养不仅是高等教育发展的需要,也是社会经济发展的需要,具有重要的理论与现实意义。大学毕业生作为劳动力市场上一个特殊劳动供给群体,其就业能力是指大学毕业生在校期间通过专业及相关知识学习、积累,对自身潜能进行开发而获得的能够实现自我职业生涯目标、满足社会需求、实现自我价值的技能和能力。就业能力是一种综合能力。关于就业能力具体包括一些什么能力,至今仍没有定论,但总的说来可以划分为专业能力和非专业能力,本文以电子信息工程专业为例,从本专业应具备的专业能力入手,探索如何提高学生的专业能力,从而提高学生的就业能力。 一、电子信息工程专业能力 电子信息工程专业作为新兴专业,顺应了知识经济、信息时代的教学、科研和生产发展的需要。但随着我国经济和科学技术的快速发展以及开设电子信息专业的院校逐步增多,未来毕业生的就业形势会更加严峻,竞争会更加激烈。毕业生的质量是电子信息专业竞争成败的关键。从培养规格看,本专业学生应具备各方面的能力,由此我们将培养规格中的各种能力进行分类,整理出与之相对应的各门课程,具体分类如下: 1.工程计算基础能力。主要包括:数学计算及应用能力、建模能力、时域、频域分析,主要涉及的课程有:高等数学、大学物理、工程数学、信号与线性系统。 2.外语应用能力。包括:听、说、读、写能力,本专业英语文献阅读能力,主要涉及的课程有:大学英语、eda技术与应用等。 3.计算机应用能力。主要包括:计算机基础应用能力、程序的设计能力、典型微机系统的分析和应用能力,主要涉及的课程有:计算机应用基础、计算机语言、c语言程序设计、eda技术与应用、微机原理与应用、单片机原理与应用、单片机技术及应用综合训练。 4.电子工程基本分析与应用能力。主要包括:常用电子仪器使用能力,电子电路分析、应用能力,单片机应用能力,eda应用能力,阅读与绘制电气图能力。主要涉及的课程有:电装实习、电气绘图与电子cad、电路原理、模拟电子技术基础、数字电路、电路原理实验、模拟电子技术实验、数字电路实验、单片机原理与应用、eda技术与应用、模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机技术及应用综合训练。 5.电子信息产品的分析、设计、安装、运行维护等应用能力。主要包括:工业标准的理解能力,电子信息产品分析、方案的理解及初步的设计能力,方案实现和系统测试能力,电子设备维护检修能力,跟踪新技术能力。主要涉及的课程有:工程制图与cad、科技信息检索、通信电子线路、电视技术、电子测量、家用电器技术实训、传感器与检测技术、计算机网络与通信、通信电子线路实验与设计。 6.专业综合能力。主要包括:根据实际应用需求,综合运用所学知识进行电子系统方案设计与实现,创新意识和实践能力,获取新知识的能力。主要涉及的课程有:数字电视、家用电器技术实训、无线电调试中级工实训与考工、毕业设计。 7.技术技能能力。主要包括:获得无线电调试工技术技能能力和考工证书。主要涉及的课程有:测试技术与仪器、大屏幕彩色电视接收机、数字图像处理、无线电调试高级工实训与考工。 8.研究与创新能力。主要包括:培养学生独立思考、探求真理的科学精神,培养学生的创新意识和创业精神,提高学生的科学研究能力,巩固和扩展学生所学的基础理论、专业知识和基本技能,提高学生运用理论知识分析、解决问题的实践能力。主要涉及的课程有:电子应用基本模块训练、数字化测量的实践训练、常用控制系统的设计实践、科研实践、产品开发。 二、专业能力实现的三个层次 1.基础训练。主要通过课堂实验、电子工艺实习等环节,训练学生识别选用电子元器件,使用常用电子仪器仪表,测试简单电路、掌握焊接安装工艺等。通过对电子元器件的识别、性能测试和对各种电路性能指标测量,巩固学生所学电子技术理论知识,学会正确使用仪器仪表和科学测量电路方法,为后续实训环节打下基础。 2.模块训练。就是对某一门或几门课程进行专项实训,也就是课程设计,目的是提高学生的实践动手能力,使学生能掌握一些专项技能,积累一些实际电路知识和工程知识。通过以模拟电路、数字电路、单片机电路等为主的实际应用电路的设计、制作安装、检测与调试,训练学生的基本技能,并为后面的综合训练做好准备。 3.综合训练。主要采用项目、大型设计竞赛、毕业设计等形式。项目主要是在教师指导下,申报校级或院级项目,或是参与教师课题等;大型设计竞赛指的是,参加全国大学生电子设计竞赛、重庆市盛群杯单片机竞赛等;毕业设计是在教师指导下完成最后阶段的教学实践环节。目的是训练学生综合运用知识的能力。通过查阅资料、选择方案、设计电路、制作电路板、安装调试、撰写报告等环节,系统地进行电子电路工程实践训练,从而进一步提高学生分析问题、解决问题的工程应用能力和创新能力。 三、改革评价体系,全面提升学生素质,增强就业能力 目前,各类企、事业单位对毕业生的要求不断提高,对应聘者的要求不仅仅是专业能力,还包括人际交往、组织协调、沟通、适应、团队合作、创新等能力。因此,要求学生对自己所学专业的基础知识牢固掌握的同时,要积极参与社会实践,将所学知识与社会实践紧密结合,只有积极参与社会实践,参加各项活动,才能得到各方面能力的锻炼。为此,必须改革大学生评价体系,改革以前在评优评先中只看学习成绩的做法,增加学生个人素质评价等相关内容,才能全面提升学生素质。如学生个人素质主要包括:基础文明素质、政治素质与道德修养、社会实践与调查、科技文化艺术和体育活动、社团活动和社会工作和课外读书活动等内容。本文以电子信息工程专业为例,就本专业学生应具备的专业能力,以及专业能力的实现的几个层次进行了探索。为全面提升学生素质,提高就业能力,还应包括人际交往能力、组织协调能力、沟通能力、适应能力、团队合作能力、创新能力等非专业能力,对如何提高这些非专业能力还有待进一步探索,也期待同行的指点。 材料化学专业人才培养模式及课程体系设置的初步探析 论文关键词:材料化学 人才培养 课程体系 论文摘 要:根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点,通过改革原有的课程体系,优化课程结构,修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色,体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。 材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科,受到了各国政府的重视,许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求,经安徽省教育厅批准,我校于2003年增设了材料化学本科专业,并在当年正式招生,目前已经有5届毕业生,学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业,培养的是应用型理科人才,所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习,还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求,是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念,深化教育改革,革新教学体系,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出掌握基本理论知识,动手能力强,富有创造精神的材料化学专业人才,才能办出高水平的材料化学专业,以满足经济建设和社会发展的需求。 1 材料化学专业人才培养方案基本框架 从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发,设计培养方案、课程体系,优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。 公共基础课程包括:思想教育,体育活动,大学英语和计算机基础等。 通识教育课程包括:人文社会类,自然科学和艺术类等知识体系。 专业课程包括:大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。 专业选修课程包括:材料化学专业方向性选修课程。 实践性课程包括:课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。 2 材料化学专业课程体系设计 材料化学作为化学和材料科学的交叉学科,其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论,培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时,我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性,将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础,把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后,陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程,在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限,我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养,统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中,课程教学计划课内总学时为2633学时,学生毕业应取得总学分为154学分,其中,通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致;专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设,更加突显材料化学的特色。 3 构建相对完善的实践教学体系 3.1 构建新的实践教学体系 材料化学作为一门实践性很强的交叉学科,在教学计划中强化实践教学环节,确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位,我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次:一是基础实验层次,注重基础技能训练,培养学生对科学现象的观察和分析能力;二是测量实验层次,注重专业技能训练,设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容,培养学生的专业实践能力;三是综合实践层次,注重综合素质训练,设置了毕业设计(论文)、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容,培养学生对所学知识的综合运用能力。 3.2 更新重组实践教学内容 在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分,占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心,优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构,将实践教学内容分层次进行教学,确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系,涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时,积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革,减少验证性实验,积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验,强化毕业论文实践环节的检查和指导;加强校企合作,积极安排生产实习和社会实践活动,进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养,培养学生的动手能力和创新能力。 4 结语 材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标,结合社会需求和学科发展实际,研究建立专业人才培养模式,提高材料化学专业毕业生的就业能力;以能力培养为本位构建专业课程体系,提高学生的理论知识水平,课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划,在四年教学计划的基础上,分析理论教学相关课程,优化教学内容,合理分配理论课程学时数,使课程体系逐渐趋于科学、规范,达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。 化学专业论文:化学化工专业教育教学改革路径探讨 摘要: 深化教育教学改革是新时期高等教育发展的强大动力,是高校提高人才培养质量的核心任务。文章结合重庆理工大学化学化工类专业本科教育教学实际状况,分别从教育教学理念、教学课程体系、教育教学模式以及教学管理模式等4个方面对新时期高校高等教育教学改革路径进行了深入探讨,详细阐述了高校化学化工类专业本科教育教学改革的基本方法,为提升化学化工类人才培养综合能力,以及指导普通本科化学化工类人才培养等提供了理论参考。 关键词: 化学化工类;教育教学;改革;探讨 深化教育教学改革是新时期高等教育发展的强大动力,是高校提高人才培养质量的核心任务。当前,化学化工行业正进行新一轮的产业结构调整,提升化工行业高新技术产业比重和加大复合型技能人才供给成为应对化工行业未来发展的主要努力方向。高等教育作为化学化工类人才培养的重要人才基地,以及提升化学化工技术创新能力的重要支撑平台,深入探讨高校化学化工类人才培养教育教学改革,明晰化学化工类人才培养模式,成为应对当前化学化工专业人才缺乏、技术创新能力不足的重要途径。重庆理工大学化学化工学院是在原重庆理工大学化学与生物工程学院基础上组建发展起来的,近年来逐渐成为重庆及西部地区化工高等教育和化工人才培养输出的重要基地。为了深入贯彻落实党的十八届六中全会精神和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》,围绕化学化工产业发展新形态,本文以重庆理工大学化学化工学院本科教育教学改革为研究对象,针对新时期下的化学化工人才培养模式、教育教学方法等方面进行初步的改革探索,为提升化学化工类人才培养综合能力,以及指导普通本科化学化工类人才培养等提供参考。 1.教育教学理念改革 化学化工工业作为我国国民经济的重要支柱产业,与人民生活、社会发展、国防建设等众多领域密切相关。随着化工行业市场竞争的日益激烈,针对化学化工类人才的需求也在不断持续增长,对于既懂管理又掌握化工技术的复合型高级人才的需求更为强烈。然而,当前化学化工学院教学环节仍存在以教师的教为主、学生的学为辅,教师知识的传授为主、学生的自主学习和发展为辅的现象,导致学生出现主动发展意识不足、创新创造能力较差、社会适应技能欠缺的现象,造成高学历低技能人才培养的恶性循环。对此,应结合新时期下的人才需求特点,面向化学化工行业长远发展和行业变革的趋势,努力转变传统教育教学理念,树立“学生的综合能力发展是教育教学活动中的主题”的现代教育教学理念,明确高等教育是学生与教师间的多元交流平台的意识,做到从“关注教师的教”向“关注学生的学”转变、“系统的知识传授”向“学生的学习和发展”转变,注重学生的综合素质和技能的培养,以学生的需求导向,充分考虑学生的发展以及社会需求,从“学生被动地学”向“学生主动地学”转变,促进化学化工学院教育教学工作努力向以学生为主转变,最终培育出发展意识强、创新能力高、社会适应技能丰富的化学化工人才。 2.教学课程体系改革 对于高等教育人才培养而言,化学化工类专业人才培养的总目标是培养应用型、复合型人才,而人才培养目标的实现最终要落脚在高校专业人才培养方案建设、专业教学内容与课程体系建设等方面。因此,高校化学化工类人才培养应始终坚持学生全面发展与个性发展相协调,加强专业课程教育教学的顶层设计,突出专业教学特色,结合行业发展实际需求,优化专业教育核心课程,围绕应用型、复合型人才培养总体目标,提高专业人才培养方案的科学性、针对性以及时效性,提升人才培养方案、课程体系建设、专业教学手段的灵活性、弹性,积极发扬专业教育的特色,切实强化学生实践能力和创新创业能力的培养,形成完整的知识、能力、素质协调发展的课程培养体系,以此来适应化学化工行业及市场的发展需求。此外,作为培养应用型、复合型人才的大学来说,在当前信息化时代背景下,还应积极处理好专业理论教育与行业需求发展的关系,积极开展实践课程、理论课程、实验课程以及专业选修课程的设计,提升学生的综合能力和素质。 3.教育教学模式改革 (1)课堂教育教学模式改革 随着互联网信息技术与高校教育教学的深度融合,现代课堂教育教学模式也越来越多样化。教师作为高校教育教学模式实施的主体,既要做到加强与学生的沟通和引导,同时也要充分利用网络化媒介增添课堂魅力。化学化工类专业同其他专业类似,都面临着满足学生的个性化、多样化知识需求,对于高校教育教学而言,唯有从多元视角积极拓展新型高校课堂教育教学模式,充分运用现代化教育教学技术手段,才能有效提升高校课堂教学效果和学习效率。教学模式本身没有好坏之分,采用什么样的教学模式要取决于教学目标和教学内容,化工化学类专业课堂教育教学模式改革既要顺应时代环境的变化,又要做到综合考虑学生需求。 (2)实践教育教学模式改革 化工化学类专业教育教学具有较强的操作性、实验性和技能性特点。为提升学生们的操作实践能力,可通过如下几点对高校实践教育教学模式进行初步改革:①深入开展校企间的“产-学-研”合作机制,积极建立与本行业优秀企业的联络渠道,争取在合作中建立稳定的实习和实践基地;②邀请工程界专家为开设讲座和技能培训,并积极与工程类企业合作开展师资和学生培训,拓展师生的专业知识领域和培养学生的工程实践能力;③以“行业执业资格”能力培养为导向,以“学科竞赛”为主要抓手,建立应用型化学化工人才培养新模式;④实现企业岗位和高校专业、学科的相互渗透,一方面,针对性地服务于企业发展需求的同时,积极转化科研成果,高效服务地方经济建设。另一方面,积极收集一手教学资料,为课堂教育教学创新提供现实案例,进一步促进理论与实践的有效结合。 4.教学管理模式改革 教育教学管理是确保高校化学化工类人才培养持续健康发展的软技术。当前,专业教学管理制度的建立、实施和监督工作主要是由校级管理,二级学院自主权很少。例如在学生的实习、毕业论文(设计)、课程设计、集中实践等环节都要严格按照既定要求执行,这就导致性质不同的专业教育教学考核实施效果差异较大,体现不出专业核心特点和教育教学特色,此外,对于专业有特殊要求或需单独设置的实验课程,需要层层提交书面申请,并经相关职能部门批准后才能执行,导致课程开设效率低。打破现行的集中管理模式,实施权力下放,对当前教学管理模式进行深入改革成为提升教育教学管理效率,促进高校化学化工类人才培养持续健康发展的关键途径。 作者:肖芃颖 单位:重庆理工大学化学化工学院 化学专业论文:化学专业英语课程教学改革探索 摘要: 结合笔者多年从事的讲授实践与总结,首先分析了当前我校《化学专业英语》教学现实中大致存在着的两个方面主要问题,在此基础上对《化学专业英语》教学改革从多个方面进行了全面而深入的探索,强调本课程重要性并激发学生学习热情,注重与基础英语、专业课程、文献检索和论文写作的衔接和配合,并运用更新教学内容、变革教学方法和采用现代化的教学手段等灵活多样方式调动学生学习主动性并培养自学能力。 关键词: 化学专业英语;教学改革;探索与实践 《化学专业英语》是我国各个高校化学类专业学生的必(选)修课程,是化学专业与英语知识密切结合的一门文理兼顾课程[1]。分析《化学专业英语》课程教学这个薄弱环节中所存在的问题,并研究相应的对策,这业已成为当前有关教学改革的一个任重而道远的关键课题。 1教学实况综括 2004年以来,笔者一直从事《化学专业英语》课程教学,在多年的实践中深深体会到,《化学专业英语》教学现实中大致存在着两个方面的主要问题[2-4]:一方面,重视程度不够,学生基础素质呈现“三差”,教学效果欠佳。目前,各高校和学生对《化学专业英语》的重视程度远远不及基础英语,教学地位明显偏弱,开设难度和随意性极大,任课教师积极性屡受打击;学生专业基础知识掌握不够扎实,英语基础普遍薄弱,计算机基础操作水平不高,多数缺乏学习兴趣和热情,习惯于被动听课,过多依赖任课教师的讲解,学习效果很一般,尽管最后修得了学分,但其实际应用能力并无多大的提高。另一方面,课程内容多而专业,学时短、教学任务较艰巨。化学专业知识体系庞大而复杂,《化学专业英语》课程教学学时少却要求颇高,教学难度过大。要想在36学时内兼顾较为系统的讲授内容和扎实的教学质量,确实是件很不容易的事情。如此一来,任课教师明显感到疲于应付,而学生大多觉得复杂生硬、枯燥难学,常常恍如听天书,造成了师生双亏的不良局面。 2教学革新与努力 鉴于此,从2014年初伊始,笔者针对所发现的两大问题,结合本校、本专业学生的具体情况,从《化学专业英语》教学工作的各个方面作了一些有益的改革和尝试。 2.1强调重要性并激发学习热情 《化学专业英语》教学过程中,任课教师很有必要向学生分析当代社会形势及本课程在其学习、工作和生活中的重要性,明确学习目标,培养学习兴趣,引导学生从态度上和行动上重视本课程的学习。如此一来,师生双方在思想上达成了共识,教学过程才能顺利进行,才有利于提高教学效率。(1)第一堂课时,笔者通常从《化学专业英语》课程的学习目的、要求、实用性等方面有意识地强调该课程在今后文献阅读、产品使用和工作中的重要性,提升学生对这门课程的重视程度,引导他们把学习过程看作是提高其外语水平的一次极好机会。(2)笔者经常例举一些本系英文功底较好的专业教师标兵在教育教学科研上所拥有的优势和业绩、往届优秀毕业生成功考取重点大学硕士研究生以及一些专业英语成绩很好的毕业生在单位或企业成功就业的典型事迹,这极大激发了学生的学习热情和积极性[5]。 2.2注重课程间的衔接和配合 《化学专业英语》教学建立在基础英语和专业知识的基础之上,且需依赖于牢靠的公共英语基础和扎实的专业基础知识,因而基础英语和专业知识的铺垫至关重要,基础英语、专业知识与专业英语三者密切关联。 2.2.1与基础英语的对接 针对学生基础英语不够牢固的实际情况,为了帮助学生顺利实现从基础英语向专业英语的学习过渡和迁移,笔者在教学过程中特意重复了基础英语的一部分教学内容,结合专业英语内容大量分析和讲解句子结构和语法,强化基础英语语法在专业语篇中的应用;从词源角度将专业术语和基础词汇联系起来,使学生将基础英语词汇的学习经验应用到英文专业词汇的学习中;在真实语境中比较交叉词汇在基础英语和专业英语中的应用,促进学生把基础英语学习的经验迁移到专业英语的学习。 2.2.2与专业课程的承接 在《化学专业英语》的讲授过程中,笔者有意铺垫讲解了一部分专业基础背景知识和有关专业术语并强调学习中应多加留意,让学生理解课文中出现的专业名词术语和涉及到的专业内容,有效降低学生的学习难度并增大他们的学习期待,如此一来,任课教师就消除了学生的畏难心理,将他们轻松、更好地导入专业英语,从而完成了学习迁移。 2.2.3与文献检索和论文写作的配合 从笔者的教学和科研经验来看,高校的专业英语和文献检索两门课程存在不少相互联系和交叉的地方,确实有着两者接(融)合的必然性与可行性。因此,笔者有针对性地加强学生英文文献查阅力度的专门训练,适当阐述各外文文献类型检索工具并教授英文文献的常见查阅方法,还利用本校图书馆资源引导学生完成多次实践型英文文献检索过程,提高他们的英文文献检索能力;加强英文文献阅读与翻译能力的训练,把检索到的文献记录用作英译汉的练习作业,将文献利用中的摘译、编泽、综述等练习作为专业英语阅读、翻译和写作等综合技能的操作对象,切实提高学生的外文翻译质量。此外,基于高水平英语文献对提高本科生毕业论文质量的关键作用,笔者在《化学专业英语》教学过程中刻意加强学生英语科技论文写作能力的训练,通过“6.1学术论文写作概述”、“6.2化学学术论文写作”两节中的具体实例、句型和文章阐述有关学术论文写作和发表的要点、结构、注意事项等内容,然后循序渐进地训练学生的写作能力,摘录一些权威期刊文献中的中英文标题、摘要和关键词,并且让学生揣摩当中的句法和语法特点,尝试将英文翻译成中文或者中文翻译成英文,还列举一些往届学生毕业论文中含有句法语法错误的英文标题、摘要和关键词,让学生分析错误并加以纠正,最后再慢慢地让他们模仿写作课程小论文或实验报告。 2.3运用灵活多样方式调动学习主动性并培养自学能力 作为公共(基础)英语的后续(延伸)课程,专业英语实质上还是一门英语语言课,即:专业英语=英语语言+科普知识+专业内容。 2.3.1更新教学内容 在教学内容方面,笔者在兼顾知识性、趣味性和可读性的基础上合理选择教材或干脆自编讲义(教材)《化学英语教程》(双语版),并以实用性、新颖性、广泛性及难度适中为原则精心设计、及时调整教学内容,不完全依赖于教材内容和篇幅,积极构建“课堂教学+网络教学+课外拓展”的多方面开放式课程教学新体系,丰富多彩的授课内容由主体(课文及其词汇、阅读要领、课堂练习等)、辅助(主题专业词汇、泛读资料等)和延伸(主题对话、专题教学片演示、专题调研实践、课后作业等)三部分构成,逐步优化教学内容并注意教学侧重点,详略得当、逐渐渗透,从而激发学生的学习兴趣并提高学习效率,丰富他们的学术视野,不断扩展学生的科学研究能力。 2.3.2变革教学方法 在教学方法方面,笔者遵循“学生为主体、教师为主导,学以致用”的教学理念,灵活地采用启发(引导)式、研讨式、激励(竞争)式等多种教学方法来组织课内外教学,以多提问、多讨论、多测试和多运用的互动方式充分调动学生积极思考,注重个人学习与小组合作(依据基础英语和计算机操作水平进行优劣互补、男女混合的分组)、书本知识与实际应用以及课前预习、课内精讲精练与课外实践拓展相结合,突出学生的参与性、教师作用的指导性和教学方式的实用性,循序渐进地合理安排层次化教学进度,注重对规律性问题的归纳并强化学习方法的指导,还精心编制了综合教辅材料《化学英语教程》(双语版)导学手册》和《化学应用计算机上机操作教程》,最大限度地拓展学生的自我学习能力,有效缓解学时少、内容多、难度大的教学矛盾,试图建立一种自主、开放、应用的专业英语教学模式。 2.3.3采用现代化的教学手段 在教学手段方面,笔者采取各种方式来吸引学生的注意力,将现代化的教学手段充分应用到《化学专业英语》教学当中,注入多媒体教学和网络教学环节。在根据授课内容和特点制作多媒体课件的过程中,合理地加入视频、音频、动画、图片等更能直观、生动、形象、多样地反映教学内容的多种现代化媒体形式,并通过动画、颜色、放映方式分析语法结构,从而为教学过程提供更多丰富的感性材料,使学生对听讲内容印象深刻、思维活跃并且更容易理解;充分利用网络教学手段,借助本校校园网初步建立起《化学专业英语》网络教学平台———“化学专业英语及文献检索”网络课程网站,与本课程有关的参考资源、网站链接,学生可与任课教师及时、真诚地互动交流学习感想、提出建议意见并答疑解惑,扩充教学容量、利用其为教学相长服务并作为进一步改进教学的借鉴。 3结语 实践表明,近两年来我们对提高化学英语水平所作的探索和努力是成功的,全方位的互动教学得到了广大师生的欢迎和好评,取得了比较好的教学效果。例如:学生能掌握一定数量的专业英语词汇,较自如地查阅英文文献资料并正确理解英文原意和掌握专业英语翻译的基本技巧,并有一定的阅读速度,为今后从事科学研究、开展工作打下了良好的基础。学生们普遍反映,课程结束后词汇量尤其是常用专业词汇量有较大增加,理解力有所提高。一些英语及专业水平较好的学生,能够在任课教师指导下撰写出有一定质量的专业论文或综述。毕业生们普遍反映该课程设置合理,任课教师素质高,教学效果好,给他们留下了深刻印象,增强了他们的就业竞争能力和工作适应能力。与此同时,从毕业生用人单位的反馈意见来看,化学类专业毕业生在从事与本课程相关的工作岗位上,专业知识熟练、业务能力突出,获得了用人单位的较高评价。 作者:万永坤 单位:玉溪师范学院 化学专业论文:化学专业安全教育的方式 一、化学专业安全教育的方式 1.1安全教育原则 (1)长期性。安全意识不是一朝一夕形成的,需要长时间不断地予以强化。因此,安全教育要贯穿学生的全部学习过程,从学生的入学教育,到理论知识的学习、实验技能的培训,再到毕业设计,甚至到研究生教育阶段,安全教育要贯穿每个教学环节。 (2)系统性。鉴于化学学科涉及危险化学品多的特点,化学专业学生必须获得系统的安全教育培训,将安全管理制度、安全技能、安全知识融入化学知识、实验技能的教学中。在讲授化学品的性质、化学反应时也要讲授化学品的安全管理和安全防护,由易到难、由浅入深、由知识到技能,避免片段零碎的知识灌输,让学生得到系统的安全教育。 (3)多样性。安全教育的多样性是指安全教育的内容、安全教育的形式的多样性。安全教育的内容涉及化学及相关学科知识,包括化学品的危险性及安全管理、仪器设备的规范操作、安全防护设施的使用、安全事故的早期处理等。安全教育的形式既可以是课堂讲授,也可以是网络学习、场景模拟、报告讲座、技能竞赛。多样化的培训方式、丰富的培训内容有助于学生深刻记忆、强化安全意识。 1.2化学专业人才培养中安全教育途径 1.2.1理论教学中渗透安全理念 在高校化学专业的理论教学中要适时进行安全的教育。例如在有机化学教学中,讲到低沸点试剂的易燃易爆性质后,要及时强调这些试剂的存放要求、使用注意事项;讲到砷及其化学物时,介绍砒霜的剧毒性质时要强调剧毒化合物的管理规定和实验注意事项;讲到碱金属时要强调活泼金属的储存方式,提示禁止将实验后的金属碎屑扔到垃圾桶或冲入下水道中,以免引发火灾。在理论知识的讲授过程中穿插安全问题,可以丰富讲授的内容,吸引学生注意力,学生也容易理解安全管理的内容并自觉遵守安全管理制度。 1.2.2实验教学提高学生规范操作和防护技能 实验教学是化学教学的重要组成部分,对于学生巩固理论知识,熟练操作技能,培养观察能力、分析问题和解决问题的能力具有重要的作用。化学专业的学生有近一半的学习时间是在化学实验室度过的,有很多机会接触各种化学试剂和实验仪器设备,因此实验室是对学生进行安全教育的主要场所。 (1)安全管理制度教育。在学生进入实验室之前要进行实验室安全管理制度教育,包括实验室安全管理规定、化学试剂的放置位置及取用要求、实验防护措施(比如护眼镜、实验服、防护手套、通风屏蔽设备)的使用、实验废弃物的收集存放要求、发生各种安全事故的处理方法、洗眼器的使用、灭火装置的操作、实验室疏散路线等。要求学生在进入实验室前熟记实验室布局、环境、实验内容,每次实验前强调本次实验的安全注意事项、存在的危险及事故处理办法。 (2)实验操作的规范化、标准化、熟练化。化学实验过程中发生的安全事故很多是由于学生的不规范操作引起的。例如实验装置安装不正确造成化学品溢出或泄漏;有毒有害物质的操作没有在通风橱中进行;腐蚀性化学品的操作不配戴防护手套、护眼镜;实验废弃物随意倒入垃圾桶或下水道。另外,学生在成长过程中缺乏动手能力的训练,在实验操作过程中畏首畏尾、不敢操作、缺乏条理以及实验台面杂乱无章,都极易发生危险。因此,在实验教学过程中要重点强调规范的实验操作要领,并将实验操作的规范程度、熟练程度作为实验技能考核的一项指标。 (3)采用微型化实验教学。化学实验的“微型化”就是在能实现实验教学目标的前提下,努力开发微型化实验,减少化学品的用量,减少反应废弃物。随着人们对化学实验安全问题和污染问题认识的提高,化学实验微型化已经成为实验教学的一种趋势。在微型化实验中,化学品的用量往往是常规实验化学品用量的1%~10%。化学试剂用量减少、废弃物也随之减少,自然提高了实验的安全性。微型化的化学实验要满足实验现象显著、快速、安全的要求,也更能激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力。 (4)安全防护设施、救护设施的使用操作。化学实验室中发生安全事故的原因多种多样,例如不规范的实验操作或是在出现事故苗头时未能采取正确的处置措施。救援措施和逃生方法不正确也会造成巨大的财产损失或人身伤害。因此,正确地使用防护设施和正确的施救方法是化学专业学生的基本专业素养。定期组织学生参加安全模拟演练和疏散演练,可以帮助学生更好地熟悉各种防护设施和自救方法。学校可以将一些重要的安全防护技能纳入到学生实验课程的考核体系中以强化师生的重视程度。 1.2.3通过多种课外活动提高安全意识 营造安全氛围是提高学生安全意识的有效途径。院系可以聘请专业人士举办安全知识讲座、进行安全事故案例分析,以真实的案例引起学生对安全的关注。可以组织师生进行安全培训、安全知识技能竞赛等多种形式的安全教育活动,在活跃的气氛中熟练掌握安全专业知识和专业技能,提高师生的安全意识。结合实验室的情况和学科特点,有计划地开展实验室安全事故应急演练,对于减少事故的危害、提高学生救援和防护能力非常必要。例如演练使用洗眼器或喷淋装置来降低腐蚀性化学品对眼睛或皮肤的伤害;演练扑灭有机试剂的失火,让学生正确使用不同类型的消防器材。这些训练将提高师生在危急情况下的应急能力,避免在事故发生时惊慌失措。 1.2.4建设安全实验环境,营造安全氛围 实验室设备和水、电、气管线等设施的安装要符合规范和标准,符合实验要求,方便操作,尽量减少设备、设施的挪动、延伸和改造。实验室内部布置要合理、通畅、整洁,物品和设备摆放有序、位置固定,统一安装智能通风系统、易燃和毒害气体报警装置、消防联动系统、安全防护装置等,以预防和早期发现安全事故并及时处置,减少事故的危害程度和范围。根据实验室功能的不同,要安装相应的安全设备、设施。大型仪器设备实验室必须配备防辐射装置和空气清洁装置;化学实验室必备灭火设备、喷淋设施、洗眼器、急救箱,并且放在容易取用的位置,标志齐全、醒目,定期检查,保证状态良好。在实验室的醒目位置张贴实验操作规范、防护用品和设施使用示范的图片或说明、安全事故处理办法、实验室管理规定等规章制度,方便学生学习。整洁、有序、安全的实验室环境有助于学生养成良好的实验习惯,保持愉悦的心境,潜移默化地强化学生安全意识。 2.2.5开设安全教育课程,丰富安全知识 对于化学这样一个危险性实验较多的专业,有必要开设专门的安全教育课程来丰富学生的安全知识,强化安全意识。国内外很多高校都开设有安全教育课程,取得了良好的效果,非常值得学习和借鉴。安全教育课程的内容应包括:从安全的角度介绍化学品,尤其是危险化学品的特性、危害、存放和运输要求、操作规范等;实验室安全管理制度;化学实验室安全防护用品和设施的使用及实验室安全事故的处理措施。安全教育课程可以采用面授或网络自学的教学方式,前者有助于学生系统学习安全知识,后者则可以充分利用网络的资源优势,学生可以有重点地学习,课程内容也可以设计成模拟案例,这样对于学生更有吸引力。结合实验室准入制度对学生进行考核,可以采用笔试和实际操作相结合的方式进行考核,对于未参加学习和未通过考核的学生将不允许进入实验环节。 二、结束语 安全教育是素质教育的重要组成部分,是学生提高各项素质的基础和保障,对于化学这门存在潜在“危险”的学科尤其如此。在对学生进行化学专业知识和技能的培养过程中要时刻注意渗透安全教育,既要鼓励学生大胆创新、勇于探索,也要培养学生细心、谨慎的实验习惯,这也是对自己、对他人、对社会的责任心所在。在专业学习中培养的安全素质将伴随学生今后工作、生活的各个方面,并将使学生终生受益。 作者:牛焕双 吉琳 单位:首都师范大学 化学专业论文:Seminar教学模式下生物化学专业教学 1对象和方法 1.1对象 以本校2010级七年制中医类专业4个班为研究对象。分为两组,实验组为2010级中医骨伤和中医外科七年制班级,共95人。对照组为2010级中医临床和针灸推拿七年制班级,共90人。两组均为全日制统招生,教材均选用《生物化学》(中国中医药出版社,王继峰、唐炳华主编),使用我校七年制中医专业配套教学大纲。 1.2方法 实验组:采用Seminar教学模式。具体方法为:首先在教学方法和教学内容安排上做出如下调整:将教学内容分成既各自独立又相互联系的四大块实施,即生物大分子的结构和功能;物质代谢;基因信息的传递和表达;医学相关专题篇。在每一部分内容教学时,首先安排一定课时由老师讲解新知识,让初学者在老师的讲授中建立起该部分内容的整体认知;然后由学生提出在学习过程中遇到的问题,集体讨论解决,最后采用随堂选择题和问答题回答方式总结反馈教学效果。即:知识点讲解——提出问题——讨论——总结反馈模式。然后每部分内容讲授完2周后再安排3学时“研讨会”,研讨会的基本模式是将每班学生分成4个小组(男女搭配、班干部分散),老师根据该部分教学内容和学生共同商定讨论主题,如“蛋白质与中药四性相关性的思考”,“蛋白质与中医药学原创性发展与现代化”,“中药材生物多样性与核酸的关系”,“酶与中医中药”等讨论主题,然后由学生自行查阅相关资料、文献,准备材料,各小组由组长负责自行找时间讨论并推荐一位主讲者,在课前一周,主讲者以大纲的形式把要讲的内容在班级QQ群上共享,最后进入Seminar教学的实施阶段,老师先概要介绍主题,但不做评论,每小组主讲学生根据所学的知识和文献资料,以Powerpoint形式深入、系统地阐述主题,提出观点,主讲学生与其它参与者(包括其它小组成员和教师)围绕主题讨论,提出各自意见,最后教师进行总结评点,讨论结束后布置每位学生根据大家提出的意见完成讨论报告,根据小组表现计入平时成绩。对照组:采用传统教学模式。具体教学方法为按教材编排顺序教师讲授,学生听课,完成教学大纲所规定教学内容。随堂提问计入学生平时成绩。 1.3效果评价 问卷调查:课程结束后对实验组进行问卷调查。问卷从学习效果、学习能力、创新能力和综合素质等多方面评价教学效果。闭卷考试:期末考试实验组和对照组采用同一套试卷,题型包括单项选择题、多项选择题、填空、改错、名词解释和问答题。通过期末考试成绩评价教学效果。 1.4统计学分析 计量资料用均数±标准差表示,SPSS16.0软件进行统计分析,数据进行正态性检验后组件比较用t检验,P 0.05为有显著性意义。 2结果 问卷调查结果分析:实验组两个班级发放调查问卷95份,收回95份,回收率100%。结果显示,87.4%认为Seminar教学模式加深了对知识的理解和掌握,79%的学生认为Seminar教学模式提高了知识的应用和分析解决问题的能力,82.1%的学生认为自学能力得到了提高,75.8%的学生认为这种教学方法提高了文献查阅能力,83.2%的学生认为Seminar教学模式激发了学习和主动探索的热情,有能力在今后的工作中运用生物化学知识研究中医药的机制,75.8%的学生认为这种教学方法有助于培养他们的创新思维和创新能力,82%的学生认为提高了语言表达和学术交流能力,93.6%的学生认为加强了团队合作精神,71.6%的学生认为这种教学方法培养了竞争意识。考试成绩分析:实验组期末考试成绩为87.17±9.61,对照组考试成绩为80.14±8.13,统计分析表明,实验组期末考试成绩优于对照组(P 0.01)。 3讨论 传统的以教师讲授为主的教学模式一直是中医药院校生物化学的主要教学模式,但是生物化学知识体系复杂,中医药院校学生又必须在有限时间内完成中医和西医两个医学体系的学习,而生物化学课程教学课时却远远少于西医院校,同时中医药院校学生前期接触现代生命科学知识相对较少,传统的老师讲,学生被动接受的教学方式很难使学生理解和掌握必要的知识,而且还可能使学生丧失学习兴趣和主动性,教学质量很难保证和提高。七年制专业学生属于本硕连读,通过七年学习获得中医学硕士学位,除了需要掌握基本学科知识外,还需要帮助他们建立创新思维,为今后研究工作奠定基础。所以,我们在教学中改变以往让学生“被动接受”知识的教学模式,实施Seminar教学法,激发学生对生物化学的学习和主动探索的热情,增进了师生的交流,以期提高了教师的教学质量和学生的学习效果。通过实践我们发现Seminar教学有以下几方面的优势:提高了学生的学习成绩。Seminar教学加深了学生对知识的理解和掌握,实践证明,在考试成绩上,实验组学生成绩明显优于对照组(P 0.01)。锻炼了学生的自学能力,调动了学生的主动性,培养了学生获取、分析和交流信息的能力。问卷调查表明,经过教学改革,主讲学生通过精心准备,对生物化学知识及其与中医药及后期课题研究的关系有了深刻认识。因此我们认为,应该在教学实施过程中尽量让每位学生都有机会当一次主讲者。另一方面,参与讨论的学生扩大了知识面,提高了他们在学术交流中积极思考、踊跃发言表达观点的能力。在教学过程中学生主动寻求真理、质疑权威、充分表达观点的过程对综合素质的提高起到促进作用[3,4]。讨论报告的书写也为学生今后书写毕业论文和科研论文奠定了良好的基础。可以促进教师不断学习本学科知识和最新研究进展。Seminar教学模式要求教师在教学前必须精心设计讨论主题,指导学生准备;在课堂讨论中,学生汇报的大量资料也给教师诸多启迪。促进了师生间的交流,增进了师生感情。在Seminar教学模式实施过程中需要教师花大量业余时间指导学生,讨论时教师以平等的身份参与讨论,让教师有了更多的机会了解学生,从而真正做到因材施教。但是,我们Seminar教学模式仍存在一些问题:①由于七年制学生是初次接触到生物化学知识,而且仅仅是大学二年级学生,对其他生命科学知识和中医专业知识的认识和了解有限,所以有时讨论不够深入,还需要教师更多的加以引导,可能还需要其他学科的教师共同参与。②某些主讲者没有认真准备造成课程的质量不高。③难以调动所有参与者的思维。④学生专业英语接触较少,很多同学不愿意选择外文文献阅读,更不愿意运用外语讲解。⑤对教师提出了更高要求,教师不仅要有扎实的专业知识和丰富的教学经验,还需具有良好的教育心理学知识背景和组织协调能力,并善于从学生的讨论中发现和提出问题。 总之,将Seminar教学模式引入中医院校七年制中医专业生物化学教学中并根据实际情况加以改进完善,取得了良好的教学效果。它培养了学生的自学、探索及创新能力,对于提高学生综合素质、创新思维方式具有良好的促进作用,也提高教师了的综合素质。 作者:宋岚 单位:湖南中医药大学医学院 化学专业论文:高师化学专业教课模式的探微 1入学即入教的基本理念的灌输 在新生入学初即对其进行职业意识教育,确立意识:(1)主体意识。这是教育职业意识的核心。主要体现为教师的自觉、积极、主动的进取。正确对待逆境和挫折;不满足现状,注重提高自身素质;关注主体精神世界的合理构建,主体人格的完善等。(2)师表意识。教师职业行为的示范性引导性特点,要求我们必须躬行实践,为人师表。原清华大学党委书记校长刘达同志为我校题写的校训为“敦品励学、重教爱校、求精务实、为人师表”。做为一个师范人师表意识要在从进入师范院校起就在心中生根发芽。(3)育人意识。教师职业的一个重要职能是教会学生怎样做人。只教授专业知识而不传授做人的道理,那不是一个好老师。高等师范学校有必要帮助师范生确立教师完整的职业意识“,爱业,敬业,乐业。”让学生明确在校的学习目标,就是要把自己培养成为一名合格的人民教师,着重培养和提高师范生对教师职业的认同感,树立正确的职业意识,以及投身于教育事业决心。要求全体师范生与任课教师都牢固树立一种信念,我们的目标就是培养出适合当前中学化学教学的需要,缩短学生的上岗适应期,让学生走出校园就会成为一名合格的教师,走上讲台就能讲出成形的好课。 2重新调整人才培养方案,实现课程的重新组合 (1)对学生教师能力的培养紧紧围绕课堂教学、实践教学、顶岗实习三条主线来进行。调整人才培养方案,将原本第二、第三学期开设的教育学、心理学等基础理论课前移至第一学期,同时开设专业基础课与教师基本技能课(如书写、教师语言艺术等),并将教师基本技能训练贯穿于全部教学过程中,这样在第一学期学生就能掌握成为一名教师的基本技能。从第二学期开始,在学习专业基础课的同时,开设教法课与新课标解读课,使学生掌握基本教学法并与中学化学课程标准紧密结合做到理论知识与中学教学内容不脱节。在第三学期开设教学实践课,在每门专业课的教学中都要融入教师技能训练,一切课程围绕教法课展开。第四学期进行为期六周的教育实习,同时继续开设教学实践课,并对实习后发现的问题及时加以解决。第五、第六学期进行为期30周的顶岗实习,检验学生教师技能的掌握情况并适时地进行反馈和完善;让学生完成理论学习——教学实践(教育实习)——顶岗实习三步走。在学习过程中,每个学期安排一次教育见习,为期一周,让学生边学习,边纠正,不断弥补不足。 (2)在三年的学习中实现知识、技能、能力三位一体。将中学教材引入到课堂教学中,让学生带着任务走进课堂,每一次课都有具体的中小学教学任务,让学生在课堂教学中感悟中小学教学内容与方法,带着收获离开课堂。第一、第二学期为学生的通识教育阶段,这一阶段主要对学生进行教学模式和教学方法总体认知训练。第三、第四学期为学生的选项阶段,学生对自已喜欢的内容进行有针对性地训练,重点提高。第五、第六学期为学生教师技能提升阶段,通过顶岗实习检验自己的学习成果并不断完善和提升。经过这样的训练力求达到,毕业时学生会对部分教学内容、教学方法、教学模式达到熟知,缩短学生就业的适应期,或达到就业的零适应期。 3加强双师型教师的培养 本教学模式要求所有从事化学专业课程教学的教师都要承担三个角色:一是知识的传授者,即教师要传授学生需要掌握的专业基础知识;二是教师技能的训练者,即在教学中要对学生进行基本技能的训练;三是教法指导者,即要在训练中给予学生准确恰当的教法指导。所以对全体教师要进行教法培训,同时让所有的教师熟知各项教师技能的内容与标准。我们要使每一位教师不仅能传授给学生专业知识而且还要教会学生教师教学能力。加强教材建设与改革。 4新的教学模式进步性 新的教学模式从某重意义上说打破了原有的专业基础知识教学和教学方法教学的界限,使我们固有的教材观也随之打破。一门课程的讲授如再拘泥与单一的一本教材则没有办法进行全部课程的教学。在教学过程中我们会为学生指导参考书目,一方面使学生学习专业知识有章可偱;一方面能加强教学能力的指导注重学生实际能力的提高。选择教材,应该立足于现实、面向未来与时代特点,具有现代意识,与蓬勃发展的社会生活同步,与世界文化发展接轨,与突飞猛进的现实生活和飞速发展的科技信息相符合。让教材满足我校的教学原则“够用,适用,能用,会用”,同时为适应新的教学模式的需要我们还编写了校本教材。 5改革考核评价方式 目前,各学科的评价方式多数仍采用传统的一张试卷定成绩势考试方式,基于目前教学方法的多元化我们积极改革考试办法,引入学年学分制的评价方式,将平时考核与期末试卷考核相结合,更加注重学习过程考核。我们将学生的成绩分为三部分,一部分为试卷成绩,一部分为基本技能成绩,一部分为平时成绩,比例为3∶4∶3。用最后的综合成绩对学生的学习情况进行考核。 作者:姜国玉单位:齐齐哈尔高等师范专科学校 化学专业论文:化学工程专业新培养方案 1.新培养方案的特点 1.1注重培养规格,强化毕业生应获得的知识和能力首先,强调德、体。“热爱祖国,遵纪守法,身体健康,具有良好的思想品德、社会公德和职业素养”。其次,强调外语和计算机能力。外语和计算机属于工具型能力,会广泛应用于将来的工作和学习。重点强调专业能力。获得专业基本知识,具备在专业生产第一线工作的基本能力;掌握专业领域内工艺与设备的基本设计能力;了解专业学科前沿,了解新装置、新技术、新工艺的发展动态;具有对新装备、新技术、新工艺、新方法理解、运用和掌握的初步能力。再次,强调了学生掌握文献检索、资料查询的基本方法,要具有创新意识和独立获取知识的能力。 1.2优化课程体系,体现厚基础、宽专业的培养特色,拓宽专业口径,淡化专业意识,加强基础教学,培养通才,增强人才的适应能力,提升自我发展能力。首先,新培养方案提高了原来要求的规定修满教学学分,其中适当增加了实践教学学分。学校前两年实施通识教育,不分专业,基础教育课程一致性,后两年体现专业特色,突出学科优势。其次,在专业基础课设置上,强化了四大化学的理论课时与实验课时,同时整合了两个培养方向在《化工原理及实验》、《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工设计》、《专业外语》、《仪器分析与实验》、《电工学》等课程的一致性,体现了厚专业基础,宽专业口径的特点,增强了人才强大的理论基础。在专业必修课设置上,既要突出两个方向的特色专业,又要体现我们学校的办学特点,扬己之长,使培养的人才具有特色,满足化工不同行业的需要。因此,我们将两个专业方向的部分特色课程交叉选修。如:石油加工方向选修《煤化工基础》、《洁净煤技术》,煤化工方向选修《石油化学》、《石油加工基础》,使所有的学生,既懂得了本专业的知识,也跨入了另一个相邻领域,扩展了知识面,也强化了就业优势。 1.3重视实践和创新能力培养,锻炼和强化学生实践动手能力,培养学生的创新思维和综合实践能力,最终成为具备实践和创新能力的应用型化工人才新培养方案中,在实践教学环节,除了传统实习之外,引入了仿真教学,综合实验和综合能力素质训练,强化了实践能力的重要性,促进了学生综合能力的提升。在实践教学体系中,金工实习、认识实习、生产实习,为学生提供了广阔的实践平台,我们学校先后与地方6个化工企业及科研院所签订了实习协议,每年都有学生去进行不同类型的实习,同时,我们也鼓励学生到企业委托实践,增强学生理论与实践结合能力的培养。在课设和毕业设计(毕业论文),大胆创新,允许学生参与教师或者企业的科研课题,发散思维,在实践中提升学生的创新能力;鼓励学生积极参与“挑战杯”、“创新实践”、“科技小论文大赛”“资格认证”、各种论文和实验等大赛、以及参与各种培训及调查报告等,提升学生的创新思维,培养创新能力。 在仿真教学环节,学校引入了化工仿真实训软件,提供计算机房,使学生足不出户,在计算机上就可以模拟实际化工工艺路线与实际化工装置,自己动手操作,将理论知识与实际处理问题相结合,既巩固了专业知识,也应用了专业知识,同时提升了动脑和动手能力。在专业实验环节,既体现两个专业方向的共性,也强化了专业方向的特色。比如;石油化工方向学生开设化学工艺学专业实验与石油加工专业实验,而煤化工方向学生开设煤化工专业实验的同时,也进行石油加工实验,这样既淡化了专业方向性,强化了大化工的概念,也使学生在就业中更具备了竞争力。 2.新培养方案的实施效果 新培养方案从2011届开始实施至今,效果明显。具体体现在如下几个方面:学生对学习的课程感兴趣程度增强,理论课学分普遍提高,受学业警示率明显下降。学生在假期的实践机会增多,提高了学生的综合素质,提升了其就业的竞争力。学生参与创新实践的积极性增强,并有多项成果获得校级以上殊荣。学生设计能力明显增强,小论文专业说服力明显提升,学生整体素质有了极大提高。 作者:贺小平单位:辽宁石油化工大学顺华能源学院 化学专业论文:小议化学工程专业的教课 1.利用多媒体进行教学 随着电子信息技术的发展,多媒体教学方式被广泛地利用起来。它不但能够与网络联系在一起,提供大量的信息,生动形象的教学还能吸引学生的注意力,这都是传统的教学模式所不能达到的。对于教师来说,为了能够通过多媒体将更多的知识更加直观生动地展示在学生面前,就需要不断提高自己的软件应用能力,只有将课堂授课所需要的表格在屏幕上进行展现,针对工艺流程图可以做出动态效果,这样的教学方式才能够达到更加理想的效果,大量的抽象信息都可以利用生动的形象展示在学生面前。只有不断提高自身的软件应用水平以及网络技术水平,才能提高课堂的教学效果,更好地锻炼学生的专业能力。 2.提高学生的英语水平 现在的化工专业的英语学习课时,还远远不能适应当今教育的要求,因此需要学校在课时的安排上进行合理的调节,并给学生创造更多的英语学习环境和学习机会,只有这样才能更好地提高学生的英语水平,而这就需要教师采取必要的措施: (1)英语学科化。化学工程专业存在着很多的专业术语,为了让学生能够在平常学习时获得更好的学习效果,教师需要将这些学科术语的英文表达及时地教授给学生,这样就能够为其储备必要的词汇量,在其进行专业阅读的时候就能发挥更大的作用。 (2)鼓励阅读原版教材。虽然说我国现在的教材编写水平得到了很大的提高,但是化工科学技术的发展很快,教材编写难以跟上其更新速度。为了使学生掌握更加前沿的知识,教师应该鼓励学生进行原版教材的学习,学习的内容和深度要根据学生的具体水平来制定。 3.使用计算机软件 信息技术的发展使很多教学行为都可以用计算机来代替,现在计算机软件的发展很快,在化学工程专业总往往存在大量的计算,而这方面的计算机软件已经发展起来,利用软件的完成时间与以往的传统方式相比是天壤之别。因此只有学会相关软件,才能从庞杂的计算中解放出来,更好地进行科学研究,取得更加理想的成绩。 4.学会文献的检索运用 随着化学工程领域的发展,相关文献的数量也越来越多,基于此,学生应该掌握必要的文献检索能力,这样才能及时获取自己需要的资料,进行自己的科学研究。教师在这个过程中应该教会学生常用的检索工具,并为其介绍这些文献的利用方式,这样才能够开阔学生的眼界,激发学生的兴趣,更好地促进学生的专业水平。 5.培养学生的写作能力 学生在学习化学工程的过程中,如果有相应的发现、总结等成果时,需要进行写作并发表出来,就需要自身具备一定的写作能力。教师要多锻炼学生的写作能力,诸如可以让学生自身选题撰写开题报告,在这个过程中,教师可以对学生在此过程中遇到的问题进行指导,诸如文献的分类、归纳等工作,经过这样的调教,学生的写作能力将会得到很大的提升,这对于学生的学习来说有着重要的作用。 作者:夏库热·阿不里米提单位:新疆轻工职业技术学院 化学专业论文:材料化学专业人才培养模式的研究与实践 摘要:人才培养模式的优略直接关系到人才培养的水平,对于内蒙古科技大学稀土学院新成立的材料化学专业建立合适的人才培养模式是非常必要的,文章从培养目标的定位、课程体系的设置、实践教学体系的建立、师资队伍的建设和教学手段的改进方面进行了研究并付诸于实践。 关键词:材料化学 人才培养模式 教学 实践 0引言 材料化学是近年来随着材料科学的快速发展与社会需求的日益增加新开设的一个专业,它是一门新兴的交叉学科,是工程、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础。结合我校学科建设的需要和人才培养和地方经济发展的需求,我院于2009年申报了材料化学专业,由于各方面的迫切需求当年就被获批,并于2010年9月招收了第一批新生。 尽管从90年代初由复旦大学成立第一个材料化学专业开始, 目前在国内已有约90多所高校相继开设了此专业,但是由于材料本身的多样性,以及各高校开设此专业的背景和所依托的优势学科各不相同,所以尽管专业名称都叫材料化学,但是各个学校的材料化学专业的人才培养模式、教学内容都相差很大[1-5]。而我校设立此专业的初衷就是发展和完善内蒙古自治区的地区高等教育,为当地乃至全国各地的建设事业培养合格的急需人才,为了满足这一初衷就依赖于材料化学专业的人才培养模式的制定,基于此,对于刚成立不久的材料化学专业,制定具有专业特色的人才培养模式势在必行。 1明确培养目标, 体现专业特色 坚持“结合材料科学发展的大方向和工科院校在材料领域的人才需要对材料化学专业人才培养进行定位”的原则,材料化学专业人才培养的基本目标是:培养适应社会主义现代化建设需要的、德智美体等全面发展的,掌握化学及材料学科的基本知识和基本理论,具备材料设计、开发、检验等基本技能,能在材料、化工及相关的领域从事新型材料研制、质量检验、产品开发、教学及技术管理等工作的基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新意识的应用型、研究型人才。 通过学习材料科学方面的基本理论和技术,受到现代科学思维和科学实验方面基本训练;掌握材料化学相关的基本知识,具有运用本专业知识进行材料研究和技术开发的基本能力。使培养出来的毕业生具有以下几方面的知识和能力:具有较扎实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;具备扎实的基础化学知识及基本实验技能;掌握材料制备、材料加工、材料结构分析,材料性能测试与表征等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;获得本专业领域的实践能力训练,具有较强的计算机和一定的外语应用能力;了解材料化学的理论前沿、应用前景和发展动态,以及材料、化学化工及相关产业的发展状况;具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质,能够创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流。 以上这些培养目标可以说是各个高校的材料化学专业共同的、基本的培养目标。然而,为什么具有共同的培养目标还要在众多高校中开设材料化学专业呢?而且还会陆续允许在其他没有此专业的高校开设?这主要是由于各大高校所注重的专业方向、专业特色不同而导致的。 内蒙古科技大学地处稀土资源丰富、国家级以“稀土”冠名的高新技术产业开发区――包头市,经过多年的发展,包头形成了稀土冶炼、稀土材料加工和器件开发的产业链,但是由于客观条件的限制,目前仍以产品的简单加工为主,高附加值的产品很少,这主要源于理论研究水平较低,缺少专门的专业人才的培养,使该领域专业人才匮乏,直接制约着稀土事业的发展。我校设置材料化学专业,目的就是通过该领域专业人才的培养,加速将稀土资源优势向经济优势的转化,为地区经济的可持续发展做出贡献。因此在此背景下,我院的材料化学专业是工学学科并将侧重于稀土材料的制备、组成、结构、性质及其应用,尤其稀土在催化领域的应用,如光催化和热催化方面。通过此专业的学习,学生能够从理论上、从分子水平设计和构筑稀土材料,从而改善材料的性能,扩大其应用范围。 2完善课程体系,优化课程设置 本专业秉承夯实基础,提高能力、拓宽范围、接触前沿的理念,根据国家经济建设对专业型、应用型、复合型和学习型人才的需要,在遵循“重基础、宽口径和强能力”教学改革原则的基础上,在构建材料化学专业课程体系时,主要采取下列原则:加强基础理论,拓宽专业口径,重视实验教学,设立专业方向模块,适当增加选修课比例[1]。因此,该专业的课程体系由公共基础课、专业基础课、专业必修课和专业选修课四个部分组成。其中分别以材料和化学的基础课为专业基础课,并侧重于稀土的原则,设立了专业基础课,其主要包括:化学基础理论、稀土元素化学、稀土冶金物理化学、基础有机化学、结构化学、稀土元素分析、材料力学、材料科学理论基础和催化原理;在懂得材料和化学的基本原理的基础上,了解材料的结构与性能的关系,设立了专业必修课,其主要包括:材料物理、材料化学、材料性能学、材料表面与界面化学、材料分析与测试技术、材料制备科学与技术、材料工程基础、稀土功能材料、化工过程与装备和光催化与光电催化。为了增加学生的知识面、对前沿的了解和某方面知识的升华,进而开设了专业选修课,其主要包括:纳米材料与应用、能源材料、稀土资源与保护、现代催化研究方法、高分子化学、环境化学、数据分析与处理技术、专业英语。从以上的课程体系中,可以看出:一方面稀土的基础理论、稀土功能材料、稀土资源与保护构成了稀土的模块,催化原理、光催化与光电催化和现代催化研究方法构成了催化的模块,体现了专业的特色;另一方面,以材料和化学广泛扎实的基础知识和材料的制备、性能与应用的相关课程体现了专业的宽泛。 3建立系统的实践教学体系,强化实践能力的培养 材料化学是研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分。材料化学跨越了材料和化学两大类学科。涉及的内容极为广泛,具有明显的交叉性、边缘性和应用性。尤其对于工科院校,更注重学生实践能力的培养。基于此,在不同的阶段为学生设立了相应的实习和实践的环节。包括:大一的军训、大二的工程教育、大三的金工实习和生产实习、大四的毕业实习和毕业设计这一部分基本上是每个工科院校都应该开设的。除此之外,我院将传统的“专业基础实验随课同上”的传统方式进行了改革,将各部分实验都从相应的课程中删掉,将实验从大二下半学年到大四上半学年连续五学期集中开设。这样就可以设计一些学科交叉的实验,更能让学生将所学的单独的知识通过这样的实验更好的融会、更好的消化吸收。并且可以让学生发挥自己的主观能动性并结合自己的个人兴趣设计一些实验,真正做到学以致用,让学生自己有所感悟,这样就反过来会促进学生主动学习的知识性,而且通过这样的良性循环让学生从中学会如何学习的方式,建立提出问题、分析问题、解决问题的方法和思路。 4加强师资队伍建设 师资是专业建设和人才培养的基本保证,由于我院的材料化学专业刚刚成立,本专业的师资队伍正处在一个起步的阶段,目前仅十余人,随着学生招生人数的增加,将不断加强师资队伍的建设,建立合理的教学梯队。由于材料化学专业是一个新型的交叉专业,对于高学历的本专业的人才相对单独的材料和化学专业比较少,因此对于高学历的人才我们将遵循本科是化学类专业、研究生是材料类专业或者本科是材料类专业、研究生是化学类专业的人才进行引进的原则,并尽量挑选一些研究方向与我院的专业特色相吻合的人才,以保证专业课和实验环节的顺利开展。另外,为了提高教学质量实现人才培养目标,发挥教师的主导作用,我们要求每位教师都必须明确培养目标,参与教研教改工作,参与课程体系建设,参与教学大纲的制定和修订。在加强学习的同时,通过教研教改活动,把握专业的发展,提高自身的素质,有的放矢地指导教学,统一协调地工作,确保教学质量的提高。 5加强教学方法和教学手段建设 随着高科技的发展,在教学过程中,教学方法和手段也应该充分利用高科技,帮助学生更好地学习,从而提高教学质量。首先,教学方式不应该仅仅是简单的PPT讲述和黑板板书,而是应该充分利用多媒体技术,丰富教学课件,做到图文并茂、有声有色、生动形象,调动学生的主动性和积极性,在轻松愉快的环境中,把知识不知不觉地传授给学生。其次,教学过程中应该多采用启发式教学。授课并不是填鸭式地把知识灌输给学生,而是应该注意引导学生自己去学习、去思考、去探索,培养学生自我学习和思考的能力。要做到“授之以渔”,而非“授之以鱼”,才能更好地培养学生的创新能力,真正达到素质教育的目的。 总之,材料化学专业作为一个新型的专业,它的发展需要经过一个不断探索、不断发展和完善的过程。但可以预见的是,在科学、可持续发展的高等教育管理制度下以及学院注重软、硬件建设的情况下,而且随着西部的开发和经济的发展,材料化学专业将会培养出“厚基础、宽专业、强技能、重应用、能创新、高素质”的人才,并为西部的高等教育质量和经济发展做出应有的贡献。
机电技术应用论文:浅析煤矿机电管理技术的应用及管理 摘要:煤炭是我国重要的能源,煤炭工业的大力发展,在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。采用机电一体化产品的煤矿,能够获得可观的技术、经济和社会效益。随着现代化设备的不断投入使用,对机电管理人员的业务素质也提出了新的要求,只有熟识电气设备的功能,才会更好的完成本职工作。因而,近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 关键词:机电管理人员;煤矿机电一体化产品;煤炭生产 我国电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化,综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控,使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度,检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态,自动调节支架推移输送机的拉移等,使综合机械化水平上一个新的台阶。 煤矿机电一体化技术矿井运输提升产品的应用在煤矿生产中,因为现代化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,因此随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为核心。 1 机电一体化 机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进了相关技术的发展和进步。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组,并将该技术列为“863”计划。机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展,它的发展对煤炭系统产生了很大的冲击,采用机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数,同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。它可不必更换设备,而对产品结构和生产过程进行必要的调整、改革,对传统的机械工业注入新鲜的血液,实现文明生产。 2 煤矿机电一体化产品 煤矿机电一体化产品已在许多煤矿得到广泛应用。国产的以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场,我国已能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视井下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍应用。煤矿机电一体化产品实现了设备的自动化、智能化、信息化等等,为煤矿生产实现高安全、高可靠、高效率和高效益提供了保障。 3改进煤矿机电管理的办法 3.1重视管理,提高机电管理水平 重视机电管理,首先是矿井领导人重视机电管理,这是加强机电管理的关键。机电管理人员要经常向矿领导汇报机电工作,多提工作建议,以获得领导的支持。 3.2因矿制宜建立机电管理机构,授予职权,统一管理 矿井机电管理机构体系不论采取哪处形式,都必须授予机电部门职权,实行统一管理。一般机电部门要具有以下职权,即:制定机电管理规章制度权;编制部署机电工作计划权;设备配件分配权;制止违章作业权;追查机电事故权;检查评比考核奖罚权;机电业务骨干调整调动工作监督权。 3.3加强机电标准化管理,建立健全标准化管理组织,提高全体机电人员的质量标准化意识,按标准化要求开展机电工作。 机电标准化是确保矿井机电安全生产的基础,地方煤矿应逐步完善机电标准化工作,成立标准化领导小组,制定标准化建设奋斗目标及具体措施、完成时间。实行“三抓”,即面上抓质量升级,线上抓达标头面、机道、机房,点上抓薄弱环节。建立机电标准化奖罚制度,开展机电标准化竞赛活动,树立标准化样板机电区队、机房硐室、机道,推动机电标准化工作的全面开展。 3.4扎实地做好设备综合管理工作 设备管理的基本任务是掌握设备动态,建立、保管设备档案,办理设备调拨转移手续,掌握设备技术性能状态,编制审查设备购置、更新、改造、修理、配件计划,掌握大修资金的使用,对设备实行全过程的管理。各矿应建立设备综合管理体系,完善设备综合管理制度,配齐设备管理人员,实行流程化管理,扎实地做好设备综合管理工作,确保设备管理制度化、正常化、规范化。 3.5认真落实规章制度 规章制度是机电业务活动的准则,是做好机电工作的纪律保证,应建立健全。当前,规章制度执行不利是突出的问题,特别是操作、维修、综合平衡、质量验收、现场管理等制度的执行方面尤为突出。矿井机电管理的主要工作对象是设备,落实规章制度也必须以管好、用好、修好设备为主要工作内容。目前急需重点落实的规章制度是:机电管理人员责任制度;设备使用操作规程;设备维护保养、检查、维修、质量验收制度;机电事故管理、设备现场管理、技术管理、综合平衡、班组经济核算等制度。 4 对我国煤矿机电一体化技术的思考 在 20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的核心装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿现代化,达到煤矿自动化生产。 5 结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下了坚实的基础。 机电技术应用论文:机电应用中的检测技术分析 作者:刘成良;战丽红;周恩才 摘要:高等职业教育工学结合的中机电一体化专业的前端检测技术学习与分析,实现了学生的高素质技能型人才培养和教师的实践学习。 关键词:机电一体化;传感检测;传感器;机器视觉 高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命,《国务院关于大力发展职业教育的决定》的2006年16号精神,要求以科学发展观为指导,促进高等职业教育健康发展,改革教学方法和手段,融“教、学、做”为一体,强化学生能力的培养,教学过程实践性、开放性和职业性,突出实验、实训、实习三个关键环节,加强学生的生产实习和社会实践及校内生产性实训基地建设的校企组合新模式等,提高学生的实际动手能力。 我院的机电一体化专业通过和周边区域、企业工学结合、顶岗实习,走产学结合发展道路,使学生、教师的实际能力获得了极大巩固和提高,为社会主义现代化建设培养千百万高素质技能型专门人才。 一、机电一体化 机电一体化又称机械电子学,英语称为mechatronics,它是由英文机械学mechanics的前半部分与电子学electronics的后半部分组合而成。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,它的发展使冷冰冰的机器有了人性化,智能化。 机电一体化具体包括以下内容:机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术。 机电一体化主要课程机械方面有机械制图,机械设计,金属工艺学,数控编程技术,autocad;电工方面有可编程控制器plc,单片机,自动控制原理,电工电子。实习课程:电力拖动,plc,单片机,钳工,普通车、铣、刨床,数控车、铣,加工中心。 主要就业岗位:机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理;普通机床的数控化改装等。次要就业岗位:机电一体化产品的设计、生产、改造、技术服务等。 二、传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的保证。 检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。 国家标准gb7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 可以用不同的观点对传感器进行分类: 按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。 按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 电阻式传感器是将被测量,如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。 电阻应变式传感器。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。 压阻式传感器。压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。 热电阻传感器。热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃~+500℃范围内的温度。 按传感器输出信号的性质分类,可分为:输出为开关量的开关型传感器;输出为模拟量的模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。 按传感器材料分类:可分为金属、聚合物、陶瓷、混合物传感器。 按传感器制造工艺分类:可分为集成传感器、薄膜传感器、厚膜传感器、陶瓷传感器。 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。? 薄膜传感器是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。? 厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是al2o3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。? 完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。? 每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。 三、机器视觉技术 采用机器代替人眼来做测量和判断的“机器视觉”,第一步靠的就是传感器技术。 机器视觉系统是通过图像摄取装置把图像抓取到,然后将该图像传送到处理单元,再通过数字化处理,根据像素分布和亮度、颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉技术日臻成熟,在现代加工制造业中,广泛应用于食品和饮料、化妆品、制药、建材和化工、金属加工、电子制造、包装、汽车制造等行业。在现代自动化生产过程中,广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉系统能提高生产的柔性和自动化程度,提高了生产效率和生产的自动化程度,机器视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。 四、机器视觉工业检测系统类型 机器视觉工业检测系统从检测性质和应用范围而言,分为定量和定性检测两大类,每类又分为不同的子类。机器视觉在工业在线检测的各个应用领域十分活跃,如:印刷电路板的视觉检查、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量、容器容积或杂质检测、机械零件的自动识别分类和几何尺寸测量等。此外,在许多其它方法难以检测的场合,利用机器视觉系统可以有效地实现。机器视觉的应用正越来越多地代替人去完成许多工作,这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平。 用微波作为信号源,根据微波发生器发出不同波涛率的方波,测量金属表面的裂纹,微波的波的频率越高,可测的裂纹越狭小。 自动光学检测 (aoi) 指的是通过在受控照明条件下使检测目标(如 pcb 的一部分)成像进行的目标检测。 在aoi 系统中,捕获和重建3-d 形状的能力是非常必要的。3-d aoi从检测图像中可以萃取出不同类型的信息。其表面颜色一直被成功用于检查零部件情况,对于焊点检测,精确确定焊点质量,形状信息比颜色信息更有用。 高等职业教育坚持育人为本,德育为先,立德树人的根本任务,培养学生的社会适应性,教育学生树立终身学习理念,提高学习能力,学会交流沟通和团队协作,提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力,培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。 重视学生的职业道德教育和法制教育,重视培养学生的诚信品质、敬业精神和责任意识、遵纪守法意识,培养出一批高素质的技能性人才。 机电技术应用论文:试探机电一体化技术的应用 摘要:随着 科学 技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微 电子 技术信息技术的迅速 发展 ,机电一体化技术的应用也越来越广泛。本文对机电一体化技术的应用进行阐述,并对其发展进行探究。 关键词:机电一体化 应用 发展 0 引言 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着相关技术的不断发展,其内容将不断更新。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、 计算 机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术,合理配置各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术,它使 工业 生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 1 机电一体化技术的应用 1.1 在 现代 机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模 经济 的基础上,靠 企业 规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、 网络 化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。近年来,制造工程领域的新技术相继诞生,如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。 1.2 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争能力。 1.3 在钢铁企业中的应用 1.3.1 计算机集成制造系统(cims) 钢铁企业的cims是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。 1.3.2 现场总线技术(fbt) 现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。 1.3.3 交流传动技术 随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。 1.3.4 开放式控制系统 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。 1.3.5 分布式控制系统(dcs) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 2 机电一体化技术的发展趋势 2.1 智能化 智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在cnc数控机床上增加人机对话功能,设置智能i/o接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心 理学 、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.2 数字化 微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。 2.3 模块化 是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样,在产品开发设计时,可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突,并能使之标准化、系列化。 2.4 网络 化 网络技术的兴起和飞速 发展 给社会各个领域带来了巨大变革。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以 计算 机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 2.5 自源化 自源化是指机电一体化产品自身带有能源,如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能,因而对于运动的机电一体化产品,自带动力源具有独特的好处。 2.6 人性化 人性化是各类产品的必然发展方向。机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产品,对人来说更 自然 ,更接近生活习惯。 2.7 微型化 微型化是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。 2.8 绿色化 工业 发达给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果,所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。 3 结束语 随着机电一体化技术的发展,各种产品与装置实现了机电一体化,有利实现整体优化,提高产品质量和生产效率,缩短开发新产品的生产准备周期,加速科技成果向商品转化,有利推动传统产业发生深刻变革,同时,随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。 机电技术应用论文:浅论机电一体化技术的应用及其发展趋势 【论文关键词】:机械工业 机电一体化 数控 模块化 【论文摘要】:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。本文简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手: (一) 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二) 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三) 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四) 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五) 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六) 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一) 数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多cpu、多主总线的体系结构。 2、 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、 wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、 大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了cnc系统的控制功能。 5、 能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、 系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二) 计算机集成制造系统(cims) cims的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三) 柔性制造系统(fms) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四) 工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展: (一) 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二) 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除rs232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三) 微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四) 模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五) 网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六 ) 绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:浅析传感器技术在机电一体化中的应用 摘要:文章概述传感器 研究 现状与 发展 ,探讨传感器在机电一体化系统中的 应用 ,并 分析 我国传感器技术发展的若干 问题 及发展方向。 关键词:传感器技术;机电一体化;应用 在机电一体化系统中,传感器处系统之首,其作用相当于系统感受器官,能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境考验,是机电一体化系统达到高水平的保证。如缺少这些传感器对系统状态和对信息精确而可靠的自动检测,系统的信息处理、控制决策等功能就无法谈及和实现。 一、传感器的研究现状与发展 传感器是能感受规定的被测量并按一定 规律 转换成可用输出信号的器件或装置,主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态,为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。随着人类探知领域和空间的拓展, 电子 信息种类日益繁多,信息传递速度日益加快,信息处理能力日益增强,相应的信息采集——传感技术也将日益发展,传感器也将无所不在。 从20世纪80年代起,逐步在世界范围内掀起一股“传感器热”,各先进 工业 国都极为重视传感技术和传感器研究、开发和生产。传感技术已成为重要的 现代 科技 领域,传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。 二、传感器在机电一体化系统中的应用 传感器是左右机电一体化系统(或产品)发展的重要技术之一,广泛应用于各种自动化产品之中: 1.机器人用传感器。工业机器人之所以能够准确操作,是因为它能够通过各种传感器来准确感知自身、操作对象及作业环境的状态,包括:其自身状态信息的获取通过内部传感器(位置、位移、速度、加速度等)来完成,操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现,这个过程非常重要,足以为机器人控制提供反馈信息。 2.机械加工过程的传感检测技术。 (1)切削过程和机床运行过程的传感技术。切削过程传感检测的目的在于优化切削过程的生产率、制造成本或(金属)材料的切除率等。切削过程传感检测的目标有切削过程的切削力及其变化、切削过程颤震、刀具与工件的接触和切削时切屑的状态及切削过程辨识等,而最重要的传感参数有切削力、切削过程振动、切削过程声发射、切削过程电机的功率等。对于机床的运行来讲,主要的传感检测目标有驱动系统、轴承与回转系统、温度的监测与控制及安全性等,其传感参数有机床的故障停机时间、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、机床状态与冷却润滑液的流量等。 (2)工件的过程传感。与刀具和机床的过程监视技术相比,工件的过程监视是研究和应用最早、最多的。它们多数以工件加工质量控制为目标。20世纪80年代以来,工件识别和工件安装位姿监视要求也提到日程上来。粗略地讲,工序识别是为辨识所执行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件识别是辨识送入机床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同时还要求辨识工件安装的位姿是否是工艺规程要求的位姿。此外,还可以利用工件识别和工件安装监视传感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成这些识别与监视将采用或开发许多传感器,如基于tv或ccd的机器视觉传感器、激光表面粗糙度传感系统等。 (3)刀具(砂轮的检测传感。切削与磨削过程是重要的材料切除过程。刀具与砂轮磨损到一定限度(按磨钝标准判定)或出现破损(破损、崩刃、烧伤、塑变或卷刀的总称),使它们失去切(磨削能力或无法保证加工精度和加工表面完整性时,称为刀具/砂轮失效。工业统计证明,刀具失效是引起机床故障停机的首要因素,由其引起的停机时间占nc类机床的总停机时间的1/5-1/3.此外,它还可能引发设备或人身安全事故,甚至是重大事故。 3.汽车自动控制系统中的传感技术。随着传感器技术和其它新技术的 应用 , 现代 化汽车 工业 进入了全新时期。汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件,这不仅体现在发动机上,为更全面地改善汽车性能,增加人性化服务功能,降低油耗,减少排气污染,提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性,先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中,必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 三、我国传感器技术 发展 的若干 问题 及发展方向 传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节,也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一,其水平高低在很大程度上 影响 和决定着系统的功能;其水平越高,系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中,如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号,我们所需要的用于系 统控制的信息就无法获得,进而使整个系统就无法正常有效的工作。 我国传感器的 研究 主要集中在专业研究所和大学,始于20世纪80年代,与国外先进技术相比,我们还有较大差距,主要表现在: (1)先进的 计算 、模拟和设计 方法 ; (2)先进的微机械加工技术与设备; (3)先进的封装技术与设备; (4)可靠性技术研究等方面。因此,必须加强技术研究和引进先进设备,以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面: 1.加速开发新型敏感材料:通过微 电子 、光电子、生物化学、信息处理等各种学科,各种新技术的互相渗透和综合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。 2.向高精度发展:研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。 3.向微型化发展:通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。 4.向微功耗及无源化发展:传感器一般都是非电量向电量的转化,工作时离不开电源,开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。 5.向智能化数字化发展:随着现代化的发展,传感器的功能已突破传统的功能,其输出不再是一个单一的模拟信号(如0-10mv),而是经过微电脑处理好后的数字信号,有点甚至带有控制功能,即智能传感器。 机电技术应用论文:机电一体化技术专业“项目教学法”应用的探索与实现 【摘 要】高等职业 教育 培养目标是为社会提供大量的应用型技术人才,但高等职业教育的现状是满足不了社会的需求,为此,要求职业教育进行课程改革。本文根据高职学生的实际情况,结合本课程特点,从高职 电子 教学实际出发,在高职电子课堂教学中如何将传统的教学方法与 现代 化教学方法有机的结合,根据课程内容将项目教学法应用于课堂教学中。 【关键词】机电一体化技术专业;项目教学;应用 为进一步落实 科学 发展 观,坚持以学生为本,深化职业教育教学改革,办出职业教育特色,提高人才培养质量,增强职业教育对 经济 和社会发展的贡献力,各级各类职业学校都在进行课程改革,构建以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的模块化专业课程体系。新课程实施的原则是要使学生“会学”,而不是“学会”。教学不单是知识的传递,更重要的是知识的处理和转换,以培养学生的创新能力。积极探索与新的课程体系相适应的教学模式,改变目标单一的以知识传授为主的教学方法,构建体现项目课程特性的新型教学关系,逐步形成以项目教学法为主要特点的教学,促进教师教学方式、学习者学习方式的根本改变。探索建立“教学内容模块化、能力培养项目化、实践指导个性化”的教学模式。 1.项目教学法的定义 项目教学法,是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。在教学活动中,教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生,在教师的指导下,以小组工作方式,由学生自己按照实际工作的完整程序,共同制定计划、协作完成整个项目。在项目教学中,学习过程成为每人参与的实践与创造活动,它的价值体现主要在完成项目的过程中,而不是最终的结果。 2.项目教学法在机电一体化技术专业中的设计原则 项目教学法与传统教学法相比,有很大的区别,主要表现在改变了传统的三个中心,由以教师为中心转变为以学生为中心,由以课本为中心转变为以项目为中心,由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。具体来讲,要遵守下面的五项原则: 2.1 项目教学的科学性。我们制定的教学目标,必须有利与开发每个学生的学习潜能,而且还注意把教师和学生所花费的时间和精力控制在合适的程度,以防师生负担过重。 2.2 项目教学的系统性。项目教学面向每一个学生的个性发展,尊重每一个学生发展的特殊需要,最重要的是创新能力的培养。对于一个职高学生来说,要很快具有创新能力是不现实的,但是使他们具有创新意识和创新精神是能够做到的,也是必须做到的。除了学科的整合,另外还与教师培养、设施设备条件关联,项目教学是一个系统工程。 2.3 项目教学的实践性。项目教学和现有学科教学最大的不同点是它不对学生进行纯学术性的书本知识的传授,而是让学生自己动手实践,在实践中获得信息时代所需要的能力,这才是设立项目教学这一课程的最根本的目的。如果说,其他课程主要让学生获得基础知识,那么,项目教学则强调让学生得到实践能力的训练。 2.4 项目教学的层次性。项目教学的开展,决不是为了取代学校现有的学科教学。因为职校学生还处在长知识、打基础的阶段,学科教学中的知识、能力训练是他们成长所必需的。不具备一定的从学科教学中获得的知识,开展项目教学只能是无本之木、无源之水,无从谈起。从这个意义上说,“项目教学”的开展非但不取代,相反还有赖于学科教学的质量。 2.5 项目教学的自主性。项目教学是以学生的直接经验或体验为基础而开发和实施的。它是以学生的直接经验为基础而对学科知识的综合运用,是对学科的逻辑体系的超越。在“项目教学”的开发和实施过程中,鼓励学生的自主选择和主动探究,将学生的需要、动机和兴趣置于核心地位,为其个性充分发展创造空间。 3.项目教学法在机电一体化技术专业中的应用 依据项目教学法在高职机电一体化技术专业课程教学中应用的基本原则,现将机电一体化技术专业课程作为实施研究的对象,开展项目教学法的研究。 机电技术应用专业项目大致可以分为: 3.1 典型的切削加工项目:可以构建以《机械设计基础》、《机械制造技术》、《数控技术基础》等形成的项目课程,作为第一个学习领域; 3.2 典型的 电子 装配项目:构建《电工基础》、《电子技术》、《电工与电子操作技能》等形成的项目课程,作为第二个学习领域; 3.3 典型的机电一体化控制项目:构建以《电力电子技术》、《电气控制》、《机电一体化技术》,《数控机床故障诊断与维护》作为第三个学习领域。 3.4 典型的机电产品装配、维修服务项目:构建《单片机接口技术》、《传感器技术》、《液压与气压传动》、《自控控制系统》、《plc可编程控制器》作为第四个学习领域。 这些从一到四的学习领域,按照学制及认知的 规律 ,从简单到复杂,从低级到高级,从一般到特殊展开项目教学过程。每个项目的实施步骤如下: (1)确定项目任务。组织教师分析项目涵盖的跨学科的知识及涉及到的专业科目,确定项目的目标和任务,详细编写《项目(课题)任务书》。 (2)布置项目。分发《项目任务书》,讲解项目要求,使各小组明确学习任务和要求。 (3)各工作小组拟订活动计划与方案,教师审核计划。项目小组拟订课题实施计划,设计一份详细的《项目活动计划》,每个小组成员都要有成果汇报任务,各小组都要有成果汇报.在计划书中学生可随时记录项目进展情况,以便教师随时检查和指导。 (4)项目小组的活动实施,学生动手实践。根据计划,各小组成员开始分头执行各自的任务。学生通过翻阅、取舍、整理资料,进行项目任务的设计和验证,通过解构单元实体、到实验室做实验验证相关结论、在实习室进行实际装接操作和调试等实际环节,不断提出问题,再通过小组讨论、请教教师等途径解决问题,最终完成课题任务。 (5)项目答辩与师生评价。在此阶段,通过“项目成果汇报、学生自己进行自我评估、组别互评、教师点评、师生共同 总结 ”等程序完成对各小组课题任务完成的评价。并将项目任务完成的评价结果列为项目学习成绩的一个部分。 (6)归档或结果应用。项目教学总结,并把项目工作的结果归档或应用到 企业 和学校的生产教学实践中去,以使项目工作的结果尽可能具有实际应用价值,指导后续工作。 各种教学法没有绝对的对错、优劣之分,都有一定的适用性,因此,“教学有法,教无常法。教学法选用的基本原则就是以“适合”为宜。总之,职业 教育 是一项任重而道远的任务,其教学方法的改革与创新也是无止境的。教师在传授知识的同时,要注重培养能力,在发挥教的主导作用的同时,又要调动学的主体作用,既重视理论学习又要倡导动手实践,只要我们不断地更新思想,推动教学方法的革新,就一定能培养出一大批适应社会 发展 的高素质劳动者,为发展职业教育事业,实现中华民族的伟大复兴和全面建设和谐社会贡献我们的力量。 机电技术应用论文:港口机电设备故障诊断技术的应用研究和推广 [摘要]随着港口吞吐量和机械化程度的增加,对港口设备的要求也越来越高,港口机电设备出现故障的现象也逐渐增多。本文首先介绍了设备故障诊断技术的 发展 及研究现状,分析了传统的设备故障诊断技术方法,然后针对港口机电设备故障诊断技术应用及研究进行了详细分析,并以内燃机为例详细说明了港口机电设备故障诊断的步骤。由于港口设备数量和种类较多,因此港口机电设备故障诊断技术应向自动化和智能化方向进一步发展。 [关键词]港口设备 故障诊断 应用 推广 我国的 交通 运输业是国民 经济 的重要组成部分,自从改革开放以来,我国的水运行业发展迅速,随着港口的大型机电设备的自动化程度的日益提高,我国港口吞吐量增长较快,促进了水运行业的发展,使得我国的交通运输行业在国民经济发展中所占的比重也逐渐增大。随着港口吞吐量和机械化程度的增加,港口机电设备在水运行业中的作用越来越重要,对港口设备的要求也越来越高,港口机电设备的结构及其组成也愈加复杂,负荷越来越重,因此港口机电设备出现故障的现象也逐渐增多,这直接影响了港口作业的质量和进度,降低了港口水运的经济效益。因此,对港口机电设备故障诊断技术的研究成为港口水运行业的的一项迫切的重要任务。 一、设备故障诊断技术发展及现状 机电设备故障诊断技术发展分为三个阶段:初级阶段-感官、专业知识和经验判断; 现代 化阶段- 计算 机技术、传感器技术和动态监测技术综合诊断;智能化阶段-集故障监测、诊断、设备管理和调度一体化的智能化阶段。机电设备故障诊断技术起源于20世纪,并在此期间取得了较大的发展和进步。航天 工业 的发展使该技术取得较快地发展,随后计算机、微 电子 和传感器技术的发展和应用使得该技术逐渐地完善,此时还在航天和核电等大型部门应用较多,其他部门发展较为缓慢,到20世纪末机电设备故障诊断技术在农业、化工、冶金矿山、发电、交通运输和机械制造等各部门开始应用,并且发展较快,取得了显著的经济和社会效益。21世纪,机电设备故障诊断技术在我国国民经济的各部门都已取得长足的发展和普及应用,技术发展转向智能化。 二、设备故障诊断技术及手段 ①机械振动监测诊断技术。通过对振动参数进行监测,来判断设备的运转情况,由于其此种方法简单偏于操作,且对设备没有损伤,因此机械振动监测技术成为首选方法;②磨屑监测诊断技术,该技术主要用于液压系统和润滑系统,由于磨损方式和磨损速度不同而产生的磨屑粒尺寸和形态有所差异,从而来判断破损类型和磨损部位;③温度监测诊断技术,由于设备不同部位产生的温度变化不同,利用温度变化程度来判断设备的运行情况,利用红外线来监测可以实现非接触、远距离监测,且能够进行运算、处理和判断精确测定设备各部分的温度变化;④无损探伤监测技术,该技术应用较广,尤其是γ射线扫描。该技术是射线在物质中的衰减 规律 ,扫描得到相关参数变化的谱线,然后通过系统分析确定设备故障的部位。 三、港口机电设备故障诊断技术 1.港口机电设备故障诊断技术研究情况 港口设备分小型装卸机械和大型装卸机械两类,其中小型机械数量大,流动性大,但活动范围小,大型机械种类多,作业分散,操作要求较高。国内鉴于港口机械的工作性质和工作环境,提出了柴油机、结构裂纹、液压传动、钢丝绳和制动器、粮仓、电器系统、皮带纵向撕裂、监测中心和测试车、设备管理和维修体制改革10个方向的相关的研究专题。 国内外设备故障监测技术与手段的发展,在港口机电设备故障诊断技术中也得到了广泛地应用。目前国内在各港口开展了设备监测研究和故障诊断研究,取得的成果有:上海港务局与上海海运、上海交大和同济大学等院校进行相关课题的合作,上述10个研究课题中9个课题开始进行研究,部分课题已列入交通部和上海市的科技攻关项目。 2.港口机电设备故障诊断实例分析 港口设备动力一般由内燃机提供,内燃机可能会出现故障,以内燃机为例简要分析港口设备故障诊断技术的应用。针对内燃机动力不足问题进行简要分析。 (1)故障现象。港口上使用时间较长的内燃机存在动力不足的现象。 (2)故障原因。内燃机油箱油量是否充足;内燃机的供油管是否有漏油或断裂现象;内燃机的喷油泵油量调节杆是否卡住、锁紧螺栓是否有脱落现象等;内燃机的燃油是否含有空气或其他杂质等;内燃机供油管是否堵塞;内燃机的燃油滤清器是否堵塞;内燃机的供油时间是否合适无延迟现象。 (3)故障排除。内燃机的供油管有没有漏油等问题,内燃机的油箱的油量多少,内燃机的喷油泵油量调节杆有无卡住,内燃机的油量控制杆锁紧螺栓是否脱落,内燃机的燃油成分检查是否空气含量较高,内燃机的供油管和滤清器是否堵塞,最后检查内燃机的供油时间。 (4)采取措施。首先应检查内燃机的油箱油量是否充足,如果油量不足应增添燃油;其次检查内燃机的供油管是否漏油或断裂,发现漏油或断裂及时进行维修,如果是由漏油原因引起则维修内燃机后还要排除管路中的空气壁面油的纯度不够;检查内燃机的调节杆卡住和内燃机的油量控制杆的锁紧螺栓是否紧固,如果在内燃机的运行过程中有异样声响,则需要将部件重新锁紧;然后拆下内燃机的燃油管的进油端进行连续压动,如无燃油流出,可能是供油管或燃油滤清器发生了堵塞,采取措施为进行逐段进行排除;内燃机的供油时间不合适,延迟或过早都会引起动力不足。 四、结论 自从改革开放以来,我国的水运行业 发展 迅速,我国港口吞吐量增长较快,对港口设备的要求也越来越高,因此港口机电设备出现故障的现象也逐渐增多。 本文首先介绍了设备故障诊断技术的发展现状,目前传统的机电设备故障诊断技术主要包括:机械振动监测、磨屑监测、温度监测以及无损探伤等,港口设备故障诊断技术水平已越来越高,然后随着故障现象的增多,港口设备故障诊断技术应向自动化智能化方向进一步发展。 机电技术应用论文:基于 Web3D技术的机电产品虚拟设计及其应用 论文关键词 :web3d技术 机电产品 cult3d技术 汽车 虚拟现实 论文摘要:主要介绍 了 web技术和 3d技 术相结合的产物一web3d技 术的基本概念、特点及实现技术.并以实例的方式详细阐述了web3d技术之一的 cult3d技术 .在机 电产品虚拟设计 中的工作流程,从而可以有效地提高机电产品的信息传达效果,为新产品开发提供一种崭新的互动设计模式,最终提 高企业的竞争力。 0 引言 随着数字化设计技术 的发展 .人们已不再满足在网上浏览一些静态的、文本类 、二维的产品图片,而对那些具有动态的、三维可视化效果的产品需求越来越迫切。以计算机网络和计算机三维图形学为基础的web3d技术以其特有的形象化展示功能、强大的交互性能和对现实世界的模拟功能在电子商务 、远程教育 、工程技术 、计算机辅助设计等领域已经获得 了广泛的应用。利用此技术设计的产品可以做到全方位展示 、色彩设计实时装配等 ,从而提高用户的参与性 。增强体验感。 1 web3d技术概述 1.1 web3d技术的基本概念 虚拟现实 vr (virtual reality)技术是一种逼真地模拟人在 自然环境中的视觉 、听觉、运动等行为的人机界面技术,web3d技术是虚拟现实技术的一种实现形式 [21。web3d还可以简单地被看成是 web技术和 3d技术相结合的产物 。实际上也就是本机的 3d图形技术 向互联网的扩展.网络性、三维性和交互性是其显著的本质特征。它与本机的3d图形技术的主要差别在于:第一,实时渲染 :它是由渲染引擎进行实时渲染从而实时显示的;第二,具有无限的交互性:因为是实时渲染,这就为交互性提供了基础;第三,优化和压缩:由于网络带宽的限制 .文件必须经过优化和压缩以保证用户端快速下载。通过应用 web3d技术 ,用户可以在 网上浏览以三维形式表现的物体 ,并对其进行交互性操作 以体验身临其境 的奇妙感受。 1.2 web3d技术的实现手段 web3d的实现技 术主要分成三大部分 .即建模技术、显示技术 、三维场景中的交互技术 [31。建模技术是虚拟现实技术的基础。把建立 的三维模型描述转换成人们所见到的图像,就是所谓的显示技术。三维复杂模型的实时建模与动态显示技术可以分为两类 :一是基于几何模型的实时建模与动态显示 :二是基于图像的实时建模与动态显示 。交互技术是 web3d的关键技术 ,交互功能的强弱 由 web3d软件本身决定 。但用户可以通过适当的编程来弥补软件的某些不足。 在众多的 web3d软件系统中 。基 于 java内核的cult3d技术因其在交互性能、文件体积和画面质量等方面的优越性而得到用户 的普遍欢迎 ,现已广泛应用于众多电子商务网站的 3d机电产品展示中。 2 cuil3d技术及其开发流程 cuh3d是一种全新的 web3d技术 .它有一纯 软件跨平 台的渲染引擎 ,主要包含 cult3d exporter plug—in、cuh3d designer和 cuh3d viewer plugin三大部分。 开发设计人员可 以使用 3d设计领域广泛使用的 3dsmax或 maya来设计 产 品 3d模 型 .使 用 cuh3d exporterplug—in来转换设计模型 ,在 cuh3d designer中为模 型加入交互 、音效等其它效果 ,再无缝隙地嵌入到 html页面和其他应用程序中 [41。其开发流程如图1所示。用户 即可在网上实时观看 3d模型 ,还可通过 鼠标对其进行旋转 、放大或缩小等操作。 3 cult3d‘技术在产品虚拟设计中的应用实例 3.1 创建汽车 cult3d对象 为方便输 出,必须使 用一个 三维模 型制 作 软件f3dmax或 maya1制作物体 的三维模型。制作前必须先下载插件 cult 3d exporter for 3dmax或 cult 3d exporter for maya。只 有安 装好 输 出插 件 ,3dmax或maya才可以将 3d模型输出成 cult 3ddesign的 c3d格式。在制作模型的细节、真实度上多下点功夫,尽量用最少的面来做模型,以控制好模型的大小。太多的面不仅会加长网络传送的时间 ,更是对浏览者机器 的考验。最后输出成 c3d格式的 3d模型 。 3.2 对汽车 cult3d对象进行交互设置 cuh3d对象的交互设计就是在 cuh3d designer的事件地图窗 口中建立事件、动作和场景的相互关系,使浏览者触发某个事件或某个事件 自动做出相应的动作 ,并将可视化的过程和结果实时反馈给浏览者达到交互的目的。 汽车的时间地图如图2所示,它可以通过鼠标控制实现汽车任意角度的展示、车门的开关、车轮的转动和汽车尾气排放等。在cult3d designer中完成设计后,需将culturald对象导出为可的co格式。在导出过程中还可对文件中的几何图形、声音等特征进行进一步压缩。 3.3 汽车cult3d对象 可cult3d对象的程序有多种,其中基于网络的应用较为广泛,用户可以通过网络或在本地机种用ie或netscape浏览器查看。基于网络的需要编写想应得网页,在编写网页时,有两项主要工作: (1)在网页中编写语句嵌入cult3d对象。ie浏览器是通过activex组件来cult3d对象。ie使用 object 的标签命令来在网页中嵌入activex组件。 netscape浏览器不支持 activex控件 .需要另外设置外挂程序的语法 。netscape浏览器使用 embed 的标签来嵌入 外挂组件 。另外 ,必须安装 cuh3d viewer插件,才能在浏览器网页时播放 cult3d对象。对于 ie浏览器需要在 object 这个标签内插入 codebase指定其下载网址.netscape浏览器需要在 embed 标签内插入 type=“application/x--cuh3d--object”语法说明外挂程序对象.pluginseape指定其下载网址。 同时支持 ie和 netscape浏览器的超文本语句如下 : object classid= clsid:31b7eb4e一8b4b一 11d1一a789--00aocc665 1a8 width= 宽 height= 高 codebase=http:///dianzijixie/" 电子商务模块使用。 4 结束语 虚拟现实技术作为一支崭新的综合性信息领域中的奇葩 ,体现出较高的人性化科技特色与风格。而将虚拟仿真技术同机电产品设计产业相结合 ,为设计师与企业厂商们提供了非常好的技术支持与解决方案.更为产品的推广营销创造了巨大的商业价值。无论是与传统影视媒体 、多媒 体软件 ,还是 与传统虚拟现实技术 比较 ,web3d技术都表现出了在机电产品设计中的独特优势和潜力 。随着网络技术的高速发展必将有更新的 web3d技术出现,服务于设计 、服务于大众、服务于未来 。 机电技术应用论文:机电一体化技术的应用与发展前景 摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其发展趋势。 关键词:机械工业;机电一体化;数控;模块化 现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 一、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手。 (一)机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。 (二)传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。 (三)信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。 (四)驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 (五)接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 (六)软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 二、机电一体化技术的主要应用领域 (一)数控机床 数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 1、总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多cpu、多主总线的体系结构。 2、开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。 3、wop技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。 4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了cnc系统的控制功能。 5、能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。 6、系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 7、以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。 (二)计算机集成制造系统(cims) cims的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。 (三)柔性制造系统(fms) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。 (四)工业机器人 第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。 (一)智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。 (二)系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除rs232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。 (三)微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。 (四)模块化 模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。 (五)网络化 网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 (六)绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。 综上所述,机电一体化是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 机电技术应用论文:煤矿机电一体化技术应用探究 摘要:煤炭是我国重要的能源,煤炭 工业 的大力 发展 ,在我国的国民 经济 建设发展中占居重要的地位。因而,近年来各级煤矿 企业 领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。本文对煤矿机电一体化技术的应用进行研究。 关键词:煤矿 机电一体化 应用 1 概述 煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品,其主要技术包括:微 电子 、 计算 机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等,这些都是科技高速发展的热门技术。在煤矿企业中,开始利用机电一体化技术对煤炭系统进行改造旧设备和开发新产品,并取得了巨大的成功,这让人们清楚地意识到,机电一体化技术和产品的发展是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。 2 煤矿机电一体化技术产品的应用 2.1 矿井运输提升产品的应用 在煤矿生产中,因为 现代 化煤矿发展的需要,对煤矿机械化采煤提出更高的要求,那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今,对于国外一些采煤技术比较先进的国家,煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机,他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式,主要以电力电子器件为核心。在英国和意大利等国家,高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机,它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体,这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。 在我国,大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化,采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外,计算机控制系统发展也非常迅速,它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能,如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障,可能在某些方面没有面面俱到,在使用上还不能满足一些功能,但是从发展的角度看问题,这的确是一个很好的开始。目前,我国直径在两米以上的提升机有1700多台,其中90%为交流提升机,并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速,电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统,只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动,虽有部分可控硅供电系统,也均为模拟量控制。而plc可编程控制器使用比较简单,程序设计起来也比较容易,不需要一些复杂的输入输出接口装置,抵抗外界的干扰能力也很强,因此,它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。 2.2 综合机械化采煤 1970年,我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面,并在大同矿务局进行试验使用,一直试验使用到80年代后期,这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展,推动了煤矿自动化的发展进程,同样,采煤机也由液压牵引开始转向电牵引;液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展,以计算机为核心,采用电液控制,移架自动化得以实现。另外,对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置,实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用,使设备动作趋于协调,且安全性、可靠性大为提高,操作性能更加完善,为煤炭企业带来了更高的经济效益。 2.3 矿井安全生产监控系统 从多数煤矿使用监控系统的效果来看,还存在一些问题,但是主要问题是传感器的不足,并且使用过程中,其稳定性相对较差,使用寿命不足,一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究,对一些关键技术也实施多次再设计改进措施,但仍然没有得到预期的效果,因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外,由于 计算 机 网络 软硬件技术 发展 很快,运行速度和质量也在不断提高,传输介质由同轴电缆发展到光缆,信息媒体由字符发展到声像,煤矿的安全监控系统有了很大的发展,他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品,一些高校、科研所和 企业 正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。 3 对我国煤矿机电一体化技术的思考 在20世纪,我国煤矿机电一体化技术(产品)取得了较大的发展,机电一体化技术应用到了煤矿每个环节,但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此,要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平,必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。 应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的核心装置,因为计算机运算和存贮能力非常强,且体积和功耗小,更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品,在设计煤矿机电一体化产品时,应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机,从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能,同时,要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块,方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平,能判断机电设备和周围环境的状态,使设备能自动适应环境并以最优的状态工作,同时能快速地对所采集的参数进行分析,从而对故障进行诊断,再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发,提高矿用传感器的可靠性和使用寿命,同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化,使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量,并保证其测量准确度,并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展,将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品,从而提高煤矿 现代 化,达到煤矿自动化生产。 4 结束语 煤矿机电一体化技术是煤矿综合自动化的发展基础,更是煤矿企业信息化建设的重要支撑技术,煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装备等方面的应用和推广,大力地推动我国煤矿综合生产力,同时,为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭 工业 生产打下了坚实的基础。 机电技术应用论文:浅谈机电一体化技术在煤矿的应用 摘要:近年来,我国各行各业竞相 发展 ,依靠机电一体化技术,大幅度地提高产品的性能、质量和可靠性,提高制造水平,增加产品的应变能力,提高劳动生产率,节约大量能源和材料消耗。煤炭系统也在利用机电一体化技术改造旧设备和开发新产品方面做了大量的工作,取得一定的成效。它已使人们清楚地认识到,机电一体化技术和产品的发展,是实现高效、安全、机械化采煤和煤矿机电产品更新换代的重要途径。本文对机电一体化技术在煤矿中的应用进行阐述,并对其发展趋势进行分析。 关键词:机电一体化技术 煤矿 应用 发展趋势 1 概述 机电一体化技术就是机械、 计算 机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术,是微 电子 技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。机电一体化技术顺应了当今 科学 技术发展的 规律 ,显示了强大的生命力。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面,因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标,而机电一体化煤矿产品则是实现高产高效的最好选择。机电一体化将机械与电子技术融为一体,使物流、能流、信息流融为一体。 2 机电一体化技术在煤矿中的主要应用 2.1 机电一体化技术在提升机中的应用 矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备,全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机,从结构上将滚筒和驱动合为一体,机械结构大大简化,充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。而全数字化提升机高度可靠,采用总线方式,大大简化了电器安装,此外,硬件配置简单,互相兼容。“九五”期间,国产数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机,其核心部分ascs是由双cpu构成的计算机系统,其性能先进、操作简便、准确可靠。此外,我国还应用simadynd和s7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。目前,最大装机容量已达到5000kw,主、副井提升机可做到全自动化,不需要专门的绞车司机。 2.2 机电一体化技术在采煤机中的应用 电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。与液压牵引相比,它具有一下特点:①良好的牵引特性:可以在采煤机前进时提供牵引力,使其克服阻力移动,也可以在采煤机下滑时进行发电制动,向电网反馈电能。②可用于大倾角煤层:牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器,因为它的设计制动力矩为电动机额定转矩的1.6~2.0倍,所以电牵引采煤机可用在40°~50°倾角的煤层,而不需要其它防滑装置。③运行可靠,使用寿命长,电牵引和液压牵引不同,前者除电动机的电刷和整流子有磨a损外,其它元件均无磨损,因此工作可靠,故障少,寿命长,维修工作量小。④反应灵敏,动态特性好:电控系统能及时调整各种参数,防止采煤机超载运行。⑤结构简单、效率高:电牵引采煤机机械传动结构简单、尺寸小、重量轻,电能转换为机械能只做一次转换,效率可达99%,而液压采煤机的效率只有65%-70%左右。 1991年煤炭总院上海分院与波兰玛克公司合作,研制成功我国第一台采用交流变频调速mg344-pwd型薄煤层强力爬底板电牵引采煤机以来,我国的电牵引采煤机有了较快的发展。国内上海天地公司、太原矿山机械厂、西安煤机厂、鸡西煤机厂等都生产交流变频和直流电牵引采煤机,而且得到了广泛的应用。经过近20年的研制开发,我国的电牵引采煤机一逐步走向成熟,为煤矿生产技术的进步起到了积极的推动作用。 2.3 机电一体化技术在带式输送机中的应用 带式输送机由于长距离连续输送、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等特点,已成为我国煤矿井下原煤输送系统的主要运输设备。因此,成为近几年来机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的cst可控软启动装置。它是一种专门为平滑起动运送大惯性载荷,如煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置。一条皮带运输机可以由一台或几台cst驱动。由于尚未解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术,我国带式输送机的中间驱动点不能不知过多,一般为3点驱动,这样就限制了输送机的单机长度和运量。而且,输送机的监控设备功能少、可靠性较差、灵敏度和寿命都较低,和发达国家相比存在显著的差距。 2.4 其他煤矿机电一体化装置 液压支架则向电液控制方向 发展 ,将 计算 机技术与液压控制有机结合,实现定压双向邻架或成组自动移架,避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架,移架速度为6~8s/架,最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。 煤矿供电的特点是供电要可靠,质量要高,能满足大功率设备的要求。因此应该推广节能型产品。高压开关柜采用维护量小,使用寿命长的真空开关。采用集中补偿和就地补偿相结合的办法提高功率因数,减少供电系统无功电流,减少无功功率损耗。目前高、低开关柜普遍采用了“微机保护”,具备 网络 功能,可以实现远程遥控、遥测、遥信和遥调。 3 煤矿机电一体化技术应用的发展趋势 我国自造的煤矿机电一体化设备都具有智能化、程序化、信息化的特点,以及设备体积小、操作、维护方便、保护齐全、性能可靠等优点。这些设备在煤炭生产中的广泛应用,不仅减轻了操作人员的劳动强度,而且极大地提高了煤矿的生产水平和能力,创造了巨大的 经济 效益和社会效益。但是,我国的煤矿机电一体化技术与发达国家相比,还有一定的差距,因此还有很多的工作需要继续研究,其未来的发展趋势是:①开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,研究具有自主知识产权的核心装置;②增加产品的通信功能,以适应综合自动化的需要;③开发以微处理器和微机为基础的矿井设备工况和健康监测以及微处理器、计算机和专家系统的应用等;④煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一。 4 结束语 近年来,随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展,信息流成为机电一体化的主要特色。其产品实现自动化、数字化、智能化,在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此,机电一体化技术是 企业 信息化的重要支撑技术,是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在煤矿采、掘、运装备的应用和推广,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭 工业 生产打下了扎实的基础。 机电技术应用论文:机电一体化技术在汽车设计中的应用 摘要:经济的发展和汽车科技水平的提高大大加快了汽车机电一体化技术的发展速度,这对汽车产业的发展具有重要的推动作用。在汽车设计中应用机电一体化技术可以将汽车的性价比大大提升。但是在汽车设计中应用机电一体化技术仍然存在一些问题,对其造成不利影响。所以本文主是对汽车设计中机电一体化应用的进行了具体的研究。 关键词:机电一体化技术;汽车设计;应用 随着我国汽车行业的发展速度不断加快,大大拓展了汽车设计中机电一体化技术的应用范围,同时也大大提高了机电一体化技术的水平。稳定性、经济性和安全性等是机电一体化技术具备的特征,通过对汽车设计中机电一体化的应用进行研究,不但可以将汽车的整体稳定性提升,同时可以为机电一体化技术质量提供保障,从而对我国汽车行业的发展具有重要的推动作用。 1在汽车设计中机电一体化技术存在的问题 1.1陈旧机电一体化技术设备 我国汽车机电一体化设计技术具有较晚的起步时间,这样传统手动汽车控制系统的设计无法使汽车用户的实际需求得以满足[1]。同一汽车厂对不同车型的设计标准和操作流程没有统一的制定,这样无法规范汽车机械零件的设计方法,从而使机电一体化技术出现一些问题,如不够科学和规范以及无法安装等,使人们对现代化汽车设计的基本要求无法满足。这些问题的存在对汽车设计中机电一体化技术的提升和改进产生不利影响。由于汽车设计应用设备的落后性不但对大量的人力、物力和财力造成了浪费,同时使汽车设计中机电一体化技术的成本提升,从而对机电一体化产品的更新和机电一体化设计技术的创新造成阻碍。 1.2汽车设计理念的落后性 由于落后的机电一体化设计理念会大大降低汽车整体运行的性能和工作效率,这对汽车本身的设计方案造成一定的破坏,使汽车发生故障的次数增加,对创新和发展现代化机电一体化汽车设计技术造成影响[2]。另外由于汽车设计理念的落后性,无法有效的推广新型机电一体化技术方法,无法为汽车良好的运转性提供保障。在汽车实际运行中,传统的汽车维修人员对创新汽车设计理念工作并不重视,这样无法进一步推广和使用机电一体化技术,对创新汽车设计方法和提升汽车运行的整体安全性造成影响。 1.3汽车机电一体化技术人员较低的综合素质 由于不断增加汽车需求量,使汽车行业缺乏相应的汽车实际人才,这样在汽车行业中会使用一些非专科毕业的工作人员,从而对机电一体化技术的使用范围无法提供保障。另外汽车设计具有复杂的程序和较高的技术含量,如果汽车汽车人员的专业技术不丰富,会在安全过程中忽视一些小的零部件,这对汽车运行中的稳定性无法保障。而且由于汽车机电一体化技术人员具有较低的综合素质和专业素质,对安装检查汽车机电一体化技术设备造成影响。 2在汽车设计中完善机电一体化技术的措施 2.1将现代化机电一体化技术设备不断更新 在设计汽车过程中,机电一体化技术人员应该对计算机应用软件正确的使用,这样可以对汽车工程领域中机械技术的改善具有重要的作用[3]。技术人员要对机电一体化技术设备不断的改善,从而可以将汽车设计中处理信息的技术提升,而且要将汽车驱动技术和计算机集成技术等合理的应用到汽车的设计系统中。汽车设计中各个方案的执行是通过不断创新机电一体化设计技术设备来完成的,这样可以将汽车运行的整体功能性大大提升,使汽车电子系统与机电运行系统充分融合的目的得以实现。 2.2对传统的汽车设计理论进行创新 在设计汽车过程中关键的技术主要是机电一体化技术,所以在完善汽车性能的过程中机电一体化技术的创新设计的作用是不可代替的,同时创新汽车设计程序和理念可以将汽车的整体性能大大提升。但是在这个过程中要对各个因素阻碍进行克服,造成这种现象的主要原因是人们出行的安全问题,如生命财产安全会受到汽车内部各个零部件运行质量的影响。因此要充分的融合汽车的微电子精算技术和设计机技术,不断提升汽车的整体性能。只有在汽车设计中充分的应用汽车机电一体化技术,才能够将汽车机电一体化的微电子技术水平不断加强,从而可以进一步提升汽车的稳定性和安全性。 2.3将汽车设计人员的综合素质不断提升 智能化和功能化是目前汽车设计中机电一体化技术的主要发展方向,所以引进汽车机电一体化设计的人员不但要掌握较高的专业技术,同时其专业素质要符合要求[4]。同时要对新技术培训和专业考核制度的力度不断加强,这样机电一体化设计人员可以将汽车整体的机构和运行系统的专业规范熟练的掌握,从而可以为汽车的运行质量提供保障。同时汽车设计人员应该将相应的理论和专业技术不断完善,将微电子技术的应用范围不断推广,这样不但可以将技术人员的实践操作能力提升,同时可以将汽车运行的整体水平大大提升。 3结论 由此可见,随着在技术设计中机电一体化技术的应用力度不断加强,消费者逐渐用更高的标准要求汽车的安全性和稳定性等。在汽车设计中应用机电一体化技术,对机械领域各个方面的发展都具有重要的推动作用。但是其也存在一些相应的问题,这需求汽车企业采取针对性的措施,将这些问题合理的解决,从而可以在汽车设计中更好的应用机电一体化技术,进而可以大大提升汽车设计水平。 作者:徐群杰 邢敏 李娜娜 李莎 单位:山东劳动职业技术学院 山东财经大学东方学院 机电技术应用论文:煤矿机电技术管理在安全生产的应用 摘要:阐述了煤矿机电技术管理在安全生产中的作用,分析了煤矿机电技术管理现状,提出其在安全生产中存在的问题与不足,最后结合多年实践经验,针对煤矿机电技术管理在安全生产中的应用提出几点看法,以供参考。 关键词:煤矿;机电技术管理;安全生产;应用 0引言 要想实现煤矿生产安全高效,建成现代化的矿井,必须提高装备水平。矿井的装备水平、对装备的重视程度及使用情况对机电安全管理起到重要作用,具体应做到:要引进技术先进、运行安全可靠的装备;要严管理,建立健全管理机构和制度,统一队伍建设;要加强设备检测与管理;并提前做到对产品进行对比后购买,实现安全高效。 1煤矿机电技术管理在安全生产中的作用 1.1提高机电设备应用的规范性 煤矿机电设备故障大多是由于没有规范使用机电设备。如果操作不规范,就会加大设备损坏的概率,同时还会给煤矿生产安全构成严重威胁。相关统计表明,大部分煤矿安全事故都是由于设备操作不规范引起的,而导致设备操作不规范的主要原因就在于没有合理运用机电技术管理措施。为此,为了使煤矿设备操作更加规范,提高设备运行的可靠性与安全性,使安全事故得到有效控制,就必须对机电技术管理予以强化,确保在生产中对其的应用得到落实。 1.2保障机电设备安全 煤矿生产对机电设备的需求量较大。目前,很多设备没有得到及时更新,存在的安全隐患非常多。然而,有的煤矿企业依然在使用这些设备,使得事故发生率大大增加。而机电技术管理的有效实施,可以使机电设备的维护与检修水平得到提升,通过定期检查,这些设备的正常运行才能得到有效保障,对于煤矿安全生产有着十分重要的意义。 1.3提高机电技术水平 现阶段,中国很多煤矿企业缺乏专业的机电技术人员,难以满足煤矿生产的需求,导致机电设备操作不当,没有得到准确的检测与维护,进而给煤矿安全生产构成了严重威胁。而采用科学、有效的机电技术管理方法,能有效提高工作人员技术水平,在一系列培训中他们的专业技能得到强化,使煤矿机电设备操作更加规范,对于安全生产有着十分重要的意义[1]。 2煤矿机电设备技术管理存在的问题 2.1对煤矿机电设备标准化不够重视 在煤矿生产实践中,有的企业在机电设备标准化人员配置方面存在严重不足。即使有安排相关管理人员,他们大部分也属于兼职,专业水平并不高,进而导致机电设备管理不合理问题时有发生。且有的机电管理人员受限于专业素质低、标准化意识薄弱,在管理煤矿流动设备与固定设备时,没有严格遵守相关规范规定,难以满足管理要求。相关调查显示,在机电设备管理中,很多煤矿机电管理人员对规范制度的落实情况并不理想,时常出现机电设备的编号、标志不全的问题。这一现象在选型、采购、验收及安装等环节非常突出。有的机电设备的更新也存在问题,在长期运转之下,没有及时进行报废处理,导致设备运行存在诸多安全隐患。 2.2机电设备管理部门的职能没有得到充分发挥 就煤矿生产现状而言,尽管大部分煤矿企业针对机电设备管理设置了机电科,然而这些煤矿机电管理部门却没有充分发挥部门职能作用,更多的是追求设备的生产效益,对煤矿机电设备技术管理的重视程度并不高。受这一问题的影响,除了有可能造成管理机电运行的网络中断之外,机电管理人员匮乏问题也越来越严重,在缺乏完善的机电专业组织的情况下,机电管理部门就难以体现出自身价值。 2.3机电管理人员队伍建设不到位 实践表明,尽管大部分煤矿企业都根据有关制度与规范,针对机电管理人员队伍进行建设与发展,并定期或不定期地采取一系列培训与教育措施。然而实际培训效果却不甚理想,很多培训的工作内容与形式的针对性不强,大多停留在理论方面,显得过于抽象,甚至存在与现实脱节的问题。这种走过场的培训与教育显然难以满足工作人员的需求,缺乏实际意义,员工的积极性与主动性无法得到有效提高[2]。 2.4煤矿机电设备管理人员水平有待提升 作为煤矿企业,其机电设备技术管理人员的特点在于流动性很强。而生产需求的增加迫使煤矿企业引进更多的新员工,这些员工在投入生产之前,往往没有经过培训,专业知识水平较低,管理经验也相对匮乏。受限于技术水平与专业素养,这些工作人员在操作中难以严格遵守规章制度,导致煤矿正常生产受到不利的影响。 2.5煤矿机电设备更新不及时 目前,大部分煤矿企业缺乏完善的机电设备保护机制,难以满足煤矿安全规程的要求。有的煤矿企业出于生产进度要求,不得不提升机电设备的负荷,使其长期处于高强度作业状态,进而加速了机电设备的老化。再加上这些设备本身就没有得到及时更新,并且定期维护与保养工作也不到位,使得煤矿机电设备安全状态受到影响,严重威胁到煤矿安全生产。 3煤矿机电技术管理在生产中的应用对策 3.1强化设备的现场管理 a)在设备安全方面,必须提高安全质量,为机电设备运行的可靠性与安全性提供强有力的保障。在安装前必须对安装流程进行合理设计,如果没有有关部门的审核批准,就不得投入使用,如此才能从根源上消除设备安全问题。机电安全部门必须严格按照有关制度规定对设备安全进行检查与验收,在进行下道工序之前,必须有设备管理人员的签字确认;b)设备运行质量的提升也至关重要。煤矿企业必须加强设备检查制度建设,对设备进行定期点检。为了完善点检标准,应对相关数据进行研究与分析,对机电设备运行进行了解,如此才能使故障得以及时发现并得到解决。技术人员应做好设备的跟踪调查工作,确保其得到及时的维修,应对点检周期进行合理制定,使设备点检工作更加合理、有效;c)煤矿企业要针对设备检修予以重视。应对设备采取停产检修措施,在这之前应对检修计划进行制定与完善,使检修工作得以顺利开展。同时还要强化检修人员的责任意识,对检修工作责任制度进行完善,将设备检修质量责任落实到个人,为设备运行的可靠性与安全性提供保障[3]。 3.2加强机电设备检测 a)应加强检测管理制度建设。在检测之前要对相关制度进行完善,对设备运行进行定期检测与检查。针对设备故障问题,要做好故障诊断与预测,应不断改进技术方法,提高检测水平,以此来保证设备运行正常;b)做好对检测人员的考核工作,将设备检修质量责任落实到个人身上。可采用小组形式对设备进行检修,使相关责任得到明确。此外还要做好现场检查工作,定期检测设备运行参数;c)必须提高技术人员业务水平。煤矿企业要做好人才培养工作,坚持以人为本的原则,为机电设备技术管理人员提供机会接受培训。在培训中,必须结合实际情况,使管理人员的专业水平得到有效提升。企业还可以制定激励机制,使员工的积极性得到提升。为了实现这一目标,企业就必须加大资金投入,引进先进技术手段,提高培训质量,使技术人员的实际应用水平得到提升。且要不断完善责任制度,使煤矿生产中存在的责任问题得到解决,将技术人员的作用充分发挥出来。 3.3加强机电技术管理队伍建设 作为开展煤矿机电设备技术管理工作的主体,建设机电技术管理队伍对于煤矿生产正常运行而言有着重要意义。为此,煤矿企业必须重视管理人员的综合素质的提升,促使其业务素质、文化水平得到全面提升,在操作设备的过程中严格遵守规章制度,为煤矿机电设备管理工作的有效开展提供强有力的支持。 4结语 煤矿机电技术管理对于煤矿安全生产而言有着重要意义。然而现阶段中国煤矿生产中,机电技术管理依然存在诸多不足,因此必须对此展开研究,针对煤矿机电技术管理存在的问题进行分析,并以此提出有效的应对措施,使煤矿机电技术管理在安全生产中的作用得到充分发挥,为煤矿企业的发展提供强有力的保障。 作者:乔斌 单位:山西诚正建设有限公司 机电技术应用论文:机电工程技术应用及其自动化问题 【摘要】现代科学技术的逐渐发展与完善,相关学科间开始有相互渗透、交叉的情况,为工程领域(尤其是机械工程)带来了变革。当前,计算机、微电子技术的迅猛发展,不但扩展了应用范围,还开始广泛应用于机械工业领域,并衍生机电一体化,利于机械工业的发展,另外机电一体化实现了机械工业产品结构、管理系统以及生产方式等方面的改善,预示着机电一体化时代的到来。 【关键词】机电工程;技术应用;机电一体化;核心技术;发展前景 当前,计算机、微电子技术的发展,开始广泛应用于机械工业领域之中,并逐渐发展形成机电一体化局面,改善机械工业的同时加速了机械工业的发展。本文就机电工程技术应用、机电工程的核心技术以及机电工程技术的未来发展前景进行分析,加速机电工程一体化发展。 1机电工程技术应用分析 1.1机器构造 就机电工程技术而言,其应用期间涵盖多种生产机器,而生产机器自身有发动机、配器、行驶以及制动等较多的组成部件,想要确保机械的运行效率,需要进行运转精度、改善性能等方面的优化。同时,进行机械效率优化期间,仅考虑机器结构存在明显的片面性,还需要对相关材料进行考虑以及改进。一般传统机器产品的原料为钢铁,但是随着传统机器产品市场竞争力的下降,开始倾向性的选择非金属复合材料以及更优质的金属材料,通过新型生产原料的选择,不但成功降低了机器自身的重量,还降低了能力方面的消耗,在提高驱动系统功率的同时提高机器效率。 1.2技术的优化 想要进行机电工程技术的应用,最为行之有效的方法就是进行弱电控制线路的提高,在提高的同时保证工作的有效运转。具体从提高传感器、电机、微型计算机等方面的综合性能展开分析,提高弱电控制线路,内容如下。 1.2.1电机 电机作为驱动机的代表,应用期间电机响应速度、工作效率存在问题,想要进行电机综合性能的提高,可以研发并选择新型驱动单元,并在期中加入传感器以及控制组件等。 1.2.2传感器 就传感器而言,科技含量低会影响信息精准度、敏锐性以及信息传入的及时性,所以想要提高传感器工作效率,前提就是提高传入信息的敏锐性、精准度。当前,光纤传感器是最为常用的传感器类型,非接触性检测屈董单元是信息传播的介质,能够在避免外界因素干扰的情况下提高信息的可靠性。 1.2.3微型计算机 微型计算器作为信息处理设备之一,在机电技术应用、微电子学发展方面具有积极意义。想要提高微型计算机的综合性能,前提条件是提高信息处理设备自身的快速、准确、可靠,并对干扰等相关问题进行处理。另外,要进行专项技术人才的培养,达到在控制研发成本的前提下研发高速快递方式,确保机器运作效果。 2机电一体化核心技术分析 机电一体化涵盖两方面技术,即软件、硬件(机械本体以及传感器等),为了确保机电一体化发展,需要从机械本体技术、传感技术、信息处理技术、驱动技术、接口技术等5个方面进行分析,内容如下。 2.1机械本体技术 机械本体需要综合考虑几个方面,包括性能方面的改善、质量上的减轻、精度上的提高。机械产品的主要材料就是钢铁材料,想要减轻质量,前提是进行结构改进,并考虑材料的替代,在坚强机械本体重量的情况下实现驱动系统小型化,并最终达到机械本体优化的目的。 2.2传感技术 传感器问题主要考虑三个方面,即可靠性、灵敏度、精准度,并预防干扰。电干扰的预防应采用光纤电缆传感器,外部信息传感器选择非接触型检测技术。 2.3信息处理技术 当前,信息技术的发展与普及,直接促进了机电一体化,所以想要更好的带动并发展机电一体化则必须考虑到信息处理设备自身模/数转换设备、输入输出的可靠性情况,提高处理速度。 2.4驱动技术 基于电机驱动机使用期间的快速响应、效率问题,所以开始研发内部装有编码器、伺服驱动单元替代传统的电机。 2.5接口技术 想要实现和计算机之间的通信,需要确保数据传递具备格式上的标准化以及规格化,利于实现信息传递、维修处理,并进行设计简化。当前,技术工作人员开始在合理控制经济成本的条件下进行高效接口的研发,以解决接口中所涉问题。 3机电一体化技术前景分析 就当前机电一体化发展情况以及高新技术的不断应用,未来机电一体化主要有智能、系统化、微型化、模块化、网络化、绿色化等6个发展方向,内容如下。 3.1智能化 当前,智能化俨然已经成为21世纪机电一体化的主要发展方向,智能机电一体化产品能够有效的进行人类智能的模拟,有一定的判断、推理、思维、决策能力,在工作开展期间逐渐的替代某种程度的人脑劳动。 3.2系统化 系统化表现特征包括两个方面,即开放式/模式化总线结构以及加强通信功能。系统在灵活组态的情况下,能够进行裁剪、组合,以实现系统的协调以及综合管理。就未来的技术发展而言,机电一体化需要着重考虑产品、人之间的关系发展,尽可能的实现产品中部分人的性能,包括智能、情感等,趋向于生物系统化发展。 3.3微型化 微型机电一体化涵盖微机械、微电子、软件技术,成为机电一体化发展方向之一。当前微电子机械系统逐渐朝向更小尺寸的纳米以及微米方向发展中。微机电一体化系统自身兼具诸多优势,包括体积以及耗能小、灵活性等,能够进入一般机械都无法达到的空间中,利于精细化操作,且开始应用于生物、航天、农业等领域的发展中,未来发展前景更为广阔。 3.4模块化 在机电一体化中,产品的种类丰富多样,生产厂家繁多,进行机械接口(电气以及动力等)的研发是复杂且重要的事,需要经历较长的时间,并制定相关标准,确保部件以及单元、接口的匹配。就企业而言,可以借助标准单元进行新产品的开发,并合理的进行生产规模的扩大化。 3.5网络化 就当前网络技术发展而言,网络化是最常听到的词汇,并广泛应用于各个行业中,对于机电一体化来说网络技术同样产生了很大的影响,使此行业向网络化发展。机电一体化产品所涵盖的种类较多,所以网络的对应方式以及形式也会有所不同,网络的普及使得远程控制终端设备成为了机电一体化产品。 3.6绿色化 当前,工业的兴盛发展,在降低资源的同时,更好的提高了人们的物质生活。为了降低生态环境可能受到的污染问题,绿色产品应运而生并占有最突出的市场地位。绿色化已经成为时展的主要趋势,所谓绿色化是指使用期间不污染生态环境且报废期间不进行回收,目的是在产品的整个生命周期(包括设计、制造以及运输等)中将生态环境危害降低到最低,并且最大程度上提高资源的利用效率。另外,绿色化已经成为制造业的可持续、健康发展模式。 4结语 综合本文上述内容,机电一体化已经成为自动化技术发展的最高阶段,机电一体化技术的发展是社会所需、是社会生产力发展所需、是传统机械设计变革所需,在推动机械产品发展的同时,振兴机械工业的发展。另外,机电一体化有智能化、系统化、微型化、模块化以及网络化、绿色化等未来发展方向,也对相关科研工作人员提出了更多的要求,以利于机械工业行业的发展。 作者:梁战昌 单位:岑溪市水利供水有限公司 机电技术应用论文:机电工程技术应用和自动化问题 【摘要】现代科学技术的逐渐发展与完善,相关学科间开始有相互渗透、交叉的情况,为工程领域(尤其是机械工程)带来了变革。当前,计算机、微电子技术的迅猛发展,不但扩展了应用范围,还开始广泛应用于机械工业领域,并衍生机电一体化,利于机械工业的发展,另外机电一体化实现了机械工业产品结构、管理系统以及生产方式等方面的改善,预示着机电一体化时代的到来。 【关键词】机电工程;技术应用;机电一体化;核心技术;发展前景 当前,计算机、微电子技术的发展,开始广泛应用于机械工业领域之中,并逐渐发展形成机电一体化局面,改善机械工业的同时加速了机械工业的发展。本文就机电工程技术应用、机电工程的核心技术以及机电工程技术的未来发展前景进行分析,加速机电工程一体化发展。 1机电工程技术应用分析 1.1机器构造 就机电工程技术而言,其应用期间涵盖多种生产机器,而生产机器自身有发动机、配器、行驶以及制动等较多的组成部件,想要确保机械的运行效率,需要进行运转精度、改善性能等方面的优化。同时,进行机械效率优化期间,仅考虑机器结构存在明显的片面性,还需要对相关材料进行考虑以及改进。一般传统机器产品的原料为钢铁,但是随着传统机器产品市场竞争力的下降,开始倾向性的选择非金属复合材料以及更优质的金属材料,通过新型生产原料的选择,不但成功降低了机器自身的重量,还降低了能力方面的消耗,在提高驱动系统功率的同时提高机器效率。 1.2技术的优化 想要进行机电工程技术的应用,最为行之有效的方法就是进行弱电控制线路的提高,在提高的同时保证工作的有效运转。具体从提高传感器、电机、微型计算机等方面的综合性能展开分析,提高弱电控制线路,内容如下。 1.2.1电机 电机作为驱动机的代表,应用期间电机响应速度、工作效率存在问题,想要进行电机综合性能的提高,可以研发并选择新型驱动单元,并在期中加入传感器以及控制组件等。 1.2.2传感器 就传感器而言,科技含量低会影响信息精准度、敏锐性以及信息传入的及时性,所以想要提高传感器工作效率,前提就是提高传入信息的敏锐性、精准度。当前,光纤传感器是最为常用的传感器类型,非接触性检测屈董单元是信息传播的介质,能够在避免外界因素干扰的情况下提高信息的可靠性。 1.2.3微型计算机 微型计算器作为信息处理设备之一,在机电技术应用、微电子学发展方面具有积极意义。想要提高微型计算机的综合性能,前提条件是提高信息处理设备自身的快速、准确、可靠,并对干扰等相关问题进行处理。另外,要进行专项技术人才的培养,达到在控制研发成本的前提下研发高速快递方式,确保机器运作效果。 2机电一体化核心技术分析 机电一体化涵盖两方面技术,即软件、硬件(机械本体以及传感器等),为了确保机电一体化发展,需要从机械本体技术、传感技术、信息处理技术、驱动技术、接口技术等5个方面进行分析,内容如下。 2.1机械本体技术 机械本体需要综合考虑几个方面,包括性能方面的改善、质量上的减轻、精度上的提高。机械产品的主要材料就是钢铁材料,想要减轻质量,前提是进行结构改进,并考虑材料的替代,在坚强机械本体重量的情况下实现驱动系统小型化,并最终达到机械本体优化的目的。 2.2传感技术 传感器问题主要考虑三个方面,即可靠性、灵敏度、精准度,并预防干扰。电干扰的预防应采用光纤电缆传感器,外部信息传感器选择非接触型检测技术。 2.3信息处理技术 当前,信息技术的发展与普及,直接促进了机电一体化,所以想要更好的带动并发展机电一体化则必须考虑到信息处理设备自身模/数转换设备、输入输出的可靠性情况,提高处理速度。 2.4驱动技术 基于电机驱动机使用期间的快速响应、效率问题,所以开始研发内部装有编码器、伺服驱动单元替代传统的电机。 2.5接口技术 想要实现和计算机之间的通信,需要确保数据传递具备格式上的标准化以及规格化,利于实现信息传递、维修处理,并进行设计简化。当前,技术工作人员开始在合理控制经济成本的条件下进行高效接口的研发,以解决接口中所涉问题。 3机电一体化技术前景分析 就当前机电一体化发展情况以及高新技术的不断应用,未来机电一体化主要有智能、系统化、微型化、模块化、网络化、绿色化等6个发展方向,内容如下。 3.1智能化 当前,智能化俨然已经成为21世纪机电一体化的主要发展方向,智能机电一体化产品能够有效的进行人类智能的模拟,有一定的判断、推理、思维、决策能力,在工作开展期间逐渐的替代某种程度的人脑劳动。 3.2系统化 系统化表现特征包括两个方面,即开放式/模式化总线结构以及加强通信功能。系统在灵活组态的情况下,能够进行裁剪、组合,以实现系统的协调以及综合管理。就未来的技术发展而言,机电一体化需要着重考虑产品、人之间的关系发展,尽可能的实现产品中部分人的性能,包括智能、情感等,趋向于生物系统化发展。 3.3微型化 微型机电一体化涵盖微机械、微电子、软件技术,成为机电一体化发展方向之一。当前微电子机械系统逐渐朝向更小尺寸的纳米以及微米方向发展中。微机电一体化系统自身兼具诸多优势,包括体积以及耗能小、灵活性等,能够进入一般机械都无法达到的空间中,利于精细化操作,且开始应用于生物、航天、农业等领域的发展中,未来发展前景更为广阔。 3.4模块化 在机电一体化中,产品的种类丰富多样,生产厂家繁多,进行机械接口(电气以及动力等)的研发是复杂且重要的事,需要经历较长的时间,并制定相关标准,确保部件以及单元、接口的匹配。就企业而言,可以借助标准单元进行新产品的开发,并合理的进行生产规模的扩大化。 3.5网络化 就当前网络技术发展而言,网络化是最常听到的词汇,并广泛应用于各个行业中,对于机电一体化来说网络技术同样产生了很大的影响,使此行业向网络化发展。机电一体化产品所涵盖的种类较多,所以网络的对应方式以及形式也会有所不同,网络的普及使得远程控制终端设备成为了机电一体化产品。 3.6绿色化 当前,工业的兴盛发展,在降低资源的同时,更好的提高了人们的物质生活。为了降低生态环境可能受到的污染问题,绿色产品应运而生并占有最突出的市场地位。绿色化已经成为时展的主要趋势,所谓绿色化是指使用期间不污染生态环境且报废期间不进行回收,目的是在产品的整个生命周期(包括设计、制造以及运输等)中将生态环境危害降低到最低,并且最大程度上提高资源的利用效率。另外,绿色化已经成为制造业的可持续、健康发展模式。 4结语 综合本文上述内容,机电一体化已经成为自动化技术发展的最高阶段,机电一体化技术的发展是社会所需、是社会生产力发展所需、是传统机械设计变革所需,在推动机械产品发展的同时,振兴机械工业的发展。另外,机电一体化有智能化、系统化、微型化、模块化以及网络化、绿色化等未来发展方向,也对相关科研工作人员提出了更多的要求,以利于机械工业行业的发展。 作者:梁战昌 单位:岑溪市水利供水有限公司
交通土建论文:试析交通土建施工技术质量控制要点 【摘要】随着我国科学经济的不断发展,现代化交通基础设施建设也相应的取得一定的成绩。在现代的交通中,作为交通运输中最为强大的运输载体,我国交通建设方面也取得了相应的成就。为了可以有效的保证我国交通土建工程的质量、提高资金投入的有效性,我们要对交通土建工程的质量进行全面的管理,确保施工前的准备,及时的发现施工过程中所出现的问题,进一步的提高交通土建工程的施工效率。 【关键词】交通土建;质量控制;具体措施 前言 交通土建工程建筑结构部分的质量也直接影响着人们出行的生命财产安全。因此,交通领域先要考虑的问题是要保证土建的质量。纵观近几年的交通建设,人们越来越追求交通建设效率,出现导致很多“金玉其外,败絮其中”的工程,极大的影响人们出行的安全保障。 1交通土建施工技术的重要性 交通土建施工技术意义重大,它能大大提高交通工程的质量,增加施工方的效益,保障施工安全。从施工企业的角度来分析,对交通土建施工项目进行管理的主要目的是在节约成本的基础之上,按照合同要求的工程期限以及质量标准等有关要求把交通土建施工项目提供给业主,在对交通土建进行施工时需要结合内外部生产要素采取综合管理的方式,这样才可以保证目标的实现。交通土建施工技术管理需要涉及工程实施的具体过程,施工技术管理是根据保障技术的具体工作对工程成本实现有效的控制,因此在施工过程以及施工环节中不可能没有技术标准。特别是在施工环境非常恶劣、结构非常复杂、技术十分困难的条件下组织的交通土建施工。选择的适合实际交通土建施工情况的施工技术可以对经济分析、桥梁结构优化起到关键性的控制作用。 2交通土建施工技术质量控制存在的问题分析 2.1交通土建工程管理人员素质比较低 目前,现场管理人员存在着职责不明确、工作不到位、管理不够严格以及责任心不足的现象。随着交通土建施工规模的扩大,管理人员出现严重不足的现象。经过培训之后持证上岗的项目经理不能够达到交通土建施工的要求。从工人岗位中抽调参与管理工作的工作人员,由于文化素质偏低,不能够胜任交通土建工程的管理工作。招聘而来的大中专毕业生由于没有实际的管理经验,对整个交通土建工程施工现场的控制和管理力度不能达到要求。 2.2没有可操作的工程成本控制依据 在交通土建工程项目成本进行控制时,一定要按照有关的标准。交通土建工程是施工企业的产品,因为工程的结构、规模以及施工环境都不一样,各个交通土建工程的成本之间没有可比性。一些交通土建工程项目的成本控制和其他施工工程成本控制的根本不同。许多施工企业对交通土建项目工程目标成本的控制太简单,仅作表面工作,部分施工企业仅仅是简单地依据经验工程成本减少率确定目标成本,对交通土建工程的施工条件、现场环境、工期以及项目工程成本的利润空间的要求都没有考虑,由于不同交通土建工程之间没有任何的可比性,结果就导致到下一个项目工程还是这样,这样目标成本就会永远的停留在目标上。 2.3交通土建工程方案以及施工图纸不够完善 建设方在项目选项、功能选定及方案论证阶段考虑不周,把握不准,施工已经完成却又要对交通土建工程功能和外观造型进行修改,造成工程停工或是边施工边设计,图纸按建设方意见反复修改,工地跟着不断返工处理,浪费大量人力物力,使得施工管理无法按既定方案进行,造成管理人员思想烦躁工作厌烦。这些都给现场管理工作造成极大麻烦,增加了施工现场管理的难度,对项目管理产生了消极影响。若在施工的整体过程出现对成本的控制管理、管理施工配合方面的问题,都将会对工程成本、施工进度甚至工程的质量等造成影响,最终出现效益降低的不良局面。 2.4 施工组织以及技术手段设备落后 施工组织不合理、不科学,技术手段及所用设备落后。交通土建工程施工管理差,施工组织无序。项目施工设备陈旧老化,存在无法正常运转现象。有的交通土建工程小,设备投入不足,工人作业处于手工原始状态。由于材料供应不及时,施工组织措施不合理,以及设备不能正常使用,造成工期拖延、信誉下降,在一定程度上增加了成本投入,降低了经济效益。 3控制交通土建施工技术质量的具体措施 3.1注意对施工人员素质的控制 在对交通土建施工的过程中,一定要保证施工人员要遵守工作纪律以及施工要求,这样就为交通土建工程提供有利的施工条件,而且在进行交通土建的施工过程中需要有强大的技术支持。人是工程的主导,人在整个交通土建工程中发挥的作用是不可替代的。因此在交通土建施工之前,总工程师以及相关的工作人员编写交通土建工程质量意识教育计划;监督单位和施工方要通过思想教育的方式来提高工作人员整体的质量意识,通过开展各种类型的思想教育活动,使施工人员把严格的工程质量意识认真贯彻到实际工作中去。 3.2建立严格规范的工程标准体系 在交通土建施工中监督部门应该在整个施工过程中建立统一的标准体系。在交通土建施工中运用三级施工质量评定的标准,并绘制交通土建施工中的三级质量检查评估表、全公路工程的质量评估划分表。工程检验及试验、过程记录用表均有交通土建施工监管单位统一制定。监督部门必须要对交通土建工程质量进行的鉴定。监理单位对公路的质量检测应该保证科学公正的进行,监督部门应努力使对交通土建施工中质量的检测结果准确可靠、科学、可信度高,这样就能方便交通土建施工监理单位对整个工程质量进行科学严格的监督管理。 3.3严把原材料的质量关 在交通土建施工的过程中,工程的好坏与否取决于原材料。因此复测交通土建施工监管的部门必须严把质量关,将假冒伪劣的原材料在源头上加以遏制。原材料好坏将直接影响到高速公路结构的质量及寿命,因此选择好的原材料是工程质量的第一步,也是至关重要的一点。因此监管单位应该严把质量关,统筹建立规范科学准确的三级监测体系。外部的源材料必须要经过监管部门严格检验后才能投入工程使用,在配置高等级混凝土的时候一定要用高等级水泥,并且要尽最大的可能降低水泥在混凝土中所占的比重,配置混凝土的过程中所用的黄砂也必须是优质的天然河砂,并且要经过公路桥梁施工单位的检测后,各项指标都达到相关规范要求时,才能投入使用。 3.4科学的配制混凝土 在交通土建施工的过程中,科学的配合比是决定水泥混凝土抗压强度的关键因素,如果在配置混凝土的过程中使用各个组分所用的量不同,则所配置出的混凝土的抗压强度是完全不一样的。因此要配制出满足强度大、耐久性好、尽可能经济的混凝土,就要掌握科学的配制方法以及不同的施工条件合适的配合比。 4交通土建工程施工的注意事项 为了确保本工程安全、顺利、圆满地完成,一定要制定相应的安全技术措施。要充分做好施工前的准备、组织工作,加强施工管理。施工中应做到分工明确、人员到位、责任到人。施工前,项目部要对施工队进行技术培训、安全教育和技术交底工作,提高施工队伍素质,对施工做到心中有数。所有施工人员要做到持证上岗。严格按照相关规定设置防护,防护人员应经考试合格人员担任,防护备品必须齐全。防护的设施应该包括限制车高以及宽的门洞框、双黄振动带、车辆减速振动带、警示牌以及防撞水箱等等。 5结语 因此其质量问题才是关键性问题,各相关单位、建设企业以及设计单位需要充分落实保证交通土建的质量,监控整个施工过程,从而提高道路的质量,保障人们的生命财产安全。 交通土建论文:交通土建施工现场管理分析 【摘要】随着我国科学经济的不断发展, 我国交通土建工程在工程的质量上, 取得了明显的成就,同时也取得了良好的经济及社会的效益。但是, 我国交通土建工程在行业中的竞争也相对的激烈,对于交通土建工程的设计要求及施工要求等方面也逐渐的增高, 为了保证交通土建工程的质量提高资金投入的有效性, 就要对交通土建工程的质量进行全面的管理。 【关键词】交通土建;施工现场;管理 1 交通土建施工现场管理存在的问题分析 1.1 施工人员安全生产与责任意识淡薄 由于交通土建工程规模比较大,所以投入的资金、劳动力物力就较多。在施工中,工程量大,工序多,但施工现场的管理人员数量有限,不能对每个施工人员进行一对一的监督与管理,所以,在施工过程中就会出现有些工作人员不按照施工要求操作,不正确使用施工机器,忽视材料存放与管理等现象,从而埋下了安全隐患,大大地降低了工程质量。与此同时,安全与责任意识淡薄也是导致交通土建工程质量与安全问题频发的重要原因,要做好施工现场的施工监督与管理工作,就要对施工人员安全意识和责任意识进行培养,加强安全教育宣传工作等,让施工人员真正意识到违规操作可能造成的严重后果,加强施工人员的自律性和对监督管理工作的配合,从而帮助施工管理人员对施工人员的管理,让交通土建工程更顺利地进行。 1.2物料品质得不到保证 物料是影响交通土建工程质量的重要因素之一,只有保证物料的质量和做好物料的存放工作,才能保证交通土建工程的施工质量。交通土建工程中的物料使用量非常大,这很大程度地加大了施工现场管理人员的工作难度,致使管理人员不能对物料的品质进行全面的管理。还有,很多管理人员判断物料品质时仅仅是依据自身的经验进行判断,只对一部分物料进行检验,这样的检测结果显然不是确切的,缺乏充分的科学依据。 1.3交通土建工程施工人员素质不高 在交通土建施工中,现场施工管理工作被人们所忽视,这种现象长期都有存在,导致现场管理人才严重缺乏。由于很多施工管理的专业知识水平和技术水平不高,专业素质低,缺乏经验,因此,导致管理人员的素质参差不齐,现场管理混乱无序,管理水平相对落后,缺乏高素质的现场施工管理人才,会大大增加交通土建工程的返工率,增加管理成本,同时降低施工质量和施工水平。 2 加强交通土建施工现场管理的有效措施 2.1 培养施工人员的安全意识与责任心 交通土建施工难度和强度较大,对施工人员的素质和整体水平要求很高,所以施工单位要按时对施工人员进行技术培训,注重对安全生产的宣传,开展一系列安全生产意识的培训学习活动,使每一个施工人员都了解国家和地方相关的安全法律法规、现场安全生产制度、工程施工特点以及相关工种技术操作规程等,使每一个操作人员都能够严格遵守规范的操作守则,为现场施工营造一个健康、安全的施工环境,并且使安全生产与责任意识深刻根植到施工人员的心中,使每个施工人员都能深刻认识到安全生产的重要性,充分保障现场施工人员的生命安全。只有将技术培训与素质培训结合起来,不断提高施工人员的整体素质,才能在现场施工监管人员有限情况下,施工还要实现管理制度的革新,严格落实安全责任制度,对工程建设的管理人员、作业人员、监理人员的具体责任明确划分,要求各级人员、各部门都要签署并且落实《安全生产责任书》。还有,交通土建施工的现场管路人员要重视并加强对机械设备的保养,到达使用年限的设备要及时更换,设备在使用前要进行调试,防止发生安全事故。 2.2加强对施工现场材料的管理 随着科学技术的不断发展,信息技术已经在我国很多领域中得到广泛的应用,所以交通土建施工现场 的材料管理也应实现信息化管理,施工单位的采购部门人员要密切关注建设工程管理协会以及交通土建施工的需要,以招标的方式购买材料,这样可以实现材料采购的公开化和透明化,避免暗箱操作,保证材料的质量。采购完成后,施工单位还要严把进场审查关。现场监督管理人员要对材料进行严格审查,包括对装饰材料设备的报验技术参数及有关资料进行核对,要求大宗材料和特殊材料生产厂商出具产品合格证、质量保证书,出厂检验报告等,按照货物清单当场点收,对于一般的材料还要按比例进行抽查,根据不同材料的特点可以计件、计数,计体积等方法进行验收,以保证验收手段的合理性与科学性。交通土建施工的物料采购与审查等总是存在很多不确定的因素,因此在施工之前,施工单位就要做好充足的准备工作,对施工计划,流程、物料质量控制方法等了如指掌,只有这样才能避免不确定因素的产生。 2.3提高交通土建施工现场管理人员的专业素质 现场施工管理人员的技术水平和综合素质是决定交通土建工程施工质量的关键,也直接影响着管理成本和工程造价。因此,施工单位要十分重视对现场管理人员进行培养,不断提高现场管理人员队伍的专业素质,从人才招聘开始,就要严把质量关,并通过对从业人员进行业务培训,既能深造等,促进从业人员理论知识的更新换代,不断提高从业人员的实际能力,使现场管理人员的专业素养和专业技术都能够达到标准要求。现场管理人员的专业素养和专业技术水平在很大程度上代表着土建施工单位的素质,因此,建立起一支高素质的管理人才队伍,有助于提高施工单位的施工现场水平,也有助于确保工程的顺利开展。为了解决施工现场管理长期存在的随意性、无序性,施工单位要充分认识与理解我国相关部门颁布的系列行业规范和质量标准,不断完善施工现场管理体系,以实现科学、系统的现场管理,保证工程的顺利进行,保证施工质量。 3 交通土建工程路基路面施工 交通土建工程中路基路面施工包括了一般的路基路面施工、特殊路基路面施工、路基路面围护工程施工及沥青路基路面的施工。 3.1 路基路面的施工主要过程 第一,施工前期的准备工作, 这一环节主要是进行技术方面的准备及组织准备的基础准备工作; 第二,修建小型的人工构筑物, 这一环节主要是修建挡土墙和小桥涵等。第三,路基路面土方石修建工程, 这一环节主要包括了开挖路及填路基和平整压实机建排水沟和加固的工程工作。这一环节是整个路基路面施工工程的重心。第四,路基路面施工工作的验收和检查, 是整个路基路面施工工程的最后一步, 主要是用于技术的把关, 保证了道路的质量及安全。 3.2 路基路面施工前的准备工作 路基路面施工的准备工作, 主要有技术的准备, 物质的准备及组织的准备。在对整个修建工程开始施工之前, 要对道路进行前期的施工测量工作。首先要对道路的中线进行标定及恢复工作, 要严格的按照测设后的标准路线平面图和曲线、直线几转点一览表及之前测试的护桩记录等来核对道路中线的问题。其次还要进行横断面的测量及检查, 进行水准点的加设及复查。在施工的过程中测量工作主要是检查道路修建过程中的填、挖等状况是否符合初始的设计要求, 检查工作是所有工作的中心及必要的条件。 4 结束语 提高交通土建工程现场的管理水平有助于保证交通土建工程质量和施工水平,有助于保证交通土建工程施工的顺利开展,也有助于保证施工的安全性和稳定性。 交通土建论文:交通工程土建施工中混凝土施工技术探讨 摘要:土建施工是整个交通工程施工中最为重要的内容,而混凝土施工技术又是土建施工中的核心技术,所以必须切实掌握其技术要点,认真分析和总结影响交通工程土建施工中混凝土强度的因素,并切实加强混凝土质量的管控,从而更好地强化混凝土施工技术水平。因而本文正是基于这一背景,就交通工程土建施工中混凝土施工技术进行了探讨。 关键词:交通工程、土建施工、混凝土施工技术 混凝土施工技术水平的高低直接决定了整个交通工程土建施工质量。所以为了确保交通工程土建施工质量得到提升,就必须不断提高混凝土施工技术水平,而混凝土自身的质量又是确保整个混凝土施工技术水平的关键,所以必须强化对其质量的控制,并切实掌握其技术要点,才能更好地确保整个交通工程质量。 一、分析影响交通工程土建施工所需混凝土强度的因素 由于混凝土质量决定了混凝土施工技术水平的高低,而强度又是决定混凝土质量的主要因素。所以必须加强对混凝土强度的控制。就多次工程实践来看,影响混凝土强度的因素主要是混凝土原材料的质量和水灰比的控制。因而为了加强对混凝土质量的控制,就必须切实加强水泥等原材料质量的控制,对其水灰比进行科学的设计。一般而言,由于水泥强度、标号和水灰比的设计不当,往往会对混凝土的强度带来影响。而粗细骨料也是组成混凝土的主要材料,所以粗细骨料的粒径也会对其强度带来影响。由此可见,影响混凝土强度的因素主要有材料、水灰比设计和混凝土的拌合工艺等,均会给整个混凝土的强度带来影响,因而必须在实际施工中切实加强对这些影响因素的控制,才能更好地确保混凝土的强度得到有效的提升[1]。 二、强化混凝土强度和质量控制的相关措施 上述分析我们主要对影响混凝土强度的因素有了一定的认识,而为了提高混凝土的强度,强化混凝土质量控制工作的开展,就应切实采取有效的技术措施。 一是加强水泥质量的控制。由于水泥是整个混凝土的主要原材料,所以在选择水泥时,为了降低路面出现裂缝的情况,就应切实加强对水泥的强度和质量的控制,并在土建施工中结合结构与部位的不同,针对性的对水泥的品种进行确定,一般应选取水泥水化热较低的水泥,所以必须紧密结合设计要求,针对性的进行水泥品种的选择,才能从根本上确保交通工程质量得到有效的提升。 二是加强混凝土拌合用水质量的控制,由于水也是拌合混凝土所需的主要原材料,因而施工所需的拌合用水必须具有较高的清洁度,一般选用自来水即可,但是没有经过处理的污水严禁投入使用,否则就会由于水的酸碱度过高导致拌合质量低下。 三是加强骨料质量的控制。由于混凝土拌合过程中对骨料的需求量较大,所以必须对骨料的质量进行严格的控制,尤其是粗细骨料的粒径。一般而言,粗骨料的粒径最大不超过3.2厘米,且所选的骨料质量必须符合混凝土各标号在砂石质量标准方面的需要。 四是加强对砼配比的控制。只有确保混凝土配比与施工设计要求相符,才能确保所拌合的混凝土的质量。这就需要在拌合过程中对砂石的含水量进行测定,并结合确定的设计比例针对性的进行优化和完善,并在拌合之前及时地整个混凝土拌合所需的袁爱玲的质量进行检验,再严格按照配比加强对其的拌合。 五是在混凝土拌合过程中,为了确保所搅拌的混凝土质量与工程施工要求相符,不仅要针对性的进行搅拌机的选择,同时还应对投料的顺序和一次性的投料量和搅拌的时间等进行科学合理的确定。尤其是一次性的投料量,应紧密结合搅拌机进料的容量对其投料量进行严格的控制。而在施工配料过程中,则应结合搅拌机的实际和配比要求,对搅拌的时间进行严格的控制,从而针对性的对投料的顺序进行确定,从而确保所拌合的混凝土质量达标。 六是在混凝土运输过程中,由于混凝土拌合之后,为了保证混凝土的强度和施工进度,就应及时的对混凝土进行运输,在混凝土运输过程中,为了预防其具有较强的均质性,尤其是严防出现泌水和离析的问题。同时还应将混凝土搅拌到使用的时间间隔降到最低,并将其转运的次数减少,并在混凝土初凝之前就应进行浇筑,且浇筑量达标,而且在运输时能确保混凝土浇筑施工的连续性[2]。 三、交通工程土建施工中混凝土施工技术要点探讨 在做好上述准备工作的基础上,由于混凝土已经运输到施工现场,所以施工企业就必须在交通工程土建施工中切实掌握混凝土浇筑、施工缝预留以及混凝土振捣等技术要点。 一是在混凝土浇筑过程中,由于交通工程具有点多面广的特点,所以必须在施工中加强与各方面的配合,尽可能地确保混凝土浇筑过程及时高效的进行。一般而言,应在基底处理好之后及时的进行混凝土的浇筑,在浇筑过程中应采取分层的方式进行,运输到施工现场的混凝土应及时的进行摊铺施工,并确保混凝土浇筑过程连续高效的进行,在上一层混凝土凝结之前就应完成下一层混凝土的浇筑,并确保其浇筑具有较强的均匀性和密实度,同时结合混凝土的出料量对混凝土浇筑的进度进行合理的优化和控制,确保整个交通工程的混凝土浇筑质量符合工程质量的需要。 二是在混凝土浇筑的基础上,为了确保工程质量,提高路基路面的压实度,就应及时的对其进行振捣和碾压,在振捣过程中,应确保振捣密实,并严防出现过振和漏振的情况,在振捣的基础上,就应及时的对其进行碾压,确保其压实度得到有效的提升,而且在碾压过程中应针对性的确定碾压的机械,从而确保所浇筑的混凝土路面具有较高的强度。 三是切实加强对混凝土的养护,在混凝土浇筑之后,就应及时的进行养护,一般应养护一周左右才能拆模,同时此时的混凝土强度基本已经达标,就应及时的切割伸缩缝,从而确保整个混凝土路面的伸缩性进一步得到提升,同时预防出现混凝土裂缝。但是需要说明的是,整个养护过程必须严防外力导致路面强度被降低[3]。 四、结语 综上所述,交通工程土建施工中混凝土施工技术水平的高低直接决定着工程质量,这就需要我们切实掌握其技术要点,切实加强混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、养护等环节的质量控制,并在上一道工序质量达标之后强化工程质量的控制,才能确保整个交通工程的土建施工质量。 交通土建论文:交通土建工程路基路面施工的关键技术分析 摘要:目前交通土建工程路基路面施工过程中存在很多问题,造成这些问题出现的原因主要关键技术方面的原因。为研究和解决这一问题,在分析了土建工程路基路面施工中存在的问题的基础上,分析路面施工关键技术和路基施工关键技术的要点,对于我国道路交通工程施工具有一定的实用意义和价值。 关键词:交通土建;路基路面;关键技术 在当前的路基路面施工过程中存在不少的问题,其中路径缺陷、路面不平整以及路面承受力不够等问题变现的尤为突出,严重的影响着交通安全的保障。本文从工艺、施工方法等方面分析了路面不平整和路基缺陷、承受力低这两类问题产生的原因,进而针对原材料试验检验、施工阶段的监测、路面排水的设置以及基底处理等方面的关键技术进行分析,以期能够为公路工程路基路面施工提供一些技术上的参考。 1 交通土建工程中路基路面施工常见的问题分析 1.1 路面不够平整 路面不平整产生是最常见的交通工程中存在的问题,其主要问题体现是路面的不均匀沉降。现在有很多施工单位在交通路基工程施工中不进行密实度方面的实验,这种情况下如果遇到软土地基,由于在交通工程在交付以后需要承载大量的动荷载,在长期的使用过程中,发生路面不均匀沉降而至的路面不平整问题就会表现的非常突出。此外,路基在施工过程中不均匀的路基填料、排水设计不合理以及路基压实不够等也会造成路面不平整的情况出现,这些都是工程技术原因所造成的问题。从人为因素方面来看,多事施工人员没有严格按照规范要求去施工,从而导致路面的平整度达不到要求,还有就是工程验收人员在验收过程中没有尽到责任。工程材料配比也在一定程度上会造成路面不平整的问题出现,混凝土配比达不到相关规定的标准要求,会导致路面的开裂,进而影响路面的平整度。 1.2 路基存在缺陷 路基缺陷问题在施工过程中和后期使用过程中出现的时候是不一样的,但是都会导致交通工程在使用过程出现各种安全隐患。在路基路面施工过程中路基填料的含水量和压实度经常出现达不到规范要求的情况,许多施工单位为了加快工程的进度,在材料的配比和混凝土的养护时间没有达到规定要求的时候就开始使用,结果就会造成路面和路基寿命大大缩短,此外,碾压机等设备选用不当也会造成路基缺陷。交通工程在后期使用过程中也会发生缺陷,特殊的路基路段沉降过大、施工排水不通畅、黄土水蚀崩解等技术因素和自然因素都是其至因,这样的情况出现会造成更加严重的安全隐患,并且在后期修复的难度也大,所以需要相关施工单位在施工之初做到防患于未然。 2 交通土建工程路基路面施工的关键技术探究 2.1 路面施工的关键技术分析 2.1.1 原材料方面 施工原材料是交通土建工程路基路面施工质量控制的源头,这个问题不仅仅是要求采购人员尽心尽责就够的,其也是工程施工过程中的关键技术之一,所以需要相关采购人员具备一定的专业技术能力。采购沥青的过程中需要按照施工技术标准的要求去测试沥青混合料,并且对沥青料中不同成分的含量进行定量测量。矿料是工程施工中用量很大的原材料,要求采购人员在购买时重点检测各类矿石的稳定性,要求采购人员必须掌握好度量方法去进行试验,严格遵守相关的技术标准和规范去测量各个参数的精确值。此外,在矿粉和消石灰的筛选过程中要根据矿粉在沥青中所占的比重来衡量,其关键技术是采用EDTA二钠和盐酸去共同测试其具体含量。 2.1.2 施工阶段 在路基路面工程全面施工之前,需要选取一段路面去进行施工的试验,因为每一个施工路段的土质和自然条件方面都存在一定的特性,施工单位所设计的施工方案不能保证一定就会与之相适应,所以需要提前去试验用来验证施工方案的可行性。用施工方案中所预设的施工工艺、施工方法和原材料去铺筑试验路段,而后结合相关的检测指标对试验路段做冻融劈裂和动稳定度试验,在验证方案可行性的同时及时找出当中存在的问题,而后有针对性的修复施工方案,这样就能避免工程施工中各种技术问题的出现。在正式施工阶段中,要对路基厚度、路面宽度以及原材料配比等技术参数进行周期性的监测,确保整个工程中不会出现因为这些技术而造成的问题。此外,在原材料的运输过程中,最好使用转运车去进行运输,这样能够最大程度的避免车辆碰撞事故的出现。 2.2 路基施工的关键技术分析 2.2.1 施工的准备工作 “凡事预则立,不预则废”,这句古语的意思就是说做事情要在开始之前做好准备工作,对于交通土建工程中的路基路面施工来说也是如此,要全面开展施工之前要做好准备工作,具体包括以下两个方面的内容。第一:在选择路基填料的时候要注意其化学性质的稳定和颗粒的均匀度,需要对所选择的路基填料进行化学成分分析,然后还要进行诸如含水量、渗透速度、液性指数和塑性指数等等各种的相关力学实验;第二:针对不稳定的路基边坡一定要进行实时监测并且采取加固防护措施,使用开挖减载的手段处理可能会发生问题的斜坡,此外,在处理过程中要严格按照相关标准和要求去进行,不能不负责任而至工序颠倒,否则就不能起到该有的效果。 2.2.2 基底处理关键技术 基底处理技术的关键点包括填充压实法、强夯法、裂缝灌浆法和冲击碾压法四种主要施工工艺技术。填充压实法中,需要对填充部位的土层性质做详细分析和试验,土层液性指数和塑性指数是分析和实验中的关键;强夯法是通过重型机械对土质松软场地进行夯实平整处理,需要时刻关注强夯土层的抗压强度和含水率等物理力学性质;裂缝灌浆法是指岩质路基下部存在溶洞溶沟等缺陷情形下,采用水泥砂浆对裂缝或空洞处进行灌浆填充处理,使其强度能够达到要求;冲积碾压法是指按照工程图纸对冲积地点进行放样检查,确定合理的冲击力和冲击压实边界,还需要对冲积过程中每次冲积压实做详细记录,以便之后的观测和测试分析。 结论 本文主要介绍了在路基路面施工过程中存在的问题,以及对于这些问题的解决方法。可以看出,我国目前存在的路基路面施工问题大都由于不合理的施工技术所导致,如果能够在施工过程中总结经验,强调工程质量,严格把关试验过程和验收程序,合理分配施工工序和流程,并且加强施工过程控制和管理,一定能够确保在节约成本的同时保证路基路面施工质量和安全。 交通土建论文:交通土建工程施工中软土地基的处理方法 [摘 要]本文从软土地基的工程特性、交通土建工程施工中进行软土地基处理的必要性、处理方式的创新三个方面概述了交通土建工程施工中软土地基的处理,重点探讨了交通土建工程施工中软土地基处理技术分析,包括换填法、强夯法、降水预压法、振冲碎石桩法以及深层搅拌桩法,以期为相关的理论研究和具体的实践工作提供一定的借鉴。 [关键词]交通土建工程施工 软土地基 处理方法 随着我国国民经济建设步伐的不断加快,交通土建工程项目也逐渐增多。因此,为了保障全面协调可持续的社会经济发展,对于此项工程的建设质量也被逐渐重视起来。而软土地基问题是影响整个交通工程建设项目质量的重要因素。在这个背景下,研究交通土建工程施工中软土地基的处理方法的诸多问题,具有重要的现实意义。 1.概述交通土建工程施工中软土地基的处理 1.1 软土地基的工程特性 软土是淤泥与淤泥质土的总称,组成成分主要包含淤泥沉积物以及少量的腐殖质,这些组成成分的特点就是天然含水量大、压缩性高,承载能力低。对于大部分的软土来说,具有的特点包括渗透性弱、抗剪强度低以及压缩性高。正是因为软土具备这些性质,导致其不能直接成为开展土建工程的路基。软土的天然含水量大部分在百分之五十到百分之七十左右,含水量较大,再加上软土渗透系数较高,土体的固结过程会较为缓慢,而且较高的孔隙水压力现象也会经常出现,变形大而且不甚均匀,影响标准地基强度的形成。排水固结条件会对各种土质的抗剪强度和加荷速度产生重要的影响,较高的软土含水量会导致抗剪程度的降低。 1.2 交通土建工程施工中进行软土地基处理的必要性 随着交通事业的发展,普通的道路建设已经不能满足生产生活需求,高速化已经成为主要的交通道路发展趋势。因此,在这个背景下,交通工程的建设质量必须得到全面的质量保障。为了保障建设质量,解决软土地基的问题,是其中的重要环节之一。从软土的性质以及特点、分布情况上来说,需要对路基的建设情况进行充分、有效的分析。因为软土地基是在我国特殊的地理环境下形成的一种地理本质,缓慢的流水以及静水环境促成了其稳定性低、粘性低以及可塑性弱等特点的形成。随着经济生产生活的发展,用地紧张的问题越来越严重。软土问题亟待解决。连接土地资源以及交通建设情况,实现土地资源的节约和高效、高质配置,能够实现质量可靠的交通工程的建设。 1.3 交通土建工程施工中软土地基的处理方式的创新 在交通工程建设的过程中,地基作为最为基础的部分,会对路桥等结构的稳定性产生重要影响。只有坚固、稳定、耐用的路基才能够保证施工建设的顺利进行。因为软土路基的情况各不相同,施工设计人员要做好具体问题具体分析,针对具体的实地施工情况,进行不同施工处理方式的选择和创新运用。比如,在进行路面侵蚀问题以及沉降问题的处理时,不能只采用一成不变的施工方式,针对性的进行地基的填材工作。对于软弱程度较高的路基,要选用较为均匀的碎石颗粒开展填埋工作,有效保证工程施工建设质量,不断创新运用施工方式。 2.交通土建工程施工中软土地基处理技术分析 2.1 换填法 换填法主要是指挖出基层下面的深度软土,换填碎石、粗砂等材料并进行分层夯实的一种软土地基处理技术。因为此地基将作为基础的持力层,所以这种方法大多应用于地坪、道路和轻型的建筑物的施工中。有时还要是情况而定,将这种方式应用到多层的建筑物换填工作中。在进行换填的时候,对于不同材料的垫层来说,在实际的操作中都需要运用抗剪程度较小、压缩性较小的填筑材料来进行软土的替代,以实现地基承载力的提升。除此之外,因为垫砂层中会存在一些应力扩散作用,如果减少垫层材料下软土的附加应力,那么软土地基的沉降量也会随之减少。而且,垫层材料的透水性较强,空隙也较大,低温冻胀的情况可以实现有效避免,提升软土的固结速度。 2.2 强夯法 如果遇到软土地基空隙大、含水量能够控制在一定范围内的情况时,强夯法是不错的选择。强夯法就是利用较大的力量对地基进行冲击,在土地基中形成较大的冲击波。这样的做法能够压缩土体中的空隙,实现良好的排水通道的形成。软土地基中的空气液化之后,会随着通道流出,提升土体的固结速度,加强软土地基的承载力。 2.3 降水预压 降水预压的方式主要是通过井点抽水,实现降低地下水位的效果,提升土体固结的有效增强。这种方式比起其他的软土地基处理方式来说具有一定的优越性。比如,这种方式能够降低土体中的孔隙水含水量,保护土体,也不需要对荷速率进行控制,一次性实现预定要求的达成。在对软土地基进行施工的过程中,砂质土是降水预压操作方法较为适用的操作环境,因为这种方式能够降低水位、改善土质性能,提升地基的稳定性。 2.4 振冲碎石桩法 这种方法主要运用软土地基周围的土,聚合起来共同组成复合地基。在施工过程中避免将地基挤密,而是要在软土地基中运用振冲器,在高压水流的作用下进行边振边冲工作,使软土地基中形成小孔,并且在小孔中填充入一定的碎石,振压密实填充的碎石,促使碎石完全嵌入土体中。因为碎石料成桩的过程中,四周的土体起到积压的作用,因此,碎石之间要具备一定的咬合力。碎石桩是组成地基的一个重要部分,能够发挥一定的支撑作用。碎石桩中具备良好的排水通道,能够实现软土地基排水功能的高效发挥,尤其是在过渡路段,碎石桩法的运用能够尽可能减少地基变形,增强地基抗滑能力,提升地基的承载力。 2.5 深层搅拌桩法 在这种方式的运用过程中,常用的固结剂为水泥浆。深层搅拌机能够以软土地基的实际情况为基础,于地基的深部强制性搅拌软土,将加固土体的抗压强度提升至水泥渗入量适应的程度,以保证地基整体性以及稳定性的提升。除此之外,在加固土体以及天然地基之间形成复合地基能够达成共同承载的效果。这种方式因为操作简单、成本较低,所以受到了广泛的青睐。 3.总结 交通土建工程施工人员要深入探讨软土地基的处理问题,结合实际施工环境,做出正确的施工设计决策,提升交通土建工程的施工质量,保障人民群众的生命财产安全。 交通土建论文:交通土建专业安全素质教育探讨 摘要:本文在分析高校工科专业安全素质教育研究现状的基础上,针对我国交通土建领域对工程技术人员安全素质要求与日俱增,而交通土建类专业学生的安全素质教育相对滞后的问题,阐述了交通土建专业安全素质教育的重要意义,结合安全科学与交通土建专业的联系性,提出了交通土建专业安全素质教育的主要内容、具体培养思路及创新之处,可为交通土建专业安全素质教育的建设、改革提供参考。 关键词:交通土建;安全;教育 一、高校工科专业安全素质教育研究现状 高校工科学生的社会职业定位是工程师,工程师的主要工作是从事工程的规划、设计、实施、运行和管理,其工程行为对工程安全具有至关重要的影响[1]。而目前工科学生的在校教育太过偏重于基础知识、专业知识的培养,很少涉及安全教育方面,除了有关专业(如安全工程等)会进行这方面教育外,其他工科专业的教学课程极少涉及这个领域[2]。随着现代工程向综合化、集成化和系统化方向发展,工科学生专业安全素质教育不足的问题,可能会成为未来工程新的安全隐患之一。 针对这一问题,赵文武等指出解决工程安全问题的根本途径之一是加强和改进高等工程教育,提高工科学生的工程安全素质培养,并指出各高校可根据自己的专业优势和服务需求面而独具特色,以适应社会对工程安全人才多样性要求[1]。蒋军成等阐述了当前工科类大学开展安全素质教育所面临的主要问题,并对怎样开展安全素质教育进行了初步的探讨[3]。汪良珠等指出加强工科大学生安全教育符合生产建设单位的需求,也有利于促使工科大学生更加完备地运用理论知识、专业知识服务生产建设实践[4]。谢振华等指出工科非安全专业学生掌握安全工程的基本概念、安全基本原理、系统安全分析、系统安全评价方面的基本知识的必要性[5]。在国外,美国工程技术鉴定委员会(ABET)对250所美国工程院校开展的一项旨在确定工程课程中安全和健康内容的调查显示,大多数工程项目和大多数工程领域的教师对自然科学很重视,而对安全科学认识不够,这将导致学生对工作场所的健康(即工业卫生)关注不够[3]。 综上所述,以上研究主要集中在论证和阐明工科类专业学生安全素质教育的必要性,而较少涉及如何开展安全素质教育、安全素质教育具体培养思路等问题,而对面向交通土建类专业的安全素质教育的研究更为缺乏。 二、交通土建专业安全素质教育的意义 我国交通土建领域处于大建设与养护管理并存的时期,对工程技术人员研究安全素质要求越来越高,但对于交通土建类专业学生的安全素质教育相对滞后。为适应交通及土木工程建设与运营的安全生产需要,构建面向交通领域的道路、桥梁、隧道等各类工程设施,集合系统安全分析、安全评价与预控、安全人机工程等方面的理论与技术,交通行业特色鲜明的安全素质教育培养模式是十分必要的,主要体现以下四个方面。 1.适应国家和交通土建行业安全生产的新形势。安全生产事关社会稳定、经济发展,是建设和谐社会的核心工作。随着我国现代化建设的深入,生产和生活各个领域的安全问题日益显现出来。交通基础设施建设与维护中的安全问题是其中之一。近年来,发生在交通土建行业的一系列安全生产事故,损失之重,影响之大,频率之高,令人触目惊心。交通土建专业安全素质教育的提高,符合国家安全生产相关要求,有利于通过人才培养助推交通土建行业的安全建设。 2.交通土建专业人才的安全使命和责任。交通土建专业学生将成为未来行业内各个工程项目技术主导力量,肩负着工程项目的设计、施工、营运和管理工作。面对日益复杂的交通土建生产建设,对安全的要求也已上升到新的高度,为此,交通土建专业学生不仅应具备扎实的基础科学理论和丰富的专业知识,同时也应具有较强的安全意识,这样才能保障现代交通土建行业顺利运行。交通土建专业安全素质的提高,是交通土建专业人才安全责任和使命的体现。 3.体现交通土建行业“以人为本”的安全理念。交通土建项目庞大、复杂,事故多发。将安全生产领域的基础理论和应用技术研究成果应用于交通土建专业的教学中,提高交通土建专业学生的安全素质,有助于将来他们把“安全第一”的观念融入所参与的工程建设中,把生产技术和安全技术统一起来,把人、物、环境及管理等因素对安全施工的不利影响降到最低程度,做到本质安全,体现交通土建行业“以人为本”的安全理念。 4.交通土建专业毕业生就业需求。国家、行业及企业层面都十分重视交通基础设施建设项目施工及运营过程中的安全生产工作,随着各项政策和法律法规的出台,从近几年的就业形势看,用人单位除了在安全工程专业方面有特殊需求外,对交通基础设施建设与运营维护相关专业学生的综合素质也提出了更高的要求,不仅需要其专业技术扎实,而且要具有相关安全管理、控制等方面的安全知识和能力。 三、交通土建专业安全素质教育的主要内容 1.构建面向交通土建专业的安全素质教育课程体系。探索安全科学基本知识与交通土建专业知识的联系点,将安全技能和安全人文素质教育融入到交通土建具体专业知识点讲授中,构建面向交通土建专业的安全素质教育课程体系。 2.研究面向交通土建专业的安全素质教育教学方法。以具体、典型的交通土建工程项目(如路基路面工程、桥梁工程、隧道工程等)为载体,研究在具体学习情景中提高学生安全素质的教学方法。 3.建立面向交通土建专业的安全素质培养评估体系。基于层次分析法对安全科学基本知识点进行权重分析,建立定量的安全素质指标评估体系,从而有针对性地加强安全素质教育,促进学生安全素质的全面达标。交通土建专业安全素质教育具体培养思路,如图1所示: 四、交通土建专业安全素质教育创新点 1.面向交通土建专业的安全素质培养模式。传统的安全素质教育是面向“大工科”背景的,而不同专业有其自身差异和服务需求,安全素质培养需要区分化、特色化,需要构建以交通土建工程学科为背景,服务于交通土建安全生产需求的安全素质教育培养模式。 2.系统融合安全工程的基本理论和技术。以往的工科安全素质教育,仅仅是通过开设一、两门安全技术方面的课程来提高学生的安全素质是远远不够的,需要将安全工程的基本理论与技术系统融合、渗透到交通土建专业学习之中,使安全素质教育常态化、系统化。 3.“安全技能与安全人文教育”双驱动培养模式。传统的安全素质培养只注重安全技能的培养,而要从根本上提高工程技术人员的安全素质,需要通过安全文化、安全伦理等方面的培养,才能真正地将“安全第一”、“以人为本”的观念融入到工程项目建设中,需要构建基于安全技能与安全人文教育的双驱动安全素质培养模式。 四、结语 本文针对交通土建类专业学生的安全素质教育不能满足我国交通土建领域对安全素质需求这一问题,从交通土建行业安全生产新形势、安全使命、安全理念、就业需求四个方面阐述了交通土建专业安全素质教育培养模式的重要意义,并基于安全科学与交通土建专业的联系性,提出了包涵构建教育课程体系、教育教学方法、培养评估体系等的交通土建专业安全素质教育研究内容,最后指出了交通土建专业安全素质教育具体培养思路与主要创新之处。 交通土建论文:刍议如何控制交通土建施工技术质量 【摘要】近年来,我国交通建设取得了良好的成绩,施工技术、施工质量都有了很大发展。在交通土建施工中对于质量的控制是非常重要的,但是在实践过程中还存在着一些问题,比如路基路面的质量问题。对此本文将重点分析常见病害及其防治措施,以供同行业人员参考借鉴。 【关键词】交通;土建;路基路面;质量 交通土建工程涉及的内容非常广泛,主要包括交通建设中的土木施工和建筑施工。随着社会的发展,车辆不断增多,交通土建工程的质量问题也逐渐显露出来,其中比较突出的就是路基路面的质量问题,严重影响到了交通建设的发展。因此,需要做好路基路面施工技术的研究,对交通土建施工质量进行科学合理的控制,保障人们的出行安全。 1.交通土建工程中的常见质量问题 1.1公路边坡的塌陷问题 边坡塌陷是路基路面病害中常见的问题,其根据公路路基下土质的不同和建设规模不同可以分为塌方和滑坡两种情况。塌方主要是由于路基下的土质比较疏松导致公路的边坡向下滑动,这种现象的出现主要还是由于施工不当和水对土质结构的损坏。滑坡通常是指由于地质条件的破坏,使土层在重力的作用下下滑。通常这两种情况比较容易出现在多雨地区,雨水形成的巨大冲击力会使土质逐渐变得疏松,最终导致土层难以承受路基,导致公路路基和路面被破坏。 1.2路基变形问题 一些公路在通车后不久就出现路面变形和下沉的情况。造成这样问题出现的原因主要是施工不当,混凝土配合比例不合理,导致路基的坚实程度不够,除此之外,在对公路建设材料的选择时出现漏洞,导致材料的压缩系数过大,如果采用的路基土质是高塑性的粘土也会导致路基下沉变形,在重力的作用下,公路路段会出现严重的断裂,阻碍公路正常的通车运行。 1.3公路路面不够平整 公路路面的平整度关系到行车车速和安全,这类问题也是公路路面病害中的常见情况,其出现的主要原因是在公路施工过程中没有很好落实对路面平整度的控制工作。除此之外,没有对路面施工进行严格监管,负责压路机和摊铺机的操作人员专业水平低,最终导致路面不够平整,甚至出现小的起伏,这些不仅会给车辆行驶带来严重的安全隐患,而且减慢行车速度,相同时间内降低车辆通过数量,会造成道路拥挤或堵塞[1]。 1.4路基下沉问题 当公路的路基修建在较软土质上时,就容易出现路基下沉的问题。原因是软土质的含水量大,对压力的承受能力较弱,并且,路基容易受到土层内水分的侵蚀,在路基的底部形成空间,在重力作用下,就会出现路基下沉。导致路基下沉的原因除了自然因素之外还有一定的人为因素,施工工作人员在公路施工中没有联系土质实际,对图纸的抗压能力检测不到位,最终导致路基下沉问题的出现。这会导致公路整体下陷,整体性被破坏,运营能力也随之下降。 2.交通土建工程路面施工的关键技术 2.1原材料方面 在交通土建工程中,良好的原材料是有效保证路面质量的重要条件,因此,在原材料方面,需要保证三点:首先,在对沥青材料进行购买时,需要试验沥青的混合料,对沥青的不同材质进行相关符合材质的测试。其次,在检测矿料时,重点检测石料的稳定性,并且根据程序进行正确的操作,对于相关的指标需要严格控制,要求精准无误。最后,严格选择矿粉和消石灰。 2.1施工阶段 在正式施工的过程中,需要使用转运车进行沥青混合料的运作,这样可以有效防止在运料时,出现卡车和摊铺机相互碰撞的现象。在对路面进行铺筑时,需要对路面的相关情况进行综合分析,比如对路面的宽度、路面的厚度、路面需要的改性沥青以及混合料的类型等进行严格考察,之后再确定施工,使得在铺筑中的施工有序地进行,在成本降低的同时,也提高了路面施工的质量,进而保证了路面的寿命和效果。 2.1路面排水 在交通土建的工程中,一直不可避免的就是路面的质量问题,由于排水所出现的问题经常发生,因此,合理进行排水施工,对于路面的施工来说非常重要。在对路面进行排水处理时,需要进行铺砌防护的施工,对路面的周围进行边沟、截水沟和急流槽等设置,有效解决排水的问题,一般的工程中,都是采用集中排水的方法和分散排水的方法[2]。 3.路基施工的关键技术 3.1 施工的准备工作 在对路基进行填土和压实之前,需要做好路基施工的准备工作。第一,对路基填料的原材料要进行合理选择,选择优质的原材料,同时根据相关的技术对材料进行试验,比如击实试验和土的液塑限试验,这样可以使得在路基施工中安全运用材料。第二,对于不同的坡度基底,需要按照实际的路况进行合理的处理,严格按照程序执行,不能颠倒施工的相关顺序。 3.2 基底处理关键技术 在路基的施工过程中,最重要的施工就是基底处理,对基底处理进行严格控制,就可以处理路基施工中的一些问题,从而使得路基的施工达到要求。 ①填充压实技术。 在路基路面中,进行填充压实技术时,需要进行横向挖掘或者纵向挖掘,一般施工时,也可以将这两种挖掘同时进行,也可以选择其中的一种进行单层或双层的挖掘。对路基进行填充之前,相关工作的施工人员需要对路床进行清理,根据工程的实际状况,对分层填充的工作以及检验的工作进行认真处理,有效保证路基的稳定性达到要求,并且要求路基的强度符合相关规定。 ②强夯工艺。 在路基施工中,对场地进行清理平整之后,需要根据相关的规范标准对场地进行强夯,比如场地的范围、场地的位置以及场地的高度等综合考虑,同时在对路基进行强夯过程中,需要对准夯锤的中心,尽量减少不必要的误差出现,有效保证施工的准确性。除此之外,路基的基底承载力还会出现不均匀分布的现象,为了解决这些问题,保证路基的稳定性,需要在强夯前,严格对土质进行测试,采取相应的措施手段对软土地基进行合理的处理,在夯击中,根据相关试验段来有效确定夯击的遍数。 ③对裂缝的控制。 在交通土建工程中,对路基路面进行施工的过程中,经常会看到裂缝的出现,为了防止裂缝,通常都是使用收缩性比较小、稳定程度比较强的结构进行基层的施工。在选择材料时,需要先对材料进行相关的检查和试验,将达到相关标准的材料运用于施工中,其次,为了在施工过程中保证材料的质量,可以添加一些具有缓凝和减水性能的外加剂等其他材料,使得在施工中运用的材料能够有很好的含水性,进而加强施工,这样就可以有效控制裂缝的出现,从而减少裂缝的发生[3]。 ④冲击辗压技术。 清理好施工场地的卫生情况,并且对含水量进行合理测试,将每一项的记录详细记载,方便之后的观察和相关测试的分析。除此之外,在施工中,每一个区域都需要进行冲击辗压,可以使用冲击压路展开工作,同时还要观察辗压的相关数据和相关指标,尽量减少误差的出现,甚至有效避免误差,做到合理无误的操作,以此来有效保证交通土建中路基冲击辗压的安全质量。 4结束语 综上所述,目前在我国的交通土建中,路基路面的施工依然存在着一些问题,其中一些问题是由于不合理的技术而导致路基路面施工的质量完全达不到要求。因此,相关工作人员必须总结经验,在施工中将路基路面施工技术的理论知识作为指导工作,合理分析交通土建中路基路面的施工关键技术,并且将这些技术进行严格控制和管理,有效加强路基路面的施工,保证交通土建的工程质量,从而减少路基路面施工中的安全问题。 交通土建论文:简析交通土建工程中的路基施工及其防护措施 【摘要】作为路面基础,路基工程不仅只需要能够承受汽车等交通工具的载重,还需要能够经得起自然因素的侵蚀考验。因此路基施工应该根据施工区域的地形、地质状况等地理条件以及自然条件加以分析后,通过合理的施工方法进行施工,才能够保证施工质量。本文阐述了交通土建工程中路基施工的质量要求以及交通土建工程中路基施工的准备工作,探讨分析了交通土建工程中路基的施工及其防护措施。 【关键词】交通土建工程;路基施工技术;防护措施; 公路路基作为公路的基础和基石,建设质量的好坏直接影响到公路的使用寿命,以及后期的修补程度。因此在公路施工过程中,一定要严格控制路基施工的质量。公路路基施工是整个交通土建工程施工的关键所在,一旦有所偏差,便会对整个工程留下质量安全隐患。 一、交通土建工程中路基施工的质量要求 交通土建工程中只有路基的结构足够稳定,才能在荷载作用力下不会发生整体失稳、变形等现象,其次路基必须具备一定的强度,以保证路基不会受到外力作用而发生形变,再者,由于路基处于地下,因此在外界温度较低的情况下,路基很容易出现冻融等现象,从而使路基强度急剧下降。因此目前我国对交通土建工程路基施工的质量要求主要可以体现在三点: 1、具有足够的稳定性,为防止路基结构在行车荷载及自然因素的作用下发生整体失稳,必须因地制宜地采取一定的措施保证路基整体结构的稳定性。 2、具有足够的强度,为保证路基在外力作用下,不会产生超过容许范围的变形,要求路基应具有足够的强度。 3、具有足够的水温稳定性,路基在地面水和地下水的作用下,其强度会发生明显的降低,特别是在季节性非常明显的地区,由于水温的变化,路基将会发生周期性的冻融作用,形成冻胀和翻浆,使路基强度急剧下降。提高水温稳定性,就可以在一定程度上缓解外界环境对路基强度的影响。 二、交通土建工程中路基施工的准备工作 路基施工前的准备工作是路基工程施工总体部署、调查作业范围、水文地质及工程量、制定施工方案、编排施工进度计划以及开工前的人员、机械、材料等方面准备的阶段,该阶段准备充分与否是直接关系到路基工程施工能否正常进行的关键环节,因此我们要认真对待并做好以下几方面的工作: 1、详细调查,制定方案。对施工区域的地理环境和自然环境进行科学的勘察研究,包括对该区域的土质、含水量、水文地质情况等进行全方位的分析。再制定出科学合理的施工方法,避免在施工过程中出现盲目性的施工操作。根据设计后的工程量以及工期要求,对施工进度计划进行编排划分,确定日进度计划。根据日进度计划的落实,合理配置人力以及机械的资源利用。 2、 建立健全的质量保证体系。良好的质量保证体系是施工正常进行的保证,也是施工质量、施工进度以及企业经济效益的必要条件。质量保证体系不能仅仅停留于纸面上,更要在实际施工中一步步的去落实,让它发挥真正的作用,要建立层层负责,奖罚兑现的制度,充分调动人员的积极性。 3、 技术交底。在工程施工开始前要把施工部署、整体安排、施工规范、设计要求、合同要求、作业流程和规程、施工要点向施工管理人员、机械操作人员进行全面交底,使全体人员全面了解工程施工的要求和施工重点,也便于施工方案和工期计划的落实。 三、交通土建工程中路基的施工 1、路基的填料。现行《公路路基设计规范》明确对路基的填料有所要求,一般路基土的强度都用CBR值来表示。对路基填料的最小强度和最大粒径给了量化的标准,采用承载比实验(CBR)值表征路基土的强度,引入了路床的概念。对上路床的填料提出了限制条件,高速公路和一级公路路面底以下0cm-30cm的路床填料,其CBR值应大于8,对下路床及下面的填土也给出相应的规定值。用于公路路基的填料要求挖取方便,压实容易,强度高,水稳定性好。通常会采用土石材料,石质土、砂土以及工业废渣等作为路基的填充材料。如果路基所用的填料达不到规定的最小强度,应采取换填、混合粗粒料、用稳定性材料处理等方法。 2、路基的压实。我国的路基压实通常是采用吨位比较大的压路机来进行路基的碾压,因此路基的压实度也有了很大的提高。我国对高速公路的压实度明确规定,在80至150cm的部分,其路基的压实度不得少于95%。当其他各个等级的公路需要铺筑高级的路面时,其压实度也要与高速公路的标准相同。 3、路基排水。水是影响路基强度和稳定性的重要因素,因此对于路基必须做好排水系统。公路排水一般包括地下排水和路表排水。地下排水设计可以采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等方法。在施工前开挖排水边沟,降低地下水。同时在路基底部掺加低剂量的石灰处理。设置40cm厚的稳定层等,可起到较好的效果。路表排水设计,一是可以通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等将路表水迅速排出路基以外。二是设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外。三是设计泄水孔以迅速排除桥面水。四是采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管将渗入路面面层的水引出路基之外。 四、交通土建工程中路基施工的防护措施 1、 支档防护。当前的主流是用挡土墙进行支档防护。其中用石头堆砌而成的重力挡土墙常常用在低墙、石料非常丰富、地基比较好的地方;而悬臂挡土墙、扶壁挡土墙由于受力比较均匀,墙身的体积较小,目前也得到了广泛的应用。 2、 冲刷防护。传统的方法是用砌石、抛石、铁丝石笼和挡土墙防护,改进后可以用高强土工格栅代替铁丝做石笼,用聚脂或聚胺脂类土工织物混凝土护坡模袋做成的护面板防护受水冲击的边坡,很能适应土体不均匀沉降。 3、坡面防护。坡面防护可以有效的防止路基受到地表水的冲刷,防止路基坡面被风化,同时还可以有效的协调公路周边的环境。通常情况下,混凝土预制块护坡多用在路堤边坡,连片的及带窗孔的护面墙;用于路堑边坡。破裂的或易于风化破碎的岩石路堑边坡采用锚杆挂铁丝网或高强塑料网格喷浆或喷射混凝土以及喷射纤维混凝土防护也有较好的效果。但由于石砌圬工及混凝土防护造价高、易破损等诸多问题,从保护环境的角度出发,建议大力推广既能改善生态环境,美化景观,又一劳永逸的种草防护。 4、结束语 当前我国交通建设在施工设计方面虽然已经积累了大量的实际经验,施工技术也有了很大的提高,但是在实际施工过程中,路基施工过程中经常会遇到软土路基、黄土路基等不良路基,如果不加以处理,便会引起整个填方路堤出现沉降或不均匀沉陷,严重影响到公路的正常使用,并造成大量人力、物力、财力的浪费。这就需要我国交通建设施工人员对其进行不断的探索研究,并且努力提高防护技术水平,从而提高施工工程质量,促进我国交通事业的不断发展。 交通土建论文:交通土建工程路基路面施工关键技术综述 摘 要:我国的交通事业有着迅猛的发展,铁路、公路和桥梁等基础建设工程也在稳步的展开着,现代化的交通设施逐渐取代了老旧的、速度较慢的交通设施,这为我们的日常生产生活带来了巨大的便利。然而,这样快速的发展,必然会导致相应问题和缺点的存在,尤其是最近几年重大道路桥梁事故的发生,更使我们深刻的认识到道路施工质量的重要性,本文从交通土建工程中路基路面施工技术存在的问题出发,给合专业知识给出一定的改进策略和方法,希望可为同行业的工程施工提供参考。 关键词:交通;土建工程;路基;路面;施工技术 公路运输在整个的交通运输中占有着相当大的份额,在电子商务高度发达的今天,快递行业也在迅速的崛起,货物运输高度频繁,同时,人们生活水平的逐渐提高,私家车保有量也在快速的增长,这诸多的社会变化要求着我国的公路建设必须得上脚步,才不会阻碍社会的发展。而在公路的使用过程当中,路基路面是承载整个交通系统的工作中起着至关重要的作用,路基路面的质量好坏,直接影响着整个道路施工的工程质量,以及所修公路的使用寿命,因此在土建工程施工过程当中,要加大对路基路面建设的关注度,避免建设事故的发生,使得在未来公路的使用中无隐患存在。 1 交通土建工程路基路面施工简述 土建工程是土木工程与建筑工程的总称,它是指通过使用各种施工设备和建筑材料来完成所有和水土基础建设的计划和施工工作。一般土木建设工程包括交通道路建设、房屋建设等。其中交通土建工程包括交通路桥施工工程和交通路桥质量测试和交通路桥监理方面。交通土建工程中路基路面施工包括一般路基路面施工、特殊路基路面施工、路基路面维护工程施工、水泥混凝土路基路面施工以及沥青路基路面施工。 2 路基路面施工的常见问题 2.1 路基的填土与压实问题 路基的填土与压实工作受到气候条件及地理条件的影响很大,在气候不佳的季节里,如雨季等天气,路基中所填石料可能含水量较高,当进行压实时可能会导致压实高度过大,影响整个路基厚度及质量,对此种情况可酌量添加吸水材料来改善。此外,由于我国地域辽阔,土地情况多样,因此在进行路基的填土与压实工作时,要结合在建项目当地的实际情况,建设前做好前期考察工作,建设中根据实际情况对施工方案进行调整,因地制宜,科学合理的开展建设工作。 2.2 路基路面的排水工作 水的含量的多少是影响路基路面强度的另一个重要方面,许多道路出现问题、路基遭到侵蚀都是因为水的侵蚀造成的。此外从道路周边的农田及水利设施及保护环境的方面考虑也应该注重路基路面的排水工作,形成良好的排水系统且最好与当地的排水规划相互配合相互协调。所以在整个路基建设工作中一定要注意施工的排水工作,避免在后期因为各种原因而造成的水患问题,给路基和路面乃至整个道路造成不必要的损失。 2.3 公路路面不平整问题 路面平整度是道路建设的重要评定指标,要给予足够的重视。道路是否平整直接影响到驾驶人员的舒适度及安全性、行车速度等等。所建路面不平整主要是在道路建设过程中操作人员操作不当或操作程序不当造成的,因此要加强对铺路技术的改进,提高从业人员的专业技能,增强技术人员的责任感,加大测量和监管力度,努力将问题解决在萌芽期,给予所修路面最佳的平整度。 3 交通土建工程路基路面施工的关键技术 3.1 路面施工的关键技术 3.1.1 原材料方面 优质路面的建设基础便是要有优秀的原材料,它在路面施工中起到几乎决定性的作用。在选材过程中,要做好原材料的试验工作,确保所选石料满足相应施工要求,同时要确保原材料可以足够的供应,最好可以就近取材。 3.1.2 施工阶段 施工前铺筑一段试验路面,以此来检验原材料方面是否达标,设计方案是否可行,并遵照指标,进行动稳定度试验和冻融劈裂试验,合格后才能正式施工。在路面施工阶段应该使用沥青混合料转运车避免运料卡车对摊铺机的碰撞。在铺筑路面的过程中要根据路面宽度、厚度、改性沥青与混合料类型等各种条件进行综合考察和分析,使施工作业有序进行,降低成本的 同时提高质量保证路面的使用寿命和使用效果。 3.1.3 路面排水 在路面质量的问题中,路面排水系统的问题频繁出现,做好路面排水工作是路面施工的关键性技术。在路面排水中辅砌防护投置边沟、截水沟和急流槽等都是有效的手段,一般采用集中排水和分散排水的方法及时排水。 3.2 路基施工的关键技术 3.2.1 施工的前期准备工作 在路基的填土与压实阶段开始以前要做好相关的准备工作。首先,必须要选取符合条件的原材料做路基填料,并且从技术上进行试验,使材料能够安全用于路基施工。其次,不同坡度基底要根据实际路况按照程序进行不同的处理。 3.2.2基底处理关键技术 基底处理是路基施工的关键,把握住基底处理的关键技术能够有效地遏止路基施工的不良因素,使路基施工达到规范标准。(1)填充压实技术。该技术包括横向挖掘和纵向挖掘,在施工过程中,可以选择同时进行横向和纵向挖掘,也可以选择将纵向挖掘与单层或者双层挖掘结合起来。(2)强夯工艺。在清理并平整施工场地后要按照规范指标进行强夯,要注意夯锤的中心要对准,提高准确率。为了避免基底承载力分布不均匀,路基稳定性差,在强夯之前应该做好土质的测试工作。(3)对裂缝的控制。在交通土建路基路面的施工中常常会出现裂缝控制,一般采用收缩性小、稳定性能强的结构作为土建工程的基层。(4)冲击辗压技术。冲击辗压的施工必须要按照设计图纸的要求对冲击压力进行测试放样。对施工场地也要做好清洁工作及含水量的测试工作,并且对每一项工作都详细记录在案,便于观察和测试。 结束语 综上所述,路基路面施工关键技术是保证施工质量的必要条件,也是确保整所建公路质量以及正常运行使用的关键所在,因此我们要提高对路基路面关键施工技术的重视程度,并在生产实践过程中对该技术进行不断的完善与提高,排除施工技术中的不合理部分,加强质量的管理和管控,做好监督和验收工作,发现问题及时解决,保持保量的完成交通公路建设工作,消除在使用过程中的安全隐患,确保人民生命和财产的安全,促进交通运输业发展,从而带动国家整体经济的发展,使我国社会主义经济可以快速的腾飞。 交通土建论文:FRP复合材料的研究现状及在交通土建中的应用研究 【摘要】随着经济的快速发展,交通土建工程行业成为了我国重要的经济增长支撑。加强交通土建工程中FRP (Fiber Reinforced Plastic)复合材料的应用,对我国交通土建工程的发展起着至关重要的作用。本文在综合相关文献资料的基础上,综述了FRP复合材料在新建桥梁、旧桥加固与改造、建筑领域等其他工程中的应用研究,并对FRP在交通土建工程的发展前景做了展望。 【关键词】FRP;交通土建工程;研究现状;应用研究;加固;桥梁 1、FRP材料 1.1 FRP材料概述 纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP) 是由纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过特别的模具挤压、拉拔而形成的一种性能优越的高性能新型材料。近年来,FRP以其抗拉强度高、轻质、耐腐蚀、抗疲劳性能较好、非磁性等优点,开始在土木工程领域得到应用。目前土木工程领域通常应用的FRP复合材料按材料分类主要有:碳纤复合材料(CFRP)、玻璃纤维复合材料(GFRP)、芳纶纤维复合材料(AFRP)和混杂纤维复合材料(HFRP)[1];按生产工艺和产品形式来分,主要有片材(包括FRP布和FRP板)、棒材(包括筋材和索材)、网格材和格栅等。 1.2 FRP材料研究现状[2] 20世纪60年代,国外高校和科研机构在FRP材料用于工程结构加固方面投入了大量研究,并取得了重大成果。国外对FRP在现代土木工程中应用研究有着以下发展趋势。(1)在对单一品种高性能FRP材料研究与应用的基础上,更加注重由不同种类高性能FRP复合材料混杂与复合后的改性问题。(2)将高强度的FRP材料应用于预应力筋中。(3)投入了大量资金对FRP材料在海洋工程中的应用展开研究,以期在今后的海洋工程建设中占据技术统治地位。(4)土木工程中应用的高性能FRP复合材料的品种已越来越多元化。国内对FRP材料应用技术的研究与开发从20世纪90年代才开始。1997年开始引进CFRP片材加固混凝土结构技术,并开始进行相关研究。由于其巨大的技术优势,在很短的时间内就形成研究及其工程应用的热点。目前已有国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、清华大学、大连理工大学、东南大学、香港理工大学、重庆交通大学等国内多家高校和科研机构对FRP应用与材料技术展开研究。在FRP加固技术和设计计算理论等方面,已取得重大研究成果。 2、FRP材料在土建中的应用 2.1 FRP复合材料在新建桥梁中应用 近年来,纤维增强复合材料(FRP)具有的高强、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等显著优越性能逐渐为工程界所认可,国内外许多工程利用FRP建成FRP桥梁、FRP拉索、FRP筋,并将它应用于连续刚构桥的0#块和合龙段混凝土。 2.1 .1 FRP桥梁结构 FRP桥梁是在已有的结构形式上利用FRP材料所建成的一种新型桥梁。其上部结构是利用FRP材料制成的,由于FRP材料密度小,可以有效的减轻上部结构的重量,因此可以适当增大桥梁跨径。其下部结构是钢筋混凝土结构,可以承受上部结构的自重。所以,在地基基础条件差的地方,可以优先选择FRP桥梁。 图1为1986年,在重庆交通学院(现为重庆交通大学)旁建成了重庆第一座FRP人行天桥(斜拉桥)[3]。 2.1.2 FRP拉索 常规高强钢质拉索由于自重大,垂度效应导致的弹性模量的降低在长索中非常明显,而且面临腐蚀、振动疲劳等耐久性问题,而采用FRP材料作为拉索,可以充分发挥出FRP材料抗拉强度高、蠕变小而且耐腐蚀等优势。 2.2 FRP在旧桥加固与改造中的应用 2.2.1 FRP加固桥梁结构 碳纤维布或板加固机理:碳纤维是一种新型建材,因其质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉 强度高而被广泛应用。碳纤维布(片)加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力,尤其是当高度受限制时的首选加固方法,其施工工艺也很简单。适用于钢筋混凝土受压柱,以提高延性、耐久性的加固;亦可用于梁、板的加固[4]。 2.2.2预应力CFRP加固桥梁 CFRP材料的优点受到国内外工程师们的广泛关注,随之大量关于CFRP加固的研究不断展开,对CFRP材料的认识不断增加,CFRP筋在体外预应力加固工程中得以成功应用。例如王鹏等在实际工程中设计了体外预应力加固桥梁,并运用有限元辅助分析,研究了体外预应力加固梁的受力特性等[5]。 2.3 FRP在建筑领域应用的内容[6] 据粗略统计,FRP在建筑领域的应用主要有以下五个方面: ①各种异形建筑结构物:雷达天线罩、岗亭、广告牌(物)、球形娱乐场、球幕影剧院、大跨度机库、车库、仓库、旋转餐厅屋盖、卡拉OK娱乐厅柱形屋盖、运动场大跨度看台屋盖、室内运动场屋盖和高层建筑锥形顶等;②各种功能性建筑物:电视塔透波墙、透波机房、屏蔽房、隔声墙、化工厂防腐车间、码头FRP与金属复合墙、医院防辐射复合墙、大型冷却塔、污水处理厂防腐板、大耐腐蚀槽、罐等;③各种建筑物内外装饰件:屋檐、沿口、门嵋、骑马廊、灯槽、灯饰、罗马柱、吊顶、艺术花瓶、假山瀑布、吉祥动物(狮子、牛、象等)等; ④小康居室、办公室建筑构件:门、隔墙、隔段、家具、厨房用具、花园栏杆、围墙、小车库、游泳池、各种窗框、盆景等;⑤各种卫生洁具:整体卫生盒子间、整体淋浴间、水箱、移动厕所、净化池、洗面盆具、抽水马桶、浴缸、太阳能热水器等。 3、FRP应用展望 随着经济高速发展和技术飞速进步,世界各国对土木工程的要求越来越高。在有些条件下,传统建筑材料很难满足这种发展要求。FRP复合材料,具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、耐久性好、多功能、适用面广、可设计和易加工等多种优点。在重要的土木工程中,如超大跨、超高层、地下结构、海洋工程、高耐久性的应用,以及特殊环境工程、永久性工程、结构加固修复、大型工程结构的在役监侧等的应用,都具着巨大的优越性。它可以满足现代土木工程对新型建筑材料提出更新、更高的要求,FRP复合材料作为一种新型的有发展潜力的建筑材料与技术,并不是要取代传统的建筑材料-钢材与混凝上,而是做为传统建材的一个重要补充。FRP复合材料在土木工程中的应用技术与材料研究开发,在当今世界上已成为复合材料界与土木工程界共同研究开发的一个热点。该技术研究开发成功后,将会极大地推动现代土木工程的技术进步,它还将为现代复合材料产业开辟出巨大的应用市场,因而具有非常广阔的发展应用前景。 交通土建论文:探讨城市轨道交通土建工程施工中的风险管理 【摘要】随着经济的稳健、快速发展,我国的城镇化水平在不断提高,城市人口迅速增加,大城市交通堵塞问题日益严重,大城市的交通堵塞问题已经成为了制约经济发展的“瓶颈”。 基于大运量、高效率、低污染等优势,城市轨道交通被公认为是解决大城市交通问题的首要选择,也是引领城市可持续发展、迈向国际先进大都市行列的主要途径。本文主要介绍了城市轨道交通土建工程的特点、城市轨道交通土建工程的施工中的安全风险以及我国工程保险的现状,在此基础上探讨了基于工程保险的施工安全风险管理模式。 【关键词】城市;轨道交通;土建工程;风险管理 引言 城市轨道交通工程是一项巨大的市政工程,根据建设特点可以划分为土建工程和设备安装工程两部分,其中土建工程具有以下特点:1)地理位置特殊;2)质量和安全要求高;3)涉及工程专业多;4)工程量巨大;5)地下和露天作业多;6)工程与周边环境关系密切;7)生产的流动性;8)生产的单件性;9)生产周期长等。这些特点决定了城市轨道交通土建工程施工过程中的不确定因素较多,可能发生的事故种类多、损失重。因此城市轨道交通土建工程是高风险项目,在建设之初对工程进行彻底的安全风险分析,对重点风险采取预防措施,施工中加强措施落实和动态风险管理特别重要。 一.城市轨道交通土建工程的特点 城市轨道交通工程是一项巨大的市政工程,其土建工程施工与一般的工业生产过程相比,也有许多不同之处,这些不同之处主要是由于城市轨道交通构筑物的特殊性所决定的。城市轨道交通土建工程具有许多特点,其中对施工过程具有较大影响的主要有:产品的体形庞大、复杂多变、整体难分、不能移动。这些特点又使得城市轨道交通土建工程产品的生产(即施工过程)具有与一般工业生产不同的特点,其中最主要的就是:生产的流动性、生产的单件性、生产周期长、地下和露天作业多、地理位置特殊、质量与安全方面的要求高以及与地质环境关系密切等。 (1)生产的流动性 生产的流动性是由于土建产品固着于地上不能移动和整体难分所造成的。它表现在两个方面:一是施工单位(包括施工人员和机具设备等)随着建筑物或构筑物坐落位置的变化而整个地转移生产地点;二足在一个产品的生产过程中施工人员和机具等要随着施工部位的改变而沿着施工对象上下左右流动,不断地转移操作场所。 (2)生产周期长 城市轨道交通土建工程周期长这个特点的形成是与产品体形庞大、复杂多样、各不相同并且整体难分的特点分不开的。一条线的土建工程施工期限一般可长达数年。建工程不仅生产时间长,而且由于其所需要的人员和工种众多,所用物资和设备种类繁杂,为了进行准备也需要税费许多时间。为了克服这种缺点,争取生产对时间,人们在组织施工的过程中,充分地利用了轨道交通工程产品体形庞大这个特点所提供的广阔作业面,在同一施工对象的上下、左右、前后不同空间位置实行立体交叉作业和平行施工,同时进行同工种或不同工种的多种工作,同时完成不同部位的建筑构造部分,以加快工程施工进度,这种组织施工的方法在一般工业生产中是很少有的。 (3)质量与安全方面的要求高 城市轨道交通是公益性事业,与城市全体居民的生活息息相关,所以在设计寿命周期内的质量和安全方面较一般建设工程有更高的要求。从而给土建工程施工以更大的压力和要求。 二、城市轨道交通土建工程的施工中的安全风险 由于上述的特点,或者说是不利之处,使得城市轨道交通土建工程施工与其他生产工业相比,成为一个高风险的产业。此外,由于城市轨道交通土建工程构筑物结构在整个施工过程中还处于最软弱的状态,荷载承受能力最低,任何不利的作用和预料之外的荷载都将给构筑物造成不利的影响、不同程度的损坏或破坏,或者引起该构筑物周围其他财产的损失、人员伤亡等。 如前所述,风险的产生和存在是由于各种各样的原因,这些原因可统称为风险源,而风险源又可以分为自然的原因和人为的原因。自然能原因有地震及地震引起的海啸,滑坡、山崩、泥石流、洪水等水文地质灾窖,台风、龙卷风和飓风、暴风雪、严寒、醚热等气象灾害。人为的原因有设计的错误,施工管理上的问题和错误,施工操作的错误等。 因此在这种情况下加强对建设工程的保险就显得十分重要。 三、我国工程保险现状分析 随着我国经济的迅猛发展,大型基础设施建设规模日益扩大,技术复杂程度逐步提高,土建工程施工安全事故的发生频率和损失程度也相应增加。另外,随着我国加入wTO的深入和涉外工程的广泛开展,国际惯例逐渐融入到我国的工程建设中,工程保险逐渐被建设单位和施工企业所重视,其作用也日益明显。2003年7月份平安保险、太平洋保险和中国人保等4家保险公司为上海轨道交通四号线透水事故理赔56亿元就是一个很好的佐证。西方发达国家工程保险在施工安全风险管理工作中已经发挥着重要的作用,然而,目前我国工程保险业务只是转移了风险,并没有从源头上削弱风险。引进工程保险业务的过程中,如何发挥其在土建工程施工安全风险管理中的作用,保障施工的顺利进行是一个非常值得思考的问题。 把整个土建工程施工过程,根据其技术特点分解为若干个小过程并进行分析判断,找出施工过程的薄弱环节(即典型风险),这样,可以事先采取预防措施,将意外事故出现的可能性降到最低,避免不必要的损失,这就是施工安全风险管理的思想。 四、基于工程保险的施工安全风险管理模式 4.1基本思想 结合城市轨道交通土建工程的特点,基于工程保险的施工安全风险管理模式的基本思想是充分利用土建工程施工企业和保险公司之间的利益关系,以保险公司为主体进行工程旖工安全风险管理,工程保险业务中,施工企业在保险公司投保,保险公司则利用科学先进的安全风险管理方法和专业的风险管理机构向施工企业提供优质的施工安全风险管理服务。 4.2管理流程及实施 首先,施工企业向保险公司提交保险请求、设计图纸和施工方案等工程资料,然后,保险公司工程技术人员根据施工企业提交的资料和工程现场考察结论对投保项目进行风险评估,得到项目的总风险度和所有施工项目中安全风险较大的薄弱环节(即典型风险),根据项目总风险度,保险公司决定是否投保和厘定保费。在施工企业和保险公司双方认可的条件下进行签单承保,同时保险公司组织专家对所有的典型风险进行逐个分析,找出防范控制措施,向施工企业递交风险分析和防范措施报告,根据报告保险公司可以把对施工企业安全风险管理方面的要求写进保险合同。 4.3实施建议 在我国如城市轨道交通土建工程等大型工程施工安全风险管理过程中,成功实施这一模式,还需注意以下几个问题: l.按照国际惯例,建议把建筑工程一切险及第三方责任险和人身事故险作为强制性保险纳入到我国相关法律规定中; 2.规范强制性保险的投保主体,因为保险标底与施工过程直接相关,为便于风险管理服务工作的开展,建议由施工企业直接投保,而非建设单位投保,保费应纳入工程预算当中 交通土建论文:探讨交通枢纽工程土建施工中的问题与解决方略 摘要:在城市建设中,交通枢纽工程占有非常重要的地位,而城市的交通枢纽工程建设主要是土建施工。我国的土建施工理论主要是学习西方的土建工程,施工技术也主要是学习西方。近几年来,我国在土建施工方面取得了巨大成就,各方面都有所创新。然而在土建施工中仍然存在一些问题,如果不及时采取合理的方法解决,土建施工的质量也就难以保证。本文主要探讨了交通枢纽工程的土建施工中存在的一些问题,并提出解决策略。 关键词:土建施工;管理;问题;解决策略 引言 土建工程主要包括土木工程和建筑工程两部分。土建施工主要是通过有效应用施工设备和建筑材料等来顺利完成施工计划。如今随着我国工程建设水平的提高,土建施工水平也在逐步完善。但是我们还应看到,我国在土建施工中仍然存在着一些问题。因此需要施工队员对存在的这些问题进行研究分析,通过对科学技术的应用来有效监督和管理土建施工的各个阶段,是施工过程更加规范化和技术化,从而提高整个土建工程的质量。 一、加强土建施工管理的作用和意义 (一)土建施工管理是工程管理的核心 土建施工管理是整个土建工程管理的核心。对土建施工管理的好坏直接影响着施工进度和施工质量,也影响着整个工程的成本和效益,所以必须重视对土建的施工管理,根据国家相关的法律法规,做好施工现场的管理和监督工作,这对整个工程有重大作用。 (二)土建施工管理是施工质量的保证 依据管理制度通过科学的管理方法对土建的施工过程进行管理,能够使施工现场各种建筑材料有序堆放,施工道路也畅通无阻,使施工过程更加安全,从而提高施工质量。 (三)土建施工管理也是土建部门形象的外在表现 土建施工现场涉及到很多的管理部门,如消防部门、环保部和城市规划相关部门等,而不单单只有施工单位,所以现场施工必须要按照相关政策来执行,与各个部门搞好关系,以保证施工能够按时并且高质量地完成。土建施工一般都是在城市中,来往人员较多,因此对土建施工的管理能够体现出施工部门的面貌,同时也是向社会展示其行业形象的机会。因此土建施工管理可以为施工单位带来更多的经济效益。 二、土建施工过程中存在的问题 土建施工过程中存在着多种问题,但主要的问题表现为施工进度延误不能按时完工、施工质量低以及施工给环境带来的破坏等等。 (一)施工进度延误不能按时完工 在土建施工过程中只有保证施工的进度才能确保按时完工,并且保证施工进度也能为后期检查施工质量的提供充足的时间,然而在实际施工时,许多建筑单位由于施工方法存在问题或施工过程中出现意外情况导致工期延误无法按时完工。有的工程是几家施工单位共同负责的,这就容易导致施工标准不统一进而导致无法按时完工。工期延误会使施工单位的成本增加。 (二)施工质量低 施工质量是土建工程的核心,它关系着工程的使用以及使用寿命,然而在我国很多土建工程的施工质量无法得到保障,原因主要是施工人员技术水平有限、管理团队的管理水平不足以及监管力度不够。另外许多施工单位没有建立完整的员工培训机制,导致部分施工人员在基本素质和专业技能方面存在欠缺,这也给土建施工的质量带来了隐患。还有一些施工单位由于不能进行良好的管理不仅导致工期延误而且还影响施工质量。同时一些施工监督按部门由于对施工过程的监管力度不够也影响了后期的施工质量。上述这些问题都造成了土建施工的质量无法得到保证,从而损害了土建工程的效益。 (三)施工过程导致环境污染 土建施工的位置一般靠近城市的商业区和居住区,因此在施工过程中必须要注意对环境的保护以及尽量不给附近居民的生活造成影响。但是实际情况是许多施工单位在施工时会导致会污染,还会出现噪音污染和分成污染等现象。这些污染现象不利于施工的实施,周围的居民也会对施工怨声载道。有时严重的施工环境污染还会致使出现各种事故,如居民饮水中毒等。这些情况会严重阻碍施工的进程,还会影响施工单位的信誉。 三、对施工中出现的问题的解决对策 随着土建施工过程中各种问题的出现,相关人员要作出相应的解决对策。 (一)提高施工人员的施工技术 土建工程要想顺利施工,必须要保证必须要保证施工人员的基本素质和施工技术。因此施工单位必须重要对施工人员基本素质和施工技术的提高,在招募施工人员要有相应的考核制度。此外施工人员还要提高自身的职业道德素质,施工单位也要提高施工管理和监督水平,这些对减少施工造成的污染极有帮助。 (二)完善施工管理制度和监督制度 施工单位必须要建立相应的管理了制度和监督制度以提高和改善施工质量。在对工程进行管理时要保证科学化和规范化,还要注重总结管理经验。同时施工单位要建立奖惩制度,严厉惩罚违背施工准则的行为,对那些表现优秀的施工队员进行奖励。此外还要提高对施工人员的待遇使他们工作时更有积极性。 (三)减少环境污染 为了建立良好的的企业形象,施工单位在施工过程中要减少对施工区附近的环境污染,如可以通过消音技术减少噪音污染,对施工过程中产生的有害物质要用运用先进技术来排解,同时要尽量减少废水和废弃物的排放,通过这些措施来改善施工中出现的脏乱差现象,提高施工效率同时也可以树立企业形象。(作者单位:河北龙翔公路工程有限公司) 交通土建论文:交通土建工程路基路面施工的关键技术研究 [摘 要]目前道路建设过程中经常发生路基或路面破损情况。为研究和解决这一问题,在分析了土建工程路基路面施工中存在的问题的基础上,介绍了路面施工关键技术和路基施工关键技术的要点,并结合相关的施工工艺、管理方法及试验手段探讨了如何提高路基路面工程的施工质量,包括施工前的准备工作、原材料试验、施工阶段、路面排水和基底处理等方面,对于我国道路交通工程施工具有一定的实用意义和价值。 [关键词]道路交通;土建;路基;路面 十八大以来,我国经济建设不断发展,基础工程建设又上了一个新台阶,尤其是交通土建公路工程得到了全面发展。但是由于在施工过程中部分施工单位只求进度,不求质量,导致在建设过程中存在一些隐患和问题。在路基路面施工过程中存在路面不够平整,路径缺陷,承受力低等突出问题,亟待解决。本文结合实例分析了沥青混凝土路面如何做好排水设计。从工艺、施工方法等方面分析了路面不平整和路基缺陷、承受力低这两类问题产生的原因,然后探究了在施工过程中需要改进的方面,包括原材料试验检验,施工阶段的监测,路面排水的设置以及基底处理等方面,为公路工程路基路面施工方法和过程提供一定的参考指导作用。 1 交通土建工程中路基路面施工常见的问题分析 交通工程路基路面问题产生的原因非常多,总结起来包括如下几个方面:第一,工程技术方法方面,主要是施工工艺选择不正确,施工机械精度不够,施工水平达不到要求等;第二,人为因素。管理人员松懈,施工人员疏忽大意,不按照规范要求施工等等;第三,自然因素,自然因素包括不可避免的自然灾害,比暴雨、洪水泥石流等等,这些因素所导致的破坏力度非常大,常常造成不可挽回的损失。 1.1 路面不够平整 路面不平整产生的的最主要原因是路基不均匀沉降,在施工过程中对于公路路基如果不进行密实度方面的试验,一旦碰到软土地基等工程地质条件,在公路建成后随着大量动荷载作用过程中,公路发生不均沉降的可能性非常大。除此之外,路基的不均匀沉降还关系到施工路基填料不均匀,路基压实力不够,排水问题等等,进而导致路面不平整的产生。 施工路面不平整多是人为因素,只要严格按照规范要求来做,路面平整程度完全可以达到要求。另外,工程验收人员在验收过程中,可能存在失职的问题;还有工程材料配比问题,在混凝土配比过程中没有严格按照规范要求来,导致路面出现开裂沉降等问题。 1.2 路基存在缺损,承受力低 路基缺陷的因素比较复杂,主要分为施工过程中的路基缺陷和后期使用过程中发生的缺陷。 施工过程中发生路基缺陷的可能原因是:路基填料的含水量和压实度不满足要求,或者碾压机具选用不当。例如,施工过程中为了缩短工程进度和速度,对材料的正确配比和混凝土的养护时间没有达到规定要求,其结果是使得路面和路基寿命大大缩短。公路后期使用过程中发生缺陷,除了施工工艺上的问题之外,特殊的路基路段沉降过大,施工排水不通畅,黄土水蚀崩解等等自然因素都有可能。 2 交通土建工程路基路面施工的关键技术探究 2.1 路面施工的关键技术分析 2.1.1 原材料方面 原材料要从源头把关,购买时需要注意以下问题:沥青材料购买过程中需要测试沥青混合料,对沥青不同成分的含量进行定量测量,必须符合标准;矿料检测过程中,矿石的稳定性是重点检测项目,务必在试验过程中把握好度量方法,严格按照国家相关监测标准及其程序,检测得到精确的结果值;在矿粉和消石灰的筛选过程中要根据矿粉在沥青中所占的比重来衡量,采用EDTA二钠和盐酸共同测定其含量。 2.1.2施工阶段 路基路面施工之前,可以进行一小段的路面提前施工试验,将试验路面用拟定了施工方法、施工工艺和原材料进行铺筑,这样做的目的是为了提前获取在施工设计阶段的可行性问题是否达标,并且还能够结合相关检测指标,对试验路段做动稳定度和冻融劈裂试验,如果结果出现问题需要找出存在问题的源头并提出改正措施,只有当所有检测标准达标后才能够进行下一步的正式施工。在正式施工阶段,建议使用转运车对沥青混合料进行运作,以免发生工程车辆碰撞事故。施工过程中时刻对路面宽度、路基厚度、原材料配比进行监测,确定无误后再施工,这样既能保证施工有条不紊地进行,又能保证工程质量,进而保证了工程的顺利进行。 2.1.3 路面排水 路基工程中排水措施的实施能够有效保证施工质量。采用的方法主要是集中排水法和分散排水法,在设置集中排水法的过程中,需要对施工路段的路基周围做好防水隔水措施,具体的措施为在明沟、积水处设置衬砌护坡。 2.2 路基施工的关键技术分析 2.2.1 施工的准备工作 施工之前的准备工作包括以下几个方面:首先,合理选择路基填料,尽量选择颗粒均匀,性质稳定的路基填料,材料选择好后对路基填料进行材料化学成分分析和相关力学实验,比如压实实验和土的密度、含水量、渗透速度、液性指数和塑性指数试验等。其次,存在不稳定路基边坡,需要做好加固防护措施和监测,对于可能发生失稳破坏的斜坡可以使用开挖减载等手段进行处理,处理过程中严格按照施工工序进行,不能偷工减料,颠倒施工工序。 2.2.2 基底处理关键技术 基底处理是防止路基路面沉降的有效手段,处理技术包括填充压实法、强夯法、裂缝灌浆法和冲击碾压法四种主要施工工艺。 填充压实法中,需要对路基进行横向或纵向挖掘,填充施工人员需要对填充部位的土层性质做详细分析和试验,尤其是土层液性指数和塑性指数,保证填充后不会出现不均匀沉降。 强夯法主要是通过重型机械对土质松软场地进行夯实平整,已达到路基基底的承受力要求,在强夯之前需要对场地的范围、位置以及高度进行综合评价,尽量减少误差,保证施工过程的准确性。同样地,在强夯过程中时刻需要关注强夯土层的各向物理力学性质,如抗压强度,含水率等等。 裂缝灌浆法中,主要对应的是岩质路基下部存在溶洞溶沟等缺陷,利用水泥砂浆对于裂缝或空洞处灌浆填充,达到强度条件后再施工。 冲积碾压法需要根据设计图纸,对冲积地点进行放样检查,确定合理的冲击力和冲击压实边界。冲积过程中需要将每次冲积压实做详细记录,以便之后的观测和测试分析。此外,尽量减少误差,避免重复冲积碾压工作,以保证土建基底施工的安全和质量。 3 结论 本文主要介绍了在路基路面施工过程中存在的问题,以及对于这些问题的解决方法。从本文的研究过程中得出如下结论: (1)交通工程路基路面问题产生的原因包括三个面:首先是工程技术方法方面,主要是施工工艺选择不正确造成的;其次是人为因素,如管理人员松懈,施工人员疏忽大意,不按照规范要求来施工等等;最后是自然因素,自然因素包括不可避免的自然灾害,比暴雨、洪水泥石流等等,这些因素所导致的破坏力度非常大,常常造成不可挽回的损失。 (2)交通土建工程中存在的问题主要包括路面不够平整和路基缺陷两大问题。前者出现问题的原因主要是路基沉降以及施工工艺不当所造成;后者产生问题有多方面因素,最为主要的是施工过程中为了缩短工程进度和速度,对材料的正确配比和养护时间没有达到规定要求,其结果是使得路基寿命大大缩短。 (3)路面施工关键技术需要注意三个因素:原材料因素、施工阶段以及路面排水。 (4)路基施工过程中的需要注意的两个关键因素为:施工前的准备和基底处理两方面。 可以看出,我国目前存在的路基路面施工问题大都由于不合理的施工技术所导致,如果能够在施工过程中总结经验,强调工程质量,严格把关试验过程和验收程序,合理分配施工工序和流程,并且加强施工过程控制和管理,一定能够确保在节约成本的同时保证路基路面施工质量和安全。 交通土建论文:浅议交通土建工程监理要点探讨 【摘要】:我国工程监理是以工程承包合同以及监理合同为主要工作依据的,其在工程建设过程中的职责就是确保合同双方的义务得以执行,权利得以维护,保证合同双方履行合同签订的内容,但这些合同内容必须是在不违反我国法纪法规的条件下进行的。我国工程监理的工作职能讲究"三控、两管、一协调",也就是说,工程监理在实施监管职能时必须要对工程的资金投入、工程的历时长度以及工程的建设质量等问题进行严格的控制。同时,对于我国工程安全问题以及合同签署问题进行有效管理,并且要懂得使与建设工程相关的单位部门协调发展,共同受益。根据我国现阶段发展的基本国情来看,我国交通土建工程监理的发展与完善必须走向国际化的道路,对监理工作不断细分不断完善,并根据划分的结构更有针对性地展开监理工作。在此,本文作者凭借丰富的工作经验和工作阅历,结合我国现阶段交通土建工程监理施工阶段存在的问题进行了深入地讨论,并必出了应对和解决措施,以期提高我国工程监理工作质量,完善工程监理制度,为保证我国交通土建工程质量做贡献。 【关键词】:交通土建 工程监理 要点 【前言】:交通土建工程监理能够宏观的把握工程建设全程动态,对工程施工质量与进度进行把关,其在提高建设工程质量,减少质量安全事故等方面起着积极而有效的作用,因此,做好交通土建工程监理工作非常重要,是项目建设不可缺少的重要环节。 一、工程监理的概念和意义 所谓的工程建设监理,指的是在确保工程质量的前提下,通过监控和督查等手段,对工程建设项目进行质量和安全等方面的管理保证其各项运行标准都在我国的法律法规允许范围之内。在保证工程质量和进度的前提下合理科学地开展工程监理工作,可以有效降低工程投资避免资源浪费。交通土建工程的监理工作是和工程成本息息相关的而且对于工程安全管理有着不可替代的监督作用。 二、交通土建工程监理的基本原则 (1)独立、公正、自主的原则:监理工程师在建设工程监理中必须尊重事实、尊重科学,维护有关各方的合法权益,组织各方协同配合。因此,必须坚持独立、公正、自主的原则。监理工程师应在按合同约定的权、责、利关系的基础上,协调双方的一致性。 (2)综合效益的原则:监理工程师应该严格遵守国家的建设管理法律、法规等,不但要对业主负责,谋求经济效益,还要对国家和社会负责,取得最大程度的综合效益。 (3)监理工程师承担的职责应与业主授予的权限相一致:监理工程师在明晰业主提出的监理工作内容要求以及监理目标后,应与业主协商,明确相应的授权,在达成共识后,编入在委托监理合同中及建设工程合同中。在委托监理合同实施中,监理单位应该给总监理工程师充分授权,体现权责一致的原则。 三、交通土建工程施工阶段的监理工作 (1)控制建设工程资金 在控制资金投入方面需要有专业的监理人员在进行工程建设施工前做好合理准确的投资风险分析,并制定出应急防范方案,明确投资细则,对合同上的内容反复推敲,公平公正,确保没有漏洞。同时要按照签署的合同做好每一笔建设物资使用和费用花销的记录,保证有据可循,有据可查。 (2)控制建设工程工期 能够切实有效地控制建设工程施工工期的措施和方法有很多,需要工程监理人员对这些手段和方法有个熟练的掌握和控制。因此,积极合理地调配工作人员以及科学有效地采用先进技术手段都是可以有效控制我国建设工程工期的好办法。 (2)控制建设工程质量 质量控制在工程建设中,质量是工程建设的关键。工程监理员必须对工程建设中每一环节的质量严格把关,对影响工程质量的如原材料、施工工艺到成品等必须进行全面监理,这样我国的建设工程质量才能得到保障。 四、交通土建工程监理存在的问题 (1)监理工作的执行和落实停留在表面层次,缺乏深入性。 在交通土建工程监理工作中,其根本目的是保证道路施工达到相关质量与技术标准。最近几年,相关单位加深了对监理制度的研究,虽然基本实现了监理制度的应用,但是在执行和落实方面仍停不够深入,与道路施工监理的客观要求还是有一定差距。 (2)监理人员综合素质不高 目前我国监理部门的职工中专业的监理工程师还是很缺乏的,比较多的都是一般的监理员,大多都是从别的部门转移过来的综合素质有待提高。监理部门为了降低成本,很多监理员也都是临时雇用这样不规范的条款本身就不稳定,对于监理工作的开展只有害处没有好处。 (3)对交通土建工程监理工作的认识不够 很多工作人员认为监理工作就是对工程质量的监督这样的认识其实是错误的,三控、二管、一协调、是监理工作的要点但是在实际情况中,三控这一点已经被弱化了很多,很多监理部门的工作要点只是质量监督很多监理人员和普通的质量检查人员其实没有太大的区别。不能完全对整个交通土建工程的全程工序进行监督。 五、交通土建工程监理要点 (1)严格控制工程质量 工程建设监理是建设监理单位接受业主的委托和授权,根据国家批准的工程项目建设文件、有关工程建设法规和工程建设监理合同以及工程建设合同所进行的旨在实现项目投资目的的监督管理活动。首先,在交通土建工程施工之前,应该结合该工程项目的具体实际情况,施工方领导应该组织全体员工认真地学习施工合同、施工标准以及施工技术上的要求。其次,为了加强对交通土建工程施工质量管理,在工程中标后,中标施工方应该对整个交通土建工程进行从上到下进行层层的分级管理,把整个工程的质量职责分层落实到每个施工单位,落实到每个施工员工身上。对施工单位、组织在职责分工明确,除了把自己的工作认认真真落实到实处,还应该和其他单位一起协调作战、相互监督。最后,对于交通土建工程的施工各单位组织和员工,应该进行全面的质量、安全教育,并对他们的施工工作进行定期与不定期的检查,对个施工单位、全体施工员工必须要求持证上岗、挂牌施工作业,保证交通土建工程的施工在每个环节上都符合施工的标准和施工上的技术要求。 (2)投资控制 投资控制是影响监理业绩的一个重要因素,它是监理工作的三大控制目标之一,也是监理工程师做好监理工作的工作内容和主要手段。在实际建设中,应该依据工程各个阶段的不同工作内容和特点,采取相应的手段与措施,实施项目全过程投资控制。在工程实施阶段监理工程师控制投资的主要工作是处理工程变更和索赔,审批工程进度款,审核竣工结算等,监理单位从设计阶段应严格以批准的设计概算为控制目标,编制施工招标文件,做出工程量清单和工料说明,协助建设单位进行工程进度控制,协助业主通过招投标选择承包商。监理工作必须符合合同要求,必须在国家法规政策的范围内,保证每笔工程支付都符合合同的要求。 【结语】:总而言之,要重视交通土建工程监理的工作,分析工程监理工作中存在的问题,特别是施工阶段的监理工作。监理人员必须要加强学习,不断总结经验,提高业务素质。同时,相关部门应该制定相应的监理工作规范化的措施,使我国的交通土建工程监理工作规范化、有序化的进行。 交通土建论文:浅谈城市轨道交通土建工程施工中的风险管理 【摘要】:本文主要介绍了城市轨道交通土建工程的特点、城市轨道交通土建工程的施工中的安全风险以及我国工程保险的现状,在此基础上探讨了基于工程保险的施工安全风险管理模式。 【关键词】: 城市 轨道交通 土建工程 风险管理 【前言】:当前,我国的轨道交通建设正处于大发展的初期阶段,其土建工程施工过程中,存在着各种各样的复杂多变的安全风险。工程保险是国际工程界应用最广泛、最有效的风险控制措施之一,在我国城市轨道交通工程建设中发挥着重要作用。但工程保险只是转移了风险,并没有在源头上控制风险。本文主要围绕如何发挥工程保险在城市轨道交通土建工程施工安全风险管理中的作用,从管理模式和风险评估方法两个方面展开研究。本文在充分分析城市轨道交通土建工程施工特点、工程保险业务特点及国内外现状基础上,提出了“基于工程保险的施工安全风险管理模式”,并论述了该模式实施的可行性、管理工作流程及实施条件。 一、工程风险管理概述 风险管理是指项目管理人员通过风险识别、风险评价、风险对策及通过多种管理方法、技术和手段对项目活动涉及的风险实行有效的控制,采取主动,创造条件,尽量把风险减小到最低水平,以最少的成本保证安全、可靠的实现项目的总目标。风险管理直接影响企业的经济效益。做好风险管理工作,可避免许多不必要的损失,从而降低成本,增加企业利润。通过风险转移,可将潜在的重大损失转移给他人,例如保险公司等。通过对风险进行恰当的分析,做出正确的预测,可采取断然措施以获取意外收益。现代工程风险管理理论认为,任何工程项目都有风险,工程风险管理是决定工程项目能否成功的关键因素,是提高对造价、工期控制精度和质量控制水平的主动措施,也是建设市场运行机制发挥作用的重要保证。随着经济发展和科技的进步,工程风险程度愈来愈大,工程风险管理作为工程项目管理的关键因素而受到越来越广泛的重视。 二、城市轨道交通工程建设风险控制中存在的问题 我国城市轨道交通工程建设基本上刚刚起步,还存在着很多的问题,尤其在风险的控制上更是问题多多。比如对工程前期的设计不完善,导致在施工的过程中出现了大量的返工现象,有些虽没有在施工的工程中暴露出问题,但在日后的运营中都或多或少的出现了一定的问题,然而,这些问题是后期很难处理和应付的。还有就是在施工的过程中,工序的划分不是很明显,导致施工时给人们的出行造成了诸多的不便,豆腐渣工程更是层出不穷,给国家的经济造成了巨大的损失,让人民的生命也受到了巨大的威胁。还有就施工时对施工的环境调查不是很清楚,不明确当地的地质的具体情况,以及周围环境中的施工情况,比如高层建筑的地基、下水管道等,这样一来,施工的时候造成了很的麻烦和问题。以致给工程整体的进展和安全造成了很大的影响。 三、城市轨道交通土建工程的特点 城市轨道交通土建工程具有许多特点,其中对施工过程具有较大影响的主要有:产品的体形庞大、复杂多变、整体难分、不能移动。这些特点又使得城市轨道交通土建工程产品的生产具有与一般工业生产不同的特点,其中最主要的就是:生产的流动性、地理位置特殊、质量与安全方面的要求高以及与地质环境关系密切等。 (1)生产的流动性 生产的流动性是由于土建产品固着于地上不能移动和整体难分所造成的。它表现在两个方面:一是施工单位(包括施工人员和机具设备等)随着建筑物或构筑物坐落位置的变化而整个地转移生产地点;二足在一个产品的生产过程中施工人员和机具等要随着施工部位的改变而沿着施工对象上下左右流动,不断地转移操作场所。 (2)质量与安全方面的要求高 城市轨道交通是公益性事业,与城市全体居民的生活息息相关,所以在设计寿命周期内的质量和安全方面较一般建设工程有更高的要求。从而给土建工程施工以更大的压力和要求。 (3)地理位置特殊 大部分城市轨道交通工程处于大城市市区,周边环境特殊,区间和车站经常在大型建筑物基础中通过或与他们靠近,施工过程中小小的失误,可能造成大的灾难,所以施工难度有时特别大。 四、基于工程保险的施工安全风险管理模式 (1)基本思想 结合城市轨道交通土建工程的特点,基于工程保险的施工安全风险管理模式的基本思想是充分利用土建工程施工企业和保险公司之间的利益关系,以保险公司为主体进行工程旖工安全风险管理,工程保险业务中,施工企业在保险公司投保,保险公司则利用科学先进的安全风险管理方法和专业的风险管理机构向施工企业提供优质的施工安全风险管理服务。 (2)管理流程及实施 首先,施工企业向保险公司提交保险请求、设计图纸和施工方案等工程资料,然后,保险公司工程技术人员根据施工企业提交的资料和工程现场考察结论对投保项目进行风险评估,得到项目的总风险度和所有施工项目中安全风险较大的薄弱环节(即典型风险),根据项目总风险度,保险公司决定是否投保和厘定保费。在施工企业和保险公司双方认可的条件下进行签单承保,同时保险公司组织专家对所有的典型风险进行逐个分析,找出防范控制措施,向施工企业递交风险分析和防范措施报告,根据报告保险公司可以把对施工企业安全风险管理方面的要求写进保险合同。 (3)实施建议 在我国如城市轨道交通土建工程等大型工程施工安全风险管理过程中,成功实施这一模式,还需注意以下几个问题: l.按照国际惯例,建议把建筑工程一切险及第三方责任险和人身事故险作为强制性保险纳入到我国相关法律规定中; 2.规范强制性保险的投保主体,因为保险标底与施工过程直接相关,为便于风险管理服务工作的开展,建议由施工企业直接投保,而非建设单位投保,保费应纳入工程预算当中; 3.建立工程保险业务中的保费返还制度,规定一定比例的保费在施工安全管理较好的情况下应返还给施工企业,以加强施工过程的安全意识。 【结语】:综上可述,我国经济建设的发展使得人们的生活水平有所提高,在交通工具的利用上就增加了数量,那么对于交通就产生了压力,随着地铁工程有了很大的发展空间,但是对于地铁工程的建设安全是关键。在地铁工程中,车站的施工质量是重中之重,存在着一定的风险因素,主要是基坑工程的建设和结构工程建设方面有一定的风险性,那么施工企业在这方面给予了足够的重视,因为这不仅关系着地铁本身的运行问题,还关系着人们的生命安全和国家的稳定,所以在施工过程中一定要严格的按照相关的操作规范进行施工,确保施工的每一个环节都得到有力的质量保障,为我国的经济建设创造良好的条件基础,为国家的发展提供有力的保障。
食品包装设计论文:食品包装设计思考 摘要:现代食品包装已经成为人们生活的重要组成部分,推动着食品业的繁荣发展。然而,现代食品包装越来越重要的同时,存在着一些问题。许多繁琐、累赘的食品包装干扰着社会食品产业的可持续经济发展道路,买椟还珠的故事告诉我们不能喧宾夺主,本末倒置,取舍不当。纯粹的食品包装设计才是最适应社会和谐发展的观念。在这个注重环保的时代,合理节约资源才是人们所关注的。 关键词:纯粹;节约;健康;发展 1买椟还珠式食品包装的弊端 1.1过度包装 现如今,很大一部分食品存在着过度包装的问题,如咖啡礼盒、酒品礼盒、保健品礼盒等等,它们的包装更甚于食品本身,起了喧宾夺主的反作用。过度包装表现形式主要分为礼品式、开窗式、填充式、应对式四种。礼品式——迎合消费者口味和显气派,礼品盒内的产品体积较小,外包装较大。开窗式——在包装盒上设计成开窗式,窗口以外不可见处没有产品,让消费者误以为可见的知识少部分,其余部分仍有产品。填充式——为了使商品包装大一些,不让较小的商品在大包装中晃荡,盒内大部分填充泡沫塑料等杂物。应对式——为了应对监督检查,在盒内放置一些礼品和其他物品来达到提高限量指标合格率的目的。 1.2独立包装 企业为了迎合消费者方便携带的需求,生产出了一系列独立的小包装,虽然满足了消费者,但同时带来了大量的包装垃圾,形成了资源浪费,没有合理的节约资源;产品的成本反而增加了,形成铺张浪费的局面,起了本末倒置的副作用。久而久之,不仅污染环境,并且产生巨大的资源浪费。 1.3劣质包装 现在许多无良商家为更大限度地获取利润,就会采用低档、劣质的材料对食品进行包装。在经过一系列往返运输、储存、搬运过程中产生不同程度的冲击,会对商品产生一定的影响,起了取舍不当的反作用。在商品学中食品包装的安全性就是对包装有一定的要求,不能太过劣质,这是对食品包装安全的前提条件。商家在谋取利润的同时,也应该良心经营,合理经营,为人们的食品健康着想。 2买椟还珠式食品包装弊端的解决方法 这些食品包装不仅仅严重影响了消费者的身心健康,也会使我国食品行业停滞不前,得不到提高,影响我国在世界食品包装业的位置。所以我们应尽快使用策略来解决问题。首先,应制定严格的食品包装标准,特别是制定礼盒包装的强制性包装标准;并且,国家政府也应该投入其中,制定一系列相应的法律法规,从法律层面杜绝食品包装违规的现象;其次,相关部门可采取强制性手段,比如高额罚款、法律责任、对违规包装的处理采取生产企业责任制等等;最后,为了避免“过度包装”的弊端,我们应该鼓励厂家实行“适度包装”,提倡食品包装应该要为人们的身体健康着想。食品包装行业也应该行动起来,倡导无害包装和适度包装,采用更加纯粹的食品包装,树立良好和健康的消费观,建立资源节约型的美好社会。 3纯粹的食品包装设计的特点 《易•乾》:“大哉乾乎,刚健中正,纯粹精也。”孔颖达疏:“纯粹不杂。”人的精神如此,食品的包装亦是如此。纯粹将成为现代食品包装设计的新理念,所以日后纯粹的食品包装设计应遵循以下几个特点: 3.1适用化 适用化的食品包装设计要求经济实用,一切为消费者的利益着想,是一种核心的理念。在现实的物质和技术水平条件下,使食品包装的物质功能最优化,并且具有节约环保意识,充分符合消费者的生理结构和行为方式的习惯,运用与众不同的食品包装设计来满足现代社会人需求的造物活动。反对过度包装欺骗消费者,时刻保持一种节约意识。 3.2安全化 随着食品包装的日益复杂,安全问题成为消费者关注的重中之重。食品包装材料的不环保、造假、对食品不能起保质作用等等,这些安全隐患都对消费者的安全产生着极大的影响。我们应当设计处具有相对安全性、能保护食品、益于消费者健康的食品包装。 3.3人性化 人性化在中国古代儒家学说里可以找到人本主义思想的萌芽,又可以在西方资本主义哲学思想里发现对“人性”的论述。将设计和以人为本的思想结合,所以设计师必须把“为人而设计”的理念贯穿于食品包装设计之中,巧妙地处理食品包装设计中出现的问题,使消费者更快地了解食品包装所蕴含的深层次意义。 3.4自然化 在材料、技术、工艺及理念的运用下,起到食品包装与自然和谐发展的作用。企业应运用天然、绿色、可降解的食品包装材料,其内涵的自然环保价值延用至今,可回收合成其他行业所需的材料,从而节约资源,降低成本,起到环保,保护自然的作用。 3.5美观化 不是华丽复杂的包装才最具观赏性,纯粹简洁的包装更耐看。一个好的食品包装设计应具有良好的观赏性,运用独特的设计思维来增强包装的艺术感染力和视觉冲击力,从而提升食品包装中所蕴含的魅力;同时,也可以将不同地区的区域文化体现在包装设计中,让消费者在食品包装中看到文化,文化中体现别具一格的美观度,注重品质的提升。 4结语 只有纯粹的食品包装设计才能促进食品行业的进一步发展,才是企业经营实施的基本物质保证。因此,企业应提倡纯粹的食品包装设计,大力开发应用节约资源、环保可回收的的食品包装设计改造,完成纯粹食品包装体系的改良;并且满足消费者新的需求,使消费者健康安全地体验食品包装设计带来的新感受,在某种程度上,体现食品包装设计的纯碎简洁主义理念。 作者:周扬 单位:江西科技师范大学 食品包装设计论文:色彩心理与食品包装设计分析 摘要: 随着市场经济的发展,产品包装已成为一种很重要的营销工具,除了能描述出产品的功能、特色外,还必须适应社会的需求,吸引顾客的注意力,给消费者以良好的印象和信心,从而来促进产品的销售。产品设计包括了产品包装的大小、形状、色彩、文字说明和图案等因素。本文将从色彩这一方面,论述色彩因素对食品包装的影响。 关键词: 食品包装;色彩效应;色彩心理;色彩感受 一、色彩心理概述 当我们形容某种物品时,常会用到冷、暖色调等词语。通过色彩刺激,形成了特有的主观印象,这是色彩效应的一个体现。色彩最直白的心理效果,是源于色彩的冲击对人的生理所产生的直接影响。很多的色彩理论都对它做过专门的论述,其中都验证了一个东西———色彩对人们心理的影响。波长长的光,比如红色光、橙色光等,因为它们自身就带有温暖的感觉,所以它的余光照射到其他颜色也都会产生温暖的感觉。波长短的光,比如紫色光、蓝色光,则有寒冷的感觉。比如寒冷的冬天,卧室的色调换成暖色,会使屋子内有暖和感;炎热的夏天,关掉室内的白炽灯,打开日光灯,会有变凉快的感觉。冷色与暖色给我们表现的,不仅仅是温度上的感觉,还包括别的感觉,如,重量感、湿度感和空间错觉等等。比如,冷色较轻,而暖色较重;冷色使人感觉稀薄,暖色使人感觉密度强;冷色会有湿润的感觉,暖色会觉得干燥;冷色给人感觉较远,暖色则有迫近感。一般情况,色彩的明度可以决定颜色的重量感,深色暗色常常会使人感觉很重,而明色浅色则使人感觉很轻。此外,纯度与明度的变化也会使人们感觉到色彩软硬的变化。色彩的配合,是实用色彩的题材。它表现的是色彩的和谐一致和色彩本身所带来的美感。近年,色彩心理学已经成为非常突出的科目,它的运用也非常广泛。比如在自然风景方面,秋季的香山,因其红色的枫叶而成为一道独特靓丽的风景区;又比如在社会经济活动方面,琳琅满目颜色各异的商品,以其独特的颜色效应,吸引着消费者的视线。在客观上,色彩是对人们感官的冲击;在主观上,就是一种表现与动作。色彩的运用方面,非常重视这样的因果循环,就是人们在长期的生活实践当中积累出来的对色彩的心理感受,看到不同的颜色所产生不同反应,这些都是色彩心理学在实际生活的运用所要探索的内容。 二、食品包装设计中的色彩心理效应 人类视觉的第一印象是对色彩的感觉。色彩给人的视觉感受,会引起强烈的感官表现,色彩也是影响视觉感受最活跃、最敏感的要素之一。食品包装的色彩运用必须体现食品的特点,表现出食品的特色,同时兼顾消费者的心理需求及欣赏习惯。通过色彩的合理运用和色彩的相互关系,可以很容易地表现食品的口感。现代心理学研究表明,色彩与食欲是息息相关的,他们发现,红色环境会使人的脉搏加快,人们在受到红色刺激时血压有所升高,因此红色会刺激食欲,也能给人以充满活力的感觉。因此按照色彩心理的不同要求进行食品包装设计,可以使厂商对产品包装设计做到有的放矢。食品包装在包装行业中占据着相当重要的位置。食品包装设计的优劣会影响食品的销售情况及食品公司的品牌和形象。包装色彩是能够赋予食品包装以灵性的,对于适应市场需求的产品,再加上恰到好处的色彩运用,能瞬间给消费者留下深刻的印象,加强对产品的注意力,对提升品牌的形象有至关重要的作用。只有合理运用色彩,做到满足消费者心理情感和需求,才有可能在现今这个竞争激烈的商品市场中立于不败之地。 三、食品包装设计中的色彩心理感受 每一种色彩都会有不一样的心理感受,这是由于人们在长期的生活实践中形成的条件反射。在日常经验中,视觉、听觉、触觉等往往可以彼此相连。因此看到红色,觉得好像它有温度,看到黑色觉得它有重量。在食品包装设计中,常常利用色彩心理感受,来引起消费者联想。比如:你看到两盒蛋糕,出自同一厂家,价格一样,实质内容相同,但是包装却迥然不同。其中一块蛋糕的包装纸上,涂上深咖啡色、铁青色,而在另外一盒蛋糕的包装纸上,染上了柔和的、偏暖的黄色、黄橙色,容易让消费者联想到香甜、香酥、鲜美的感觉,两盒蛋糕其他方面都一样,除了在包装色彩渲染方面有所不同,那么,你更愿意买哪一盒蛋糕呢?我想答案是毋庸质疑的。近年,在经济高速发展的情况下,我国的消费者对食品包装以及包装色彩有了很高的关注度。很多消费者表示,在购买包装食品时,通常会根据包装的色彩来大概了解食品的特性,尤其是对于不熟悉的食品种类,如果包装的色彩杂乱,会很容易与“三无”产品联想在一起,从而打消对该食品购买的欲望。相反,假如在看起来会让人拿起放不下的新产品,多数人想试着占有,甚至能为自身心仪的包装额外地花费一定数目的包装费。正是消费者的这一消费观念的转变,促使食品色彩包装的崛起。企业以及商家都十分注重产品包装以及包装色彩的应用。设计师们往往根据食品的性质来确定食品包装的颜色。比如食品选用暖色,能够刺激食欲。而采用浅色,则让食物看起来很清爽、卫生,让消费者放心购买。食品也有口味之分,据此我们常选用与食品味道相符或相近的颜色,比如辣的食品采用红色包装袋,使人容易联想到辣椒。接下来,依次来分析色彩在食品包装中的运用: (一)味觉感味觉感是人们在长期的生活、饮食当中,组织建立起来的一种感观认识,这种认识是经过经验总结和一定的联想联系而得来的。在科学的指导和启示下,人可以将自己的味觉与许多可食物品的色彩对应联系起来。如:绿色可以使人联想到酸杏、梅子的酸涩感;红色可以联想到红枣的甜味感;提到巧克力色,人们便会联想到醇香、浓郁的味觉感,人们会不自觉地将这种颜色与这种味道结合起来,因为人们吃了巧克力之后的感觉给予这个象征色彩。比较典型的一个实例,红枣的包装。市场上随处可见可买的鸿潮红枣,包装袋都是以红色为主色调,温暖的红色为主调,可以马上让人产生甜蜜蜜的味觉刺激,引起消费者的食欲。由此可见,合适的色彩运用,不仅给消费者带来了视觉上和味觉上的心理感受,最主要的是对食品包装色彩设计和运用有着非常重要的意义。准确恰当地利用色彩的味觉感,能使食品包装迎合不同消费人群的喜好。在表现产品的质感特性、味觉特点的同时,更能很好的强调该食品的特色,成功塑造良好的企业形象。 (二)冷暖感色彩的冷暖涉及到个人生理、心理以及固有经验等多方面因素的制约,是一个相对感性的问题。色彩的冷暖是互为依存的两个方面,相互联系,互为衬托。由于人在生活中形成的各种条件反射,一看到红、橙、黄色,就联想到火、太阳,使人把这种色彩同温暖的概念联系起来;一看到蓝色,就联想到水、海洋、青山的形象,于是人们便把这种色彩同清凉的概念联系起来,产生冷的感觉。这就是色彩带给人们正常的心理感受。每种色彩都有冷暖的区别,冷色会让人们想到生活中白雪皑皑的冬天;暖色则会使人联想到炎热的夏日。食品包装上的暖色使人心情愉悦,产生食欲;冷色会让人感到身心凉爽、惬意。“新郑红枣片”作为一种养生保健品,为人们所亲睐。其包装盒主色为绿色,清新、自然,并且环保健康,设计者运用色彩心理效应,很巧妙地将绿色作为产品盒的主体色,再在产品盒的正面右下角饰以代表产品特色的图案———几串新鲜的红枣,在清新的绿叶衬托下,一粒粒饱满的红枣显得新鲜诱人。绿色是生命力的象征,代表着新生和健康,是对人们诚挚美好的祝福,绿绿的主色调,让人仿佛置身于安静、清新又美好的大自然怀抱之中。一盒红枣,满是绿绿的情谊与祝福,便能带给人们以温暖和感动。 (三)软硬感白色会使人想到甘甜的奶油;蛋黄色会使人想到酥软的蛋糕。明度不同的色彩使人们想到硬度不同的食物,这就是色彩在人们眼里的不同诱发感觉上的不同。很多因素能够影响到色彩软硬感,其中最主要的就是明度、纯度。比如广东长顺利牌的红枣韧性饼干的包装,采用红色和绿色的结合,低明度的红色与清新亮丽的绿色搭配,交相辉映,且低明度的红色与高纯度的绿色完美地展现出了韧性饼干酥脆爽口的特性。 四、食品包装设计中的色彩心理联想 色彩对人的心理效应还包括色彩让人产生心理联想,分主观联想和客观联想。 (一)色彩的客观联想色彩的客观联想是说从看到的颜色,想到生活中和其对应事物的一种心理反应,包括具体联想和抽象联想。1.具体联想是说看见的颜色,会让人想到对应的食物。例如:看到红色,就会联想到辣椒、西红柿、肉食等食品;看到黄色会使人联想到香蕉、玉米等。2.抽象联想是说色彩会使人们对嗅觉、味觉等和食物相关表现的感官联想。例如:红色易使人产生香甜的嗅觉与味觉联想;绿色给人以新鲜美味、营养丰富的质感联想。以红枣包装为例,红色为主色调的包装,给人香甜可口的味觉感受,以绿色为主色调的包装则给人带来新鲜、爽口的味觉享受。 (二)色彩的主观联想色彩的主观联想是指结合一个人的思想、感情和行为的方式赋予色彩的含义。相同的颜色在不同人的眼里有不同的含义,这是因为人们都有不同的生活方式、思想和情感,而主观地对色彩有了些特别的含义。例如,红色是喜庆、温暖的象征;黄色常代表权利和富贵;而白色是失败、衰落的象征……。个人的主观情绪也影响对色彩的感受,当感受沮丧、懊恼时,会呈现冷灰、生蓝等中灰度主观色彩;当感受喜悦、欢快时,会呈现大红、明黄等高亮度的主观色彩。所以在实际生活中便产生了这样一些现象:有些食品,对于相同色彩的包装,不同的消费人群会产生不同的效应。这也就告诉产品设计者,在运用色彩心理效应时,应考虑实际的社会需求,针对不一样的消费人群、不一样的食物特性,设计出富有个性的食品包装。例如,对于日常食品的红枣包装设计,色彩不宜太过鲜艳华丽,这会让人产生华而不实的感觉;而对于赠品红枣,则可以采取一些富于象征祝福意义的颜色,如代表富贵的黄色和代表健康的绿色。 五、总结 产品的成功不一定是依靠好的包装,但是成功的产品一定要有恰到好处的包装。色彩心理学是一个与人的需求紧密相连的学科。色彩心理学在食品包装的运用,是社会需求发展的必然,也是对食品企业、包装设计的必然要求。合适的食品色彩包装,一方面给消费者带来视觉上的冲击体验,另一方面更为该产品做了最完美的广告诠释,塑造出企业良好的品牌和形象。与此同时,色彩心理在食品包装的运用,给人们带来视觉上的享受体验,为消费者打造了一个轻松的购物环境,从而使人们能够享受高品质的生活,这也是食品包装所追求的最终目标所在。 作者:杨仲文 单位:山西大同大学美术学院 食品包装设计论文:有机食品包装设计的探讨 对于有机食品而言,其包装首先应具有自身的特色。一方面,有机食品的包装设计应该体现人文关怀的设计理念,体现人与自然的沟通与和谐,因此,无论从包装材料的选择还是结构的设计甚至包装装潢等方面都应贯彻人本、绿色的理念。另一方面,有机食品包装应有统一规范的标志设计,使之区别于普通食品的包装。 其次,有机食品包装材料的安全性和环保性亟待改善。有机食品位于食品金字塔的顶端,可以说是世界上最安全的食品。相关部门对于有机食品本身的检验比较严格,但对有机食品的包装材料的检查往往容易忽视。事实证明,对于有机食品的污染大多是由包装材料所导致的,大量化学材料的运用本身就极易存在安全性和环保性的问题,从很多知名食品企业包装材料的安全卫生问题屡被曝光就可窥见一斑。一方面,有机食品企业很多时候为了食品防虫、干燥或者保鲜的目的,对包装材料或包装容器进行杀菌剂、防腐剂或熏蒸剂等处理,这往往会使有害物质残留于包装材料上,进而对有机食品产生污染。另一方面,在包装印刷过程中,大量油墨和溶剂的使用容易对包装材料形成污染,严重影响了有机食品的有机性。对于有机食品包装的材料,应该提倡使用由木、竹、植物茎叶等天然的有机材料,也允许使用符合卫生要求的其他包装材料,从包装材料的选择、使用、回收和废弃等整个过程都应符合生态环境保护的要求,包括节约资源、能源,避免废弃物的产生,易回收循环使用,等等。除了传统有机材料的应用外,选用再生材料也是有机食品包装材料的主要途径,再生材料不仅能提高包装材料的利用率,减少生产成本,而且可以节省大量的能源和减少其他资源的消耗,同时减少对环境的排放。特别是纸质材料的应用,纸的原料主要是天然植物纤维,在自然界会很快腐烂,不会造成污染环境,也可回收重新造纸。因此,纸质材料与其他材料相比具有无法比拟的优势,成本低、可塑性强、容易回收利用等,但在使用纸质材料时我们同样需要注意材料本身的安全性和环保性,确保材料本身无污染。另外,在有机食品包装的图形、文字和色彩方面应尽量保持简洁和单纯,尽量较少使用油墨和套色。 再次,过度包装是我国当前有机食品包装较为突出的问题。尽管有机食品近几年有了一定的发展,但由于对有机食品生产环境和生产条件的要求较高,和普通食品相比,市场上的有机食品仅占很小的比例,再加上消费者的需求急剧增加,从而导致有机食品的价格较高,美国大部分有机食品的销售价格比同类普通食品销售价格高出约50%,欧盟的有机食品价格比同类普通食品高出50%~150%,而我国有机食品价格一般是普通食品的3~10倍。 从我国目前国民的普遍收入水平和有机食品的价格来看,有机食品的消费人群主要集中在中高收入群体,甚至更多的是作为礼品而销售的,因此,有机食品出现了豪华包装和过度包装的问题。过度包装本身就和有机食品的理念格格不入,过度包装必然导致资源的浪费,而有机食品本身提倡对生态环境的保护和对资源的节约利用。有机食品的过度包装主要表现在结构的过度复杂和材料的过度运用方面。在结构方面,通过内包装、中包装、外包装不断增加包装的层数,致使商品包装体积过大,而有机食品本身却分量较少;材料的过度主要表现在商家盲目地使用上好材料,从而大大增加了商品本身的成本。对于有机食品包装,我们应该提倡简洁、实用的原则,应从实际出发,合理设计,提倡经济实用、美观大方的包装理念,既要达到包装的功能,又要避免过度。另外,消费者也要建立绿色消费观,提倡朴素消费,在消费时既要考虑到自己和家人的健康,也要考虑到保护地球生态环境的责任。日本著名品牌“无印良品”或许可以为有机食品包装提供有益的借鉴。“无印良品”强调包装的简洁,不讲究外包装,强调以商品本色示人,不做过分的包装修饰,多采用有统一的、简洁的打包出售方式,真正做到价廉物美、简洁环保、品质至上。 尽管目前我国的有机食品发展还处于起步阶段,而且大部分有机食品还主要用来出口,但由于我国农业基础雄厚,健康和环境观念在人们心中逐渐加深,这是促进我国有机消费的强大动力,可以说,有机食品未来将在中国占有巨大的市场和消费群。传递有机食品内涵和促进销售的包装设计理应受到企业和设计师的重视。有机食品当前包装设计所存在的问题是显而易见的,如何才能更好地体现有机食品有机性的内涵,更好地适应消费者的需求,更好地实现有机食品本身的理念,我们设计师有责任做得更好。 作者:吴文勇单位:盐城师范学院美术学院讲师 食品包装设计论文:当今食物包装设计的意志乞求 作者:单晓彤单位:广州大学美术与设计学院 食品包装设计中精神诉求的作用 食品包装作品是个有形有体的“物”,是具体的、可感受的实体,这些“形”与“体”又可抽象为点、线、面的基本要素,并以其基本要素及之间的相互关联,展现出丰富多彩的表情面貌。 食品包装设计过去的研究多注重造型的设计,多注重表现食欲及食品卫生的设计,产品是物化了的人,包装设计中形态所塑造的精神情调必然作用和影响着消费者,重视食品包装设计中精神诉求的作用是当代的趋势。设计师的精神、思想感情总会流露出某种痕迹,只不过这种痕迹有一些流露得比较强烈、明显,而有一些比较柔弱、隐晦罢了。包装设计的过程与规律,决定了其既要重视情感表达,却不能直接表白、具象反映。 通过组合变化,使造型达到个性化的表现,令人们在审视中识别、品味,这些最常见的造型要素在变幻中演化为一种新时代意识下的造型语言。如以色列成套可外带的餐饮包装(图1),体现出其充满前卫与活力的精神基调,不拘泥于传统形式。这套造型有不少装饰方案,采用具有亚洲特点的风格装饰,形成一种变化的、活跃的和无拘无束的情态。它特有的节奏、比例、文字、色彩、造型等,都与现代社会的快节奏吻合。 食品包装中精神面貌的体现亦可比作艺术中“意境”创造,是包装设计师对包装的造型、色彩、材质、文字等设计元素重新集成与组合,在这个再创造过程中将设计师个人的思想观念融会贯通其中,以某种方式凝固在产品包装的内外结构之中。食品包装设计单纯讲究“功能”或片面追求“形式”,而放弃对精神情调的塑造是不可取的。包装设计的精神情调塑造以其特定的功能与结构予以显现,它终究是人根据理念意志所产生的“物”,并以“创造更合理、健康、更科学的新的生活方式”为目标,所以设计师的重视与研究就显得尤为重要。 包装设计中精神诉求的切入点 在食品包装设计中强化精神诉求特征,可以使其在宣传和销售中增加多方面的优势。食品包装设计中精神诉求的体现主要有以下的切入点: 1.包装交互设计的友好性诉求 现在消费者在琳琅满目的食品市场中,一般都会自然而然地选择容易和自己友好交互的包装产品,因为具有友好交互的食品包装设计总是很迅速地与消费者构建起感情,具有友好交互的包装设计首先应该具备优秀的视觉传达性能,让消费者在选择的第一时间就能理解其使用方式,即通过设计创造容易让用户接受的、合理的包装信息而配置的形态。 其次,包装结构交互设计要达到友好性的精神诉求,就必须给消费者以准确的提示性,令人在使用的过程中能够通过其形式明确后续的拆卸方式与路径次序。即通过结构暗示该包装功能的使用方式,并通过层次穿插、造型形态、色彩引导、文字说明以及肌理材质等结构因素暗喻人们的精神感观,提示包装功能的使用方式,达到友好交互。 第三,在使用的交互过程中具有趣味性和愉悦性,并带给消费者以科技感与艺术性,这种交互作用令消费者体验到一种满足感的精神诉求。具有友好交互的食品包装设计使消费者获得愉悦的情态。在使用过程中消费者因布局意外新颖,或开合层次易用,或给人以拆取的激动,或色彩和形式的呼应,激发消费者的兴趣,通过探究并达到目的的快感。 图2─图4所示为以竹材为材料所作的饮品包装,竹材质地纯粹、纹理清晰、手感亲柔,作为瓶类饮品包装,极大地提升了产品包装的艺术设计品质,竹材品质自然、柔和、舒适的风格彰显出亲切友好的材质魅力。同时该包装设计巧妙地利用了竹材筒状、中空、壁厚的特性,用一节竹节筒状的自然形态作为瓶类饮品底部承载体,通过插接方式二片弧形的竹片分别从两侧夹住瓶类,再用一节中空的圆竹节作为顶部的紧固插件巧妙地完成整个包装构造。其交互设计的友好性得到了较大的表现,其结构让消费者有准确的引导提示,在后续的拆装方式与程序带给消费者趣味性和愉悦性,交互设计使友好性的精神诉求得以发挥。 包装设计利用肌理创造丰富的形态,并使人的肌肤对之具有良好的触觉,给消费者较之其他感觉留下更深刻强烈的情感,让消费者通过产品的形态性接触,敏感地领略现代优质产品的品味与质地。通过包装的交互设计不会让使用者感到麻烦、复杂而发生畏惧或产生怨言,相反会使消费者在开启时感到乐趣,体验到现代设计带来的某种启迪与意外惊喜,并明确其功能性,令消费者注意、满足、回味而喜爱它。 2.食品包装设计的安全感诉求 食品包装设计最重要的是体现安全感。食品包装设计体现安全感,是来自设计传达所带给消费者健康、卫生的感觉,由某种让人相信、放心、可以依赖等方面的设计元素组合集成所表现达到的。食品包装的安全感是某种感觉与心理,是消费者对品牌、造型、色彩以及文字说明等设计的信任或怀疑的现象预感,表现在对包装设计的确定性和可控感。是否能产生安全感,来自多方面的因素,有主观的和客观的。 要让对方产生安全感,首先要做的是在造型与色彩方面能够体现出来,例如多采用明亮的纯正的色彩,多选用圆润亲和的造型导出人的感受效果,并将这种感受向大脑输送,从而唤起视觉、触觉体验的感受激情。并使包装主体与消费者之间形成一种积极的情感信任关系,就是让人们相信产品,即产生“亲和性”。它体现出人与包装之间所形成的一种情感互动关系,“亲和”、“宜人”本身就有可以放心、依赖的精神情态的一种表现。这种安全感诉求也是食品包装设计师所必须追寻的结果,是对形式更自觉的创造。 当食品包装设计体现出包装严密性、标准与规范性时会“在物质上,精神上和文化上臻于健康”。 安全感主要以强调包装的人性化设计,即为消费者营造一种精神和物质需求间相互信任的依赖关系。“安全”体现出顾客对包装需求的信任、关爱和呵护等,“健康”体现为包装设计的科学、适度、合理。包装设计的亲和性是提升安全感所不可缺少的重要因素。设计中注重“亲”与“和”的统一,人与物的亲近与和谐,可以把那些相互独立、有着不同要求的单一个体凝聚成具有相近属性,并彼此认同、相互理解的统一整体。如“福贵满堂”的月饼包装(图5),以中华传统绘画风格与民间亲和祝福风俗相结合,通过现代烫金印刷工艺技术,追寻一种民间世代积淀的“福贵式”华丽与热闹的精神情态,它反映特定的生活方式与价值观。依赖视觉形态的暗示,人们头脑中积淀下的对传统古典文化的特殊审美被激发出来。富有明亮的纯正的色彩,圆润亲和的造型的包装设计,以潜在的健康心理现象暗示安全感,诱发消费者产生特定的心理满足感。 食品包装设计的亲和性特点成为现代包装中实现安全感精神诉求的主要手法特征之一。同时亲和性设计又必须符合不断变化的消费时代特征,促进消费者产生一种健康、安全的精神感受。 结语 包装的精神诉求是设计师有意识地通过造型语言探讨与消费者的互动沟通,以提升设计的境界。正如美国著名的美学家、哲学家和文艺评论家苏珊•朗格在评论某产品时所说的:任何作品,如果它是美的,就必须是富有表现性的。它所表现的东西不是关于另外一些事物的概念,而是某种情感的概念。 通过设计,让包装这个有形有体的“物”,反映给人最基本的感受或性格倾向。设计是一个时代文化与经济的索引。任何一个时代的特别感情,都会诱导出与这些精神情调相融洽、相合拍、相一致的形式。可以肯定地说,食品包装设计也不例外。 食品包装设计论文:食品包装设计 在我们日常生活中,食品与我们人类的关系是最为密切的,而与之相伴的食品包装早已进入了千家万户。今天,无论是走进商店、超市,还是走进我们的家庭,处处可见设计精美、实用、方便的食品包装。不可想象,如果没有包装,食品将如何被送到我们每个消费者手中。随着人们消费水平和科学技术水平的日益提高,新产品的不断开发,对食品包装的要求也越来越高。 食品包装的迅猛发展既丰富了人们的生活,也逐渐改变了人们的生活方式。同时,食品包装也是最能体现各个时代科学水平、生活水平、设计水平和文化背景的。越是发达的国家,商品的包装率越高,它是衡量一个国家经济发展水平的一面镜子。改革开放后,我国食品包装业发展迅速,已成为国民经济的重要产业。同时,它也是高技术、高智能的产业领域。随着时代的发展,人们对食品及包装的质量要求越来越高,样式越来越多,技术性也越来越强,这给我们从事包装设计的人员提出了更高、更新的要求,这也是时展的必然所在。 一、现代食品包装新概念 自从有了人类社会,食品包装就与之相随。早在原始社会,人们为储存食物和水,用泥才烧制的各种陶器、用兽皮缝制的袋子、用藤条编制筐子等都是最早的食品包装原形。现代的食品包装是指采用适当的包装材料、容器和包装技术,把食品包裹起来,以使食品在运输和贮藏过程中保持其价值和原有状态。食品包装是以食品为核心的系统工程,它涉及到食品科学、食品包装材料、包装容器、包装技术、标准法则及质量控制等一系列问题,它是一门综合性的应用科学。 食品作为我们日常生活中的特殊商品,其营养与卫生极其重要,但又非常容易变质,所以食品包装的主要目的是必须保证食品作为商品在贮运和流通过程中的卫生质量及品质和风味。食品包装作为产品的附加物而成为商品的组成部分,和商品是不可分割的,在现代市场策略中占据了显著的地位。同时,作为市场竞争的主要手段,能提高商品的附加值,它已成为企业营销战略的重要组成部分,它在超市中起到了无声售货员的作用。食品包装的形象直接反映品牌及企业形象,它为创名牌和树立良好的企业形象起着至关重要的作用。在市场竞争中,它是企业与消费者之间的桥梁。 二、新的生活方式与现代消费观念大大丰富了现代食品包装 现代社会生活离不开包装,包装的发展也深刻地改变不口影响着现代社会生活。现代食品包装设计受到现代新产品、现代消费、行销竞争的发展和现代传播文化、时代精神的影响。首先,是现代产品的品种、品质、品位都有了不断的发展,出现了许许多多新型的产品,食品日趋向系列、方便、安全、休闲及有益身心健康,形式也日趋轻、短、小。在国外,有些大型超市的商品品种都在十万种以上。产品的不断发展,对包装设计提出了相应的新课题,促使人们不断去研究开发。其次,是消费观念的转变和日趋成熟,消费能力的提高,使每一个消费者都有了独立的消费意识,对消费市场不再盲从,具有独立享受生活的能力。消费观念是直接受文化思想和消费教育影响的,时代的发展带来了今天大众消费生活的新需求。人们的文化水平、价值观念已产生了新的变化,尤其是作为社会主要消费群体的中青年,在物质和精神两方面具有多样性和多变性的消费需求,从物质到精神,文化性的软消费在不断提升,日益成为一种发展趋势,现在我们已进入了新的消费时代。现代人除了一般日常的消费外,更多地追求“旅游消费”、“休闲消费”、“保健消费”、“礼品消费”等。人们在食品上更加讲究质量、情趣和品位,在吃的同时,又能得到一种精神享受。大量的营养食品、方便食品、速冻冷藏食品、保健食品、绿色食品及各种中、西快餐的不断涌现,给今天生活在快节奏的都市青年及上班族们带来了无尽的方便和实惠。另外,大量的国外食品的引进,充实丰富了国内市场,同时也给我们包装设计师提出了新的课题,那就是要更加重视设计,使商品结构更加合理,使人们能充分享受高科技带来的舒适和方便。 三、现代科学技术的发展进一步提升了现代食品包装的层次 1.现代工艺的发展 每一次新的改革,都是高科技的进步成果。不断追求更高更新的科技含量,使食品包装上一个新的台阶。 高科技、高智能的生产设施,将不断推动包装工艺的发展,新的工艺流程、自动化、电脑一体化的应用会给食品包装提供更多、更新的设计构想。现代新型高超的印刷、制版技术给包装的各个环节提供了实现完美效果的保证,艺术与科学技术结合的更加紧密,彼此相互作用,相互制约。科技的突破,对现代食品包装起着重要的作用,作为设计师要能熟悉新工艺、新技术,并能充分利用新技术带来的成果为现代食品包装服务,运用电脑设计手段,追求更加精致、完美,并具有文化内涵的包装设计。 2.现代材料的发展 包装材料是指用于制造包装容器和构成产品包装的材料的总称。它的种类包括木材、纸、纸板、玻璃、金属、塑料、纤维织物及各种辅助包装材料。它的基本性能是保护性、安全性、加工适应性、便利性和商品性,还包括资源特性、经济性及可回收利用性。食品包装是系统工程,包装材料是基础。 随着社会科技的发展,各种新型的材料不断诞生并被利用,包装材料从天然发展到合成,从单一发展到复合,材料的互相渗透已成为世界性的发展趋势和必然。它代表的是一个新时代的文化信息,一种新生力量在生活中的体现,使得现代食品包装的行列里又增添了新的家族,使包装文化的美感具有了时代感、流行性和普及性。一种新材料的出现,会使一种包装形式具有鲜明的时代标记,如金属箔包装,被认为是高品位、高品质具有时代感特征的包装材料,所以,新型的一些休闲小食品都采用这种包装材料。 新材料的开发,不仅有更高的科技含量,更加科学合理、安全可靠,也更加注重有益健康和无害,更加追求材料的细腻、光滑、柔韧、富有特色和肌理,也充分考虑环保、再利用等方面的因素,有些材料能摹仿自然材料的特性,替代传统材料的作用,并能达到包装食品的最佳效果。 作为一名现代设计师,要掌握新材料的特性,并能准确地把握各种材料的美感,巧妙地应用这些材料,使包装达到出奇制胜的效果。 四、现代设计思想的发展使现代食品包装设计有了新的空间 时代的发展使得现代设计思想早已发展到不局限于艺术设计思想的发展。广泛开拓设计思维,确立现代化包装设计的正确理念,树立符合时代需求的设计思想和符合现代人的审美观、价值观和消费观。现代科学的新发现,边缘学科的介入,人类对自身价值和周围生态环境的认识,文化思潮、心理学、人生观、世界观的影响,早已超出了预想的范围,设计者要充分发挥、利用发散的思维,走在时代的前沿,寻找独特的设计风格,把握时代美感,对未来的市场具有前瞻性和判断力。 1.现代食品包装与环境保护 随着认类受教育面的不断扩大,对环境的保护也将从包装事业开始起步,降低成本,重复使用,减少污染,可持续发展,将成为21世纪我们必须面对的重要课题。 资源的消耗和环境保护已成为全球生态的两大热点问题,而现代包装与它们密切相关,包装制造所用的材料大量地消耗着自然的资源;在包装生产的过程中,一些不能分解的有毒物质会造成对环境的污染;数量巨大的包装废弃物也是造成环境的重要污染源,这些因素助长了自然界的恶性循环。地球资源是有限的,不是取之不尽,用之不完的,每一种物质的形成都需要漫长的时间,森林的大量采伐已严重破坏地球的气候和生态平衡。包装业对资源的需求量巨大,所以我们作为一名包装设计师来说,要身体力行,从我做起,在设计包装时,力求精而少,合理简洁,防止过分包装和夸张包装。目前,市场上有些包装盒越做越大,而里面盛装的内容物却很小,这不仅浪费了资源,而且给消费者造成一种被欺骗的感觉。在设计时,尽量应用高科技的复合材料以替代玻璃、金属等材料,如牛奶、果汁饮料类包装采用纸塑复合材料和无菌包装技术,大量节省了包装能源成本,同时,又较好地保持了食品的风味和质量,并赋于了它时代的美感。 在我们生活的环境中,塑料造成的白色污染到处可见,我们城市将会被塑料等包装废弃物所包围。所以,面对这严峻的事实,我们应尽量在设训食品包装时,解决好产品和包装的合理定位,避免华而不实的包装,尽量采用高性能包装材料和高新包装技术,在保证商品质量的同时,尽量减少包装用料和提高重复使用率,降低综合包装成本,注重生态环境保护,使产品包装与人及环境建立一种共生的和谐关系,不断开发可控生物降解、光降解及水溶性的包装材料,在推出新型包装材料的同时,同步推出其回收再利用的技术,把包装对生态环境的破坏降低到最低的程度。 2.建立绿色包装系统已成为我们共同的课题 在大力推广绿色食品即无污染、安全、优质、营养类食品的同时,绿色包装的新概念也不断地被人们所重视,它是指有利于人类生存环境的包装,有利于环境保护和资源保护的包装。研究和开发绿色包装是社会发展的必然趋势,也是未来包装市场的竞争热点。 绿色包装的技术系统,应该解决包装在使用前后的整个过程中对生态环境的破坏问题,研究和寻找理想的绿色包装技术,对不同的商品要开发研究相应的绿色包装制品和方法。倡导绿色包装的实际意义,在于促使建立和完善包装资源的回收和再生系统,使包装废弃物得到充分利用,大大减少对生态环境的污染和破坏,减少对自然资源的消耗,使人类的生存环境更安全、更舒适。 今天,人们在追求反朴归真、回归自然的设计风格。从自然出发,顺从自然发展的规律,开发自然之美。在视觉上、感情上引导人们回归自然,呼吸自然的空气,充分发掘出自然中的本质的美,并能在包装设计中充分体现出来。 总之,要设计出优秀的食品包装,必须首先树立超前的设计思想,以人为本,强调包装的关键是准确、快速地传达信息。必须充分利用现代科技成果,善于运用新材料、新工艺,开创多功能的新结构、新形态、新装潢,以适应现代新的生活方式和生活需要。 二十一世纪是网络的社会,是信息知识经济时代,我们必须把食品包装设计作为一个系统来对待,使人们生活得更好,消费得最少,即以少的消费得到好的享受。设计已不仅仅是一个单纯的产品、包装,更多的是服务、交流,设计由硬向软的转变,由有形的设计向无形的转变,设计的面也更宽更广了。WTO的进入与国际贸易的接轨,是我们今后设计的方向,强调以人为本,使人们从物质的欲望中摆脱出来,多一点自由的选择,强调为人服务及可持续发展的宗旨。 食品包装设计论文:食品包装设计 一、现代食品包装新概念 自从有了人类社会,食品包装就与之相随。早在原始社会,人们为储存食物和水,用泥才烧制的各种陶器、用兽皮缝制的袋子、用藤条编制筐子等都是最早的食品包装原形。现代的食品包装是指采用适当的包装材料、容器和包装技术,把食品包裹起来,以使食品在运输和贮藏过程中保持其价值和原有状态。食品包装是以食品为核心的系统工程,它涉及到食品科学、食品包装材料、包装容器、包装技术、标准法则及质量控制等一系列问题,它是一门综合性的应用科学。 食品作为我们日常生活中的特殊商品,其营养与卫生极其重要,但又非常容易变质,所以食品包装的主要目的是必须保证食品作为商品在贮运和流通过程中的卫生质量及品质和风味。食品包装作为产品的附加物而成为商品的组成部分,和商品是不可分割的,在现代市场策略中占据了显著的地位。同时,作为市场竞争的主要手段,能提高商品的附加值,它已成为企业营销战略的重要组成部分,它在超市中起到了无声售货员的作用。食品包装的形象直接反映品牌及企业形象,它为创名牌和树立良好的企业形象起着至关重要的作用。在市场竞争中,它是企业与消费者之间的桥梁。 二、新的生活方式与现代消费观念大大丰富了现代食品包装 现代社会生活离不开包装,包装的发展也深刻地改变不口影响着现代社会生活。现代食品包装设计受到现代新产品、现代消费、行销竞争的发展和现代传播文化、时代精神的影响。首先,是现代产品的品种、品质、品位都有了不断的发展,出现了许许多多新型的产品,食品日趋向系列、方便、安全、休闲及有益身心健康,形式也日趋轻、短、小。在国外,有些大型超市的商品品种都在十万种以上。产品的不断发展,对包装设计提出了相应的新课题,促使人们不断去研究开发。其次,是消费观念的转变和日趋成熟,消费能力的提高,使每一个消费者都有了独立的消费意识,对消费市场不再盲从,具有独立享受生活的能力。消费观念是直接受文化思想和消费教育影响的,时代的发展带来了今天大众消费生活的新需求。人们的文化水平、价值观念已产生了新的变化,尤其是作为社会主要消费群体的中青年,在物质和精神两方面具有多样性和多变性的消费需求,从物质到精神,文化性的软消费在不断提升,日益成为一种发展趋势,现在我们已进入了新的消费时代。现代人除了一般日常的消费外,更多地追求“旅游消费”、“休闲消费”、“保健消费”、“礼品消费”等。人们在食品上更加讲究质量、情趣和品位,在吃的同时,又能得到一种精神享受。大量的营养食品、方便食品、速冻冷藏食品、保健食品、绿色食品及各种中、西快餐的不断涌现,给今天生活在快节奏的都市青年及上班族们带来了无尽的方便和实惠。另外,大量的国外食品的引进,充实丰富了国内市场,同时也给我们包装设计师提出了新的课题,那就是要更加重视设计,使商品结构更加合理,使人们能充分享受高科技带来的舒适和方便。 三、现代科学技术的发展进一步提升了现代食品包装的层次 1.现代工艺的发展 每一次新的改革,都是高科技的进步成果。不断追求更高更新的科技含量,使食品包装上一个新的台阶。 高科技、高智能的生产设施,将不断推动包装工艺的发展,新的工艺流程、自动化、电脑一体化的应用会给食品包装提供更多、更新的设计构想。现代新型高超的印刷、制版技术给包装的各个环节提供了实现完美效果的保证,艺术与科学技术结合的更加紧密,彼此相互作用,相互制约。科技的突破,对现代食品包装起着重要的作用,作为设计师要能熟悉新工艺、新技术,并能充分利用新技术带来的成果为现代食品包装服务,运用电脑设计手段,追求更加精致、完美,并具有文化内涵的包装设计。 2.现代材料的发展 包装材料是指用于制造包装容器和构成产品包装的材料的总称。它的种类包括木材、纸、纸板、玻璃、金属、塑料、纤维织物及各种辅助包装材料。它的基本性能是保护性、安全性、加工适应性、便利性和商品性,还包括资源特性、经济性及可回收利用性。食品包装是系统工程,包装材料是基础。 随着社会科技的发展,各种新型的材料不断诞生并被利用,包装材料从天然发展到合成,从单一发展到复合,材料的互相渗透已成为世界性的发展趋势和必然。它代表的是一个新时代的文化信息,一种新生力量在生活中的体现,使得现代食品包装的行列里又增添了新的家族,使包装文化的美感具有了时代感、流行性和普及性。一种新材料的出现,会使一种包装形式具有鲜明的时代标记,如金属箔包装,被认为是高品位、高品质具有时代感特征的包装材料,所以,新型的一些休闲小食品都采用这种包装材料。 新材料的开发,不仅有更高的科技含量,更加科学合理、安全可靠,也更加注重有益健康和无害,更加追求材料的细腻、光滑、柔韧、富有特色和肌理,也充分考虑环保、再利用等方面的因素,有些材料能摹仿自然材料的特性,替代传统材料的作用,并能达到包装食品的最佳效果。 作为一名现代设计师,要掌握新材料的特性,并能准确地把握各种材料的美感,巧妙地应用这些材料,使包装达到出奇制胜的效果。 四、现代设计思想的发展使现代食品包装设计有了新的空间 时代的发展使得现代设计思想早已发展到不局限于艺术设计思想的发展。广泛开拓设计思维,确立现代化包装设计的正确理念,树立符合时代需求的设计思想和符合现代人的审美观、价值观和消费观。现代科学的新发现,边缘学科的介入,人类对自身价值和周围生态环境的认识,文化思潮、心理学、人生观、世界观的影响,早已超出了预想的范围,设计者要充分发挥、利用发散的思维,走在时代的前沿,寻找独特的设计风格,把握时代美感,对未来的市场具有前瞻性和判断力。 1.现代食品包装与环境保护 随着认类受教育面的不断扩大,对环境的保护也将从包装事业开始起步,降低成本,重复使用,减少污染,可持续发展,将成为21世纪我们必须面对的重要课题。 资源的消耗和环境保护已成为全球生态的两大热点问题,而现代包装与它们密切相关,包装制造所用的材料大量地消耗着自然的资源;在包装生产的过程中,一些不能分解的有毒物质会造成对环境的污染;数量巨大的包装废弃物也是造成环境的重要污染源,这些因素助长了自然界的恶性循环。地球资源是有限的,不是取之不尽,用之不完的,每一种物质的形成都需要漫长的时间,森林的大量采伐已严重破坏地球的气候和生态平衡。包装业对资源的需求量巨大,所以我们作为一名包装设计师来说,要身体力行,从我做起,在设计包装时,力求精而少,合理简洁,防止过分包装和夸张包装。目前,市场上有些包装盒越做越大,而里面盛装的内容物却很小,这不仅浪费了资源,而且给消费者造成一种被欺骗的感觉。在设计时,尽量应用高科技的复合材料以替代玻璃、金属等材料,如牛奶、果汁饮料类包装采用纸塑复合材料和无菌包装技术,大量节省了包装能源成本,同时,又较好地保持了食品的风味和质量,并赋于了它时代的美感。 在我们生活的环境中,塑料造成的白色污染到处可见,我们城市将会被塑料等包装废弃物所包围。所以,面对这严峻的事实,我们应尽量在设训食品包装时,解决好产品和包装的合理定位,避免华而不实的包装,尽量采用高性能包装材料和高新包装技术,在保证商品质量的同时,尽量减少包装用料和提高重复使用率,降低综合包装成本,注重生态环境保护,使产品包装与人及环境建立一种共生的和谐关系,不断开发可控生物降解、光降解及水溶性的包装材料,在推出新型包装材料的同时,同步推出其回收再利用的技术,把包装对生态环境的破坏降低到最低的程度。 2.建立绿色包装系统已成为我们共同的课题 在大力推广绿色食品即无污染、安全、优质、营养类食品的同时,绿色包装的新概念也不断地被人们所重视,它是指有利于人类生存环境的包装,有利于环境保护和资源保护的包装。研究和开发绿色包装是社会发展的必然趋势,也是未来包装市场的竞争热点。 绿色包装的技术系统,应该解决包装在使用前后的整个过程中对生态环境的破坏问题,研究和寻找理想的绿色包装技术,对不同的商品要开发研究相应的绿色包装制品和方法。倡导绿色包装的实际意义,在于促使建立和完善包装资源的回收和再生系统,使包装废弃物得到充分利用,大大减少对生态环境的污染和破坏,减少对自然资源的消耗,使人类的生存环境更安全、更舒适。 今天,人们在追求反朴归真、回归自然的设计风格。从自然出发,顺从自然发展的规律,开发自然之美。在视觉上、感情上引导人们回归自然,呼吸自然的空气,充分发掘出自然中的本质的美,并能在包装设计中充分体现出来。 总之,要设计出优秀的食品包装,必须首先树立超前的设计思想,以人为本,强调包装的关键是准确、快速地传达信息。必须充分利用现代科技成果,善于运用新材料、新工艺,开创多功能的新结构、新形态、新装潢,以适应现代新的生活方式和生活需要。 二十一世纪是网络的社会,是信息知识经济时代,我们必须把食品包装设计作为一个系统来对待,使人们生活得更好,消费得最少,即以少的消费得到好的享受。设计已不仅仅是一个单纯的产品、包装,更多的是服务、交流,设计由硬向软的转变,由有形的设计向无形的转变,设计的面也更宽更广了。WTO的进入与国际贸易的接轨,是我们今后设计的方向,强调以人为本,使人们从物质的欲望中摆脱出来,多一点自由的选择,强调为人服务及可持续发展的宗旨。 在我们日常生活中,食品与我们人类的关系是最为密切的,而与之相伴的食品包装早已进入了千家万户。今天,无论是走进商店、超市,还是走进我们的家庭,处处可见设计精美、实用、方便的食品包装。不可想象,如果没有包装,食品将如何被送到我们每个消费者手中。随着人们消费水平和科学技术水平的日益提高,新产品的不断开发,对食品包装的要求也越来越高。 食品包装的迅猛发展既丰富了人们的生活,也逐渐改变了人们的生活方式。同时,食品包装也是最能体现各个时代科学水平、生活水平、设计水平和文化背景的。越是发达的国家,商品的包装率越高,它是衡量一个国家经济发展水平的一面镜子。改革开放后,我国食品包装业发展迅速,已成为国民经济的重要产业。同时,它也是高技术、高智能的产业领域。随着时代的发展,人们对食品及包装的质量要求越来越高,样式越来越多,技术性也越来越强,这给我们从事包装设计的人员提出了更高、更新的要求,这也是时展的必然所在。 食品包装设计论文:坚果制品食品包装设计研究 摘要:通过感官评价的方式比较两种不同的包装材料以及密封、真空和铁基除氧剂包装方式对混合坚果制品的品质影响。结果表明,93.8μmPET铝塑复合膜包装明显提高坚果包装后的保存时间,并具有最佳的感官评价指标。采用铁基除氧剂的包装方式,均具有较好的包装作用,两组在坚果储存过程中,品质变化不明显。综上所述,93.8μmPET铝塑复合膜结合真空包装或铁基除氧剂包装可以明显保障坚果品质,并具有理想的感官评价评分,适合企业采用。 关键词:感官评价;铝塑包装膜;真空;铁基除氧剂 坚果制品受到各个年龄层消费者喜爱,坚果中除了具有大量的氨基酸、脂肪和大量的蛋白质以外,还含有多种微量元素和维生素,是传统的健康食品[1]。由于营养丰富,坚果制品的保质期较短,容易发生氧化、油脂酶解和呼吸作用等代谢活动,引起口感品质下降。采用塑料密封包装的方式可以延长坚果的货架期,但是当受到外界环境的影响,如高湿、光照和高温的作用,坚果的营养品质,风味和口感产生明显影响[2]。近年来,随着消费结构和经济发展变化,超市的覆盖范围增加,购买包装后的坚果制品的消费者比例大幅度增加[3]。我国食品包装业起步较晚,特别是对于坚果制品的包装研究较少,目前包装主要靠主观意愿或搬照外国同类产品的包装[4]。我国坚果资源丰富,不同地区均有当地特产坚果,采用先进的保证方式保持坚果的原有营养和天然风味,是我国坚果制品的发展趋势和方向[5]。目前,复合铝塑膜包装方式是将铝箔和塑料材质多层复合,由于对保证坚果良好口感并延长保质期有明显效果已经被多家企业采用[6]。本研究以口感体验作为主要的评估手段,结合保质期、包装材料结构与厚度和坚果仁加工工艺多个角度分析坚果制品食品包装设计,为坚果制造产业提供数据与技术参考。 1材料与方法 1.1材料 混合坚果仁(扁桃仁、松子、榛子仁、花生仁和核桃仁):购于吉林省长春市百货大楼;烧烤调料、生姜、五香粉、食盐、混合坚果仁:由吉林省某商贸公司委托加工;食品包装袋:大连齐海包装有限公司,采用93.8μmPET铝塑复合膜和普通塑料食品薄膜;铁基除氧剂:购买于东莞顶兴实业有限公司。 1.2仪器 DCV-10型远红外线食品烘烤炉:湖南天恒食品机械有限公司;BDMW-B-PM-6型立式微波干燥:博达微波;BED-100型单室真空机:宁波市丰茂食品机械有限公司。 1.3方法 1.3.1样品预处理 称取10kg混合坚果仁,充分混匀后加入坚果烘烤调料腌渍3h,取出放置于烤箱中烘烤熟,室温冷却后称重,之后准确称取100g混合坚果仁为1份,取100份样品。 1.3.2包装分组与处理 100g混合坚果仁为1份,取60份样品。所有试验样品的分组情况见表1。取普通塑料食品袋30只和铝塑复合食品袋30只,每10个样品分为一组,共分成6组。将第一组及第四组直接封口密封处理,热封时间为7s。第二组和第五组20份样品抽真空,真空时间为30s,热封时间7s,在第三组和第六组20份样品中加入铁基除氧剂,包装完成后所有样品均进行微波加热灭菌。所有样品包装后处于高温高湿度环境中,放置时间为240d,定期抽样进行口感体验评价。 1.3.3感官评价与保质期评价 根据GB/T22165-2008《坚果炒货食品通则》中相关的感官评价方法和根据侧重于口感的原则设计打分指标[7]。采用表读法的方法进行感官评价,包括5分~0分共6个评分度,最好为5分,随着评分降低,品质下降,严重的为0分。同时在评价过程中考虑保质期的问题,即达到0分为变质。选择加工企业10名经验丰富的工人,分别从色泽、脆度、口味、气味等4个方面进行评分,评分结果保留至小数点后两位。1.3.4数据统计试验数据均采用SPSS18.0数据统计软件处理,感官评分取平均数。 2结果与分析 将6组混合坚果仁微波灭菌后放置于室温干燥避光的环境中保存,分别在第10、30、60、90、120、150、180、210、240天对混合坚果仁进行感官评价,根据感官评价标准让5名工人对每份样品进行的外观、硬度、味道和气味进行分别打分,对评分进行统计后所得结果见表2。 2.1口感体验情况分析 由表2的结果可知,采用不同的包装方式对混合坚果仁的感官指标影响明显。第一组初始感官评价评分均为5分,30d时样品的果仁色泽发生改变,出现色泽暗淡;60d时,4项指标均发生下降,其中气味指标评分下降明显,有轻微不愉快气味发出;120d时,气味指标评分已经下降达1.2,不愉快气味明显,口味指标评分达到1.8,出现轻微“哈喇味”感官体验变得较差;到180d时气味指标评分接近于0,不愉快气味明显,同时口味指标评分为1.2,“油哈味”明显,判断接近于变质,感官体验极差;在试验结束的240d时,样品坚果色泽、口味和气味评价评分为0,判断属于变质状态。第二组初始感官评价评分均为5分,60d时样品果仁色泽评分和气味评分开始下降;90d时,口味评分开始发生下降;120d时,色泽和气味指标下降明显达到4.2,口味评分轻微下降达到4.4;180d时口味和气味评分均为3.60,有轻微“哈喇味”,感官体验下降明显;在试验结束的240d时,样品坚果色泽、脆度和口味评分均为3以上,处于可接受状态,而气味指标评分为2.4,评分较低,不愉快气味明显,我们认为在这种包装组合下,在储存后期坚果口感体验较差。第三组初始感官评价评分均为5分,在120d时,样品的果仁色泽和气味评分发生下降为4.80;在第150天时,果仁口味评分开始下降;在第180天时,色泽,脆度,口味和气味4项指标评分均下降;在第210天时,气味指标评分下降明显,达到3.8分;在第240天时,气味指标评分再次下降,达到3.6分,我们认为在这种包装组合下,在240天内可以较好的保证干果口感。第四组初始感官评价评分均为5分,第30天,样品的混合坚果气味发生改变,出现评分下降;第60天,口味评分出现首次下降;第120天时,口味指标已经达到2.8,出现轻微“哈喇味”,色泽和脆度评分变化较轻微,总体感官体验开始变差;到第240天时气味指标为1.4,不愉快气味明显,同时口味指标为1.2,“哈喇味”明显,我们认为在这种包装组合下在240d的储存尾期口感较差。第五组初始感官评价评分均为5分,在第90天时,样品的口味和气味评分发生下降;第120天时,口味和气味评分均为4.6;第180天时,口味和气味评分下降为3.80;第240天时口味和气味评分下降为3.20和3.40,我们认为在这种包装组合下,混合坚果储存期内口感较佳。第六组初始感官评价评分均为5分,第180天,坚果品质保存效果较好,所有感官评价评分均维持在5分;到第210天,色泽和气味指标评分开始下降均为4.8;第24个月气味指标再次下降至4.6,我们认为这种包装方式在感官评价中效果最佳。 2.2不同包装材质对产品感官的影响 由表2得到的感官评分可知,普通塑料膜包装的混合坚果仁的各项感官评价指标评分均低于93.8μmPET铝塑复合膜。随着储存时间的延长,普通塑料膜包装坚果感官体验明显下降,最低评分为0分,属于变质状态。而93.8μmPET铝塑复合膜包装后让混合坚果的品质更加稳定,尤其在口味和气味指标上可以明显保证新鲜度,使坚果的口感更好。2.3不同包装方式对坚果感官品质的影响由表2结果可知,在相同的包装材料和相同的灭菌方式下,我们比较使用不同包装方式对坚果品质的影响,发现使用铁基除氧剂的对坚果品质保存效果最好。在使用这一研究结果与文献报道接近,铁基除氧剂具有抑制坚果氧化值超标的功效,在240天后,93.8μmPET铝塑复合膜结合铁基除氧剂的包装组仍未出现任何口感下降现象,这种包装组合可以延长坚果制品的货架期,有效解决食品储存销售过程中出现的氧化变质问题。 3结论 各种坚果制品中富含油脂,在阳光照射和氧气作用下,对坚果的油脂氧化过程有明显的促进催化作用[8]。因此在坚果制品的储存加工过程中要避免各种环境因素的影响。坚果制品的包装方式和包装材料多样,对坚果制品的质量影响也不同。与现在常用的检测技术相比,感官评价的方法更为直接,可以设身处地的从消费者的角度出发,直接判断坚果制品品质[9]。真空包装可以为坚果提供无氧环境,有效避免氧化,加工成本较低;铁基除氧剂与真空包装类似,除氧效果明显。而从视觉角度上分析,加入铁基除氧剂的坚果包装袋更适合丰富的图案设计,从视觉角度具有明显优势。如何选择安全、经济的包装方法和包装方式来保证坚果包装食品的品质已经成为大量企业的核心问题,本研究通过感官评价试验提供了一种可以供企业参考的检测方法和包装技术,具有一定的推广价值。 作者:段雷 单位:吉林动画学院 食品包装设计论文:低碳时代下食品包装设计研究 摘要:本文讲述了食品包装设计的演变以及研究了在低碳时代背景下的食品包装设计的突破,和对过度设计的反思,以实现包装的低碳化,推动可持续性发展的设计进程。低碳设计已成为当下设计师必须思考的首要课题。 关键词:低碳;食品包装设计;可持续性发展 一、什么是食品包装设计 食品包装设计是结合消费者的心理,再加些艺术手法将食品信息直观传达给消费者的创作过程,是设计师的综合素质的考量,内容包含图片,文字,色彩,外观等。带给消费者更直观的信息感受,是打动消费者购买欲望的关键所在。上市食品产品的推广失败有时和包装设计不当有着密切的关系,例如:由于设计师经验缺乏造成一些食品商家由于对企业文化设定不到位,既没能第一时间就直观反映出有关食品的确切信息,又没能很好得勾起顾客的购买欲望。例如一些礼品包装为了迎合消费者虚荣的不良心态,将包装做成烂俗形象,只为赢得一时的销售额度,但久而久之带来的负面影响却更难改观,得不偿失。食品包装设计也是品牌形象的设计,它不仅可以为消费者传达最直接有效的信息,例如配方和生产日期等,又能让消费者更快速准确的记住产品形象,不仅方便区分不同品牌的同类食品,好的设计更是能让产品在竞争者里脱颖而出,好的设计代表着企业的良好社会形象。 二、现代食品包装设计的演变 食品包装产业一直是一个大量的资源浪费、以及材料的后续污染,容易造成环境污染的行业。随着倡导低碳时代的到来,食品包装设计在设计行业中有着不可撼动的地位。随着经济社会的发展,人们在满足温饱之余开始追求高水准生活品质,物质观念也由最初的无追求或追求实用性转变成了对美观、档次的追求。食品包装也受到了影响,由最初纯粹只为保护食物方便携带的单纯目的,演变出了一项新功能,那就是通过最大美化产品来提高产品价格,带来高利润。然而随着人们对物质的要求越来越高,企业产品竞争愈演愈烈,为了赢得消费者的眼球,食品包装开始过度装饰,过度追求“精美华丽”,造成“装饰过盛”的不良趋势。而现在,由于一些消费者缺乏理念,食品企业的目光短浅,设计师的盲从,才导致今天的部分产品设计不合理、浪费资源、大大增加了环境的负担。我认为,食品包装设计在力求创新时,也应当寻求出一个让经济与环境共赢的办法,让环保成为现代设计的主流。人们曲解了食品包装对于人类最初的意义,食品包装也应该回归本真,在多功能上进行研究和升级。 三、低碳时代对包装设计的影响 1)什么是“低碳”。低碳生活,是近几年一种新型生活方式,更是一种对生活的新态度。所谓低碳生活就是在生活中尽量低排放、低污染、低耗能,降低二氧化碳的排放量,是选择了一种健康可持续的生活方式,是现代环境复杂下的社会可持续发展的必然选择。在资源浪费严重、材料的后续污染、全球低碳经济日益复杂的大背景下出现了低碳食品包装设计这一设计理念,这种大环境下食品包装设计产业提出了新概念、新思路、新要求,这些新观念使食品包装设计要强调实现可持续发展和视觉传达美感相统一。这不仅仅追求最大限度的展现包装的功能,表现包装的视觉感受,还要尽可能的做到绿色低碳,例如减少包装材料的大量资源浪费以及后续材料的污染,改变以往设计师以及消费者追求注重表面装潢、注重装饰豪华的包装设计理念,提倡使用低碳、绿色、环保、健康的材料。构建低碳绿色生活,也是食品包装产业环节中较为重要的一方面。低碳食品包装的探寻之路是可持续发展设计的必然趋势。现今,低碳的生活方式已成为一种时尚,一种新的价值观念,造就了低碳设计的发展趋势。食品包装设计就是其中之一,这些影响来源于消费者价值观的转变,印刷科技信息的更新,时代品味的进步以及全球当下生态环境保护者们的呼吁。人们在环保意识越来越清晰强烈的社会背景下,营销与推广也受到了低碳绿色环保越来越多的指导与影响,例如食品与包装设计的协调统一、食品包装的设计与材料、以及包装尺寸和造型等;而低碳绿色的食品包装设计所发挥作用的程度,也直接影响着食品的销售,这个观念既是食品销售的前提与方向,同时也决定了所销售食品的最终命运,也是未来是否能够成功建设品牌形象以及公司企业文化起着不可或缺的作用。因此,所以设计师在设计的过程中要充分考虑受众者的真正需求,真正实现消费者、食品的包装、环境建立促进和谐共生的社会趋势,走低碳经济、低碳生活的发展道路,充分感受到真正的以人为本的设计宗旨。 2)对包装设计的影响。因为低碳时代中的包装设计,要系统性地控制整个包装的设计和生产以及使用回收的过程。所以在设计方面并不单是只追求其中一个环节点的设计,而是要在包装的整个生命周期都要贯彻低碳设计生产的理念。要有系统性的设计,要有逻辑性地进行思考和分析,要将不同的环节联系起来,把各个方面有可能所产生的影响和后果一一列举出来,从而尽可能最大程度上减少和控制排碳量以及是否有可能产生其他污染物质的问题。 3)对包装材料的影响。在全球倡导低碳环保的社会环境下,包装材料向低碳标准靠近已成为当下主流趋势。充分利用好环保可回收降解材料,尽可能减少包装上的资源过度消耗及包装废弃物对自然环境造成的污染。在包装设计追求创意时尽量避免过度包装所造成的浪费,也不要一味盲目追求档次而忽视包装回收再利用的可能性,否则必定会使废弃物的回收和利用造成困难。利用原生态材料或可回收性材料,不仅可以减少对环境造成的污染,更能使物品的达到再循环再利用的目的。 4)对附加功能的研发与创新。在低碳经济时代下,环保的呼声越来越高,人们的消费观、社会价值观也在随着时代进步,环境问题已经成为全民关注的热点。但要怎样设计才能有效避免包装浪费呢?首先以最少材料最大程度发挥材料的作用,比如结合建筑形态和几何组成的最大承重限度加入到包装设计当中,科学承载食品体积减少浪费。其次,增加包装的附加功能也是解决问题的关键,使一物多用避免一次性包装产生的浪费,比如DIY动手拆开组装成其他装饰物件,真正达到再组装,再利用,再循环,不仅给人们的生活带来动手创作的乐趣,久而久之给还人们塑造了一个正确的审美与购物观,加强人们的低碳观念,将全民环保真正得进行下去,最终将食品包装设计引向良性竞争。好的包装设计是可以从食物出发,潜移默化得引导着当代人正确的消费观念和生活习惯,为人类引导正确的生活方式才是改变不良现状的根本。在这新时代环境下,低碳包装设计代表了新型先进的理念,最大程度提升产品包装的再利用率,着重拓展研发产品包装的附加功能将会是未来可持续发展的必然趋势。 四、总结 在这新时代背景下,低碳包装设计代表了新型先进的理念,既要认识到保护环境与节能减排的重要性,也要注重资源的合理利用,尽可能的避免碳排放量对大自然环境的毁坏。而设计师对食品包装的多种功能的属性研究,开拓创新食品包装的其他附加功能会成为未来低碳绿色设计的重中之重。增强食品包装的使用频率,使人类的生存环境与生态系统能够有机的统一。 作者:吴佳倩 单位:东北电力大学 食品包装设计论文:用户体验在儿童食品包装设计中的应用 摘要:随着社会的不断的发展,社会经济形态也逐渐转为体验经济,在儿童产品包装设计过程中,引入用户体验设计方法,不仅满足社会的发展需求,还能够促进产品附加值的提升,从而对消费者产生带来更多的体验。本文主要研究用户体验在儿童食品包装设计中的应用现状,探究用户体验在儿童食品包装设计中的发展前景。 关键词:包装设计;儿童食品;用户体验 儿童食品包装设计主要是对儿童食品进行包装,从而吸引消费者产生对该产品的购买欲,而儿童食品的目标消费者就是儿童,为了达到消费的目的,基于用户体验的方式进行包装设计,不但可以真实的了解消费者的购买需求,还可以通过独特的设计方式让家长认可,从而使产品获得更广阔的消费市场,另外基于用户体验的儿童食品包装设计,还能够在某种程度上发挥教育启迪的作用。 1用户体验在儿童食品包装设计中的应用现状 1.1本能体验的应用 在用户体验中最为基础的就是本能体验,本能体验应用到儿童食品包装设计中主要是利用人们初次接触儿童食品的感觉来吸引消费者,主要是情感体验、感官体验。消费在接触的时候会直接的产生喜欢和不喜欢等感受,然后在包装设计时就可以利用其真实感受来决定儿童食品的包装设计形式,以新奇的外观、良好的触感等,让用户在看到产品时产生想要购买的想法[1]。 1.2行为体验的应用 行为体验在儿童食品包装设计中的应用主要是强调其功能以及用户使用产品之后的感受。行为体验在包装设计中的应用有助于提升体验质量,促进包装功能的良好运作,充分发挥包装的功能,为消费者使用产品带来更高的满意度。如儿童食品中的包装袋大部分的打开方式都是通过撕开封口处的锯齿的方式,但是在实际操作中,需要很大的力气才可以打开,对于儿童来说非常困难。利用行为体验的方法,在了解这一使用问题的时候,在对其进行设计时设计师们就采取加大锯齿的方法,方便消费者轻松的打开包装袋,提高包装设计的合理性,为消费者的使用带来更多便利[2]。 1.3反思体验的应用 反思体验可以引起用户的回忆或自省等思考行为。这体验包括了儿童食品用途和文化背景等方面的信息。当儿童食品包装设计能够引起消费者联想到这样产品所具有的文化背景,或者可以让消费者与食品包装之间进行互动,从而激起消费者的创造力,这些就是反思体验的应用表现。在应用这一体验的时候需要设计师精准的把握消费者的心理,这时非常困难的用户体验。而且在消费者的成长环境和年龄的变化中,反思体验也会相应的发生改变。所以在应用这一体验进行包装设计的时候要针对特定的人群而设计。 2用户体验在儿童食品包装设计中的发展前景 2.1儿童食品包装设计中应用本能体验的策略 首先设计独特的儿童食品包装造型,目前儿童食品的包装媒介具有差异性,但是优秀的包装设计的共性在于,利用可以激发消费者的强烈的本能体验的元素放大儿童食品的属性。设计大胆的包装造型,从而吸引消费者的眼球,增强购买需求。如某饮料包装造型设计成了灯泡的形状,并加以明快的色彩搭配,对于儿童来说这种包装造型既有趣又新颖,而且饮用的时候也会给人一种汲取能量的感受,充分激发儿童的好奇心,从而帮助该产品占据更广阔的消费市场。其次运用富有吸引力的包装材质。消费者除了可以被食品的包装外形所吸引之外,包装材质也可以吸引消费者,传统的包装材质对消费者来说已经没有新鲜感,在设计时就可以针对这个问题,使用新型的包装材质,如在儿童食品的包装时可以选用纸质包装,不但给人全新的感觉,而且使用过后的包装还可以进行循环利用,符合时展中节能理念[3]。 2.2儿童食品包装设计中应用行为体验的策略 儿童食品包装设计中应用行为体验主要是通过设计来增强消费者与食品之间的互动,充分发挥包装设计的功能。可以通过对原有结构的改进,在儿童食品包装的种类多样化发展趋势下,在其设计中难免会存在不合理的问题,若是对这些不合理的地方进行改进,使其更适宜于消费者使用。如在某饮用水的设计中,在瓶身的腰身部位,设计一些凹槽,使消费者在使用的时候可以更加方便的抓握瓶子,给人一种舒服的感觉。而且其设计大号的瓶盖,不但给人新颖的感觉,也可以便于儿童消费者将其取下用作小水壶,将饮料倒在瓶盖中饮用。从而增强包装的功能作用,促进产品附加值的提高[4]。 2.3儿童食品包装设计中应用反思体验的策略 在应用反思体验进行设计时,可以注重对消费者的思考的引发进行设计,利用反思体验传递更多的产品信息。在儿童食品包装设计中应用,还可以利用反思体验来激发儿童的创造力。如在某饼干的包装盒设计中,将其设计成可拆卸的纸板,当儿童消费者将饼干吃完后,就可以利用这些纸板装饰成不同造型的盒子,从而培养儿童的操作能力和创造力,发挥包装设计的教育价值。 3总结 综上所述,通过对用户体验在儿童食品包装设计中的应用的深入研究,从中可以了解到将不同的用户体验方式应用到儿童食品包装设计中,不但可以吸引更多的消费者购买产品,还可以将食品包装的功能和作用充分的发挥出来,通过包装和儿童的互动,激发儿童的创造力,从而提高儿童食品的市场竞争力。 作者:刘晓晗 单位:西安工程大学 食品包装设计论文:食品包装设计的情感化体验 摘要:信息技术的高速发展,让电子商务变得更为具体,随之而来的网购浪潮,孕育了一大批出色的电商品牌。文章通过分析具有代表性的互联网食品包装设计,结合消费者的情感需求进行研究,并从包装的图形、材料等几个方面探索食品包装的情感化策略,从而更好地引导互联网品牌市场的发展,增强品牌竞争力。 关键词:互联网品牌;情感化设计;食品包装设计 一互联网品牌的产生 科学技术的高速发展使得互联网消费变为可能,人们的生活方式也随即发生着改变,特别是购买商品的渠道已经不仅仅局限于实体店,而有相当数量的产品销售来源于互联网。淘宝网自2003年成立开始,逐渐变成家喻户晓的网络零售商圈,将人们引入到网购的浪潮中,与此同时造就了一大批成功的网络品牌,诸如:三只松鼠、新农哥、楼兰蜜语等。这些品牌的形成,既是顺应时展的产物,也是符合当下消费者的购买需求。在这以前,国人大都习惯从菜场、超市等卖场直接购买食品,然而这些店铺有限的空间限制了食品的数量与新鲜度,消费者常常不能一次买到所有需要的食品,而花费大量的时间与精力辗转于各个卖场。于此同时,从网络进行购物所承担的商品价格要远比实体店便宜,食品直接从产地运送到消费者手中,在流通过程中没有商层层赚取利益差价,消费者也不必承担实体店运营带来的店面租金以及维护打理费用,这些都让网络消费能够享受到更低廉的商品价格,也更容易受到人们的青睐。低成本、多选择俨然成为网络品牌出现的最为重要的诱因。快节奏的生活方式,让人们疲于花时间去实体店消费,也厌倦了导购员喋喋不休的洗脑式营销方式。网上购物完全可以利用碎片化的时间,在电脑或者手机前,轻轻敲击几下,一个包装完好的包裹就在一天或者几天后达到消费者的手中,让商品来得更加轻松与快捷。快递直接送到消费者手中,节省了很多路途耽搁的时间与费用。消费者完全可以足不出户就品尝到来自世界各国的时令水果,也可以随心所欲购买不同产地的美味。凭借丰富的产品、合理的价格、有保障的品质,一大批网络品牌应运而生。 二包装与情感设计 当商品的包装成为吸引顾客购买的方式和引导消费的手段时,代表着人们的生活方式和社会价值取向发生了变化,更多地从功能消费转为审美消费。这就要求包装设计的中心应该倾向于消费者的心理因素而非其基础功能。而网络消费的行为特点在于,没有实体店经营,因此顾客无法至关看到实物,而完全依靠网络平台所呈现的产品包装和文字图片说明,因此,重视食品包装情感化设计可以更好地让消费者产生情感共鸣,从而产生购买行为。唐纳德•A•诺曼在《情感化设计》中提出,情感化应分为三个层面:本能的、行为的、反思的。 1本能层 本能层设计关注的是外观,商品到达消费者手中首先关注的是商品外包装,是否能产生愉悦的感受,是最基础、最直接的感官刺激,它所体现的是包装的整体形式构成。本能层设计往往采用丰富的色彩、别致的造型,具有亲和力的宣传语,引发人们的情感联想和对于美的追求,美的事物总是能勾起人们心中美好的记忆,产生积极和愉悦的情感。在受到产品外观感染的同时,往往会会忽略它细小的缺陷。任何一个注重情感需求的设计师,必然希望自己的作品是符合受众审美趣味的,能够巧妙地启发用户与产品间的情感体验。 2行为层 行为层面关注的是操作体验,操作的方便能够带来更好的使用感受。如包装的开启方式是否方便,是否会让消费者产生烦躁不安,甚至是厌倦的情绪。有时食品一次食用不完,商品包装本身是否自带密封装置,如图1三只松鼠品牌在包装内随包装赠送果壳垃圾袋与湿纸巾,方便消费者可以随时随地享受美食,这些细节的设计都会直接影响消费者能否享受顺畅与无障碍的使用体验。 3反思层面 反思层面是将用户使用过程中的心理体验、行为习惯、视觉认知等精神层面的需求及使用后的反馈融入设计,使用户在使用时能够获得积极的情感体验。设计物的自身要素以及这些要素的组合能给人带来直接的情绪感受和情感体验,这些造型及要素能让人有意识或无意识地联想到具有某种关联的情景或物品。[1]设计师发挥着沟通食品与消费者之间的桥梁作用,这种交流的出发点应当从消费者的心理需要出发,紧紧围绕消费者的情感体验,从而使消费者获得愉悦的心情和美好的感受。比如三只松鼠品牌食品包装中采用了憨态可掬的松鼠造型,松鼠最爱的食物是坚果,当消费者产生吃坚果的想法时,再看到可爱的松鼠形象时,此时很容易引起共鸣,同时活泼生动的卡通造型也会令人产生轻松愉悦的情绪,暗示着产品所能给人带来的幸福感,相比在包装上放几颗坚果来说,这样的包装更具有亲和力和感染力。因此,关注食品包装的情感体验俨然成为设计中的焦点问题。 三如何增强商品包装的情感因素 很多情况下,我们会发现消费者的购买情绪并不是源于对商品的需要,而是因为看到产品后所产生了一定的感性需求,商家通过各种视觉元素为产品从包装到商品内容营造了一定的感性情境,在较短的时间内与设计受众达成情感交流,从而将理性消费转为一种感性消费,它所扮演的是“无声的推销者”这一角色,同时完成了树立和维护品牌形象的目的。感性消费相对于理性消费形态更应当考虑到整个消费过程中消费者的心理满足感,而网络中出现大量同质化的商品,给予了消费者更多的选择空间。怎样才能够脱颖而出,被消费者选中并购买,除了商品本身的物有所值外,其包装中的情感化设计也成为了竞争中的关键问题。与此同时在首次购买后,还能让消费者产生回购情绪。为了达到情感化设计的要求,设计师往往要回归到视觉传达设计中的基础元素上,通过一定结构组织起来,从包装的形态、材质、色彩、方式和文化背景等方面,共同营造出愉悦的情感享受,让使用者在与商品的接触过程中产生欢乐、趣味、轻松的情感交流。 1图形与文案中的情感表达 我们身处在“读图时代”的信息化浪潮中,图形可以提高商品包装的传达效果,是表达情感的重要视觉元素。从互联网购买商品完全依靠网页中的产品介绍与包装促成消费,这是基于消费者在网站中能够接受到关于商品功能、品质、档次等有效信息。现代人承受着来自工作、生活、家庭、学习等多重压力压力,需要一种方式去缓解这些压力造成的情绪低落。从视觉角度出发,如果产品包装能够带来轻松、快乐、活泼的审美享受,必定会引发情绪上的放松,受到消费者的青睐。设计可以考虑从自然界去汲取设计的灵感,以花草树木、动物等形象为原型进行设计,用生动活泼的造型勾起人们对自然的热爱,对生活点滴的回忆。也可以增加包装的趣味性,引起消费者的关注与兴趣,图形化的视觉元素有利于受众产生丰富的联想,从而形成商品与人之间的互动情感体验。除了通过图片增加情感体验外,文案也是打动消费者的重要手段。用一些轻松的话语,或是具有提示性的短句,形成风趣而又有亲和力的语句,如图3所示,利用亲和力的话语让消费者产生关怀和体贴的情感体验,引起消费者注意时同时产生轻松愉快的情绪。利用轻松活泼的图形和文案来引导消费者对商品的喜爱,可以激发消费者的潜在消费冲动,从而产生购买行为。 2材质的情感表达 包装材质的选用可以直接影响到产品的最终视觉效果,不同的材质会给人不同的心理感受,不同的肌理、光泽度等也会使包装呈现不同的质感,人们通过联想对包装的材料产生不同层次的情感。玻璃具有透光与反射性,在不同的环境中折射出不同的光芒,不同的造型也会对玻璃容器内的产品产生不同的视觉感受,全透明玻璃给人以清澈、纯粹的感受,半透明的磨砂玻璃,给人以含蓄、内敛的情感体验。纸是包装中最常见的材质,然而不同的纸质也会产生不同的情感体验,如珠光纸给人高雅尊贵的心理体验,略带粗糙的牛皮纸,给人以亲和与质朴的感觉。三只松鼠品牌的包装就是采用的是经过特殊处理的牛皮纸,其背面增加了防水过塑层,提高了包装的密封性与防水性,更加有效地保护好内在食物。材料的选用直接影响到商品的品质和消费者产生的心理感受,恰当的材料能够引发出各种情感,增强产品的互动性。 3色彩的情感表达 色彩是最容易产生情感属性的元素,设计师应当充分考虑不同颜色给人的感受,如热情的红色,清新的蓝色,稳重的黑色。不同的文化背景、风俗习惯也会影响色彩的感知,要了解各民族不同的颜色使用习惯与禁忌,考虑运用色彩对比的手法,合理进行颜色搭配,给人以直接的感官刺激。色彩作为包装设计中的重要成分,有时不同的色彩还在暗示着消费者包装的开启方式或注意事项等。 4开启、使用、回收过程中的情感表达 商品包装对于消费者而言,有三个使用过程,首先是开启方式,商品包装开启方式的情感化表达在于它能与消费者之间产生互动与沟通,网络销售的产品,通常会有两层包装,一是商品本身的外包装,用于宣传和保护商品,为了更好地保护商品,商家往往会给包裹裹上厚厚的胶带纸,保护其在运输过程中不至于散架,在一定程度也可以增加其防水性,而这时通常需要消费者花费一定时间去拆除,这时候难免产生一些厌烦情绪,因此,对于开启包装的方式,怎样消除其不良情绪,也应当是设计考虑的焦点问题,如图4,在胶带中间添加一个开封器,滑动开启包装盒,从而减少了剪刀慢慢剪开包裹时的负面情绪。好的开启形式会促使消费者产生急切想要拥有产品的欲望,而且能强化消费者对产品的认知和信任,并在使用过程中深刻感受到快捷、便利、趣味、满足等人文关怀。[2]设计师需要考虑到不同内容物的特性和包装本身的属性,设计出便捷、适宜、合理的开启方式。其次,在使用过程中是否能产生方便的使用情感,有些食品可能一次吃不完,如密封性不好将影响食物的再一次使用,因此设计出合适的防漏气装置也能够激发食用者对产品的好感,三只松鼠品牌随包装赠送一个密封夹,如图5,新农哥包装自带密封条,食用者一次食用不完,都可以用密封条或密封夹进行袋口的密封。最后,包装容器的设计除了要求设计风格与形式的尽善尽美,更希望通过合理的包装解构设计,使包装的基本功能发挥后还能有其他的作用于功能,避免包装的随意丢弃,造成整个社会的资源浪费。[3]让消费者动手对包装进行改造,如设计成收纳盒,这样的过程中又加强了包装与消费者之间的情感互动体验。若不考虑其另外的使用价值,也需要使用科学的包装结构,方便消费者使用完以后进行拆卸、存放以及回收,避免产生一些负面的情感。小结在互联网时代下食品包装设计越来越多的注重人的情感需求,设计师应当以人为本,努力提高包装给予受众的情感体验。分别从本能层、行为层、反思层出发,充分考虑图形文案、材质等因素对情感表达的影响。相信随着需求的不断改变,设计要求的不断提高,互联网消费时代下的食品包装设计将呈现出更加完美的状态。 作者:袁媛 单位:盐城工学院设计艺术学院 食品包装设计论文:色彩通感效应在食品包装设计中的应用 一、什么是色彩通感效应 人们对于外界事物的感知都是通过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉器官感觉的,其中视觉感官最为重要,科学研究表明,人从外界所获取的信息中,通过视觉所获取的信息达到信息总量的70%以上。一般情况下,人的这些不同的感官彼此之间是各司其职,获取不同的信息,但在特殊情况下,这几种感官功能却能够相互转化,彼此沟通,如把视觉感官的信息转换到味觉器官上。这对设计作品的信息准确传达有帮助和启发。由各感官联合作用的信息都可以运用在食品包装设计中。这种由不同感觉之间产生相互作用的心理现象,即对一种感官的刺激作用会触发另一种感官的现象,在心理学上被称为“通感”现象。而色彩通感指的是人受到某种色彩视觉刺激时引发其他感官的感觉,即色彩可以通过人的视觉作用于人的生理及心理。色彩通感是人类具有的心理、生理现象,与人类生活的固有经验分不开。人们看到不同的色彩,受到由色彩的色相、色性的构成与变化的强烈视觉刺激时,就会产生与之相应的通感效应。 二、色彩通感效应在食品包装设计中的应用与表现 饮食文化讲究色香味俱全,食品包装与日用消费品包装最大的不同之处在于,食品包装在表现食品属性的同时,必须充分激发消费者的食欲和知觉联想。作为食品包装设计中的首要要素—色彩,及由色彩产生的通感效应就变得很重要了。如果不注意食品包装表现食物味道的属性,其包装也就不能对消费者产生足够的吸引力。色彩通感在食品包装设计中最常见的是色味、色嗅等通感现象。 (一)色彩与味觉 从味觉的生理角度分类,人大概有五种基本味觉:酸、甜、苦、咸、鲜。生活在不同地域的人味觉的分类也会不同,以中国人的饮食习惯为例,除了这五种不同味道之外,每种味道因浓淡、组合的不同而表现出不同的味觉信息。如果在食品包装上试图要表现这些丰富、多变的味觉信息,并且还要向消费者传达正确的味觉信息,包装设计者就需要依据人们在长期的经验积累中总结出的色彩规律作为设计的科学依据。一般来说,淡红、淡黄色感觉有甜味,绿色感觉有酸味,黑色感觉有苦味,红色感觉有辣味。在食品包装设计过程中视觉和味觉之间的通感效应需要通过色彩作为媒介。设计师在表现食品味觉时采用的主要方法就是恰当的色彩设计,消费者同样是从食品包装或者食品广告中的色彩信息来感知味觉的。如蛋糕类食品的包装设计最好用淡黄色,这样可以很好地表现蛋糕的香甜、松软的口感,消费者一看包装就能感受包装中食品的美味。在所有食品包装设计中,儿童食品包装的色彩最为鲜艳,功能最为多样化。这与儿童的视觉心理特点是分不开的。例如,美国专门做调味酱和儿童食品的亨氏公司,在推出专为儿童设计的调味番茄酱之前,对1000名儿童做了色彩喜好的科学调查,随后开发了很多新的颜色组合,更好地迎合了儿童消费者,从中能看出色彩在儿童食品包装设计中的重要作用。在超市的食品区,如果稍加注意就会发现,货架上摆放的食品包装多采用鲜艳的颜色,这些亮丽的大红、翠绿、浅黄、湖蓝等暖色调让人很快就注意到了,继而想要更深入地了解产品。这些颜色还可以表现出食品的味觉信息,便于消费者选择自己喜欢的口味,如来自意大利的“阿尔卑斯牛奶糖”在中国上市,它以独特的口味、新颖的包装吸引了无数人的目光。阿尔卑斯糖果就设计了很多种不同色彩的包装,而且一种色彩代表一种口味,如红色棒棒糖让人联想到草莓口味,橙色的糖让人联想到橘子、橙子的味道,紫色的糖让人联想到葡萄的味道,绿色的糖让人联想到青苹果的味道,棕色棒棒糖代表可乐口味。从以上成功的商业案例中看出,恰当的色彩可以促进人们的食欲,而单调的或者不恰当的色彩搭配则让人生厌,所以了解和掌握色彩味觉的通感效应对食品包装色彩设计具有很重要的意义。它可以准确传递出食品的味觉信息,表现该食品的特点,从而吸引消费者去购买,发挥食品的品牌优势。 (二)色彩与嗅觉 在人的所有感觉器官中,嗅觉是最敏感的。研究表明,鼻子可以记忆1万多种味道,而且更令人难以置信的是,看不见、摸不着的嗅觉记忆竟然比视觉记忆更准确。嗅觉与记忆和情感紧密联系,我们生活在各种味道悄然展示的空间中,感受着味道对生活所产生的重大影响。在食品包装设计中,色彩与嗅觉的通感也产生于生活的经验。如蛋糕卷的米黄色外包装上面除了色彩的设计外,还有香味散发出的缥缈雾气图形设计,更加深了嗅觉的体验,让人仿佛闻到了奶油的甜香,从中可以看出色彩嗅觉对食品特性表现的影响。这是非常重要的一种通感效应,利用色彩与嗅觉的通感可以在包装上很好地反映商品的属性。即使色彩与嗅觉的通感效应很强烈,但也不如食品真实的气味更具说服力。为了保持食品的新鲜度,食品包装都用各种各样的包装材料将食品包裹得严严实实,一点儿气味都不会透出来。如果食品的气味能从包装材料里透出来让消费者闻到,消费者更能全方位地了解食品的特点,科学技术的发展让这一设计理念的实现成为可能。日本的一家公司开发出一种能够散发出香味的薄膜,已经运用到食品及蔬菜的包装上,让人在不打开包装的情况下就能闻到该产品的味道。相信未来科技的发展会给包装设计带来全方位的感官感受。 作者:郝凤枝 张高峰 单位:山西工商学院 食品包装设计论文:图形在儿童食品包装设计中的运用 摘要:由于认知心理的原因,儿童食品包装具有它的特殊性,图形成为了儿童食品包装中最为重要的设计元素。设计者们需设计出较为趣味的拟人卡通形象,或者运用趣味的图形元素来营造出较为童趣的包装产品画面,以迎合儿童的审美及趣味性的需求。 关键词:儿童食品;包装设计;图形语言;认知心理 商品包装的首要功能是保护产品不受损坏,但当今时代,单纯保护产品的包装已不足以应对越来越激烈的市场竞争。为了扩大商品的销售,商家与设计者们在满足了人们的物质需求后,更注重创新与消费者审美的需求。儿童处在特殊的年龄阶段,其认知心理与审美观都与成人有着很大的区别,如何使用设计元素以吸引儿童的眼光,促进商品的销售量,成为设计者们不断探索与研究的方向。图形,作为设计元素中极为重要的一环,在儿童食品包装设计中起着重要作用。 一、儿童食品包装的特殊性 由于儿童处于特殊的年龄阶层,他们受教育的程度较低,对事物的感知能力与成人有着极大的区别,所以在设计儿童食品包装时,应与成人区别对待,设计者必须充分了解儿童的心理与生理特点,设计出吸引儿童的包装。它的特殊性主要表现为色彩、图形与造型。而图形的特殊性主要表现为趣味性。“图形”一词的英文表述为“graphic”,其因能够跨越地域限制、突破语言障碍、融合文化差异而常被称为世界型语言[1]。图形具有极强的视觉效果,较之文字,它同样具备传播产品信息与特点的特性,且更富有趣味性。图形是一种用于视觉传播的语言符号,儿童受知识文化的限制,认识的文字有限,图形作为视觉语言,因其更为直观的表述方式,更容易被儿童接受。当今市场,设计者们都试图设计出趣味的拟人卡通形象,或者运用趣味的图形元素来营造出具有童趣的包装产品画面,来迎合儿童的审美及趣味性的需求,受到了儿童消费群体的普遍欢迎。 二、儿童认知心理的特性 随着年龄的增加,在购买商品时,儿童拥有越来越多的决策权。4-8岁的儿童,相较于年龄更小的儿童,其心智与活动能力都有了极大的提高,感知能力与思维能力也有了极大的增强。他们已经能分辨基本的颜色与形状,对夸张的图形与明度纯度较高的色彩有着更为浓厚的兴趣。受年龄的限制,幼儿的注意力很难长时间集中,他们极易为视觉刺激强、色彩、明度高的色彩与图形所吸引。这个年龄阶段的儿童,已经开始具备了自我意识,行为与思维模式也会因为性别的不同而产生变化。综上特点,幼儿思维能力与理解能力的提升,他们感知商品及其包装所传递的信息大大增强。由于他们无法长时间集中注意力,图形新颖别致的商品更能够吸引到他们。同时儿童的视力并未发展完全,要求图形要易识别,轮廓清晰。而产品包装设计的空间十分有限,这要求设计者们在有限的空间内突出重点,利用有限的版块创造无限的视觉效果。心理学家研究,如果图形的内容反映的是儿童熟悉的事物,儿童感知、理解水平就高,反之则低[2]。 三、儿童商品图形的主要分类 由于儿童认知心理的特殊性,图形较之文字更具有趣味性,更容易获得儿童的喜爱。所以,图形成为了儿童食品包装中最为重要的设计元素。如何使用恰当的图形以与商品相得益彰,提升商品的销售额也成为了设计师关注的焦点。目前,市面上的儿童商品图形主要分为这几大类。 (一)摄影图片的运用 实物图像以其真实性、强烈的视觉效果一直受到设计师的青睐。这是因为其图片有着极强的带入感,让人们通过摄影图片中人物神情的愉悦感产生共鸣;通过食物产生味觉感。消费者可以通过图片更为直观的感受到设计者所要传达的信息,比文字更具有说服力。特别对于儿童来说,图片比文字更容易令他们接受。图1为“COWGATE”品牌的儿童牛奶,设计者选用了一个可爱的幼儿作为商品的主打画面,他身穿奶牛服,皮肤白皙,健康漂亮,让消费者认为他是因为吃这款牛奶,才这么健康白皙。它让消费者潜移默化的产生了认同感,从而促进消费。 (二)绘画图像的运用 绘画图像指设计者通过简图或绘画的图像来构成包装设计。简图是指设计者通过抽象的绘画形式来构图,而运用得更多的是设计者通过绘画的形式来构成包装设计[3]。常见的形式为通过有情节的卡通故事或漫画氛围为包装设计营造一个吸引力极强的视觉效果。儿童生性活泼、爱玩,对描绘出来的场景会产生出丰富的联想,令他们产生愉悦的心理,来促进销售。如图2为“Lugard”食品包装设计。在产品包装上,设计者绘出了一个奇妙的动物世界,它们或蹲或伏在地上,一派悠然自得的景象,画面充满了动感,且富有趣味性,让人忍俊不禁,同时设计者采用了极为鲜艳的颜色来加强视觉元素,配合图形元素,强烈地吸引着眼球,让消费者难以拒绝。 (三)卡通形象的运用 动画片一直对儿童有着极强的吸引力,大多数儿童有自己极为喜爱的动画片,如海绵宝宝、喜羊羊与灰太狼等,设计者们经常会将他们绘制在包装盒上,当儿童们看到自己喜爱的卡通形象出现在食品包装盒上时,不自觉地有连带的喜爱之情,从而促进销售。动画片卡通形象的运用的好处是促进了销售,其缺点是衣服在卡通片的品牌效应上,很难实现自我的品牌价值,同时,如果未与卡通片出版商有合约,会产生侵权的法律风险。所以,更多的设计师更倾向于设计出本品牌的卡通形象来代言产品。这不仅宣传了自己的品牌,同时图形更容易使小朋友获得亲近感。如图3所示,此图为“PANDA”牌水果饮料,设计者使用了一只可爱的熊猫作为产品的形象代言。图形采用了拟人的手法,为可爱的熊猫配上了丰富的表情与姿势,画面充满了动感与喜悦感,熊猫置身于水果的海洋,画面既富有浓烈的趣味性,又具有极强的味觉感,是一款成功的包装设计产品。除此之外,包装设计上装饰元素也起着一定的辅助作用,美丽的装饰线与装饰图形能够丰富包装设计中的版面设计,增强画面的趣味性,由于儿童的注意力不够集中,任何包装设计中的图形设计元素都可能成为引起他们关注的焦点。所以在食品包装设计中运用也较为广泛。结语综上所述,儿童有着特殊的认知心理,图形设计元素在儿童食品包装设计中占据着重要的地位,通过趣味性的图形设计,能够提高食品包装对儿童的吸引力。当今社会,随着全球化经济的深入,市场竞争越来越激烈,这要求设计师们充分理解儿童的喜好,设计出令他们愉悦、满足他们心理需求的包装设计;同时设计出好的包装设计作品,为我们的儿童创造出一个好的审美环境,也是我们设计师们肩上所背负的责任。 作者:刘泱泱 单位:湖南第一师范学院 食品包装设计论文:文字设计在食品包装设计中的运用 一、食品包装设计中的文字设计功能及类型 (一)食品包装设计中文字设计的主要功能 食品包装设计中的文字一般主要包括以下两种功能:①可读性。可读性是文字的基本功能,是一种直观的传达信息的形式,主要是为了向消费者传达关于商品的相关信息。文字是信息表现的一种载体,食品包装设计时一定要注意文字应该尽量要醒目,识别度要高,使人们可以过目不忘。②形式美。对于食品包装设计而言,主要是为了美化形象,吸引更多消费者的注意,因此文字设计也要注重形式美。食品包装设计的过程中,一定要高度注重文字设计部分,一个产品包装设计中可以不用图形图象,但是一定要有文字设计。甚至有的时候整个画面都可以由文字来编排,这样可以有效增强食品品牌的鲜明感,呈现出一种独特、新奇的视觉效果,引起更多消费者的关注和重视。 (二)食品包装中文字设计的几种类型 1.说明文字。文字设计中的说明性文字具有很重要的解释说明作用,在食品包装中主要包括产品的保质期、生产厂址、组成原料、使用方法、注意事项、执行标准等。编排说明文字的过程中,应该注意印刷字体的规范化、标准化,同时还应该注意字体版式设计的科学合理化,从整体上合理编排布局文字,然后再进行适当的装饰设计。通常,包装设计中都是在侧面等不是非常重要的位置安排文字,也可以安排在包装背面。但是,排版的过程中一定要注重文字大小、文字字距、文字行距,尽可能使消费者可以快速、直观、轻松的阅读文字。当然,有时候也可以单独用一张纸打印需要说明的内容(用法、用途、注意事项等)附在食品包装的内部。总之,食品包装中的文字设计应该简洁明了、用词准确,而且还应该具有较高的辨认度。 2.品名文字以及品牌文字。食品包装设计中,品牌品名文字是其中的重要主体,也是向消费者传达产品相关信息的重要途径。品名文字、品牌文字不仅仅代表食品产品名称,同时也体现了企业产品品牌的形象,这样可以以直观的方式向消费者传达关于食品的基本信息,这对于食品包装设计也具有极其重要的作用。品牌品字字体设计的过程中,一定要满足产品商业性的内在特点,尽可能做到结构合理、创意新颖、艺术感染力较强、准确表达。比如,洽洽瓜子的包装设计中采用形象化方式展示“洽洽”这两个字,整个表现形态就好像两个开口大笑的方式,消费者看到后会有一种愉悦、开心的感觉。 3.广告文字。一般情况下,广告文字主要起到推销的作用,是为了宣传食品特点,这样可有效提高促销效果。对于广告文字,设计者应该根据食品包装情况选择合适的字体,综艺体、楷书体、手写体、魏碑体以及行书体等都比较常用,从而使食品包装表现出自然亲切的感觉。这种广告文字设计具有多种多样的形式,往往会让人感觉新鲜、有趣,有利于拉近食品和消费者之间的距离。例如,就以牛肉干包装设计为例,上面的广告语是“相知对味”这四个字,广告上的字书法风格活泼可爱,具有运动感,可以体现出一种很强的亲和力,更能够吸引消费者。 二、食品包装设计的文字设计原则 (一)准确性 在外部视觉上,食品包装设计中的字体主要是为了向消费者传达包装产品的相关信息,帮助人们更好的识别。文字实际上就是由特定的结构笔画组成某种固定样式,文字是食品包装设计的视觉识别符号,需要注意的是一定不能改变基本的字体结构,只可以稍微改变文字笔画设计,这样也就可以遵循准确准确性的字体设计原则。中国汉字的英文、横竖撇捺、阿拉伯数字的笔画走向等文字都不能出现变异。比如山西的水塔老陈醋、中国绿茶竹叶青等都非常注重字体设计的准确性原则,由此可见,字体设计一定要遵守一定法则,不仅应该强调文字的美观性,同时应该注重包装和字体之间可以准确传递信息。 (二)针对性 食品包装材质一般主要采用塑料、纸质等,具有一定的局限性,字体设计也基本上都在包装袋或者包装纸上,因此常常会采用某些电脑软件制作相应的特效,从而突出食品的主要特点。例如,噪点、阴刻、浮雕感以及阳刻等都针对性的设计食品包装字体,更加突出字体的视觉特点。其次,也可以稍微改变字体的笔法形态。比如,运动型饮料脉动中的“脉动”两字设计让人觉得非常硬朗,可以让人快速联想到人体的脉搏,仅仅通过“动”字就可以体现出与脉搏跳动的相似波形。文字设计颜色主要采用浅色,通过暗色阴影进行衬托,进而突出字体形体,使视觉上显得更有力量感。 三、食品包装中字体设计要求 (一)强调食品属性 设计食品包装中的文字时,必须结合食品材料或者结合食品工艺改变食品包装的造型,这就要求不同的食品类型之间应该有一定的关系。食品包装设计中,针对文字设计部分一定要清楚、明确的表达出基本的食品信息,这不仅是满足消费者的信息需求,同时也有利于维护食品企业的良好形象,起到很好的宣传作用。但是也需要注意的是,应该文字应该典型、独特,这样才可以真正达到预期的冲击效果。例如,就牛肉干包装品牌来说,其字体设计采用的是牛角形形象,而且在字体设计中巧妙的融入了食品的基本属性。 (二)强调识别性 对于食品包装设计而言,是宣传形象的一种重要途径,同时也代表着一个品牌的形象,为了使消费者更好的记住这个食品品牌,一定要注意文字的识别性,文字结构应该注意其艺术性,通过一定的艺术形式变化充分展现出食品包装中的文字,设计食品包装文字的过程中一定要重点分析文字的易读性。因此,食品包装中的文字设计形态并不需要进行大幅度改变。如果食品包装中采用狂草或者纂书等认知程度不高的字体的话,应该在一定程度上调整或者改造食品包装中的字体,这样不仅有利于提高食品包装设计的易读性,同时也可以很好的体现书法的艺术风格。 (三)艺术性 文字造型是食品包装设计中重要部分,也是最能够打动消费者的一部分,文字本身就带有独特的艺术魅力,很多消费者就是被文字的这种艺术魅力所打动。设计者也可以采用各种美好的形式法则通过字体传达更多食品信息,也可以给消费者一种美的体验。 (四)强调整体编排的形象 文字编排设计是食品包装形象的重要因素之一,食品包装设计师在编排设计字体的时候,必须中考虑文字的整体关系,同时也要考虑组和组之间、行和行之间以及字和字之间的关系。值得一提的是,如果文字的内容一致的情况下,应该保持字形一致,并且需要注意包装文字的编排大小、编排面积、位置及方向等问题。一定要注重整体性,以防让人觉得混乱。比如,还是以干果包装设计为例,设计师可以通过合理编排品牌文字,科学编排整体文字版形,吸引更多消费者,这样也体现了消费者对现代食品文化的认知。 四、食品包装设计中应用不同字体的情况 (一)变体美术字和食品特征贴近 食品包装设计的过程中,通常都需要适当的加工字体,但是一定要注意字体的形象,使字体表现出生动、活泼的特点,这样可以提高字体设计的效果。进行字体加工的过程中,应该结合相关的内容以防一味追求形式而对整体形象表现造成影响。变体美术字主要包括投影、重叠、具象、立体、串连等多种变化形式,变体美术字是包装装潢未来发展的主要趋势,将字体变形后,让字体可以符合食品的一些基本品质,然后通过正确的方式宣传食品品牌的形象。例如,友谊牌乒乓球胶皮中的“友谊”两个字就采用的是变体美术字。采用美体美术字时,首先应该考虑食品的基本属性,然后再考虑其美性,其次应该注意需要具备一定的趣味性、易认性。汉字专家研究汉字视觉形象表明,可以将汉字划分为上下分类字形、整体字形以及左右分隔字形等类型,字变形的过程中一定要写清楚汉字左上1/4的部分,并没有很大变化。左上象限传输一些各种重要信息时,右下象限特征一般都不是很重要,只有在变形的情况下才会做一些夸张的部分。 (二)手写体独具特色 为了吸引更多消费者的眼球,使食品包装显得更有特色,食品包装的标题应该尽可能选择手写字,而且应该区别其他内容的印刷体,这样才可以突出食品包装的新颖性、新奇性、新鲜感、醒目和独特性。常用的字体常常会采用行书、行楷、楷体等形式,当然也常常会应用到草书、行草等字体,但是并不多见,魏碑、隶书等也比较常用。魏碑、隶书等应该属于楷书的范畴,其中楷书是最为常用的,赵孟俯、欧阳询、柳公权、颜真卿等字体具有严谨、庄重、古朴等特点。行草显得潇洒淋漓,行楷流畅严谨,魏碑比较浓重,隶书比较飘逸,行书的风格看起来放纵流畅。如果食品包装中采用行草、草书的过程中,第一原则应该是易认性,然后是使用性,切记不单纯的追求美,不考虑消费者的认知习惯。篆书也是一种常用的字体,配合图案的话,可以更好的衬托一种古朴、传统的氛围。食品包装设计中采用手写体的话,不仅有利于丰富食品包装画面,同时也有利于提画面字体的变化幅度,进而加快画面字体的变化节奏。综上所述,文字是传播信息的一种最有效、最直接的工具,目前包装设计中已经广泛应用到文字结构形式,而且发挥了很强的消费带动效应。食品包装中应用文字设计的过程中,应该选择合适的包装字体,起到画龙点睛的作用。 作者:李大伟 单位:郑州升达经贸管理学院 食品包装设计论文:潜意识在食品包装设计中的作用 1潜意识的构成和在包装设计中的作用 潜意识是由生活中细小的信息元素构成的,产品包装的创作也应该和潜意识的构成一样,所呈现的包装信息都应该表现于生活、来源于生活。设计师们可以时常捕获记录那些日常生活经验习惯中忽略的细节,将之夸张化、情感化、情景化地通过食品包装材质、造型、图案、色彩、文字的多维视觉信息表现,从而唤起顾客“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的心灵触动,创造产品与顾客之间的共鸣空间。以下从五个不同的方面论述“潜意识”对食品产品包装的消费促进作用。 2材料在潜意识中的情感表达 各种不同的包装的材质因为其纹理和质感的不同特性,会给消费者带来不同的视觉和触觉感受。常见的食品包装材料主要有纸类材料、塑料材料、玻璃材料、金属材料、陶瓷材料、竹木材料几种。纸质包装轻便,可以按设计者意图将各种图形图案完整的在其上进行展现,以最大限度地表现包装设计的创意和传达商品的信息。在人的潜意识中,光滑的纸张能带给人流畅顺滑之美,粗糙的纸张显得古朴有内涵,通透的纸张有明亮之度,给人清心明目的感觉。玻璃材质可以拉近消费者和产品之间的距离,透过食物本身的颜色以及简单的装饰手法,留给了消费者幻想味道的空间。液态牛奶在玻璃容器下生成了固态的形状,黑色的不规则圆点散布在玻璃包装的表面,让人很快联想到奶牛身上的纹路。现今消费者对食品安全越来越重视,特别是奶的来源与新鲜程度,这在无形中让消费者感受到大自然和新鲜健康的感觉。金属材质常见用来密封饼干、糖果等食品,这些“铁皮盒”具有很好的严密性,人的潜意识对于密封紧密的东西有一种神秘的感觉,有一种想打开的冲动。德芙巧克力使用粉红色爱心形状的铁盒包装,可以营造出浪漫和神秘的气氛。陶瓷和竹木两种比较特殊的材料也能在人的潜意识里给人带来一些特别的感受。陶瓷材料素雅、白净、光洁,给人心无杂念的感受;竹木材料结实、朴质、原始,赋予人返璞归真的心境。两类都是“有声”材料,陶瓷清脆,竹木低沉,带给消费者视听双重体验。 3仿生造型在潜意识中的情感表达 食品包装的形态可以从造型和图形两个方面来理解。关于造型设计是由食品本身性质、形状和重量来设计的,对不同质感的材料进行切割、旋转、折叠所设计出的各种造型,可以引发出潜意识中不同的情感信息。平面蕴含有平整、光滑、简洁之感;曲面有柔软、温和、富有弹性之感;球体圆润、丰满;方形严格、标准。采取柔和的造型,减少棱角,便于取握,给人一种亲和感。大自然总能激发出人类内心最美好的愿望。将自然之美融入到包装的形态结构中,是赋予生物体生命力、表达亲切感和情趣的内容与形式完美、和谐、统一的艺术。仿生学是一门模仿生物系统的结构、形体、功能原理来设计新技术系统的科学,是生命科学和工程技术科学互相渗透、彼此结合而产生的。仿生不是原封不动地模仿生物原型,而是以生物原型为依据,通过创造性思维,进行二次甚至多次创新获得设计的形态。 4色彩在潜意识中的情感表达 色彩是最直接、最醒目的情感传达方式,具有视觉冲击力的色彩搭配,最容易吸引消费者的目光。色彩作为食品包装最显著的外貌特征,能够首先引起消费者的关注。色彩表达了人们的信念、期望和对未来生活的预测。粉红色能在人的潜意识中给人以浪漫和温馨的情感暗示,天蓝色则具有积极向上的感受,草绿色可以消除人们的视觉疲劳等等。同一系列不同口味的牛奶包装,通过色彩的区别带给消费者不同的视觉和心理感受。原味牛奶,淡淡的绿色几乎和白色融为一体,表现了牛奶的纯度,让人消除疲倦感;草莓味牛奶,粉色在包装表面渐渐浮现出来,让人心神安宁;蓝色的包装代表美好的一天,让人积极向上;橙色的包装与蓝色的包装形成对比,从这组包装中跳跃出来,给人动感和活力。 5文字在潜意识中情感表达 在产品包装设计中,文字是很重要的部分,它能准确、迅速表示商品的名称、功能、用途以及其说明等,让人一目了然。文字字体选择不同、字距行距不同,给人的视觉形象也不相同。篆、隶、楷、行、草等不同的字体,各自也有着不同的字态美。例如隶书风格稳重,朴实又温和,适合在一些中老年人产品包装上使用,草书活泼飘逸就更适合一些年轻的消费群体。除此之外,文字中蕴含情境能够更加深层次地触动消费者的心扉。“百事可乐”公司在1903成立以来,其口味一直没有太多的变化,但百事可乐公司通过不断推出以不同的主打词为核心来设计的包装吸引消费者的关注,这些主题文字都指向人们某一层次的潜意识需求。例如:“天然饮料,这就是健康”——安全健康的需要;“提神、爽心,令人诱惑的口味”——生理需要;“你从生活中获取,百事从奉献中获取”——社会需要;“百事挑战,让你的感觉来决定”——自我实现的需要;产品包装的制定从消费者潜在的需要开始,可以不断地为产品注入新的活力。 6图形在潜意识中情感表达 图形可以通过形象语言吸引广大消费者的视觉感观,从而为消费者提供思考的广阔空间,如果包装设计师能以新颖,独特的方式处理形象素材,会大大提高产品的吸引力。Saggezza品牌的巧克力的包装设计,采用绘画手法的表现形式。每个包装罐绘制有不同的天气,分别有多云、阳光、暴雨、大雪、小雨几种。天气是最能够反映人们心情的,人们会随着天气的变化产生不同的心理变化,也可以比作是人生的际遇,虽然总是有太多不安定不确定的因素,但是努力总会看到雨后晴空。这组包装设计欣赏趣味浓,虽然并没有直观地表现食品的真实形象,但是却留给了消费者更多产生共鸣和自由想象的空间。 7结语 通过材料感觉、仿生造型、色彩的象征表达、文字潜意识表达及图形形状几方面的包装设计分析,可以看出基于潜意识的包装设计理念正是一种合乎人性的需求、能表达和释放人性情感的设计思想,它能够很好地激发不同的消费群的喜欢和亲睐。把握好“潜意识”的设计语言,可以更加有效挖掘消费者的消费欲望、促进产品的销量,在提高食品包装设计的附加值上产生非常重要的作用。 作者:郭孝淳 欧阳超英 单位:湖北工业大学 食品包装设计论文:传统食品包装设计视觉文化探讨 目前对于包装设计的研究主要是对它的绿色化和环保化等趋势进行分析,对于传统的食品包装涉猎较少。在中国大力发展文化创意产业的大背景下,挖掘与之相关联的视觉文化要素融入包装设计创意构思,可以推陈出新,对视觉文化的研究也有利于传统食品包装的进步。文化是一种社会现象,是社会历史的积淀物。中国文化强调阴阳和谐,天人合一;和实生物,同则不继;真、善、美的统一;情与理的统一。在包装上也无不体现这些文化内涵,这种文化思想的精髓贯穿在中国包装设计历史发展的全部过程之中。 1视觉文化使体验外观的视觉美化成为主流 科学研究表明:视觉获取的信息量占人类获取信息总量的70%,听觉占20%左右,其他感觉器官的获取量仅占10%,视觉在整个感觉器官中显然居于主导和基础地位。视觉是作为感知和获取信息的主要手段,信息时代,人们的生活越来越离不开文字、图片、视频资料等视觉性的资料和信息。海德格尔说过,他认为现时代就是“世界图像时代”,今天我们处于一个图像生产、流通和消费膨胀的非常时期,处于一个人类历史上从未有过的图像资源富裕乃至过剩的时期,现代都市里的居民,眼睛终日受到各种影像的诱惑和刺激,一方面是视觉需求和视觉欲望的不断攀升,另一方面,当代文化的高度视觉化和媒介化,又为我们提供了更多的可能性和更具诱惑力的图像。人的可视性要求与视觉欲望不断攀升,人类的经验比过去任何时候都视觉化和具象化,而视觉文化正是以图像符号为构成对象以视知觉可以感知的式样为外在表现形态的文化,它的最显著特点之一就是把本身非视觉性的东西视像化。在包装设计上,包装是视觉文化传播的载体也是视觉文化的表现形式。没有视觉文化的食品包装,虽然华丽奢侈,但就像没有窖藏的红酒不耐人寻味。分析传统食品包装的视觉文化要结合具体包装的材料,色彩选择,图形选择,文字选择来分析。 2如何选用包装材料 对于材料,在不同时期和文化背景下使用不同。传统的食品包装多选用的是天然和再生的材料,如纸、竹、陶瓷等无污染。材料的选择取决于食品种类,包装在传统的观念上来说是保护食品,方便贮存,主要是功能性方面的要求。如茶叶包装,分袋小包装加可以过滤的细孔小袋和便于取用的小绳等人性化设计都是在诠释功能性。 3在色彩方面遵循“远看颜色近看花”的视觉规律 “远看颜色近看花”这是视觉之规律,就视觉效果而言,色彩先于造型。人们看物体首要是对色彩产生反应后随之是文字图案,色彩构成了产品初印象,有先入为主之效应。对于食品包装设计来讲,设计成功与否在于是否能引起消费者的食欲。懂得色彩视觉性心理可以把握整个设计。色彩也会带给消费者不同的心理体验。例如,白色表示食品的卫生和清凉,用透明或无色显示食品的纯净与安全;绿色表示食品的新鲜和无污染;金色和红色是传统食品中使用较多的色彩,受文学、戏曲的影响,中国人崇尚红色,在中国的传统观念中,红色代表喜庆,象征热情;对黄色、橙色也颇为偏爱。明黄为中国帝王的专用,黄色具有权威、辉煌、智慧和高贵;而橙色则体现阳气、元气、乐天等意义。所以中国人在喜庆佳节的食品包装上多以红、黄、橙色调为主,以体现喜气洋洋暖意融融的喜庆气氛。图像时代当然得分析图形和文字这两个视觉性要素。图形是商品特色的放大镜,图形还可以对产品的功能作比喻化、象征化和联想化的描述,传统食品包装上的图形不仅是带来装饰效果而且包含了很多古代的哲学思想、审美观和吉祥寓意,是古人思想精髓在视觉上的具体表现。文字是商品包装中记忆强度最大的元素。包装上的文字主要是广告文字和说明文字,广告文字如“味道好极了!”,这类词语能直接刺激购买欲。说明文字,包括商品牌号、生产日期、保质期、产品特点、功能及使用方法,解释性标语,如“绝对不含防腐剂”,可以消除消费者对食品、饮料和化学制品所含成分的顾虑。利用图形和文字将商品的内容和信息传达给消费者,使商品形象具有审美和个性品味。 4结语 色彩、图形、文字等视觉性要素是传统食品包装的主要组成部分,设计人员将这些因素带入设计中使它们成为视觉符号通过包装设计向消费者传递,人们的视觉素养在逐步提升,加强了对视觉符号的理解,把握包装上的视觉性要素可以激发购买者的需求。从视觉文化的角度剖析传统的食品包装有利于创造出更好的满足人们需求的东西,提升包装设计内涵。 作者:文琴 单位:四川农业大学 艺术与体育学院
机械工程类论文:机械工程测试装置设计的创新 目前常见的机械工程测试装置仅仅能够对机构系统或是加载液压系统等单一系统进行测试和分析,还很难对多个系统的参数进行综合性、系统性的测量和分析,因此在实际应用中的效果和价值难以令人满意。创新机械工程测试装置的设计,目的在于将多领域多学科知识进行综合性、系统化的实践运用,使各领域知识之间产生更为深刻而紧密的联系,并更好的服务于实际应用。本文中的机械工程测试装置,创新性的集合了机构系统、液压系统等多个系统,能够对多种参数实现高效的测试与准确的分析,在获得数据变化情况的同时获得分布曲线,以供论证和分析。 1、机械工程测试装置的创新设计 1.1总体结构的创新设计 文中所引的机械工程测试装置设计原理为:在启动变速电机开关后,变速电机立刻开始转动进入正常运行状态,该变速电机可调速范围在120转/分到1200转/分之间,可借助变速电机调速控制按钮对变速电机进行调速控制,通过光电转速传感器实时测量变速电机的转速,由数据输出接口将采集到的数据传送到计算机进行数据存储、处理、评定以及描述;按下急停开关后系统退出工作状态,以确保工作人员安全;电动机带动机构变速箱和轴承变速箱,机构变速箱为二级变速,由直齿和圆锥齿组成,借助皮带带动机构摇杆转动,手柄右倾时是空挡,左倾时机构摇杆转速保持电机转速的1/12,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-600转/分之间,轴承变速箱为三级变速,借助联轴器连接轴承箱,手柄右倾时是空挡,处于中间时轴承与电机保持相同转速,左倾时轴承转速保持电机转速的1/6,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-1200转/分之间;轴承施压加载依靠可视液压回路系统实现,加载压力显示由加载压力表实现,按下液压泵电机开关后,从液压箱油箱中吸油,通过调节先导溢流阀来控制系统压力,或借助远程调压来调整系统压力,由调压阀压力表显示调压阀压力,对电磁铁2DT开关通电后可借助远程调压阀控制系统压力,对电磁铁1DT开关通电后可保持卸荷状态。 整套机械工程测试装置既可以进行综合性测试,也可以单独测量,或是相互测量。单独对机构系统测量时将滑动轴承变速箱保持空挡,使液压泵电机开关断开,并使机构变速箱手柄左倾即可实现;单独对液压系统测量时将液压泵电机开关闭合,并断开变速电机开关即可;如果需要同时对液压系统和动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使机构变速箱保持空挡,并调整轴承变速箱手柄即可实现;如果需要同时对机构系统和液压系统测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使动压滑动轴承变速箱保持空挡即可;如果需要同时对液压系统、机构系统以及动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,轴承变速箱和机构变速箱不处于空挡即可实现。 ①轴承箱;②轴承变速箱;③机构变速箱;④机构;⑤信号输出接口;⑥变速电机开关;⑦液压泵电机开关;⑧变速电机调速控制按扭;⑨急停开关;⑩变速电机;以下按次序为液压箱、液压泵电机、可视液压回路、电磁铁2DT开关、电磁铁 IDT开关、调压阀、先导溢流阀、加载压力表、调压阀压力表。 1.2 机构系统的创新设计 机构系统设计的目的在于对机构运动学进行深层次的解读,本文引用的机械工程测试装置中的机构系统选择的是可组可卸式。以四杆机构向六杆机构的转化为例,原四杆机构的结构组成较为简单,其中连杆的输出轨迹构成轨迹曲线,最终组成新的六杆机构,分析六杆机构的输出轨迹可以得知六杆机构输出构建上点的轨迹与对应的原四杆机构连杆上点的轨迹相同,是通过曲线移动来实现四杆机构向六杆机构转化的。在这一过程中,机构连杆的位移、角速度等参数可以借助传感器进行测量。 1.3 液压系统的创新设计 文中所用的机械工程测试装置中的液压系统设计为:液压系统与轴承箱连接,通过先导溢流阀对液压系统压力进行调节,由动压滑动轴承为液压系统提供所需强度的压力,旋转动压滑动轴承即可使压力弹簧发生一定程度的形变,从而产生适合的压力。与此同时,先导溢流阀与远程调压阀借助遥控口实现连接,可以借助远程调压阀对液压系统压力进行远程调控,使压力保持在合适的压力范围内。如果将先导溢流阀压力加到最大,对电磁铁1DT开关通电,连接远程调压阀与先导溢流阀,即可通过调节手柄来控制液压系统压力;如果断开电磁铁1DT开关,对电磁铁2DT开关通电,那么液压系统将处于卸荷状态,压力近乎为零。另外,为了对有关参数进行准确实施的采集和监测,在该液压系统的设计中对先导溢流阀出口处设有红外测温仪以及流量传感器,而且轴承系统的载荷根据液压系统压力进行调整。 1.4 动压滑动轴承的创新设计 整个机械工程测试装置共配备有若干个传感器对外载荷、油膜压力等实验数据进行监测和采集工作,直接将计算机系统连接到实验台测试控制系统上,从而进行数据汇总、处理、显示等操作。动压滑动轴承的设计,将轴承空套在主轴上,轴中间横剖面均匀分布测压孔,每个测压孔分别与压力传感器连接,油液温度数据选用红外测温仪监测采集,摩擦力数据选用摩擦力传感器监测采集,由液压系统对轴承加载压力进行调控,轴承载荷随液压油压力提高而增加,通过外载荷传感器对轴承加载压力进行测量和显示,因而十分稳定和方便。利用接口技术将压力传感器与计算机系统连接,利用计算机软件对采集到的压力数据进行处理后可得到压力分布曲线,从而计算出动压滑动轴承的压力分布情况和平均压强。 2、机械工程测试装置的功能分析 从上文介绍可知,该机械工程测试装置可以对机构、液压等系统进行单独测量或相互测量,或是进行多系统的综合测量,是一个综合性很强的测试平台,能够对各系统参数进行实时测量和准确分析,功能十分强大。为了更好的保证该机械工程测试装置的测量精确性,需要避免装置工作状态下的振动和噪声。因此,在该机械工程测试装置设计时,对工作台和传动装置等部位设有专门监测振动和噪声的传感器,借助传感器对振动与声波的测量来准确的掌握振动、噪声情况,从而对其进行有效控制。在压力传感器等其他传感器的配合下,该装置能够对压力、摩擦力、流量、位移、转速、温度等测试内容进行实施准确的测量,为测试系统的数据分析提供信息,能够满足测试人员对参数数据的需求。 3、结语 综上所述,本文借助传感器、虚拟平台、机构、测试等多方面技术和理论知识,创新性的设计了一个综合性的机械工程测试装置,与以往的测试装置相比可以对多个系统的参数进行测量和分析,很好的体现了现代测试技术的智能性、信息化和经济性特征,满足了测试仪器与系统测量分析工作融为一体的需求。 机械工程类论文:虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用 随着机电产品一体化和生产过程自动化程度的不断提高,机械工程的测试系统越来越复杂。它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息,一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成,无疑,讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素,是十分有意义的。本文主要分析了虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用状况,望大家参考。 一、机械工程测试系统基本状况分析 测试是测量与试验的简称,测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量(或称被测参数)进行定性和定量的过程。测试的基本任务是获取信息。测试是发展和检验自然科学理论的实践基础。在工程技术领域,由于实际研究对象的复杂性,很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算,所以必须通过试验来获得研究对象的状态,变化和特征等,这正是通过测试来实现的。测试技术正是研究有关测试方法、测试手段和测试理论的科学,它应用于不同的领域并在各个自然科学研究领域起着重要作用。特别是现在机械工程测试技术引起了大型工业企业和高等院校极大的重视。 测试系统的第一个环节是信号的传感,即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。 第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化,由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响,且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理,以抑制干扰噪声、提高信噪比,便于进一步传输和后续环节中的处理。 第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录,包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 机械工程测试系统有测量、监控、试验分析机械设备运行过程中的参数功能,但前序步骤必经信号的采集、分析才能得出。所以,本系统对于机械的后续分析作用意义重大。 二、虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状 科学技术的日益发展,对现在的机械工程测试系统影响很大,特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行分析,但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器,而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台,信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。 测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统(智能仪器)及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心,计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下,虚拟仪器的产生也就水到渠成。 在虚拟仪器中,软件是虚拟仪器系统的关键,目前国内外这种软件主要有美国DSP公司的DADISP软件,以实验后数据处理分析和表示见长美国NI公司的系列虚拟仪器开发平台(LabVIEW、LabWindows/CVI、Virtual Bench和Component Works)、美国QUATECH公司的DASLab软件包和惠普公司的VEE软件平台都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台,以图形化编程和界面灵活见长。华中理工大学的V198虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长。其中,美国NI公司的LabVIEW软件功能最为完善,LabVIEW软件以简单、直观的图形化编程方式、强大的图形显示和数据处理能力见长,运行速度快、开发周期短、界面灵活是其又一大优势,最能体现虚拟仪器的风格,所以基于LabVIEW的虚拟仪器应用相当广泛。 由于Pc的功能变得越来越强大,速度快,价格低,在标准PC上连接一个或多个仪 器模块构成测试仪器成为一种趋势。这种仪器即为虚拟仪器。虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW中,“所见即所得”的可视化技术是应用于测试领域的雏形。虚拟仪器注重测试人员在进行工作中的感觉。用仿真的面板给人以真实仪器的感觉,用丰富的曲线图像向测试人员传递信息,是虚拟现实技术在机械工程测试领域中的广泛应用趋势。 几个测试站点连成一个大的测试网络,互通数据和信息,联合分析测试结果,实现 数据和信息共享的网络化测试是机械工程测试系统的一个发展趋势。虚拟仪器技术是现代机械工程测试系统的发展趋势,在丰富的虚拟仪器软硬件产品支持下,尤其是在被誉为“科学家和工程师的语言”LabVIEW的支持下,组建一个机械工程测试系统正变得越来越容易。在技术发展日新月异的今天,为了让测试系统就有开放性、兼容性和不断更新的可能,利用虚拟仪器的概念组建测试系统不失为一种好的选择。 在机械工程测试系统中,应用虚拟仪器编的越来越普遍,因为很多传统的硬件设备在虚拟仪器中都可以用软件代替,从而降低了大量的设备浪费,降低了成本,并且还可以直观化的显示其结果,将多种的传统仪器合并到一套虚拟仪器测试系统中,有利于编程,也有利于增强测试系统的准确度。 三、结论 总之,虚拟仪器技术在全球范围内的应用越来越普遍,在我国主要应用到了企业生产中。我们要对虚拟仪器技术加大研究力度,力争促使该技术应用于更广泛的领域,赶上世界水平,为我国的机械工程的发展做出贡献。 机械工程类论文:探讨机械工程材料课程教学改革 1 引言 机械工程材料是机械及近机类专业一门重要的专业基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线,重点介绍材料的本质,提出有关的理论和描述,说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。作为高等农业院校的机械设计以及农业机械化等专业的学生,学习本课程的目的,主要是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和热处理改性方法的基本知识。了解工程材料在机械工业特别是农业机械中的应用,通过对基础科学和知识的综合运用,使学生掌握常用机械工程材料的种类、成分、组织、性能以及改性方法等,初步具备根据零件的服役条件合理选材和妥善安排工艺路线的能力,为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。根据专业大纲安排,西北农林科技大学的机械工程材料课程在大学二年级第一学期进行。这一学期,学生所学的课程大部分还是数学、英语、物理等公共基础课,机械工程材料属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一。 2 机械工程材料课程性质及教学现状 理论性强,微观概念多 机械工程材料课程,不像物理、力学等有着严密的逻辑推导和计算过程,也不像工程制图等相关课程,比较直观生动。机械工程材料课程总的特点是理论性非常强,涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分,如晶体结构、晶体缺陷、位错运动以及凝固结晶、相的概念、组织转变等,这些概念都是微观和抽象的,学生无法通过推导计算获得,更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到,有时候需要通过一定的空间想象力来理解它们。这样就导致教师讲授起来有一定困难,而学生学习起来感到难以理解,从而感觉枯燥、乏味,失去学习的兴趣。 课程涵盖内容广 机械工程材料课程包含了材料科学专业中的力学、金属学、热处理原理、热处理工艺、金属材料、非金属材料以及失效分析等多门学科的专业知识,内容广而分散。而在“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养模式引导下,专业课程的学时数在不断压缩,而要求学生了解的内容却越来越多。这样就形成了一种矛盾,即教师上课的课时数减少了,而学生需要学到的知识却增加了。这就要求任课教师能够统筹安排上课课时,充分利用现代化的教学手段,精简课堂讲授内容,突出重点的同时拓宽知识面。 现有课本内容知识陈旧 大学教材内容陈旧,知识老化,这些是在我国高等教育中各门课程都有可能会遇到的,也是现在我国高等教育中普遍存在的问题。出版一本教材的过程是相当复杂的,要经过编写、审核、校对、出版、发行等多个环节,因此,当书真正出版出来以后,有些知识可能已经更新。而对于教师来讲,频繁更换教材,也不利于熟悉教案,积极备课。《机械工程材料》课本内容主要以金属材料为主,而近年来,随着科学技术的快速发展,各种新材料、新工艺在不断涌现。全球性的能源危机以及环境污染问题,对现代的新材料除了在性能、工艺和成本等方面的传统要求外,更提出了与环境协调、绿色环保、可循环再生等更高的要求。为了保证该课程的教学质量,并使学生能够尽量了解到本领域的发展动向,就迫切需要教师改变传统的以课本为主的教学方式,探索更加有效的教学模式,使学生理解并掌握课本基础知识的同时,能更多地了解和把握本领域的研究与发展动向。 3 教学改革探索 充分利用网络多媒体技术 多媒体技术是现代化教学的非常有效的辅助工具,教师要注重利用并充分发挥多媒体的特点,制作形象生动的多媒体课件。对那些学生难以理解、教师又难以讲解的比较抽象的内容,比如晶体结构原理、合金结晶过程、位错类型及运动过程等,通过收集以及自己动手制作一些简单的动画,生动形象地来演示复杂的变化过程。这样不仅加深了学生对相关知识的理解掌握,同时还活跃了课堂气氛,激发了学生的学习兴趣。如对钢铁材料的热处理工艺等,注意并积极收集工程训练实习以及工厂企业的热处理工艺过程的录像资料,在讲解课本内容的同时辅助播放实际热处理过程录像,注重理论与实际相结合,使课程内容具有真实感,更利于学生理解和掌握。 充分利用学校的网络教学平台,随时充实并完善课程信息,课堂讲授的重点、难点以及教学用课件及时上传至平台,便于学生随时下载并复习掌握当堂内容;利用网上作业提交和批改功能,可以快速有效地发现学生学习中的问题,了解学生对知识的掌握情况,并能及时得到反馈;通过网上答疑,增加了教师和学生的课后互动,改变了以往只有上课时才能见到教师,学生有问题得不到及时解决的现象;充分发挥网络平台信息量大的特点,注重将生活及科研中接触到的与课程内容相关的新闻报道、最新科研成果等,收集并上传至教学资源,供学生掌握基础知识的同时,更多地来了解社会发展在所学领域的需求,激发学生自我提高的热情和积极性。总之,网络平台让教学更加真实具体,更加强了教师与学生的互动。 精 简课堂教学内容 结合学校的优质课程建设项目,充分利用网络多媒体技术,精简课堂教学内容,做到够用就行。按照专业培养方案,机械类专业的学生学习机械工程材料的主要目的是掌握成分—结构—性能之间的内在联系,并能在零部件设计中合理地进行材料选择,因此,在课堂讲授中删减了那些理论较深的内容。如课本第二章材料的结构,其中晶面与晶向部分,对于非材料专业的学生不需要掌握;还有位错的理论,学生只需要知道位错是由于原子的错排造成的,不需要了解更多关于位错的形成机制等。再如铁碳相图的部分,因为高温包晶反应在生产中很少会用到,所以把包晶反应区省略,将相图简化,重点讲解共析和共晶反应部分。在工业用钢部分,因目前金属材料仍然占据工程材料中大约70%的市场,课堂教授主要内容仍然以金属材料中的碳钢和合金钢为主。对于课堂上不能详细讲解的知识,或者仅作为了解性的一些内容,如陶瓷、高分子的晶体结构、热处理新技术,以及非金属材料、复合材料等,将其上传至网络课程平台,作为学生自学内容,拓宽他们的知识面。 灵活选用教学材料 选用十二五规划教材作为教学用教材,基础内容深入讲解,包括材料的结构、铁碳相图、钢的热处理等。但在授课中,不仅仅局限于所选中文教材内容,还结合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING,更多地提供中英文对应专业词汇,并摘录一些章节,课堂上详细讲解,让学生学习到专业知识的同时,又能接触到纯正流利的英文表达方式。将某些章节相关的典型的中英文科研论文及掌握的最新的研究成果等介绍给学生,供学有余力以及对材料研究感兴趣的学生开阔眼界,并能使他们更加了解材料研究对社会发展的重要意义。 还在最后一章材料选择中,增加材料与环境的可持续发展。对于一名合格的工程技术人员,在选材中除了考虑传统的性能、工艺、成本等因素外,更要考虑材料的开发、服役、回收等环节可能造成的环境负荷。尽量选择环境友好材料,做到废弃零部件材料能够回收再利用或能生物降解,将对环境的影响降到最低。 4 结束语 总之,机械工程材料课程是机械类和近机类专业学生必修的一门重要技术基础课程,内容多且比较抽象。随着科学技术的发展和各种新材料的不断涌现,需要不断地对该课程的教学体系、教学内容、教学手段和方法等进行改革和实践,以充分调动学生学习的积极性和主动性,不断提高教学质量,加强基础知识的同时,增加辅助教学材料,为学生学习后续专业课程和毕业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础。 机械工程类论文:探讨机械工程设备安装技术 1 安装准备阶段 安装准备工作主要包括了解设备基础的交付时间;调查设备及材料的供应情况;了解安装现场的条件及安装技术的复杂程度;了解人力、机具的部署情况等。具体而言,此阶段应注意以下几个环节。 (1)设备及材料的订货情况,货到安装现场的时间安排。 (2)设备的检查和材料的检验: 清点设备的零件、附件是否短缺,检查设备的外观及零附件是否有损坏和锈蚀的现象。做好开箱记录,检查说明书、出厂合格证是否齐全;主要材料进场时,必须有出厂合格证及检验报告。若出现材料代用,必须取得设计或有关部门的认可后,方能投入使用。 (3)设备安装前,要按照图纸及施工验收规范进行基础中心线标高、几何尺寸的验收。设备基础的尺寸极限偏差和水平度、铅垂度公差应符合施工验收规范的规定。此外,需对设备基础、预埋件、预留孔等进行交接验收,并复核坐标位置、标高、外形尺寸等是否符合要求。 (4)验收预埋螺栓的高度、规格、螺纹、长度及表面的清洁度等,对预埋地脚螺栓还要检查根部中心位置、不垂直度和顶部标高。另外,预埋地脚螺栓的螺纹和螺母应防护完好。 2 机械设备安装阶段 2.1设备就位 在安装设备前,先安装好车间的桥式吊车,再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时,绳索应栓在设备适应受力的位置上,在绳索与设备表面接触部位应垫上木垫板,以防损坏其油漆表面或已经加工过的表面。 2.2设备找正 指设备的纵横中心线与基础上的中心线对正。在设备未安装之前,首先根据设计、安装和将来对设备进行检修的需要并结合本区设备布置图,绘制永久中心标板和永久基准点布置图,在图中标明永久中心标板和永久基准点的编号、设置位置。埋设永久性中心标板和永久基准点,以供设备安装调整使用,同时为了观测设备基础的沉降情况,还要在整个机组的基础和主要设备附近埋设基础沉降观测点。埋设时注意要在同一块基础的四周至少埋设四个基准点,以检查同一块基础的沉降情况。设备的定位基准一般在设计规范或说明书中都有规定。若无规定时,可采用几何作图法在设备的加工面上确定设备的中心点。 2.3设备的定位及调整 2.3.1设备的平面定位 为了保证设备在基础上准确就位,设备吊装就位后应根据已设置的中心标板,挂设基准线。基准线的挂设应根据设备安装精度要求和挂设跨距选用直径为0. 3mm。0.75mm的整根钢线,其拉紧力一般为钢线破断拉力的40%,80%,水平或倾斜挂设的跨距不宜超过40m。基准线应挂设在便于调整的线架上,用线锤对正中心点,当对正中心后用调整螺母锁定钢线,使其钢线在使用时不发生位移,但使用期间应定期进行复检。 2.3.2设备的标高调整设备的安装标高应选择设备的主要工作面作为测量基准,如轧机底座的上平面。由于永久性基准点一般离设备较远,因此应用精密水准仪,根据永久性基准点,投设在设备附近一个辅助基准点上,以便于设备在安装过程中的标高调整。对于较重要设备,最终还要用精密水准仪进行复测。 2.3.3设备的水平度调整 设备水平度调整方法分整体设备、分体设备。一般整体设备在设备的工作表面或组装结合部表面直接用水平仪测量,根据设备的安装精度可选用不同精度的水平仪。分体设备安装时可分别对各分体部件进行找平。如卷取机底座,先将两底座分别找正、找平,然后将长平尺放在两底座上,把水平放在平尺上进行测量。 2.3.4设备的清洗 清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物,并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗,若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后,用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上有机油防锈。 2.3.5设备的润滑 设备内外各部清洗干净后,才可进行加油润滑。润滑油必须经过化验,确定符合要求后才可以使用。加入设备前润滑油必须过滤,所加油应达到规定油标位置;所有润滑部分及油孔应加满润滑油。使用润滑脂密封简单,不易脏污,减少损失,不必常加换润滑脂。特别是对高速电机、自动装置及不易加油的设备润滑实用意义很大。同时,润滑脂受温度影响不大,对荷载性质、运动速度的变化有较大适应范围,在垂直润滑面上不易流失。在润滑脂中加入适量石墨粉,能形成更坚韧的油膜,能在往复运动机构中起缓动作用,避免爬行,消除震动。润滑脂由于流动性差,导热系数小,因此不能作循环润滑剂使用。 3 机械设备试运转阶段 试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷,并进行使用前最后的修理和调整,使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是:先空载、后负荷;先单机,后联动。必须在上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤的运转。试运转中应注意以下几点。 (1)设备正常运转时声音时均匀、平稳的,反之会发出各种杂音。 (2)需要测量的温度主要有摩擦部位的温度及油温、冷却水温,对空气压缩机还需测量其出口温度。 (3)在考核设备运转情况的同时,更要注意考核系统的整体效果。 4 设备安装验收阶段 验收是机械设备安装施工过程中的重要环节,必须严格执行标准,认真验收,为机械设备的安全运行打好基础。验收的主要依据包括:设计文件;机械设备安装工程施工及验收规范;主要材料的出厂合格证及检验报告;设备资料(说明书、合格证等) ;隐蔽工程记录和各工序的检验记录等。需要注意的是,安装所产生的误差是不可避免的。而且随着设备的运行,各活动件都会产生磨损,一般初期磨损较快,以后磨损会渐渐减缓,由于磨损,一些原来校好的精度也会变动,我们安装工作总的目标是使设备在很长的稳定使用期内保持理想的精度,这就要求安装人员必须有一定的制造工艺知识,把制造厂形成的设备精度与安装允差结合起来考虑,使偏差向有利的方向发展,以最终确保设备使用性能。 结语: 随着冶金工程技术的不断深入发展,高科技、现代化的冶金设备不断涌现,对设备的安装精度要求也越来越高。机械设备安装工程的质量是依靠安装施工人员在每一道工序中认真负责的工作来保证的,这就对机械设备安装工程的施工人员提出了更高的要求。随着机械设备安装工程规范的进一步完善和发展,从业人员的技术水平和管理水平的提高,机械设备安装工程质量一定能得到切实有效的保障和提高。 机械工程类论文:机械工程中节材问题的探究 一、机械工程中材料消耗的现状 (一)在机械产品成本中,原材料费用过高。 根据国家有关部门对机械系统近万个企业进行的统计结果表明:每年消耗钢材1000万吨,占全国的15%-20%。原材料费用平均占机械产品成本的60%以上。 (二)钢材利用率低。 据统计,我国机械工业钢材利用率权为60%左右,与发达国家相比,有10%-15%的差距。每提高一个百分点就意味着可节约10万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高,造成原材料和能源的浪费,有人调查过部分企业,铸铁件废品率为12%-14%,铸钢件废品率为10%-11%,有些厂甚至高达20%,而国外一般低于5%。另外我国重要的基础件的寿命短,如模具仅为发达国家的1/3。与国家有关机械系统节约材料技术政策中的要求相差甚远。 二、机械工程中节材的途径 机械工业节约材料的重点是钢材等金属材料,同时也要注意节约其他原材料。从技术经济角度来看,机械工业节材必须考虑以下四个方面:降低产品的材料消耗;减少制造过程中的材料消耗量;提高产品质量; (一)采用先进技术,提高利用率。 采用先进制造技术,提高铸件精度,推广精密性成形技术,在金属件生产中扩大中精锻件比例,使模锻、精锻件比例提高60%以上;继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备,推广各种精密,自动、数控编排的切割技术,采用带锯床、中温剪切等下料新设备;大力采用先进焊接技术,减少焊条用量;采用先进的热处理技术,提高零部件寿命;推广可控气氛,少、无氧化热处理工艺和锻造用保护气氛加热工艺和装备,减少金属氧化损失;采用材料表面处理技术,提高材料表面性能,实现节材低耗;对于关键基础体(轴承、齿轮、弹簧、液压气动元件、模具等),扩大采用精炼钢和脱氧钢,以及行之有效的热处理和表面热处理新技术,显著延长其使用寿命。如上海某公司采用切削活塞,其材料利用率为43.5%,改用冷挤压后可达92%。某大型轴承厂采用高速镦锻生产线,使直径在50mm以下的套圈材料利用率从9.9%提高到42%,—年节钢1800吨。 (二)采用先进的防腐蚀技术,延长设备的使用寿命。 在国民经济中不论哪个部门都毫无例外地存在着腐蚀问题。腐蚀给人们造成的危害是很大的,它一方面造成设备、零件等材料的直接损失,另一方面还造成影响正常生产,恶化操作环境,影响产品质量,新工艺不能上马,设计保守,以及发生人身安全事故等一系列重大的损失。据有关资料介绍,估计全世界每年腐蚀损失100亿英镑(折合人民币约590.8亿元)。全世界每年金属的腐蚀损失约为全年总产量的20%,也就是说全世界每年约有1亿吨金属因腐蚀而损失掉。由此可见,腐蚀是自然界的浪费之一。因此,防腐蚀也是机械工程中节材的又一重大技术课题。随着科学技术的飞速发展,新的防腐蚀材料和方法的不断涌现,防腐蚀技术也在不断提高。例如:我军装备维修表面工程研究中心在海军猎潜艇上推广新型电弧喷涂防腐技术,可使猎潜艇钢结构的防腐寿命从5年延长到15年。 (三)扩大应用新材料,改善用材结构。 扩大应用新材料,改善用材结构,提高用材水平,积极推广各种高强度低合金钢、冷成形钢、冷拔钢管等高效钢,使用切削钢、新型模具钢、感应淬火钢等节能节材新材料;扩大硬质合金材料的使用,以及节约高速钢和模具钢等,扩大粉末冶金材料在汽车、拖拉机和家用电器等方面的应用;在汽车、农机和交通运输设备中,开发应用工程塑料和复合材料。比如用高强度低合金钢代替普通碳钢制作一般承载构件,重量可以减轻10%-30%的。 (四)提高产品设计水平,充分发挥材料潜力。 提高产品设计水平,充分发挥材料潜力,降低材料消耗以轻量化为目标,大力推广计算机辅助设计,优化设计,有限寿命设计、防腐蚀设计和价值工程方法,使产品既可靠安全又结构紧凑,用材合理;适当提高材料使用强度等级,充分发挥材料性能潜力,降低材料消耗。如对eq-]40汽车桥壳进行疲劳研究和优化设计后,每台减少5千克,新设计的经济型数控车床与普通塔车床相比,采用数控伺服机构后,省去刀架和溜板等,零件数目减少2/5。 (五)大力推广再制造工程的研究及应用。 再制造工程是正在发展中的一个新兴研究领域和新兴产业,在国外也仅有十几年的历史,国内有许多单位正在进行再制造领域的研究。全军装备维修表面工程研究中心、西安交通大学等单位使用表面工程技术进行设备零部件的再制造研究和应用;装甲兵工程学院、空军第一研究所、空军工程大学和海军工程大学对装甲车辆、军用飞机,舰艇的延寿作了大量的试验和研究工作。20世纪90年代初以来,国内的一些部门对修复热处理已经做了尝试工作,如对长期服役过的发电设备上的某些重要零件进行修复热处理。应用等离子喷涂技术对重载坦克车辆零件进行再制造修复和强化,实车考核证明用再制造技术修复和强化的零部件比新品的相对耐磨性提高1.9-8.3倍,寿命提高2-3倍。对首钢从比利时购进的二手连铸设备中的三百多件大型轴承座和轧辊,经再制造修复后,已使用数年。目前一些单位已经开始了汽车、计算机、空调、电冰箱、摩托车等产品零部件再制造的研究工作。再制造工程技术不仅能恢复原产品的技术性能,而且能及时引进新技术、新工艺和新材料,改进提高产品的技术性能和可靠性,从而延长产品的使用寿命。再制造产品的费用仅为新品价格40%-60%,达到废物利用,变废为宝的目的,为降低材料消耗,节约原材料开辟了一条新的途径。 三、对节材途径的展望 (一)面临进入wto新技术发展的机遇和挑战,发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段,使用再制造产品将再制造业降低成本,节约资源,减少污染。 (二)将节约原材料贯穿于原材料生产、产品设计制造及使用的全过程,其中在制造过程中节材是潜力最大、最易见效的—个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备,大幅度提高国产技术装备水平,加速传统产业技术升级。 (三)基于以上论述,我建议在上世纪90年代出台的有关节约材料技术政策的基础上,力争在行业平均钢材利用率达80%,铸造综合体废品率下降5%以下,重点骨干企业下降到3%以下,并将关键基础件的平均使用寿命延长到30%以上。 四、结语 随着现代工业的发展,资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此,材料的工程应用必须对之有所考虑,特别是对于大批量生产的零件,所用材料应该来源丰富,顾及国内的资源及市场供给情况,并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染,有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发,节约原材料,代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。 机械工程类论文:谈机械工程设计中的创新 机械工程产品在工业生产中作用大,因此,在进行机械工程设计的时候一定要不断应用创新思维,这样才能更好的提高设计质量。同时也要在机械工程产品模块化发展中取得更好的成果在机械工程设计中,相似性理论的作用是非常大的,因此,在设计过程中一定要对相似性思维进行重视。 1 创新设计与创新思维 在进行机械工工程设计的时候,设计是否能得到成功是和设计中是否进行创新有很大关系,在机械工程设计中创新不是简单的构想,是要在知识和经验的积累上进行创新设计,因此,在进行设计的时候要有很强烈的创新意识和创新思维能力。无论在哪个领域知识都是非常有限的,但是想象力却是无限的,因此,在一定程度上想象力比知识更加重要。想象力能够更好的推动世界,同时也能更好的实现社会进步,想象力是知识进化而来的,因此,在进行科学研究中,想象力是非常重要的。创新思维不是逻辑上循序渐进得到的,而是通过形象化构思和想象得到的思维形式,在一定方面上要能够更好的对事物的本质进行掌握。创新思维要依据经验的积累,同时也要不断的超出经验,这样才能更好的形成直觉方面的思维。 创新思维是一种有意识努力和潜意识努力的结合,在一定程度上能够更好的形成人们的智能。潜意识通常都是非常的模糊的,同时也是非常的无意识的,但是在人脑中这种思维模式确实非常的频繁的,同时在人脑中也是要依赖知识、方法和经验的积累的。人们在学习和工作中只有知识积累非常丰富,信息储备非常多,才能在无意识的情况下进行思考,同时能够更好的将知识进行结合,这样才能产生很好的设想,出现灵感。潜意识的出现是无法离开人们的有意识,因此,潜意识通常会在人们对一个问题长期思考的过程中形成,而且对问题的解决是非常有帮助的。在通常情况下,潜意识经常会处于一种游离的状态,在某个不经意的瞬间就会出现一些灵感,因此,在一定程度上,潜意识能够更好的打开人们的思路,同时也能将出现的问题进行解决。创新思维是创新设计的灵魂,同时也是人们丰富经验和知识的积累,但是在一定程度上创新思维并不是知识加上经验。 2 机械工程创新设计的研究对象 在机械工程设计方面进行创新设计不仅要提高学术水平,而是为了获得更好的经济效益和社会效益。在机械工程设计创新设计方面进行研究是为了更好的在发明创造新机器和新机械方面提供理论依据和方法,同时也是为了更好的实现机械工程智能化发展,实现真正意义上的专家系统。这样能够促进机械工程设计水平向自动化、智能化以及集约化方向发展,同时在产品设计方面也能更好的提高同类产品的竞争能力。在专利产品技术不断实现产业化发展的时候,能够更好的实现经济效益和社会效益,同时在进行机械工程设计时不但培养设计人员的创造性思维也能更好的提高设计人员的创新能力,同时也能提高人们在创新设计方面的自觉性以及技术上的可操作性。机械工程设计方面的创新将成为一种新的工具和手段,在新产品更新换代方面也能取得更好的效果,能够为社会创造更多的财富。 在进行机械工程创新设计时一定要发挥设计者的创造力,同时在设计方面要不断的进行新颖性和实用性方面的改造,这样能够更好的保证机械产品在未来的使用效果。在对机械产品进行改造时可以对生产情况进行必要的改造,同时也要对机械产品的性能以及可靠性、经济性和实用性进行提高,同时在进行新机器和新产品设计的时候一定要保证其在生产中得到有效的应用,避免出现实用性不理想的产品。同时在机械工程创新设计方面要不断对其他方面知识进行掌握,这样在进行设计时能够更好的在设计技术和方法上进行提高。 3 相似性思维对技术创新的作用 工程技术在种类上是非常多的,同时在学科方面也是非常多的,但是在发展过程中也是存在着相似性,只是相似程度会存在着一定的不同。随着技术的发展,在相似程度上也出现了不断的转换,这样就使得很多事物在发展过程中出现了不是绝对存在的情况,这样也使得很多事物存在着划分越来越模糊的情况。 在对事物进行研究的时候,抓住事物之间的相似性能够更好对事物的本质进行了解。在工程技术领域中,在工程设备、工程系统以及工程建设之间都是存在着一定的相似性的。在进行工程设备研究的时候,要对其功能进行划分,这样就能得到设备的基础部分,动力系统、控制系统以及执行系统等,这些系统在工程设备中都是必备的系统,同时在本质上也有一定的相似性。很多的设备在构造原理和方法上是比较相似的,但是也存在着一定的差异,在科学技术不断发展过程中,技术也在不断提高,这样就使得设备在功能方面也出现了一定的变化。在对工程技术问题进行研究时,一定要对设备的相似规律进行掌握,这样才能更好的从工程相似论中进行设备设计。 在先进制造技术领域中,新技术在日新月异地发展,新术语和新概念层出不穷,着实让人眼花缭乱,如计算机集成制造、精益生产、并行工程、敏捷制造、全球化制造、分散网络化生产系统、大量定制化生产等等。通过考察不难发现,它们都具有本质相似性,即提高生产率以缩短制造周期、降低成本和提高质量,这是它们共同的根本任务,只是在不同时代背景和社会条件下措施不同。这种相似性思维在工程技术和创新中屡见不鲜。例如,在控制工程中,可以用具有相似数学模型的电系统来模拟一个机械系统,从而产生了物理系统的模拟技术。随着电子学与计算机科学的发展,这种物理量的模拟技术又发展成为数字化的仿真技术,并进一步发展成虚拟现实技术。在制造领域中,可以采用这些技术,通过相似性思维过程时行再创造,发展出产品设计拟实技术和制造拟实技术,有人称之为:虚拟设计和虚拟制造。善于创新的人与一般人的区别,就在于他能不断发掘现存事物中需要的变异,并将它与相关事物和相关技术进行相似性匹配,从而触发创新灵感,达到创新的目的。这就是从相似性思维达到创新的全过程。 4 相似性分类是创新研究的关键 按事物的相似性进行科学分类,是创新研究的第一步。在工程技术中,不仅要对结构相似、运动相似、功能相似、工艺相似的系统或部件进行分类,还要在分类的基础上进行分析分解,按层次找出相似的单元,最后进行综合和优化,根据客观需要对分类后的相关单元进行优化组合和融入新技术,形成新事物或新的技术过程。例如,在制造工程中,前苏联学者米洛凡诺夫将零件按其结构相似性进行分类后创立了成组加工,使原来只能用生产效率极低的单件生产方式加工的零件,通过分类并组,并根据各类零件的共性改进加工设备和工装,使之能采用类似大批量生产方式加工同类零件,大大提高了生产率和经济效益。 5 结束语 在机械工程设计中进行创新能够更好的提高机械的生产率,同时也能为经济发展做出贡献。机械工程设计进行创新一定要在设计中具有创新思维,要想获得创新思维,人们一定要对知识和经验进行积累,这样才能更好的实现思维创新。 机械工程类论文:机械工程智能化的现状及发展方向探讨 当今的社会是一个智能化的社会,智能手机、智能电视、智能移动网络终端等一系列智能化设备的问世掀起了智能化时代的高潮。科技水平的发展为智能化的发展提供了必要的技术支撑,经济的发展为智能化的大规模运用提供了必要的经济基础,智能化技术渐渐被应用到社会各领域。机械工程在社会发展中扮演着十分重要的角色,它为人们的生存提供了必要的生产资料。为了社会发展的需要,机械工程的智能化已是大势所趋,机械工程智能化的发展已成为研究的一个重要课题。在此大背景下,本文针对于此做出简要的分析。 一、机械工程与智能化 1、机械工程 机械工程是一门以自然科学和技术科学作为理论根据,通过研究各种机械的开发设计、制造安装、使用维护并对机械中存在的问题进行维修的应用性学科。从社会发展的角度看,社会发展离不开社会生产,但是社会生产十分依赖机械设备,机械设备具有大规模生产的作用,离开了机械设备,社会生产只能满足极小的生产需求。机械工程为社会发展进行大规模、大范围的生产活动提供了必要的条件,对于促进社会经济的发展十分重要。 2、智能化 智能化是当今世界发展的主要方向,其涵义较为复杂,涵盖的知识领域十分广阔,被应用的范围也较大。随着科技水平的不断创新,在技术的支持下,智能化的发展也不断取得进步,使得智能化的应用领域越来越广,渐渐不止应用于如今我们所知道的智能手机、智能电脑等移动设备领域,同时也被应用到工程建设等诸多方面。而科学技术的不断创新也为智能化提供了源源不断的动力,对于深化智能化的发展方向十分有利。另外,在变革的时代,智能化是大势所趋。 二、我国机械工程智能化的现状及其重要性 1、我国机械工程智能化的现状 上世纪科学技术的快速发展为现阶段机械工程的发展奠定了良好的基础,目前,机械工程的知识体系日趋成熟。而智能化是研究者根据人类大脑的构造与功能研究出来的,机械工程的智能化主要目的在于结合人脑的特点实现用机械替代部分的人工劳动。现阶段,我国的机械工程发展趋势较为明朗,多管齐下,既有引进外国先进技术水平,又有自身的探索与研发,还有政府的政策扶持,机械工程的发展处在十分有利的环境下,发展十分迅速。 智能化在机械工程的发展中十分重要。目前,我国的众多企业已经开始研发智能化应用于机械工程的可能性,尽管企业的运作方式上还存在一些不足,但是企业在管理模式、生产制造等方面有所变革,更多的公司越来越重视对创新能力的培养。但是现阶段我国的机械工程智能化发展仍存在诸多的困难:科技水平虽然有了长足的进步,但与世界顶级水平还存在差距;智能化虽然有了一定的成果,但创新能力不够;信息管理系统虽然建立,但还有待于进一步完善;企业的发展较为迅速,但是智能化的程度不高等。但是,这些困难都只是暂时,机械工程智能化发展方向是大势所趋,随着我国经济、科技等方面的深度发展,将为机械工程智能化提供更强大的支撑。 2、机械工程智能化的重要性 机械工程为人类提供大量的生产资料,维护着机械设备的正常运转,机械工程包括社会生产的多个方面,将机械工程与智能化相结合,能够为社会生产提供更为人性化的服务,机械工程智能化不仅能提高生产效率,不断满足人们多方面的需求,还能以对环境造成的最小化代价换回经济效益,机械工程智能化发展方式能实现经济与环境的和谐发展。 三、机械工程智能化的发展方向 1、生产产品智能化 产品是促进企业进行正常经营活动与持续发展的基本,也是企业实现经济效益的手段,尤其是机械设备直接生产出来的产品,不仅要保证产品生产出来的质量,同时也要保证生产效率,满足市场及消费者的需求。智能化的生产方式不仅能保证机械设备生产的产品在质量上精益求精,还能兼顾提高生产效率。除此之外,对于消费者越来越高的产品要求与多元化的产品需求,智能化的生产方式能根据消费者特殊的要求生产特色的产品。如实现电脑与手机的无线连接以达到传输文件的目的;手机的无线充电模式等都是产品智能化的体现。 2、管理方式的智能化 智能化管理方式在机械工程管理中的应用逐渐深入,势必会给机械工程企业所固有的管理方式造成冲击,促使企业管理方式发生变革,由原来交叉粗放的管理方式转变为细化到个人的管理模式,保证决策的实效性;由原来的人力管理转变为计算机系统管理。智能化的管理方式能确保机械工程企业的生产、销售、产品维护、市场开发等方面都得到及时的跟进与补充,实现一体化的服务模式,并且能给及时反馈运行的结果,方便后续的生产经营活动。智能化的管理方式,不仅能有效节约管理成本,还能有效提高管理的质量与效率。 智能化管理方式的创新能促进机械工程企业的整体发展,随着此种管理方式的深入,能有效提高机械工程企业对市场环境的风险防范意识,同时对于市场的变化有及时的反馈,不断适应市场变化的发展要求。因此,智能化管理方式在机械工程企业的应用发展前景很可观。 3、机械工程设备的智能化 在现阶段,伴随着科学技术水平的不断突破创新,机器设备也在朝着智能化、自动化的方向发展。机械工程智能化不止是生产产品的智能化、管理方式的智能化,同时也是机械工程设备的智能化,这种智能化的机器生产能有效提高生产效率,还能协助设备管理人员对机器设备进行智能化的管理,降低管理成本,通过机器管理机器,达到智能化管理机器性能与运行状态的目的,如当机器在生产过程中发生故障时,监管设备就会发出警报,停止该问题设备的运转,保证机器不会发生二次故障的情况。 机械工程设备的运行状况是机械工程生产效率的基础,在生产过程中至关重要。由于不同的机器设备存在设计、构造、性能、安装等方面的差异,机械工程的生产效率与生产目标也存在不同,智能化的机械工程设备能根据各机器的不同功能进行合理化的运作。 4、科技的智能化 科技智能化是实现生产产品智能化、管理方式智能化以及机械工程智能化的前提条件。科技智能化能广泛应用在机械工程生产的各个环节,如感应技术、联动控制技术、远程控制技术等。因此现代机械工程企业要密切关注科技发展趋势,紧跟科技发展步伐,与时俱进,将新型的科技应用到生产中。 创新科技的智能化,不仅能提高机械工程企业的生产经营效益,也是改善企业员工工作方式、提高企业生产效率、保证产品质量的关键所在。需要注意的是,对于不同领域的产品,生产规范、产品结构、 生产方式上各有不同,不能采取“一刀切”的方式简单粗暴的进行生产,需要根据实际的需求进行相应的设备、技术选择,使机械工程智能化生产的产品在保证质量的同时满足消费者的不同需求。 结束语: 总而言之,机械工程对于社会经济的发展十分关键,智能化是社会发展大势所趋。现阶段,虽然我国机械工程智能化发展面临一些问题,但是困难只是暂时的,随着科技与经济的继续深入发展,其发展前景十分明朗。 机械工程类论文:浅论机械工程技术教学研究 机械制造技术是一门非常重要的专业课,它包括金属切削机床、金切原理与刀具、机床夹具、机械制造工艺、数控加工工艺等内容。本课程的目的是使学生掌握机械制造技术的基本理论知识,同时通过生产实习、课程设计等实践环节使学生具备分析和解决机械加工技术问题的能力,学习机械制造的新工艺、新技术及发展方向,为学生走向工作岗位、从事生产实践打下坚实的基础。教师应认真研究教材,积极研究教学理论和教学方法,努力提高教学水平。 1. 教书育人,德育为本 教师是“人类灵魂的工程师”,不仅教授学生专业知识,更要对学生进行德育教育。教学中,应结合学生将来可能从事的技术与管理工作的性质,从本专业对人才培养等方面,对学生进行生动深刻的讲授,使他们了解本课程的重要性,激发其学习的兴趣。在教学中,必须把思想品德教育、职业道德与专业技术教育有机地结合起来,使他们成为德才兼备的有用人才。教师应身体力行,为人师表,做好表率,使学生不仅学到知识,而且学会怎样做人。 2. 注重内在联系 专业教育的目的是要使学生用全面和发展的眼光看问题。从教材前、后内容的联系上,从本课程与其他课程的关系,从机械制造技术与其他学科之间的联系,从理论与实践的联系上全面了解和掌握专业知识和技能。 教材是按着一定的顺序编写的,但前、后内容有着紧密的联系。比如,教师在讲授“机械加工工艺规程”和“机械加工精度”等基本概念时,经常要用教材中的例子和生产中的实例来说明,而“典型零件加工”的内容又与前面机械制造基本理论有重要联系,就应引导学生寻找各部分内容的内在联系,这样更容易系统深刻地理解教材。 机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机制制造技术与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化[1]。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高专业水平。 3. 教学互动,激发学生的学习兴趣 在机械制造技术的学习中,不少学生感到每节课的知识过多,不能及时理解消化,为了解决这一问题,可以使用多变的教学方法并提高教学艺术性。对教学内容要有的放矢,详略得当。对于易理解的内容,要求学生先预习,讲课一带而过;较抽象的内容除布置学生预习,还应认真讲解;理论性和实践性较强的知识重点讲解,理论联系实际。 教学中可采用讨论式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行预习。课堂上先提出问题,再让学生略加思索之后回答。学生各抒己见,在充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴加工的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其加工过程很有特点[4]。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出加工的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴加工的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。 4. 利用教具、实物等进行直观教学 机械制造技术的实践性和综合性较强,各部分教学应注意与生产实际相结合,可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像、多媒体等直观教学手段增强学生的感性认识。例如讲解各种刀具时就可以把常用车刀、数控刀具和刀柄、麻花钻、深孔钻头、浮动镗刀、珩磨头等带到课堂上,适时拿出来介绍。在介绍机制工艺规程制定的内容时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。较大的典型零件如车床主轴箱:床身等可能用木材和纸板做成简易模型,较复杂的工装、机床结构也可做成模型,必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工工艺时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。 5. 搞好现场教学 根据不同的教学内容、不同的情况采用多种形式的现场教学。对于各种加工方法、各种机床、夹具、刀具和量具,可组织学生去实验室、工厂机加工车间参观实习。针对某一典型零件的加工,可组织专题现场教学,要详细了解图纸和工艺条件,学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的机构特点和使用方法。对重点零件的加工,要求学生仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法;对生产中遇到的质量或其他技术问题,应指导学生分析并解决,必要时,向工厂的技术人员和工人请教。在实习中,把典型的工艺方法、夹具、专用刀具都记录下来,与所学的理论进行比较,来巩固理论知识和提高解决技术问题的能力。当然,课堂与现场要相结合,教师应根据工厂的情况编写出实习教案,精心组织实习的内容,首先在课上介绍零件图纸和技术要求,然后带领学生深入现场,最后回到课堂组织学生讨论分析,教师汇总,指出要点。 总之,机械制造技术是一门综合性、实践性都很强 的课程。任课教师认真研究教学方法,不断提高知识水平,真正做到理论联系实践,必然能教好这门课,取得理想的效果。 机械工程类论文:对自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为核心,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技 术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。 机械工程类论文:机械工程图图形检索技术的研究 引言 在基于内容的视觉信息检索技术与计算机信息管理技术探究中获得的科研成果给处置这个问题带来了有用的参考,让迅速查寻所需要的设计图纸变成可能。鉴于此,本文对机械工程图图形检索技术进行分析与探究具有较为深远的意义。 1.机械工程图检索技术的分类 基于文本的图纸检索还有基于成组技术的图纸检索出现了很多的问题,寻找原因会发现问题的形成和举出这类方法的时候,人们对图形的认知水准还有处理问题的考虑点存在较大关联,所以这类问题是方法自身所特有的[1],只借助改变技术细节很难解决,必须通过不同的角度思考这类问题才会可能全部处理发生的困难。伴随基于内容的图像检索技术的进一步发展,国内外已经有某些研究人员将在基于内容的图像检索范围所获得的科研结果加入至CAD领域,通过图形特点的记叙方式完成CAD图形检索。系统首先必须提取到图纸的几何特征数据还有其空间关联数据,关于图纸的特点数据存储至图纸特征库里,客户在完成新设计的时候,只需要给系统提供具有某种特点的图形,系统就能够在拥有的计算机图库里检索到与所提供的图形拥有类似的几何特点或者部件相互拥有类似空间关联的图纸,这样用户就能够用检索出的结果当成参照,根据新的设计需求进行设计。本文所论述的主要是基于内容的图纸检索系统的完成问题。 2.机械工程图大致图形的叙述 第一,简单图形 包含了矩形、圆与三角形这三类图形。 第二,链式图形 通过直线、圆弧相互连接形成的图形,构成这些图形的直线或者圆弧首尾是相接的,图线相互不存在交互关系,所围区域都是单连通域,在其围成的区域里不包含其他的图形因素。 第三,复合图形 通过链式图形与简单图形利用邻接关联形成的图形,在这些图形中轮廓线以里的每个区域中都不存在单独存在的简单图形或者链式图形。图形分解的重要步骤叙述如下: 步骤一:分隔单独出现的图形 单独出现的定义指的是在这个图形的每个部分和轮廓的其他组成成分不存在相交、重合与连接关联,图形单独的出现在总体轮廓之间。这类图形假如是简单图形,则跳转至第4步,假如是链式图形,则必需跳转至第3步,不然其就是复合图形,跳转至第2步完成; 步骤二:复合图形分解 把复合图形根据其组成分解成为相互邻接的闭合图形[2],这类图形可能是链式图形或者是简单图形这两类状况,判别图形的形式,假如图形是简单图形,则跳转至第4步接着完成处置; 步骤三:把链式图形分解成为简单图形的组合 把链式图形分解成为简单图形,包含了图形分解还有判定所得的各类简单图形相互的存在关系这两类问题,也就是先完成分解,再判别各个简单形体相互的空间运算关联是并、差还是没有空间运算关联; 步骤四:存储处理结果 到这里整个的图形就已经被分解成了圆、长方形与三角形这三类简单图形的拼接形式。把图形的构成数据还有每个步骤获得的图形之间的空间运算关系存储至数据文件里。详细情况参照下图2-1所示。 3.机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成 复杂机械工程图中的图形轮廓最后能够分解成三类几何图形的组合情况,这个分解的过程总共包含了三个阶段,在分解的第一阶段与第二阶段里,复杂图形被分解成了一些封闭的图形,这类图形相互之间是存在邻接或者互相包含的关联,封闭图形间的组合形式展现出了轮廓的整体构成结构;在分解的第三个阶段,那些不属于规定的几种简单图形的封闭图形被再一次的完成分解,最后通过长方形、圆与三角形这三类简单图形的拼接形式来代表它们,分解获得的简单图形的数量与相互关联代表了繁杂的封闭图形[3]。 在基于内容的图形检索当中,判断检索图形与其他图形相互的匹配程度是检索的重要步骤之一。过去数据库系统的查询往往是基于精准文字匹配的,但是在图形、图像这样的数据检索当中,关于给图形、图像的内容用语义叙述没办法完成全部精准,因此必须要通过相似性匹配来权衡评定检索结果的相符情况[4]。这个相似性情况是通过数值形式来完成表示的。相似性测量是某个模式领域当中关于模式的知识表述,可以度量该领域里对象间的感觉相似性的相应程度。在用户根据图形特点检索的时候,获取到的图形特征是关于图形实体的一类全面的表述,当使用相似性检索的时候要牵扯到两类重要的问题:一个是图形特征的相似性度量,另一个则是基于相似性的查询方法。 4.结语 通过本文探究,认识到机械工程图检索技术的分类,因此对机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成进行加强便显得极为重要。然而,这是一项较为系统的工作,不能一蹴而就,需要从多方面完善,比如复杂图形被分解成为一些封闭图形。进一步为我国机械工程图图形检索的发展奠定尤为坚实的基础。 机械工程类论文:机械工程教育信息化发展现状 一、前言 在我国经济中,制造业是国家的支柱行业,占据国有经济的重要地位。随着制造业的快速发展,机械工程技术也迎来了新的发展形势。从目前机械工程技术的发展来看,在产品研发和生产制造中,机械工程技术正在缩小与国外发达国家的差距,在某些产品领域已经达到了世界领先水平。之所以取得这样的成绩,主要原因在于机械工程教育中引入了信息化的理念,不但提高了机械工程的教育效果,也促进了机械工程教育的发展,所以,我们应对机械工程教育信息化发展有全面正确的认识。 二、机械工程技术的特点分析 1、机械工程技术的先进性特点 (1)灵活(2)高效率(3)能源消耗低(4)无污染(5)产品性价比较高。 2、综合考虑设计与工艺的特点 在机械工程技术方面,设计与工艺紧密结合十分重要,在实际生产过程中,需要结合现场的工艺进行合理的设计,使设计一次性成功,这就是经常所说的并行工程。 3、全面考虑工业应用的特点 对于机械工程技术来说,最终的目的就是提高制造行业的经济效益和社会效益。这就要求在设计之前详细了解市场,针对工业应用情况进行设计、研发、生产、销售等等,使该技术能够达到理想中的效果,这样的机械工程技术才算是成功的。 三、机械工程教育信息化发展现状 考虑到机械工程的特点,在机械工程教育开展的过程中,引入信息化手段是十分必要的。从目前机械工程教育信息化发展现状来看,主要表现为以下几个方面: 1、机械工程教育信息化手段已经得到了充分的运用 出于提高机械工程教育质量的目的,在机械工程教育开展过程中,及时的引入了教育信息化的手段,主要包括CAD教学、网络化教学等,通过教育信息化手段的运用,机械工程引进了国外技术的先进理念,形成了对国外先进技术的消化吸收,保证了机械工程能够持续快速的发展。从目前机械工程教育的开展来看,信息化手段的运用范围越来越广,已经成为了机械工程教育的主要手段之一,为机械工程教育的发展提供了有力的支持。随着教育信息化手段的不断发展和提高,相信在未来机械工程教育信息化手段的应用范围更广,应用效果更加突出。 2、机械工程教育信息化采用了网络化发展的模式 计算机网络的发展,为机械工程教育提供了强有力的支持,不但提升了机械工程教育信息化发展的质量,还提高了机械工程教育的整体效果,改变了传统教育模式的束缚,为机械工程教育的发展提供了新的参考。从目前机械工程教育信息化的发展来看,网络化的发展模式为其带来了资源共享的便利,丰富了现有的教育内容,提高了教学实效性,为机械工程教育的发展注入了生机和活力。从这一角度来看,机械工程教育信息化发展成为了机械工程技术发展的必然趋势,为了机械工程技术的提高奠定了坚实的基础,保证了机械工程技术的发展质量。 3、机械工程教育信息化改变了传统教育理念 在传统教育理念中,机械工程的教育应尊重书本内容,应以现有技术为基础进行技术研发和技术教育,对先进技术的引入缺乏必要的手段。考虑到机械工程传统教育理念的缺点,以及计算机信息化的高速发展,在机械工程教育中引入信息化手段已经成为了必然的选择,对机械工程的发展产生了重要影响。基于这一判断,机械工程教育信息化改变了传统的教育理念,开始朝着新技术引入和新技术应用的方向发展,极大的提高了机械工程教育的实效性,满足了机械工程发展的现实需要,提高了机械工程发展的整体质量,为机械工程发展提供了新的参考。 4、机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性 通过采用教育信息化手段,机械工程的教育效果得到了持续的提高,为机械工程技术的发展提供了有力的支撑,保证了机械工程技术的发展质量。同时,教育信息化手段的采用,保证了机械工程技术的先进性,使机械工程技术能够及时的引入并借鉴国外的先进经验和成熟的技术,为我国机械工程技术的发展提供有力的支持。从目前机械工程教育的实际发展来看,机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性,为机械工程的发展提供了有力的支持。因此,从促进我国机械工程技术发展的角度出发,我们应对机械工程教育信息化手段有深入的了解。 四、结论 通过本文的分析可知,在我国机械工程技术的发展过程中,教育信息化手段起到了积极作用。教育信息化手段不但提高了机械工程教育的整体效果,还对机械工程技术的发展提供了有力的支持,满足了机械工程技术发展的要求。因此,我们要对机械工程教育信息化手段有全面正确的认识,要认真分析机械工程教育信息化发展现状,不断提高机械工程教育信息化的发展质量。 机械工程类论文:分析机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和核心课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。 机械工程类论文:本体以及其在机械工程中的应用综述 一、前言 本体在经历了10多年的发展之后,已经实现了语言、环境构建和方法论,现已经构建了理论框架和技术体系,在各行业中广泛应用。 二、本体的基本概念 在信息科学中,作为一种知识表示方法,本体(ontology)包括了研究领域内对象的名称、对象属性和相互关系的逻辑描述,提供了领域内知识表示和交流的词汇集合和集合中各个对象的关系集合。采用这种方法表示知识的本体,是基于一定的目的人为设计的规范说明,这与它所建模的世界有着明显的区别。本体发展至今,其应用范围已经远远超出了传统人工智能和知识工程的范围,这主要是由于本体具有以下显着的优点: 1、异构系统互操作,在异构主体之间对交流的结构化信息达成共识,这是本体开发的一个主要目标; 2、通过本体复用、映射和集成等方式实现领域知识复用,这是本体研究的主要动力之一; 3、明确的领域认定,利用本体表示方法描述领域认定,当领域发生变化时,对应的领域认定的改变也相对比较容易; 4、分析领域知识,建立领域本体,实现领域知识的应用和管理; 5、将领域知识与操作性知识相分离。 三、知识工程中本体的含义 在知识工程领域,研究人员给出了面向人工智能的明确的本体定义,其中,最重要的一个是Gru-her在1993年采用人工智能界公认的概念模型为基础给出的:本体是概念模型的明确的规范说明。随后Studer在参考了Gruber和Borst的定义的基础上提出了本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明。本体定义的核心内容本文由论文联盟//收集整理是概念模型,即研究领域内存在的对象、概念及其他实体以及它们之间的关系是研究领域的一个抽象的、简化的视图,每一个知识库、知识库系统或知识水平的主体,都或明确或隐含的依托于某些概念模型。分类法(taxonomy)是对科学分类的普遍规律的研究,是按照一定的思想观点,以科学分类为基础,结合领域内容和特点,将领域知识分门别类以术语的形式组成分类表。本体与分类法相比,主要有两个区别:本体具有更为丰富的内部结构并且反映了某种程度的共识。 理论上,可以通过5种类型的构件来形式化描述一个本体:概念、关系、函数、公理和实例。这里的概念可泛指论述的任何事物,如任务、功能、行为、策略和推理过程等等,有时为叙述方便,概念也称为类。关系用来表示领域中概念之间的相互作用,元关系形式化定义为个集合的笛卡儿乘积的子集:R:C×C×…×C。函数是一类特殊的关系,在这种关系中,前n一1个元素可以惟一决定第n个元素,函数的形式化定义为:F:C×C2×…×G一一C。公理用来表示领域中永真的陈述,实例表示领域中的具体元素即对象。 四、本体构建的规则 本体构建方法概述出于对各自问题领域和具体工程的考虑,构造本体的过程各不相同。目前没有一个标准的本体构造方法,最有影响的是Gruber在1995年提出的5条规则: 1、清晰:本体必须有效地说明所定义的术语的含义。定义应该是客观的,与背景独立的。当定义可以用逻辑公理表达时,它应该是形式化的,应该尽力用逻辑公理表达。定义应该尽可能的完整。所有定义应该用自然语言加以说明。 2、一致:本体应该是前后一致的,也就是说,它应该支持与其定义相一致的推理。它所定义的公理以及用自然语言进行说明的文档都应该具有一致性。如果从一组公理中推导出来的一个句子与一个非形式化的定义或者实例矛盾,则这个本体是不一致的。 3、可扩展性:本体的可扩展性是指,本体提供一个共享的词汇,这个共享的词汇应该为可预料到的任务提供概念基础。它应该可以支持在已有的概念基础上定义新的术语,以满足特殊的需求,而无须修改已有的概念定义。也就是说,人们应该能够在不改变原有定义的前提下,以这组存在的词汇为基础定义新的术语。 4、编码偏好程度最小(Minimalencodingbias):本体应该处于知识的层次,而与特定的符号级编码无关。本体的表示形式的选择不应该只考虑表示上或者实现上的方便。概念的描述不应该依赖于某一种特殊的符号层的表示方法,不能依赖于某种确定的语言,因为实际的系统可能采用不同的知识表示方法。 5、本体承诺最小,(Minimalontologicalcommitment):本体承诺应该最小,只要能够满足特定的知识共享需求即可。也就是说,本体应该对所模拟的事物产生尽可能少的推断,而让共享者自由地按照他们的需要去专门化和实例化这个本体。Gruber还指出,由于本体承诺是以词汇的使用为基础的,因此可以通过定义承诺最弱的公理以及只定义应用所需的基本词汇来保证。 五、基于本体的产品信息模型 来自华盛顿大学的Sudarsan和CMU的Fenves作为美国国家标准与技术研究院(theNationalInsti—tuteofStandardsandTechnology,NIST)的访问学者,与NIST的Sriram等人一起,为支持产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)各个方面的信息需求,以本体为表示工具,开发了一种产品信息模型框架口。该框架以NIST的核心产品模型(theNISTCoreProductModel,CPM)及其3个扩展版本:开放式装配模型(OpenAssemblyMod—el,OAM)、设计分析集成模型(DesigeAnalyticIn—tergratedModel,DAIM)和产品族进化模型PFEM作为基础。OAM定义了系统级的概念模型和相关的层次化装配关系;DAIM定义了产品的主模型以及一系列抽象功能模型和两个主模型与功能模型之间的变换,每一个功能模型对应于产品的某一个领域特性,两个变换分别为理想化和映射;PFEM表示产品族及其组件,与产品族进化相关联的设计原理。 开发产品信息模型框架的目的在于:①从产品的概念设计阶段开始,在其全生命周期的整个过程中捕捉产品、设计原理、装配、公差等信息;②便于下一代CAD/CAE/CAM系统的语义互操作;③捕捉产品和产品族的进化。该框架提供了产品信息和设计原理的细粒度描述,因而PLM系统可以方便地直接访问框架中的数据。 产品信息模型框架作为产品在设计过程各个方面的信息库,能够为PLM及其辅助系统提供一种单一的、一致的信息交换协议,支持CAx及其他相关系统之间直接互操作和无缝的信息集成。该框架具有以下特点: 1、以形式化语义为基础,通过采用合适的本体就能进行自动推理; 2、具有概括性,它描述的是概念实体(制品和特征),而不是针对具体的某种产品(发动机、泵等); 3、提供了产品全方位的丰富信息; 4、致力于促进新的应用和过程的开发,避免由于环境中信息的不齐备阻碍新应用的实现; 5、框架中结合了明确表示的设计原理,作为描述产品本身的重要内容; 6、作为产品级上不同系统间互操作的转换与接口。 六、结束语 总之,尽管当前,本体技术已经得到了发展,但是还是存在一定局限性,不能仅局限在对事实知识的表示,还应用对过程性的知识以及有效方法进行探索,这也是该技术今后的发展方向。
机械工程论文:机械工程测试装置设计的创新 目前常见的机械工程测试装置仅仅能够对机构系统或是加载液压系统等单一系统进行测试和分析,还很难对多个系统的参数进行综合性、系统性的测量和分析,因此在实际应用中的效果和价值难以令人满意。创新机械工程测试装置的设计,目的在于将多领域多学科知识进行综合性、系统化的实践运用,使各领域知识之间产生更为深刻而紧密的联系,并更好的服务于实际应用。本文中的机械工程测试装置,创新性的集合了机构系统、液压系统等多个系统,能够对多种参数实现高效的测试与准确的分析,在获得数据变化情况的同时获得分布曲线,以供论证和分析。 1、机械工程测试装置的创新设计 1.1总体结构的创新设计 文中所引的机械工程测试装置设计原理为:在启动变速电机开关后,变速电机立刻开始转动进入正常运行状态,该变速电机可调速范围在120转/分到1200转/分之间,可借助变速电机调速控制按钮对变速电机进行调速控制,通过光电转速传感器实时测量变速电机的转速,由数据输出接口将采集到的数据传送到计算机进行数据存储、处理、评定以及描述;按下急停开关后系统退出工作状态,以确保工作人员安全;电动机带动机构变速箱和轴承变速箱,机构变速箱为二级变速,由直齿和圆锥齿组成,借助皮带带动机构摇杆转动,手柄右倾时是空挡,左倾时机构摇杆转速保持电机转速的1/12,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-600转/分之间,轴承变速箱为三级变速,借助联轴器连接轴承箱,手柄右倾时是空挡,处于中间时轴承与电机保持相同转速,左倾时轴承转速保持电机转速的1/6,调节电机转速可间接控制机构摇杆转速在0-1200转/分之间;轴承施压加载依靠可视液压回路系统实现,加载压力显示由加载压力表实现,按下液压泵电机开关后,从液压箱油箱中吸油,通过调节先导溢流阀来控制系统压力,或借助远程调压来调整系统压力,由调压阀压力表显示调压阀压力,对电磁铁2DT开关通电后可借助远程调压阀控制系统压力,对电磁铁1DT开关通电后可保持卸荷状态。 整套机械工程测试装置既可以进行综合性测试,也可以单独测量,或是相互测量。单独对机构系统测量时将滑动轴承变速箱保持空挡,使液压泵电机开关断开,并使机构变速箱手柄左倾即可实现;单独对液压系统测量时将液压泵电机开关闭合,并断开变速电机开关即可;如果需要同时对液压系统和动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使机构变速箱保持空挡,并调整轴承变速箱手柄即可实现;如果需要同时对机构系统和液压系统测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,使动压滑动轴承变速箱保持空挡即可;如果需要同时对液压系统、机构系统以及动压滑动轴承测量,只需闭合变速电机开关和液压泵电机开关,轴承变速箱和机构变速箱不处于空挡即可实现。 ①轴承箱;②轴承变速箱;③机构变速箱;④机构;⑤信号输出接口;⑥变速电机开关;⑦液压泵电机开关;⑧变速电机调速控制按扭;⑨急停开关;⑩变速电机;以下按次序为液压箱、液压泵电机、可视液压回路、电磁铁2DT开关、电磁铁 IDT开关、调压阀、先导溢流阀、加载压力表、调压阀压力表。 1.2 机构系统的创新设计 机构系统设计的目的在于对机构运动学进行深层次的解读,本文引用的机械工程测试装置中的机构系统选择的是可组可卸式。以四杆机构向六杆机构的转化为例,原四杆机构的结构组成较为简单,其中连杆的输出轨迹构成轨迹曲线,最终组成新的六杆机构,分析六杆机构的输出轨迹可以得知六杆机构输出构建上点的轨迹与对应的原四杆机构连杆上点的轨迹相同,是通过曲线移动来实现四杆机构向六杆机构转化的。在这一过程中,机构连杆的位移、角速度等参数可以借助传感器进行测量。 1.3 液压系统的创新设计 文中所用的机械工程测试装置中的液压系统设计为:液压系统与轴承箱连接,通过先导溢流阀对液压系统压力进行调节,由动压滑动轴承为液压系统提供所需强度的压力,旋转动压滑动轴承即可使压力弹簧发生一定程度的形变,从而产生适合的压力。与此同时,先导溢流阀与远程调压阀借助遥控口实现连接,可以借助远程调压阀对液压系统压力进行远程调控,使压力保持在合适的压力范围内。如果将先导溢流阀压力加到最大,对电磁铁1DT开关通电,连接远程调压阀与先导溢流阀,即可通过调节手柄来控制液压系统压力;如果断开电磁铁1DT开关,对电磁铁2DT开关通电,那么液压系统将处于卸荷状态,压力近乎为零。另外,为了对有关参数进行准确实施的采集和监测,在该液压系统的设计中对先导溢流阀出口处设有红外测温仪以及流量传感器,而且轴承系统的载荷根据液压系统压力进行调整。 1.4 动压滑动轴承的创新设计 整个机械工程测试装置共配备有若干个传感器对外载荷、油膜压力等实验数据进行监测和采集工作,直接将计算机系统连接到实验台测试控制系统上,从而进行数据汇总、处理、显示等操作。动压滑动轴承的设计,将轴承空套在主轴上,轴中间横剖面均匀分布测压孔,每个测压孔分别与压力传感器连接,油液温度数据选用红外测温仪监测采集,摩擦力数据选用摩擦力传感器监测采集,由液压系统对轴承加载压力进行调控,轴承载荷随液压油压力提高而增加,通过外载荷传感器对轴承加载压力进行测量和显示,因而十分稳定和方便。利用接口技术将压力传感器与计算机系统连接,利用计算机软件对采集到的压力数据进行处理后可得到压力分布曲线,从而计算出动压滑动轴承的压力分布情况和平均压强。 2、机械工程测试装置的功能分析 从上文介绍可知,该机械工程测试装置可以对机构、液压等系统进行单独测量或相互测量,或是进行多系统的综合测量,是一个综合性很强的测试平台,能够对各系统参数进行实时测量和准确分析,功能十分强大。为了更好的保证该机械工程测试装置的测量精确性,需要避免装置工作状态下的振动和噪声。因此,在该机械工程测试装置设计时,对工作台和传动装置等部位设有专门监测振动和噪声的传感器,借助传感器对振动与声波的测量来准确的掌握振动、噪声情况,从而对其进行有效控制。在压力传感器等其他传感器的配合下,该装置能够对压力、摩擦力、流量、位移、转速、温度等测试内容进行实施准确的测量,为测试系统的数据分析提供信息,能够满足测试人员对参数数据的需求。 3、结语 综上所述,本文借助传感器、虚拟平台、机构、测试等多方面技术和理论知识,创新性的设计了一个综合性的机械工程测试装置,与以往的测试装置相比可以对多个系统的参数进行测量和分析,很好的体现了现代测试技术的智能性、信息化和经济性特征,满足了测试仪器与系统测量分析工作融为一体的需求。 机械工程论文:虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用 随着机电产品一体化和生产过程自动化程度的不断提高,机械工程的测试系统越来越复杂。它已成为整个机械设备研制、开发、应用和教学过程中不可或缺的组成部分。机械工程测试系统的基本任务是从测试对象获取反映其变化规律的动态信息,一个功能完善的机械工程测试系统由传感器、信号转换装置、信号分析处理装置和显示与记录等功能模块组成,无疑,讨论和设计机械工程测试系统及其构成要素,是十分有意义的。本文主要分析了虚拟仪器技术在机械工程测试中的应用状况,望大家参考。 一、机械工程测试系统基本状况分析 测试是测量与试验的简称,测试中最基本的是测量。测量是利用各种装置对可观测量(或称被测参数)进行定性和定量的过程。测试的基本任务是获取信息。测试是发展和检验自然科学理论的实践基础。在工程技术领域,由于实际研究对象的复杂性,很多问题难以进行完善的理论分析、推导和计算,所以必须通过试验来获得研究对象的状态,变化和特征等,这正是通过测试来实现的。测试技术正是研究有关测试方法、测试手段和测试理论的科学,它应用于不同的领域并在各个自然科学研究领域起着重要作用。特别是现在机械工程测试技术引起了大型工业企业和高等院校极大的重视。 测试系统的第一个环节是信号的传感,即是将被测量的量或被观察的量通过一个被测量传感器或敏感元件转换成一个电的、液压的、气动的或其他形式的物理量,被测的或被观察的量与被转换的输出量之间根据可利用的物理定律应该具有一种明确的关系。传感器就是用来完成这种转换的装置。 第二个环节为信号的转换和调理。被测物理量经传感环节被转换为电阻、电容、电感或者电压、电流、电荷等电参量的变化,由于在测试过程中不可避免地遭受各种内、外干扰因素的影响,且为了用被测信号驱动显示、记录和控制等仪器或进一步将信号输入计算机进行数据处理。因此经传感后的信号尚需进过调理、放大、滤波、运算分析等一系列加工处理,以抑制干扰噪声、提高信噪比,便于进一步传输和后续环节中的处理。 第三个环节是是对这些信号进行分析处理以及显示记录,包括信号的时域分析、频域分析、相关分析等。原始波形显示、处理后波形显示等。从而还可以分析出机械运转的工况等。 机械工程测试系统有测量、监控、试验分析机械设备运行过程中的参数功能,但前序步骤必经信号的采集、分析才能得出。所以,本系统对于机械的后续分析作用意义重大。 二、虚拟仪器技术在机械工程测试系统中的应用现状 科学技术的日益发展,对现在的机械工程测试系统影响很大,特别是相对于传统的测试系统来讲。以前要用特定的仪器对信号进行分析,但是利用虚拟仪器组建的机械工程测试系统却不用专用的仪器,而是利用计算机作为连接虚拟仪器软硬件的平台,信号源通过调理后数据采集卡就可以获取数据进行分析处理。现代计算机技术对机械工程测试技术和仪器的发展产生了革命性的影响。 测试系统的发展经历了模拟测试仪器、计算机测试系统(智能仪器)及虚拟仪器三个阶段。现代机械工程测试技术以计算机为中心,计算机的发展必然促进测试技术和仪器的发展。在此背景下,虚拟仪器的产生也就水到渠成。 在虚拟仪器中,软件是虚拟仪器系统的关键,目前国内外这种软件主要有美国DSP公司的DADISP软件,以实验后数据处理分析和表示见长美国NI公司的系列虚拟仪器开发平台(LabVIEW、LabWindows/CVI、Virtual Bench和Component Works)、美国QUATECH公司的DASLab软件包和惠普公司的VEE软件平台都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台,以图形化编程和界面灵活见长。华中理工大学的V198虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长。其中,美国NI公司的LabVIEW软件功能最为完善,LabVIEW软件以简单、直观的图形化编程方式、强大的图形显示和数据处理能力见长,运行速度快、开发周期短、界面灵活是其又一大优势,最能体现虚拟仪器的风格,所以基于LabVIEW的虚拟仪器应用相当广泛。 由于Pc的功能变得越来越强大,速度快,价格低,在标准PC上连接一个或多个仪 器模块构成测试仪器成为一种趋势。这种仪器即为虚拟仪器。虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW中,“所见即所得”的可视化技术是应用于测试领域的雏形。虚拟仪器注重测试人员在进行工作中的感觉。用仿真的面板给人以真实仪器的感觉,用丰富的曲线图像向测试人员传递信息,是虚拟现实技术在机械工程测试领域中的广泛应用趋势。 几个测试站点连成一个大的测试网络,互通数据和信息,联合分析测试结果,实现 数据和信息共享的网络化测试是机械工程测试系统的一个发展趋势。虚拟仪器技术是现代机械工程测试系统的发展趋势,在丰富的虚拟仪器软硬件产品支持下,尤其是在被誉为“科学家和工程师的语言”LabVIEW的支持下,组建一个机械工程测试系统正变得越来越容易。在技术发展日新月异的今天,为了让测试系统就有开放性、兼容性和不断更新的可能,利用虚拟仪器的概念组建测试系统不失为一种好的选择。 在机械工程测试系统中,应用虚拟仪器编的越来越普遍,因为很多传统的硬件设备在虚拟仪器中都可以用软件代替,从而降低了大量的设备浪费,降低了成本,并且还可以直观化的显示其结果,将多种的传统仪器合并到一套虚拟仪器测试系统中,有利于编程,也有利于增强测试系统的准确度。 三、结论 总之,虚拟仪器技术在全球范围内的应用越来越普遍,在我国主要应用到了企业生产中。我们要对虚拟仪器技术加大研究力度,力争促使该技术应用于更广泛的领域,赶上世界水平,为我国的机械工程的发展做出贡献。 机械工程论文:探讨机械工程材料课程教学改革 1 引言 机械工程材料是机械及近机类专业一门重要的专业基础课。本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线,重点介绍材料的本质,提出有关的理论和描述,说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。作为高等农业院校的机械设计以及农业机械化等专业的学生,学习本课程的目的,主要是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和热处理改性方法的基本知识。了解工程材料在机械工业特别是农业机械中的应用,通过对基础科学和知识的综合运用,使学生掌握常用机械工程材料的种类、成分、组织、性能以及改性方法等,初步具备根据零件的服役条件合理选材和妥善安排工艺路线的能力,为学习后续专业课程和从事机械设计及制造工作奠定基础。根据专业大纲安排,西北农林科技大学的机械工程材料课程在大学二年级第一学期进行。这一学期,学生所学的课程大部分还是数学、英语、物理等公共基础课,机械工程材料属于学生刚刚接触到跟自己专业相关的少数几门课程之一。 2 机械工程材料课程性质及教学现状 理论性强,微观概念多 机械工程材料课程,不像物理、力学等有着严密的逻辑推导和计算过程,也不像工程制图等相关课程,比较直观生动。机械工程材料课程总的特点是理论性非常强,涉及的原子、分子水平的微观概念很多。特别是与金属学相关的部分,如晶体结构、晶体缺陷、位错运动以及凝固结晶、相的概念、组织转变等,这些概念都是微观和抽象的,学生无法通过推导计算获得,更无法通过肉眼直接观察和亲身体验到,有时候需要通过一定的空间想象力来理解它们。这样就导致教师讲授起来有一定困难,而学生学习起来感到难以理解,从而感觉枯燥、乏味,失去学习的兴趣。 课程涵盖内容广 机械工程材料课程包含了材料科学专业中的力学、金属学、热处理原理、热处理工艺、金属材料、非金属材料以及失效分析等多门学科的专业知识,内容广而分散。而在“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才培养模式引导下,专业课程的学时数在不断压缩,而要求学生了解的内容却越来越多。这样就形成了一种矛盾,即教师上课的课时数减少了,而学生需要学到的知识却增加了。这就要求任课教师能够统筹安排上课课时,充分利用现代化的教学手段,精简课堂讲授内容,突出重点的同时拓宽知识面。 现有课本内容知识陈旧 大学教材内容陈旧,知识老化,这些是在我国高等教育中各门课程都有可能会遇到的,也是现在我国高等教育中普遍存在的问题。出版一本教材的过程是相当复杂的,要经过编写、审核、校对、出版、发行等多个环节,因此,当书真正出版出来以后,有些知识可能已经更新。而对于教师来讲,频繁更换教材,也不利于熟悉教案,积极备课。《机械工程材料》课本内容主要以金属材料为主,而近年来,随着科学技术的快速发展,各种新材料、新工艺在不断涌现。全球性的能源危机以及环境污染问题,对现代的新材料除了在性能、工艺和成本等方面的传统要求外,更提出了与环境协调、绿色环保、可循环再生等更高的要求。为了保证该课程的教学质量,并使学生能够尽量了解到本领域的发展动向,就迫切需要教师改变传统的以课本为主的教学方式,探索更加有效的教学模式,使学生理解并掌握课本基础知识的同时,能更多地了解和把握本领域的研究与发展动向。 3 教学改革探索 充分利用网络多媒体技术 多媒体技术是现代化教学的非常有效的辅助工具,教师要注重利用并充分发挥多媒体的特点,制作形象生动的多媒体课件。对那些学生难以理解、教师又难以讲解的比较抽象的内容,比如晶体结构原理、合金结晶过程、位错类型及运动过程等,通过收集以及自己动手制作一些简单的动画,生动形象地来演示复杂的变化过程。这样不仅加深了学生对相关知识的理解掌握,同时还活跃了课堂气氛,激发了学生的学习兴趣。如对钢铁材料的热处理工艺等,注意并积极收集工程训练实习以及工厂企业的热处理工艺过程的录像资料,在讲解课本内容的同时辅助播放实际热处理过程录像,注重理论与实际相结合,使课程内容具有真实感,更利于学生理解和掌握。 充分利用学校的网络教学平台,随时充实并完善课程信息,课堂讲授的重点、难点以及教学用课件及时上传至平台,便于学生随时下载并复习掌握当堂内容;利用网上作业提交和批改功能,可以快速有效地发现学生学习中的问题,了解学生对知识的掌握情况,并能及时得到反馈;通过网上答疑,增加了教师和学生的课后互动,改变了以往只有上课时才能见到教师,学生有问题得不到及时解决的现象;充分发挥网络平台信息量大的特点,注重将生活及科研中接触到的与课程内容相关的新闻报道、最新科研成果等,收集并上传至教学资源,供学生掌握基础知识的同时,更多地来了解社会发展在所学领域的需求,激发学生自我提高的热情和积极性。总之,网络平台让教学更加真实具体,更加强了教师与学生的互动。 精 简课堂教学内容 结合学校的优质课程建设项目,充分利用网络多媒体技术,精简课堂教学内容,做到够用就行。按照专业培养方案,机械类专业的学生学习机械工程材料的主要目的是掌握成分—结构—性能之间的内在联系,并能在零部件设计中合理地进行材料选择,因此,在课堂讲授中删减了那些理论较深的内容。如课本第二章材料的结构,其中晶面与晶向部分,对于非材料专业的学生不需要掌握;还有位错的理论,学生只需要知道位错是由于原子的错排造成的,不需要了解更多关于位错的形成机制等。再如铁碳相图的部分,因为高温包晶反应在生产中很少会用到,所以把包晶反应区省略,将相图简化,重点讲解共析和共晶反应部分。在工业用钢部分,因目前金属材料仍然占据工程材料中大约70%的市场,课堂教授主要内容仍然以金属材料中的碳钢和合金钢为主。对于课堂上不能详细讲解的知识,或者仅作为了解性的一些内容,如陶瓷、高分子的晶体结构、热处理新技术,以及非金属材料、复合材料等,将其上传至网络课程平台,作为学生自学内容,拓宽他们的知识面。 灵活选用教学材料 选用十二五规划教材作为教学用教材,基础内容深入讲解,包括材料的结构、铁碳相图、钢的热处理等。但在授课中,不仅仅局限于所选中文教材内容,还结合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING,更多地提供中英文对应专业词汇,并摘录一些章节,课堂上详细讲解,让学生学习到专业知识的同时,又能接触到纯正流利的英文表达方式。将某些章节相关的典型的中英文科研论文及掌握的最新的研究成果等介绍给学生,供学有余力以及对材料研究感兴趣的学生开阔眼界,并能使他们更加了解材料研究对社会发展的重要意义。 还在最后一章材料选择中,增加材料与环境的可持续发展。对于一名合格的工程技术人员,在选材中除了考虑传统的性能、工艺、成本等因素外,更要考虑材料的开发、服役、回收等环节可能造成的环境负荷。尽量选择环境友好材料,做到废弃零部件材料能够回收再利用或能生物降解,将对环境的影响降到最低。 4 结束语 总之,机械工程材料课程是机械类和近机类专业学生必修的一门重要技术基础课程,内容多且比较抽象。随着科学技术的发展和各种新材料的不断涌现,需要不断地对该课程的教学体系、教学内容、教学手段和方法等进行改革和实践,以充分调动学生学习的积极性和主动性,不断提高教学质量,加强基础知识的同时,增加辅助教学材料,为学生学习后续专业课程和毕业后从事机械设计及制造工作奠定坚实的基础。 机械工程论文:探讨机械工程设备安装技术 1 安装准备阶段 安装准备工作主要包括了解设备基础的交付时间;调查设备及材料的供应情况;了解安装现场的条件及安装技术的复杂程度;了解人力、机具的部署情况等。具体而言,此阶段应注意以下几个环节。 (1)设备及材料的订货情况,货到安装现场的时间安排。 (2)设备的检查和材料的检验: 清点设备的零件、附件是否短缺,检查设备的外观及零附件是否有损坏和锈蚀的现象。做好开箱记录,检查说明书、出厂合格证是否齐全;主要材料进场时,必须有出厂合格证及检验报告。若出现材料代用,必须取得设计或有关部门的认可后,方能投入使用。 (3)设备安装前,要按照图纸及施工验收规范进行基础中心线标高、几何尺寸的验收。设备基础的尺寸极限偏差和水平度、铅垂度公差应符合施工验收规范的规定。此外,需对设备基础、预埋件、预留孔等进行交接验收,并复核坐标位置、标高、外形尺寸等是否符合要求。 (4)验收预埋螺栓的高度、规格、螺纹、长度及表面的清洁度等,对预埋地脚螺栓还要检查根部中心位置、不垂直度和顶部标高。另外,预埋地脚螺栓的螺纹和螺母应防护完好。 2 机械设备安装阶段 2.1设备就位 在安装设备前,先安装好车间的桥式吊车,再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时,绳索应栓在设备适应受力的位置上,在绳索与设备表面接触部位应垫上木垫板,以防损坏其油漆表面或已经加工过的表面。 2.2设备找正 指设备的纵横中心线与基础上的中心线对正。在设备未安装之前,首先根据设计、安装和将来对设备进行检修的需要并结合本区设备布置图,绘制永久中心标板和永久基准点布置图,在图中标明永久中心标板和永久基准点的编号、设置位置。埋设永久性中心标板和永久基准点,以供设备安装调整使用,同时为了观测设备基础的沉降情况,还要在整个机组的基础和主要设备附近埋设基础沉降观测点。埋设时注意要在同一块基础的四周至少埋设四个基准点,以检查同一块基础的沉降情况。设备的定位基准一般在设计规范或说明书中都有规定。若无规定时,可采用几何作图法在设备的加工面上确定设备的中心点。 2.3设备的定位及调整 2.3.1设备的平面定位 为了保证设备在基础上准确就位,设备吊装就位后应根据已设置的中心标板,挂设基准线。基准线的挂设应根据设备安装精度要求和挂设跨距选用直径为0. 3mm。0.75mm的整根钢线,其拉紧力一般为钢线破断拉力的40%,80%,水平或倾斜挂设的跨距不宜超过40m。基准线应挂设在便于调整的线架上,用线锤对正中心点,当对正中心后用调整螺母锁定钢线,使其钢线在使用时不发生位移,但使用期间应定期进行复检。 2.3.2设备的标高调整设备的安装标高应选择设备的主要工作面作为测量基准,如轧机底座的上平面。由于永久性基准点一般离设备较远,因此应用精密水准仪,根据永久性基准点,投设在设备附近一个辅助基准点上,以便于设备在安装过程中的标高调整。对于较重要设备,最终还要用精密水准仪进行复测。 2.3.3设备的水平度调整 设备水平度调整方法分整体设备、分体设备。一般整体设备在设备的工作表面或组装结合部表面直接用水平仪测量,根据设备的安装精度可选用不同精度的水平仪。分体设备安装时可分别对各分体部件进行找平。如卷取机底座,先将两底座分别找正、找平,然后将长平尺放在两底座上,把水平放在平尺上进行测量。 2.3.4设备的清洗 清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物,并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗,若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后,用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上有机油防锈。 2.3.5设备的润滑 设备内外各部清洗干净后,才可进行加油润滑。润滑油必须经过化验,确定符合要求后才可以使用。加入设备前润滑油必须过滤,所加油应达到规定油标位置;所有润滑部分及油孔应加满润滑油。使用润滑脂密封简单,不易脏污,减少损失,不必常加换润滑脂。特别是对高速电机、自动装置及不易加油的设备润滑实用意义很大。同时,润滑脂受温度影响不大,对荷载性质、运动速度的变化有较大适应范围,在垂直润滑面上不易流失。在润滑脂中加入适量石墨粉,能形成更坚韧的油膜,能在往复运动机构中起缓动作用,避免爬行,消除震动。润滑脂由于流动性差,导热系数小,因此不能作循环润滑剂使用。 3 机械设备试运转阶段 试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷,并进行使用前最后的修理和调整,使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是:先空载、后负荷;先单机,后联动。必须在上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤的运转。试运转中应注意以下几点。 (1)设备正常运转时声音时均匀、平稳的,反之会发出各种杂音。 (2)需要测量的温度主要有摩擦部位的温度及油温、冷却水温,对空气压缩机还需测量其出口温度。 (3)在考核设备运转情况的同时,更要注意考核系统的整体效果。 4 设备安装验收阶段 验收是机械设备安装施工过程中的重要环节,必须严格执行标准,认真验收,为机械设备的安全运行打好基础。验收的主要依据包括:设计文件;机械设备安装工程施工及验收规范;主要材料的出厂合格证及检验报告;设备资料(说明书、合格证等) ;隐蔽工程记录和各工序的检验记录等。需要注意的是,安装所产生的误差是不可避免的。而且随着设备的运行,各活动件都会产生磨损,一般初期磨损较快,以后磨损会渐渐减缓,由于磨损,一些原来校好的精度也会变动,我们安装工作总的目标是使设备在很长的稳定使用期内保持理想的精度,这就要求安装人员必须有一定的制造工艺知识,把制造厂形成的设备精度与安装允差结合起来考虑,使偏差向有利的方向发展,以最终确保设备使用性能。 结语: 随着冶金工程技术的不断深入发展,高科技、现代化的冶金设备不断涌现,对设备的安装精度要求也越来越高。机械设备安装工程的质量是依靠安装施工人员在每一道工序中认真负责的工作来保证的,这就对机械设备安装工程的施工人员提出了更高的要求。随着机械设备安装工程规范的进一步完善和发展,从业人员的技术水平和管理水平的提高,机械设备安装工程质量一定能得到切实有效的保障和提高。 机械工程论文:机械工程中节材问题的探究 一、机械工程中材料消耗的现状 (一)在机械产品成本中,原材料费用过高。 根据国家有关部门对机械系统近万个企业进行的统计结果表明:每年消耗钢材1000万吨,占全国的15%-20%。原材料费用平均占机械产品成本的60%以上。 (二)钢材利用率低。 据统计,我国机械工业钢材利用率权为60%左右,与发达国家相比,有10%-15%的差距。每提高一个百分点就意味着可节约10万吨钢材。我国机械工业的铸、锻件综合废品率偏高,造成原材料和能源的浪费,有人调查过部分企业,铸铁件废品率为12%-14%,铸钢件废品率为10%-11%,有些厂甚至高达20%,而国外一般低于5%。另外我国重要的基础件的寿命短,如模具仅为发达国家的1/3。与国家有关机械系统节约材料技术政策中的要求相差甚远。 二、机械工程中节材的途径 机械工业节约材料的重点是钢材等金属材料,同时也要注意节约其他原材料。从技术经济角度来看,机械工业节材必须考虑以下四个方面:降低产品的材料消耗;减少制造过程中的材料消耗量;提高产品质量; (一)采用先进技术,提高利用率。 采用先进制造技术,提高铸件精度,推广精密性成形技术,在金属件生产中扩大中精锻件比例,使模锻、精锻件比例提高60%以上;继续推行集中下料、科学套材、改进下料工艺和装备,推广各种精密,自动、数控编排的切割技术,采用带锯床、中温剪切等下料新设备;大力采用先进焊接技术,减少焊条用量;采用先进的热处理技术,提高零部件寿命;推广可控气氛,少、无氧化热处理工艺和锻造用保护气氛加热工艺和装备,减少金属氧化损失;采用材料表面处理技术,提高材料表面性能,实现节材低耗;对于关键基础体(轴承、齿轮、弹簧、液压气动元件、模具等),扩大采用精炼钢和脱氧钢,以及行之有效的热处理和表面热处理新技术,显著延长其使用寿命。如上海某公司采用切削活塞,其材料利用率为43.5%,改用冷挤压后可达92%。某大型轴承厂采用高速镦锻生产线,使直径在50mm以下的套圈材料利用率从9.9%提高到42%,—年节钢1800吨。 (二)采用先进的防腐蚀技术,延长设备的使用寿命。 在国民经济中不论哪个部门都毫无例外地存在着腐蚀问题。腐蚀给人们造成的危害是很大的,它一方面造成设备、零件等材料的直接损失,另一方面还造成影响正常生产,恶化操作环境,影响产品质量,新工艺不能上马,设计保守,以及发生人身安全事故等一系列重大的损失。据有关资料介绍,估计全世界每年腐蚀损失100亿英镑(折合人民币约590.8亿元)。全世界每年金属的腐蚀损失约为全年总产量的20%,也就是说全世界每年约有1亿吨金属因腐蚀而损失掉。由此可见,腐蚀是自然界的浪费之一。因此,防腐蚀也是机械工程中节材的又一重大技术课题。随着科学技术的飞速发展,新的防腐蚀材料和方法的不断涌现,防腐蚀技术也在不断提高。例如:我军装备维修表面工程研究中心在海军猎潜艇上推广新型电弧喷涂防腐技术,可使猎潜艇钢结构的防腐寿命从5年延长到15年。 (三)扩大应用新材料,改善用材结构。 扩大应用新材料,改善用材结构,提高用材水平,积极推广各种高强度低合金钢、冷成形钢、冷拔钢管等高效钢,使用切削钢、新型模具钢、感应淬火钢等节能节材新材料;扩大硬质合金材料的使用,以及节约高速钢和模具钢等,扩大粉末冶金材料在汽车、拖拉机和家用电器等方面的应用;在汽车、农机和交通运输设备中,开发应用工程塑料和复合材料。比如用高强度低合金钢代替普通碳钢制作一般承载构件,重量可以减轻10%-30%的。 (四)提高产品设计水平,充分发挥材料潜力。 提高产品设计水平,充分发挥材料潜力,降低材料消耗以轻量化为目标,大力推广计算机辅助设计,优化设计,有限寿命设计、防腐蚀设计和价值工程方法,使产品既可靠安全又结构紧凑,用材合理;适当提高材料使用强度等级,充分发挥材料性能潜力,降低材料消耗。如对eq-]40汽车桥壳进行疲劳研究和优化设计后,每台减少5千克,新设计的经济型数控车床与普通塔车床相比,采用数控伺服机构后,省去刀架和溜板等,零件数目减少2/5。 (五)大力推广再制造工程的研究及应用。 再制造工程是正在发展中的一个新兴研究领域和新兴产业,在国外也仅有十几年的历史,国内有许多单位正在进行再制造领域的研究。全军装备维修表面工程研究中心、西安交通大学等单位使用表面工程技术进行设备零部件的再制造研究和应用;装甲兵工程学院、空军第一研究所、空军工程大学和海军工程大学对装甲车辆、军用飞机,舰艇的延寿作了大量的试验和研究工作。20世纪90年代初以来,国内的一些部门对修复热处理已经做了尝试工作,如对长期服役过的发电设备上的某些重要零件进行修复热处理。应用等离子喷涂技术对重载坦克车辆零件进行再制造修复和强化,实车考核证明用再制造技术修复和强化的零部件比新品的相对耐磨性提高1.9-8.3倍,寿命提高2-3倍。对首钢从比利时购进的二手连铸设备中的三百多件大型轴承座和轧辊,经再制造修复后,已使用数年。目前一些单位已经开始了汽车、计算机、空调、电冰箱、摩托车等产品零部件再制造的研究工作。再制造工程技术不仅能恢复原产品的技术性能,而且能及时引进新技术、新工艺和新材料,改进提高产品的技术性能和可靠性,从而延长产品的使用寿命。再制造产品的费用仅为新品价格40%-60%,达到废物利用,变废为宝的目的,为降低材料消耗,节约原材料开辟了一条新的途径。 三、对节材途径的展望 (一)面临进入wto新技术发展的机遇和挑战,发展再制造业是应付这种挑战的一种有效手段,使用再制造产品将再制造业降低成本,节约资源,减少污染。 (二)将节约原材料贯穿于原材料生产、产品设计制造及使用的全过程,其中在制造过程中节材是潜力最大、最易见效的—个环节。因此要大力开发和使用先进技术、工艺和装备,大幅度提高国产技术装备水平,加速传统产业技术升级。 (三)基于以上论述,我建议在上世纪90年代出台的有关节约材料技术政策的基础上,力争在行业平均钢材利用率达80%,铸造综合体废品率下降5%以下,重点骨干企业下降到3%以下,并将关键基础件的平均使用寿命延长到30%以上。 四、结语 随着现代工业的发展,资源、能源及环境保护的问题日益突出。因此,材料的工程应用必须对之有所考虑,特别是对于大批量生产的零件,所用材料应该来源丰富,顾及国内的资源及市场供给情况,并应尽量选用生产过程耗能低的材料。节材与节能的结果必然减少了环境的污染,有利于保护生态环境。从人类可持续发展的战略高度出发,节约原材料,代用稀缺物资应是现代机械制造工程必须继续探讨的重要内容之一。 机械工程论文:机械工程智能化的现状及发展方向探讨 当今的社会是一个智能化的社会,智能手机、智能电视、智能移动网络终端等一系列智能化设备的问世掀起了智能化时代的高潮。科技水平的发展为智能化的发展提供了必要的技术支撑,经济的发展为智能化的大规模运用提供了必要的经济基础,智能化技术渐渐被应用到社会各领域。机械工程在社会发展中扮演着十分重要的角色,它为人们的生存提供了必要的生产资料。为了社会发展的需要,机械工程的智能化已是大势所趋,机械工程智能化的发展已成为研究的一个重要课题。在此大背景下,本文针对于此做出简要的分析。 一、机械工程与智能化 1、机械工程 机械工程是一门以自然科学和技术科学作为理论根据,通过研究各种机械的开发设计、制造安装、使用维护并对机械中存在的问题进行维修的应用性学科。从社会发展的角度看,社会发展离不开社会生产,但是社会生产十分依赖机械设备,机械设备具有大规模生产的作用,离开了机械设备,社会生产只能满足极小的生产需求。机械工程为社会发展进行大规模、大范围的生产活动提供了必要的条件,对于促进社会经济的发展十分重要。 2、智能化 智能化是当今世界发展的主要方向,其涵义较为复杂,涵盖的知识领域十分广阔,被应用的范围也较大。随着科技水平的不断创新,在技术的支持下,智能化的发展也不断取得进步,使得智能化的应用领域越来越广,渐渐不止应用于如今我们所知道的智能手机、智能电脑等移动设备领域,同时也被应用到工程建设等诸多方面。而科学技术的不断创新也为智能化提供了源源不断的动力,对于深化智能化的发展方向十分有利。另外,在变革的时代,智能化是大势所趋。 二、我国机械工程智能化的现状及其重要性 1、我国机械工程智能化的现状 上世纪科学技术的快速发展为现阶段机械工程的发展奠定了良好的基础,目前,机械工程的知识体系日趋成熟。而智能化是研究者根据人类大脑的构造与功能研究出来的,机械工程的智能化主要目的在于结合人脑的特点实现用机械替代部分的人工劳动。现阶段,我国的机械工程发展趋势较为明朗,多管齐下,既有引进外国先进技术水平,又有自身的探索与研发,还有政府的政策扶持,机械工程的发展处在十分有利的环境下,发展十分迅速。 智能化在机械工程的发展中十分重要。目前,我国的众多企业已经开始研发智能化应用于机械工程的可能性,尽管企业的运作方式上还存在一些不足,但是企业在管理模式、生产制造等方面有所变革,更多的公司越来越重视对创新能力的培养。但是现阶段我国的机械工程智能化发展仍存在诸多的困难:科技水平虽然有了长足的进步,但与世界顶级水平还存在差距;智能化虽然有了一定的成果,但创新能力不够;信息管理系统虽然建立,但还有待于进一步完善;企业的发展较为迅速,但是智能化的程度不高等。但是,这些困难都只是暂时,机械工程智能化发展方向是大势所趋,随着我国经济、科技等方面的深度发展,将为机械工程智能化提供更强大的支撑。 2、机械工程智能化的重要性 机械工程为人类提供大量的生产资料,维护着机械设备的正常运转,机械工程包括社会生产的多个方面,将机械工程与智能化相结合,能够为社会生产提供更为人性化的服务,机械工程智能化不仅能提高生产效率,不断满足人们多方面的需求,还能以对环境造成的最小化代价换回经济效益,机械工程智能化发展方式能实现经济与环境的和谐发展。 三、机械工程智能化的发展方向 1、生产产品智能化 产品是促进企业进行正常经营活动与持续发展的基本,也是企业实现经济效益的手段,尤其是机械设备直接生产出来的产品,不仅要保证产品生产出来的质量,同时也要保证生产效率,满足市场及消费者的需求。智能化的生产方式不仅能保证机械设备生产的产品在质量上精益求精,还能兼顾提高生产效率。除此之外,对于消费者越来越高的产品要求与多元化的产品需求,智能化的生产方式能根据消费者特殊的要求生产特色的产品。如实现电脑与手机的无线连接以达到传输文件的目的;手机的无线充电模式等都是产品智能化的体现。 2、管理方式的智能化 智能化管理方式在机械工程管理中的应用逐渐深入,势必会给机械工程企业所固有的管理方式造成冲击,促使企业管理方式发生变革,由原来交叉粗放的管理方式转变为细化到个人的管理模式,保证决策的实效性;由原来的人力管理转变为计算机系统管理。智能化的管理方式能确保机械工程企业的生产、销售、产品维护、市场开发等方面都得到及时的跟进与补充,实现一体化的服务模式,并且能给及时反馈运行的结果,方便后续的生产经营活动。智能化的管理方式,不仅能有效节约管理成本,还能有效提高管理的质量与效率。 智能化管理方式的创新能促进机械工程企业的整体发展,随着此种管理方式的深入,能有效提高机械工程企业对市场环境的风险防范意识,同时对于市场的变化有及时的反馈,不断适应市场变化的发展要求。因此,智能化管理方式在机械工程企业的应用发展前景很可观。 3、机械工程设备的智能化 在现阶段,伴随着科学技术水平的不断突破创新,机器设备也在朝着智能化、自动化的方向发展。机械工程智能化不止是生产产品的智能化、管理方式的智能化,同时也是机械工程设备的智能化,这种智能化的机器生产能有效提高生产效率,还能协助设备管理人员对机器设备进行智能化的管理,降低管理成本,通过机器管理机器,达到智能化管理机器性能与运行状态的目的,如当机器在生产过程中发生故障时,监管设备就会发出警报,停止该问题设备的运转,保证机器不会发生二次故障的情况。 机械工程设备的运行状况是机械工程生产效率的基础,在生产过程中至关重要。由于不同的机器设备存在设计、构造、性能、安装等方面的差异,机械工程的生产效率与生产目标也存在不同,智能化的机械工程设备能根据各机器的不同功能进行合理化的运作。 4、科技的智能化 科技智能化是实现生产产品智能化、管理方式智能化以及机械工程智能化的前提条件。科技智能化能广泛应用在机械工程生产的各个环节,如感应技术、联动控制技术、远程控制技术等。因此现代机械工程企业要密切关注科技发展趋势,紧跟科技发展步伐,与时俱进,将新型的科技应用到生产中。 创新科技的智能化,不仅能提高机械工程企业的生产经营效益,也是改善企业员工工作方式、提高企业生产效率、保证产品质量的关键所在。需要注意的是,对于不同领域的产品,生产规范、产品结构、 生产方式上各有不同,不能采取“一刀切”的方式简单粗暴的进行生产,需要根据实际的需求进行相应的设备、技术选择,使机械工程智能化生产的产品在保证质量的同时满足消费者的不同需求。 结束语: 总而言之,机械工程对于社会经济的发展十分关键,智能化是社会发展大势所趋。现阶段,虽然我国机械工程智能化发展面临一些问题,但是困难只是暂时的,随着科技与经济的继续深入发展,其发展前景十分明朗。 机械工程论文:谈机械工程设计中的创新 机械工程产品在工业生产中作用大,因此,在进行机械工程设计的时候一定要不断应用创新思维,这样才能更好的提高设计质量。同时也要在机械工程产品模块化发展中取得更好的成果在机械工程设计中,相似性理论的作用是非常大的,因此,在设计过程中一定要对相似性思维进行重视。 1 创新设计与创新思维 在进行机械工工程设计的时候,设计是否能得到成功是和设计中是否进行创新有很大关系,在机械工程设计中创新不是简单的构想,是要在知识和经验的积累上进行创新设计,因此,在进行设计的时候要有很强烈的创新意识和创新思维能力。无论在哪个领域知识都是非常有限的,但是想象力却是无限的,因此,在一定程度上想象力比知识更加重要。想象力能够更好的推动世界,同时也能更好的实现社会进步,想象力是知识进化而来的,因此,在进行科学研究中,想象力是非常重要的。创新思维不是逻辑上循序渐进得到的,而是通过形象化构思和想象得到的思维形式,在一定方面上要能够更好的对事物的本质进行掌握。创新思维要依据经验的积累,同时也要不断的超出经验,这样才能更好的形成直觉方面的思维。 创新思维是一种有意识努力和潜意识努力的结合,在一定程度上能够更好的形成人们的智能。潜意识通常都是非常的模糊的,同时也是非常的无意识的,但是在人脑中这种思维模式确实非常的频繁的,同时在人脑中也是要依赖知识、方法和经验的积累的。人们在学习和工作中只有知识积累非常丰富,信息储备非常多,才能在无意识的情况下进行思考,同时能够更好的将知识进行结合,这样才能产生很好的设想,出现灵感。潜意识的出现是无法离开人们的有意识,因此,潜意识通常会在人们对一个问题长期思考的过程中形成,而且对问题的解决是非常有帮助的。在通常情况下,潜意识经常会处于一种游离的状态,在某个不经意的瞬间就会出现一些灵感,因此,在一定程度上,潜意识能够更好的打开人们的思路,同时也能将出现的问题进行解决。创新思维是创新设计的灵魂,同时也是人们丰富经验和知识的积累,但是在一定程度上创新思维并不是知识加上经验。 2 机械工程创新设计的研究对象 在机械工程设计方面进行创新设计不仅要提高学术水平,而是为了获得更好的经济效益和社会效益。在机械工程设计创新设计方面进行研究是为了更好的在发明创造新机器和新机械方面提供理论依据和方法,同时也是为了更好的实现机械工程智能化发展,实现真正意义上的专家系统。这样能够促进机械工程设计水平向自动化、智能化以及集约化方向发展,同时在产品设计方面也能更好的提高同类产品的竞争能力。在专利产品技术不断实现产业化发展的时候,能够更好的实现经济效益和社会效益,同时在进行机械工程设计时不但培养设计人员的创造性思维也能更好的提高设计人员的创新能力,同时也能提高人们在创新设计方面的自觉性以及技术上的可操作性。机械工程设计方面的创新将成为一种新的工具和手段,在新产品更新换代方面也能取得更好的效果,能够为社会创造更多的财富。 在进行机械工程创新设计时一定要发挥设计者的创造力,同时在设计方面要不断的进行新颖性和实用性方面的改造,这样能够更好的保证机械产品在未来的使用效果。在对机械产品进行改造时可以对生产情况进行必要的改造,同时也要对机械产品的性能以及可靠性、经济性和实用性进行提高,同时在进行新机器和新产品设计的时候一定要保证其在生产中得到有效的应用,避免出现实用性不理想的产品。同时在机械工程创新设计方面要不断对其他方面知识进行掌握,这样在进行设计时能够更好的在设计技术和方法上进行提高。 3 相似性思维对技术创新的作用 工程技术在种类上是非常多的,同时在学科方面也是非常多的,但是在发展过程中也是存在着相似性,只是相似程度会存在着一定的不同。随着技术的发展,在相似程度上也出现了不断的转换,这样就使得很多事物在发展过程中出现了不是绝对存在的情况,这样也使得很多事物存在着划分越来越模糊的情况。 在对事物进行研究的时候,抓住事物之间的相似性能够更好对事物的本质进行了解。在工程技术领域中,在工程设备、工程系统以及工程建设之间都是存在着一定的相似性的。在进行工程设备研究的时候,要对其功能进行划分,这样就能得到设备的基础部分,动力系统、控制系统以及执行系统等,这些系统在工程设备中都是必备的系统,同时在本质上也有一定的相似性。很多的设备在构造原理和方法上是比较相似的,但是也存在着一定的差异,在科学技术不断发展过程中,技术也在不断提高,这样就使得设备在功能方面也出现了一定的变化。在对工程技术问题进行研究时,一定要对设备的相似规律进行掌握,这样才能更好的从工程相似论中进行设备设计。 在先进制造技术领域中,新技术在日新月异地发展,新术语和新概念层出不穷,着实让人眼花缭乱,如计算机集成制造、精益生产、并行工程、敏捷制造、全球化制造、分散网络化生产系统、大量定制化生产等等。通过考察不难发现,它们都具有本质相似性,即提高生产率以缩短制造周期、降低成本和提高质量,这是它们共同的根本任务,只是在不同时代背景和社会条件下措施不同。这种相似性思维在工程技术和创新中屡见不鲜。例如,在控制工程中,可以用具有相似数学模型的电系统来模拟一个机械系统,从而产生了物理系统的模拟技术。随着电子学与计算机科学的发展,这种物理量的模拟技术又发展成为数字化的仿真技术,并进一步发展成虚拟现实技术。在制造领域中,可以采用这些技术,通过相似性思维过程时行再创造,发展出产品设计拟实技术和制造拟实技术,有人称之为:虚拟设计和虚拟制造。善于创新的人与一般人的区别,就在于他能不断发掘现存事物中需要的变异,并将它与相关事物和相关技术进行相似性匹配,从而触发创新灵感,达到创新的目的。这就是从相似性思维达到创新的全过程。 4 相似性分类是创新研究的关键 按事物的相似性进行科学分类,是创新研究的第一步。在工程技术中,不仅要对结构相似、运动相似、功能相似、工艺相似的系统或部件进行分类,还要在分类的基础上进行分析分解,按层次找出相似的单元,最后进行综合和优化,根据客观需要对分类后的相关单元进行优化组合和融入新技术,形成新事物或新的技术过程。例如,在制造工程中,前苏联学者米洛凡诺夫将零件按其结构相似性进行分类后创立了成组加工,使原来只能用生产效率极低的单件生产方式加工的零件,通过分类并组,并根据各类零件的共性改进加工设备和工装,使之能采用类似大批量生产方式加工同类零件,大大提高了生产率和经济效益。 5 结束语 在机械工程设计中进行创新能够更好的提高机械的生产率,同时也能为经济发展做出贡献。机械工程设计进行创新一定要在设计中具有创新思维,要想获得创新思维,人们一定要对知识和经验进行积累,这样才能更好的实现思维创新。 机械工程论文:浅论机械工程技术教学研究 机械制造技术是一门非常重要的专业课,它包括金属切削机床、金切原理与刀具、机床夹具、机械制造工艺、数控加工工艺等内容。本课程的目的是使学生掌握机械制造技术的基本理论知识,同时通过生产实习、课程设计等实践环节使学生具备分析和解决机械加工技术问题的能力,学习机械制造的新工艺、新技术及发展方向,为学生走向工作岗位、从事生产实践打下坚实的基础。教师应认真研究教材,积极研究教学理论和教学方法,努力提高教学水平。 1. 教书育人,德育为本 教师是“人类灵魂的工程师”,不仅教授学生专业知识,更要对学生进行德育教育。教学中,应结合学生将来可能从事的技术与管理工作的性质,从本专业对人才培养等方面,对学生进行生动深刻的讲授,使他们了解本课程的重要性,激发其学习的兴趣。在教学中,必须把思想品德教育、职业道德与专业技术教育有机地结合起来,使他们成为德才兼备的有用人才。教师应身体力行,为人师表,做好表率,使学生不仅学到知识,而且学会怎样做人。 2. 注重内在联系 专业教育的目的是要使学生用全面和发展的眼光看问题。从教材前、后内容的联系上,从本课程与其他课程的关系,从机械制造技术与其他学科之间的联系,从理论与实践的联系上全面了解和掌握专业知识和技能。 教材是按着一定的顺序编写的,但前、后内容有着紧密的联系。比如,教师在讲授“机械加工工艺规程”和“机械加工精度”等基本概念时,经常要用教材中的例子和生产中的实例来说明,而“典型零件加工”的内容又与前面机械制造基本理论有重要联系,就应引导学生寻找各部分内容的内在联系,这样更容易系统深刻地理解教材。 机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机制制造技术与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化[1]。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高专业水平。 3. 教学互动,激发学生的学习兴趣 在机械制造技术的学习中,不少学生感到每节课的知识过多,不能及时理解消化,为了解决这一问题,可以使用多变的教学方法并提高教学艺术性。对教学内容要有的放矢,详略得当。对于易理解的内容,要求学生先预习,讲课一带而过;较抽象的内容除布置学生预习,还应认真讲解;理论性和实践性较强的知识重点讲解,理论联系实际。 教学中可采用讨论式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行预习。课堂上先提出问题,再让学生略加思索之后回答。学生各抒己见,在充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴加工的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其加工过程很有特点[4]。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出加工的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴加工的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。 4. 利用教具、实物等进行直观教学 机械制造技术的实践性和综合性较强,各部分教学应注意与生产实际相结合,可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像、多媒体等直观教学手段增强学生的感性认识。例如讲解各种刀具时就可以把常用车刀、数控刀具和刀柄、麻花钻、深孔钻头、浮动镗刀、珩磨头等带到课堂上,适时拿出来介绍。在介绍机制工艺规程制定的内容时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。较大的典型零件如车床主轴箱:床身等可能用木材和纸板做成简易模型,较复杂的工装、机床结构也可做成模型,必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工工艺时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。 5. 搞好现场教学 根据不同的教学内容、不同的情况采用多种形式的现场教学。对于各种加工方法、各种机床、夹具、刀具和量具,可组织学生去实验室、工厂机加工车间参观实习。针对某一典型零件的加工,可组织专题现场教学,要详细了解图纸和工艺条件,学习工艺过程,了解其典型设备、工艺装备的机构特点和使用方法。对重点零件的加工,要求学生仔细观察、运用所学的理论知识,改进不合理的工艺方法;对生产中遇到的质量或其他技术问题,应指导学生分析并解决,必要时,向工厂的技术人员和工人请教。在实习中,把典型的工艺方法、夹具、专用刀具都记录下来,与所学的理论进行比较,来巩固理论知识和提高解决技术问题的能力。当然,课堂与现场要相结合,教师应根据工厂的情况编写出实习教案,精心组织实习的内容,首先在课上介绍零件图纸和技术要求,然后带领学生深入现场,最后回到课堂组织学生讨论分析,教师汇总,指出要点。 总之,机械制造技术是一门综合性、实践性都很强 的课程。任课教师认真研究教学方法,不断提高知识水平,真正做到理论联系实践,必然能教好这门课,取得理想的效果。 机械工程论文:对自动化技术在机械工程中的应用研究 随着机械制造步伐的逐步加快,机械工程中自动化技术的应用也得到了全面的发展。在过去,自动化技术的应用通常是局部、单机形式的自动化,而如今,自动化技术不仅综合了集成技术,还囊括了一系列先进的智能设备,因而大大提高了生产效率,使得机械工程领域产生了巨大的变化。随着自动化技术在机械工程中应用范围的不断扩大,自动化技术在机械工程中的应用现状、应用策略以及发展趋势等问题也就成为当前热议的话题。 1、我国自动化技术在机械工程中的应用现状分析 我国自动化技术在机械工程方面的应用情况仍处于单子及刚性自动化阶段,同国外发达国家相比差距仍相对较大,因为国外发达国家自动化技术的应用已经实现了普遍的柔性化、集成化及其智能化。 对于我国的多数企业而言,在机械工程的生产管理的自动化方面采用的仍是传统落后的管理模式,发达国家早已实现了信息化管理,且对于工业管理、组织以及生产模式等方面仍在逐步升级和创新。对于人才管理来说,我国缺乏一个科学有效的管理机制,且所谓的人才多为理论型人才,真正的理论实践型的全面人才远远不够。此外,对于机械设计方面而言,我国无法做到及时地更新,在设计能力方面也并无大幅度的提升。对于工艺水平而言,数控加工等相关技术仍停留于初级的精细加工阶段,还未真正掌握复合加工等先进手段。 对我国机械工程中自动化技术的应用情况进行分析可知,我国在此方面存在着不少问题,较为突出的问题是机械自动化技术全面人才的缺乏、自动化技术较为落后,且应用范围较为狭窄等。作为机械自动化技术发展的基础,相关技术人才的培养相当关键,由于我国在此方面的技术人员多数仅仅空有理论知识,而缺乏实践经验,因此,进行人才的培养过程中必须注意理论同实践的联系,这样方可真正实现自动化技术能力的不断提高,进而推动现代机械工程领域的不断进步。此外,我国还应改变数控系统中传统的封闭体系结构,不断提高自动化技术的管理策略及其科研投入,拓宽自动化技术在机械工程领域的应用范围。 2、机械工程中自动化技术的应用分析 2.1柔性自动化技术在机械工程中的应用分析 对于柔性自动化技术而言,其主要是随着计算机信息技术的发展而产生的,因而是一种新兴技术,此技术不仅可以实现技术性操作的自动化进行,还可以在明确加工目标的情况下进行智能操作。因此,将柔性自动化技术应用于机械工程中可以实现生产效率的提高,从而实现机械领域的工业化发展目标。如今,柔性技术已经成为机械工程中不可缺少的一部分,其将数控技术为核心,同时结合先进的计算机信息化设备、信息科技技术及现代机械生产技术三个方面,推动了机械制造工业的不断发展和进步。由此可知,柔性自动化技术在机械工程中的应用,对于整个工业发展而言具有相当深远的意义,不仅能够实现生产数量及其生产效率的大幅提高,减轻劳动人员的工作强度,还大大提高了生产的质量,实现了生产成本的大幅降低以及产品效益的不断扩大。由此可见,柔性技术在机械制造行业的应用具有全球化趋势。 2.2集成自动化技术在机械工程中的应用分析 集成自动化技术主要指的是对目前现有信息技术不断进行改进,以确保机械制造过程更为具体化,此外,还负责将机械制造生产过程中相关的各种技术及其生产信息进行高效集成,以实现机械生产的不断扩大,最终实现集成能力的不断增强。正是由于具有如此多的优势,因此,如今集成技术在机械工程中的应用已受到了十分普遍的认可,且在信息集成系统不断发展和完善的过程中,集成自动化技术也得到了不断的发展。集成技术涵盖了众多方面,如数据库集成、质量系统工程以及一些复杂程度较高的工业系统设计。就如今的发展情况而言,集成自动化技术在机械工程领域的应用,无论对于产品研发,还是生产和控制都可以取得相当好的效益。 2.3智能自动化技术在机械工程中的应用分析 智能自动化技术指的是通过人工智能技术、神经网络等技术对某过程进行模拟,促使系统能够像人脑一样进行数据的分析或信息的采集,进而实现系统的自动化。此技术在实现机械智能化的同时,还通过集成化技术实现了控制的自动化,因而可以说是一门集智能技术和集成技术于一体的自动化综合技术。此技术在机械工程中的应用有效实现了人工智能技术以及机械制造过程的高效融合,不仅对生产过程的监控十分有利,有效降低了人力资源成本的投入,还实现了生产效率的大幅提高。此外,此技术通过神经网络实现信息的识别,因而使得机械系统运行时具有相对较强的自主适应能力,这对于生产过程中突发事件的快速响应及其解决十分有利。 3、自动化技术在机械工程中的未来发展情况分析 3.1自动化技术在机械工程中发展方向 机械工程中自动化技术应用的发展过程中必须以我国国情为依据,从简单技术入手,逐步朝着复杂技术进行发展,进而建立起一套我国特色的机械自动化系统。如今,虽然我国在机械工程领域已经得到了一定程度的发展,但同国外先进国家相比差距仍相当大,在自动化技术在机械工程的应用过程中先进技术及其相关经验仍相对缺乏,这就要求我国实现机械领域自动化的过程仍有相当长的一段路要走。因此,就我国而言,为了实现机械工程自动化技术的更好发展,必须以我国具体国情为依据,不断进行自动化技术应用经验的积累,同时注重吸收外国在这一方面的先进技术水平,逐步推动机械工程中自动化应用技术的不断发展。 3.2机械自动化技术在企业中的应用和发展 对于自动化技术在机械工程中的应用而言,其主要目的还是为了投入生产,因此必然要在相关企业中进行应用和发展,此时必须以实际情况为依据,确保机械自动化技术的应用能够有效推动企业的发展。对于机械相关企业而言,在进行自动化技术的引入过程中必须先要对企业的实际情况进行考虑,无论是企业的经济能力还是未来发展都要进行认真考虑,以确保机械自动化技术能够产生长远的效益。 3.3自动化技术在机械工程中的应用过程中应注意的问题 进行机械工程自动化技术的应用过程中,必须注意稳固的抓好此项技术的应用过程,对此项技术的基础应用工作进行大力地推广。一面进行主机的发展,同时还要进行配套控制系统及机械自动化元件等的发展。此外,还要确保各种传感器、编程控制器、控制系统、系统及计算机软件和微处理机等方面技术的不断发展,以便为将来的进一步发展打下基础。除此以外,还应不断进行性能优良且应用水平高的自动化机电产品的研究。自动化技术在生产中进行应用的过程中很容易受到系统质量、结构、刚性等方面要求的影响,因此必须不断对其进行更新,以满足机械自动化技术应用方面的需求。 结语 综上所述,自动化技术在机械工程中的应用已逐步成为机械制造领域相当重要的组成部分,机械工程中自动化技 术的应用不仅可以实现原料成本的大幅降低及生产效率的大幅提高,还是避免人力资源浪费的最为有效的途径,因此必须对其给予足够的重视。 机械工程论文:机械工程图图形检索技术的研究 引言 在基于内容的视觉信息检索技术与计算机信息管理技术探究中获得的科研成果给处置这个问题带来了有用的参考,让迅速查寻所需要的设计图纸变成可能。鉴于此,本文对机械工程图图形检索技术进行分析与探究具有较为深远的意义。 1.机械工程图检索技术的分类 基于文本的图纸检索还有基于成组技术的图纸检索出现了很多的问题,寻找原因会发现问题的形成和举出这类方法的时候,人们对图形的认知水准还有处理问题的考虑点存在较大关联,所以这类问题是方法自身所特有的[1],只借助改变技术细节很难解决,必须通过不同的角度思考这类问题才会可能全部处理发生的困难。伴随基于内容的图像检索技术的进一步发展,国内外已经有某些研究人员将在基于内容的图像检索范围所获得的科研结果加入至CAD领域,通过图形特点的记叙方式完成CAD图形检索。系统首先必须提取到图纸的几何特征数据还有其空间关联数据,关于图纸的特点数据存储至图纸特征库里,客户在完成新设计的时候,只需要给系统提供具有某种特点的图形,系统就能够在拥有的计算机图库里检索到与所提供的图形拥有类似的几何特点或者部件相互拥有类似空间关联的图纸,这样用户就能够用检索出的结果当成参照,根据新的设计需求进行设计。本文所论述的主要是基于内容的图纸检索系统的完成问题。 2.机械工程图大致图形的叙述 第一,简单图形 包含了矩形、圆与三角形这三类图形。 第二,链式图形 通过直线、圆弧相互连接形成的图形,构成这些图形的直线或者圆弧首尾是相接的,图线相互不存在交互关系,所围区域都是单连通域,在其围成的区域里不包含其他的图形因素。 第三,复合图形 通过链式图形与简单图形利用邻接关联形成的图形,在这些图形中轮廓线以里的每个区域中都不存在单独存在的简单图形或者链式图形。图形分解的重要步骤叙述如下: 步骤一:分隔单独出现的图形 单独出现的定义指的是在这个图形的每个部分和轮廓的其他组成成分不存在相交、重合与连接关联,图形单独的出现在总体轮廓之间。这类图形假如是简单图形,则跳转至第4步,假如是链式图形,则必需跳转至第3步,不然其就是复合图形,跳转至第2步完成; 步骤二:复合图形分解 把复合图形根据其组成分解成为相互邻接的闭合图形[2],这类图形可能是链式图形或者是简单图形这两类状况,判别图形的形式,假如图形是简单图形,则跳转至第4步接着完成处置; 步骤三:把链式图形分解成为简单图形的组合 把链式图形分解成为简单图形,包含了图形分解还有判定所得的各类简单图形相互的存在关系这两类问题,也就是先完成分解,再判别各个简单形体相互的空间运算关联是并、差还是没有空间运算关联; 步骤四:存储处理结果 到这里整个的图形就已经被分解成了圆、长方形与三角形这三类简单图形的拼接形式。把图形的构成数据还有每个步骤获得的图形之间的空间运算关系存储至数据文件里。详细情况参照下图2-1所示。 3.机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成 复杂机械工程图中的图形轮廓最后能够分解成三类几何图形的组合情况,这个分解的过程总共包含了三个阶段,在分解的第一阶段与第二阶段里,复杂图形被分解成了一些封闭的图形,这类图形相互之间是存在邻接或者互相包含的关联,封闭图形间的组合形式展现出了轮廓的整体构成结构;在分解的第三个阶段,那些不属于规定的几种简单图形的封闭图形被再一次的完成分解,最后通过长方形、圆与三角形这三类简单图形的拼接形式来代表它们,分解获得的简单图形的数量与相互关联代表了繁杂的封闭图形[3]。 在基于内容的图形检索当中,判断检索图形与其他图形相互的匹配程度是检索的重要步骤之一。过去数据库系统的查询往往是基于精准文字匹配的,但是在图形、图像这样的数据检索当中,关于给图形、图像的内容用语义叙述没办法完成全部精准,因此必须要通过相似性匹配来权衡评定检索结果的相符情况[4]。这个相似性情况是通过数值形式来完成表示的。相似性测量是某个模式领域当中关于模式的知识表述,可以度量该领域里对象间的感觉相似性的相应程度。在用户根据图形特点检索的时候,获取到的图形特征是关于图形实体的一类全面的表述,当使用相似性检索的时候要牵扯到两类重要的问题:一个是图形特征的相似性度量,另一个则是基于相似性的查询方法。 4.结语 通过本文探究,认识到机械工程图检索技术的分类,因此对机械工程图图形检索数据的组织和检索的完成进行加强便显得极为重要。然而,这是一项较为系统的工作,不能一蹴而就,需要从多方面完善,比如复杂图形被分解成为一些封闭图形。进一步为我国机械工程图图形检索的发展奠定尤为坚实的基础。 机械工程论文:机械工程教育信息化发展现状 一、前言 在我国经济中,制造业是国家的支柱行业,占据国有经济的重要地位。随着制造业的快速发展,机械工程技术也迎来了新的发展形势。从目前机械工程技术的发展来看,在产品研发和生产制造中,机械工程技术正在缩小与国外发达国家的差距,在某些产品领域已经达到了世界领先水平。之所以取得这样的成绩,主要原因在于机械工程教育中引入了信息化的理念,不但提高了机械工程的教育效果,也促进了机械工程教育的发展,所以,我们应对机械工程教育信息化发展有全面正确的认识。 二、机械工程技术的特点分析 1、机械工程技术的先进性特点 (1)灵活(2)高效率(3)能源消耗低(4)无污染(5)产品性价比较高。 2、综合考虑设计与工艺的特点 在机械工程技术方面,设计与工艺紧密结合十分重要,在实际生产过程中,需要结合现场的工艺进行合理的设计,使设计一次性成功,这就是经常所说的并行工程。 3、全面考虑工业应用的特点 对于机械工程技术来说,最终的目的就是提高制造行业的经济效益和社会效益。这就要求在设计之前详细了解市场,针对工业应用情况进行设计、研发、生产、销售等等,使该技术能够达到理想中的效果,这样的机械工程技术才算是成功的。 三、机械工程教育信息化发展现状 考虑到机械工程的特点,在机械工程教育开展的过程中,引入信息化手段是十分必要的。从目前机械工程教育信息化发展现状来看,主要表现为以下几个方面: 1、机械工程教育信息化手段已经得到了充分的运用 出于提高机械工程教育质量的目的,在机械工程教育开展过程中,及时的引入了教育信息化的手段,主要包括CAD教学、网络化教学等,通过教育信息化手段的运用,机械工程引进了国外技术的先进理念,形成了对国外先进技术的消化吸收,保证了机械工程能够持续快速的发展。从目前机械工程教育的开展来看,信息化手段的运用范围越来越广,已经成为了机械工程教育的主要手段之一,为机械工程教育的发展提供了有力的支持。随着教育信息化手段的不断发展和提高,相信在未来机械工程教育信息化手段的应用范围更广,应用效果更加突出。 2、机械工程教育信息化采用了网络化发展的模式 计算机网络的发展,为机械工程教育提供了强有力的支持,不但提升了机械工程教育信息化发展的质量,还提高了机械工程教育的整体效果,改变了传统教育模式的束缚,为机械工程教育的发展提供了新的参考。从目前机械工程教育信息化的发展来看,网络化的发展模式为其带来了资源共享的便利,丰富了现有的教育内容,提高了教学实效性,为机械工程教育的发展注入了生机和活力。从这一角度来看,机械工程教育信息化发展成为了机械工程技术发展的必然趋势,为了机械工程技术的提高奠定了坚实的基础,保证了机械工程技术的发展质量。 3、机械工程教育信息化改变了传统教育理念 在传统教育理念中,机械工程的教育应尊重书本内容,应以现有技术为基础进行技术研发和技术教育,对先进技术的引入缺乏必要的手段。考虑到机械工程传统教育理念的缺点,以及计算机信息化的高速发展,在机械工程教育中引入信息化手段已经成为了必然的选择,对机械工程的发展产生了重要影响。基于这一判断,机械工程教育信息化改变了传统的教育理念,开始朝着新技术引入和新技术应用的方向发展,极大的提高了机械工程教育的实效性,满足了机械工程发展的现实需要,提高了机械工程发展的整体质量,为机械工程发展提供了新的参考。 4、机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性 通过采用教育信息化手段,机械工程的教育效果得到了持续的提高,为机械工程技术的发展提供了有力的支撑,保证了机械工程技术的发展质量。同时,教育信息化手段的采用,保证了机械工程技术的先进性,使机械工程技术能够及时的引入并借鉴国外的先进经验和成熟的技术,为我国机械工程技术的发展提供有力的支持。从目前机械工程教育的实际发展来看,机械工程教育信息化提高了教育效果和技术的先进性,为机械工程的发展提供了有力的支持。因此,从促进我国机械工程技术发展的角度出发,我们应对机械工程教育信息化手段有深入的了解。 四、结论 通过本文的分析可知,在我国机械工程技术的发展过程中,教育信息化手段起到了积极作用。教育信息化手段不但提高了机械工程教育的整体效果,还对机械工程技术的发展提供了有力的支持,满足了机械工程技术发展的要求。因此,我们要对机械工程教育信息化手段有全面正确的认识,要认真分析机械工程教育信息化发展现状,不断提高机械工程教育信息化的发展质量。 机械工程论文:本体以及其在机械工程中的应用综述 一、前言 本体在经历了10多年的发展之后,已经实现了语言、环境构建和方法论,现已经构建了理论框架和技术体系,在各行业中广泛应用。 二、本体的基本概念 在信息科学中,作为一种知识表示方法,本体(ontology)包括了研究领域内对象的名称、对象属性和相互关系的逻辑描述,提供了领域内知识表示和交流的词汇集合和集合中各个对象的关系集合。采用这种方法表示知识的本体,是基于一定的目的人为设计的规范说明,这与它所建模的世界有着明显的区别。本体发展至今,其应用范围已经远远超出了传统人工智能和知识工程的范围,这主要是由于本体具有以下显着的优点: 1、异构系统互操作,在异构主体之间对交流的结构化信息达成共识,这是本体开发的一个主要目标; 2、通过本体复用、映射和集成等方式实现领域知识复用,这是本体研究的主要动力之一; 3、明确的领域认定,利用本体表示方法描述领域认定,当领域发生变化时,对应的领域认定的改变也相对比较容易; 4、分析领域知识,建立领域本体,实现领域知识的应用和管理; 5、将领域知识与操作性知识相分离。 三、知识工程中本体的含义 在知识工程领域,研究人员给出了面向人工智能的明确的本体定义,其中,最重要的一个是Gru-her在1993年采用人工智能界公认的概念模型为基础给出的:本体是概念模型的明确的规范说明。随后Studer在参考了Gruber和Borst的定义的基础上提出了本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明。本体定义的核心内容本文由论文联盟//收集整理是概念模型,即研究领域内存在的对象、概念及其他实体以及它们之间的关系是研究领域的一个抽象的、简化的视图,每一个知识库、知识库系统或知识水平的主体,都或明确或隐含的依托于某些概念模型。分类法(taxonomy)是对科学分类的普遍规律的研究,是按照一定的思想观点,以科学分类为基础,结合领域内容和特点,将领域知识分门别类以术语的形式组成分类表。本体与分类法相比,主要有两个区别:本体具有更为丰富的内部结构并且反映了某种程度的共识。 理论上,可以通过5种类型的构件来形式化描述一个本体:概念、关系、函数、公理和实例。这里的概念可泛指论述的任何事物,如任务、功能、行为、策略和推理过程等等,有时为叙述方便,概念也称为类。关系用来表示领域中概念之间的相互作用,元关系形式化定义为个集合的笛卡儿乘积的子集:R:C×C×…×C。函数是一类特殊的关系,在这种关系中,前n一1个元素可以惟一决定第n个元素,函数的形式化定义为:F:C×C2×…×G一一C。公理用来表示领域中永真的陈述,实例表示领域中的具体元素即对象。 四、本体构建的规则 本体构建方法概述出于对各自问题领域和具体工程的考虑,构造本体的过程各不相同。目前没有一个标准的本体构造方法,最有影响的是Gruber在1995年提出的5条规则: 1、清晰:本体必须有效地说明所定义的术语的含义。定义应该是客观的,与背景独立的。当定义可以用逻辑公理表达时,它应该是形式化的,应该尽力用逻辑公理表达。定义应该尽可能的完整。所有定义应该用自然语言加以说明。 2、一致:本体应该是前后一致的,也就是说,它应该支持与其定义相一致的推理。它所定义的公理以及用自然语言进行说明的文档都应该具有一致性。如果从一组公理中推导出来的一个句子与一个非形式化的定义或者实例矛盾,则这个本体是不一致的。 3、可扩展性:本体的可扩展性是指,本体提供一个共享的词汇,这个共享的词汇应该为可预料到的任务提供概念基础。它应该可以支持在已有的概念基础上定义新的术语,以满足特殊的需求,而无须修改已有的概念定义。也就是说,人们应该能够在不改变原有定义的前提下,以这组存在的词汇为基础定义新的术语。 4、编码偏好程度最小(Minimalencodingbias):本体应该处于知识的层次,而与特定的符号级编码无关。本体的表示形式的选择不应该只考虑表示上或者实现上的方便。概念的描述不应该依赖于某一种特殊的符号层的表示方法,不能依赖于某种确定的语言,因为实际的系统可能采用不同的知识表示方法。 5、本体承诺最小,(Minimalontologicalcommitment):本体承诺应该最小,只要能够满足特定的知识共享需求即可。也就是说,本体应该对所模拟的事物产生尽可能少的推断,而让共享者自由地按照他们的需要去专门化和实例化这个本体。Gruber还指出,由于本体承诺是以词汇的使用为基础的,因此可以通过定义承诺最弱的公理以及只定义应用所需的基本词汇来保证。 五、基于本体的产品信息模型 来自华盛顿大学的Sudarsan和CMU的Fenves作为美国国家标准与技术研究院(theNationalInsti—tuteofStandardsandTechnology,NIST)的访问学者,与NIST的Sriram等人一起,为支持产品生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM)各个方面的信息需求,以本体为表示工具,开发了一种产品信息模型框架口。该框架以NIST的核心产品模型(theNISTCoreProductModel,CPM)及其3个扩展版本:开放式装配模型(OpenAssemblyMod—el,OAM)、设计分析集成模型(DesigeAnalyticIn—tergratedModel,DAIM)和产品族进化模型PFEM作为基础。OAM定义了系统级的概念模型和相关的层次化装配关系;DAIM定义了产品的主模型以及一系列抽象功能模型和两个主模型与功能模型之间的变换,每一个功能模型对应于产品的某一个领域特性,两个变换分别为理想化和映射;PFEM表示产品族及其组件,与产品族进化相关联的设计原理。 开发产品信息模型框架的目的在于:①从产品的概念设计阶段开始,在其全生命周期的整个过程中捕捉产品、设计原理、装配、公差等信息;②便于下一代CAD/CAE/CAM系统的语义互操作;③捕捉产品和产品族的进化。该框架提供了产品信息和设计原理的细粒度描述,因而PLM系统可以方便地直接访问框架中的数据。 产品信息模型框架作为产品在设计过程各个方面的信息库,能够为PLM及其辅助系统提供一种单一的、一致的信息交换协议,支持CAx及其他相关系统之间直接互操作和无缝的信息集成。该框架具有以下特点: 1、以形式化语义为基础,通过采用合适的本体就能进行自动推理; 2、具有概括性,它描述的是概念实体(制品和特征),而不是针对具体的某种产品(发动机、泵等); 3、提供了产品全方位的丰富信息; 4、致力于促进新的应用和过程的开发,避免由于环境中信息的不齐备阻碍新应用的实现; 5、框架中结合了明确表示的设计原理,作为描述产品本身的重要内容; 6、作为产品级上不同系统间互操作的转换与接口。 六、结束语 总之,尽管当前,本体技术已经得到了发展,但是还是存在一定局限性,不能仅局限在对事实知识的表示,还应用对过程性的知识以及有效方法进行探索,这也是该技术今后的发展方向。 机械工程论文:分析机械工程及自动化创新实践开发 引言:工程的本质在于创造,工程创造的内涵就是科学知识和技术的开发与应用。工程正是通过对辩学知识技术的开发与应用,创造世界上原先没有人工产品或系统来满足社会现实可能的需要。工程是一种创造力的专业,与社会生活中的其他专业有着不同的分工,以创造为自己的使命,这正是工程教育的本质特征和光荣任务。现代工程的定义具有鲜明的时代特征。2l世纪,世界将进入知识经济的时代,一切创新都依赖于高素质创造型人才,承担培养高素质创造型人才和发展科学文化双重任务的高等教育,必将成为国家创新体系的支柱和基础,寓有创造本质特征的工程教育应当更加突出创新意识和创造能力的培养等。 一、机械工程及其自动化专业创新实验开发研究的意义 随着世界经济一体化趋势不断增强,我国市场经济不断发展与完善,对现代工程的概念也产生了一种新的理论,即“工程是关于科学知识和技术的开发与应用,以使在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制内满足社会需要的一种创造性专业”。从中我们可以看出,工程的本质在于创造,而创造的本质就是对科学知识和技术的开发与运用。从这个意义上理解,工程就可以理解为通过科学知识和技术的开发与应用,通过创造出当前没有的产品或者是系统,以此来满足经济和社会发展的需要。从某种意义上说,工程与其他的专业有着很大的区别,最为主要的就是工程专业可以理解为创造力专业,这也是工程教育的本质特征。当前,知识经济时代的到来,使得知识成为了人类社会进步的源动力,一切的经济活动和社会活动也都要依赖于知识的开发与运用,而高素质的创造型人才正是对知识的开发与运用的实施者,培养创造型人才也成为了当前我国教育事业的根本任务,对工程教育进行创新与改革也是当前高等教学改革的一个必然方向。 二、机械工程及其自动化专业综合创新实验的开发研究 通过对高校理工科专业教学体系的分析可以看出,实验教学被安排的位置是在理论教学之后,其实验的目的就在于为学生提供应用理论知识进行实践和应用的机会。工程能力也可以称之为创造能力,这是对于理工科学生基本的素质要求之一,因此可以说,创新实验教学的开发和研究,是为学生提供应用理论进行创造的平台,也是培养学生工程素质和创新能力的主要途径。综合创新实验的开发与研究是一项复杂的、系统的工程,需要以现代教育思想作为根本的指导思想,科学的处理实验教学与理论教学的关系。笔者认为,综合创新实验应当根据专业特点,同时结合学校教学的实际情况,在现有的实验设备的基础上,进行改进和研发,而不需要投入大量的资金进行新设备的购置,通过对现有的实验设备进行优化和整合,引入计算机技术和智能化技术,则能够实现对综合创新实验的整体优化,达到培养学生创新能力和实践能力的目标。综合创新实验的教学目的很明确,就是为了给学生提供一个工程应用教学环境,使学生通过实验来加强对理论知识的理解和掌握,并且学会用知识分析问题和解决问题,进而培养学生的综合能力。实施综合创新实验通常是在理论课教学结束之后,综合创新实验打破了学科之间的界限,其实验内容的设计以培养学生的创新能力作为指导思想。学生在完成一项创新实验的过程中,要对各种实验的设备进行熟练的掌握,也需要借助多个学科知识的综合运用,才能够完成实验。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ι 1、实验设备:细纱机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘细纱机钢领板运动机构;(2)应用测试系统检测钢领板运动规律;(3)根据检测的钢领板运动规律,反求设计控制凸轮机构;(4)对细纱机钢领板运动机构进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅱ 1、实验设备:机器动力学实验台,计算机,测试系统。 2、实验内容:(1)应用测试系统检测机器动力学实验台,当载荷一定时,在安装飞轮和不安装轮飞两种状态下主轴转速的变化情况;(2)建立实验台等效主轴的运动方程,分析飞轮的调速作用;(3)按新给定的主轴运转不均匀系数反求设计飞轮;(4)在计算机上实现不同主轴运转不均匀系数条件下飞轮的仿真设计或者虚拟设计。 机械工程及其自动化专业综合创新实验Ⅲ 1、实验设备:1511织布机,计算机,测试系统,机构测绘工具。 2、实验内容:(1)测绘1511织布机打纬机构和棕框机构的机构运动简图;(2)应用测试系统检测检验棕框机构运动规律;(3)根据检测的棕框机构运动规律,反求设计棕框共轭凸轮机构;(4)对1511织布机打纬机构和棕框机构的运动进行综合分析,提出新的设计方案;(5)在计算机上实现新设计方案的仿真设计或者虚拟设计。 三、“机械工程及其自动化专业综合创新实验"的实施 系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”一般安排与课程设计同步进行。学生在指导教师的指导下完成基本实验内容,然后独立完成计算分析、创新设计以及在计算机上实现创新设计方案的仿真设计或虚拟设计等项内容,最后写出实验报告。系列“机械工程及其自动化专业综合创新实验”不仅重视学生动手能力的培养,更重要的是加强了学生综合应用所学知识分析问题、解决问题和创新思维能力的培养。系列“机械工程及自动化专业综合创新实验”是按照学生掌握知识由浅人深,认识问题由感性认识到理性认识过程设计的,它重视了学生综合创新能力的培养,形成了鲜明的特色。 明确培养目标制定具有工程特色的教学计划。随着科技进步,以计算机信息技术为标志的高新技术在机械制造领域的渗透、融合、应用,使得机械工程学科本身的内涵、外延同传统的观念相比有了质的变化, 企业要求该专业的毕业生不仅具备机械设计制造及其自动化方面的基础理论知识和应用能力,还应具备在工业生产第一线从事机械制造领域内的科技开发、设计制造、应用研究、运行管理和经营销售的能力,为了适应社会需求,就应在现代教育思想、教育理念的指导下,以培养具有工程素质的应用人才为目标,构建起新时期对该专业人才要求相适应的、与现代高新技术相融合的、与经济发展环境和资源条件相协调的教学计划体系,按照公共教育、专业教育、实践训练的培养策略,突出工程特色,既要有共性要求,又兼顾个性培养。公共教育部分要培养学生良好的人文素质, 人文与社会科学与自然科学从来就不是分割的, 很多科学技术中的突破来自于人文知识的灵感, 创新思维和创新精神的培养,也绝不是单纯的专业知识教育问题,通过对学生宽广的通识基础和深厚的自然科学理论基础的塑造,辅以工程哲学的教育,可以为工程素质培养奠定良好的基础。专业教育部分要系统学习专业基础课程和核心课程,重视坚实的专业技能的培养,培养工程师的基本素质。在条件允许的情况下,可以为学生提供专业技能认证课程。实践训练部分则着重进行上手快、后劲足的实践能力与创新能力的训练,任何一个学年均有不同的实践教学环节,保证工程实践训练4年不断线,倡导以科研项目、工程现场、实验室研究为背景,进行系统的动手实践能力和创新能力培养。除了上述共性教育,还要对学生进行个性培养,如鼓励学生参加辅修专业的学习,选修感兴趣的其他专业,通过学习,扩大学生的知识面,以此加强跨专业、跨学科的复合型工程人才的培养。
工业分析技术论文: 工业无损害检测技术特征分析论文 摘要:本文针对应用激光、超声和射线等方法的无损检测技术,分别对其概念、检测方法、优缺点做了详细阐述。在跟踪和预测无损检测技术未来发展动态的基础上,说明了无损检测技术在未来的工业检测领域中的重大意义。 关键词:激光无损检测超声无损检测射线无损检测 在现代生产中针对不同对象选择何种无损检测方法已成为人们关注的问题,为解决好这个问题,就必须对无损检测方法及其特征有较全面的了解。所谓无损检测,是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表面有无缺陷的手段。也就是说,它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化,评价结构异常和缺陷存在及其危害程度。下面简要介绍三种常用方法的应用和发展。 一、激光技术在无损检测领域的应用与发展 激光技术在无损检测领域的应用始于七十年代初期,由于激光本身所具有的独特性能,使其在无损检测领域的应用不断扩大,并逐渐形成了激光全息、激光超声等无损检测新技术,这些技术由于其在现代无损检测方面具有独特能力而无可争议地成为无损检测领域的新成员。 1.激光全息无损检测技术 激光全息术是激光技术在无损检测领域应用最早、用得最多的方法。激光全息无损检测约占激光全息术总应用的25%。其检测的基本原理是通过对被测物体加外加载荷,利用有缺陷部位的形变量与其它部位不同的特点,通过加载前后所形成的全息图像的叠加来反映材料、结构内部是否存在缺陷。 激光全息无损检测技术的发展方向主要有以下几方面。 (1)将全息图记录在非线性记录材料上,以实现干涉图像的实时显现。 (2)利用计算机图像处理技术获取干涉条纹的实时定量数据。 (3)采用新的干涉技术,如相移干涉技术。在原来的基础上进一步提高全息技术的分辨率和准确性。 2.激光超声无损检测技术 激光超声技术是七十年代中期发展起来的无损检测新技术。它利用Q开关脉冲激光器发出的激光束照射被测物体,激发出超声波,采用干涉仪显示该超声波的干涉条纹。与其他超声无损检测方法相比,激光超声检测的主要优越性如下。 (1)能实现一定距离之外的非接触检测,不存在耦合与匹配问题。 (2)利用超短激光脉冲可以得到超短声脉冲和高时间分辨率,可以在宽带范围内提取信息,实现宽带检测。 (3)易于聚焦,实现快速扫描和成像。 3.激光无损检测的发展 激光超声检测成本高,安全性较差,目前仍处于发展阶段。但在无损检测领域,激光超声检测在以下几方面的应用前景引起了人们的关注:(1)可用于高温条件下的检测.如热钢材的在线检测;(2)适用于某些不宜接近的样品,如放射性样品的检测;(3)激光束可入射到任何部位,可用于检测形状奇异的样品;(4)可用于超薄超细的样品及表面或亚表面层的检测。国外近几年已有将激光超声检测用于飞机复合材料的检测、热态钢的在线检测的报道,在化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等高温镀膜工艺过程中膜层厚度的实时检测方面也进行了研究。 二、超声检测技术在无损检测中的应用与发展 超声无损检测技术(UT)是五大常规检测技术之一,与其它常规无损检测技术相比,它具有被测对象范围广。检测深度大;缺陷定位准确,检测灵敏度高;成本低,使用方便;速度快,对人体无害以及便于现场使用等特点。 1.超声检测技术的应用 (1)目前大量应用于金属材料和构件质量在线监控和产品的在投检查。如钢板、管道、焊鞋、堆焊层、复合层、压力容器及高压管道、路轨和机车车辆零部件、棱元件及集成电路引线的检测等。 (2)各种新材料的检测。如有机基复合材料、金属基复合材料、结构陶瓷材料、陶瓷基复合材料等,超声检测技术已成为复合材料的支柱。 (3)非金属的检测。如混凝土、岩石、桩基和路面等质量检验,包括对其内部缺陷、内应力、强度的检测应用也逐渐增多。 (4)大型结构、压力容器和复杂设备的检测。由于超声成像直观易懂,检测精度较高。因此,近几年我国集超声成像技术及超声信号处理技术等多学科前沿成果于一体的超声机器人检测系统已研制成功,为复杂形状构件的自动扫描超声成像检测提供了有效手段。 (5)核电工业的超声检测。 (6)其它方面的超声检测。如医学诊断广泛应用超声检测技术;目前人们正试图将超声检测技术用于开辟其它新领域和行业,如人们正努力将超声检测技术用于血压控制系统进行系统作非接触检测、辨识。性能分析和故障诊断等。 2.超声检测技术的发展 在现代无损检测技术中,超声成像技术是一种令人瞩目的新技术。超声图像可以提供直观和大量的信息,直接反映物体的声学和力学性质,有着非常广阔的发展前景。现代超声成像技术都是计算机技术、信号采集技术和图象处理技术相结合的产物。数据采集技术、图象重建技术、自动化和智能化技术以及超声成像系统的性能价格比等发展直接影响超声检测图像化的进程。现代超声成像技术大多有自动化和智能化的特点,因而有许多优点,如检测的一致性好,可靠性、复现性高,存储的检测结果可随时调用,并可以对历次检测的结果自动比较,以对缺陷做动态检测等。 目前已经使用和正在开发的成像技术包括:超声B扫描成像,超声C扫描成像、超声D扫描成像,SAFT(合成孔径聚焦)成像,P扫描成像,超声全息成像,超声CT成像等技术。 三、射线技术在无损检测领域内的应用与发展 1.射线检测技术的应用 射线检测技术是利用射线(X射线、射线、中子射线等)穿过材料或工件时的强度衰减,检测其内部结构不连续性的技术。穿过材料或工件的射线由于强度不同在X射线胶片上的感光程度也不同,由此生成内部不连续的图像。 (1)早期使用在石油工业.分析钻井岩芯。 (2)在航空工业用于检验与评价复合材料和复合结构。评价某些复合件的制测技术的重要基础之一是数字图象处理技术,即使常规胶片射线照相技术,也在采用数字图象处理技术。 (3)今后重点应用的技术。1994年HaroldBerger在美国《材料评价》发表的“射线无损检测的趋势”中提出,在20世纪的最后10年和21世纪的初期,下列技术将得到广泛应用:①数字X射线实时检测系统在制造、在役检验和过程控制方面。②具有数据交换、使用NDT工作站的计算机化的射线检测系统。③小型、低成本的CT系统。④微焦点放大成像的x射线成像检验系统。⑤小型高灵敏度的X射线摄像机。⑥大面积的光电导X射线摄像机。 四、无损检测的发展趋势 1.超声相控阵技术 超声检测是应用最广泛的无损检测技术,具有许多优点,但需要耦合剂和换能器接近被检材料,因此,超声换能、电磁超声、超声相控阵技术得到快速发展。其中,超声相控阵技术是近年来超声检测中的一个新的技术热点。 超声相控阵技术使用不同形状的多阵元换能器来产生和接收超声波波束,通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的时间延迟,改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系,实现聚焦点和声束方向的变化,然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。与传统超声检测相比,由于声束角度可控和可动态聚焦,超声相控阵技术具有可检测复杂结构件和盲区位置缺陷和较高的检测频率等特点,可实现高速、全方位和多角度检测。对于一些规则的被检测对象,如管形焊缝、板材和管材等,超声相控阵技术可提高检测效率、简化设计、降低技术成本。特别是在焊缝检测中,采用合理的相控阵检测技术,只需将换能器沿焊缝方向扫描即可实现对焊缝的覆盖扫查检测。 2.微波无损检测 微波无损检测技术将在330~3300MHz中某段频率的电磁波照射到被测物体上,通过分折反射波和透射波的振幅和相位变化以及波的模式变化,了解被测样品中的裂纹、裂缝、气孔等缺陷,确定分层媒质的脱粘、夹杂等的位置和尺寸,检测复合材料内部密度的不均匀程度。 微波的波长短、频带宽、方向性好、贯穿介电材料的能力强,类似于超声波。微波也可以同时在透射或反射模式中使用,但是微波不需要耦合剂,避免了耦合剂对材料的污染。由于微波能穿透对声波衰减很大的非金属材料,因此该技术最显著的特点在于可以进行最有效的无损扫描。微波的极比特性使材料纤维束方向的确定和生产过程中非直线性的监控成为可能。它还可提供精确的数据,使缺陷区域的大小和范围得以准确测定。此外,无需做特别的分析处理,采用该技术就可随时获得缺陷区域的三维实时图像。微波无损检测设备简单、费用低廉、易于操作、便于携带.但是由于微波不能穿透金属和导电性能较好的复合材料,因而不能检测此类复合结构内部的缺陷,只能检测金属表面裂纹缺陷及粗糙度。公务员之家 近年来,随着军事工业和航空航天工业中各种高性能的复合材料、陶瓷材料的应用,微波无损检测的理论、技术和硬件系统都有了长足的进步,从而大大推动了微波无损检测技术的发展。 工业分析技术论文:现代汽车工业技术状况分析论文 编者按:本文主要从引言;问题呈现;解决对策;结束语四个方面进行论述。其中,主要包括:汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化、维修手段有待更新:汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大、维修技术有待提高:汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展、制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实、现代手段的有效运用:汽车维修业推向现代管理模式和管理方式、汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理、维修人才的积极培养、加入对维修人员的考试行列应该是趋势等,具体材料请详见。 摘要:随着社会经济的快速发展和人们消费理念的逐渐更新,汽车已成为现代社会中人们工作、生活不可缺少的一种重要交通工具。然而,当我们在尽情享受现代汽车工业发展给我们生活带来种种便利的同时,我们也无法回避这么一个现实,那就是汽车随着行驶里程的增加和使用时间的延续,其技术状况将不断恶化。因此,我们不仅要不断研制性能优良的汽车,也要借助维护和修理水平的提高来恢复其技术状况。 关键词:汽车维修职业教育行业特征检测手段 一、引言 随着国民经济的快速发展,生产制造各领域也随之发生深刻变化,汽车诊断及维修技术也在悄然发生变化。近几年随着我国汽车制造业和公路交通运输业的迅猛发展,汽车数量在不断增加,这客观上对汽车检测诊断和维修技术提出了较高要求,尤其对如何保证通过汽车维修确保车辆运行不造成或少造成社会公害问题更引起社会的广泛关注。笔者结合自己的认识和体会,拟对此问题谈谈个人的看法。 二、问题呈现 1.维修手段有待更新 纵观我国汽车维修行业,多少年来,一直无法摆脱手工作坊式工作模式,实现质的飞跃。特别是由于汽车拥有量的不断增加,维修行业业务过程愈显复杂、数据信息量大,人力往往难以对维修各部门工作进程进行有效监督和对企业经营数据进行准确的统计和分析。以一个三十人的维修行业的月度工时统计,如采用人工计算,需要一个工作人员一到两天的时间,加之维修周期长的统计报表,更是大大增加了管理者主观判断上的失误性,因此极大挫伤了维修员工的工作积极性,弱化了汽修行业的凝聚力;较为零散的管理也弱化了本行业在顾客心目中的形象,不利于为长期、灵活的客户服务奠定坚实的基础;行业维修手段的普遍落后无疑使修车时间延长,劳动效率降低,工时费增多,引起消费者不悦,这可以说是现在汽车维修业普遍存在的问题。同时汽车维修资料信息查询也一直以来处于原始、落后的现状,这一点是公认的,传统的汽车维修资料查询形式,如主要借助图书、杂志、报刊等落后传统媒体没有改变,其结果只能是信息量小、查询速度慢、资料更新迟缓,特别对于近几年来大量涌入的进口汽车,更因缺乏维修资料,给维修工作带来很大的困难,就相当一部分汽车维修技术人员而言,他们根本不可能将数千种车型的维修资料、数据、程序等记忆在大脑中,汽车维修现有落后的维修手段越来越显示出自身的局限性。 2.维修技术有待提高 汽车维修诊断和维修自身整体发展落后于汽车设计和汽车制造技术的发展已经是一个不争的事实。现在汽车已经是高度的机电一体化,尤其微电子技术、电子控制技术在汽车上已经广泛应用,可就现在大部分汽车维修人员现有的维修技术,和他们所接受的一些职业教育和职业培训,已经不能满足现代汽车维修技术的要求;汽车维修中,维修人员确定维修思路由于受到自身先天条件(维修技术)的制约,显得较慢,且又不准确,所以遇到棘手的、错综复杂的故障就会感到束手无策,这种情况下许多人往往采用碰的方式,毫无头绪地对一些部件进行更换,给车主带来不必要的经济损失。就现在的一些顶级车而言,敲打维修只能是捉襟见肘,毫无意义。同时,制约汽车维修技术发展的另一个重要因素是维修中环境保护问题得不到落实。我们知道,汽车废气排放的标准对现代汽车技术的要求越来越高,对于汽车维修业来说,不仅要求一些部件的重装质量非常好,而且要体现维修人员的高超的维修技巧,否则一般的维修水平就不能通过排放标准所规定的要求。综上所述,由于汽车职业教育跟不上维修行业一线上不断发展的形势,客观上已经导致了很多问题和争议,目前汽车维修行业人员的素质问题,特别是汽车维修职业教育问题日益突显,如何培养优秀的汽车维修工人,提高行业的整体素质,已经是摆在整个行业面前较为突出的问题。 三、解决对策 1.现代手段的有效运用 随着科学技术的快速发展,我们应尝试将以计算机为主要载体的现代信息技术运用到汽车维修业中去,以实现把汽车维修业推向现代管理模式和管理方式的高潮。我们有理由相信现代信息技术的运用将预示着汽车维修革命的到来,这种革命的到来会让汽车维修从业人员的维修服务意识不断根深蒂固,他们也将会切身体会到先进维修手段的运用所造就的是“高端服务”,这种服务将势必成为汽车维修行业将来竞争最重要的手段。当然,基于强势维修手段下的维修体系应该包含良好的维修服务、售前服务及售后服务,缺一不可。事实上现代信息技术的运用不仅可以加强维修人员的服务意识,也将有助于提高整个维修行业的运行效率,特别是有助于建立快捷,方便的客户维修信息和维修档案;建立稳定的客户关系和科学准确的维修经营数据。可以说,汽车维修行业运用先进的现代信息技术进行建档、管理,不仅速度快,时间短,资料全,效率高,而且准确及时的汽车维修报表在客观上也能减少管理者主观判断上可能造成的失误,这有利于加强维修全体员工的工作积极性,加强行业的凝聚力。伴随着网络技术的飞速发展,汽车维修专业互联网的开通将可以更迅速、快捷地提供维修配件、维修设备、维修资料、维修技术与管理人才等方面的供需信息,使维修行业经营者和管理者能够及时获得信息,作出正确的选择和决策,而互联网上的行业之间的技术交流和人才互访,也将加速汽车维修技术人员的整体技术水平提高。 2.维修人才的积极培养 汽车维修行业的健康有序发展维修人才是关键,任何离开或忽视了人自身发展的因素去寻求企业内部的所谓发展只能是空中楼阁。所以我们除了要求维修人员参加日常的维修培训外,使他们通过汽车维修专项技能认证体系来提高他们的维修水平也是行之有效的方法。诚然,我国曾经有类似于汽车修理工国家职业标准对汽车从业人员的认证考核,且早在本世纪初期就大约有十几万人通过鉴定并取得资格证书,但是原有的职业教育知识体系陈旧,没有充分体现现代汽车技术的闪光点和发展趋势,因此考虑新的适合汽车维修发展趋势的职业教育以及考试模式显得特别重要。同时,现在的职业技能鉴定是全科式的,几乎和汽车设计,制造,维修有关联的所有科目都得掌握,根据现代汽车设计和制造技术的发展情况来看,做汽车维修的专才显然不够,特别是随着汽车维修业的发展,以往对维修人员考核中比较弱化的项目,如汽车配件和估损以及维修企业管理,在现代维修业发展形势下显得格外重要,将它们加入对维修人员的考试行列应该是趋势。 事实上通过有关机构的调查表明,大部分行业内人士对这这考核项目都表现出极大的兴趣。而且我们认为,汽修考核应该涵盖目前汽车技术最新的发展要求,体现规范的诊断思路和操作流程,对于考试合格人员应统一颁发由国家劳动和社会保障部职业技能鉴定中心制订的证书,以确保国家职业资格证书的效力,只有这样才能确保对汽车维修从业人员的教育符合形势发展的要求。 四、结束语 现代社会对汽车故障诊断技术和维修要求非常高,汽车维修过程中,要树立汽车维修行业在整个社会中应有的地位,需要的是维修行业硬件和软件的共同发展,只有这样才能保证整个汽车维修行业的健康合理发展。 工业分析技术论文:工业以太网技术发展分析论文 论文关键词:工业以太网;特点;趋势;全开放网络 论文摘要:工业以太网控制系统是集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)之后产生的一种新型的工业控制系统。本文简要介绍了工业以太网的特点,并详细论述了工业以太网在控制领域的应用现状以及以太网交换技术的发展趋势,并提出了以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络的观点。 传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础,随着IT技术的飞速发展和工业自动化要求的不断提高,工业控制网络所担负的工作越来越重。与数据信息网络不同,工业控制领域需要一种高速廉价、实时性和开放性好、稳定性和准确性高的网络。以太网(Ethernet)技术支持几乎所有的网络协议,所以在数据信息网络中得到广泛应用,具有传输速度高、低能耗、便于安装、兼容性好、开放性高和支持设备等多方面的优势。工业以太网的开放性使得工业控制网络和企业信息网络的无缝整合方面具有无可比拟的优势。 一、工业以太网技术的特点 以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点,已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域,其技术优势非常明显: (一)Ethernet是全开放、全数字化的网络,遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。 (二)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络。 (三)软硬件成本低廉,由于以太网技术已经非常成熟,支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。 (四)通信速率高,随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高,对信息量的需求也越来越大,有时甚至需要音频、视频数据的传输,目前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技术也逐渐成熟,10G以太网也正在研究,其速率比目前的现场总线快很多。 (五)可持续发展潜力大,在这信息瞬息万变的时代,企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络,信息技术与通信技术的发展将更加迅速,也更加成熟,由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。 二、工业以太网在控制领域应用现状 工业以太网与现场总线相比,它能提供一个开放的标准,是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成,解决了由于协议上的不同导致的“自动化孤岛”问题,但从目前的发展看,工业以太网在控制领域的应用主要体现在以下几种形式。 (一)混合Ethernet/Fieldbus的网络结构 这种结构实际上就是信息网络和控制网络的一种典型的集成形式。以太网正在逐步向现场设备级深入发展,并尽可能的和其他网络形式走向融合,但以太网和TCP/IP原本不是面向控制领域的,在体系结构、协议规则、物理介质、数据、软件、实验环境等诸多方面并不成熟,而现场总线能完全满足现代企业对底层控制网络的基本要求,实现真正的全分布式系统。因此,在企业信息层采用以太网,而在底层设备级采用现场总线,通过通信控制器实现两者的信息交换。 (二)专用工业以太控制网络 如何利用工业以太网单独作为控制网络是工业以太网的发展方向之一,也是工业控制领域的研究热点之一。如德国JetterAG公司的新一代控制系统JetWeb,是融现场总线技术、100Mb/s以太网技术、CNC技术、PLC技术、可视化人机接口技术和全球化生产管理技术为一体的工业自动化控制系统,同时具有广泛的兼容性,可兼容第三方自动化控制产品,提出“网络就是控制器”的观点,是取代所有底层现场总线的工业网络结构。这种工业控制网络是将以太网贯穿于整个网络各层次,使它成为透明的覆盖整个企业范围的应用实体。它实现了办公自动化与工业自动化的无缝结合,实质上是一个单层的扁平结构,其良好的可扩展性和互连性,使之成为真正意义上的全开放网络体系结构的大统一。 (三)基于Web的网络监控平台 嵌入式以太网是最近网络应用热点,就是通过Internet使所有连接网络的设备彼此互通,从计算机、PDA、通信设备到仪器仪表、家用电器等。在企业内部,可以利用企业信息网络,进行工厂实时运行数据的和显示,管理者通过Web浏览器对现场工况进行实时远程监控、远程设备调试和远程设备故障诊断和处理。实现的最简单办法就是采用独立的以太网控制器,连接具有TCP/IP界面的控制主机以及具有RS-232或RS-485接口的现场设备。以太网控制器在这里扮演了通用计算机网络和现场各类设备之间的一个桥梁。 三、以太网交换技术的发展趋势 以太网和通信技术的突飞猛进,促使工业以太网技术进一步发展。目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看,目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用,并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。总的来说,工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面: (一)工业以太网与现场总线相结合 工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控专家的关注。而现场总线经过十几年的发展,在技术上日渐成熟,在市场上也开始了全面推广,并且形成了一定的市场。就目前而言,全面代替现场总线还存在一些问题,需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构,开发出基于工业以太网的系列产品。 (二)工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋 随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础,从而消除了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。为此,国际电工委员会IEC正着手起草实时以太网(Real-timeEthernet,RTE)标准,旨在推动以太网技术在工业控制领域的全面应用。 (三)基于Web的网络监控平台 嵌入式以太网是最近网络应用热点,就是通过Internet使所有连接网络的设备彼此互通,从计算机、PDA、通信设备到仪器仪表、家用电器等。在企业内部,可以利用企业信息网络,进行工厂实时运行数据的和显示,管理者通过Web浏览器对现场工况进行实时远程监控、远程设备调试和远程设备故障诊断和处理。实现的最简单办法就是采用独立的以太网控制器,连接具有TCP/IP界面的控制主机以及具有RS-232或RS-485接口的现场设备。以太网控制器在这里扮演了通用计算机网络和现场各类设备之间的一个桥梁。 三、以太网交换技术的发展趋势 以太网和通信技术的突飞猛进,促使工业以太网技术进一步发展。目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看,目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用,并成为事实上的标准。未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。总的来说,工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面: (一)工业以太网与现场总线相结合 工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控专家的关注。而现场总线经过十几年的发展,在技术上日渐成熟,在市场上也开始了全面推广,并且形成了一定的市场。就目前而言,全面代替现场总线还存在一些问题,需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构,开发出基于工业以太网的系列产品。 (二)工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋 随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础,从而消除了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。为此,国际电工委员会IEC正着手起草实时以太网(Real-timeEthernet,RTE)标准,旨在推动以太网技术在工业控制领域的全面应用。 工业分析技术论文:机械工业技术政策分析论文 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业分析技术论文:机械工业行业技术分析论文 (一)行业技术发展现状 机械工业是为国民经济提供技术装备和为人民生活提供耐用消费品的装备产业。国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低,在很大程度上取决于它所采用机械装备的性能和质量,机械工业的技术水平是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志之一。 经过近50年的发展,机械工业已经成为我国工业中具有相当规模和一定技术基础的最大产业之一。1997年实现销售收入13651亿元,占全国工业的21%;利润257亿元,税621亿元,分别占全国工业的15%;出口创汇363亿美元,占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期工业的平均增长速度。 近年来,机械工业企业自主开发创新能力有所增强,1997年科技人员总数达48万人,技术开发经费支出达85亿元,占全行业销售收入的0.62%,有57家大型企业建立了国家级技术中心,有9%的企业建立了专门技术开发机构,行业整体技术水平有了明显进步,主要表现在:为国民经济提供成套技术装备和汽车的能力有较大提高;产品结构正向合理化方向发展。 尽管机械工业的综合技术水平近几年有了大幅度提高,但与工业发达国家相比,仍存在着阶段性的差距。主要问题在于: 1.科技进步对机械工业增长的贡献率目前仅为34%,先进国家高达70%以上。 2.产品设计技术、制造工艺及装备、制造过程自动化技术、管理技术落后,是制约机械产品水平的主要因素。 3.机械产品技术水平不高,达到80年代末、90年代初国际先进水平的仅占18%,达到80年代中期国际水平的占27%,其余产品均在80年代以前的水平线上。 从总体上看,机械工业技术开发能力和技术基础薄弱,发展后劲不足;技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。 (二)技术发展的总体目标 以数控机床、电力电子应用及自动化技术、大型农业机械和施工机械、轿车关键技术、环保装备五个方面作为重点,以发展和应用先进制造技术为手段,以高新技术和产品的产业化为突破口,以提高企业技术创新能力和竞争力为目标,提高企业技术创新水平。到2001年,提供1000种具有自主知识产权和较大市场需求潜力的产品。主要产品品种的40%达到90年代初国际水平,5%达到国际先进水平,90%的重点骨干企业产品标准接近或达到国际先进企业标准。 (三)技术发展的方向和重点 1.以数控机床为代表的基础机械 数控机床是先进制造业的基础机械,是最典型的多品种、小批量、高技术含量的机电一体化产品。目前世界数控机床年产量超过15万台,品种超过1500种。1997年我国数控机床产量已达9051台(占机床总产值20%以上),但由于国产数控机床不能满足市场需求,在国内市场上的占有率逐年下降,每年仍需大量进口数控机床,进口额度大幅度增加。1996年进口达13924台(价值12.46亿美元)。 目前我国数控机床技术发展中存在的主要问题是: (1)产品成熟度差,可靠性不高 国外数控系统平均无故障时间(MTBF)在10000小时以上,国内自主开发的数控系统仅3000~5000小时;整机平均无故障工作时间国外达800小时以上,国内最好只有300小时。 (2)产品品种少,不能满足市场需求 国外数控机床品种已达到1500种,国内只有500多种,且性能水平低,高速、高效、高精度产品几乎没有。 (3)创新能力低,市场竞争力不强 生产数控机床的企业虽达百余家,但大多数都未能形成规模生产,企业效益差,创新能力低,制造成本高,产品市场竞争能力不强。 (4)数控机床行业的专业化零配件及部件的协作生产配套体系不健全,大多数企业都是“大而全、小而全”的结构模式。 近期我国在数控机床的发展方面,要采取跟踪高级型、发展普及型、扩大经济型,以普及型为主的策略,重点发展: (1)经济适用、量大面广的产品 经济适用的普及型数控车床、加工中心、数控铣床。 (2)高速、高效和专用、成套数控机床 高速、高效数控车床及加工中心;高效数控锻压成套装备,其中包括,可自动换头冲压机床、复合式柔性冲压中心、四边折弯机等;大型精密模具数控成套装备,其中包括数控仿型铣床及龙门式数控铣床、智能化电加工机床等。 (3)数控机床专业化配套系统 新一代数控及伺服系统系列产品;数控机床高速主轴、电主轴电机系列产品;数控机床机械手、刀库及动力刀架系列产品;数控机床高速配套零部件及辅件系列产品;其中包括,高速滚珠丝杆、高速陶瓷轴承、高速防护装置等系列产品。 发展目标: (1)扶植重点企业开发经济适用、量大面广的数控机床并形成批量生产,使这些企业产品的市场占有率有明显提高,成为名牌产品; (2)发展数十种高速、高效、专用、成套数控机床系列新品种,以满足汽车、农机、航空、模具等行业的需求; (3)数控机床关键配套产品:数控系统,满足国内数控机床50%的配套需求;高速主轴及电主轴年产达千套;机械手、刀库、动力刀架及数控机床高速配套零部件、辅件系列产品满足国内50%的配套需求。 2.电力电子应用及自动化技术 电力电子技术是集微电子、计算机和自动化技术于一体的综合技术,是节能节材的最佳技术之一。目前,国外电力电子技术已经发展到以IGBT为代表的第三代,并向智能电力电子时展,我国现在仍处于以晶闸管为代表的第二代。国内电力电子市场品种满足率仅35%,新产品市场基本上被国外产品占领。 现场总线智能仪表和总线式自动测试系统是集自动化技术、计算机技术和通信技术于一体的新一代自动化仪表系统,已成为世界范围自动化技术发展的热点,是当代工业自动化的主要标志。我国仍处于由模拟式仪表系统向数字式仪表系统过渡的模数混合式仪表系统阶段,水平落后10~15年,因此在低技术产品市场上还占有80%左右份额,但在高技术产品市场的占有率不到60%,新产品市场几乎全为国外产品占领。 因此,抓住当前时机在2~3年内以IGBT,现场总线智能仪表和自动测试系统为突破,攻克重点技术和产品,并实现产业化。这一领域重点发展: (1)IGBT器件及其装置,大功率晶闸管及其装置 研制新一代双极晶体管IGBT、高品质大电流IGBT等大功率晶闸管制造技术,并开发变频调速装置、逆变开关电源、大容量整滤源等的工程应用。 (2)现场总线智能仪表 研制开发变送、执行、配套等类现场总线仪表。产品产业化技术开发、并开展示范工程的应用研究。 (3)自动测仪系统和设备 开发总线式自动测试系统的基础产品,形成适度规模,同时建立用于机电产品和社会公益事业的典型自动测试系统,做好示范和推广应用。 3.大型农业机械和施工机械 (1)农业机械 工业发达国家农机产品在不断采用新技术的基础上,正向高效、节能、保护农业环境方向发展。目前我国已能生产14大类、3000多个品种的农机产品,但是产品的综合技术水平仅相当于国外70年代水平。主要问题在于: 1)产品水平不高,品种不全综合技术经济指标落后,可靠性差,寿命短。以拖拉机为例,MTBF值国外可以达到330小时以上,而我国仅100余小时。品种上:大型缺,小型杂,不成系列。 2)产品生产达到经济规模的少,重复生产、小规模生产,难以保证质量。 农机领域重点发展: 1)促进农业生产产业化的大中型拖拉机及配套农具拖拉机平均无故障时间从110小时提高到300小时以上; 2)联合收割机联合收割机可靠性系数从0.5~0.7提高到0.9以上; 3)主要农产品加工机械(含烘干仓储机械)农村产业化和中西部地区脱贫致富需要的农产品深加工机械; 4)节水灌溉设备喷、滴灌设备将灌溉水的有效利用率由大水漫灌的40%提高到80%以上。 农机产品的使用可靠性及寿命指标普遍提高一倍以上,主要产品的技术标准与国际标准接轨。 (2)施工机械 施工机械是国民经济大型工程项目建设必须的关键设备。我国已初步具备16个大类,3100多个品种规格产品的生产能力,部分产品已开始进入国际市场。但与国民经济发展要求和国际先进水平相比较,差距还是很大。一是产品的综合技术水平不高,尤其是产品的质量、寿命、可靠性、安全舒适性等指标以及机电一体化等高新技术的应用与国外先进水平还有很大的差距;二是产品结构性短缺,成套服务能力差,远不能满足需要,如路面施工机械基本上还要靠进口;三是大部分企业生产规模小,制约着行业经济效益的进一步提高。 施工机械重点发展: 1)推土机、液压挖掘机、轮式装载机; 2)汽车起重机、大型叉车; 3)摊铺机、压路机; 4)无开挖式管道铺设机; 5)江河湖库清淤设备。 发展目标: 大型工程机械可靠性指标达到400小时,寿命指标达到10000小时。 4.轿车关键技术 我国汽车工业长期以卡车为主要产品,改革开放以后,轿车产品得到了快速发展。1998年轿车产量达到52万辆。 我国汽车工业存在的主要问题: (1)重复建设严重,造成无序竞争,难以集中形成实力,发挥规模效益。 (2)自主开发能力薄弱,大多数企业“九五”期间仍偏重于对生产环节进行改造,包括多数中外合资的零部件企业对产品开发能力建设几乎没有投入。目前,国内对轿车产品尚不具备自主开发能力,机电一体化的高新技术零部件产品还必须引进技术。 近期轿车重点发展: (1)经济型轿车 以轿车车身为突破口,利用技贸结合、与国外公司合作等方式,先抓车身联合研制,并建立经济型轿车的公用设计数据库,与CAS、CAD、CAE、CAM等技术结合,形成我国汽车工业在经济型轿车方面的自主开发能力。 (2)轿车动力总成 消化吸收引进技术,与国外有实力的企业进行合资、合作、联合开发,在国产汽油机上普及电控燃油喷射技术(EMS),并研究开发缸内直喷(GDI)技术,开发应用电控机械变速器(AMT)技术。 (3)轿车关键零部件 以机电一体化汽车电子部件为突破口,从引进技术、合资入手,在保证高起点、大批量、专业化生产的同时,要集中力量抓紧下一代新产品的研制开发和应用,重点是电控防抱死制动系统(ABS)、安全气囊(AirBag)、高效稳定的汽车尾气三元催化转换器,并达到与整车同步或超前发展。 (4)高附加值专用汽车和客车 重点开发各类高性能专用底盘。对专用汽车以低底盘车辆和沙漠越野车辆为主;客车以低地板城市客车为主,要求具有良好的动力性、操纵性、舒适性和低污染。 5.环保装备 环保产业是防治环境污染、改善生态环境、促进资源优化配置、支持资源综合利用的支柱产业。全世界环保机械的年销售额约2000亿美元,集中于美国、欧州、日本等经济发达国家。我国环保机械行业基础弱、起步晚,年产值仅100多亿人民币。随着各方面对环境保护的日益重视,可持续发展战略的实施,市场需求不断增长,环保机械将成为机械工业新的经济增长点。 环保机械行业主要差距在于: (1)产品结构不合理,品种少 初级产品所占比重较大,具有当代水平的机电一体化产品少,急需的大型成套设备不能满足现实市场需求。在目前3000多种环保机械产品中,约有五分之一的产品由于性能、可靠性、适用性、结构设计等原因,应该限制生产或限期淘汰。大型烟气脱硫、脱氮成套设备、大型城市污水处理厂成套设备、大型城市垃圾处理厂成套设备目前主要依赖进口,高浓度有机废水、难降解工业废水处理 技术及设备发展缓慢。 (2)产品质量、技术水平比国际先进水平落后20年 相当多的产品没有行业或国家标准,产品规格型号、基本性能参数不统一,质量检测无依据。 (3)生产企业规模小、开发能力薄弱 规模小、装备条件差、检测手段不全的中小企业占全行业企业总数的78%。年产值在3000万元以上的企业仅占全行业的3.2%,并且主要集中在电除尘器、袋式除尘器等少数几种产品生产领域。 近期环保机械重点发展: (1)烟气脱硫设备 循环流化床锅炉及炉内脱硫脱硝技术(CFPBC、PFBC技术)、大型整体煤气化燃气蒸汽联合循环技术及装备(IGCC技术)。 (2)城市污水处理成套设备 活性污泥法、氧化沟法、移动曝气法为主体的城市污水处理成套设备,以日处理10~25万吨污水处理厂为目标,提供污水处理成套设备、污泥利用和处置成套设备、控制和监测系统。 (3)城市固体垃圾处理和综合利用装备 城市生活垃圾分类、焚烧、堆肥技术及装备,以日处理100吨、300吨处理厂为目标,提供垃圾处理成套装备。 (4)环境监测仪器 便携式多功能多参数水质监测仪、12种总量控制的污染物监测仪、大气环境污染监测仪器和系统以及水处理过程自动控制系统等。提高产品档次、水平、可靠性和精度。 主要目标: (1)大型成套设备的国产化率达到70%以上;一般工程项目的设备国产化率达到90%以上;高浓度有机废水和难降解工业废水处理技术及成套设备国产化率达到80%以上。 (2)一般环保机械60%以上的产品达到90年代初水平,5%~10%的产品达到当代国际水平。 (3)发展新产品品种,开发新产品200种以上。 工业分析技术论文:工业建筑锅炉施工技术要点分析 摘要:锅炉的施工过程是一项复杂的系统工程,其包括多个子系统的施工,每一个子系统的施工质量都会影响到锅炉的施工质量。本文结合锅炉的安装,详细地介绍了锅炉施工技术要点,确保锅炉施工质量。 关键词:锅炉;施工;技术要点 0 引言 随着我国供暖事业的快速发展,锅炉的种类也日益增多,锅炉安装人员的施工技术、水平也在不断提高。但,锅炉施工质量受多种因素的影响,施工中仍有很多问题被忽视。如何在施工过程中确保施工质量,如何确定可行、技术先进、合理经济的施工方案,是值得施工人员高度重视的问题。 1 工程概况 本工程设计规模为4×300mW,1#、2#锅炉为B WB-1025/17.38-M 型,3#、4#锅炉为DG1025/18.2-Ⅱ15型,“W”火焰燃烧方式锅炉。采用双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统。在锅炉尾部竖井下设置两台三分仓容克式空气预热器。每炉配两台双室三电场电除尘器。 2 锅炉施工技术要点 施工方案以及施工技术的选择直接关系对锅炉的安装质量。为此,本为以B WB-1025/17.38-M 型锅炉的安装为例,对锅炉施工技术要点进行了分析。 2.1钢结构安装方案 2.1.1本体钢结构安装方案 锅炉本体钢架包括柱、梁、水平支撑、垂直支撑、炉顶钢架、平台扶梯等几部分,总重为2964.3t,其中炉顶钢架重480t,平台扶梯重200t。共24根柱,沿炉深方向共5排,编号为:F-G-H-J-K,沿炉宽方向共5列,编号为:1-2-3-4-5,炉宽方向F、H、J、K排柱各有5 根,G 排柱有4 根。其中F、G、H、J 列柱分四层供货,每层顶部标高分别为14m、28.6m、46m、61.5m,K排柱分两层供货,每层顶部标高分别为18.6m、36.2m。柱段与相应梁组成一安装层,除柱与柱、柱与主梁及垂直支撑间在现场用扭剪型高强螺栓连接外,其余梁及水平支撑现场焊接连接,立柱与基础通过柱底板、地脚螺栓连接。根据钢架结构特点,地面不进行组合,采用单件吊装方式。由炉前塔吊、炉后塔吊和M250履带吊同时吊装。在每层柱、主梁、垂直支撑安装完毕,验收合格后,才能进行下一层安装。在安装过程中,将需要预先存放的设备和组件预先就位。小梁、水平支撑、平台扶梯紧接着钢架安装进度依次安装,以方便施工,保证安全。 2.1.2 顶板梁安装方案 炉顶钢架共6件顶板大梁。F、J大梁各两件,与立柱间用高强螺栓连接,G、H大梁各一件,为上、下叠梁,G大梁重75t,H大梁重102t。第四层钢架验收合格后,方能吊装顶板大梁。F、J大梁吊装就位后,及时用初拧扳手紧固连接螺栓。G、H大梁地面进行组装,组装位置在锅炉右侧,与锅炉纵向中心线平行,大梁左侧朝炉后。由两塔吊抬吊就位,炉后塔吊抬吊大梁左侧,炉前塔吊抬吊大梁右侧。大梁安装好后及时连接各次梁,以保证整体结构的稳定性。不影响受热面大件吊装的次梁、吊杆梁随着受热面吊装进度安装。 2.2受热面安装方案 2.2.1省煤器 省煤器由进口集箱、蛇形管排、吊挂管、出口集箱组成。省煤器考虑单片吊装,地面将蛇形管和下部的散管组合在一起。省煤器进、出口集箱在地面组合成整根。省煤器蛇形管排和一级过热器管排一递一交叉安装,用250t 履带吊将管排吊至炉顶左侧包墙过热器的开口位置,用布置在炉顶的10t电动葫芦接住管排,由电动葫芦吊至安装位置。上段省煤器吊挂管在水平烟道顶棚(后)和省煤器上集箱就位后散管单根安装。吊挂管一过区域和一级过热器小组合安装。 2.2.2汽包 汽包直径Φ2 145×185mm,长21 600mm,材质SA-299。汽包安装标高为54 570mm,距离F 排钢架4 025mm。汽包用4 根M85×4 的吊杆悬吊在顶板梁下。汽包吊装之前,汽包的检查放线、内部装置的拆除、临时脚手架搭设等工作要完成,并将汽包4根M85的U型吊架临时固定在汽包上。汽包安装用2套200t的十.十滑轮组通过2台16t的卷扬机牵引水平抬吊汽包吊耳就位。2 套200t滑轮组的中心间距为8 400mm。汽包就位后穿吊杆销子,找正后固定。 2.2.3水冷壁 水冷壁Φ60×6.5mm,材质20G,管子节距75mm。前水分上下5 段、两侧分4 段、后水分6 段、延伸管分2段供货。除后水的2 根上集箱外,其余水冷壁集箱制造厂均和管排对接焊好。四侧水冷壁采用地面小组合方式组合安装。水冷壁组件由两台DBQ3000tm 塔吊双车抬吊竖立后,用炉后塔吊单车将组件从炉顶G、H间开口进入安装位置(顶梁96#两根、97#一根先不安装)。水冷壁刚性梁出厂件吊装,在水冷壁管排吊装前临时悬吊于附近的钢梁上。左、右水从上到下吊装,上段吊装就位后穿上集箱吊耳销子,找正固定后,将下段吊装就位悬挂于上段之下。前、后水先吊中段,再吊冷灰斗,最后吊上段组件。拱部燃烧区水冷壁组件,悬挂于36 200mm 的桁架梁下。冷灰斗吊装前先将水冷壁下集箱支撑托架就位找正,并固定牢靠,冷灰斗吊入后,下集箱放在托架上,冷灰斗上部也临时悬挂于36 200mm 的桁架梁下。上段水冷壁吊装前先将燃烧器预先存放好。前墙水冷壁上段吊装就位后穿上集箱吊耳销子,找正固定后,依次找正中段、下段管排,对口焊接。后墙水冷壁上段吊装时,从炉顶开口位置穿入后旋转90度,先临时悬挂于95#顶梁下,待两件后水上段悬挂完后,安装96#(两根)、97#顶梁,并完善后水吊杆梁,然后再将后水上段正式就位。找正固定后,依次找正中段、下段管排,对口焊接。水冷壁管口对接完成并密封后,正式安装水冷壁刚性梁。 2.2.4包墙过热器 包墙过热器管Φ42×6mm(中隔墙上段为Φ51×7mm),材质25MnG,管子节距112.5mm。包墙集箱除前包、隔墙的上集箱外其余制造厂均和管排对接焊好。前包、隔墙上集箱各分两件供货。包墙过热器分10个组件,即左、右侧包墙,前、后包墙和隔墙各分左右两个组件,左、右延长墙。地面组合时,炉墙附件和吹灰器支架全部安装上。前后包墙过热器刚性梁出厂时在炉中心线处沿炉宽分为两段,侧包墙过热器上面三层刚性梁在前包墙处也分为两段,可以满足四侧包墙组合的需要。前包墙、左右包墙,后包墙须用三角架加固起吊,包墙由两台DBQ3000tm塔吊抬吊竖立后,脱掉桁架,组件由炉后塔吊从炉顶开口进入就位位置。其它的不用加固架,直接抬吊。左包墙从炉顶穿入后,先临时悬挂在103#顶梁下,留出后竖井受热面吊装通道,待省煤器管排、一级过热器、再热器水平管组吊装就位后,左侧包墙过热器再正式安装就位。吊装顺序:后包墙-左包墙-右包墙-隔墙-前包墙-左延伸墙-右延伸墙 3 结论 锅炉的施工过程是一项复杂的系统工程,锅炉施工质量受多种因素的影响,施工中仍有很多问题被忽视。锅炉施工中存在的类似问题,大多都是可以避免的。只要我们认真对待,抓好施工中各个环节的施工质量,定能交付满意工程。 工业分析技术论文:德\日\中机床工业相关技术专利分布比较分析 摘要:文章通过比较分析德国、日本和中国典型机床工业技术专利申请的数字分布状况,总结了德国、日本机床行业技术创新发展的成功经验及对中国机床技术创新发展的启示。 关键词:机床工业;专利申请公开;技术创新;数控机床 机床工业是一个国家装备工业的核心,它的行业创新实力和技术水平会影响国家整体工业的发展速度。一个国家行业技术专利数量的变化在一定程度上可以用来确认和跟踪这个行业的技术创新活动发展轨迹,表现其行业技术创新的活跃性,反映一个国家的行业技术创新能力强弱。从不同角度比较分析德、日、中三国的机床技术专利数据,比较三个国家行业技术创新发展情况,分析行业技术优势产生的内导因素,找出我国机床工业技术发展中的缺陷,对现阶段的中国机床行业技术创新能力提高和机床工业的加速发展有着重要意义。 一、德国、日本、中国机床专利申请总量变化比较 分别在德国、日本、中国所建立的官方或国家专利数据库中,按照国际统一的专利分类方法IPC国际分类标准B23主分类项下,即:机床;未列入其它类的金属加工项下依年份检索发明专利数字,所得出机床技术集中出现的开端和总量统计值的变化发展趋势图如下: 60年代,德国机床工业就开始依靠着技术创新能力持续上升发展,起点要比日本早15年。然而,70年代末开始,德国在数控机床技术发展的浪潮中,却被日本迅速赶超。 70年代末, 日本善用引进技术、注重保留二次技术创新空间,抓住电脑数控技术引进机床控制的机遇,迅速提高了本国的机床数控技术水平,出现了大批新产品和新企业。日本数控机床产品利用功能优越、制作精良而价格便宜的中低档数控产品冲击市场,迅速占有世界市场份额。日本企业会针对客户的消费习惯和消费能力对产品进行相应的变化和更新。它们的技术创新围绕着市场需求转,是非常典型的应用型创新。 中国的机床工业技术发展在建国初期后的30年里几乎始终徘徊停留在传统老式的通用机床技术领域里。20世纪70年代西方发达的资本主义国家和日本数控机床发展大行其道,争先抢攻的时刻,我国的机床产业和与电子、微电子产业的技术结合领域可以说是一片空白。80年代直到90年代末开始,我国才开始有了数控机床技术的发端,但进步迟缓,整个行业的技术水平始终很低。这种状况持续到新世纪的开始才逐渐加速改善。 需要说明的是曲线图表中的日本机床发明专利公开申请总量上远远超出德国和中国。由于各国发明专利授理的具体标准存在不同之处,单从数量的比较上却并不一定能够绝对说明一个国家的机床技术水平。所以,在此我们仅使用三个国家专利申请量的浮动变化曲线来比较不同国家间机床技术变化发生的显著转变阶段,并不将总数上的巨大差异做为不同国家间技术水平高低比较的重要技术指标。 二、三个国家专利申请人均产出率的比较 德、日两国机床技术发展最鼎盛时期的就业人员数量和申请专利成果总产出量所得出的人均产出量情况如下: 首先是德国,上世纪的70年到80年代是德国机床创新量顶盛时期,以1975年初到1980年初这5年为例,当时德国机床工业的平均从业人数大约为70,000人,这个阶段出现的各类机床相关技术发明专利申请公开量大约为10,015件,人均产出率约为0.143。 日本在上世纪的90年代到达了机床技术创新的顶峰,从1990年初到1995年初,相关发明专利申请公开量达到了约71,245.00件,那个时期日本机床从业人员数量大约为3.8万人,人均创新产出率约为1.875。当然,并不能因为极高的人均创新产出率就说明日本机床技术水平大大超出其他国家,这也需要加入专利审查标准和最终授权率等决定专利质量的因素来综合考察,这一点在下文中会专门提及。 目前,我国的机床行业从业人数约是250,000人,就业数量为德国的3.6倍,日本的6.6倍。2004年初至2009年初从专利数量增长速度最快的时期,各类相关机床类发明专利申请总量为18,232件,人均发明产出率约为0.073。从比较数字看,我国现阶段人均发明产出率为德国机床工业发展顶峰时期的51%,为日本的3.9%,如此大的差距在一定程度上说明了我国技术创新力薄弱的问题。 三、机床技术专利申请来源分布比较 从总数上看,2006年我国的发明专利申请量就已位居世界第四位。但是,其中近半数发明申请却来自国外,尤其是我国产业技术领域的发明专利明显偏少。 具体到金属切削机床类技术,以2004年为例, 日本特许厅数据库中公布的B23类项下金切机床类发明专利申请数量为5,936件,根据多组数据的抽样统计,每100件发明专利申请中,非本国公民申请者的件数平均约为6到lo件。也就是说非本国居民的发明申请数量仅为约6%~10%;而同时期的国共有发明专利申请727件,其中,境外申请者的比例高达57%,单单日本一个国家就占有246件,德国占有78件,属于中国发明专利申请的总共只有约310件。 再来总体看中国国家知识产权局专利数据库中金切机床类公开的专利情况。截至2010年8月1日,国家专利局数据库中被公开的金切机床B23分类项下发明专利共计19,558项。其中,公开的发明专利为境外申请者的数量约为7,900件,平均占总量的40%左右。 四、专利申请质量的比较 由于在各个国家不尽相同的专利审查制度体系下作比较,所以不能够单用申请总量上的差别来衡量一个国家机床工业的技术水平,更需要综合专利申请质量指数。专利申请的质量可以主要从两方面来衡量,一是专利申请的有效发明数量,二是专利申请的种类结构。 首先是有效发明数量。发明专利的质量从某种程度上来说可以用申请的授权率,即有效发明数量来评估。 具体到机床类技术专利,首先看日本,由于日本的专利申请门槛较低,往往一个很小的技术改动,企业就会主张专利申请。与申请量相比, 日本的专利授权量上可能会大打折扣。根据多组随机抽样的统计数据, 日本机床类技术的有效发明授权率约平均为33%,也就是说每100项发明专利申请最后有将近2/3是被撤销或不能获得授权。因为日本专利数据库中授理的非本国居民机床技术方面的申请比率并不高,只有6%~10%,所以,可以说日本本国可以占有90%~94%的有效发明专利。 与发达国家相比,我国国内发明专利的质量有一定差距。截至到2011年3月底,在专利数据库中B23类机床技术总共可以检索到28,733项发明专利申请,被授权的发明专利为11,641件,平均授权率约为40.5%。单从总的机床技术发明专利授权率上看,我国的数字要比日本 高,但是联系到国家知识产权局每年授理的大量来自于非本国居民的发明申请成份,就会大大削弱我国本国所拥有的有效发明。例如,日本在我国的4,568项发明申请中就有2,436项是有效专利,授权率为53.3%;德国在我国的1,672项发明申请中获得了737项授权,授权率44%;美国的2,315项中有1,007件有效;台湾地区的755项发明申请中有304项有效;瑞典的550项申请中345件有效等等,这样将许多其他国家和地区的有效发明专利扣减出去,来自中国本土的有效发明就非常有限了。 然后,我们再来比较不同国家专利申请的种类结构。技术专利有两个主要类型:发明和实用新型。其中发明的技术含量高,其比率可反映企业自主创新的核心水平。而根据我国机床技术专利组成结构的对比情况,实用新型申请偏多,发明偏少,说明我国的创新活动强度较低。 具体到机床产业,我国这种结构上的欠缺则也非常明显,利用关键词检索的办法比较一下机床技术方面日本和中国数据库中的专利构成情况。 截至2010年9月12日,使用关键词“车床(卜一又)”在日本专利特许厅数据库中检索得出的结果是特许(发明)共23,607件,实用新案(实用新型)共1,071件,比率为22:1;同样是使用关键词“车床”在中国国家专利局数据库中检索得出的结果是发明共849件,实用新型共2,275件,比率为0.37:1。 中国国家知识产权局数据库中来自于国外的机床技术申请有95%上均为发明专利申请,实用新型申请比例通常很小。中国国内实用新型的申请量一直显著高于国外,而且差距逐年拉大,这说明了中国本土的创新成果质量不高,对核心技术没有突破。截至2010年8月1日,中国国家知识产权局专利数据库中所显示的金切类机床B23项下数据,除去授权给境外发明者的比率部分(约40%左右),可以得出发明专利授权给中国所有者的件数约为11,658件;实用新型约为25,203件(除去8.4%的境外所有者)。发明专利的比例为31.6%,也就是说国人申请100件关于机床方面技术类的专利,约有3l件为发明,69件为实用新型。 五、数控机床技术领域的外国企业在中国专利申请状况 在中国境内的金切机床技术发明申请数量上,日本公司排名第一。日本三菱、日立、东芝等几个公司是申请大户。以三菱和日立公司为例,截至20lo年8月1日,数据库中检索到的2,880项日本发明专利申请中,三菱集团公司拥有328项,日立公司拥有213项。德国的1,701项发明专利申请中,博世集团拥有133项,西门子集团公司49项。其它的从几十项到几项不等分布在各个中小企业手中。 由此可知,德国、日本企业除了拥有卓越的自主创新能力外,其对专利申请的认知态度已经非常普遍和成熟。他们十分重视把研制出来的技术申请和注册专利,使用专利保护制度作为保护海外市场的盾牌。 以上这些专利统计数字的差距说明了我国机床产业技术领域自主创新能力的欠缺,具有自主知识产权的关键性技术供给严重不足。而德国和日本则是另一番不同的局面。德国在60年代时,准确抓住了机床产品机电一体化的技术转变契机,利用本国基础不错的电子工业,快速进入了采用集成电路的机床数字程控时代。从集成电路控制到小型通用电子计算机控制系统,直到今天的微型计算机控制系统、计算机集成制造系统,德国数控机床产品一直保持技术革新领域的优先地位。日本机床工业的发展只经历了约十年的技术模仿和改进阶段。20世纪80年代初,日本抓住了机床数控技术发展的契机,全力投入和促进电子、计算机技术的发展,在微型计算机控制系统的机床技术开发领域同德国站在了同一起跑线上。 六、差异要点分析及可供选择的对策 上述对日本、德国和中国三个国家机床行业相关技术专利总量、质量、结构等各方面的比较分析中,我们可以看出中国的机床技术创新指标数据与德国和日本存在着很大的差距。总结德、日两个国家机床技术创新成功发展的以下要点,值得中国参考借鉴: (一)强大的政府引导和扶持作用 德、日这些发达国家之所以取得机床工业技术的发展成功,政府的策划、引导和扶持作用功不可没。随着科技的迅猛发展,信息、电子及计算机技术日渐融合,任何领域的研发工作都与这些技术紧密联系、相互渗透,这使传统机械行业的技术发展呈现出多标准、多维度、多方向的发展态势。所以,在把握突破方向时,不能依靠各个企业单打独斗,需要一个国家政府扮演总指挥的角色,集中各方面力量对整个世界市场系统分析,审时度势。各企业、研究性机构和行业协会积极配合政府指令,大量投入、集中研究、预测最佳的发展可能、综合分析潜在的市场需求,制定周密的短期和中长期发展规划,并采取切实有效的措施扶持引导生产企业在某一个或某几个技术方面集中人力、财力、物力做技术攻坚,争取用本国自主创新的机床产品引领趋势、主导市场。 关于这个方面, 日本政府是成效卓著的榜样,系列资助补贴政策、适度的经济干预、适时的企业发展策略指导等都是日本机床工业成功腾飞的最有效的助推剂。日本政府在引领本国机床工业发展中真正做到了脉络清楚、层次明晰、阶段目标把握准确,顺利的将本国的机床企业推到了世界产业的领衔位置。像日本政府一样,往往抓对了方向,再集中所有力量攻坚,才能实现某项技术的突破式创新发展。 德国政府则一直特别重视机床工业的发展,讲求“实际”与“实效”,重视理论与实际相结合,基础科研与应用技术并重,订立机床精度标准,更新产品结构,在产品质量上精益求精。 近年来,我国政府也开始高度重视机床工业的重要性和战略地位,进一步加强了引导和支持机床产业发展的力度。例如,2006年的《国务院关于加速振兴装备制造业的若干意见》、发改委的《数控机床发展专项规划》。然而,在这些粗线条的意见和规划下,如何进行具体的布置和实施,具体的检验标准又是什么,仍然需要思考和探索。 (二)注重创新技术力量的培养,为实现突破性创新储备人才 日本、德国两个国家在培养创新人才方面有相当多的可借鉴经验。从高校教育来讲,为了给制造业培养充足的人才, 日本从60年代就开始扩招收理工科学生数量,注重技能训练,培养实用型人才。而德国作为世界上最好的企学研合作典范之一,也有着非常突出的优势。企学研互相合作方面,德国最优秀的方面就是产业界所要的研究课题与大学等所致力的课题联系紧密,使得院校中的科研力量在大学教育中就能够充分的与实际产业开发需要相适配。 从企业人员培训方面讲, 日本企业非常重视通过内部培训提高职工素质,所有的企业都有自己的职工培训计划。培训内容包括学习先进的技术、生产产品的用途及国内外发展情况,有些让老职工传帮带,介绍经验。 德国机床企业则一直高度重视“人”的作用,将提高人员素质,特别是培养熟练的技术工人放在首位。在企业中,新工人必须经严格培训,合格后才能上岗。坚持师徒相传,使老员工的丰富经验得到充分发挥。 反观我国的情况,整个机床行业缺乏专家型人才、企业缺少技术纯熟的技师和工人,更加稀缺具备创新能力的高素质工程师。传统的机械行业积累人才的速度非常慢,一个机床技术工程师需要工作多年以后才能去负责其中一个部分的设计,而如果要培养出在整体融会贯通的基础上做改进创新的能力,则需要更多的时间和经验。我们的企业往往认为自己不是培训机构,不愿意在人员培训上增加企业的成本支出。这样就企业培训不投入、人员知识技能转换不衔接,根本无法保证人才产出的质和量。 (三)企业是机床行业技术创新的生力军,其创新投入比重非常高,拥有强大的技术创新能量 一个行业技术创新的主体必须是企业,企业是行业技术创新发展不可或缺的中坚力量。企业只有站在市场需求的最前沿,面对最实际的问题,有最现场的感受。同时,企业创新也在最大限度上缩短了技术成果转化的通道。 无论是以中、小机床企业为主流的德国机床业,还是拥有众多巨型集团公司的日本,其共同点就是:企业是这些国家最主要的创新成果产出来源。在德国,企学研工作系统结合,企业为技术研发提供大量资金,德国的高校和研究机构,有超过1/5的机床科研经费比例直接来自于企业委托,研究目标非常务实;在日本,几乎所有大一些的公司都有自己的技术开发研究机构,主要负责开发研究新产品、新技术和新工艺。企业研究机构在数量上要远远大于大学、国立和民营的研究机构,企业所拥有的研究人员数量比例占到总研究人员数量的一半以上。日本企业在研究开发方面的投入比重相当高,同时,为了促进企业的创新,充分挖掘技术人员的创新才能,企业不遗余力的想出各种激励和保障措施。 在中国却存在着机床企业技术创新角色的集体缺失状况。我们国家的情况是机床企业大而不强,普遍存在着重生产、轻科研的情况。企业技改部门或机构没有足够的科研能力,不能胜任有实质意义的研究开发工作,大多数的创新成果只及毛皮。多数企业对职务发明的激励力度不大,在创新环境和文化建设上,缺乏“敢冒风险,宽容失败”的创新氛围。 鉴于现阶段,我国企业自主创新能力的形成需要漫长的人才技术力量的积累,所以,要做真正有质量的技术创新,我们可以先借鉴德国的“企学研”合作模式,发挥校、企各自优势,大力推行科研单位创新成果资源和企业生产转化互补共享,推动机床企业技术创新能力提高。除此之外,企业和研究单位的这种你中有我,我中有你的合作模式,也为这一行业的技术人才培养做出了贡献。 (四)拥有素质过硬的机床功能部件生产企业,成熟的机床配套产业集群 机床的配套功能部件产业特征是小商品、大市场,数控机床许多高技术含量的部分,都凝结在配套产品中,一个国家机床关键功能部件的自配率决定着主机的技术水平。德国和日本的共同点就是都十分重视机床基础元部件产业的发展,企业专业化程度高,质量把关严格。在德国和日本,我们可以轻易列举出很多家全球著名的企业,它们从事制造与机床主机配套的基础零部件、刀具、数控系统等名牌产品,例如,德国FAG、INA的轴承;Heidenhain公司的光栅尺;Zeiss集团的光学仪器;德国西门子公司的数控系统更是全世界机床数控系统的主角。同样, 日本也拥有大批这样的著名企业,NTN公司的轴承;日本精工(NSK)的轴承和滚珠丝杠;日研工作所、大昭和精机的刀具;同西门子数控系统齐名的日本法那科数控系统等等。 在日本政府的引导下,其众多机床零部件企业形成配套产业集群,众家企业之间相互促进和带动,形成了产业技术创新发展的合力。日本机床功能部件的生产厂商主要集中在东京、大阪、奈良附近。而日本机床产值前20名的企业集中坐落在东京和名古屋附近,机床企业周围已经形成整了完善的零部件配套产业群,围绕在机床生产企业的周围,这种分工合作关系提高了日本数控机床行业的效率。一般来讲,机床制造商用于采购本国精密零部件的成本占机床总制造成本的10%~20%左右。这一点也在德国得到了淋漓尽致的体现,德国的机床配件企业规模不大,但专业化程度极高,分工明确、互相配套、各施所专、生产效率和质量都得到了最高水准的保证。从地理分布来看,德国的机床行业,西南部的巴登一符腾堡州拥有通快等行业巨头,占全国产值超过50%;首府斯图加特及周边地区共有110多家机床企业。 目前,中国企业的各类机床关键功能部件供应却严重依赖于国外配套。国产部件专业生产效率低、品种少、质量不稳定,仅能满足中低档数控机床的配套需要。中档以上数控系统和功能部件的自配率不到20%,其进口成本占制造成本的40%以上,导致整机产品的造价居高不下,我国国产中高档数控机床毫无价格竞争优势。 发展我国机床功能部件生产配套能力,首要解决的问题是促进机床功能零部件企业生产的专业化、标准化批量生产,控制质量,降低制造成本。然后是解决我国机床零部件企业生产规模小、布局分散、专业化分工程度低的问题。需要在国家政策扶持下集中规划引导产业链配套生产区域,扩大生产规模,形成配套生产的合力,结成产业集群,针对解决我国在机床工业的零部件产品制造上各个企业孤军作战,缺乏合作,都倾向追求生产制造的“大而全”、“小而全”,与专业化、现代化的大工业生产有较大距离的问题。 工业分析技术论文:工业厂区火灾自动报警系统综合联网技术应用分析 摘 要:作为火灾危险性极高的化工、冶金等大型工业厂区,火灾自动报警系统是必要的消防安全设施。工业厂区建设规模逐渐巨大化,使得厂区火灾自动报警系统中火灾报警控制器设置数量众多。而火灾报警控制器是火灾自动报警系统综合联网网络上的重要节点,网络节点数量越多,组网越复杂,系统通讯网络中各类信号的传输效率及安全性越无法得到保障。探索优化火灾自动报警系统联网形式、分级管理办法、通讯接口类型等方面的应用,已成为现代工业厂区火灾自动报警系统综合联网技术应用的新课题。 关键词:工业厂区;火灾自动报警系统;火灾报警控制器联网;技术应用 近年来,国家新建的工业厂区建设规模逐渐巨大化,大型工业厂区建设规模厂区占地面积达数十万平方米,更有甚者超出百万平米。工业厂区上下游工艺生产链的集中化建设、配套生产厂房或生产装置群建设、高效集中规模化产能输出、生产-仓储-物流一体化建设概念,都使得化工、冶金等现代化大型工业厂区实际使用的占地面积巨大。本文将结合典型的国内特大煤化工厂区实例,分析论述大型工业厂区火灾自动报警系统综合联网技术应用,并提出优化建议。 1 大型工业厂区火灾自动报警系统设置概述 火灾自动报警系统是探测火灾早期特征、发出火灾报警信号,为人员疏散、防止火灾蔓延和启动自动灭火设备提供控制和指示的消防系统。根据现行国家消防标准规范,工业厂区因其占地面积大、生产厂房或生产装置群分散、需O置自动灭火设备等特点,一般需要设置多台火灾报警控制器组成火灾自动报警系统的集中报警系统,当厂区内有两个及以上消防控制室时,应按照控制中心报警系统进行规划。 火灾自动报警系统的集中报警系统和控制中心报警系统,都需要由多台火灾报警控制器通过总线通讯联网组成。目前,国内外不同品牌的火灾报警控制器在联网形式、分级管理办法、通讯接口类型、与消防控制室图形显示装置信号传输等方面,都有不同的做法。不同品牌火灾报警控制器的做法优劣,直接影响火灾自动报警系统本身探测火灾早期特征、发出火灾报警信号、联动启动自动灭火设备等工作完成效率。这就对工业厂区火灾自动报警系统中,多台火灾报警控制器综合联网技术应用提出更高要求。 2 典型的国内特大煤化工厂区火灾自动报警系统综合联网实例 2.1 煤化工厂区概况 该煤化工厂区用地呈四边形,东西长约1400米,南北宽约1600米,占地面积超过220万平方米。厂区根据工艺流程及总图布置的原则和要求,将全厂按功能划分为以下五大区域:工艺生产装置区、辅助生产设施区、公用工程区、储运区、行政办公及生活服务区。其中工艺生产装置区由10个主生产装置群构成,厂区内另设有生产指挥控制中心、自备电厂(含输煤栈桥)、净/污水厂、综合储罐区、大型聚烯烃自动化包装库房等。行政办公及生活服务区,含一栋地上9层、地下1层的一类高层办公楼,三栋5层的员工倒班宿舍和一栋3层的员工活动中心等人员密集场所。 2.2 煤化工厂区火灾自动报警系统类型及火灾报警控制器设置数量 该煤化工厂区火灾自动报警系统由28台火灾报警控制器组成控制中心类型的报警系统。全厂28台火灾报警控制器分散设置在工艺生产装置区(7台)、生产指挥控制中心(1台)、自备电厂(6台)、一处净水厂(1台)、一处污水处理厂(1台)、两处循环水站(2台)、化验站(1台)、综合储罐区(1台)、大型聚烯烃自动化包装库房(2台)、行政办公及生活服务区(6台)。火灾报警控制器采用RS-485通讯方式,按照环形布线形式连接通讯,形成环形总线通讯网络。 造成厂区火灾报警控制器数量众多的原因主要有: (1)部分工艺生产主装置区火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备总数和地址总数,均超过3200点。甚至部分生产区设备总数和地址总数已经上万,如自备电厂火灾报警控制器地址编码总数达到12600余点。使得单台火灾报警控制器设计容量无法满足实际需求,需增设控制器数量实现容量扩大。 (2)厂区占地面积过大,造成单台火灾报警控制器与最末端设备总线通讯距离达到产品理论上限。火灾自动报警系统的信号总线一般采用RS485通讯方式,按照布线形式可以分为环形和树形两种。环形信号总线的通讯距离一般可以达到2000m,不过需要将环形总线首尾都需要和火灾报警控制器连接。而该煤化工厂区装置群众多、火灾探测点和联动控制点分散交错,信号总线从厂区任何单台火灾报警控制器引出,都无法在2000m内完成环形链。 (3)业主方内部管理制度的制约。该煤化工厂工艺生产装置区、辅助生产设施区、公用工程区、储运区、行政办公及生活服务区都有各自的属地管理责任单位。为了能清晰划分将来工厂运营生产期间各个属地管理责任单位的消防责任,工厂业主方要求根据不同的责任主体划分厂区邻近装置群或建(构)筑物的火灾报警区域。 2.3 煤化工厂区试生产期间火灾报警控制器组网及分级管理要求 根据该煤化工厂区众多火灾报警控制器的特点,结合现行国家规范,该厂提出了“集中报警、分区域控制消防设备”的火灾报警控制器管理要求。将生产指挥控制中心、行政办公及生活服务区内消防气防站和生产调度值班室的3台火灾报警控制器作为全厂集中报警控制器及各自责任区域控制器,其他25台分散在厂区的火灾报警控制器作为各自责任区域报警及控制的控制器。同时为保障应急状态下,火警及联动控制信号能准确无误的传输,在28台火灾报警控制器环形连接的基础上,又采取了各火灾报警控制器间联网线路“一天一地”(即共两条联网线路,平常以地下敷设的传输线路为主,同时在地上敷设一条备用线路)冗余方式敷设。火灾报警控制器组网及分级管理要求示意图如图1所示。 火灾报警控制器分级管理说明: (1)生产指挥中心、生产调度值班室、消防气防站设置的火灾报警控制器为一级报警网络:可显示并接收全厂区28台火灾报警控制器报送的火灾报警信息和监控设备的运行状态及故障信息。一级报警网络中的火灾报警控制器可远程控制消防水泵(注:全厂区采用稳高压消防水系统,在净水厂区设立唯一消防水泵房)。 (2)各自责任区域报警及控制的控制器为二级报警网络:能够实现管辖范围内实时火灾的报警功能,监视管辖范围内的火情,自动喷水系统、泡沫灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统、防排烟、防火卷帘等自动消防设备由区域报警控制器实现手动/自动启停。 2.4 煤化工厂区试生产期间消防控制室图形显示装置使用情况 消防控制室图形显示装置用于火灾报警及消防联动设备的管理与控制,以及设备的图形化显示,与火灾报警控制器组成功能完备的图形化消防中心监控系统。消防控制室图形显示装置通过RS-232/RS-485方式进行通讯联网,接收、发送、显示火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备的异常信息及火灾报警控制器信息,从而实现火灾报警系统的远程监控。 因该煤化工厂区火灾自动报警系统十分庞大,全厂共28台火灾报警控制器同时在线工作,且根据火灾报警控制器组网特点和分级管理要求,该厂区共设置了3套消防控制室图形显示装置。分别设置于生产指挥中心、聚丙烯装置和聚乙烯装置的联合控制室、自备电厂集中控制室,该三处地点辐射的范围较均衡的把矩形厂区划分为三大片。3套消防控制室图形显示装置通过火灾报警控制器环形网络通讯,每套装置均能监控全厂区信息。 3 工业厂区火灾自动报警系统综合联网技术应用优化建h 3.1 工业厂区生产装置群合理化布局 工业厂区生产装置群合理化布局,将极大的缩小厂区占地面积,减少火灾自动报警系统的点位数量,使得火灾自动报警系统综合联网更精简高效。 目前,国家未正式煤化工工程设计防火规范,该煤化工厂区项目前期设计依据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008进行规划总体规划与工厂总平面布置。工厂总平面布置,应根据工厂的生产流程及各组成部分的功能要求、生产特点、火灾危险性,结合地形、风向、交通等条件,按功能分区布置。根据总平面布置的总体原则,占地面积最小化能缩短火灾自动报警系统总线通讯距离,减少火灾报警控制器数量。 煤化工厂区,火灾自动报警系统设置探测、报警点位的场所,主要集中在封闭厂房、各类控制室、变电站、机柜间、输配煤栈桥和转运站、卸储配煤筒仓、危险性大规模大的储罐区、特殊专利商设备、大型仓库、行政办公及生活服务区内的人员密集场所等。而很多室外塔器、室外钢结构框架和管廊、室外设备群、火炬、水塔、污废水池等,火灾自动报警系统设置的探测、报警点位很少或没有设置要求。在不影响工艺生产的前提下,调整有设置探测、报警点位的场所尽量集中相邻,其他无探测、报警点位的区域在外侧排布。针对设置探测、报警点位较多的原料煤和燃料煤的输配段、储运设施的可燃液体储罐和液化烃和液氨地上压力储罐、行政办公及生活服务区内的人员密集场所,在满足规范中防火间距的要求前提下,尽量避免长条形排布,以达到占地面积相对集中的目的。 3.2 火灾自动报警系统探测、报警点位的设置优化 通过优化火灾自动报警系统探测、报警点位的设置,能有效减少区域性火灾报警控制器的总线点位数量,进一步优化火灾自动报警系统综合联网网络上的控制器节点数量。 煤化工厂区部分区域可根据火灾危险性,采用可燃和有毒气体检测报警系统、电视监视系统(CCTV)等已有设施替代火灾自动报警系统的烟、温探测点。《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008中,第8.12.1条的条文说明提出:“在石油化工企业的火灾危险场所设置火灾报警系统可及时发现和通报初期火灾,防止火灾蔓延和重大火灾事故的发生。火灾自动报警系统和火灾电话报警,以及可燃和有毒气体检测报警系统、电视监视系统(CCTV)等均属于石油化工企业安全防范和消防监测的手段和设施,在系统设置、功能配置、联动控制等方面应有机结合,综合考虑,以增强安全防范和消防监测的效果。”该规范条文明确了除火灾自动报警系统和火灾电话报警,可燃和有毒气体检测报警系统、电视监视系统(CCTV)等均可用作于消防监测的手段和设施。同时,火灾自动报警系统应设置的警报装置,可由生产区的扩音对讲系统兼作为警报装置。当重要的火灾危险场所应设置消防应急广播时,扩音对讲系统增设能切换至消防应急广播状态的功能即可。 3.3 火灾自动报警系统布线形式及通讯方式的优化 目前,常规的火灾自动报警系统的信号总线一般采用RS485通讯方式,按照布线形式可以分为环形和树形两种。树形的信号总线通讯距离一般可以达到1500m,如果在线路中间增加中继模块可以将信号通讯距离延长至3000m。环形的信号总线通讯距离一般可以达到2000m,不过需要注意环形总线首尾都需要和火灾报警控制器连接,即起点也是终点,所以其实际的通讯距离是树形总线的一半左右。因煤化工厂区属于高危厂区,环形的系统通讯,一方面是考虑到了火警信息的安全通讯,物理线路上总线的点位做到了双线路与火灾报警控制器连接。但是如果总线通讯接口的更新,也能做到物理单线路的最大化安全性,对加长单台火灾报警控制器的总线通讯距离的意义就非常大了。这里推荐选用CAN接口通讯提高数据通讯实时性、可靠性。CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之RS-485而言,基于CAN总线的分布式控制系统在以下两个方面对火灾自动报警系统综合联网具有明显的优越性: (1)CAN控制器工作于多主方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通讯数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通讯实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统,通讯方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差。 (2)CAN总线通过CAN控制器接口芯片两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。 火灾报警控制器如果能够采用CAN接口进行总线通讯,并选用树形布线形式,辅以信号增强的中继模块,将最大化保证通讯数据的实时性、可靠性,同时加长火灾报警控制器总线线路的通讯距离,以精减火灾自动报警系统综合联网网络中的火灾报警控制器数量。也可免去各火灾报警控制器间联网线路“一天一地”的冗余布线形式,节省工厂投资。 3.4 火灾自动报警系统分级管理及消防控制室图形显示装置设置优化 根据现行国家规范要求,煤化工厂区生产区、公用工程及辅助生产设施、全厂性重要设施和区域性重要设施等火灾危险性场所应设置区域性火灾自动报警系统。设置两套及两套以上的区域性火灾自动报警系统宜通过网络集成为全厂性火灾自动报警系统。全厂性消防控制中心可设置在中央控制室(生产指挥中心),同时在生产调度中心、企业专职消防特勤站通讯接警室设立辅助消防监控中心,作为全厂消防监管一级网络。同时,仅要求全厂性消防控制中心的火灾报警控制器能联动控制或者远程启动全厂消防供水设施(化工厂区一般采用稳高压消防水系统,消防水池与生产生活用水池并设一处,消防供水设施也只有一处),以做到应急工况下第一时间提供足量足压的消防水。生产调度中心、企业专职消防特勤站设置在行政办公区,距离生产区的消防泵房距离较远,如果要求专用线路直接连接至消防泵控制箱(柜),无疑将加大工厂建设期的线路施工费用,并增加运营期的线路维护成本。 消防控制室图形显示装置可只设置在全厂性消防控制中心(中央控制室)、辅助消防监控中心(生产调度中心、企业专职消防特勤站通讯接警室),用于显示全厂区所有火灾报警控制器传输的火警、监管或联动反馈等信号。该三处监控中心,可培训专职或兼职消防监控/操作人员,24h值守。火灾报警控制器与消防控制室图形显示装置之间也可选用CAN接口通讯提高数据通讯实时性、可靠性。 4 结语 火灾自动报警系统作为大型工业厂区必要的消防安全设施,其综合联网技术应用应更注重网络上各类信号传输的实时性、可靠性。通过优化火灾自动报警系统联网形式、分级管理办法、通讯接口类型等方面的应用,可有效简化火灾自动报警系统综合联网的复杂性,使系统通讯网络中各类信号的传输效率及安全性得到保障。 工业分析技术论文:PLC控制技术在工业自动化中的运用分析 [摘 要]PLC控制技术采用一种可编程的存储器,在逻辑编程的基础上实现内部信息存储,PLC技术主要应用于计数、定时、逻辑运算、顺序控制和算数操作等。PLC技术在工业自动化中运用较多,其中控制功能包括通信、运算、控制、诊断、编程、处理等。本篇文章在此基础上,主要对于PLC控制技术在工业自动化中的运用做出研究与分析。 [关键词]工业自动化;PLC控制技术;运用 引言 伴随现代社会工业的快速发展,工业生产技术要求的发展也迅速提高,这同时促进了科学技术的迅速发展,其中软件技术和硬件技术方面进步的幅度尤其迅速和巨大,而PLC控制系统就是这样产生的。PLC系统的设计相比老电路系统的较为简单,而其可靠性与抗干扰方面却有显著的提高,PLC控制系统在工业中的应用伴随着我国科技技术发展而普遍得以应用,这样对工业自动化的控制的范围带来无限的发展机遇,本文针对PLC的构成与PLC的应用功能 进行简短的陈述,并且针对PLC在工业自动化控制中的应用和PLC技术在应用当中的一些注意的问题进行深入的分析。 1 PLC的构成和功能 1.1 PLC的构成 PLC主要是由电源、接口电路、CPU、存储器和I/O电路组成的,电源包括系统以及备用和掉电保护;接口电路的作用则是将PLC和现场及外围的设备连接起来;CPU能进行逻辑和数学运算,目的是协调整个系统的工作,系统的用户程序、逻辑变量与健康等信息则全部被存放在存储器当中,I/O电路主要是个例输入信号和转化电平,在后者中则是转化电平并放大PLC的输出结果。 1.2 PLC的功能 PLC是为当前的工业自动化的应用专门设计的,与一般计算机的功能不太一样,它包括过程控制、位置控制、程序控制、管理和综合物网络技术、生产监控等技术。近些年来,随着科技的发展,PLC的更新换代周期逐渐缩短,功能却不断增强,现代PLC特别是小型PLC一般具有一下功能:32位高速计数器、高速输出功能与脉冲捕获功能,还有温度调节、温度传感器等模块。 2 PLC控制技术在工业自动化中的具体应用 结合上文内容我们较为简单的了解PLC控制技术的相关概念,而为了能够更好完成本文研究,笔者将在下文中结合相关文献资料与自身实际经验对PLC控制技术在工业自动化中的具体应用进行详细论述,这一应用将主要围绕顺序控制、开关量控制、电动机调速变频控制、系统集中控制及模拟量控制五个方面展开,希望这一论述内容能够为相关从业人员带来一定启发。 2.1 顺序控制 在工业自动化PLC控制技术的应用中,顺序控制是这一技术应用的重要领域,这一顺序控制指的是PLC控制技术应用而实现的全部生产过程的协调控制。对于实现顺序控制的PLC控制技术应用来说,这一应用需要得到电气设备自动化系统的支持,而对于应用PLC控制技术的系统来说,其本身由主站层、远程层、现场传感器等部件构成,而通过这些部件组成的电气设备自动化系统就能够支持电气设备的远程顺序控制,实现生产过程的效率最大化。 2.2 开关量控制 除了顺序控制外,开关量控制同样属于工业自动化中PLC控制技术的典型应用,而这种应用{借着自身的广泛性取代了继电器控制系统,这也是近年来我国工业领域得以实现自动化生产线控制的原因所在,而在烟草机械、印刷机械、电梯控制、汽车零部件加工等领域等不乏开关量控制这一PLC控制技术的应用身影,由此可见这一应用对于我国工业发展的重要意义。 2.3 电动机调速变频控制 对于我国当下的工业领域来说,电动机调速变频控制同样属于PLC控制技术的典型应用,而这一应用就使得电动机调速与运转得到了较高质量的控制,这对于我国应用电动机的各类行业都带去了较好的支持。 2.4 系统集中控制 除了上述提到的几种自动化控制外,PLC控制技术还能够在系统自身的集中控制中实现较好应用,系统显示控制与故障检测控制等都属于这一应用的具体表现。例如对于机床设备来说,想要对其进行集中控制就需要借助逻辑错误检测和时限故障检测,这样才能够较好完成机床设备的集中控制,并在出现故障时进行相关故障的报警。 2.5 模拟量控制 除了上述几方面的应用外,模拟量控制同样属于工业自动化领域的PLC控制技术应用,这一应用能够实现功能模块的组合,这就使得完善的控制系统在形成和能够进行高质量且灵活的工业自动化控制。值得注意的是,在模拟量控制的PLC控制技术应用中,PLC控制技术能够实现较好的工业热处理,这对于相关生产的更好展开具备着较为积极的意义。 3 PLC控制技术在工业自动化应用中的注意事项 上文内容中我们了解了工业自动化领域中PLC控制技术的具体应用,而为了保证PLC控制技术能够更好服务于我国工业,这一应用中的注意事项也必须引起我们重视,温度、湿度、震动三方面的控制就是这一注意事项的具体表现。在温度的控制中,这一注意事项要求PLC周边的温度维持在0℃导55℃,这样才能够保证PLC控制技术功能的较好发挥,而在湿度与震动这两方面的注意事项中,我们需要保证PLC元件工作环境湿度在85%之下,而震动环境则应维持在10赫兹到55赫兹的范围内,这样才能够保证PLC控制技术较好服务于工业自动化。除了温度、湿度、震动三方面控制事项外,PLC的控制设计也是我们需要关注的注意事项之一,而评估控制任务、PLC的选型、控制流程设计、程序设计、程序检查、程序调试、模拟运行、联机统调、程序备用、交付使用是这一PLC控制设计的基本流程,而按这一流程完成具体IDEPLC控制设计就是我们必须谨记的注意事项。 4 PLC在工业自动化领域中的发展趋势 (1)基于大容量和高速度的运算升级。在将来PLC需要更大的容量与更快的速度,因此,相关人员需要逐步升级PLC的运算能力。当前,信息产业的发展快速,微型高速装置在设备容量加大的同时,价格却普遍下降。因此,存储设备中可以广泛的运用PLC控制系统。根据现状来看,在将来有关人员可以在更深层次上实现PLC控制系统的升级。 (2)编程语言的多样化与高级化方向发展。PLC的编程语言会变得越来越多样与高级。当前,小型和中型的PLC主要是适用梯形图作为编程语言,随着有关研究人员不断开发高级的PLC编程语言,如C语言与BASIC,PLC编程语言的发展趋势也在朝着高级化与多样化。 结语 PLC广泛应用于工业自动化控制领域的同时,也暴露出一些问题,也显现出了巨大的发展空间,未来的发展趋势。随着人们的研究中,PLC使用的范围将越来越大,功能和设计的应用范围越来越多,可靠性也将继续改善,为我国工业的可持续发展。 工业分析技术论文:工业自动化技术应用分析与发展展望 摘 要: 随着IT技术和控制技术的发展,工业自动化系统正在发生一些变化和变革。文章分析了当前工业自动化技术的应用特点和现状,对工业自动化的发展前景进行了简要的探讨。 关键词: 工业自动化;智能控制;PLC 工业自动化技术是当今微电子技术和电力电子技术领域中高技术的综合应用技术,这也是工业自动化技术的特点之一。工业自动化是工业技术改造和进步的主要手段,它综合应用系统科学、认知科学、信息科学、控制科学与工程等理论,形成相应的自动化软硬件及系统,实施检测、控制、优化、调度、管理与决策,达到增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗、环境污染和确保安全的目的。 1.工业自动化控制技术的应用 1.1 智能控制 智能控制作为人工智能的一个研究与应用方面,与自动控制、运筹学、系统论、信息论等学科的结合,已形成一个新兴的交叉学科系统,在实际应用中已产生了许多类型的智能控制系统,如多级递阶智能控制、基于知识的专家系统、基于模糊逻辑的智能――模糊控制、基于神经网络的智能――神经控制、基于规则的仿人控制、基于模式识别的智能控制、多模变结构智能控制、学习控制与自学习控制、基于混沌理论的智能――混沌控制等类型。与其它行业一样,智能控制作为一项关键技术,在钢铁工业中也得到了较多的应用。在各个生产工序中,用于设定与控制、生产计划的安排与调整,以及设备诊断、监测、学习等方面。智能控制能在钢铁工业中得到较多应用,是与它的特点分不开的,它适合于那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数字过程,并以知识进行推理,以启发引导求解过程;也可以对具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的过程进行混合控制。智能控制的发展,将会使工业自动化的过程控制有更大进展。 1.2 以PLC为基础的分布式控制系统 PLC作为专为工业环境应用而设计的数字运算电子系统,实现了单机、车间、工厂的自动化控制。它表现出了诸多的优点,具有抗干扰能力强、维修方便等特点,由于PLC对现场进行实时监控具有很高的可靠性,且编程简单、灵活,因此得到广泛的应用。随着科技的进步,它的控制功能将会演变成更加复杂的过程控制和连续控制,这也为将来成为未来的支柱性技术产业而奠定坚实的基础。 1.2.1 模拟量控制 根据控制ο筇卣鳎PLC通过组合功能模块组装能成功地控制系统,来灵活实现系统控制。PLC有主机模块、I/O模块、高速计数模块、位置控制模块、模拟量控制模块、通信模块等。PLC的模拟量控制能大大地提高过程控制系统的精度,它可以对热处理的升温、降温、保温等过程进行严格的控制,给热处理过程的控制设计和维护带来了极大的方便,这是以往的仪表控制系统很难实现的。 1.2.2 开关量控制 作为继电器控制的替代品,PLC的自动开关量控制提高了控制的可靠性,它用中间继电器控制系统动作,根据顺序控制器的公式进行设计,画出顺序控制器控制部分梯形图,并根据模拟仿真进行检查,保证设计的规范化。 1.2.3 位置控制 在工业自动化控制中,位置控制占有很重要的地位。工业生产中,机床刀具串刀补偿控制、主轴精确分度控制、搬运定位控制都是位置控制的方式。PLC可通过控制步进电机,给步进电机绕组发出脉冲,能精确地确定步进电机位移,来达到位置控制的目的。 1.2.4 系统集中控制 PLC不仅可以实现自动化控制,而且也适用于系统本身的控制,如控制系统故障检测和显示等。控制系统的原理是根据时限故障检测和逻辑错误检测的原则进行系统监控。由于机床设备在工作循环中的各工步运动在执行时都需要一定的时间,在检测工步动作时可启动定时器,并将定时器的输出信号作为自动停机信号或启动报警信号。 1.3 三电一体化和嵌入式系统 任何工业自动化系统都是由检测仪表或传感器(电测),自动控制装置(电控)和以电力传动为主的执行机构(电力传动)构成的三电一体化系统。没有符合检测精度要求的电测仪表或传感器和满足动静态技术指标要求的电力传动执行机构,自动化控制装置是不能发挥作用或难以达到要求的控制精度。虽然三电系统的各种装置是由各个厂家的产品集成,但是只有全面地掌握三电综合技术才能承担和完成自动化工程项目,特别是大中型工业自动化工程项目。计算机技术、通信技术和控制技术在工业自动化控制领域有机结合的产物和产品升级,实现控制系统更高一级高精度、高性能、高可靠、高适应性,多功能、低消耗等功能成为现场总线技术发展最新趋势。而促进系统组态傻瓜化是现场总线在应用上又一新发展趋势。针对总线传输速度而言,应继续发展和完善低速现场总线技术,同时注重高速现场总线技术的研发。综合自动化系统是为实现企业综合自动化而提出,相应的ERP/MES/PCS三层结构体系是当今世界工业自动化技术的另一发展趋势。 2.工业自动化控制系统的发展展望 随着IT和控制技术的融合的不断深入,工业自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展,自动控制的三大构成系统也将有新的突破。 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年,微型PLC已经出现,价格只有几十到几百欧元不等。随着软PLC(Soft PLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。 DCS将向信息管理系统和计算机网络控制扩展,将过程控制和信息管理系统紧密结合起来,构成计算机集成过程系统(CJPS)。CIPS除了要完成传统DCS过程控制的功能外,还要实现运行支持和决策支持的功能,包括质量控制、过程管理、在线优化、经营管理、决策分析等。网络是当今工厂自动化的核心,是计算机集成过程系统的基础,而工厂自动化的每一层都有适用于自己的网络。计算机集成技术和现场总线的发展,将对DCS的结构产生重大影响。目前DCS的结构将受到上下肢解,上层工作站将与CIPS紧密结合,DCS将演变成CIPS的低层部分;在现场级,现场总线的应用将使传统的DCS输人输出结构彻底改变。现场总线将对自控领域带来深刻影响,工业控制系统的体系结构将以统一的现场总线为纽带构成,现场控制系统(FCS)代称将是新世纪的开放控制系统。 工业计算机,从软交换机到即插即用的通信服务器,将成为一个与信息网络融为一体、以人为中心的随时随地地服务平台。各种各样的工业计算机技术将无处不在,它们将通过多样化网络通信方式,无缝地集成在一个信息网络里,随时随地为人们提供所需要的丰富多彩的服务,而又不为人所察觉。新的工业计算机体系结构有更强的交互和互操作性,同时也是多种信息系统的融合平台。 工业分析技术论文:工业电气自动化中的数字技术创新应用分析 [摘 要]随着社会不断进步,计算机技术迅猛发展,极大地优化了数字技术,使其不断应用到工业电气自动化中,利于提高工业电气自动化水平,提高整体运营效益。因此,本文多层次客观分析了工业电气自动化中数字技术应用的重要性以及创新应用途径。 [关键词]工业电气自动化 数字技术 创新 应用 分析 一、工业电气自动化中数字技术应用的重要性 在新形势下,数字技术日渐成熟,不断被应用到工业电气自动化中,发挥着关键性作用,其体现在不同方面。在工业电气自动化方面,数字技术的应用利于简化工业操作环节,最大化提高“人力、财力、物力”利用率,避免出现严重的浪费现象,动态控制各方面运营成本。数字技术的应用利于简化工业生产人员操作流程,减少工作量,降低工作难度,只需要借助计算机控制程序以及相关按钮便能进行一系列操作,极大地提高了生产效率以及质量。同时,和传统技术相比,数字技术更具优势,能够有效弥补其具有的缺陷,光纤网络、互感器不断被应用到工业生产中,利于提高工业电气自动化系统安全性、稳定性,确保工业各生产环节有序进行。此外,在数字技术作用,可以智能化控制工业各生产环节,自动化检查与修复工业电气自动化系统出现的故障,最大化降低故障发生率。在实际工作中,工业生产人员可以在同一时间下达不止一项生产操作步骤,不需要多次使用电气设备,降低生产成本的基础上,利于提高生产整体效益,不断增强企业核心竞争力,走上长远的发展道路。相应地,下面便是数字技术作用下,工业电气自动化系统结构示意图。 计算机技术的不断发展,数字技术应用也越来越广泛,它主要应用于科学的计算、信息的管理、^程的控制、计算机的辅助系统、人工的智能、网络于通信等方面。而在工业电气自动化中,其主要应用计算机应用系统---计算机辅助系统。而数字技术的辅助系统包括计算机的辅助检测、计算机的辅助管理、计算机的辅助制造、计算机的集成制造、计算机的辅助维护等等系统。其中计算机的辅助测试是利用了计算机进行自动化来测试工作。在工业电气自动化中是将计算机的技术和原来应用技术相互而融合、相互而渗透形成了新兴测试的技术,其具有定量性、综合性、实践性、发展性等特点,由于计算机的辅助测试系统具有各方面优点,所以在工业电气自动化中其得到很广泛地应用。 二、工业电气自动化中数字技术创新应用途径 1、优化操作系统 在创新应用数字技术过程中,企业要意识到优化程序化操作系统的重要性,这是最大化提高工业生产效益的关键点。在日常运行过程中,企业要全方位准确把握工业电气自动化各方面情况,综合分析多方面影响因素,优化完善电气自动化操作系统,注重其更新升级,要根据操作系统、硬件设施特点、性质等,优化完善的基础上,实现有机配套,促使二者相互作用,更好地发挥操作系统多样化作用,可以自动化“控制、识别”海量信息数据,实现程序化操作,提高信息数据利用率,更好地作用下工业各生产环节中,确保一系列经济活动有序开展。在此过程中,企业要充分发挥操作系统多样化作用,有效实现程序化操作,全方位动态检查各生产环节,实现无人操作模式,降低工业生产中人力方面的支出,也能为工业电气朝着全面化方向提供有利的保障。 2、优化利用虚端子技术 就虚端子技术而言,建立在传统二次回路基础上,可以全方位动态“控制、检测”工业电气设备装置,促使各智能终端处于统一的网络结构体系中,相互作用,顺利反馈信息数据。在创新应用数字技术中,企业可以将虚端子技术巧妙应用其中,充分发挥其多样化作用,动态控制电气设备线路连接状况以及开关具体操作,科学管理信号,动态控制生产环境测试数据信息,最大化提高工业电气自动化水平。在工业电气自动化方面,企业可以准确把握虚端子技术特点、优势等,将其巧妙应用到对应的保护装置、测控装置等中,自动化控制系统开关等,促使线路跳合闸高效衔接,可以有效弥补传统二次回路缺陷,加大对信号的管控力度,全方位动态测试系统运行温度等,促使工业电气自动化系统运行中跳闸保护、在测控遥控等功能顺利实现。 3、注重智能终端的应用 在运行过程中,企业可以充分发挥光纤多样化作用,加强智能终端、间隔层二者之间的联系,实时“采集、控制”海量信息数据,充分发挥智能终端多样化优势,更好地作用到工业电气自动化方面,为提高工业电气自动化水平做好铺垫。同时,企业要根据各方面具体情况,准确把握智能终端设计重心,优化设计跳闸、监控现场信号等多个方面,也可以加大智能终端双重功效方面的设计力度,优化设计智能终端,科学配置智能终端,确保其应用过程中具有较高的可操作性,加大其利用力度。进而,促使数字技术得到更好地应用,不断提高工业电气自动化系统安全性、稳定性,也能在一定程度上促使计算机平台自动化、通讯智能化水平有效提高,提高工业电气自动化水平。 三、结语 总而言之,在经济发展的浪潮中,工业电气自动化发展的重要性不言而喻,必须将其放在关键性位置。企业要与时俱进,准确把握自身电气自动化发展限制,客观分析数字技术多样化优势,将其巧妙应用到工业电气自动化方面,加以优化创新,优化操作系统,注重智能终端的应用,优化利用虚端子技术等。以此,促使工业电气自动化系统处于安全、稳定运行中,降低生产成本的基础上,实现最大化经济效益,不断增强企业核心竞争力,走上健康稳定发展的道路,加快社会经济发展步伐。 工业分析技术论文:浅谈工业分析技术专业实践教学体系的研究与实践 摘 要:建基于素质教育教学改革的深化发展,实践教学成为我国教育教学中的重要教学模式,对学生未来发展具有重要促进作用。本文以高职工业分析技术专业为例,从实践教学相关概述、构建原则以及实践教学体系实践优化对策等方面对工业分析技术专业实践教学体系进行了分析与阐述,以供参考。 关键词:工业分析技术;实践教学;实践 0 引言 工业分析技术专业是我国高职教育教学体系中的重要组成部分,具有实践性强、内容涉及范围广(包括化工、农业、冶金、石油、煤炭、食品、医药、环保等)、专业性与技术性要求高等特点。基于时代的发展,以及我国经济体系的转型发展,社会对工业分析技术技术人才需求越来越高。对此,加强工业分析技术专业实践教学体系的构建与实践具有至关重要的意义,已成为高职院校教学改革发展的必然趋势。 1 实践教学体系相关概述 目前,对于“实践教学体系”的定义主要有两种诠释,即实践教学体系主要是指“实践教学内容体系,如教学实验、教学实训、教学实习等内容”或指由各实践教学活动要素构成的有机整体,包括实践教学目标体系、教学内容体系、教学管理与保障体系等,各要素之间具有相辅相成、互相补充等特点[1]。 由上述定义可知,实践教学的内涵主要在于侧重培养学生知识掌握与运用能力、思维创造能力、发现并解决问题能力、动手能力以及实践操作能力等。由此可见,实践教学体系的构建与应用不仅符合素质教育教学改革需求、也与高职院校培养专业型、技术型、应用型人才的教学目标相契合,对学生未来发展具有重要现实意义。 2 工业分析技术专业实践教学体系构建原则 工业分析技术专业是高职教育专业中的重要组成部分,工业分析技术技术是一项综合性、实践性专业学科,加之高职教育教学目标的独特性,决定了工业分析技术专业实践教学体系的构建与其他教育体系构建存在一定的差异性,因此在构建工业分析技术专业实践教学体系时,以注重以下几项原则:其一,系统性原则:由于高职学生具有整体知识水平不高、知识思维体系参差不齐等特定,因此在构建高职工业分析技术专业实践教学体系时,应遵循循序渐进原则,形成从简单到复杂,由低级到高级的系统化过程。其二,开放性原则:注重人才培养的先进性、动态性、创新性,采用校企联合模式,引进全新教学内容与教学方法[2]。其三,全面性原则:实践性教学体现不及要满足学生理论学习需求,也要强化学生综合实践能力的培养,促进学生全面化发展。其四,实践性原则:由于实践教学体系是高职工业分析技术专业进行实践教学的重要载体,因此其课程体系、课程目标以及课程内容应注重实践性的发挥。 3 工业分析技术专业实践教学体系的实践优化对策 3.1 创新并开发实践教学模式 在基于工业分析技术专业职业岗位、职业能力培养的基础上,利用“任务驱动”、“项目教学”等方法,创设实践教学模式,用以保证教学内容与学生未来工作内容的统一性与协调性;集合社会与企业需求,制定实训教学纲要,并组织开展校内外集中实训,教学结合“布置任务――检验准备――检验实施――测后工作――总结反馈”分析检验员工作流程,对学生实践情况进行全面性、合理性、公正性分析与评价,全面掌握学生学习情况与理论知识应用能力,并给予有效指导,实现理论教学与实践教学一体化开展,用以提升学生综合能力,调动学生自主学习性[3]。 3.2 构建完善的实践教学管理制度 实践教学管理制度是保证实践教学体系秩序性、稳定新、规范性、系统性运行的重要前提条件,对实践教学质量、教学效果的提升具有直接影响作用。对此,在构建并实行工业分析技术专业实践教学体系时,高职院校应建立完善的实践教学管理制度,用以强化实践教学规划管理、运行管理、实践管理效率,包括专业实践教学目标、实践教学标准、实践教学形式、实践教学内容安排、教学考核方式等。 3.3 注重实践教学师资队伍建设 教师作为教学互动的组织者、引导者、指导者,其自身综合能力与素养对教学质量、教学效果的提升具有直接影响作用。因此,要想实现工业分析技术专业实践教学体系构建与实行的优化发展,教学团队的建设至关重要。对此,高职院校应集合自身教学特征与实际情况,选聘“双师型”教学人才,或通过定期组织开展专项实践能力培训、再教育、教学经验交流、专业技能等级技能资格考核等方式,提升教师专业素养与综合能力,用以促进实践教学的优化发展。 3.4 增强校企合作教学,构建综合性实训基地 实习与实训基地的建立是新时期高职院校创新发展的必然需求,对提升教学质量、改善教学条件、优化教学环境、完成教学宗旨具有重要意义。对此,高职院校应根据自身实际情况,极大实训基地建设资金投入,构建“化学实训中心”、“微生物实训中心”、“分析测试与仿真实训中心”等;通过联系社会与相关研究结构,构建校企联合教学模式,为学生提供综合型训练基地,促进学生与社会之间的有效连接,实现实践教学目标。 4 结论 总而言之,工业分析技术专业人才的优化培养对社会经济发展具有重要促进作用。基于素质教育改革以及社会需求的基础上,构建并实行实践教学体系,对激发学生学习兴趣、提升学生综合能力、综合素养,提高学生就业率具有重要影响作用。工业分析技术专业实践教学体系的构建与实践优化,已成为新时期我国高职院校教育教学改革发展的必然要求。 工业分析技术论文:工业蒸汽锅炉水处理设备技术改造分析 摘 要:这篇文章根据实际的工业蒸汽锅炉水处理设备的工作情况提出相应的改造意见,在这里提到的改造主要有以下一些方面,其中包括对于离子交换器局部点阻力的改造、对于离子交换器当中内部结构的分层阻隔的改造。对于这些结构进行改造有以下一些方面的优点,其中包括防止在工作过程当中树脂的泄露、防止在工作当中交换器遇见更大的阻力。最终通过这种结构的改造降低在生产过程当中需要的再生剂以及离子树脂的需求量,同时对于交换器最终的出水的水质也有一定的提高作用,减少了在制水的过程当中产生的废水量。这些方面的提高都可以使得锅炉的运行更加的经济和安全。 关键词:内部结构;技术改造;离子交换器 在蒸汽锅炉实际的工作过程当中将会遇见高温高压的情况,这是锅炉必然会遇见的工作环境,在这样的工作环境当中使得蒸汽锅炉本身拥有了很大的能量,这些能量在发生事故的时候就会被释放出来,这么大的能量同时释放的力量将会造成很大的破坏。在一九八零年以前,由于锅炉在制造和设计方面的一些原因最终导致了很多锅炉的事故,国家根据这一情况对于锅炉的制造以及质量的监督和检查都制定了相应的制度,最终由于设计或者制造方面产生的事故也就基本上消失了,但是另一方面由于水质的问题以及成为了事故中很大的一部分,以外水质而产生的水质问题已经占据了事故比例的四分之一。为了解决水质问题就必须对于锅炉当中的一些结构进行技术改造,主要就是对于离子交换器的内部结构进行改造。运用这样的方式来改变树脂泄露的情况,同时也改变阀门以及管道的堵塞问题。这种方法还可以减少再生剂氯化钠的用量,同时也可以保证交换树脂使用计量的降低。 一、在改造之前相关设备的实际情况和主要技术参数 在制造水的过程当中需要一个反洗的过程,这个过程结束之后会发现在交换器的一个废水的排放口当中会有树脂的流失,这个问题被发现以后,推测是由于在反洗的过程当中产生了过大的压力差而导致的,这种情况一开始并没有得到相应的重视,但是这种问题反复的出现,随着问题的积累,最终出现了交换器处理能力不断的降低的问题,交换器的处理能力一般是可以达到四十个小时左右,但是出现这种问题以后交换器在处理的时候往往不能够坚持十个小时,由于交换器在工作时间上的骤减,在实际的工作当中就必须使用更多的再生剂,再生剂的用量将会大幅度的上升。同时相同的工作也需要更多的人力和水的参与。这种情况的出现严重的影响了生产制造。没有一个良好的生产过程,就会导致出水的水质不能达到相应的要求,同时会将一些硬度过高的水导入到锅炉当中,在这个过程当中没有进行水质的检测,往往将一些合格的,硬度高于0.03mmol/L的水放入锅炉当中。硬度过高的水在进入到锅炉的时候会在联箱、防焦箱、对流管、锅炉汽包等关键的部位产生结垢的情况。结垢以后对于锅炉的工作将会产生不良的影响,首先由于结垢的作用导致了流通的不顺畅,这时候锅炉在同样的工作量下将会需要更多的煤进行燃烧,其次由于结垢的作用发生在一些金属的表面,这样就会影响金属的导热作用,没有良好的导热,原先的钢板将会不能达到使用的要求,最终钢板将会产生过热的情况,甚至因为变形和龟裂导致爆炸。再者,由于结垢的作用降低了锅炉的实际工作的效率将会使得设备的额定的出力没有达到预期的要求,同时也就降低了锅炉设备的利用率。最后,由于工作效率的降低,设备利用率的减少,锅炉的使用寿命也就减少了。对于锅炉外进行水处理以后对于水质有一定的要求,其评判的标准主要有以下一些方面,其中包括额定的蒸汽压力、水中的悬浮物、水的总硬度、水中的含氧量以及水中的含油量。对于水质的要求如下:额定蒸汽压力不超过1.0兆帕,水中的悬浮物不超过5毫克每升,水的总的总硬度不超过0.03mmol/l,水的含油量不能超过2mg/L。 在对于锅炉进行年检的时候发现在其软水箱的底部拥有20到30毫米左右的破碎的树脂,所以最终得出结论,锅炉的交换器内的离子交换树脂存在着泄露的情况。这一现象引起了车间很大的重视。 二、对于工业蒸汽锅炉中的水处理设备的技术改造的过程和结果 对于改造要有相应的注意事项以及先后的顺序,在进行改造之前首先要有一个合理的改造方案,在进行改造之前要将水系统和交换器进行分离,对于交换器进行一定的清理,其中需进行清理的结构有排水系统当中的滤网、压层、滤层、垫层等。对于交换器的内部也要进行一定的处理,对于内壁当中的破损的地方要进行防腐的处理,一般会用环氧树脂来进行防腐处理。对于底部的碳酸钙使用二氧化硅来进行代替。要看聚氯乙烯的水帽是否有损坏的情况,如果出现损坏的情况要进行更换。在进行二氧化硅的使用的时候要对于其有一个预处理,也就是对于二氧化硅要用百分之十五到百分之二十的盐酸进行一天的浸泡,这样的作用是希望可以运用盐酸除去一些可溶性杂质。 对于普通纱窗滤网往往使用开孔率达到六十目的不锈钢筛网来进行代替。对于压脂层使用聚苯乙烯的小球,其中的粒径的大小在20目左右就可以保证在交换器工作时进行进水的时候不会对于树脂的层面有冲击的作用。在进行铺设高度的选择的时候,最好是将聚苯乙烯的小球铺设在大概二十厘米的高度。 在对于交换器的本体的结构进行改造的时候还要对于树脂捕捉器进行安装,这个装置的主要作用是进行回收树脂,这里要进行回收的树脂主要指的就是由于压力差太大而产生的树脂的泄露。 在进行改造以后可以完全的避免树脂的逃逸,同时在锅炉当中的管道和阀门当中也没有发现产生堵塞的现象。对于锅炉的工作效率有一个很大的提高。 结语:对于工业蒸汽锅炉水处理设备当中的离子交换器的内部结构的改造主要就是两个方面,首先就是对于分层阻隔的结构改造,其次就是对于局部点所受阻力的改造,在改造的过程当中对于相应的过滤材料也进行了更换,这样的改造方式主要有两方面的考虑,首先就是防止了树脂在工作的过程当中产生逃逸的情况,在另一方面也考虑到了交换器中的阻力过大的情况,这种方式可以改变阻力过大产生的矛盾。在原先的设计当中发现一些结构上的缺陷,在改进以后可以改变交换器底部的滞水的情况,同时也可以改善交换器底部当中碳酸钙溶解的情况。这样的改造可以对于水质有进一步的提高的提高。减少了在实际的工作过程当中需要的再生剂的量以及生产需要的树脂的剂量。所有功能的完善和设备结构的改善最终都是希望企业的生产可以拥有连续性和安全性,希望企业在社会效率和经济效益当中都可以取得很好的回报。 工业分析技术论文:关于信息通信技术如何在电力工业中的应用分析 摘要:科学技术在经济长期发展过程中得到迅猛发展,信息通信技术在整体水平上得到了很大的提升,推动了我国电力工业的巨大变革。信息通讯技术在电力工业中的应用,促进了电力工业的稳定运行,带动了电力工业的整体性发展。因此,信息通信技术应用在电力工业中,对我国电力工业的整体性发展有着重要的意义。本文将对信息通信技术应用与电力工业中的主要形式进行详细的分析,并对信息通信技术在电力工业中的主要发展方向进行阐述,推进我国电力工业整体性发展。 关键词:信息通信;技术;电力工业;应用 引言 电力工业对诸多行业的发展存在重要的影响,是我国经济发展的重要组成部分,因此电力工业的发展状况会直接影响到我国经济的整体水平。信息通信技术作为科学技术研究发展的重要成果,在电力工业中的应用,将科学技术融入到了电力工业的发展过程中去,很大程度上推动了我国电力工业的发展,从而带动我国整体经济水平的提升。此外,信息通信技术应用在电力工业中,改变了电力工业的运行模式,通过科学的方式带动整个电力工业的发展,具有重要的意义。 1电力工业中信息通信技术主要形式 1.1信息处理技术应用于电力系统中 复杂性是电力工业的主要特征,在运行过程中对技术有着较高的要求。信息处理技术作为信息通信技术的重要形式,在电力系统中的运用,能够对整个电力系统中的相关数据进行整理分析,通过数字的形式呈现出来,为整个电力工业的发展奠定良好的基础。此外,信息处理技术凭借着自身的特色,在电力系统运用过程中,能够对整个电网进行跟踪监测,倘若电网在运行过程中出现了问题,通过信息处理技术能够在第一时间内收到相关的信息,立即开展处理工作,很大程度上提高了电力工业的运行效率。 1.2通信技术在电力工业中的应用 灵活性是通信技术的重要优点,因此通信技术应用到了各个领域的发展过程中。电力工业有着自身的发展特点,在长期的发展过程中由于技术上得不到更新,造成整个电力工业运行效率上受到了严重的阻碍。随着科学技术的不断发展,电力工业在发展的过程中引用了通信技术,对电力工业的内部管理产生了良好的效果,改变了以往的信息形式,可以通过通信技术将重要信息传输出去,降低了人力上的损耗。此外,通信技术在电力工业中的应用,能够对整个电力工业的运行状况进行长期的监督,确保整个电力系统的稳定,使得电力工业内部的重要信息能够实现资源上的共享,在保证了电力工业的运行效率的前提下,还能够大大降低管理电力工业管理过程中的成本耗费。 1.3光纤通信技术应用在电力系统中 光纤通信技术作为通信技术的主要形式之一,能够通过光缆进行高效的运作,在制作成本上较高。电力工业在发展的过程中要想提升自身的运行效率,需要引进光纤通信技术,加强对该技术的重视,逐步运用到电力工业的发展过程中去,确保整个电力系统的稳定性。此外,光纤通信技术在电力系统中的应用,虽然给电力工业在前期成本上提高了,但在运行的过程中能够改变以往的发展模式,在资源损耗上大大降低,能源在使用效率上得到了很大的提升。因此,光纤通信技术对提升电力系统的运行效率有着重要的作用,针对电力工业在发展过程中存在的问题进行合理的协调,使得电力工业的整体发展能够与时展相同步,从而能够推动我国经济的快速发展。 2信息通信技术在电力工业中发展主要方向 2.1信息技术和未来电力工业的主要发展趋势 随着信息通信技术在电力工业中的广泛应用,电力工业在未来的发展过程中与信息通信技术存在着密切的联系,逐渐成为了电力工业发展过程中的主要影响因素。信息通信技术的快速的发展,在电力工业运行过程中的应用,保障了整个电力工业的稳定性,使得电力工业能够在日益激烈的市场竞争中站稳脚跟,逐步提升在市场发展中的地位。此外,信息技术在现展过程中技术水平上有了很大的提升,针对工业内部数据传输、监控以及控制等内容存在着紧密的联系。信息通信技术在未来的发展过程中将逐渐成为支撑电力工业发展的重要力量,同时电力工业也将成为信息通信技术的主要发展平台,信息通信技术和电力工业只要保持着良好的关系,才能够在未来的发展过程中共同取得进步。 2.2信息通信技术在未来电力工业的主要应用形式 随着电力工业的不断发展,对技术上有了更高的要求,电网的整体性发展离不开对相关信息的采集和输送,因此信息通信技术在未来电力工业中的应用将会变得更加广泛。信息通信技术在长期的实践过程中能够熟练把握电力系统的运行规律,一旦电力系统在运行过程中产生了问题,通过信息通信技术的监控和检测,能够对故障原因进行详细的分析,并制定出科学的解决方案,逐渐提高电力系统的运行效率。此外,在未来的电力工业发展过程中,将会加大对信息通信技术的依赖,形成完善的电网系统,确保电力功能能够在整体水平上得到快速提升。 结语 总而言之,电力工业在长期的发展过程中整体效率很难得到快速的提升,作为电力工业相关管理部门,需要加强对电力工业的技术研究,推动我国电力工业的整体性发展。信息通信技术在电力工业中的应用,很大程度上提升了我国电力工业的整体运行效率,不但降低了电力工业发展过程中的成本输出,同时对能源的使用量上大大降低,使得电力工业周围的环境得到了有效的保护。因此,信息通信技术在电力工业运行过程中的应用,使得电力工业在长期的发展过程中效率得到了很快的提升,有效降低了电力工业在运行过程中对成本的耗费,推动了电力工I经济效益的提升,从而促进了我国整体经济的快速发展。
食品包装设计研究分析:食品包装设计情感化研究 摘要:随着市场商品经济发展与成熟,食品包装也跟随者社会发展和商品流通而发展的产物。在富足的物质基础上使人们更加注重自我的情感需求,情感因素是当前设计过程中的重要研究对象,包装设计融入情感因素也是提高人们认知效果从而推进消费行为的。如何理解情感化设计的基本理论,在现代产品设计中融入情感化设计,是当今食品包装设计急需解决的问题。 关键词:食品包装设计;情感化;消费者心理 1食品包装情感化设计的概述 现在人们生活水平的提高和人的层次也跟随者提高,人与食品的关系也来随之密切起来,因为当今消费者对包装的情感需求体现在注重生活品质和精神追求,同时也意味着需要对食品包装有了更高的要求,情感化设计是能满足消费者个性化的追求同时是商家提高竞争手段的重要策略之一。 1.1食品包装的情感设计定义。食品包装中的情感化设计是基于人的需求所考虑,满足人的服务性、精神性、情感性、心理性等诸多因素的包装设计,食品包装中情感设计满足人们对精神功能的需求,使得包装设计具有魅力和艺术感。在融入情感化设计下的食品包装会直接影响消费者的购买行为,它使包装与消费者产生联系就像一架桥梁起着连接的作用。 1.2食品包装与情感设计的关系。社会蓬勃发展的今日,人们关注度现在已经发展到了精神需求上,情感设计是现在设计门类的研究对象,本质上就是为了设计出符合人的情感需求的包装产品,只有符合了人的心理的食品包装,市场才会接纳。食品包装和情感设计有着互相推动发展的作用,跟随人们生活水平的提高,不仅提高了包装设计更高的要求也转移在情感需求与精神需求上,说明了情感和设计有着密切不可分割的关系。 2食品包装设计情感化认知心理学 在包装设计上,包装产品设计的易用、视觉设计的美观,一定都是对用户体验的有着帮助的作用。人的情感、行为和认知是相互影响的,因为美观的物品更容易使消费者所接受。假如一个复杂的图像,广告,文字,集中在包装上,文字设计的没有秩序错乱的画面会让人的分散注意力,产生焦虑和负面情绪,利用情感进行包装设计,例如适当的焦虑会使用者提醒眼前需要解决的实物。 2.1食品包装本能水平的设计。人是视觉动物能够观察理解外观的本能。包装视觉设计更符合直觉思维水平的外观,可以增加更多的让人接受和享受。比如在食品包装中看到符合你心理喜好的包装设计会选择拿起它并进行购买。 2.2食品包装行为水平的设计。行为水平设计需要解决的问题,如何把包装设计美观带来的良好第一印象是不是能够延续,一是否能有效地完成任务,二是否是有充满乐趣的操作体验,这是两个比较重视的问题。所以我们是比较看重行为水平在食品包装上的设计,特别对功能性的包装产品来说,讲究效用,重要的是性能和使用的乐趣和效率。优秀行为水平设计的4个方面:分别是功能、可理解性、可用性和物理意义。食品包装产品形成容易让人理解的秘诀建立适当的概念“心理模型”,任何物品有三种不同的精神形象,分别是“设计模式”和“用户模式”以及“系统模式”的形象。在《情感化心理学》书中Norma提到过,“关于产品一定是吸引人的,令消费者感觉快乐和有趣的,使大家容易理解的”。这就要求设计师要了解用户的需求,在食品包装观察和研究于日常生活中。 2.3食品包装反思水平的设计。食品包装反思水平的主要内容是:自我形象、个人满意、记忆本能水平为主要核心内容,所以品牌包装成了情感的代表或者载体。食品包装设计同时反映了消费者会受到环境和文化水平与自我身份的体现,但事实上消费者的感受很长一段时间需要建立一种价值和品牌标识,因为只有在产品和服务和建立一个情感的消费者之间的桥梁,通过互动影响满意度、自我形象满意等等。 3食品包装设计元素情感化的应用 在食品包装设计中,好的包装设计会涵盖了许多方面,同时也包括了包装设计元素的情感化,比如色彩、图形、文字以及材料方面,食品包装的发展到今日,好的包装设计可以做到传达商品的信息,以及用鲜艳的色彩元素等等,甚至有的食品能够散发出来味道去吸引消费者内在的情感刺激消费者的购买欲从而用来提高市场的商品竞争力。 3.1色彩在消费心理的应用。为了满足消费者的审美需求,我们可以通过借助一些视觉的载体来传输情感,如色彩在包装上的表达,食品包装中色彩运用十分重要,当人们去了超市,商品分类排放的架子上,最先吸引人眼球注目的是色彩,然后是图形,包装上的字体细节是最后才会注意到的。所以色彩在包装上显得尤为重要,通过食品包装色彩的表达传递给消费者的视觉神经产生情感需求的平衡,色彩就起到了先声夺人的作用。色彩本来是没有情绪的,每个人对色彩的感知都不尽相同,所以不同的颜色给人的感觉也不同。 3.2图形在消费心理的应用。图形也是包装设计中运用最为普通的一种表现方式,能直观表现产品品质也可以让消费者对产品有着清晰的概念了解。图形增添了消费者对产品的兴趣,多元素和富有吸引力的图形能够让消费者对产品加深印象。图形代表着整体的产品信息与文字颜色互相协调搭配,增强企业的品牌感让消费者有了信任感和认同感。 4结论 在消费品不断丰富我们生活的今天,食品包装越来越更重视人们的情感化需要,注重人的情感因素是当代食品包装的必然发展趋势,如何让消费者买到称心如意的产品是设计师不仅要在满足消费者的情感化需求激发消费者的购买欲,更需要设计师需要更为成熟的设计思维设计产品。需要尊重食品包装更要理解食品包装,赋予食品包装的新活力,创新具有趣味使消费者情感需求更为密切的包装产品,情感设计不仅是企业商家链接的桥梁,作为一名设计师也要提高自身的设计水平,用心观察生活,融入情感化在包装设计中使消费者感受共鸣,这对我们都有着深远的现实意义。 作者:王萌萌 单位:湖南工业大学 食品包装设计研究分析:坚果制品食品包装设计研究 摘要:通过感官评价的方式比较两种不同的包装材料以及密封、真空和铁基除氧剂包装方式对混合坚果制品的品质影响。结果表明,93.8μmPET铝塑复合膜包装明显提高坚果包装后的保存时间,并具有最佳的感官评价指标。采用铁基除氧剂的包装方式,均具有较好的包装作用,两组在坚果储存过程中,品质变化不明显。综上所述,93.8μmPET铝塑复合膜结合真空包装或铁基除氧剂包装可以明显保障坚果品质,并具有理想的感官评价评分,适合企业采用。 关键词:感官评价;铝塑包装膜;真空;铁基除氧剂 坚果制品受到各个年龄层消费者喜爱,坚果中除了具有大量的氨基酸、脂肪和大量的蛋白质以外,还含有多种微量元素和维生素,是传统的健康食品[1]。由于营养丰富,坚果制品的保质期较短,容易发生氧化、油脂酶解和呼吸作用等代谢活动,引起口感品质下降。采用塑料密封包装的方式可以延长坚果的货架期,但是当受到外界环境的影响,如高湿、光照和高温的作用,坚果的营养品质,风味和口感产生明显影响[2]。近年来,随着消费结构和经济发展变化,超市的覆盖范围增加,购买包装后的坚果制品的消费者比例大幅度增加[3]。我国食品包装业起步较晚,特别是对于坚果制品的包装研究较少,目前包装主要靠主观意愿或搬照外国同类产品的包装[4]。我国坚果资源丰富,不同地区均有当地特产坚果,采用先进的保证方式保持坚果的原有营养和天然风味,是我国坚果制品的发展趋势和方向[5]。目前,复合铝塑膜包装方式是将铝箔和塑料材质多层复合,由于对保证坚果良好口感并延长保质期有明显效果已经被多家企业采用[6]。本研究以口感体验作为主要的评估手段,结合保质期、包装材料结构与厚度和坚果仁加工工艺多个角度分析坚果制品食品包装设计,为坚果制造产业提供数据与技术参考。 1材料与方法 1.1材料 混合坚果仁(扁桃仁、松子、榛子仁、花生仁和核桃仁):购于吉林省长春市百货大楼;烧烤调料、生姜、五香粉、食盐、混合坚果仁:由吉林省某商贸公司委托加工;食品包装袋:大连齐海包装有限公司,采用93.8μmPET铝塑复合膜和普通塑料食品薄膜;铁基除氧剂:购买于东莞顶兴实业有限公司。 1.2仪器 DCV-10型远红外线食品烘烤炉:湖南天恒食品机械有限公司;BDMW-B-PM-6型立式微波干燥:博达微波;BED-100型单室真空机:宁波市丰茂食品机械有限公司。 1.3方法 1.3.1样品预处理 称取10kg混合坚果仁,充分混匀后加入坚果烘烤调料腌渍3h,取出放置于烤箱中烘烤熟,室温冷却后称重,之后准确称取100g混合坚果仁为1份,取100份样品。 1.3.2包装分组与处理 100g混合坚果仁为1份,取60份样品。所有试验样品的分组情况见表1。取普通塑料食品袋30只和铝塑复合食品袋30只,每10个样品分为一组,共分成6组。将第一组及第四组直接封口密封处理,热封时间为7s。第二组和第五组20份样品抽真空,真空时间为30s,热封时间7s,在第三组和第六组20份样品中加入铁基除氧剂,包装完成后所有样品均进行微波加热灭菌。所有样品包装后处于高温高湿度环境中,放置时间为240d,定期抽样进行口感体验评价。 1.3.3感官评价与保质期评价 根据GB/T22165-2008《坚果炒货食品通则》中相关的感官评价方法和根据侧重于口感的原则设计打分指标[7]。采用表读法的方法进行感官评价,包括5分~0分共6个评分度,最好为5分,随着评分降低,品质下降,严重的为0分。同时在评价过程中考虑保质期的问题,即达到0分为变质。选择加工企业10名经验丰富的工人,分别从色泽、脆度、口味、气味等4个方面进行评分,评分结果保留至小数点后两位。1.3.4数据统计试验数据均采用SPSS18.0数据统计软件处理,感官评分取平均数。 2结果与分析 将6组混合坚果仁微波灭菌后放置于室温干燥避光的环境中保存,分别在第10、30、60、90、120、150、180、210、240天对混合坚果仁进行感官评价,根据感官评价标准让5名工人对每份样品进行的外观、硬度、味道和气味进行分别打分,对评分进行统计后所得结果见表2。 2.1口感体验情况分析 由表2的结果可知,采用不同的包装方式对混合坚果仁的感官指标影响明显。第一组初始感官评价评分均为5分,30d时样品的果仁色泽发生改变,出现色泽暗淡;60d时,4项指标均发生下降,其中气味指标评分下降明显,有轻微不愉快气味发出;120d时,气味指标评分已经下降达1.2,不愉快气味明显,口味指标评分达到1.8,出现轻微“哈喇味”感官体验变得较差;到180d时气味指标评分接近于0,不愉快气味明显,同时口味指标评分为1.2,“油哈味”明显,判断接近于变质,感官体验极差;在试验结束的240d时,样品坚果色泽、口味和气味评价评分为0,判断属于变质状态。第二组初始感官评价评分均为5分,60d时样品果仁色泽评分和气味评分开始下降;90d时,口味评分开始发生下降;120d时,色泽和气味指标下降明显达到4.2,口味评分轻微下降达到4.4;180d时口味和气味评分均为3.60,有轻微“哈喇味”,感官体验下降明显;在试验结束的240d时,样品坚果色泽、脆度和口味评分均为3以上,处于可接受状态,而气味指标评分为2.4,评分较低,不愉快气味明显,我们认为在这种包装组合下,在储存后期坚果口感体验较差。第三组初始感官评价评分均为5分,在120d时,样品的果仁色泽和气味评分发生下降为4.80;在第150天时,果仁口味评分开始下降;在第180天时,色泽,脆度,口味和气味4项指标评分均下降;在第210天时,气味指标评分下降明显,达到3.8分;在第240天时,气味指标评分再次下降,达到3.6分,我们认为在这种包装组合下,在240天内可以较好的保证干果口感。第四组初始感官评价评分均为5分,第30天,样品的混合坚果气味发生改变,出现评分下降;第60天,口味评分出现首次下降;第120天时,口味指标已经达到2.8,出现轻微“哈喇味”,色泽和脆度评分变化较轻微,总体感官体验开始变差;到第240天时气味指标为1.4,不愉快气味明显,同时口味指标为1.2,“哈喇味”明显,我们认为在这种包装组合下在240d的储存尾期口感较差。第五组初始感官评价评分均为5分,在第90天时,样品的口味和气味评分发生下降;第120天时,口味和气味评分均为4.6;第180天时,口味和气味评分下降为3.80;第240天时口味和气味评分下降为3.20和3.40,我们认为在这种包装组合下,混合坚果储存期内口感较佳。第六组初始感官评价评分均为5分,第180天,坚果品质保存效果较好,所有感官评价评分均维持在5分;到第210天,色泽和气味指标评分开始下降均为4.8;第24个月气味指标再次下降至4.6,我们认为这种包装方式在感官评价中效果最佳。 2.2不同包装材质对产品感官的影响 由表2得到的感官评分可知,普通塑料膜包装的混合坚果仁的各项感官评价指标评分均低于93.8μmPET铝塑复合膜。随着储存时间的延长,普通塑料膜包装坚果感官体验明显下降,最低评分为0分,属于变质状态。而93.8μmPET铝塑复合膜包装后让混合坚果的品质更加稳定,尤其在口味和气味指标上可以明显保证新鲜度,使坚果的口感更好。2.3不同包装方式对坚果感官品质的影响由表2结果可知,在相同的包装材料和相同的灭菌方式下,我们比较使用不同包装方式对坚果品质的影响,发现使用铁基除氧剂的对坚果品质保存效果最好。在使用这一研究结果与文献报道接近,铁基除氧剂具有抑制坚果氧化值超标的功效,在240天后,93.8μmPET铝塑复合膜结合铁基除氧剂的包装组仍未出现任何口感下降现象,这种包装组合可以延长坚果制品的货架期,有效解决食品储存销售过程中出现的氧化变质问题。 3结论 各种坚果制品中富含油脂,在阳光照射和氧气作用下,对坚果的油脂氧化过程有明显的促进催化作用[8]。因此在坚果制品的储存加工过程中要避免各种环境因素的影响。坚果制品的包装方式和包装材料多样,对坚果制品的质量影响也不同。与现在常用的检测技术相比,感官评价的方法更为直接,可以设身处地的从消费者的角度出发,直接判断坚果制品品质[9]。真空包装可以为坚果提供无氧环境,有效避免氧化,加工成本较低;铁基除氧剂与真空包装类似,除氧效果明显。而从视觉角度上分析,加入铁基除氧剂的坚果包装袋更适合丰富的图案设计,从视觉角度具有明显优势。如何选择安全、经济的包装方法和包装方式来保证坚果包装食品的品质已经成为大量企业的核心问题,本研究通过感官评价试验提供了一种可以供企业参考的检测方法和包装技术,具有一定的推广价值。 作者:段雷 单位:吉林动画学院 食品包装设计研究分析:低碳时代下食品包装设计研究 摘要:本文讲述了食品包装设计的演变以及研究了在低碳时代背景下的食品包装设计的突破,和对过度设计的反思,以实现包装的低碳化,推动可持续性发展的设计进程。低碳设计已成为当下设计师必须思考的首要课题。 关键词:低碳;食品包装设计;可持续性发展 一、什么是食品包装设计 食品包装设计是结合消费者的心理,再加些艺术手法将食品信息直观传达给消费者的创作过程,是设计师的综合素质的考量,内容包含图片,文字,色彩,外观等。带给消费者更直观的信息感受,是打动消费者购买欲望的关键所在。上市食品产品的推广失败有时和包装设计不当有着密切的关系,例如:由于设计师经验缺乏造成一些食品商家由于对企业文化设定不到位,既没能第一时间就直观反映出有关食品的确切信息,又没能很好得勾起顾客的购买欲望。例如一些礼品包装为了迎合消费者虚荣的不良心态,将包装做成烂俗形象,只为赢得一时的销售额度,但久而久之带来的负面影响却更难改观,得不偿失。食品包装设计也是品牌形象的设计,它不仅可以为消费者传达最直接有效的信息,例如配方和生产日期等,又能让消费者更快速准确的记住产品形象,不仅方便区分不同品牌的同类食品,好的设计更是能让产品在竞争者里脱颖而出,好的设计代表着企业的良好社会形象。 二、现代食品包装设计的演变 食品包装产业一直是一个大量的资源浪费、以及材料的后续污染,容易造成环境污染的行业。随着倡导低碳时代的到来,食品包装设计在设计行业中有着不可撼动的地位。随着经济社会的发展,人们在满足温饱之余开始追求高水准生活品质,物质观念也由最初的无追求或追求实用性转变成了对美观、档次的追求。食品包装也受到了影响,由最初纯粹只为保护食物方便携带的单纯目的,演变出了一项新功能,那就是通过最大美化产品来提高产品价格,带来高利润。然而随着人们对物质的要求越来越高,企业产品竞争愈演愈烈,为了赢得消费者的眼球,食品包装开始过度装饰,过度追求“精美华丽”,造成“装饰过盛”的不良趋势。而现在,由于一些消费者缺乏理念,食品企业的目光短浅,设计师的盲从,才导致今天的部分产品设计不合理、浪费资源、大大增加了环境的负担。我认为,食品包装设计在力求创新时,也应当寻求出一个让经济与环境共赢的办法,让环保成为现代设计的主流。人们曲解了食品包装对于人类最初的意义,食品包装也应该回归本真,在多功能上进行研究和升级。 三、低碳时代对包装设计的影响 1)什么是“低碳”。低碳生活,是近几年一种新型生活方式,更是一种对生活的新态度。所谓低碳生活就是在生活中尽量低排放、低污染、低耗能,降低二氧化碳的排放量,是选择了一种健康可持续的生活方式,是现代环境复杂下的社会可持续发展的必然选择。在资源浪费严重、材料的后续污染、全球低碳经济日益复杂的大背景下出现了低碳食品包装设计这一设计理念,这种大环境下食品包装设计产业提出了新概念、新思路、新要求,这些新观念使食品包装设计要强调实现可持续发展和视觉传达美感相统一。这不仅仅追求最大限度的展现包装的功能,表现包装的视觉感受,还要尽可能的做到绿色低碳,例如减少包装材料的大量资源浪费以及后续材料的污染,改变以往设计师以及消费者追求注重表面装潢、注重装饰豪华的包装设计理念,提倡使用低碳、绿色、环保、健康的材料。构建低碳绿色生活,也是食品包装产业环节中较为重要的一方面。低碳食品包装的探寻之路是可持续发展设计的必然趋势。现今,低碳的生活方式已成为一种时尚,一种新的价值观念,造就了低碳设计的发展趋势。食品包装设计就是其中之一,这些影响来源于消费者价值观的转变,印刷科技信息的更新,时代品味的进步以及全球当下生态环境保护者们的呼吁。人们在环保意识越来越清晰强烈的社会背景下,营销与推广也受到了低碳绿色环保越来越多的指导与影响,例如食品与包装设计的协调统一、食品包装的设计与材料、以及包装尺寸和造型等;而低碳绿色的食品包装设计所发挥作用的程度,也直接影响着食品的销售,这个观念既是食品销售的前提与方向,同时也决定了所销售食品的最终命运,也是未来是否能够成功建设品牌形象以及公司企业文化起着不可或缺的作用。因此,所以设计师在设计的过程中要充分考虑受众者的真正需求,真正实现消费者、食品的包装、环境建立促进和谐共生的社会趋势,走低碳经济、低碳生活的发展道路,充分感受到真正的以人为本的设计宗旨。 2)对包装设计的影响。因为低碳时代中的包装设计,要系统性地控制整个包装的设计和生产以及使用回收的过程。所以在设计方面并不单是只追求其中一个环节点的设计,而是要在包装的整个生命周期都要贯彻低碳设计生产的理念。要有系统性的设计,要有逻辑性地进行思考和分析,要将不同的环节联系起来,把各个方面有可能所产生的影响和后果一一列举出来,从而尽可能最大程度上减少和控制排碳量以及是否有可能产生其他污染物质的问题。 3)对包装材料的影响。在全球倡导低碳环保的社会环境下,包装材料向低碳标准靠近已成为当下主流趋势。充分利用好环保可回收降解材料,尽可能减少包装上的资源过度消耗及包装废弃物对自然环境造成的污染。在包装设计追求创意时尽量避免过度包装所造成的浪费,也不要一味盲目追求档次而忽视包装回收再利用的可能性,否则必定会使废弃物的回收和利用造成困难。利用原生态材料或可回收性材料,不仅可以减少对环境造成的污染,更能使物品的达到再循环再利用的目的。 4)对附加功能的研发与创新。在低碳经济时代下,环保的呼声越来越高,人们的消费观、社会价值观也在随着时代进步,环境问题已经成为全民关注的热点。但要怎样设计才能有效避免包装浪费呢?首先以最少材料最大程度发挥材料的作用,比如结合建筑形态和几何组成的最大承重限度加入到包装设计当中,科学承载食品体积减少浪费。其次,增加包装的附加功能也是解决问题的关键,使一物多用避免一次性包装产生的浪费,比如DIY动手拆开组装成其他装饰物件,真正达到再组装,再利用,再循环,不仅给人们的生活带来动手创作的乐趣,久而久之给还人们塑造了一个正确的审美与购物观,加强人们的低碳观念,将全民环保真正得进行下去,最终将食品包装设计引向良性竞争。好的包装设计是可以从食物出发,潜移默化得引导着当代人正确的消费观念和生活习惯,为人类引导正确的生活方式才是改变不良现状的根本。在这新时代环境下,低碳包装设计代表了新型先进的理念,最大程度提升产品包装的再利用率,着重拓展研发产品包装的附加功能将会是未来可持续发展的必然趋势。 四、总结 在这新时代背景下,低碳包装设计代表了新型先进的理念,既要认识到保护环境与节能减排的重要性,也要注重资源的合理利用,尽可能的避免碳排放量对大自然环境的毁坏。而设计师对食品包装的多种功能的属性研究,开拓创新食品包装的其他附加功能会成为未来低碳绿色设计的重中之重。增强食品包装的使用频率,使人类的生存环境与生态系统能够有机的统一。 作者:吴佳倩 单位:东北电力大学 食品包装设计研究分析:现代食品包装设计研究论文 在我们日常生活中,食品与我们人类的关系是最为密切的,而与之相伴的食品包装早已进入了千家万户。今天,无论是走进商店、超市,还是走进我们的家庭,处处可见设计精美、实用、方便的食品包装。不可想象,如果没有包装,食品将如何被送到我们每个消费者手中。随着人们消费水平和科学技术水平的日益提高,新产品的不断开发,对食品包装的要求也越来越高。 食品包装的迅猛发展既丰富了人们的生活,也逐渐改变了人们的生活方式。同时,食品包装也是最能体现各个时代科学水平、生活水平、设计水平和文化背景的。越是发达的国家,商品的包装率越高,它是衡量一个国家经济发展水平的一面镜子。改革开放后,我国食品包装业发展迅速,已成为国民经济的重要产业。同时,它也是高技术、高智能的产业领域。随着时代的发展,人们对食品及包装的质量要求越来越高,样式越来越多,技术性也越来越强,这给我们从事包装设计的人员提出了更高、更新的要求,这也是时展的必然所在。 一、现代食品包装新概念 自从有了人类社会,食品包装就与之相随。早在原始社会,人们为储存食物和水,用泥才烧制的各种陶器、用兽皮缝制的袋子、用藤条编制筐子等都是最早的食品包装原形。现代的食品包装是指采用适当的包装材料、容器和包装技术,把食品包裹起来,以使食品在运输和贮藏过程中保持其价值和原有状态。食品包装是以食品为核心的系统工程,它涉及到食品科学、食品包装材料、包装容器、包装技术、标准法则及质量控制等一系列问题,它是一门综合性的应用科学。 食品作为我们日常生活中的特殊商品,其营养与卫生极其重要,但又非常容易变质,所以食品包装的主要目的是必须保证食品作为商品在贮运和流通过程中的卫生质量及品质和风味。食品包装作为产品的附加物而成为商品的组成部分,和商品是不可分割的,在现代市场策略中占据了显著的地位。同时,作为市场竞争的主要手段,能提高商品的附加值,它已成为企业营销战略的重要组成部分,它在超市中起到了无声售货员的作用。食品包装的形象直接反映品牌及企业形象,它为创名牌和树立良好的企业形象起着至关重要的作用。在市场竞争中,它是企业与消费者之间的桥梁。 二、新的生活方式与现代消费观念大大丰富了现代食品包装 现代社会生活离不开包装,包装的发展也深刻地改变不口影响着现代社会生活。现代食品包装设计受到现代新产品、现代消费、行销竞争的发展和现代传播文化、时代精神的影响。首先,是现代产品的品种、品质、品位都有了不断的发展,出现了许许多多新型的产品,食品日趋向系列、方便、安全、休闲及有益身心健康,形式也日趋轻、短、小。在国外,有些大型超市的商品品种都在十万种以上。产品的不断发展,对包装设计提出了相应的新课题,促使人们不断去研究开发。其次,是消费观念的转变和日趋成熟,消费能力的提高,使每一个消费者都有了独立的消费意识,对消费市场不再盲从,具有独立享受生活的能力。消费观念是直接受文化思想和消费教育影响的,时代的发展带来了今天大众消费生活的新需求。人们的文化水平、价值观念已产生了新的变化,尤其是作为社会主要消费群体的中青年,在物质和精神两方面具有多样性和多变性的消费需求,从物质到精神,文化性的软消费在不断提升,日益成为一种发展趋势,现在我们已进入了新的消费时代。现代人除了一般日常的消费外,更多地追求“旅游消费”、“休闲消费”、“保健消费”、“礼品消费”等。人们在食品上更加讲究质量、情趣和品位,在吃的同时,又能得到一种精神享受。大量的营养食品、方便食品、速冻冷藏食品、保健食品、绿色食品及各种中、西快餐的不断涌现,给今天生活在快节奏的都市青年及上班族们带来了无尽的方便和实惠。另外,大量的国外食品的引进,充实丰富了国内市场,同时也给我们包装设计师提出了新的课题,那就是要更加重视设计,使商品结构更加合理,使人们能充分享受高科技带来的舒适和方便。 三、现代科学技术的发展进一步提升了现代食品包装的层次 1.现代工艺的发展 每一次新的改革,都是高科技的进步成果。不断追求更高更新的科技含量,使食品包装上一个新的台阶。 高科技、高智能的生产设施,将不断推动包装工艺的发展,新的工艺流程、自动化、电脑一体化的应用会给食品包装提供更多、更新的设计构想。现代新型高超的印刷、制版技术给包装的各个环节提供了实现完美效果的保证,艺术与科学技术结合的更加紧密,彼此相互作用,相互制约。科技的突破,对现代食品包装起着重要的作用,作为设计师要能熟悉新工艺、新技术,并能充分利用新技术带来的成果为现代食品包装服务,运用电脑设计手段,追求更加精致、完美,并具有文化内涵的包装设计。 2.现代材料的发展 包装材料是指用于制造包装容器和构成产品包装的材料的总称。它的种类包括木材、纸、纸板、玻璃、金属、塑料、纤维织物及各种辅助包装材料。它的基本性能是保护性、安全性、加工适应性、便利性和商品性,还包括资源特性、经济性及可回收利用性。食品包装是系统工程,包装材料是基础。 随着社会科技的发展,各种新型的材料不断诞生并被利用,包装材料从天然发展到合成,从单一发展到复合,材料的互相渗透已成为世界性的发展趋势和必然。它代表的是一个新时代的文化信息,一种新生力量在生活中的体现,使得现代食品包装的行列里又增添了新的家族,使包装文化的美感具有了时代感、流行性和普及性。一种新材料的出现,会使一种包装形式具有鲜明的时代标记,如金属箔包装,被认为是高品位、高品质具有时代感特征的包装材料,所以,新型的一些休闲小食品都采用这种包装材料。 新材料的开发,不仅有更高的科技含量,更加科学合理、安全可靠,也更加注重有益健康和无害,更加追求材料的细腻、光滑、柔韧、富有特色和肌理,也充分考虑环保、再利用等方面的因素,有些材料能摹仿自然材料的特性,替代传统材料的作用,并能达到包装食品的最佳效果。 作为一名现代设计师,要掌握新材料的特性,并能准确地把握各种材料的美感,巧妙地应用这些材料,使包装达到出奇制胜的效果。四、现代设计思想的发展使现代食品包装设计有了新的空间 时代的发展使得现代设计思想早已发展到不局限于艺术设计思想的发展。广泛开拓设计思维,确立现代化包装设计的正确理念,树立符合时代需求的设计思想和符合现代人的审美观、价值观和消费观。现代科学的新发现,边缘学科的介入,人类对自身价值和周围生态环境的认识,文化思潮、心理学、人生观、世界观的影响,早已超出了预想的范围,设计者要充分发挥、利用发散的思维,走在时代的前沿,寻找独特的设计风格,把握时代美感,对未来的市场具有前瞻性和判断力。 1.现代食品包装与环境保护 随着认类受教育面的不断扩大,对环境的保护也将从包装事业开始起步,降低成本,重复使用,减少污染,可持续发展,将成为21世纪我们必须面对的重要课题。 资源的消耗和环境保护已成为全球生态的两大热点问题,而现代包装与它们密切相关,包装制造所用的材料大量地消耗着自然的资源;在包装生产的过程中,一些不能分解的有毒物质会造成对环境的污染;数量巨大的包装废弃物也是造成环境的重要污染源,这些因素助长了自然界的恶性循环。地球资源是有限的,不是取之不尽,用之不完的,每一种物质的形成都需要漫长的时间,森林的大量采伐已严重破坏地球的气候和生态平衡。包装业对资源的需求量巨大,所以我们作为一名包装设计师来说,要身体力行,从我做起,在设计包装时,力求精而少,合理简洁,防止过分包装和夸张包装。目前,市场上有些包装盒越做越大,而里面盛装的内容物却很小,这不仅浪费了资源,而且给消费者造成一种被欺骗的感觉。在设计时,尽量应用高科技的复合材料以替代玻璃、金属等材料,如牛奶、果汁饮料类包装采用纸塑复合材料和无菌包装技术,大量节省了包装能源成本,同时,又较好地保持了食品的风味和质量,并赋于了它时代的美感。 在我们生活的环境中,塑料造成的白色污染到处可见,我们城市将会被塑料等包装废弃物所包围。所以,面对这严峻的事实,我们应尽量在设训食品包装时,解决好产品和包装的合理定位,避免华而不实的包装,尽量采用高性能包装材料和高新包装技术,在保证商品质量的同时,尽量减少包装用料和提高重复使用率,降低综合包装成本,注重生态环境保护,使产品包装与人及环境建立一种共生的和谐关系,不断开发可控生物降解、光降解及水溶性的包装材料,在推出新型包装材料的同时,同步推出其回收再利用的技术,把包装对生态环境的破坏降低到最低的程度。 2.建立绿色包装系统已成为我们共同的课题 在大力推广绿色食品即无污染、安全、优质、营养类食品的同时,绿色包装的新概念也不断地被人们所重视,它是指有利于人类生存环境的包装,有利于环境保护和资源保护的包装。研究和开发绿色包装是社会发展的必然趋势,也是未来包装市场的竞争热点。 绿色包装的技术系统,应该解决包装在使用前后的整个过程中对生态环境的破坏问题,研究和寻找理想的绿色包装技术,对不同的商品要开发研究相应的绿色包装制品和方法。倡导绿色包装的实际意义,在于促使建立和完善包装资源的回收和再生系统,使包装废弃物得到充分利用,大大减少对生态环境的污染和破坏,减少对自然资源的消耗,使人类的生存环境更安全、更舒适。 今天,人们在追求反朴归真、回归自然的设计风格。从自然出发,顺从自然发展的规律,开发自然之美。在视觉上、感情上引导人们回归自然,呼吸自然的空气,充分发掘出自然中的本质的美,并能在包装设计中充分体现出来。 总之,要设计出优秀的食品包装,必须首先树立超前的设计思想,以人为本,强调包装的关键是准确、快速地传达信息。必须充分利用现代科技成果,善于运用新材料、新工艺,开创多功能的新结构、新形态、新装潢,以适应现代新的生活方式和生活需要。 二十一世纪是网络的社会,是信息知识经济时代,我们必须把食品包装设计作为一个系统来对待,使人们生活得更好,消费得最少,即以少的消费得到好的享受。设计已不仅仅是一个单纯的产品、包装,更多的是服务、交流,设计由硬向软的转变,由有形的设计向无形的转变,设计的面也更宽更广了。WTO的进入与国际贸易的接轨,是我们今后设计的方向,强调以人为本,使人们从物质的欲望中摆脱出来,多一点自由的选择,强调为人服务及可持续发展的宗旨。 食品包装设计研究分析:传统视觉元素在食品包装设计中的应用研究 摘 要:民族文化是在历史长河的不断沉淀与升华中诞生的,传统文化中美妙的视觉元素都是设计师们的灵感来源。民族的特性由传统文化反映出来,其思想文化、观念特征代表着民族的核心竞争力。随着社会发展与进步,物质极大的丰富,人们针对商品的视觉效果更加注重,因此造就了包装设计的蓬勃发展。食品包装设计已经从简单的实用性转化为具有针对性的感官服务,具有很强的个性与自我推荐性。最大程度上影响消费者吸引力的就是商品的外观,所以人们会更加注重选择符合自己审美的商品。 关键词:传统视觉元素;食品包装;再设计 1 传统文化与食品包装设计 1.1 传统文化对设计者的影响 传统文化根植于劳动者的辛勤劳动所换来的精神,民间与宫廷的匠人们将自己的生活与感悟夹杂在劳动中,以多种表现形式来表达自己的情感。因而,中国的传统文化具有很强的延伸性。民间对于传统文化的表现形式有许多,常见的形式有年画、编织、印刷以及剪纸等视觉表达形式。这种表现手法有许多的文化背景与历史渊源,但他们的艺术表现力也能够通过设计者的手表现出来。图案、排版格式和字体都体现出浓郁的民间美术特色。事实上,传统文化一直延续渗透在传统民俗包装之中,它们手工精美又实用环保,是传统文化与包装设计完美结合的典范。传统文化一直在设计者的手中绵延着自己的历史。 1.2 食品包装设计的发展 食品包装设计在一定层面上是文化与理念相互结合并体现在商品上的一种表现形式,不同的地域有着不同的世界观与价值观等。随着时代的发展,文化的软实力越来越受到人们的关注。在对食品包装设计的深入研究过程中,越来越多的设计者意识到,食品包装设计是否具有独特性是关乎包装设计作品成败的关键。在包装设计实践中,只有不断彰显优秀的文化,通过对题材广泛、内涵丰富的民俗文化资源合理恰当的使用,才能使包装设计达到独特效果,从而得到购买者心灵上的认同感。民俗文化元素在现代包装设计中的合理运用,可以增强设计作品的民族性、文化性和艺术性。只有深入了解中国传统文化中的精神内涵,设计才有可以依赖的精神支柱。 传统图案的再设计可以让购买者对自己的文化更加具有认同感,所以将传统视觉元素加入食品包装设计当中,即可让品牌食品更加具有内涵,给购买者带来亲切感的同时,也使自己的民族文化得到了肯定。具有民俗视觉元素的商品,可以最大化的用直观的方式来传扬民族精神。传统的图案既能够引导文化共鸣,也能够标准地传达商品的信息,因此包装设计中的文化与民族精神必不可缺。 2 传统视觉元素对食品包装设计的影响 2.1 食品包装设计的必要性 “民以食为天”是中国的一句经典古训,出自《史记・郦食其列传》:“王者以民人为天,而民人以食为天。”食品是人类赖以生存的必要条件。纵观古今,食品的安危几乎成为一个民族是否能够存活与发展的主要因素之一。社会的稳定注定会唤起商业的繁荣。因此食品的包装设计一直随着我们经济与社会的不断发展而不断革新。将民俗传统艺术元素与时代融合,独立而又具有丰富的个性,既能在食品包装中突出自己的民族特性,又能够拉动整体的消费,是现在世界上比较流行的发展趋势之一。 2.2 食品包装设计中传统元素的再设计 没有文化灵魂的设计作品是缺乏内涵的。在设计之中,其背后的文化底蕴就是其核心设计理念的源泉,其概念的繁复性渗透入了多种思想。良好的设计都应当具有文化与艺术相结合的设计特性。中国的历史文化资源中,民俗艺术文化代表着历史长河中人们对于生活的期盼,人们将其内心感受具象化,慢慢形成一种大众化的、具有代表性的视觉语言。构图、色彩及造型大都灵活多变且不受拘束,充分体现了人民的丰富想象力。在历史不断推进中,民间的艺术造就了具有包容性的独特艺术表现形式。传统视觉元素无拘束的视觉感受,受到世界上众多设计师的青睐。 食品包装是日常生活中最常见的商品表现形式,而包装设计对于传统文化视觉元素的运用是为了表达设计者对于消费心理的一种心理共鸣,这种共鸣能够促进消费者对品牌认同感,同时加深了购买者自身的文化归属感。所以,在设计中应当合理的运用视觉元素,并对传统元素有了一个前卫的解读与再应用。因此,世界各地的设计师纷纷推出具有不同文化特色的视觉元素,来增强其设计的内涵与深度。传统文化的视觉元素是构成现代设计的一个基础,通过对传统图案及纹样、色彩与造型的分析与再设计,形成崭新的,具有现代审美的食品包装设计作品。这样,能够促使传统视觉元素不断地与时俱进,创造新的视觉感官刺激。 2.3 传统图形与图案的结合应用 时代的发展犹如年轮一般,每层封闭的圆环都留下了独特的历史印记。传统图案具有超越其本身的情感色彩。传统图形代表着人民内心的展望,最大限度地保存了丰富的文化气息,形成了比较独特的艺术表现形式。具有中国风的视觉元素时至今日已经深入人心,这些视觉元素会随着时间的推移而不断变成新的视觉元素,会随着设计的不断深入而日新月异。 食品包装设计在当今的设计中,多数还是采用照搬原有视觉元素这样的设计形式居多。然而,经过巧妙提炼的视觉语言元素,进一步加深了人们对传统文化的感知与感受,人们在接受食品包装视觉体验的同时,又可以感受到独有的传统艺术在现代食品包装设计中的美感。设计者应当承接元素与设计的桥梁,更好的分析与提炼传统的视觉元素,更进一步地将传统与现代的设计相结合。 3 传统色彩对现代食品包装设计的影响 人对于色彩都有相应的偏好,是食品包装的设计中最必不可少的设计元素之一。诸如,红色能够极大的吸引人们的注意力,让人兴奋,振奋甚至警觉。这也与中国的传统色彩观相契合,人们对红色与黄色有特殊的审美依赖,会不自觉的使用这两种具有代表性的颜色去表达中国传统民族文化精神,即使在食品包装设计中,依旧能够引起消费者的心里共鸣。 在生活中,人会因为色彩的感官刺激而去消费。鲜明的色彩与独特的对比可以吸引消费者的注意力,并加深消费者对于产品的印象。食品包装设计的品牌形象通过色彩合理的表达设计情感,有趣的色彩视觉冲击可以使食品包装设计最大限度地调动消费者的主动性,促进消费的欲望。这种设计意识既可以让产品有别于同类,也可以促成品牌形象的推广。 4 字体设计对食品包装设计的影响 传统的表达方式包含文字的运用,而文字与图形的结合是包装设计最为流行的表达方式。汉字是高度抽象化的图像表现形式,每一个文字都有着不同的书写方式与其背后的故事,文字发展数千年,我们却还能从其中依稀寻找出原始的情感表达。中国地大物博,地方文明不断的融合,人们已知的民族有56个,在这些民族中有20个左右的民族是拥有自己的文字的,如蒙古、藏、维吾尔、哈萨克、柯尔克孜、朝鲜等。这些文字的背后都有着自己的传统故事背景。文字的背后透出古老、朴实的审美,也有着足够的设计资源提供给设计强有力的生命力。在食品包装设计中合理地利用这些文字设计资源,既能够表达出设计的情怀,又能够呼唤出购买者与设计者的情感共鸣,正确地传达商品信息的同时,又给予人们视觉上的审美与心理感受。 文字的表达是最直接的视觉感官刺激,在食品包装中文字可以精准的表达设计思想与产品信息,这是一种相对直接的视觉语言来表达食品的内涵和文化品质。文字的夸张化能够吸引不同消费者受众群。这样消费者更易被这样的夸张变化所吸引,利用结构适当地将造型夸张化处理,使包装有活力的同时表达出商品的内涵,更符合各种消费群体。 独特的包装设计形式感与环保可持续性的设计: 独特的食品包装设计,就是让消费者第一时间感受到包装对于商品的具体表现力。视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等感官因素制约着人们的接受程度,尤其是针对食品包装设计中的情感要素。情感是商品与人沟通的桥梁,承载着不同的信息。经典的包装是在视觉感受上得到了消费者的认同,其商品的价值体现在品牌形象上。随着设计观念的转变,包装独特的设计形式感就凸显出来。在设计过程中对材质与用料进行特别的斟酌,在形态与造型上进行剖析与解构要基于人的各种情感。设计的形式感要重视设计的整体性,不可过分使用情感因素,那样反而会造成消费者的反面情绪。可见,只有适度的情绪表达才能给予商品独一无二的品牌形象。 在努力开发新设计形式背景下,可持续设计是世界共同面临的主题,食品包装的设计也应当把握绿色环保可持续的理念。在环保这个观念的支撑下,设计者对于食品包装的设计就需要在材料与思想上革新,在降低消耗、循环使用的设计理念基础上,尝试更多的设计方式。良好的食品包装设计应当倡导整个世界对于自然的态度,所有的设计都应当在为人类提供良好生活品质的同时,倡导人与自然的和谐。 5 传统与现代食品包装设计的推进与展望 文化是设计的源泉,只有经过不断的摸索、创造、实践,才能将传统视觉元素和造型不断应用到全新的设计当中。在设计的过程中,在包装造型结构及材质运用上,应努力尝试新的技术与工艺。设计的过程中也应当借助优秀的设计思想和理论知识,正确把握视觉元素的运用尺度,不是将其照搬还原,而是要将民俗视觉元素运用到现代的食品包装设计当中,使传统的民俗视觉元素特色在食品包装设计中更具有感染力,在促进经济消费的同时传承民族文化,使中国现代食品包装设计拥有永不枯竭的设计源泉。 食品包装设计研究分析:色彩在儿童食品包装设计中的应用研究 摘 要:随着食品行业的发展,食品生产理念逐渐展现出来亲民性,如食品包装设计越来越具备特色。儿童食品是食品行业中的重点,儿童在食品消费上占据着较大的比例。在当今社会中儿童食品生产竞争激烈,儿童食品包装如何设计才能够吸引人,是儿童食品设计中的重点内容之一。在儿童食品包装设计中充分的应用色彩,能够使得食品包装富有创意,扩大销售。基于此,在本文中立足于儿童食品包装设计,分析色彩在其中的应用。 关键词:色彩;儿童食品;包装设计;应用;研究 0 前言 儿童产品包装设计与其他类型的产品不同,儿童食品包装设计需要考虑到儿童的年龄,包装设计需要富有趣味性、吸引性和童真性。色彩在诠释包装设计的趣味性方面最具说服力。色彩在实际设计中的应用,能够创设意境,更加直观的吸引儿童注意。如何科学应用好儿童食品包装设计中的色彩,需要在色彩学的基础上,与儿童食品自身、儿童审美等相互结合。 1 不同色彩对于儿童心理感受的影响 1.1 不同色彩的特点 在儿童食品包装设计中,应用不同的颜色所能够实现的效果不同,不同的色彩特点不同,不可代替。在儿童食品包装中一般都会选用比较鲜艳的颜色,代表色有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这些颜色在儿童食品包装设计中应用最具表现力,也比较受儿童欢迎。具体这些颜色该进行怎样的搭配,是实际产品包装设计中需解决的问题。[1] 红色会给儿童一种温暖、活力的感觉,红色同时也是最具备青春动力的颜色。该种颜色备受儿童喜爱。该颜色的应用能够启发儿童积极热情,培养其开朗的性格;橙色会使儿童感到欢快、喜悦,能够给人一种果香的感觉,能够提升人的食欲。在包装设计不吸引的情况下,儿童不愿意接受该食品,那么在进行儿童食品包装设计环节中,可以增加橙色的应用来强调儿童食品的香甜可口;黄色代表着阳光、希望、灿烂。淡黄色则与柠檬的颜色相近,会给人一种酸甜的味觉感;绿色代表着新鲜、宁静、和平、活力。绿色在产品包装的色彩调节上应用效果更加的明显;蓝色让人想到天空和海洋。儿童心理对于蓝色的感受就是广阔、遥远、和纯净;紫色代表着高贵、神秘、诡异。儿童年纪小一般不会理解该种颜色,对于紫色的应用心理上比较排斥。 1.2 以爽歪歪产品包装色彩为例进行分析 爽歪歪饮料在走进市场以来一直备受欢迎,爽歪歪饮料与伊利、蒙牛、光明等乳酸菌饮料一样,以儿童消费心理为产品定位。在经过新的一轮升级之后,饮料包装设计中能够体现出牛奶的味道,向儿童和家长展示出健康、安全、好喝的产品理念。首先从其造型上看,以小瓶身为主,易于儿童拿起,并且应用波浪形瓶身使得儿童饮用时不会掉落。在色彩搭配上,瓶盖以橙色为主,瓶身由白色渐变到橙色,体现出乳酸菌饮料的特殊性。简单的颜色搭配中配以小狗图案,营造出可爱风吸引儿童。这样简单的设计中以儿童心理色彩接收为核心,与产品类型相互融合,在同类产品中脱颖而出。[2] 2 色彩在儿童食品包装设计中的应用方式 2.1 整体性用色 在上文提到的爽歪歪儿童饮料包装设计中,其色彩应用的方式为布局用色,所达到的效果比较好。在产品包装体积比较大的情况下,可以采用整体性的用色原则。以“梅品位”果脯类产品包装设计为例,“梅品位”儿童果脯从其名字上就能够了解到其原材料为梅子一类的果肉。近年来,该品牌儿童果脯产品在市场中非常畅销,深受儿童和家长的欢迎。该产品包装设计通过整体大面积的应用色彩,来彰显其主题。以白色为图案设计背景,在背景中应用大量的绿色线条,勾勒出卡通图案。卡通图案各不相同,但是都是与主题相关,这些小图案中包含动画片中的小女孩、小男孩和糖果图案,仅以绿色线条描述人物。远看该产品包装,就像一幅忙碌的采梅子图。可爱的图案、对比明显的颜色,能够吸引儿童眼球。[3] 2.2 系列性用色 色彩在单一的主题的食品包装设计中应用,其变化性不强。色彩随着食品包装主题的变化而变化,这样的色彩应用即为色调。色调可以对比出主题与主题之间的差异性,也能够调和色彩。色调的变换能够使得儿童产品保持着统一整体性效果。以“好多鱼”儿童食品为例进行分析,“好多鱼”是好丽友旗下,儿童比较喜爱的休息食品之一,其分为四种不同的口味,为儿童挑选提供多重选择。色彩的应用,在这四种口味中发生变化。例如,在番茄味的包装中,主色调选用红色,与番茄颜色一致。让儿童在口味筛选中迅速识别出不同的味道。而海苔味道的“好多鱼”则选用蓝色,海苔产自大海,这样的颜色与主题设计实现了统一性。值得一提的是,设计者在不同的“好多鱼”包装盒内设计不同的情境寻宝图,儿童在品位零食的同时,还会去“探险”,充分体会到了食品包装所带来的乐趣。[4] 2.3 情感性用色 在儿童食品包装设计中,还能够从情感性角度出发,进行不同颜色的应用。“旺仔牛奶”是我国儿童饮品中老品牌,经过儿童饮品的多年变革,旺仔牛奶系列产品依然受到儿童的欢迎。旺仔牛奶的产品包装颜色非常的简单,但是却富有深意。以简单的中国红为主体颜色,配以开怀大笑的小男孩和小女孩头像。红色在该产品设计中的应用,具有一定的情感性。红色是中国代表颜色,鲜艳庄重的中国红代表着吉祥、希望,而颜色的应用与我国的春节等重大节日相匹配。在春节期间,家长通常为家中儿童购买旺仔牛奶,一是满足儿童的需求,而是将其摆在家中能够增加节日气氛。[5] 2.4 广告性用色 广告语最大的特点就是言简意赅,同理,在儿童食品包装设计中应用色彩,也需要与产品的广告语相符合,用色简洁但是不简单。在包装设计构思环节中,需要与商品属性、儿童消费的特点为基础。色彩在儿童产品包装设计中,应当注重整体性色彩构成关系,色彩对比要鲜明,表达出儿童食品宣传的良好效果。当色彩视觉语言表达不清晰,那么在实际的应用中,将会产生消极的作用。通过产品的包装的专用色彩应用,从广义上分析,能够树立良好的企业形象,在消费者心理形成固定的色彩印象。例如在提到“彩虹糖”时,就会想到绚烂的七色彩虹一样。色彩的合理应用能够达到较好的心理接收效果。[6] 3 结语 在本文中分析色彩在儿童食品包装设计中的应用。希望通过相关的研究,能够为儿童产品包装色彩设计带来一定的启示。在儿童食品包装设计中,应用不同的颜色所能够实现的效果不同,不同的色彩有其特有的特点,不可代替。色彩在包装设计中的应用可以通过整体性应用、情感性应用、系列性应用和广告性应用来实现。 食品包装设计研究分析:绿色设计理念指导下的食品包装设计研究 谷丽娜 (甘肃畜牧工程职业技术学院,甘肃 武威 733006) 【摘 要】随着科技的不断发展和社会的不断进步,人们的物质生活水平不断提高,精神需求也不断上涨,食品包装不断受到关注,人们对食品包装的品质要求也越来越高,人们不仅关注食品本身的实用性,也开始注重食品的包装设计。绿色包装设计是在新形势下,人们探索的新的设计理念,绿色食品包装不但为食品提供保护,而且对人体无害,可循环利用,符合可持续发展。绿色设计理念必将引起更多人的关注。本文从绿色设计理念的设计原则、绿色包装的造型结构、绿色包装的材料选择、绿色包装的图形、文字设计等方面进行简要的研究。 【关键词】绿色设计理念 食品包装 绿色包装 设计 随着科技的不断发展和社会的不断进步,人们的物质生活水平不断提高,精神需求也不断上涨。近年来,我国经济迅速发展,能源的不断消耗与产出之间的矛盾逐渐突出。产品包装是能源消耗的重要组成部分,绿色节能设计逐渐凸现出来。人们在购买产品时,不仅关注产品本身的质量和功能,还注重产品的包装设计。在这样的新形势下,许多主题鲜明的特色包装应运而生[1]。但是,一些包装在材料选择、产品设计方面,都忽略了低碳、环保的理念,因此,在一定程度上破坏了生态环境,有些包装设计者甚至利用聚氯乙烯材料作为食品包装,其对人们的身体健康产生了严重的危害。大力发展绿色产品是商品经济持续发展的必然要求,绿色食品离不开绿色包装,没有绿色包装就没有绿色食品。本文就绿色设计理念在食品包装设计中的应用及设计进行了简要探索,希望能起到抛砖引玉的作用。 1 绿色设计理念的设计原则 所谓绿色设计理念,最核心的地方是强调在环境保护的前提下,获得经济效益的最大化。在现代食品包装设计中应注重以下几方面的设计原则:(1)要全面保证整个食品包装在友好的环境中进行,确保在整个包装工程系统中各个环节均为清洁无污染环境;(2)在整个生产过程中尽可能地充分利用可再生资源,要节约能源,节省包装材料;(3)食品包装可循环使用,保证轻量化,能够获得新的使用价值,可循环再生,能够降解腐化;(4)食品包装应符合国际潮流,物美价廉,实用性强,受人青睐,使用方便简洁,符合广大消费者的心理,融入国际环保的大趋势[2]。 2 绿色包装的造型结构 绿色设计理念应贯穿于食品包装设计的整个过程,因此,包装容器的结构设计也是非常重要的。包装造型结构应该做到简单实用,包装设计师争取用简洁的结构完成有效的设计,在保护产品的同时应最大限度地降低使用材料,杜绝出现包装过于繁琐,大盒子套小盒子的“二次包装”现象的发生。这就要求设计师在设计包装结构前,首先要充分了解商品的形态、性质和用途等基本信息,其次对产品包装设计的整体结构功能进行分析,认真推敲能否将相关功能进行合并,能否将相关福建的数量降低,在包装设计中是否合理使用了材料等。在此基础上设计合适的造型结构[3]。其次,设计师在设计过程中还应考虑包装结构造型的减量化设计,即在包装过程中尽量降低包装材料的使用量,减少对生态环境负载力度。想要做到减量化设计,设计师就应考虑到形态不同的包装其容积率也是不同的,比如短而圆的瓶子比扁平、细长的瓶子使用率高。因此,设计师在设计过程中应尽可能利用容积率高的造型,以便节约空间和提高使用率。 3 绿色包装的材料选择 采用绿色设计理念,首先就要注意合理选择包装材料,即选择易降解、可再生、不经废物利用、对生态环境无污染或对生态环境破坏性小的材料。包装使用后的废弃物对环境的污染情况主要是由包装材料决定的,包装的结构设计、生产方式的选择都是由包装材料决定的,所以,包装材料直接决定了产品的包装是否是绿色包装的关键,应合理选择包装材料[4]。 (1)选用绿色材料。选用原生态材料作为绿色包装材料,自古以来,人们就会有效利用身边现有的材料,对生活和劳动中所使用的东西进行包装,形成了别具风格的绿色包装品质,这些材料包含粽叶、竹编、篮子等原始包装。这些包装因地制宜、就地取材、巧于艺匠,既节省能源,又有利于生态环境,利用这些新的绿色包装来提升企业和产品的形象,促进产品的销售。 (2)选用可再生材料。采用可降解可回收再用的包装材料,是现阶段切实可行的一步,其不但能提高包装材料的利用率,降低生产成本,而且在包装材料的形成过程中能节省大量的能源和其他资源,同时还能降低对环境造成的污染。如啤酒、矿泉水、饮料等包装采用玻璃瓶、塑料瓶或铝制品包装,可以循环使用,在回收后,可采用特殊方法进行再生,实现包装的重复再利用,对社会和经济都会产生巨大的效益[5]。 (3)选用无毒性材料。包装设计时尽量避免采用有毒有害的包装材料。如在生活中我们经常会看到一些食品的包装采用可食用纸,这种材料由脂肪、多糖和蛋白质构成,对人体和生态环境不会产生危害,是一种新型的包装材料。在产品的包装过程中,采用易降解的包装材料,在光合作用或微生物的作用下,在自然环境中逐渐被分解或还原,最终以无毒的形式重新回归到生态环境中。随着科技的不断进步,新型包装材料会被越来越多的应用于包装设计,逐渐实现低碳、环保的目的。 4 绿色包装的图形、文字设计 4.1 包装图形设计 包装图形设计在绿色设计理念中提倡简约大方的设计图案。在食品包装设计过程中,根据图形内容的需求,更要富有民族文化特色,传达一定的意念。在食品包装上采用图形,不但起到美观的效果,而且还能吸引消费者购买的欲望。现代食品包装设计上的图形行色各异,主要体现有具体图形、抽象图形和寓意图形等。其中,具体图形是模拟实物形象,比如说方便面包装设计;抽象图形与具体图形相对而言,具有强烈的现代感;寓意图形则与人们的信仰和联想有关,比如胖娃娃抱着鲤鱼就给人一种幸福、喜庆的感觉。总之,要根据商品的风格和定位选择相应的图形表现技法,使包装图形的设计达到形式和内容的完美的统一。 4.2 包装文字设计 随着现代包装设计的不断发展,包装文字设计的不断完善,很多包装文字造型优美、时尚,但也有一些包装文字过于追求个性,缺乏整体的和谐感。绿色设计理念提倡现代包装要合理设计字体结构形态,文字看起来要醒目、简洁、易读、易懂。绿色设计理念还提倡文字设计与包装食品的统一性,文字形象要与企业产品的主要特征、企业文化及其艺术风格相一致,从而达到形式与内容的高度统一。 结语 总之,关于现代食品包装设计的绿色设计理念问题的研究,对我国的环境保护乃至世界生态环境的保护都具有积极的作用,绿色包装设计为保护人类生存环境、节约资源起到了重要的作用,绿色设计理念已成为包装设计中的主流方向。绿色包装设计是创造一种适应社会可持续发展的消费模式,只有明确绿色设计理念的意义所在,我们才能更好地学会如何在其理念的指导下进行绿色包装设计,提倡绿色包装设计,以此来推进环境友好型、资源节约型社会的建设进程。 食品包装设计研究分析:食品包装设计中的色彩逆向思维研究 【摘要】在色彩体系的品牌形象中,不仅需要适应消费者对品牌的心理需求,也需要符合社会发展的趋势和民族的文化。本文针对目前食品包装色彩普遍缺乏个性,提出了运用逆向思维打破以往食品包装色彩刻板、单一的局限性,大胆地运用色彩创意,丰富食品包装色彩设计的语言。并根据各国民族的习惯和文化对于色彩的感情进行分析,塑造具有独特而充满个性的食品包装形象。 【关键词】色彩 逆向思维 色彩情感 文化 当今社会,商场中食品的包装设计、展示效果、颜色搭配等因素成为了消费者是否接纳这些食品的重要标准。食品的同质化达到了一个最高水平,产品的内在往往是次要的。包装色彩的应用搭配直接吸引消费者眼球,并且能在一定意义上提高食品的内涵文化,与消费者产生情感上的共鸣。 1 逆向思维的界定 色彩心理通过视觉传达,从知觉到感情到思考再到记忆的过程,具有一定的象征性。所谓逆向思维就是:“即对思考的问题进行对立、颠倒、反面、逆转等角度的变化,站在习惯性思考问题的对面,打破原有的思维方式,把事物的状态和特性推到反面或极限,以寻找事物中的新视点。”在包装设计过程中,合理及正确地运用逆向设计思维能使色彩设计更具有创意及个性,冲击人们常规习惯,创造出别具一格的效果。 2 色彩逆向思维在食品包装中表现的方式 (1)同类产品的少数派色彩应用。产品的包装往往会因为习惯而选择某些颜色作为主色块。通过色彩的合理搭配来正确的表达食物的口感。对包装色彩的味觉运用,是建立在对色彩规律的认识基础之上的,并不代表它是永恒的规律。例如,丹麦著名的蓝罐曲奇的是一个很好的例子。市场上为了表达饼干的甜度或者松脆的口感一般会选用红色黄色作为主色调。蓝罐曲奇包装选用蓝色作为主要色块占了整个包装的80%的面积,从而造就了一种新颖的视觉效果。 (2)反常规色彩的流行趋势。根据科学研究表明,有些颜色会特别能够刺激味蕾。例如红色、橙色,而应用黑色、深蓝色则表示抑郁甚至联想到食物就是发霉变质。但是随着对于时尚的追求,一些习惯中的反向意义的色彩成为了时尚的代名词。在商场的货架上我们也发现黑色成为了最夺目的色彩。例如,智利的Zeitun橄榄油。此款设计选用全黑色不透光的瓶身设计,考虑到橄榄油是一种对光敏感易被氧化的物质。黑色和简单的图形设计都是在强调传统价值,体现一种端庄典雅的气息。 (3)尊重文化差异的色彩诉求。从国籍上看,不同国家对于颜色有着不同的喜好。在美国,黄色是广泛人群热爱的颜色。但日本人非常讨厌黄色,认为那是植物“死亡之色”,是一种悲伤的颜色。不幸的事情是,在海外市场一直十分成功的美国百事可乐在20世纪90年代进军日本市场的时候,惨败给竞争品牌可口可乐,原因就在于包装的标志位黄、青、白、红,黄色还是主色调,这些让日本人觉得杂乱无章。这个例子告诉我们色彩诉求的文化差异是影响食品销售的国家化、地域化的重要因素。 (4)材质的应用决定色彩的感染力。包装材料的选择也会呈现出不一样的色彩感觉。金属作为硬质包装材质,在产品包装中占有一定的比例。这些金属中色泽偏暖的金和铜,是华丽富贵的象征:银跟铝这样的白色金属则显得含蓄雅致。陶瓷这种材料,本身就具有长久的的历史感和象征性,使得承载的食物一般都会让人觉得具有一定的时代感,例如比利时深粉象啤酒的包装设计。深粉色的大象是最好的代表,寓意在喝醉之后看到的美好情景。同时作为代表物也表示产品本身的一种色彩,倒出的啤酒具有细腻紧实的质感,散去之后呈现出一种暗红色的酒液。喝起来顺滑爽口,有着水果香气和淡淡的苦味。 (5)商品展架的摆放整体效果的色彩应用。在商品品种数以万计的市场中,还要考虑到商品在货架上摆放时的整体效果。系列化包装拥有统一的设计形式,丰富的色彩对比,使得商品有着很强的整体感,视觉冲击力大。例如,日本明治(Meiji)旗下的100%ChocolateCafe。店铺中间的玻璃屋里展示着“镇店之宝”――不同口味的56种巧克力。而旁边类似标准色卡的货架,统一的标号不仅方便购买,还让人想要尝尝自己幸运数字的巧克力是什么口味。世界各国可可豆调配出的56种巧克力是店内最大卖点和特色。 结语 食品的色彩包装设计要能够达到真正的人本设计,就是要尊重消费者对于产品的接纳度。一方面的原因是消费者由于受到色彩的主观刺激而对色彩有一定的偏好;另一方面是由于消费者年龄段、阅历、背景、文化的差异造就了他们对于色彩的理解度。因此设计的目的其实就是一次营销攻略,俘获人心的设计必将是理解人性、尊重人心的设计作品。 食品包装设计研究分析:色彩在儿童食品包装设计中的应用研究 摘要:伴随着我国国民经济的增长和人民生活水平的提高,我国食品的包装无论是从包装材料、包装技术、包装图形等方面都有一定的提高。尽管这样,但是我国在儿童食品包装设计上面还存在着一些不足。本文就这些问题进行了一系列的研究和探讨,并且提出了一些建议和措施。 关键词:食品包装;色彩;儿童食品 伴随着我国人民生活水平的提高,很多种食品的包装都发生了很大的改变。但是在色彩上面还存在着很多不合理的地方。为此我们应该着重对于儿童食品的外观设计还有色彩进行系统的分析,这样才能够使得现代化的儿童食品更具有时代性还有规律性,并且这些特征因为地域、文化还有民族的影响也变得略不相同。 1对于儿童食品包装色彩背景的研究 儿童食品包装设计效果的好与坏都是由色彩来决定的。当我们对于物体进行观察的时候,色彩的感觉占据着非常重要的位置,而且他给人的印象是非常持久深刻的,色彩的设计能够在第一时间吸引消费者的眼球,能够使得消费者对于产品的记忆更加深刻。所以说对于很多企业来说,都把包装的色彩作为增强企业竞争还有提高企业产品销售的手段。包装战略成为提高产品销售的一种手段,色彩就成了其中主要的一种角色。商家借助消费者的心理,来进行产品色彩的设计和构思。对于包装色彩来说,进行一定的研究是非常重要的。因为消费者在进行产品的选择的时候,首先看到的就是产品的色彩,只要准确选择一定的色彩才能够更好的吸引消费者的目光,为企业赢得更大的利润。我们应该对于食品包装的色彩进行一定的创新,这样才能够真正地融入现代社会,逐渐的被人们所接纳。 据有关资料表明,伴随着国民经济的发展,人们对于物质生活的要求是越来越高了,都希望孩子能有一个健康的环境更好的成长。对于儿童食品也予以了一定的要求,这就要求我国的包装食品在设计上应该标新立异,这样才能够有助于我国的产品能够更好的吸引消费者。而且儿童的产品的包装和其他产品的包装截然不同,因为孩子在选择自己喜欢的东西的时候是完全凭借着自己的感觉去进行选择的,在第一印象当中他们关注的是外包装是否能引起他们的兴趣,这就需要厂家还有设计师对于食品的外包装进行设计还有改善。使得外包装更加的完美,使得儿童外包装能够更加吸引孩子的眼球,能够深入孩子的内心。 伴随着国外商品的不断涌入,而且国外食品的销量在中国是日益增加,这就要求市场食品设计者进行反思,我国在儿童食品设计上面是否缺乏一定的新鲜感和创意性。 再者说我国的儿童群体是一个非常可观的消费市场,我们应该抓住这个先机,对于中国的食品的设计进行大力的改善,我们只有靠优秀的设计还有新颖的方案才能够赢得孩子的认可,这样才能够更好地笼络住孩子的消费群体,才能够更好地把我国变成世界经济强国。 2色彩在儿童包装食品中的重要性 对于色彩在儿童包装食品中的重要性我们可以从四个方面说起,首先是生活上的需要。人类最原始的物质的需要就是衣食住行,它对于维持和延续生命的作用是不容忽视的。所以说我们首先应该要考虑的就是儿童的生理需要,其次要考虑的就是儿童的安全需要。孩子一般都会害怕食品中的辣味,不喜欢酸涩的食品,一般看见红色或者绿色就会感到怀疑和害怕。所以说我们在设计儿童食品的时候,就应该避免这些颜色,这是非常重要的。 我们之所以要进行合理的科学色彩设计是因为,在儿童食品色彩当中的设计显得不是那么合理,非常易于和别的产品造成混淆的状态,所以说我们在进行色彩设计的时候,还应该考虑到使用是否合理的问题。在进行设计的时候我们应该避免把儿童食品外包装和动物食品外包装的设计过于相近,如果过于相近,产生了买错了的现象,那么后果不堪设想。 我们在进行儿童产品设计的时候,除了要考虑生活习惯和审美情趣,还应该着重的从商品档次、销售场合、应用途径等方面进行考虑。这样才能够更好的对于我国的产品进行设计,以满足人民的精神需求。 外包装色彩的改变对于品牌的竞争也是有一定的益处的,因为我国的发展日益强大,以至于各行各业都处于激烈的竞争状态,这就造成了市场上产品的多样化。伴随着竞争的压力越来越大,一些企业都将注重质量转变为外包装,因为好的包装会造就好的价值。在面对琳琅满目的商品的时候,对于一些从未尝试过的商品,消费者只能够通过外包装来进行一定的想象。同一样商品,人们总是在进行选择的时候,选择那些赏心悦目的,符合自己风格的商品。所以说儿童外包装色彩的改变对于企业也是非常有力的,能够更好地帮助企业在这个大市场中站稳脚跟。 3儿童食品包装中的色彩特征 对于儿童包装中色彩特征我们可以从两方面进行说明。首先我们可以从视觉特征进行说明。我们要强调的是色彩给人的冲击力,色彩包含的内容也是千变万化的,色彩蕴含着丰富的视觉文化。如果说缺少了这种文化,那么商品就变得缺少内涵。 一般的一些大商场中,一些高档产品的包装是非常精美的,是具有知识和内涵的,它是带着大价钱来到这个世界的。这样的商品给人的一种感觉就是“拿着有面子,送人有面子”。能够从视觉上给人一种成就感和满足感,这样就能够吸引消费者的注意力,能够激发起购买的欲望,能够有效的促进消费。 所以说在儿童外包装设计当中,我们也应该重视设计的精美性,而且在精美性的前提下应该着重的突出孩子的天性,从开发孩子智力,从激发孩子兴趣的角度进行产品的设计,应该合理的体现出孩子的天真和童心。应该本着孩子的心理角度,把正能量带给孩子,这样的产品才更够让孩子接受。其次我们应该按照孩子的实际需求,从各个民族各个区域进行设计,使得更好的接近生活,更好的融入我国的伟大文化很内涵。 我们在选择色彩的时候,还应该注意选择一些健康的接近自然的颜色,伴随着我国工业化的发展,人们越来越注重绿色产品,自然产品,越来越在意自身的健康。所以说我们就应该本着这种思想进行设计,只有自然的食品才更能够让人们接受。 我们还应该潜在的激发人们心里的味觉意识,应该把这种观念贯彻到食品外包装当中,让人们看到外包装就能够联想到食品,激发起人们购买的欲望,这样能够很好地启发儿童对于食品味觉的美好意识,能够激发起儿童的食欲。比如说咖啡和巧克力已经在人们心目中形成定向的一种模式,这样人们就能够轻易的联想出咖啡浓郁的香味。 4结语 在物欲横流的今天,面对人们越来越高的审美眼高和越来越高的消费水平。这就要求儿童食品外包装设计者本着创新的理念进行设计,从儿童心理出发,从儿童感官出发,从儿童角度出发进行设计。这样才能够更好地激发儿童对于产品的兴趣,才能够更好地激发起人们的消费欲望,才能够从根本上增加企业的利益,为企业在国际市场上争取一定的位置,才能够增加企业本身的利益和效益。才能够更好的激发我国的食品销售量。 食品包装设计研究分析:儿童食品包装设计的安全性研究 【摘要】重点研究儿童食品包装设计中的安全性问题,通过搜集的大量文献,结合儿童生理心理发育的相关特点,系统全面地分析了儿童食品包装的安全性问题。从包装材料与造型、装潢设计等几个方面,分析论证了儿童食品包装安全的重要性和必要性,并提出提高安全性设计的一些改良措施。 【关键词】儿童食品;包装设计;安全性;心理 概述 食品包装安全性的概念:食品安全问题一直是人们关注的焦点问题,这里所说的食品安全一方面来自食品本身,另一方面来自包装后,在这些因素中,材料的安全性又是其中最重要的一个组成部分。在食品安全事故中,大多数都是因食品包装材料的安全性引起的。这些安全事故都表明,加强对食品包装材料的监管、建立完整系统的食品包装安全保障系统已迫在眉睫。 影响食品包装安全性的因素:在儿童食品包装材料的选择上,一方面的要求是化学性质稳定;另一方面物理特性也应良好,至少应该具备抗挤压防变形,保证密封良好,这样一方面保证不容易划伤儿童,还能有效防止食品变质导致儿童腹泻等症状发生。此外,儿童食品包装材料选择上还应注意材料对儿童可能引起的身体伤害,如有的金属易割伤。经过这么多年的发展,我国在食品工业方面取得的成绩是有目共睹的,但仍存在一些不容忽视的问题,食品安全问题是严重的。如果这个问题得不能解决好,会对人们的生理心理健康,甚至整个食品工业的经济发展造成很大的影响。 儿童食品包装材料的安全性 儿童食品包装材料的化学、物理特性与安全性:在包装材料的选择上,一些纸质包装上的附着物存在潜在危机。那些色彩鲜艳的包装彩纸在互相捆绑时,外部彩色油墨难免会接触包装内侧纸,这样彩色油墨中残存的有害物质自然就扩散到食品中,造成潜在的安全隐患。所谓物理特性的安全,主要是指包装强度和韧度要把握好,除了要能经受住挤压变形的考验,还要经受住密封测试的考验,这样才能保证食品质量不受影响。儿童食品包装材料中,罐头盒、饼干盒和糖果等采用镀锡铁皮包装是非常好的。镀锡铁皮具有良好的延展性这一特点被一些食品包装设计者发现做成满足消费者具体需要的不同形态的包装。它的良好韧性还能有效防止冲撞、挤压所产生的巨大压力,其缓冲作用使食品外包装不容易破碎断裂,从而降低对儿童的伤害。玻璃器皿做包装清洁卫生,密封性好,而且成本又低,所以在食品包装中被广泛采用。但是在儿童食品包装中却是个例外。由于儿童肢体弱小,所以力气也小,外表光滑又沉重的玻璃器皿很容易脱手,一旦摔碎,其锋利的玻璃碎片很容易被儿童触摸或误食。所以有些如果需要瓶装的果汁或者牛奶可以选用新型纸盒包装或是塑料瓶装。综上所述,安全儿童食品包装材料不仅要有稳定的化学特性,还要有良好的物理特性,所以,设计者在设计儿童食品包装时,要多方面了解和考虑材料的化学特性和物理特性,这样设计出来的儿童食品包装才安全合理。 健康环保型材料与安全性:近年来,我国一直倡导“建设节约型社会”的发展理念,即“可持续发展”,就是为了能够更好的的节约资源,有了这个理念,不少有利的小发明、小创造就应运而生了,尤其是体现在包装材料方面,美国的DeanD,Duxbury(1983)和日本的伊藤等(1991)已经分别用植物蛋白和小麦面粉分别制备出可食性餐具和食品包装容器。例如,在儿童食品包装中,采用可食性材料,这种新型的包装材料安全可靠,科技含量高,给儿童的安全问题提供的保障。如大白兔奶奶糖里面的一层类似于纸质的糯米纸材料其实是用淀粉为主要原料适量加入一些胶黏剂制成的,入口即溶。既对食品起到了包装作用,又可以安全食用,也不会影响奶糖的味道。 儿童食品包装容器造型与安全性 包装造型的人体工程学与安全性:让家长相信包装容器对儿童健康没有影响不仅要从它的美观入手更重要的是容器的材料稳定性、密封性还有适用性等诸多因素,这样设计出来的产品才具有美感和安全感。在食品包装中,玻璃器皿因其造型多样成为不错的选择,不过从儿童的角度看,一旦玻璃器皿沾水则很易脱手摔碎,锋利的玻璃碎片就极有可能伤害到他们。一些不法商贩为了利用低成本设计出的餐具吸引儿童的注意,而这些餐具的着色原料常采用工业级色母,其中存在的芳香胺和重金属等这些有害物质对儿童的健康将产生很大的危害。另外,一味地追求小包装,有时也可能引发安全问题。例如国内报道了很多起因吸食小包装果冻而导致儿童死亡的事件。我们只要在超市留意一下就会发现,许多的小果冻包装都设计成锥形塑料杯的形状,大小恰好是儿童的一口,这种设计埋下了极大的安全隐患。果冻本身有很高的黏度,许多儿童在食用果冻时,基本采取挤压杯底一口吸食这样的办法,但万一被果冻噎住就麻烦大了,若抢救不及时就会造成生命危险。据有关资料显示,一种设计成葫芦形状的塑料袋的果冻小包装,葫芦嘴即为开启口,其设计的开口较小,儿童在吸食的时候就很慢,从而避免了因一口吸食整个果冻而导致被噎的危险,提高了安全度。 包装造型的开启方式与安全性:在每年的安全报道中,我们经常见到这样的报道,说某某儿童被突然弹出的汽水瓶盖打伤眼睛,最终导致其视力下降等。还有报道显示曾有儿童被易拉罐上的易拉环铝片划伤等,这都与儿童食品包装开启处设计的不合理有很大关联。我们在超市了解到,许多袋装的鲜奶根本没有设计开启口,只好用剪刀去剪掉,或者用牙齿去咬开,但这样做的后果是病菌被带入儿童体内,还有撕咬的部位可能有油墨,其中化学物质若进入口内,问题就大了。可喜的是,我们通过调查发现,目前在纸盒包装中,出现一种“易撕线”的包装得到了人们的喜爱。很多厂家目前都在纸盒设计中加入“易撕线”设计,使得整个包装除了安全卫生外,还保持一种视觉上的美感。雀巢的一款儿童食品就是采用“易撕线”设计的。 包装造型的密封性与安全性:密封性也是儿童食品包装中不容忽视的安全问题,好的密封才能有效保护好内在食品安全问题。影响密封性的原因有很多,主要体现在材料、结构、外部环境等方面。严密的容器造型既能有效的防止细菌侵入,还能避免因光、热照射导致的食物变质。 儿童食品混杂包装引发的安全问题 我们通过逛超市发现,一些儿童食品竟然和玩具混装在一块,不仅超市有这种现象,在一些食品在批发部我们也发现类似的现象,这些隐藏的不安全因素不能不引起人们的担心。粗看那些装着玩具的儿童食品,我们还以为是玩具呢。因为你从外包装上根本就看不出里面竟然还装着儿童食品,我们拿在手里面闻一闻甚至还闻到一种古怪的气味。为了实地取证,我们买了一袋,拆开后发现,里面的塑料玩具和儿童食品直接混在一起,无任何外包装相隔,塑料玩具做工粗糙,但五颜六色的外形和上面印刷的“随包赠送动物卡片,好吃又好玩”等这类字样确实吸引了许多孩子们的注意。一些超市店员告诉我们,有些孩子就是冲着玩具才买的食品。我们仔细看了一下里面装的玩具和卡片,大部分是用塑料做的,还混有未擦干净的油墨,对小孩的健康非常不利。尤其因为一些玩具体积偏小容易被儿童误食。曾有报道说在东莞有1名4岁的儿童在玩“变脸”食品玩具的过程中,因不慎吸入玩具上的一颗小胶粒而造成窒息。儿童玩具有特殊的安全标准,那些独立包装的玩具都可能带来安全隐患,这种混装的安全隐患就更大了。 从广大儿童的健康和安全着想,就应重视当前普遍存在的食品安全问题,我们认为,建立一套健全的儿童食品安全监管体系,已经到了刻不容缓的时候了。在社会和消费者各方面的努力下,应该为儿童营造一个安全和放心的食品环境。 儿童在面临伤害的时候因生理和心理发育不成熟[1],所以自我保护的能力非常弱,因此,儿童的健康安全问题成为社会关注的重点。安全性是儿童食品包装的首要前提。对于一个负责任的企业和设计师来说,应当有一种社会良知来对待产品的包装设计[2],这样才能真正保证设计出的产品不影响儿童的健康[3]。 另外相关部门和政府,也应该组成强有力的监管系统,防止那些不安全的包装再次出现在商品市场[4],不给不法商贩以可趁之机,这样那些生产商和销售商才会严格按照国家有关法规和市场制度来行事。 食品包装设计研究分析:趣味性设计在儿童食品包装设计中的应用研究 [摘要] 所谓包装,最基本的便是保护产品的功能,尤其是对于儿童这一类认知能力不够成熟的弱势群体,我们更应该在看重儿童食品包装趣味性的同时,多多关注包装的首要功能,只有做好了本质的功能,我们才能谈其它。儿童食品包装如何既不失其趣味性,又符合包装设计的基本原则,是值得研究与深思的问题。 [关键词] 儿童食品包装设计 趣味性 应用 中国拥有3.6亿儿童,年消费400亿人民币,而且在以20%~30%的高速度稳定增长。但是现阶段很多儿童产品的包装忽略了儿童群体的特殊性。本文主要从视觉、触觉和动觉三个方面进行分析,探讨趣味性设计在儿童食品包装设计中的应用方法。 一、视觉趣味性设计 视觉趣味性设计研究主要针对儿童这个特殊群体,他们通常以感性方式来购买消费品,所以第一时间抓住他们的眼球是最为主要的,视觉趣味性设计研究主要包括色彩与图形的趣味性设计。 图片是包装中表现实物最常用的方式。它一般可分为简图、实体照片和插图等多种形式。简图是主要以简洁的线条、块面作为辅助装饰性图形。日本的一些儿童包装就是以儿童简笔画的平面形式表现,画面简洁明快,以简洁的图形搭配有趣的包装造型,线与面的巧妙碰撞,更加丰富了整个包装的设计感。 实体照片和插图由于其逼真性,多用于展现产品形象图形、产品原材料的形象图形或者是人体形象图形。如婴儿奶粉,常采用活泼、可爱、健康的婴儿形象作为包装图形,这种包装设计抓住了父母的消费心理,即看到如此活泼可爱的婴儿形象就联想到自己的孩子,从而博得他们的好感,又突出了产品的特性。 二、触觉趣味性设计 包装中的触觉设计是近年来包装设计中的新趋势,目前国内食品包装应用中还不是很常见。随着时代的发展,科技的进步,包装材质、材料的不断丰富,在儿童食品包装中,我们就可以渐渐满足儿童对触摸的要求。人类早期的包装秉承的是“朴素自然,天人合一”的特点,包装材料多取材于大自然,成就了包装材料的多种多样,其凹凸感与质感也都与众不同,如:芦苇叶、芭蕉叶、竹筒、藤条、麦秸、玉米皮等。而今我们所看到的儿童食品包装材料多为塑料和复合材料,在环保与多样性方面反倒不如以往了。 所以,在儿童食品包装的触觉设计中,一方面,我们可以返璞归真,在儿童食品包装中大量使用大自然原材料,将这些原材料加上丰富的色彩以及动感的图形,既增加了包装材料的趣味性,同时还可以环保。另一当面,科技飞速发展,我们可以使用高科技新材料,纳米材料就是个不错的选择,通过调节锑搀杂量可以得到不同蓝色调的纳米 ATO 粉,从而获得不同色调的抗静电涂料,这种材料用于儿童食品包装中,既可以防止静电,又增加了包装的趣味性。当我们触碰到这种包装材料时,手的温度传递给包装材料,这种材料达到或超过这个上限温度时,包装就会变成冷色调:当我们松手,温度随之消失,低于上限温度,包装就变成了暖色调,孩子们对于这种包装的新奇程度可想而知。 另外我们还可以使包装材料与食品的特性相结合。在设计儿童食品包装时,我们可以发挥自己的创意,把食品特性的主要元素提取出来,将具有食品特性的主要元素通过真实的包装材质肌理来表现,使孩子们在第一时间就能够很好的对包装商品获得认知和识别,并且通过与触觉的结合加深视觉记忆。 三、动觉趣味性设计 动觉设计是整个包装趣味性体现最明显之处。富有动感的食品包装通常更能引起儿童的注意,符合他们好动的心理特点。例如雀巢加拿大公司全新推出三款“Smarties”节日糖果筒,通过旋转筒身的 3个分割部分,组成多样化的、不同的彩色商标图案。通过此案例的灵感来源,我们亦可以构想出于此类似的设计方案,我们可以把包装筒身的三个分割部分组合成一个开口,而只有三个分割部分扭转到一起时,包装的开口才会敞开,孩子们才能够吃到美味的糖果。可以想象当儿童接触到诸如此类可以动的包装的时候,他们的好动性便被激活,整个食品包装将成功转型为互动式的设计。 互动性的设计不仅可以吸引孩子们的注意力,而且还可以开发孩子们的智力,孩子们大都喜欢玩游戏,“寓教于乐”也是现代家长普遍推崇的关键,边吃边玩边学习的包装可谓是“面面俱全”了,如何做到这一点,我们就得在包装的造型结构与图形搭配上多下一番功夫。我们可以从儿童经常玩的拼图、拼音组合、算数以及迷宫等智力游戏中进行元素提取,既完成包装的组合设计,又让孩子们体会到边吃边玩的乐趣,启发了孩子的智力,使他们的生活更加丰富多彩。 结语 所谓包装,最基本的便是保护产品的功能,尤其是对于儿童这一类认知能力不够成熟的弱势群体,我们更应该在看重儿童食品包装趣味性的同时,多多关注包装的首要功能,只有做好了本质的功能,我们才能谈其它。儿童食品包装如何既不失其趣味性,又符合包装设计的基本原则,是值得研究与深思的问题。 食品包装设计研究分析:“干儿子”风味豆豉油制辣椒食品包装设计研究 摘要:“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒是贵州知名的风味食品,目前,“干儿子”风味食品业的发展强势与产品包装装潢设计弱势形成明显的反差。本文分析“干儿子”品牌包装装潢设计的问题和误区。确立了研究的主要范围:“干儿子”风味豆豉油制辣椒食品充分重视品牌建设和品牌保护、包装的装潢设计要素(商标、图形、文字、色彩) 、绿色环保材料、商品定位策略。 关键词:“干儿子” 豆豉油制辣椒 风味食品 包装设计研究 一、“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒的产生与发展及包装装潢设计现状与存在的问题 1.1“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒的产生与发展 贵州“干儿子”食品有限公司是一家以辣椒为主要原料、专业生产调味品的食品加工企业。先后开发出“风味豆豉、辣三丁、油辣椒、鲜剁椒”等二十多个辣椒调味品系列,产品投放市场至今,深受广大消费者喜爱。 1.2“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒的包装装潢设计现状 在经济全球趋势下,包装与商品已融为一体。包装作为实现商品价值和使用价值的手段,在生产、流通、销售和消费领域中,发挥着极其重要的作用,是企业界、设计不得不关注的重要课题。包装的开发与研究始终是“干儿子”牌食品业发展中非常薄弱环节。目前,“干儿子”牌包装市场发展过程中存在着诸多制约因素,如;产品加工工艺简单、包装档次低、创意陈旧、无明显特色等缺点,严重的影响了“干儿子”食品业的整体发展。 1.3包装装潢设计存在的问题 第一品牌意识薄弱。“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒食品没有充分重视品牌建设和品牌保护。第二包装装潢设计缺乏地域特色。虽然“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒食品的生产企业有一点产业化的经营规模影子,但缺乏支撑性的企业力量。食品的生产包装装潢设计简陋,导致有着一流的原材料的“干儿子”油制辣椒食品,包装装潢设计却不尽人意。 二、研究范围 从消费者的角度对风味食品与包装的视觉效果进行定量研究,从而为地区或企业的风味食品开发提供可参考的定量方法。根据对 “干儿子”风味食品充分重视品牌建设和品牌保护、包装的装潢设计要素(商标、图形、文字、色彩) 、绿色环保材料两个方面的改进。 2.1转变落后观念,强化品牌意识 品牌不仅仅只是一个牌号和产品名称,它是产品属性、名称质量、价格、信誉、形象等的总和,是一种有别于同类产品的个性表现。林恩·阿普认为,当一个企业非常清楚地知道“他的企业、他的产品和所提供的服务在市场上、在消费者中间的影响力,以及这种影响力所造成的认知度、忠诚度和联想度,并能够采取适当的战略将品牌融入消费者和潜在消费者的生活过程”时,他也就在一定的意义上培育了自己的品牌意识。因此“干儿子”油制辣椒食品必须建立自己的品牌文化。“愚笨的商人卖产品,聪明的商人卖牌子”这句话正形象地说明了积极正确地创立和使用品牌的重要性。 2.2包装的装潢设计要素 (1) 商标设计 商标是一种符号,是企业、机构、商品和各项设施的象征形象。商标的特点是由它的功能、形式决定的。它要将丰富的传达内容以更简单洁、更概括的形式,在相对较小的空间里表现出来,同时需要观察者在较短的时间内理解其内在的含义。如“干儿子”食品商标创意是根据设计要求,对企业理念进行综合、分析、归纳、概括,通过哲理的思考,化抽象为形象,将设计概念由抽象的评议表现逐步转化为具体的形象设计。 (2) 图形设计 包装装潢的图形主要指产品的形象和其它辅助装饰形象等。图形设计的好坏是一件设计作品的关键所在。因此,“干儿子”油制辣椒食品包装的装潢设计也必须对图形要有深刻的学习和研究,同时“干儿子”品牌包装装潢设计师也需要了解图形的起源、发展及文化内涵,了解图形的特色和规律性的东西。使图形与“干儿子”品牌紧密联系。 (3) 色彩设计 色彩设计在包装设计中占据重要的位置。色彩是美化和突出产品的重要因素。包装色彩的运用是整个画面设计的构思、构图紧密联系着的。包装色彩要求平面化、匀整化,这是以色彩的过滤、提炼的高度概括。如“干儿子”品牌包装装潢设计中的色彩要求醒目,对比强烈,有较强的吸引力和竞争力,以唤起消费者的购买欲望,促进销售。 (4) 文字设计 文字是传达思想、交流感情和信息,表达某一主题内容的符号。如“干儿子”油制辣椒食品包装装潢设计时必须把这些文字作为包装整体设计的一部分来统筹考虑。文字设计的要点有:文字内容简明、真实、生动、易读、易记;字体设计应反映商品的特点、性质、有独特性,并具备良好的识别性和审美功能;文字的编排与包装的整体设计风格应和谐。 (5)以包装设计材料绿色环保为主要目标之一 “干儿子”品牌的快速发展离不开一个良好的生态环境,包装的装潢设计可以采用开发与生产结合、包装设计与制作工艺、特色与产品质量、包装材料与环保结合等模式,将购物功能与审美功能合二为一,形成优质服务体系,获得社会的广泛认可和支持。创出“干儿子”油制辣椒风味小吃独有食品品牌和包装装潢设计品牌。 三、在广告策略中的商品定位策略 对“干儿子”油制辣椒食品包装装潢设计的准确定位决定着开发产品的具体内容和档次规模准确,良好的市场定位有助于开发出畅销的风味食品。开发中可依照消费群体的特点进行市场细分,认真分析和掌握各类消费者的口味,正确进行市场定位、商品定位和价格定位。定位并未改变产品本身,而是要在顾客的心中占据一个有利的位置。实际上是对“在消费者心中确立一个位置”,“消费者需求”以及“产品特性”综合考虑形成的概念。如“干儿子”油制辣椒食品市场主要是超市、商铺,目标人群定位主要是家庭主妇。只有在产品开发上做到针对不同的消费市场的特点来进行,才能有最佳的销路。 “干儿子”油制辣椒风味食品已受到消费者的普遍欢迎和市场的广泛认同,说明作为一种新型特色风味食品开发,有着巨大的市场潜力和广阔的发展前景。在包装装潢设计中抓住地域特点、风味食品特色、注重质量, 使“干儿子”牌风味豆豉油制辣椒风味食品业形成商品与品牌特色一体化的发展模式。
住区论文:高层住区生态景观设计论文 1生态景观概述 1.1概念 生态景观是社会、经济、自然复合生态系统,生态景观是各种自然要素(植物、水体等)和人之间形成和谐统一,生态景观为这些要素共同创造一个良好的生态环境且进行保护。生态景观设计是建立高效、节能、健康、无废弃物和污染的舒适宜居环境,是确保生态平衡和人类居住环境协调发展的基础。 1.2特征 生态景观的特征:1)和谐性。是人与自然统一体的各组成部分间,人与自然共生、回归自然、贴近自然、自然融于城市居住环境中,营造出一个人与自然和谐的景象。2)可持续性。生态景观系统具有较强的自我调节机能,产生较高的生态效率与社会效用,满足城市的健康、协调、持续发展。3)经济高效。生态景观是合理配置资源,兼顾社会、经济和环境三者的整体效益,强调人类与自然系统的整体协调的发展。 2高层住区景观设计存在的问题 2.1景观尺度混乱 高层住区建筑体量大,需要大尺度的景观来满足居民高视点的观景需求,高层住区景观设计片面追求超大尺度及图案化,忽略了下层住户的近人景观及居民亲近景观的需求,让人们对景观产生疏远感。 2.2景观布局模式缺乏 高层住区景观布局时采用多层住区景观设计方法,多层住区由于建筑低景观设计全部为近人景观,不符合高层住区高视点的景观需求;其次多层住区景观布局比较分散,多分布在每栋建筑的周围,整体性差,不适合高层住区相对集中整体性强的景观布局要求。 2.3违反生态景观原则 为了体现住区的高贵性,过分追求奢侈的景观环境不仅对环境资源造成浪费,且忽略景观设计的生态性和舒适性的要求,违反了景观设计的本意。 2.3.1绿地景观不足 高层住区建筑密度低及人口规模高,表面上绿地景观很多好像一个大花园,实则人均绿地面积不够;高层住区绿地景观多采用垂直绿化,减少了人们与绿化接触的机会其亲和性降低;高层住区为了解决停车问题多为地下停车库,在上面进行平台绿化处理削弱了绿化的生态效应。绿地景观在植物配置方面没有考虑到植物的季节性造成冬季树木枯萎凋零,失去绿化景观的设计本意;植物选择方面过分追求外来植物不考虑植物自身的生长适应能力,不仅造成浪费同时违反了生态景观的理念;植物种类稀少不能满足高层住区建筑体量大所带来的压迫感。 2.3.2水体景观浪费 据调查发现,住区内水体景观在水资源的选择上盲目开发新的水源,不利用原有的自然水体进行造景,造成生态资源的浪费;其次水体景观设计没有考虑气候特点造成冬季水体景观的闲置影响景观的观赏性。 2.3.3场所景观缺少 高层住区基于人口密度大,场所景观的设计可以缓解邻里交往、减少居民压抑感。反观现有的高层住区发现普遍缺少居民活动和交流的空间,造成邻里关系疏远;其次设计时放弃了私密性空间的过渡,人们在场所进行活动容易被人观察造成心里不稳定,忽视对居住者的多样化的关怀不利于身心健康发展。 3高层住区景观设计原则 3.1以人为本原则 要坚持“以人为本”的理念,体现人本效应,环境设计要按照居住者的生活习惯与生活方式,追求环境的多样性、舒适性,提倡居民参与意识,满足居民的不同需要。景观设计只有在充分尊重自然、历史、文化和地域的基础上结合不同阶层人的生理和审美需求,才能体现“以人为本”的设计理念的真正内涵。 3.2地域性原则 小区景观应体现所在地域的自然环境特征,因地制宜地创造出具有时代特点和地域特征的空间环境,避免盲目移植;同时应尊重本土历史文化,保护和利用历史性景观,对于历史保护地区的住区景观设计,更要注重整体的协调统一,做到保留在先,改造在后。 3.3生态性原则 生态性原则要求居住区景观设计时既要与周围的生态环境相融合,又要对居住区原有的景观资源进行保护和利用,使其满足生态性要求;将先进的生态技术运用到居住区景观设计中实现资源循环利用、可持续发展要求。 3.4独特性原则 高层住区由于建筑高度高,居民观赏景观的视点不同,为了满足俯瞰效果坚持进行整体设计,居民在高层往下俯瞰景观时,为了避免居民在俯视时视觉重心不稳产生混乱的视觉感受,要保持其视觉的均衡与稳定;高层住区景观与多低层住区存在一定区别,在设计时既要考虑近人景观同时又要考虑立体景观和空中景观,实现多元化的景观设计原则;高层住区景观设计要考虑居民与自然景观的亲近性,增加居民对环境的安全感;高层住区景观设计要尊重城市本土文化使其融入城市自然景观中。 4高层住区生态景观设计策略 4.1从环境景观方面 4.1.1景观尺度多元化 高层住区在景观尺度方面应考虑多元化的景观尺度。第一采用大尺度景观缓和高层住区建筑体量大给人的压迫感(如采用俯瞰图案效果或者比较突出的色块、铺装来缓和建筑体量,植物、小品的景观要素在尺度的选择上要与建筑体量相匹配来减弱建筑体量带给居民的压迫感);第二采用宜人景观尺度给人以亲切感指引居民观赏景观同时满足高层住区中的下层用户的观景需求,上层用户可以通过空中花园营造近人景观满足其观赏和交往的需要。 4.1.2景观布局独特性 高层住区基于其建筑体量的关系,景观布局不同于多低层具有一定独特性。高层住区建筑密度低、建筑间距大、采用地下停车场等因素使得高层住区地面空间得以完整,可以融入更多景观元素,因此高层住区景观布局模式应采用立体景观和集中景观的形式,可适当图案化。高层住区水平景观相对比较集中,空间边界相对模糊,通过局部景观的营造实现景观层次的丰富。高层住区立体景观借鉴公共建筑中庭、边庭、屋顶花园的设计手法,建筑师在设计时采用错层和出挑进行屋顶花园和平台绿化、架空层景观设计等景观的营造满足高层住区对景观的需求。立体景观布局为高层住区景观设计创造多层次视觉效果,使建筑与景观相结合提高住区的建筑品位,实现开发商的利益最大化。 4.2从生态景观角度 4.2.1绿地景观合理化 高层住区绿地景观不足,为了弥补这种不足,设计时从空间绿化系统和植物配置方面来增加绿地景观。高层住区为了满足绿化景观的需要,设计时考虑多方位、多层次的绿化组织使绿化景观呈现出空间效果,通常做法为:结合多层次地形变化增加绿化率,结合植物的高低进行搭配形成高低错落、远近分明、疏密有致的绿化层次满足高层住区不同楼层对景观的观赏;高层住区绿化除了水平空间绿化更多要考虑垂直绿化,垂直绿化要根据位置(屋顶花园、架空空间绿化)、建筑高度等解决人们与绿化的接触,增加亲和力。利用高层建筑底部空间进行绿化设计,不仅可以将景观引入室内同时弱化了建筑与景观界限,实现建筑与景观相融合增加绿化面积;利用高层建筑平台空间进行屋顶花园设计,不仅可以提高住区绿化的覆盖率还可以满足高层住户的观景需要。植物配置要点:1)注重植物多样性,植物配置过程中利用植物自身的高度进行搭配使其形成层次分明的景观效果;2)尊重植物季节变化,设计时利用植物品种之间的生态习性差异进行互补实现一年四季都有景可观;3)首选本土植物,不仅提高植物成活率且调节生态环境能力高于外来植物,同时与本土人文相结合;4)避免住区内绿化景观重复,可以对局部景观进行人工处理体现住区自身的特色。 4.2.2水体景观生态性 从水体资源考虑尽量在自然水体上进行造景,同时采用中水回水(雨水、雪水等)系统解决景观用水,不仅环保且重复利用资源;从水景用材考虑尽量减少水泥、混凝土材料,采用绿地土层储存雨水可以保护周边原有生态系统;水景尽量采用水生植物同时投入鱼类等水生生物不仅可以净化水体同时使其形成一个可循环的生态链。安全性:水体景观在给人们带来舒适的同时也存在一定危险,要考虑到老人及儿童的亲水愿望,要注重水景安全性设计,考虑水的深度、临水防护设施(设防护栏、安全警示牌等)。 4.2.3场所景观多元化 高层住区人口密集、场所空间有限,需要重视场所景观的设计且实行多元化原则。高层住区场所景观既要考虑在平面空间的层次性又要考虑竖向的立体层次来增加场所的多元化,满足居民的不同需要使居民参与其中感受景观带给人们的舒适性。场所景观设计时综合利用构筑物、绿化等对休憩场所进行遮挡,给居民一些私密空间减少人们心里不安定,增加安全感;充分利用架空层或者半地下空间等隐性空间进行场所布置,缓解大空间和大体量建筑带给人们的压迫感,又可以增加人们交往,满足精神需求;其次要考虑到住区内老年人、幼儿的需求,设置运动场所和游乐场所,设计时要考虑老年人使用及儿童户外活动特点,遵循就近、安全、隔噪等原则。 4.3从城市规划角度 居住区景观设计往往是作为建筑设计的附属而存在,导致景观环境过于零碎且与整体住区联系不紧密。在住区规划时要从城市规划角度出发,同时考虑景观设计与建筑设计,一方面景观设计从建筑风格出发使景观环境与建筑相融合,另一方面建筑设计要配合景观设计的布局模式进行局部微调,达到居住区规划的完整性。 5结语 高层住区生态景观设计是一个复杂的项目,通过分析高层住区景观设计现状,设计时结合景观设计基本原则,同时要考虑到其高视点观景的特殊性原则,提出适合高层住区生态景观设计策略,为居民创造一个舒适宜人的居住环境,同时为设计者提供一定参考。 作者:宋莎 单位:三门峡职业技术学院建筑工程学院 住区论文:城市生态住区人居环境设计论文 1研究区概况 西安市位于黄土高原东部的关中盆地,年盛行风向为东北风,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,属暖温带半湿润大陆性季风气候,是我国建筑热工分区中的“寒冷地区”。虽然年降雨量相对较大,但由于城市规模庞大及周边水环境污染严重,仍属缺水城市,加之南面秦岭山脉的阻挡,焚风作用显著,城市热岛现象明显,为全国四大火炉之一。 2西安市生态住区人居环境现状 2.1耕地占用严重 十多年来,西安的城市化基本上走的是粗放式的外延发展道路,城市用地规模过度膨胀,占用了城市郊区大量的优质农田,土地利用集约度低下。据相关统计资料,西安市人均居住建筑面积2012年已达31.6m2,人均占地量远远超出了城市规划部门推荐的人均建设用地100m2/人的指标。 2.2中心空间不足 为追求经济效益的最大化,住宅户型设计偏大,但长度过大,建筑尺度缺乏美感;住宅间距偏小,无法满足南侧住宅底层住户冬季日照时长的健康需求,通风环境不佳,同时也挤占了住区中心宝贵的开敞空间;板式高层平行排列过分整齐划一,会让人有进入钢筋水泥森林的严重压抑感,更与生态住区“以人为本”的设计理念相距甚远。 2.3水环境缺失 西安具有西北缺水城市的一般特点———水资源短缺和水环境污染,目前西安市大多数住区仍以绿化景观与旱区景观为主,水景观环境缺失,许多住区甚至连点缀性的小型水景也难觅踪影。绿化用水采用生活用水且浪费严重,节约用水和高效用水很不理想。 2.4绿化配置单调 有的住区绿化多样性不够,植物配置不合理,未达到遮荫、降温、除尘、降噪的基本绿化效果。有的住区则过度注重观赏性和异地情趣,丢失了地域性与文化性。 2.5硬质铺装过多 住区内沥青混凝土路面及水泥路面铺装过多,地面渗透性几乎为零。暴雨袭来只能靠下水道排水,极易形成内涝,而且雨水未能得以充分利用,住区蒸腾作用明显,加剧了城市热岛效应。 3西安生态住区人居环境设计对策 设计师在住区规划中,应贯穿人文环境、住区空间、景观设计等一系列轴线,从大到小、从外向内,使空间、水体、阳光、绿地为居民创造自然、温馨的家园。在中心开敞空间设计喷泉、绿地、休闲广场等室外序列,将广场空间延伸到住区,空间设计自然连通,创造亲切怡人的景观。针对西安城市水与土地资源的实际情况及住区人居环境的规划设计中出现的问题,提出以下综合对策: 3.1以人的社会审美心理为中心,减少耕地占用,合理设计住区空间 提倡中小户型,能降低住宅总价,扩大居住群体,同时也能减少耕地占用,提高土地利用率,为住区居民提供健康优雅舒适自然的生活空间,对节约土地及改善居住环境都具有现实意义。提高住区建筑实体景物的视觉形象,创造赏心悦目的建筑艺术品。设计应最大限度的开发生态住宅的艺术功能,使这类住宅无论从外部还是从内部看起来都是艺术品。在群体设计中,讲求文化内涵及人文精神,避免奢侈的总体布局,注重单体空间组合的错落有致,丰富建筑空间。通过形式、尺度甚或色彩与质地的变化区分主次建筑,为住区提供多样性、个性化的住宅空间。在住区入口或中心位置设计标志性建(构)筑物、中央花园等开敞空间,如休闲广场、健身活动场、儿童游乐园等,创造便利于各个年龄层次人群的生活环境,这些对居民有魅力的空间既要各自独立又要相互渗透,而且还要具有人文的主题性,在美好而愉快的娱乐环境中鼓励人们用博爱和进取精神去对待生活,增强住区居民的归属感。不同建筑规模和标准的住宅单体围绕在中心开敞空间的四周,有规律的高度可以形成优美的城市天际轮廓线,高密度的住宅也能贴近中心景观生态区,提高了景观的均享性,最大限度地满足人们从物质到精神上的追求,减少现代高楼大厦给人们带来的孤独感。 3.2以住区的自然生态循环为中心,努力营造水环境,做好水资源的高效利用 把水环境的规划设计与住区生态系统的其它组成部分稳定联系起来,形成一个和谐完善的整体系统。水是生态环境中最富动感、最活跃的元素,水的有无往往与美好居住环境的获得密切相关,水的韵律和灵性柔化了住区行列式布局生硬、呆板的景观,提升了住区景观设计的水平和质量,并有调节局地气候温度、净化空气和维护生物多样性的功能。水环境的设计要充分利用地形、地势,把水景融于住区生态系统之中,将水体与住区空间、绿化及道路等要素统一处理,在交融状态中进行整体设计。对人的亲水性要充分考虑,用各种形式的水景满足人的不同需求,不仅要设计供人们观赏为主的水景观,还要尽可能地考虑让人参与其中,因为即使在形态上没有什么艺术魅力的水景,只要它能让人身入其中欣赏与碰触,它就有不可抗拒的吸引力。生态住区应在充分考虑水资源承载能力的基础上适当设置水池、小型人工湖等静水或喷泉、瀑布、壁泉等动水形式,用自然的柔性特征“软化”住宅建筑的硬体空间,为城市住宅景观注入新的生气与活力。利用地势的高低起伏设置有效的水体推流,与喷泉、瀑布等结合形成景观水循环系统,使景观水系统流动起来并保持清洁形成优美的水景,以达到美化环境愉悦身心的目的。西北半干旱城市普遍面临水资源短缺和水环境污染的双重压力,水资源的高效利用能补充住区景观水体的不足,减少环境污染的同时满足生态用水的水质要求。在开源上,一方面要加大污水的回收和再生利用。住区内设计优质杂排水的小型中水循环处理系统。污水由于相对集中就近可得,水量水质稳定,通过污水二级(二级强化)处理,或增加一些简单的深度处理工艺(直接过滤和消毒)即可解决生态环境用水及其他低质用水的需求,减少污染排放的同时节约淡水资源。另一方面做好雨水的收集利用,雨水是住区用水良性循环的资源之一,注重节水理念,设计下凹式集雨型绿地,雨水通过建筑物内巧妙隐蔽的集雨设施,流入设计有渗透性排水管的下凹式草坪,然后进入景观水循环系统,并配合水生植物和土壤过滤进行水的处理,即可用于绿化灌溉、景观用水的目的。在公共广场、人行路面和轻型车道及其两侧铺设透水砖或彩色透水混凝土,具有良好的装饰效果,在雨水蓄用的同时,最大限度的回补地下水,减少道路积水,防止内涝发生,还能降低地表温度、降噪除尘,节省原材料,达到一举多得的生态功效。在节流上,大力推广喷灌、滴灌、地下滴灌等节水灌溉方式,喷灌相较普通地面浇灌可省水30%~50%,喷洒均匀,可实现自动化,喷量容易控制不易产生地表径流和深层渗漏,特别适合密植、低矮植物的灌溉。滴灌主要用在花卉、灌木及行道树的灌溉上。地下滴灌是微灌技术的典型应用形式,该方式直接供水于植物根部,有利于保持作物根层疏松通透,水分蒸发损失小,实现节水增产,是目前最新、最复杂、效率最高的灌溉方法,在园林绿地应用中极具发展潜力。 4结语 生态住区人居环境的建设是一项复杂的系统工程,规划设计在其中起着至关重要的作用,需要通盘考虑水的循环、土地集约等自然资源和市政管道、园林绿化等工程技术以及建筑审美和社会文化心理的各个方面,只有处理好这些因素的关系,才能算作是一个成功的生态住区设计。 作者:吴磊 单位:西北大学基建处 住区论文:住区户外空间设计论文 1老年人的交往特点 首先,老年人更愿意和同龄、同阶层的其他老人交往,并且由于兴趣的不同,表现出同性聚集性;喜欢和活泼的孩子们交往,渴望和子女交流,又担心和他们有隔阂。其次,老年人参与的多为低运动量的活动。由于身体上的衰退,老人们活动的范围一般比较小,多数集中在住宅附近。最后,老人对空间的私密性要求更高。当老人在进行坐憩、下棋等不希望被打扰的活动的时候,会倾向于选择私密感较强的安静的小空间。同时,老年人极其念旧,喜欢在自己熟悉的地方活动。 2促进老年人交往的空间特征 行走不便、视力下降等无法抗拒的因素,使老年人在心理上和生理上产生了一系列特殊的需求。因此,老人们对住区空间环境质量的要求比一般人更为显著。 2.1易于到达的空间 随着时间的增长,老年人的行动能力会有所下降,因此,他们的活动空间必须是最近的路线就能安全到达的场所。万邦伟将老年人的出行活动分布圈划分为基本生活活动圈、扩大邻里活动圈、市域活动圈和集域活动圈等。其中基本生活活动圈一般为自家内院、宅间绿地、单元入口等。这个圈子是老年人最容易抵达的地方。将活动设施尽可能布置在家附近的位置,更能引发老年人活动的兴趣。 2.2亲切宜人的尺度 老年人对空间的私密性和安全性要求更高。在心理上,尺度适宜的空间能让老人更深切地体会到亲切感和安全感。扬•盖尔认为,在尺度适中的城市和建筑群,人们可以深切地体会到空间中的活动,而那些巨大的空间、宽广的街道和高楼大厦的城市则使人觉得冷漠无情。在生理上,小尺度的空间使老年人能清楚的看见空间的细部和其他人的活动,并且不需要费很大精力就能去想去的角落。 2.3易于识别的空间 老年人视力和记忆力的衰退导致他们在短时间内无法接受过多的信息。为了不使老年人迷失方向,住区户外空间设计必须是易于识别的场所。例如单元入口的设计可运用不同的材质和强烈的色彩进行区分;中心广场可以在空间中增加醒目的标志物帮助对焦,增强老年人对空间距离的感知;在拐角处以及高差变化的地方要用不同的色彩和材质,帮助老年人更好的识别空间的变化。 2.4完善的空间层次 奥斯卡•纽曼在《可防卫空间》一书中提到了关于空间层次的关系,即公共空间———半公共空间———半私密空间———私密空间的组织模式。在住区内,交往空间的层次主要体现为,中心广场、绿地———小区道路———组团绿地、院落活动场地等———单元入口、室内。由此给不同的老年人提供了多种选择的方式,这样有助于老人们选择适合自己的交往模式,既可以参加聚会活动,可以与偶遇的人聊天,又可以在花下小坐、对弈。 3促进老年人交往的户外空间设计 3.1广场空间 广场空间是住区中老年人户外活动最重要的空间之一,是住区人群最集中的地方。广场应设在住区较为中心的位置,方便住在各个角落的老年人到达。广场的尺度在满足活动需要的同时,不可太过空旷,尺度适中的广场可保证场地的亲切感,同时避免夏季的日晒和冬天的猛风对老人身体造成伤害。广场周围应保证一定的绿化率,否则容易造成老人迅速通过或只是呆在广场边缘,不愿意投入活动。茂盛的植物和多样的设施既可避免广场单调乏味,又可以让老年人一边活动一边欣赏风景,使老年人觉得心情舒畅。 3.2步行空间 为了老年人的安全考虑,住区内的道路宜采用人车分行,给他们提供一个安全、舒适的步行空间。步行空间包括中心绿地、广场和各级道路的人行道。步行空间设计得是否得当对老年人出行的频率有着直接的影响。首先,道路必须通畅平整,采用防滑材质铺地。过于曲折或高低不平的道路会对老年人活动的安全性造成影响。其次,道路要富于变化,避免景观重复性,增加层次感,让老人散步的途中不感到单调乏味。再次,对于记忆力衰减和感知能力下降的老年人来说,道路的可识别性也是十分重要的。在道路节点或拐角处设置小品、雕塑等识别物,可以增强老人对道路的识别度。此外,步行道的沿途需要设置休息空间,方便老年人随时休息。 3.3单元入口空间 单元入口空间是连接室内和户外的过渡空间,是衔接私密和公共空间的半公共空间,方便老人进出室内外在此适应环境和调整心理。同时也是出入的必经之地。扬•盖尔认为:“紧靠宅前哪怕是很小的户外区域,也比不易到达的较大娱乐区域有更多、更广泛的用途。”单元入口不可过于狭窄,除通行之外要有一定可以活动的区域,并设置可休息的空间。入口处要设置雨棚,有利于室内外更好的融合,同时方便老人在天气恶劣的时候既能躲避风雨,又能欣赏外面的景致。 3.4健身活动空间 老年人的健身活动空间主要包括运动场地和健身设施。运动场地包括各种球场、跳舞等集体活动场。场地之间可用灌木分隔,避免互相影响,又不会遮挡视线,注意周边景观的设计和场地的朝向,为老年人创造舒适安逸的健身环境。健身设施可结合运动场地布置,活动设施应具有多样性,满足不同老年人的需求。设计应符合老年人的尺度和运动强度,并使用防滑材质。活动空间的周围应提供休息的座椅,方便老年人长时间逗留,并促进老年人在锻炼身体的过程中的交谈。 3.5无障碍设计 恰到好处的无障碍设计,既可以使行动不便的老年人得到很大的便利,又可以让老年人感受到社会对他们的关注。在出入口、亭子等有高差变化的地方,除台阶之外,还应设坡道和扶手,方便坐轮椅和行动不便的老年人安全活动。坡道和台阶的设计要平缓,过陡的坡道和过高的台阶都会对他们的行动产生阻碍。要注意的是,坡道并不是阶梯的替代品,要同时考虑到坐轮椅和不坐轮椅的老年人使用需求,因为对于不坐轮椅的老人来说,坡道反而更危险。 4结语 每个人都要经历老年的阶段,人的一生中,至少有三分之一的时间是在行动不便的状态下度过的。因此,每个人都将会是适老化户外空间的受益者。研究老年人的心理需求和行为特征,探讨促进老年人交往的户外空间的设计方法,营造适应老年人生活的住区环境,有益于更好的迎接人口老龄化的问题,建设真正适合人们一生居住的家园。 作者:郑亦乔 唐文 单位:昆明理工大学 住区论文:老年人住区户外空间设计论文 1老年人的交往特点 首先,老年人更愿意和同龄、同阶层的其他老人交往,并且由于兴趣的不同,表现出同性聚集性;喜欢和活泼的孩子们交往,渴望和子女交流,又担心和他们有隔阂。其次,老年人参与的多为低运动量的活动。由于身体上的衰退,老人们活动的范围一般比较小,多数集中在住宅附近。最后,老人对空间的私密性要求更高。当老人在进行坐憩、下棋等不希望被打扰的活动的时候,会倾向于选择私密感较强的安静的小空间。同时,老年人极其念旧,喜欢在自己熟悉的地方活动。 2促进老年人交往的空间特征 行走不便、视力下降等无法抗拒的因素,使老年人在心理上和生理上产生了一系列特殊的需求。因此,老人们对住区空间环境质量的要求比一般人更为显著。 2.1易于到达的空间 随着时间的增长,老年人的行动能力会有所下降,因此,他们的活动空间必须是最近的路线就能安全到达的场所。万邦伟将老年人的出行活动分布圈划分为基本生活活动圈、扩大邻里活动圈、市域活动圈和集域活动圈等。其中基本生活活动圈一般为自家内院、宅间绿地、单元入口等。这个圈子是老年人最容易抵达的地方。将活动设施尽可能布置在家附近的位置,更能引发老年人活动的兴趣。 2.2亲切宜人的尺度 老年人对空间的私密性和安全性要求更高。在心理上,尺度适宜的空间能让老人更深切地体会到亲切感和安全感。扬•盖尔认为,在尺度适中的城市和建筑群,人们可以深切地体会到空间中的活动,而那些巨大的空间、宽广的街道和高楼大厦的城市则使人觉得冷漠无情。在生理上,小尺度的空间使老年人能清楚的看见空间的细部和其他人的活动,并且不需要费很大精力就能去想去的角落。 2.3易于识别的空间 老年人视力和记忆力的衰退导致他们在短时间内无法接受过多的信息。为了不使老年人迷失方向,住区户外空间设计必须是易于识别的场所。例如单元入口的设计可运用不同的材质和强烈的色彩进行区分;中心广场可以在空间中增加醒目的标志物帮助对焦,增强老年人对空间距离的感知;在拐角处以及高差变化的地方要用不同的色彩和材质,帮助老年人更好的识别空间的变化。 2.4完善的空间层次 奥斯卡•纽曼在《可防卫空间》一书中提到了关于空间层次的关系,即公共空间———半公共空间———半私密空间———私密空间的组织模式。在住区内,交往空间的层次主要体现为,中心广场、绿地———小区道路———组团绿地、院落活动场地等———单元入口、室内。由此给不同的老年人提供了多种选择的方式,这样有助于老人们选择适合自己的交往模式,既可以参加聚会活动,可以与偶遇的人聊天,又可以在花下小坐、对弈。 3促进老年人交往的户外空间设计 3.1广场空间 广场空间是住区中老年人户外活动最重要的空间之一,是住区人群最集中的地方。广场应设在住区较为中心的位置,方便住在各个角落的老年人到达。广场的尺度在满足活动需要的同时,不可太过空旷,尺度适中的广场可保证场地的亲切感,同时避免夏季的日晒和冬天的猛风对老人身体造成伤害。广场周围应保证一定的绿化率,否则容易造成老人迅速通过或只是呆在广场边缘,不愿意投入活动。茂盛的植物和多样的设施既可避免广场单调乏味,又可以让老年人一边活动一边欣赏风景,使老年人觉得心情舒畅。 3.2步行空间 为了老年人的安全考虑,住区内的道路宜采用人车分行,给他们提供一个安全、舒适的步行空间。步行空间包括中心绿地、广场和各级道路的人行道。步行空间设计得是否得当对老年人出行的频率有着直接的影响。首先,道路必须通畅平整,采用防滑材质铺地。过于曲折或高低不平的道路会对老年人活动的安全性造成影响。其次,道路要富于变化,避免景观重复性,增加层次感,让老人散步的途中不感到单调乏味。再次,对于记忆力衰减和感知能力下降的老年人来说,道路的可识别性也是十分重要的。在道路节点或拐角处设置小品、雕塑等识别物,可以增强老人对道路的识别度。此外,步行道的沿途需要设置休息空间,方便老年人随时休息。 3.3单元入口空间 单元入口空间是连接室内和户外的过渡空间,是衔接私密和公共空间的半公共空间,方便老人进出室内外在此适应环境和调整心理。同时也是出入的必经之地。扬•盖尔认为:“紧靠宅前哪怕是很小的户外区域,也比不易到达的较大娱乐区域有更多、更广泛的用途。”单元入口不可过于狭窄,除通行之外要有一定可以活动的区域,并设置可休息的空间。入口处要设置雨棚,有利于室内外更好的融合,同时方便老人在天气恶劣的时候既能躲避风雨,又能欣赏外面的景致。 3.4健身活动空间 老年人的健身活动空间主要包括运动场地和健身设施。运动场地包括各种球场、跳舞等集体活动场。场地之间可用灌木分隔,避免互相影响,又不会遮挡视线,注意周边景观的设计和场地的朝向,为老年人创造舒适安逸的健身环境。健身设施可结合运动场地布置,活动设施应具有多样性,满足不同老年人的需求。设计应符合老年人的尺度和运动强度,并使用防滑材质。活动空间的周围应提供休息的座椅,方便老年人长时间逗留,并促进老年人在锻炼身体的过程中的交谈。 3.5无障碍设计 恰到好处的无障碍设计,既可以使行动不便的老年人得到很大的便利,又可以让老年人感受到社会对他们的关注。在出入口、亭子等有高差变化的地方,除台阶之外,还应设坡道和扶手,方便坐轮椅和行动不便的老年人安全活动。坡道和台阶的设计要平缓,过陡的坡道和过高的台阶都会对他们的行动产生阻碍。要注意的是,坡道并不是阶梯的替代品,要同时考虑到坐轮椅和不坐轮椅的老年人使用需求,因为对于不坐轮椅的老人来说,坡道反而更危险。 4结语 每个人都要经历老年的阶段,人的一生中,至少有三分之一的时间是在行动不便的状态下度过的。因此,每个人都将会是适老化户外空间的受益者。研究老年人的心理需求和行为特征,探讨促进老年人交往的户外空间的设计方法,营造适应老年人生活的住区环境,有益于更好的迎接人口老龄化的问题,建设真正适合人们一生居住的家园。 作者:郑亦乔 唐文 单位:昆明理工大学 住区论文:山地住区道路系统设计论文 1实践与思考 结合重庆市“旭辉•尚北郡”住宅区道路系统的设计实践,设计试图基于区位与现状的分析,找寻一种既适宜于本案规划设计,又具有山地住区典型意义的道路规划途径,以此探索山地住区道路系统设计的参考价值。 1)基地区位与现状:重庆市“旭辉•尚北郡”位于重庆市渝北区,整个基地形状近似长方形,其中东南长边临双湖路,西南短边临宝桐路,其余两个边紧临“心海湾”住宅小区。基地内地形变化较为复杂,高差变化大,呈西低东高走势,由东北端至西南端有近60m天然高差。而基地中部有高压线呈南北向穿越用地上空,临高压线北侧局部高差近33m,其余地方高差变化则相对减缓。基地东南侧的双湖路为城市次道,道路相对较窄,坡度为8%,整个坡长约720m,中间有绿化带隔开,不易掉头且通行能力不够良好。 2)设计思考分析:尚北郡住区属于典型的山地特征,整个场区的平均坡度接近10%(62/650),是一个对车行系统来说坡度较大的场地,针对这样一个坡度特征的居住小区,如何规划设计出一个相对适宜的车行系统,是设计中应该重点考虑的环节。在山地道路系统的常规设计实践中,无论是迎山而上的S型爬坡道路,还是环绕山体螺旋而上的盘山道路,其主旨都是尽可能的减缓车行系统的坡度。本案规划设计中,结合建筑群落式的布局体系,道路系统采用S型爬坡道路与环绕型盘山道路相结合的方式,人行系统结合自然绿轴与树状主轴相互交汇且贯穿全区,成为社区内主要的景观与人流交通组织方式,居住组团犹如末端的树冠,分散在两轴之间。自然绿轴是社区内的主要软质景观,而树状主轴则成为社区中主要的硬质景观资源,也是主要的人流路径,赋予环境趣味横生的山地特色,连续的连接形成“街道”,转折与交接的位置放大成为“广场”,成为人们使用频繁又富有趣味的地方,社区的生活随之成为一种生活体验,是社区的风情所在。 3)便捷、适宜、有序的入口设置:考虑到本案基地的较大高差现状,设计本着找寻一个便捷、适宜、有序的入口设置原则,在坡度相对平缓且道路等级适宜的宝桐路中段设置整个小区的主出入口,主出入口处设计成一个大型开放式广场,便于住宅区和商业街区的车流和人流组织,尽量使其互不干扰。将整个住宅区的大门通过林荫大道的引申,向住区内部退进,留出足够的住区外部缓冲带,以缓解主出入口的人流与车流汇集压力。同时通过主入口广场设置放射形车行道,让洋房区、高层区与公寓酒店区的车行系统自成独立体系。基于整个住区的巨大规模与用地的超长尺度,设计在双湖路中部及东部共设置两个次入口,方便双湖路的人流和车流进入小区。并在宝桐路西部设置了一个次要的车行入口,同时,在设置次入口的位置时,尽量靠近规划中的公交车站。公寓、酒店和配套小学等公建都有单独的出入口,与住区人流、车流均无交叉干扰。 4)流畅的车行系统设计:本案因为开发进度与场地自身的高差地形限制,整个住区分5个住宅组群及一个独立小学和独立的酒店与公寓地块。据此,车行系统的设计出于两个原则性的思考:一是便于各组群间的分期建设与各自独立成形,二是必须做到车行系统自身的流畅贯通。车行系统在本住区规划设计中,既是各组群的联系纽带,同时又是各组群的分界线,本案通过一条顺应地形走势的S型区内主道,贯穿整个用地的长方向,同时通过三条辅道与主道的连接,有效地将各住宅组群分隔与联接,形成典型的S型爬坡道路与环绕形盘山道路系统。主道为6m宽的双车道,同时,辅道也以6m为主,局部为4m宽的单车道。因为场区高差较大,S型主道的设置更为有效地消解掉整个场区近60m的高差,使得整个主道可控制在5%~7%的坡度范围内,便于行车的车速控制,增加其区内行车的安全性,降低汽车爬坡的噪音,并具有流畅的车行效果。整个住区的车行系统基本沿着基地或组团外围布置,便于人车分流的设置。 5)树状人行系统设计:车行系统的科学性设置,基本就确定了整个住区的组群关系与景观系统关系。结合整个住区的绿化景观系统,依照社区-组团-单元-住宅的逻辑关系组合成连续、树状的步行系统是本案步行系统设置的原则。通过入口广场、林阴道、中心景观及宅前院落各空间节点的营造,整个住区的步行系统犹如一棵枝繁叶茂的树,主入口广场是树根,林荫大道是树干,组群间的景观轴是树枝,各住宅单元的入口是树梢,一个完整的生态体系化的道路系统由此产生。树状的道路系统设置,强调了归家路程的指向性,有利于提高社区内空间的可识别性,并产生视线与环境的联系,使步行系统具备更多的景观与生活意义。 6)利用高差的地下停车系统设计:本住区停车规模较大,约1800辆,其中规划设计将1600辆左右的车设置为地下停车位,基于场地自身的高差体系,设计中尽可能的利用场地高差设置地下停车库。每一个住宅组群均有独立的地下车库,如此设置,既缓解集中停车的压力,同时又利于每个组群的人车分流,让每个组群的大量停车入库后,更便捷的由车库直接进入各住宅单元。车库设计的一个显著特征是分散布局,且高差变化丰富,顺应室外场区形成不同的台地,以此减少工程量,做到了有效利用场地高差的效果。 2结语 山地住区规划设计中,道路系统的设计是一个复杂而艰难的设计课题,无论是螺旋而上的盘山道路,还是S型的爬坡道路,缓解高差是车行系统设计中一个根本性的原则,以保证流畅、高效、安全的车辆通行效果。对于山地住区的人行系统来说,复杂的场地高差体系,同时兼有优劣两个层面的功效,建筑大师赖特说过,“只要基地的自然条件有特征,建筑就应像从基地自然生长出来那样与周围环境相协调。”设计中有效利用高差,营造一种曲折婉转、步移景异的流线效果,给设计带来不可限量的创造空间。而利用场地高差的地下停车系统设计,是山地住区设计中一个惯常采用的设计方法,设计中紧密的分析用地环境的高差关系,结合地面建筑的规划设计,以更合理、高效地利用场区高差为主旨。 作者:向子浩 单位:重庆市全城建筑设计有限公司 住区论文:住区会所空间设计论文 1住区会所中引入模糊空间的必要性 1.1建筑空间的多义性处理,激发场所的活力 现代建筑特定空间的功能由单一化走向多样的复杂化。模糊性总是伴随着复杂性而出现,复杂性意味着因素与联系的多样性。住区会所的庭院空间通过引入植物、水体、小品等元素,满足人们亲近自然的情感需求,同时,将各内部空间动、静分区,解决采光、通风等问题。人们也可以在会所庭院里行走、驻足、休憩、冥想、集会、宴宾等。适当加宽的走廊不仅仅具有交通疏散的功能,也可成为书法、绘画等的展示空间,或成为交往空间。 1.2促进交往,增加邻里情感 模糊空间,其开放的空间形态,有利于周围空间属性的进入,使其很大程度上作为公共空间存在,使人们的交往自然而然的发生,如散步、闲谈、健身、休息等行为由于空间的交互而被自然地引发;又由于空间的形式和功能的复合多样,营造出丰富多彩的空间氛围,激发了多样的社会生活,吸引了异质人群的聚集,增加了邻里交往几率,从而赋予空间更浓郁的人情味和亲切感。 2营造模糊空间的设计策略 2.1界面的消解 “界面”是模糊空间形成过程中的重要元素,它可以是围成建筑空间的实体边界,如墙体、地面、屋顶,也可以是不同性质的虚边界。“消解”这个词是从西方借译过来的,其哲学意义通常是说一种力量(或理念)对另一种的抵消或者瓦解。界面上的消解一般理解为界面在视觉上的消失或弱化。住区会所的模糊空间正是通过其界面之间的消解和转换,使得界面两侧的空间摆脱约束,得以实现城市与建筑、建筑内部与外部、人工与自然的相互渗透、转换和融合,为城市景观带来新的气象。2.1.1形式的消解通过挖空、架空、局部退让等形式的消解手法,弱化、模糊化建筑的界面,进而模糊空间与功能之间的对应关系,产生从二维平面到三维甚至四维空间状态上的复杂、意义丰富的模糊空间,为使用者提供承载多种可能性行为的场所。例如:将屋顶作为对公众开放的活动和观景空间,是顶界面的消解手法,将传统意义的屋顶形式进行转化、消除,将建筑融于场地。江苏盐城的水边会所,通过对建筑体量的拉伸、环绕和折叠等手法,形成内院以丰富空间和景观的层次、亲近水面和利用屋顶以延展可活动和观景的空间的效果,并由此加强了空间的通透性、层次感和流动性,形成一系列的模糊空间(图1)。建筑底部用数个竖起的钢柱局部架空,是对基座进行消解,形成的模糊空间,以回应场地的软地基对桩基的需要(图2)。2.1.2材料的消解材料的消解主要是通过材料的“透明”特性对建筑的空间意向做出诠释。通过外墙、隔墙、屋顶等水平和竖直界面的透明属性处理,借着空间之间视线的贯穿和渗透的变化,空间有了多层次表现,为人们创造了丰富而细腻的感官体验,通常出现在室内空间与室外空间直接相邻的界面。如靠近庭院、室外广场、街道等的墙面运用大面积的透明玻璃、半透明玻璃、镜面玻璃、轻薄石材、多孔金属板、金属网格、百叶、聚碳酸酯板等以及屋顶使用玻璃顶或局部玻璃顶,在引入自然光的同时,把室外空间引到室内,增加会所内部与室外环境视线交流的界面,满足人们亲近自然的情感需求,同时使内部结构和空间深度在建筑表皮层面得以反映,丰富了建筑外部造型的动感变化(图3)。 2.2形体的加减法构成 形体的加减法即是形体的建构和解构的过程。在模糊空间的营造中,可以在形状、体量、方向上交织使用加法和减法,使空间变化丰富。主体建筑外加设的雨蓬、挑台、台阶与平台、装饰性构架、多孔金属板、片墙、外廊、遮阳飘板、标志物等营造出来的模糊空间皆为使用叠加、覆盖、穿插、附加、重复等“加法”所得。例如台阶与平台常常用作会所户外活动的滞留空间,变换着等候、聚会等多种空间角色。中庭、边庭、庭院、凹入式入口等是通过切削、挖空等减法营造出的模糊空间。住区会所中广泛使用的中庭空间,打破各层楼板之间的纵向分隔,使建筑空间在竖直方向上连为一体,形成多视角的立体空间,包含有休息等候、交往、咨询联系、收银结算等多项功能,各种人流交汇于此,交流、洽谈、活动、停留,承载着使用者对生态、文化、情感等多方面生理和心理的高层次需求。南京香榭岛的低密度住宅区会所将入口广场、入口门厅、室内两层通高中庭连续起来,形成一个有张有弛、互相贯通的空间序列。中庭内部有植物生长,顶部大面积天窗完全以玻璃覆盖并能利用自然光。天窗的朝向为南京地区夏季主导风向:东南向,冬季可以通过天窗获得自然光和太阳辐射热。春秋季节打开天窗还有利于通风,夏季则可以利用遮阳百叶调节角度,使漫射光可以进入。 2.3光与影的结合 著名的美国现代建筑师路易斯·康说过:“材料是消耗了的光”,“设计空间就是设计光亮”。阳光下产生的强烈光影,通过建筑的材料、质感、虚实、透明度、荧光度、反射度等特质使物体得以成为物体,它将空间和形式联系起来。在节约能源、保护自然生态环境、实现可持续发展等方面,建筑更是离不开自然光的作用,以满足采光、取暖等功能需要。引入自然光与影,为会所建筑的模糊空间提供了功能上乃至精神上的效用。自然光线通过侧窗、天窗、庭院、中庭、边庭等进入空间,在空间中折射、镜面反射、漫反射、透射,能通过模糊空间界面的凹凸变化来体现虚实的对比,完善和划分空间,赋予墙体以色彩,使材料质感更加动人,赋予场所特定的性格。深圳华侨城会所是建筑大师、普利兹克奖得主理查德·迈耶在中国的第一个建成作品,白色金属板的使用以及对光影效果的控制是设计最突出的特色(图6、图7)。在室内,自然光从天窗与垂直遮阳帘透射进来,通过白色的大型无缝可丽耐板墙面将光影很好地烘托。随着一天当中不同时间和一年中不同季节的太阳照射角度的不断变化,会所的室内外光影效果也随之改变,营造出丰富的空间效果,身处其中,可以体会到时空的推移和变换。 3结语 模糊空间优化了建筑环境,丰富了空间类型,亲和自然环境,支持人的休闲行为。住区会所的建筑方案设计的角度对模糊空间做了一些探讨总结,借此抛砖引玉,共同探讨,以期在设计中创造出更加宜人的人居环境和交往空间。 作者:周静 贾德恒 单位:南京工程学院建筑工程学院 住区论文:寒地住区高层建筑设计论文 1节能布局 我们经常说到“寒地建筑要像花朵一样开向阳光”,其主要是指从高层主体的建筑平面空间布局与朝向选择、建筑围护结构材料的布局等两方面来考虑建筑节能问题。寒地高层建筑的围护结构本身就应该是一种节能布局形式,主要表现在主体的外围护结构材料的节能布局方面(简称材料的节能布局)、建筑主体空间的节能布局(简称空间的节能布局)。 1.1空间的节能布局 太阳拥有巨大的辐射能量。“据有关资料分析,每年地球接收的太阳能量有60亿千瓦。……从某种意义上讲,地球本身就是巨大的太阳能接收器。”由于太阳高度角的原因,寒地住区建筑的南北向室内空间形成明显的冬暖夏凉的特点,且南北空间室内温差能够达到3℃左右。通常情况下,人们希望停留在南向空间中,因南向空间的热舒适度更加宜人。因此,在寒地住区建筑布局中,人们十分珍惜阳光所带来的温暖及舒适度,设计师应关注阳光对于寒地住区建筑节能问题的影响。在寒地住区的住宅建筑规划中,应充分考虑日照问题,尤其是住宅建筑单体的布局和朝向选择方面,应使住区建筑单体的布局和朝向能够实现接收最大量的太阳辐射热能。“如北纬40°~45°地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多2倍。而在夏天,东、西向所得到的能量比南向多2.5倍,不同朝向及不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。”在寒地住区建筑单体及群体布局时,首先应考虑环境、气候等因素,按不同地区的太阳高度角情况进行住区建筑的日照分析,获得每日冬季日照时间。在围护结构布置时,建筑南向开窗的面积应尽可能大些,这样可以充分接纳阳光进入室内。在满足采光条件下,北向和西向的建筑开窗面积可以小些,减少热损失,保持舒适的室内热环境。这一点在东北传统民居中就有充分体现(见图1),可以在传统民居中看到的节能思想主要有:第一方面,传统房屋南、北向开窗面积的差异显著,南向开窗面积大,利于获得更多的阳光,北向开窗面积小,便于防止冬季冷风渗透,减少能量损失;第二方面,居室内设置冬季储存蔬菜的地下空间(俗称地窖或菜窖),它从调节室温的角度,可以利于冬季室内升温,夏季室内降温;第三方面是塑料大棚的围护墙体设置也考虑了南向光线的获得及北向冷空气的防护问题;另外,还有屋顶采用的木屋架及室内顶棚与屋面之间的构造层次的处理等方面,都有利于冬季保温及夏季隔热。从以上几个方面可以看到,东北传统民居中具有许多朴素的节能思想,这对于寒地住区建筑的节能设计都将产生积极有效的影响。 1.2材料的节能布局 高层建筑主体布局中应考虑建筑的功能需求,哪些空间须布置在较好的朝向,需要接收大量阳光,根据实际需要其围护构件可以尽量做得通透些,更有利于吸纳光线,阳光与景观都从这一侧被引入建筑中。相反,寒地高层建筑有些空间不需要日照,对阳光没有严格要求或不需要布置在有利朝向(南向或东向),根据实际需要其建筑围护构件可以尽量做得厚重些,可以更有利于抵御冷风渗透,具有足够的保温能力,后者就涉及到材料的节能布局问题。材料节能布局是指高层建筑的围护结构在设置时通透与厚重问题的思考。要把建筑中好的朝向尽量安排适宜接收阳光、视线无遮挡、私密性不严格的空间,如寒地住区高层住宅的起居室、书房、健身房等,就比较适合,它需要选择通透性的材料,其节能原理如同花房一样,气密性、保温性和隔声性等均较好的玻璃材料便成为设计师的首选,将其做成幕墙,不仅可将阳光全部接收进入,也可以起到一定的屏挡、围护作用。 2平面及体型的节能选择 在寒地住区高层建筑中,建筑单体的外围护墙体的耗能基本上占建筑整体耗能的1/4左右,也就是说,通过墙体、楼面、门窗等渠道,将能量从室内源源不断地运送到了室外。笔者认为,在建筑形体设计时,一定注意减少形体变化,尽量让平面做到“抱团”“紧凑”。当采用这样的平面形式后,建筑单体的外露墙体与楼板的面积会大量减少,同时,很好地控制了建筑的体形系数,建筑耗能也会相应地随之减少,如某些建筑的圆形、椭圆形、六边形等平面就是比较理想的形式。因此,基于寒地住区高层建筑的节能考虑,在住区高层建筑的形体设计时,应注意不宜复杂,减少变化与分支,尽量“抱团”处理。高层建筑的平面形状千姿百态,最基本的是正方形、矩形、三角形、圆形、菱形等,或是上述形式的变体和组合体,选用哪种平面主要取决于总体构思、设计对象的功能、技术条件和自然气候与环境等因素。作为建筑师应努力创造出新颖别致、与众不同的建筑形象,采取功能与内在性格相一致的形式,并与周围多种环境要素相协调,给建筑和城市带来生机。通常情况,寒地高层建筑平面选型要像一个“熨斗”形,它是一种节能型平面。“熨斗”形是三角形与圆形的结合形,锐角形成两条竖棱线锋刃尖利,其锐角多做切角处理,形成三短边的折面小山墙,在空间占地和体形变化上产生奇特的视觉效果。圆形是最完美的图形,以最少外墙长度得到较大面积,比同面积的方形平面的外墙长度减少10%。在体积相等时,比正方体体形的建筑外墙面积减少约8%,所受风力比类似矩形或方形少30%左右。“熨斗”形平面集中了圆、三角形的优点,具有奇特的视觉艺术效果,所受风力比其他平面形状少、外墙比同面积(或同体积)的方形或矩形的长度少。 3围护墙体的节能设计 3.1外墙采用轻质高效保温的外保温设计 寒地住区高层建筑的主体结构常采用框架或剪力墙结构,有时短肢剪力墙也应用于小高层住宅中。为减少主体结构荷载及满足保温、隔热需要,围护结构填充墙多使用轻质高效保温材料。常用做法包括:粘土多孔砖及粘土实心砖的复合墙体、陶粒混凝土空心砌块、空心砖岩棉夹心复合墙体等。住区建筑的围护结构墙体保温可分外保温和内保温等两种方式,存在的问题较多,如冷凝水、节能效果并未达到设计要求等。 3.2减少轻质保温材料的使用 寒地住区高层建筑的围护墙体不宜采用轻质保温材料,主要是指外保温的聚苯乙烯泡沫板及岩棉板等。究其原因是轻质保温材料的寿命与强度同建筑主体结构的寿命不能达到同步,一栋多层住宅寿命可以是50年,小高层、高层少则70年,多则上百年。在使用年限及强度方面,笔者认为轻质保温复合墙体存在不足:首先是抗震性能及整体性差,与建筑主体结构构件的连接不好;第二方面是饰面材料受限,因其不能承受外部装修贴、挂,材料本身不能承受较大荷载,在外墙上实现不了贴挂石材、粘外墙砖及安装装饰构件,像铁艺护杆等;第三方面是加工、装修受限,有振动的凿、刨等装修施工不能承受;第四方面是外饰面效果较差,在饰面施工不精细时,从外观上甚至能够看到保温材料的轮廓形状,很不美观,不及外墙砖及石材等的饰面效果,有时墙表面易出现裂纹,安装不好会出现大片剥落;第五方面是出现冷桥,在复合墙体中,由于钢筋混凝土的框架梁柱、剪力墙等部分构件的嵌入,墙体内容易造成冷桥,致使出现保温、隔热的薄弱环节,这部分热损失约占整个建筑的5%~13%;第六方面是安全性差,这些复合保温材料分布于建筑外墙的外保温的位置,甚至窗台外侧,在室内装修施工作业时,容易误认为是墙体的实体部分,存在不安全隐患。因此,寒地住区建筑外墙材料若采用轻质保温材料时,则上述内容应得到关注,采取有效的构造措施加以克服。 3.3采用的混凝土空心砌块 该类材料保温效果好,又具有一定强度,弥补了轻质复合材料墙体的一些缺陷,在欧、美各国采用混凝土空心砌块方面取得了不少研究成果。美国的TB型保温隔热复合砌块将砌块分成内、外两块,中间夹有1in~2in厚的高效保温材料;“芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚氨酯保温材料,300mm厚,传热系数K=0.25W/(m2•K)~0.28W/(m2•K),某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。” 4新技术的节能运用 太阳能、风能等作为一种清洁的绿色能源,在建筑领域具有非常广泛的应用前景。在寒地住区的高层建筑设计中,也要尝试这些能源的应用,如被动式、主动式太阳能的利用,还有零能耗技术、地源热泵技术、生物质能技术、水资源的循环利用、屋面植被化与自然绿化等,这些新技术的应用既可以推动可持续战略走向实施,又是时代与社会发展、节能减排的必然结果。 5结语 从寒地住区高层建筑主体的空间布局、体型选择、围护结构设计、新技术运用等方面来尝试解决寒地住区高层建筑的节能问题,希望能够深刻认识高层建筑的未来节能设计方向,指导我们今后的建筑设计及工程实践。 作者:牟晓梅戴路滨孙清军单位:黑龙江科技大学建工院哈尔滨工业大学建筑学院 住区论文:住区会所中的模糊空间设计论文 1住区会所中引入模糊空间的必要性 1.1适宜于生态化 在生态与可持续发展的背景下,建筑节能问题不能简单地依赖于提高采暖技术和空调系统的效率、降低人工照明能耗等设备技术手段来解决,而是需要建筑自身在设计层面立足节能进行系统性的建构。模糊空间作为建筑空间设计的重要手法,是一种朴素的节能策略,其作为联系室内外的空间,为人们提供了充分与环境发生互动的可能性。双层玻璃幕墙、多孔金属表皮、百叶状表皮、中庭、边庭、庭院、屋顶花园等模糊空间,直接关联于建筑的自然通风、日光照射、绿化布局、水体蓄能调温、噪声衰减等物质和物理性能,可以有效改善建筑微气候,实现内部空间与自然生态系统的共融。 1.2建筑空间的多义性处理,激发场所的活力 现代建筑特定空间的功能由单一化走向多样的复杂化。模糊性总是伴随着复杂性而出现,复杂性意味着因素与联系的多样性。住区会所的庭院空间通过引入植物、水体、小品等元素,满足人们亲近自然的情感需求,同时,将各内部空间动、静分区,解决采光、通风等问题。人们也可以在会所庭院里行走、驻足、休憩、冥想、集会、宴宾等。适当加宽的走廊不仅仅具有交通疏散的功能,也可成为书法、绘画等的展示空间,或成为交往空间。 1.3促进交往,增加邻里情感 模糊空间,其开放的空间形态,有利于周围空间属性的进入,使其很大程度上作为公共空间存在,使人们的交往自然而然的发生,如散步、闲谈、健身、休息等行为由于空间的交互而被自然地引发;又由于空间的形式和功能的复合多样,营造出丰富多彩的空间氛围,激发了多样的社会生活,吸引了异质人群的聚集,增加了邻里交往几率,从而赋予空间更浓郁的人情味和亲切感。 2营造模糊空间的设计策略 2.1界面的消解 “界面”是模糊空间形成过程中的重要元素,它可以是围成建筑空间的实体边界,如墙体、地面、屋顶,也可以是不同性质的虚边界。“消解”这个词是从西方借译过来的,其哲学意义通常是说一种力量(或理念)对另一种的抵消或者瓦解。界面上的消解一般理解为界面在视觉上的消失或弱化。住区会所的模糊空间正是通过其界面之间的消解和转换,使得界面两侧的空间摆脱约束,得以实现城市与建筑、建筑内部与外部、人工与自然的相互渗透、转换和融合,为城市景观带来新的气象。 2.1.1形式的消解 通过挖空、架空、局部退让等形式的消解手法,弱化、模糊化建筑的界面,进而模糊空间与功能之间的对应关系,产生从二维平面到三维甚至四维空间状态上的复杂、意义丰富的模糊空间,为使用者提供承载多种可能性行为的场所。例如:将屋顶作为对公众开放的活动和观景空间,是顶界面的消解手法,将传统意义的屋顶形式进行转化、消除,将建筑融于场地。江苏盐城的水边会所,通过对建筑体量的拉伸、环绕和折叠等手法,形成内院以丰富空间和景观的层次、亲近水面和利用屋顶以延展可活动和观景的空间的效果,并由此加强了空间的通透性、层次感和流动性,形成一系列的模糊空间。建筑底部用数个竖起的钢柱局部架空,是对基座进行消解,形成的模糊空间,以回应场地的软地基对桩基的需要。 2.1.2材料的消解 材料的消解主要是通过材料的“透明”特性对建筑的空间意向做出诠释。通过外墙、隔墙、屋顶等水平和竖直界面的透明属性处理,借着空间之间视线的贯穿和渗透的变化,空间有了多层次表现,为人们创造了丰富而细腻的感官体验,通常出现在室内空间与室外空间直接相邻的界面。如靠近庭院、室外广场、街道等的墙面运用大面积的透明玻璃、半透明玻璃、镜面玻璃、轻薄石材、多孔金属板、金属网格、百叶、聚碳酸酯板等以及屋顶使用玻璃顶或局部玻璃顶,在引入自然光的同时,把室外空间引到室内,增加会所内部与室外环境视线交流的界面,满足人们亲近自然的情感需求,同时使内部结构和空间深度在建筑表皮层面得以反映,丰富了建筑外部造型的动感变化。 2.2形体的加减法构成 形体的加减法即是形体的建构和解构的过程。在模糊空间的营造中,可以在形状、体量、方向上交织使用加法和减法,使空间变化丰富。主体建筑外加设的雨蓬、挑台、台阶与平台、装饰性构架、多孔金属板、片墙、外廊、遮阳飘板、标志物等营造出来的模糊空间皆为使用叠加、覆盖、穿插、附加、重复等“加法”所得。例如台阶与平台常常用作会所户外活动的滞留空间,变换着等候、聚会等多种空间角色。中庭、边庭、庭院、凹入式入口等是通过切削、挖空等减法营造出的模糊空间。住区会所中广泛使用的中庭空间,打破各层楼板之间的纵向分隔,使建筑空间在竖直方向上连为一体,形成多视角的立体空间,包含有休息等候、交往、咨询联系、收银结算等多项功能,各种人流交汇于此,交流、洽谈、活动、停留,承载着使用者对生态、文化、情感等多方面生理和心理的高层次需求。南京香榭岛的低密度住宅区会所将入口广场、入口门厅、室内两层通高中庭连续起来,形成一个有张有弛、互相贯通的空间序列。中庭内部有植物生长,顶部大面积天窗完全以玻璃覆盖并能利用自然光。天窗的朝向为南京地区夏季主导风向:东南向,冬季可以通过天窗获得自然光和太阳辐射热。春秋季节打开天窗还有利于通风,夏季则可以利用遮阳百叶调节角度,使漫射光可以进入。 2.3光与影的结合 著名的美国现代建筑师路易斯•康说过:“材料是消耗了的光”,“设计空间就是设计光亮”。阳光下产生的强烈光影,通过建筑的材料、质感、虚实、透明度、荧光度、反射度等特质使物体得以成为物体,它将空间和形式联系起来。在节约能源、保护自然生态环境、实现可持续发展等方面,建筑更是离不开自然光的作用,以满足采光、取暖等功能需要。引入自然光与影,为会所建筑的模糊空间提供了功能上乃至精神上的效用。自然光线通过侧窗、天窗、庭院、中庭、边庭等进入空间,在空间中折射、镜面反射、漫反射、透射,能通过模糊空间界面的凹凸变化来体现虚实的对比,完善和划分空间,赋予墙体以色彩,使材料质感更加动人,赋予场所特定的性格。深圳华侨城会所是建筑大师、普利兹克奖得主理查德•迈耶在中国的第一个建成作品,白色金属板的使用以及对光影效果的控制是设计最突出的特色。在室内,自然光从天窗与垂直遮阳帘透射进来,通过白色的大型无缝可丽耐板墙面将光影很好地烘托。随着一天当中不同时间和一年中不同季节的太阳照射角度的不断变化,会所的室内外光影效果也随之改变,营造出丰富的空间效果,身处其中,可以体会到时空的推移和变换。 3结语 模糊空间优化了建筑环境,丰富了空间类型,亲和自然环境,支持人的休闲行为。住区会所的建筑方案设计的角度对模糊空间做了一些探讨总结,借此抛砖引玉,共同探讨,以期在设计中创造出更加宜人的人居环境和交往空间。 作者:周静贾德恒单位:南京工程学院建筑工程学院 住区论文:可持续的住区水环境刍议论文 [摘要]:住宅产业的快速发展,带动了水景住区的建设。水景住区正成为市场和社会关注的焦点。但是,由于水资源的日益紧张、水污染加剧、水质下降、水资源循环遭到破坏等,如何保持住区水环境的可持续发展已经成为迫切需要解决的问题。 [关键词]:可持续发展;住区水环境;水景设计;生态 可持续发展思想是随着人类生态环境意识的逐渐增强,以及人与人、人与自然的联系而逐步形成完善的。所谓可持续发展就是既要满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的努力构成危害的发展,可为了实现城市环境的可持续,必须对城市水环境加以治理。 水环境的可持续是城市可持续发展的重要方面之一。首先,水是生命的源泉,水环境的可持续发展直接影响人类的生存环境以及人类的健康发展;其次,城市的经济发展也离不开良好水环境的支持,只有二者协调发展才能实现真正的可持续发展;再则,水环境本身就是自然环境不可分割的一部分,也是生态环境的重要一环。水环境的可持续也是保证生态环境的重要基础。 住区水环境是城市水环境的组成部分。居住区的水体在使其成为住区水生态系统的同时,应充分利用各种水景处理手法,来达到改善环境与人工净化水体,蓄积雨水,补充地下水的作用。水体除了以上的作用以外,还具有改善区域微气候的作用。 在住区水环境的可持续设计中,首先要有城市的宏观生态意识,从城市的整体生态平衡与发展,甚至从更为宏观的区域来进行考察。在此基础之上,再以优化住区水环境的目的出发进行可持续的设计。 1、想要设计出符合可持续发展观的绿色水景就要对水景观的设计形式有个基本的认识: 首先水体平面形式可分为几何形式和不规则形式两种。西方古典园林的水体常采用几何形式,在现代环境中也常常采用这种形式,水面一般都不大,采用人工形式营造。几何的构图以圆形方形等为基本构图元素,组合变化出丰富的造型,形成强烈的视觉效应。中国古典园林讲究自然,对于理水多采用自然的、不规则的水形,水体的岸线自然曲折,依自然地形迂回于建筑环境之间。现代的居住环境水体的设计中,追求自然绿色生态的环境主题愈来愈受到人们的重视,水体的形式也较多地采用不规则的形式。当然,各种平面形式的运用在现代的景观设计中并不是一成不变的,可以根据环境的主题,采用多种的表达方式。 其次设计中通过控制水的运动形式将水景分为动水和静水。借此体现环境的不同气质。根据不同功能的空间要求采用动或静的水体。在人流活动较为密集的场所适当地采用动态的水景,使环境氛围活跃。但在住宅周边或私密半私密的空间中,水体要避免因混乱的水声对住宅群体产生噪声污染,所以静态的水景更能使环境显得安详幽雅。 2、在进行居住区水景设计时应注意以下3点基本要求: (1)满足功能性要求 水景的基本功能是供人观赏,因此它必须是能够给人带来美感,使人赏心悦目的,所以设计首先要满足艺术美感。水景也有戏水、娱乐与健身的功能。随着水景在住宅小区领域的应用,人们已不仅满足于观赏要求,更需要的是亲水、戏水的感受。因此,设计中出现了各种戏水旱喷泉、涉水小溪、儿童戏水泳池及各种水力按摩池、气泡水池等,从而使景观水体与戏水娱乐健身水体合二为一,丰富了景观的使用功能。水景具有微气候的调节功能。小溪、人工湖、各种喷泉都有降尘净化空气及调节湿度的作用,尤其是它能明显增加环境中的负氧离子浓度,使人感到心情舒畅,具有一定的保健作用。水与空气接触的表面积越大,喷射的液滴颗粒越小,空气净化效果越明显,负离子产生的也越多。设计中可以酌情考虑上述功能进行方案优化。 (2)环境的整体性要求 水景是工程技术与艺术设计结合的产品,它可以是一个独立的作品。但是一个好的水景作品,必须要根据它所处的环境氛围、建筑功能要求进行设计,并要和建筑园林设计的风格协调统一。水景的形式有很多种,如流水、落水、静水、喷水等而喷水又因有各式的喷头,可形成不同的喷水效果。即使是同一种形式的水景,因配置不同的动力水泵又会形成大小、高低、急缓不同的水势。因而在设计中,要先研究环境的要素,从而确定水景的形式、形态、平面及立体尺度,实现与环境相协调,形成和谐的量、度关系,构成主景、辅景、近景、远景的丰富变化。这样,才可能做出一个好的水景设计。 (3)运行的经济性 在总体设计中,不仅要考虑最佳效果,同时也要考虑系统运行的经济性。不同的景观水体、不同的造型、不同的水势,对耗能的需求不同,即运行经济性是不同的。通过优化组合与搭配、动与静结合、按功能分组等措施都可以降低运行费用。例如,按功能分组设计,分组运行就可以节省运行费用。平时开一些简单功能以达到必要的景观目的,运行费用很少;节假日或有庆祝活动时,再分组开动其它造景功能,这样可以实现一定的运行经济性。 3、近年,随着我国住宅建筑领域的大发展,水景已成为建筑景观设计的重要组成部分。 从住宅小区到城市广场的环境设计都在加大水体、水景在环境中的应用,涌现出了大批亲水住宅和水景喷泉广场。但是水景的现状却令人堪忧。许多城市在水景设计中还存在许多不尽如人意、不合理的问题。与南方相比,北方地区显得尤为严重。我国北方普遍干旱缺水,一些城市不顾及这一客观条件,盲目地滥建大型喷水池,构筑大型景观,一到冬天便无法使用,造成了场地和设备的浪费;有的喷水设施锈迹斑斑、杂乱无章;有的池内充满杂物不易清理,这些水景不但没有美化环境,反而破坏了环境。 正因为水景所存在的这些问题,才需要设计师在设计水景时考虑到地域水资源的状况,尤其是在水源缺乏的地区应该如何设计水景,从而设计出符合可持续发展的绿色水景。 (1)小而精的原则 在北方比较缺水的城市,居住环境中的人工水景要谨慎考虑,尽量节约用水。对于自然存在的如水塘、水池、河流,应加以充分的利用,尽量减少开挖大的水面,应以小而精取胜,多用点、线状水体。同时,在设计的过程中,设计师应考虑到水体的养护问题。例如小水体面积小、自身循环能力差,如何使水循环起来并便于清理,使其真正做到“流水不腐”,是我们应该谨慎处理的问题。 (2)宜下不宜上的原则 此处的下与上是一种相对的关系,宜下不宜上指的是设计的水景尽可能与自然规律、地势相符合,除了特定的一些旱地喷泉,小面积的喷水外,不要设计太多的大喷泉。因为喷泉大多向上喷涌,是需要能量的支持它们来抵消重力影响的,是需要耗费大量能源。因此,为了使水景能符合可持续发展的原则,在现实中,我们最好能充分利用重力作用和原有的地形,用尽可能少的能量来营造尽可能美的景观。跌水、小水幕、水墙这些表现形式就比较符合这一观点。这类水景实际上是瀑布的一种变形,通过一系列台阶将水流落差降低,同时降低了水和能源的消耗,减少了噪音,丰富了景观的变化。 (3)宜虚不宜实的原则 在水资源缺乏的地区,虚的水景也是很好的解决方法。此处的虚水是相对于实际水体而言的,它是一种意向性的水景,是用具有地域特征的造园要素如石块、沙粒、野草等仿照大自然中自然水体的形状,从而暗示出水的意念。这种表现形式在许多水源丰富的地区也被广泛采用,如澳门通向市督府的大路,采用当地的黑白沙石,以曲线形黑白相间铺装,犹如波浪一般,效果很好。又如台湾基隆河大佳段河川绿地广场设计中,在铺地中拼接海洋生物图案和模型,使人自然联想到海洋,暗示并深化了主题。 (4)科技为先的原则 现代城市水景最引人注目的就是应用现代科技手段形成的水景效果。科学技术的进步使得水景的表现形式更加多样化、自由化。而各种新材料和新技术的运用,也使水景的可持续发展成为可能。过去,许多水景由于耗材多、没有先进的水景配置,严重浪费了水资源,让许多水白白的流走。新技术和新材料的运用使水体可以循环利用,降低了水景的成本,节约了大量的水资源,解决了许多地方的缺水问题,使水景的营造成为可能。许多缺水的城市完全可以利用雨水、中水、海水、太阳能等来满足水景设计的需要,这些都是在过去所无法利用和实现的。我们可以看到,比较有前瞻性的小区纷纷在小区内建设了面积较大的中水处理站和雨水采集回收系统。 (5)遵循自然的原则 不合理的水景规划与设计无疑是对原有自然环境的破坏,有时甚至难以弥补。因此,设计师应对该地区的自然环境、地形地貌等进行详尽的调查,从而设计出符合该地区自然生态的水景。其次,许多水景在施工的过程中,往往在水底做很厚的防水层,从而使水与周围的环境完全隔离,这也是对原有自然环境的破坏。所以,设计师应该尽量少的变动原有的地形地貌,并保持与周围自然环境的联系,才能营造出符合可持续发展原则的绿色水景。 (6)可持续发展原则 ①水景能源利用的可持续原则 水景系统的能源消耗应在设计中根据具体情况,尽量采用可再生能源。如不具备使用可再生能源条件,也可采用低能耗设计方案和设备选择。 ②采用可持续的构造设计原则 具体为:无害化-采用对环境的负作用及损害最低的方案,避免在使用对其他自然环境掠夺式破坏的材料;如避免大量使用破坏山体的山石。生态化-水体池岸、河道等的设计要有利于水环境的生物、植物、鱼类的生存;节能化-从住区水环境的生命周期来考察、评估设计方案,优选低能耗的方案;综合化-综合审美要求与功能要求、经济与实用、生态效用与日常维护、保养等多方面的要求。 ③文化的可持续 体现为传统与现代的结合、本土化的设计等。治理自然环境在很多时候也必须与人文环境的治理同时进行,才能取得成效。比如,没有城市卫生的观念以及相应的制度保障,就不可能实现对城市环境污染的治理。中国的7座城市被列入环境污染的前10名,与其说是由于经济发展水平所致,不如说是更缺乏与经济发展水平相适应的文化要素。文化是城市环境的灵魂。一个优秀的居住区不仅要与周围的自然环境浑然一体,而且必须要有文化内涵,要与民族文化传统融为一体。构建一个完善的社会,必须有良好的文化环境,这个社会的发展才是可持续的。 结束语: 可持续的住区水环境是理想人居环境的有机组成部分。可持续的住区水环境的设计是一个多学科、多专业共同努力协调的结果。在可持续的住区水环境的设计中,要避免过于理想化的冒进态度,而应该因时因地因类制宜,根据居住区的自然、经济、人文等各方面条件来选择技术及应用技术的程度,充分照顾业主、住户的接受程度,不但要创造生态可持续的水环境,而且要保证其可持续的运行与使用。 住区论文:系统评价设计住区室内外环境论文 论文摘要:在建筑界内出现了很多建筑设计人员在做设计时堂而皇之的将生态这个词用在自己的设计说明之中,但实际根本就没有从这个词真正的根源思考,鉴于这种情况从理论根源阐述生态这一词的意义。分别谈一下生态建筑的设计要点,及生态住宅原则等等。 论文关键词:生态生态建筑生态住宅 什么是生态?生态源于人类对自身生活条件的不断提高,健康就成了目前人类最关心的话题。世界卫生组织(WHO)对健康的定义是,所谓“健康”就是指人在身体上、精神上、社会上完全处于良好的状态。据此定义,而“健康住宅”不仅仅是房地产住宅+绿化+社区医疗保健,并且是指在生态环境、生活卫生、立体绿化、自然景观、噪音降低、建筑和装饰材料、空气流通等方面,都必须以人的健康为根本。因此人在这个墓础上发展上,建立了生态建筑,为人类提供舒适居住环境的场所。作为一名建筑设计人员在设计的时候应该时时刻刻从生态角度考虑问题,下面其体谈谈设计中的问题 1生态建筑设计要点 生态住宅设计,指的就是综合运用当代建筑美学、建筑技术科学、人工环境学、生态学及其它科学技术的综合成果,把住宅建造成一个小的生态系统,为居住者提供舒适、健康、环保、高效、美观的居住环境的一种设计实践活动。这里所说的“生态”绝非一般意义的绿化,而是一种对环境无害而又有利于人们工作生活的标志。 在工程实施过程中,生态住宅涉及的技术体系极其庞大,包括能源系统(新能源与可再生能源的利用)、水环境系统、声环境系统、光环境系统、热环境系统、绿化系统、废弃物管理与处置系统、游憩系统和绿色建材系统等。简单说来,其技术策略主要体现在以下几个方面: 住宅区物理环境(声、光、热环境)与能源系统设计,包括建筑规划、建筑单体设计、建筑能源系统的设计等,同时又与绿化设计以及建材的选择息息相关,是当前生态住宅设计中最重要而又最容易被忽视的问题,智能化住宅区,包括信息管理和通讯白动化、物业管理自动化、设备自动化控制、安全防护自动化以及家庭智能化等。 1.1水资源的节省以及废弃物处理 从这个思路出发,要实现住宅设计生态化,需综合考虑三个方面的因素:住宅住区规划。建筑单体设计(包括建筑造型、朝向、定位以及细节处理如维护结构材料选择、保温方式、门窗形式等);建筑物内的环境控制系统设计。下面将从风环境设计、白然景观、光环境等方面,分别阐述可应用到生态住宅设计中的相关技术。 1.1.1住宅区风环境设计 建筑物布局不合理,会导致住区局部气候恶化。高层建筑由于单体设计和群体布局不当而导致强风卷刮物体撞碎玻璃的报道屡见不鲜。很多事例提醒规划师和建筑师,风环境和再生风环境问题已不容忽视。然而,可能是对室外风环境的预测不够重视或缺乏有效的技术手段,当建筑师们在对建筑住宅区进行规划时,更为常见的做法是过多地把注意力集中在了建筑平面的功能布置、美观设计及空间利用上,而很少(或仪仅凭经验)考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响。事实上,良好的室外风环境,不仅意味着在冬季风速太大时不会在住区内出现人们举步维艰的情况,还应该在炎热夏季有利于室内自然通风(即避免在过多的地方形成旋涡和死角)。从这一点上来说,在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。 1.2绿化‘水景设计和防止住区热岛现象 住宅区周围建筑的热环境不仅和气流流动有关系,同时还和住宅区建筑周围的辐射系统有关。受住宅设计中建筑密度、建筑材料、建筑布局、绿地率和水景设施等因素的影响,住宅区室外气温有可能出现“热岛”现象。“热岛”现象在夏季的出现,不仅会使人们高温中暑的机率变大,同时还促使光化学烟雾的形成,加重污染,并增加建筑的空调能耗。合理地建筑设计和布局,选择高效美观的绿化形式(包括屋顶绿化和墙壁垂直绿化)及水景设置,可有效地降低热岛效应,获得清新宜人的室内外环境。 特别值得指出的是,生态住宅不等于简单地提高绿化率,如果住宅区绿化仅仅使用大规模绿地而不考虑与林地、水景设施以及自然通风等手段有效地结合起来,不仅不能充分发挥林地在改善室外热环境方面的巨大作用,还会把大量的金钱浪费在绿地浇灌上,可谓得不偿失。在绿化系统设计中如何改善住宅区室外环境,除了避免以上误区外,还应做好两个方面的工作:一是合理选择和搭配绿化植物和水景设置,要与整个小区的热环境设计协调起来,除了给人以视觉上的美感外,还应充分发挥植物、水在改善住宅区微气候方面的作用。二是设计中要以人为本,如果绿化设计的最后结果是把人和绿色隔绝开来,仅仅“可以远观而谢绝入内”是不可取的。 1.3日照、遮阳与采光 太阳辐射是影响居室热环境的一个重要因素,同时也是影响住户心理感受的重要因素。遮阳问题是指由于建筑物的外形设计、特别是凸凹变化的外型而引起的建筑围护结构(墙和窗等)实际按受的太阳辐射热量减少的问题。相应的,互遮阳则是指由于建筑群布局而影响到建筑物实际接受的太阳辐射热量减少的问题。 自然采光有利于人体健康和提高工作效率.我国北方冬季对自然采光就有严格要求。在住宅区规划与单体设计中需仔细考虑遮挡和自遮挡对自然采光乃至建筑物的热环境的影响。 1.4外围护结构布置 这里主要是指外墙和外窗等围护结构的布置,体型系数这一概念并不能充分反映外围护结构对建筑物热环境的复杂影响。实际上,对于不同朝向角和倾角的外墙和外窗,由于当地主导风向的不同而造成的渗透情况的不同,外表面的对流换热系数也相差很大,接受的太阳辐射随着时间变化而千差万别,夜间背景辐射状况也不相同。比较好的解决方法是利用目前国内外比较流行的建筑物能耗模拟软件(如美国的DOE一2,国内的DSeT,等等)进行模拟分析,才能得到一个比较合理的方案。 1.5噪声和污染的防止和控制 住宅区规划应有效地设计防噪系统,如将住宅区和主要交通干线相隔绝,防止主要交通干线的噪音传过来。污染控制问题也需重视,建筑物内部空气质量不好,一定是与室外空气污染有关,而通过有效的绿化、有效的组织建筑周围气流流动,可以改善室内空气品质。在设计初期,技术人员就应该深入现场进行调研和测试,检验当地的噪声或污染是否符合标准。如果不能满足要求,一定要采取相应的补救措施。如果居室噪卢超标,可考虑采用错开设计的双层玻璃窗,既能有效降低噪声,又不影响自然通风的利用。 2生态住宅原则 生态住宅是运用生态学原理和遵循生态平衡及可持续发展的原则,即综合系统效率最优原则,设计、组织建筑内外空间中的各种物质因素,使物质、能源在建筑系统内有秩序地循环转换,获得一种高效、低耗、无废无污染,生态平衡的建筑环境。这里的环境不仅涉及住宅区的自然环境,如空气、水体、土地、绿化、动植物、能源等,也涉及住宅区的人文环境、经济系统和社会环境。培育生态住宅概念主要是在这种观念的影响下,在住宅建设与发展中始终以生态问题为中心,在环保、绿化、安居、道路管网等方面进行系统规划与管理,使住宅区生态环境处于良性循环状态之中。 3生态住宅的技术策略 3.1追求舒适和健康是生态住宅的基础 生态住宅首先要满足的是人体的舒适性,例如适宜的温度、湿度以满足人体热舒适。此外还应有益于人的身心健康,如有充足的日照以实现杀菌消毒,有良好的通风以获得高品质的新鲜空气,以及无辐射、无污染的室内装饰材料等。在心理方面,生态住宅既要保证家庭生活所需要的安全性、私密性,又要满足邻里交往、人与自然交往等要求。健康还有另外一层很重要的含义,是指住宅与大自然的和谐关系。住宅应尽可能减少对自然环境的负面影响,如减少有害气体、二氧化碳的排放。 3.2追求高效是生态住宅的核心内容 所谓高效,是指尽可能有效地利用资源和能源,特别是不可再生的资源和能源。我们知道,建筑业以及与建筑业相关的其它产业(如建材生产、运输等)消耗了大量的能源和资源。而生态住宅正是要杜绝这种粗放、浪费的模式,以最低的能源、资源成本去获取最高的效益。 3.3追求美观是生态住宅与大自然相和谐的完美境界 生态住宅与大自然相和谐不仅体现在能量、物质方面,也同时体现在精神境界方面,包括生态住宅与自然景观相融合,与社会文化相融合。生态住宅立足于将节约能源和保护环境这两大课题结合起来,所关注的不仅包括节约不可再生能源和利用可再生洁净能源,还涉及节约资源(建材、水)、减少废弃物污染(空气污染、水污染)以及材料的可降解和循环使用等,因而它所占据的视点最高,所关注的领域也最广。 洁净能源的开发与利用。要尽可能节约不可再生能源(煤、石油、天然气),并积极开发可再生的新能源,包括太阳能、风能、水能、生物能、地热等无污染型能源。 充分考虑气候因素和场地因素。如朝向、方位、建筑布局、地形地势等。尽可能利用天然热源、冷源来实现采暖与降温。充分利用自然通风来改善空气质量、降温、除湿。 材料的无害化、可降解、可再生、可循环。建筑材料应尽可能利用可降解、可再生的资源,同时还要严格做到建材的无害化(无污染,无辐射)。 水的循环利用与中水处理。在适当的范围内进行雨水收集、中水处理、水的循环利用和梯级利用,特别是对于水资源匾乏的地区。 结合居住区的情况(规模密集、区位、周边热网状况)采取最有效的供暖、制冷方式。加强能源的梯级利用。 结合居住区规划和住宅设计来布置室外绿化(包括屋顶绿化和墙壁垂直绿化)和水体,以此进一步改善室内外的物理环境(声、光、热)。 使用本土材料、降低由干材料运输而造成的能耗和环境污染。 在技术成熟、经济允许的情况下,适当地使用新材料、新技术.提高住宅的物理性能。注重不同社会文化所引发的生活方式上的差异以及由此产生的对住宅设计的影响。提倡基于健康、节约的基础上的生活方式。 总之,生态住宅是多种技术集成的结果,它需要科学技术的进步,更不能离开在政府相关政策法规的鼓励和正确引导。只有在设计过程中各专业人员的相互合作与共同努力,综合运用当代建筑学、建筑技术科学、生态学及其它科学技术的成果,从技术、经济、环境、能源及社会等角度出发系统地评价与设计住区的室内外环境,才会有更多更好的生态住宅出现。 住区论文:现代住区水环境设计论文 一、水的景观特性 水景住区之所以深受人们喜爱,带给人们无穷的趣味,毋庸置疑是源于水自身的特性。 流动性:地球的重力使水从高向低不停地流动,这种位移的变化使水处于不断循环运动中,充分体现出水柔美、活泼的特性。而瀑布、海浪、激流、涌泉等不同程度的激烈状态带给人强烈的视听感受。此外,风这一时令要素也促成水的流动,在平静的湖面上,“风乍起,吹皱一池春水”,一派诗情画意。 倒影和反射:水的倒影能增加景深,扩大景面,产生虚实对比、交相辉映的画面。阳光下,水面波光粼粼,新绿、晴空和建筑交织变幻,视野收放开合;倒影、逆光、反射,波光晶莹,色彩缤纷,将建筑环境衬托得如诗如画。 可塑性:水是一种连续的物质,无形而消极,本身没有固定形状,但通过容器或喷头,却能塑造成多种形态。宋代画家郭熙在《林泉高致》中曾说:“水,活物也,其形欲深静,欲柔滑,欲,欲环绕,欲肥腻,欲喷薄……”,就极为详尽地描绘了水的多种多样的形态。 声、色特性:水本没有自己的声音,基底的不同,上部剩余空气的多少决定了水的声音。涓涓细流发出的悦耳动听的水声,瀑布、海浪发出的轰鸣都有益于营造空灵超脱的意境;水虽然没有颜色,是透明的液体,但自然界中的浮游生物和光线中青蓝色的反射作用赋予它丰富的颜色;周围环境颜色的映射,也使得水面可以随着景物色彩的变化而变化。 二、水景的开发和利用 亲水是人们的天性,水体的开发利用不仅可以营造“诗情画意”的景观效果,并且也能运用一定手段去拓展空间,延伸、引导空间,用设计师的创意理念去多样化地丰富景观环境内容,达到活化空间、创造情意。 空间的拓展:规模较大的面状空间,在环境空间中有一定的控制和空间拓展作用。一方面,水虚无的形态弱化了空间界限,延展了空间范围,有助于空间的拓展;另一方面,水中的倒影,不仅给水面带来光波的动感,使水面产生虚空间,产生开阔、深远之感。 空间的延伸引导:小规模的水面或点式水景,在环境中起着点景作用,构成空间的视觉焦点,从而起到引导作用,其布置较为灵活;并且这样的水景与水面大面积不同,更易与人直接产生戏水活动,不仅增强了对景观的参与性和趣味性,也满足了人们亲水的心理。 空间的层次:水景作为视觉对象,具有丰富的视觉层次。其多样的形态和可塑性,可以灵活组织成各种点、线、面式的水景,通过不同叠合的方式形成三维立体空间;并利用周围的环境,建筑掩映、分割和充实空间,起到点景、对景、背景的作用,获得丰富的空间层次。 三、实例分析(深圳华侨城波托菲诺二期纯水岸景观设计) 深圳华侨城波托菲诺二期纯水岸是深圳现代住区水环境设计的成功范例之一。 该项目占地面积80万平方米,总建筑面积108万平方米,二期纯水岸位于波托菲诺的腹地,地形绵延起伏,7万平方米的天然湖泊燕栖湖穿越其中,对面环以苍翠浓郁的荔枝林、高尔夫球场,北侧是已经建成的天鹅堡一期,西侧紧靠主题公园欢乐谷。区内空气清新,含氧量高,原始环境条件得天独厚。 设计理念: 以意大利海滨小镇PORTOFINO为蓝本,设计中融合了西方古代建筑和现代社区的特色,根据原有的自然特色,以尽量减少人工对原创的干扰为原则,创造了一个以水为媒体的主题水岸住区—享受自然,回归质朴。 水景设计: 基于对基地自然环境的充分了解,遵循开发的策划理念,设计上注重利用水景、硬质铺装、植物等多种造景元素,通过不同的水景处理方式既表达了东方人“天人合一”的自然观,也体现了有趣味的西方人的“维理”观念的特征。 入口广场的线状水景:住区的中部设计了一条轻松而令人陶醉的景观轴线:入口广场—休闲步行街—圣菲诺钟楼—水岸广场和码头,构图上反映出纯粹的意大利广场式布局和建筑装饰风格。入口处拾级跌落而下,顺着缓缓而下的休闲步行商业街,一缕水带在广场中部集结,黑色石材汀步交错浮于水面,细雨落下,溅起圈圈涟漪,是整个住宅小区的焦点和精华所在;尽端高大的钟楼偏向一侧,形成整个景观轴线的高度控制,与远端开阔的湖面形成强烈的对比。 燕栖湖的自然式水景:燕栖湖与天鹅湖水脉相通,设计中为了有效利用燕栖湖水面资源, 一方面尊重其自然式布景;另一方面结合建筑形式对水面轮廓进行了部分梳理改造,局部拓宽和挖进,整理邻水界面。这不但加大了湖岸线总长度,并且增加了水面的空间节奏感,消解了两岸较为硬质的景观物质;湖岸由叠石砌成,被各种自然植被覆盖,野趣横生,水面上根据高差设计了两处叠水瀑布,为止水如镜的湖面增加了无限的动感;湖水边缘自然延伸到了的TOWNHOUS的四组水庭、会所和泳池,沿着湖边或绿树成荫的小码头,以缓坡形式慢慢淹没深入湖面的入口广场,长长的木栈道顺着湖岸向水面延伸……湖水、建筑、植物融为了一个整体。 点状几何式水景:除却以上较大的水景以外,住区中还有分布于建筑组团内部的点状几何式水景。这些水景或是用麻石雕琢而成的吐水石面,或是由弧形水台形成的瀑布,或是刻有精致花纹的圆形铜质水钵与八角形的水池的组合体布置在各轴线的交汇处,甚或与燕栖湖连成一个整体,形成中心视觉焦点。 水景与人工要素的和谐处理: 人具有亲水性,喜欢和水保持近距离接触,用身体的各个部位感受它的气味、水雾和湿润。设计中在宽达5米的木栈道上面设置了木凳和木台基,可作休息之用,使人们长时间亲近湖面观赏大自然的美景;水岸广场延伸入湖水的缓坡,以及由青石板和鹅卵石铺砌而成泊船码头,即强化了港湾效果又让人们与水产生了直接的联系;湖畔步道满铺方砖,临水设置休闲咖啡座,漫步湖畔,湖水的静谧和智慧沁人心肺;凭栏远眺,广阔的水面延伸远处;极目燕含山的翠绿葱茏,涤荡胸怀;临街品茗,舒雅惬意,轻快灵透。 为了渲染地中海风情,使水面与周围环境协调起来,设计中注意人工要素的选材和色彩的匹配。铺地以青石板、鹅卵石、亚光面花岗石、砂岩为主,水池的池底则以小块的花岗石与鹅卵石拼砌而成,栏杆、灯柱、花盆等配件多以铸铁、原木、陶土等原始材料做成;色彩上为了表现热烈的海滨气氛,采用了一些强烈的对比色,远远望去,在青山绿水的烘托之下显出油画般的效果。 建筑的布局和设计也充分考虑水景的引入。布局上采用“中央低,周边高”的形式,邻湖位置布置Townhouse和低层公建,以减少对湖面的压迫感,基地北侧布置较高层数的住宅建筑,以使在不影响湖景的前提下可以欣赏到湖景,同时在外围成为小区中心的屏风;水岸广场转角处布置弧形的建筑组合,达到视线上的通透;组团之间采用了“Z”字形的建筑拼接手法,形成较为完整,具有亲和力的内部空间。 立面造型上联排式别墅体量较小,以小四坡顶为主要形式,造型丰富多彩,提供了良好的湖面边界景观效果。多层住宅因体量相对较大,在保持坡顶形式的同时,又融合了部分现代设计元素,色调以明黄为主,线条简洁明快,配合丰富的门窗和阳台古典元素的细部,立面十分简洁和整齐。户型设计考虑以湖面为主要景观元素,强调舒适性和景观面,270°超宽双层观景阳台使得温柔宁静的湖水成为日常居家风景。 四、结语 总的来说,水景的设计要注重美学感受的营造,在保证环境健康发展的前提下,注重水景的开发利用,尺度节制,在有限的资源条件下建立优美的自然环境和开放空间,增强邻里交往,营造诗意、画意、情意的情感体验。 住区论文:住区人性化分析论文 1、住区模式及空间形态分析 我国目前的住区规划组织结构一直以小区模式为唯一模式,随着国家试点小区的推行和成熟,小区用地按功能划分为居住用地、配套公建用地、道路及绿地等子系统,内部空间逐步形成“小区-组团-院落”的三级结构及对其改良形成的“小区-院落”的二级组织结构。设计更加注重其封闭性,空间常作内向性处理,通常公共活动设施在小区内居中布局,小区道路单纯担负小区的交通功能,商业设施设置在小区的入口以及外围沿街的裙房。 这种组织结构彼此功能划分明确,空间互不交叉,各部分按等级层层分解、逐级缩小,从而将各个子系统分解成等级化的树形结构,忽视了人对居住空间的主体性,排除了居住、交通、休闲、服务等空间的综合交叉,无法与居民生活的多元性和多样性所具有的网络化结构相符合。其既定的结构和自上而下的规划方法使居住小区在形体环境和规模彼此相似的同时,失去了不同居住小区与各种类型居住人群之间应有的差异,因此当物质环境得以改善,再进而追求居住空间更多的精神层次内涵的时候,小区模式就明显表现出先天不足,由此导致在现有居住小区中,当人们享受物质环境日益完善的同时,感慨精神生活的贫瘠,居民对所居住的空间缺乏认同,居民间缺乏交往,人际关系冷漠。 要从根本上解决好以上问题,除应加强城市规划对住区规划的管理外,还要不断更新设计理念,借鉴发达国家的住区规划发展过程,针对出现的新问题及时进行具体分析,积极改善居住条件,笔者认为可以从拓展住区模式及开放住区空间形态两方面入手考虑。 2、采取多种规划模式 以社区理论取代小区模式现行的居住小区模式建立于功能主义城市规划理论基础上,在住宅匮乏、需要大量建设的背景下形成并成熟的,该模式忽略了与居住生活相对应的含混复杂的内在机理,注重空间组织的秩序和空间结构的明晰与条理性,试图以良好的形体环境重塑人的社会生活。在大量住宅建设时这一作法的效果是很明显的,但当社会从满足量的需求发展转变为提高质的水平时,这种简化所带来的种种弊端就鲜明地显现出来。因此因地制宜、因人制宜地做出不同的规划,形成多样的组织结构是必要的。 1960年代以来西方学者不断反思功能主义城市规划理论以及在这一理论背景下产生的诸多理念,并进而倡导以社区理论作为居住空间塑造的理论依据。社区理论强调了社会整体关怀,把居住置于社会网络的整体中,即把人与所居住的环境视为一个整体,并强调人的主体性,重视人的生活与物质环境的对应,追求多层次的物质环境与多元化的生活方式复合,激发居住者对所居住的环境的心理和情感上的认同。在这一理论基础上,居住空间在组织结构上不再继续沿袭邻里单位的树形结构,并试图使居住空间与丰富多样的具有网络结构的邻里生活相适应,向多功能复合的空间回归,同时对居住空间中人的认知、参与、创造能力及居住空间的秩序、意义的认识也在不断具体和深入。工作、居住、交通、游憩等各项职能空间不再被机械地割裂,居住空间内允许与其它城市职能混合布局,比如办公、小型工业、多种服务设施,同时将多种功能立体化地进行组织。 我国的居住小区规划强调各项设施的功能划分,在布局上各成体系,目前很难做到功能的复合交叉。但可以将居住小区的各项配套服务设施从居住小区中分离抽取出来,置于几个小规模居住小区间的交界线形成的道路上,将这种道路建设成步行街或符合人的尺度的人车混流的小路,改变其单纯的交通功能,同时利用各小区间规划中预留的弹性空间,允许某些功能以及功能所需空间的自发形成或调整,以引发规划无从设计的空间细节和自发形成的城市肌理,从而在改善住宅组织结构、重组各功能设施之间的关系的同时,逐步恢复传统街区的多元化和多层次,为社会各阶层提供需要的各种类型生活空间。 3开放住区空间,使之回归城市封闭住区空间,向客户提供安全宁静的环境本无可厚非,但在开发建设中为了形成本区的优美环境,目光仅集中在区内中心空间,不但空间尽量封闭,设置围墙、隔断,而且出入口也是以少为佳,不论地块大小,与城市的边界被忽视、冷漠、变得不友好,这种尽力逃离城市,建设孤岛式的世外桃源的开发模式往往与城市失去联系,或基本实现不了城市生活的肌理,变成了周末度假村或者门庭冷落而陷入困境。 封闭式的住区空间有其独特的社会背景,主要可归为两类:一是现阶段我国城市住宅由房地产开发商分别开发建设,在商业利益及品牌竞争的机制下,往往是开发商拿到一块地之后便围合起来加以精心打造、包装以便使其成为独一无二的“产品”推向市场,住区与住区,住区与城市就变成了相互割裂的关系,成了住区被从城市中划出来并加以封闭的最大动因。其二是由于转型期间所出现的社会想象,一是人们的居住心理,买房的同时希冀由此买到一个身份,为次开发商也常以最尊贵、最具个性的产品来吸引顾客,要尊贵、独特当然就要与他人保持距离;此外,转型期社会的动荡、贫富差距所造成的不安定感,也促成了住区的封闭。关注城市,保持住区与城市的友好界面关系等这并不是开发商的责任,必须由城市建设的决策者,规划师立足于更高的层面,运用政策、法规来加以引导、调控才可奏效。 开放住区空间一方面可以改善住区与城市交通的出行,完善城市道路体系,使之更加的便捷,其次可以利用分散在一个个住区内的绿化形成城市的风景和生态走廊,从而丰富城市街道景观、美化城市、提高城市总体环境质量。设计应重点考虑住区开放形式与限度,避免造成对于住区内部生活的干扰和不安全因素的出现。列入国家康居住宅示范工程的广州星河湾小区(一期)、获得1999年国家优秀工程设计金奖的深圳万科城市花园等案例,在规划设计中均采用了组团围合的手法,组团内部既安静又适于住户间交往,而且对居住质量影响也不大,居民生活依然从容、娴静。因此城市住区空间不能不顾条件一味取封闭式,应在提供围合的前提下,保持与城市的积极联系,使住区融入城市,成为有机的组成部分。 综合以上,城市住区设计应吸取我国几十年来住宅建设实践中的成功经验和国外的有益做法,以避免因盲目建设而造成对居民生活和城市的更大伤害,要视城市为载体,强化住区与城市的联系,以多种规模结构和规划模式应对多元化的社会阶层和多样化的需求,从而使居住空间的塑造向真正能融入城市的社区回归。 住区论文:休闲住区环境景观设计研究论文 摘要:以人类的生存的常规要求,美学的要求,生态的要求为主探讨了具有郊区和生态两层概念的休闲住区的景观设计原则,以期为休闲住区的环境景观设计提供依据,也为休闲住区景观环境和生态环境的创造提供一些帮助。 关键词:景观设计休闲住区生态环境美学 生态功能休闲住区是现代城市住区的一种形式,具有郊区和生态两层概念,在大景观的营造上与都市景观的最大差异,在于后者是以建筑物为景观的第一要素或表现者,而休闲住区应坚决贯彻以植物及自然地貌为第一要素或表现者的原则。这不但是在美学手法和美学效果上显示与城市的不同,体现出更高层次上的自然美,更重要的还在于提供更多的生态服务功能,使区内的环境变得更好,更有益于人的健康。为了实现这种以自然物为第一要素的住区景观,我们认为应重点考虑以下三个方面十一项原则: 1.基本要求 1.1自然化 休闲生活是逃避城市的紧张和喧嚣,是对大自然的回归,故而园林景观的影响和作用十分突出。一般来说,休闲地景观和园林安排一定要自然,要么体现出大自然原始的美,要么体现出田园风光,避免过分人工雕琢的痕迹。即使是在原天然生态系统已严重破坏的废弃地上,也应尽量恢复当地原生态系统的面貌或向与当地大环境条件相适应的田园风光的方向营造。植物是景观园林的第一要素,在其选择上,应多使用当地的乡土树种,生长好,能提供最大的生态服务功能,维护成本又低。 1.2人心趋静 休闲地景观园林规划设计,应立足于引导人们心情趋于舒缓平静,一入区就有一种绝尘脱俗的感觉,觉得和外面紧张的世界就是不一样,整个人一下子就放松了下来。植物色彩搭配不要反差太大,慎用大面积的简单而又紧张的几何构成,要有线条引导,当然也要避免又碎又乱。水景的安排也应该安静多于喧闹。小品和雕塑要宁静温馨,不要张狂。引入动物要温和美丽的而不要丑陋吓人的。当然,不要理解为把休闲住区里搞得到处都静悄悄。局部热闹的地方也还是需要的,比如俱乐部、沙滩、码头、零售商业区等。 2.美学的要求 2.1主题原则 任何园林规划都应有其主题,包括总主题和各分片、分项主题,它是景观园林规划的控制和导引,起到提纲挈领的作用。但在浮燥的城市住区规划中,主题往往被取消,而满足于一张毫无思想性、科学性和功能安排的信口标注、指鹿为马的所谓“漂亮”的画。和城市住区比起来,休闲住区档次更高,规划水准也理应更高,更体现功力,只有选一个有思想深度的主题,才能做出真正好的景观园林规划。 2.3点-线-面的原则 所谓面,是指整个小区或小区的某个相对独立的部分,是从事景观园林建设的空间。但整个小区平面的均质化不能造成良好的视觉效果,就要有一些界限为其纲,分割空间、强调差别、引导或阻隔视线。线和线会有交叉,太长的线因易引起视觉模糊也需要间断,就会有点的存在。处理好这三者的关系,景观园林就走不了大样。如果把握不住,细部做得再多,图纸画得再“好看”,也做不出好景观来。 2.4收放的原则 一个好的休闲住区景观园林规划,应把放开视线和隐蔽景物尽量结合起来。开放式大空间给人的震撼是其它手法无法替代的,只要有足够的空间,都应该给出适当的大空间来,如成片的绿地、水面、酒店、公建等。隐蔽的含义有两层,一是指把有碍观瞻的东西藏起来,如垃圾站、园艺堆肥场、管线井、过滤池、挡土墙等,是一种被动的应付。更重要的一层含义是把景观有层次地布局,在最佳时机展现(就像说相声的“解包袱”),是一种主动的造景。当然还有半隐半现的,如山地的休闲别墅,在景观上处理成若隐若现于树林中的很好的选择。 2.5均衡原则 和城市住区建设中常见的大面积推平场地的做法不同,休闲住区在总体布局中贯彻“尽量尊重自然地形”的原则,这是一种维护和强调差别的作法。但这不等于说不要均衡,即使是在自然地形地貌十分复杂的地段,也要尽量使各部分、各主题、各细部有所响应,避免偏沉和杂乱感。当然,也不是追求绝对化的几何或力学对称,从而给人一种活泼而不是死板的感觉。实现这条原则难度很大,对规划师素质的要求极高。 2.6节点的原则 节点是由线的交叉而产生的,是网络中聚合视线和辐散视线的地方,最先引起人的注意,留下的印象也最深,因此应竭力处理好节点。节点是属于不同层次的,如有的节点是整个小区这个层次上的,有的节点则是住宅组团这个层次上的。但在相应的层次上,都应着意强调它们,使之在整个面上凸显出来。 3.生态功能考虑 3.1环境舒适的原则 人居小区的设计,当然以人为本,体现对人的关怀,休闲住区尤其如此。应主动借助植物以及其它一些生物物种的作用,把生态因子向着使人感觉更舒适的方向调整。为此,应考虑更多的生物措施以充分发挥其生态服务功能。如行道树的选择既考虑造就人行道的林荫效果,又考虑快车道适当留出上空以便受污染的空气上升扩散;在华南,建筑物北侧的树木选择高大浓荫的常绿树,以阻挡冬季北风和拦阻夏日北晒,现时南侧主要选用冠形耸立的针叶树种或枝叶较稀、冬季落叶的阔叶树种,使房间内冬季阳光充足,造成干燥暖和的效果。再如恰当的墙面和屋顶绿化,起到室内降温的作用;穿插能释放较多负氧离子的针叶树种或既杀菌又有清香气味的桉树类树种,从而使空气清新,等等。 3.2污染防治的原则 一方面是细致而周到地考虑植物可能的环保作用,一方面使这种作用尽可能发挥到极至。如利用高大乔木叶量大、初级生产力高的特点,能对二氧化碳的吸收和氧的释放做出更大的贡献;在面对交通干线的地方设立浓密的起隔音降尘作用的高绿篱;利用针叶树和桉类树种分泌的抗生性物质杀菌净化空气;利用厌氧微生物处理中水和下水,再选用生长快的沼(水)生植物吸收和过滤经厌氧发酵处理过的废水中的悬浮物和能导致富营养化污染的营养离子;在水体中放养食孑孓鱼类以减少杀虫剂的使用,等等。 3.3系统稳定的原则 休闲住区往往建在山体、水畔、海边等地方,这些地方地处生态学上的边缘性交汇带,天然景观虽好,但地质、水文、气象、生物诸因子间的平衡比较脆弱,更易发生自然力导致的灾害,如滑坡、泥石流、崩塌、沉陷、洪水、台风等。为了防患于未然,在最初规划的时候就着手考虑环境稳定性的问题,就是十分必要的了。提高环境稳定性从两方面入手:其一:在规划中尽量尊重当地的地质、地貌、土壤、水文、植被现状,因为这是千万年来各种自然力作用取得均衡的结果,如果你强行把它破坏了,就可能引起生态系统连锁性的退行性变化,或它又向原来的状态恢复,把你花了投资构筑的东西和安排的景观部分或全部地毁坏掉。其二,在维护和加强系统稳定性的措施中,生物措施应是首选的,因为这些活的东西可以通过适应和调节而和其它生态因子达成平衡,虽然从短期看不一定是最好的,但从长期看却是最稳定的。这方面的措施,比如生物护坡、生物固堤等。 这里特别提一下海岸防风林:我国1960-1970年代曾比较认真地执行了高潮线以上30米内种植海岸防护林的政策,华南地区的树种主要是木麻黄,许多大树的胸径都长到了60厘米以上,对防治风害起到了极好的作用,同时在林下开辟沙滩休憩场地也很好。但现在好多地方搞海岸景区都把防风林砍掉,要么赤裸裸一片沙地,要么种一些并不适合海岸栽植的棕榈科植物,裁了死,死了再裁,既浪费了钱,又破坏了生态系统的稳定性,是一种极不合理的做法。搞休闲住区可千万不能按着这种思路做。 3.4适生树种及合理的群落布局的原则 生态学之要旨,和生物和环境的统一。许多植物虽漂亮,不适应开发地的环境也不能用。而植物和动物能否生长良好从而达到最佳的景观效果及提供最大的生态服务功能,除了和大环境有关外,过涉及到各种群相互作用而造就的群落小环境。所以,符合生物天性的群落组配,甚至是更加重要的。比如,开放式草坪和疏林草地选用的草种不同,透光乔木下和浓荫乔木下选用的灌木和地被植物不同;根能产生相尅性物质的树林下不要安排重要灌木成景而是安排下层开敞的野营地;池塘中大鱼要植食性等,都反映了这方面的考虑。 3.5生物多样性的原则 生物多样性是近年来生态学界以及广大公众都十分关心的问题,在休闲住区规划中对此的考虑形成了一个有别于传统园林的突出重点。除了植物的使用必须多样化以外,为了达到景观园林层次的提升,应力争多安排动物措施,如鸟类招引、小兽放养、家鱼野化、昆虫饲养、野生动物保育等。当然,这不要被理解为动物越多越好,前提是不能给居民带来烦扰、不便甚至伤害。为此,管理和调节、控制动物种群的密度就是至关重要的了。 3.6物质循环的原则 在了解生态系统物质循环规律的基础上设计、调节生态化休闲住区的物质循环使之向最有利于人类利益的方向发展,是生态住区工程的主要内容。具体到住区规划里,一是为了降低物质输入输出水平以降低物业和生活成本进而提高效率(效率优先原则的具体化),另一是为了减少住区内外的富营养化污染,还为了减少住区内用于维护栽培植物而使用的化肥量进而减少其方方面面的危害。例如,小工区内屋顶绿化推荐有机生态型无土栽培技术,就是为了把园内的枯枝落叶和污水处理过程中积累起来的营养离子再一次利用起来。再如使用植物系统处理生活污水,也包含了这方面的考虑。 总之,休闲住区的环境设计包含两个层面的问题,即景观和生态的设计。设计要结合具体环境的地形地貌特点以及生态环境中的水文、动植物等各种要素,以美学、生态学和循环经济等理论为指导,实现休闲住区景观的美化、生态的优化和环境的可持续性。 住区论文:住区环境景观设计管理论文 摘要:随着社会经济的迅速发展,生活水平的日益提高,逐步迈向小康生活阶段的城市居民,对环境质量的要求已越来越高,能生活在一种至美的环境中成为人们生活的理想追求。随着人们购房心态的理智和成熟,居民对住宅需求已逐渐从“居者有其屋”普通住宅转向了“居者优其屋”的有益身心健康的绿色住宅. 关键字:居住小区;景观;环境设计 前言 我国的城市化进程不断加快,城市与自然共存、人类与自然对话、谋求环境与城市的共同发展已成为城市发展的方向,建设生态化园林城市已成为园林界共同关注的焦点之一。居住区绿地作为城市生态绿地系统的重要组成部分,是居民的重要的生活境域,居住区环境景观是改善生态环境质量和服务居民日常生活的基础,因此,对居住区环境景观的塑造直接影响城市整体生态环境的建立。本文就试探着探讨一下有关居住区的性质规模、构成,景观环境设计的一些设计原则、理念、内容和手法。 1.居住区景观的构成 景观的使用几乎渗透到了居住区环境的各个角落,在景观设计中如何对这些设计元素进行综合取舍合理配置乃是景观设计的要点。 1.1绿化 绿化居住区绿化设计最早发展于西方发达国家,上世纪四、五十年代,工业的迅猛发展,破坏了生态环境,带来一系列严重后果,迫使相关国家开始重视环境设计。70年代,日本率先制定了改善居住环境的方针政策,提出了居住环境设计的基本要求:舒适、优美、安全、卫生、方便。80年代,英国在新城市和居住区建设中提出“生活要接近自然环境”的设计原则,得到社会广泛认可。绿化是环境景观的基本构成元素,过往,居住区的绿化往往是沿河、沿路“一枝桃花一枝柳”,满足于“披上绿化不见黄土”的低层次阶段,没有多大特色和艺术性。现代居住区的园艺绿化呈现几种趋势: 种植绿化乔、灌、花、草结合,马尼拉、火凤凰等草类地被植物塑造了绿茵盎然的植物背景,点缀具有观赏性的高大乔木如香樟、玉兰、棕榈、银杏等,以及丛栽的球状灌木和颜色鲜艳的花卉,高低错落、远近分明、疏密有致,绿化景观层次丰富; 种植绿化平面与立体结合,居住区绿化已从水平方向转向水平和垂直相结合,根据绿化位置不同,垂直绿化可分为围墙绿化、阳台绿化、屋顶绿化、悬挂绿化、攀爬绿化等; 种植绿化实用性与艺术性结合,追求构图、颜色、对比、质感,形成绿点、绿带、绿廊、绿坡、绿面、绿窗等绿色景观,同时讲究和硬质景观的结合使用,也注意绿化的维护和保养。所有这些都极大地丰富了居住区绿化的内涵。 1.2道路 中国道路是居住区的构成框架,一方面它起到了疏导居住区交通、组织居住区空间的功能,另一方面,好的道路设计本身也构成居住区的一道亮丽风景线。按使用功能划分,居住区道路一般分为车行道和宅间人行道;按铺装材质划分,居住区道路又可分为混凝土路、沥青路以及各种石材仿石材铺装路等等。居住区道路尤其是宅间路,其往往和路牙、路边的块石、休闲坐椅、植物配置、灯具等,共同构成居住区最基本的景观线。因此,在进行居住区道路设计时,我们有必要对道路的平曲线、竖曲线、宽窄和分幅、铺装材质、绿化装饰等进行综合考虑,以赋予道路美的形式。如区内干路可能较为顺直,由混凝土、沥青等耐压材料铺装;而宅间路则富于变化,由石板、装饰混凝土、卵石等自然和类自然材料铺装而成。 1.3驳岸河道驳岸起到防洪泻洪,防护堤岸的作用 在硬质景观设计中如能巧妙地在驳岸的形式、材质上做文章,通过河道的宽窄和形态控制水流速度,制造急流、缓流、静水,形成动静结合、错落有致,自然与人工交融的水景,再辅以灯光、喷泉、绿化、栏杆等装饰,则可形成区内多视线、全天候的标志景观。如苏州“世纪花园”河道卵石加块石河堤边竖立一尊青铜雕“饮水母子马”,景象和谐而静谧。 1.4铺地广场铺地在居住区中是人们通过和逗留的场所,是人流集中的地方 在规划设计中,通过它的地坪高差、材质、颜色、肌理、图案的变化创造出富有魅力的路面和场地景观。目前在居住区中铺地材料有几种,如:广场砖、石材、混凝土砌块、装饰混凝土、卵石、木材等等。优秀的硬地铺装往往别具匠心,极富装饰美感。如某小区中的装饰混凝土广场中嵌入孩童脚印,具有强烈的方向感和趣味性。值得一提的是现代园林中源于日本的“枯山水”手法,用石英砂、鹅卵石、块石等营造类似溪水的形象,颇具写意韵味,是一种较新的铺装手法。 1.5小品小品在居住区硬质景观中具有举足轻重的作用,精心设计的小品往往成为人们视觉的焦点和小区的标识。 1.5.1雕塑小品 雕塑小品又可分为抽象雕塑和具象雕塑,使用的材料有石雕、钢雕、铜雕、木雕、玻璃钢雕。雕塑设计要同基地环境和居住区风格主题相协调,优秀的雕塑小品往往起到画龙点睛、活跃空间气氛的功效。同样值得一提的是现在广为使用的“情景雕塑”,表现的是人们日常生活中动人的一瞬,耐人寻味。苏州“名都花园”活动广场中设计的三块屏风钢板,上面镂刻着百家姓,太阳光影的作用在地面映射出黑白字迹,宛如一幅书法作品,孩童在大人带领下寻找自己的姓氏,雕塑小品发挥了良好的景观效果。又如苏州安居工程“新升新苑”入口“年年有余”抽象雕塑,表达了人们追求幸福安康生活的美好心愿,贴切“安居乐业”的主题。 1.5.2园艺小品 园艺小品是构成绿化景观不可或缺的组成部分。苏州古典园林中,芭蕉、太湖石、花窗、石桌椅、楹联、曲径小桥等,是古典园艺的构成元素。当今的居住区园艺绿化中,园艺小品则更趋向多样化,一堵景墙、一座小亭、一片旱池、一处花架、一堆块石、一个花盆、一张充满现代韵味的座椅,都可成为现代园艺中绝妙的配景,其中有的是供观赏的装饰品,有的则是供休闲使用的“小区家具”。 1.5.3设施小品 在居住区中有许多方便人们使用的公共设施,如路灯、指示牌、信报箱、垃圾桶、公告栏、单元牌、电话亭、自行车棚等等。比如居住区灯具就有路灯、广场灯、草坪灯、门灯、泛射灯、建筑轮廓灯、广告霓虹灯等,仅路灯又有主干道灯和庭院灯之分。这些灯具的造型日趋美观精致,还可和悬挂花篮以及旗帜结合成为居住区精美的点缀品。上述小品如经过精心设计也能成为居住区环境中的闪光点,体现出“于细微处见精神”的设计。 2.居住区景观环境设计原则、设计理念、内容及手法 2.1居住区景观规划设计应遵循的基本原则 居住区景观规划要因地制宜、布局合理、自然活泼、富有创意,结合生态园林要求,以绿为主,以植物造景,达到春有花、夏有荫、秋有果、冬有绿的效果,创造自然、清新、舒适、优美、人与自然高度和谐的高品位、高格调的绿化环境。 2.1.1小游园的设计原则 小游园主要服务对象是老人和儿童,主要活动方式有观赏、休息、游玩、体育活动和课外阅读等。根据游人不同年龄、特点,划分活动场地和确定活动内容,场地间要有分隔,布局既要紧凑,又要避免相互干扰。 2.1.1.1场地:一般设在入口附近,稍靠边缘的独立地段上。儿童游戏场不需要很大,但活动场地应铺草皮或选用持水性较小的砂质土铺地或海绵塑胶面砖铺地。 2.1.1.2园路:园路的宽度和绿地的规模与所处的位置、功能有关。绿地面积在0.5hm2以上,主路宽3~4m,可兼做成人活动场所;绿地面积在0.5hm2以下,主路宽约2m,次路1.2m左右,通常最小宽度为1.2m,以两人可对行为宜。路面用碎石、卵石、毛石等铺砌园路。 2.1.1.3小广场:按形式可分为规则式或不规则式。小广场的标高一般与园路的标高相同。 2.1.1.4园林建筑与设施:由于小游园面积不大,所以园林建筑与设施应小巧玲珑、各具特色,摆放在适当位置,一般有坐凳、坐椅、花坛、花架、园灯、宣传栏等。 2.1.2组团绿地的设计原则 绿地组团是结合居民建筑组团的不同组合而形成的公共绿地,面积不大,靠近住宅,居民尤其老人和儿童使用方便。由于住宅组团的布置方式和布局手法多种多样,组团绿地的大小、位置和形状也就千变万化。要求服务半径小,使用率高,不同的功能区域中间以绿化或小路隔离,互不干扰,各得其所,为居民提供一个安全、方便、舒适的游憩环境和社会交往场所。 2.1.3住宅庭院的设计原则 2.1.3.1庭院处于住宅群环境中,因建筑物所造成的阴暗部分较多,所以选择和配置耐荫树种十分重要。保持居住环境安静,也是庭院绿化的一个主要任务,如以植篱分隔庭院,可降低噪声。植篱以高2m左右、宽1m左右效果较好。1.3.2庭院的空间尺度、树种的大小、高低要与庭院的大小、建筑层次相称,应以绿化设计的立意为前提。居室外种植乔木与住宅墙面的距离,一般应在5~8m,避开铺设地下管线的地方。通常以落叶树为好,常绿树要避免直对窗口。 2.1.3.2花木配置宜采用孤植、丛植方式,栽植于靠近窗口或居民经常出入之处,以便近赏,充分提高花木的观赏效果。 2.1.3.3室内外和院内外的绿化相结合,要考虑将自然环境和住宅环境联系起来,使两者互相衬托,相得益彰。 2.1.4居住区道路绿化 道路两旁种植行列式乔木遮荫,根据道路的宽窄,可选择种植中、小乔木,如香樟、广玉兰、女贞、银杏等植物。 2.1.5居住区绿地的树种选择 选择生长健壮、便于管理的乡土树种。 选择树冠大、枝叶茂密、落叶阔叶乔木。在夏天,居住区有大面积的遮荫,冬季又不遮阳光,还能吸附灰尘和减少噪声,使空气新鲜。 选择有季相变化的常绿树和开花灌木。 选择耐荫植物和攀援植物。在阴暗部分,选择耐荫植物,如垂丝海棠、梅花、罗汉松等;攀援植物有常春藤、络石等。 2.2居住小区景观环境设计中的绿化设计 2.2.1设计原则 居住小区的绿化设计应强调人性化意识,考虑人在使用中的心理需要与观赏心理需要吻合,做到景为人用。在住宅入口、公共走廊、直到分户入口,都引入绿化,使人们在日常生活的每一个关键点都能够接触到绿化,绿化环境不再只是一块绿地,而是一个连续的系统。 2.2.2植物配置 不同地带一定面积的小区内木本植物种类应达到一定数量;在乔木、灌木、草本、藤本等植物类型的植物配置上应有一定的搭配组合,尽可能做到立体群落种植,以最大限度地发挥植物的生态效益;在植物配置上,应体现出季相的变化,至少做到三季有花;在植物种类上应有一定的新优植物的应用。 为维护全球可持续发展,世界范围内提出保护生物多样性。作为城市环境重要组成部分的居住区绿地应成为城市生物多样性保护的开放空间。居住区绿地中的人工植物群落应是在城市环境中,模拟自然而营造的合适本地区的自然地理条件,结构配置合理,层次丰富,物种关系协调,景观自然和谐的园林植物群落。少种植那些过于娇贵的植物,通过植物自然的生长营造良好的生态环境,也不会给后期的养护带来负担。居住区绿地应是为人服务的地方,应集中体现出城市绿地的价值,在植物种类上应达到一定的数量。通过调查发现不同地区的城市种类,因气候土壤的条件差异而有所不同,一般面积10hm2左右的小区中的木本植物种类数应能达到当地常用木本植物种数的40%以上。 好的居住区环境绿化除了应有一定数量的植物种类的种植,还应有植物种类型和组成层次的多样性做基础,特别应在植物配置上运用一定量的花卉植物来体现季相的变化。在住宅的各个角落,应多种植一些芳香类的植物,如白兰、黄兰、含笑、桂花、散尾棕、夜来香等,营造怡人的香味环境,舒缓人们的神经,调节人们的情绪。 3.结语 总之按照居住小区景观环境设计理念所创造出来的景观生态模式,能够完善城市居民住宅及城市生态系统,提高城市居住区环境的质量。于开发商而言,景观生态环境良好的居住区有着更好的市场前景;于消费者而言,人们更愿意选择环境好的住宅,这在成都市房地产开发市场上已得到了验证:营造好环境已经是居住区开发策划的重点,也是市场销售不可缺少的卖点。另一方面,优美宜人的居住区环境作为城市环境的有机组成部分,亦能够提升城市的区域环境质量。景观生态模式,将城市居住区环境设计提高到协调人与环境、人与自然关系的局面。从这个意义上说,景观生态模式,为实现城市居住区环境建设的社会、经济、自然生态系统的统一创造了条件,也是未来城市居住区环境发展演化进程的必然。
材料力学论文:材料力学公式分类记忆方法 【摘 要】根据课程特点,结合教学实践,摸索出了一套行之有效的材料力学计算公式分类记忆方法,取得了良好的教学效果,学生的计算准确性和学习积极性均得到提高。 【关键词】材料力学;计算公式;分类记忆;教学效果 材料力学是针对我校机械类、材料类专业学生开设的一门理论性较强的技术基础课。由于课程内容复杂,计算公式繁多,多数学生在记忆上存在一定的难度,计算准确性和学习积极性受到影响,进而导致教学效果很不理想。因此,材料力学计算公式的记忆问题成为一个急需解决的主要问题。根据课程特点,结合教学实践,借鉴他校和他人教学改革思路[1-4],摸索出了一套行之有效的材料力学计算公式分类记忆方法,取得了良好的教学效果。 经过观察不难发现,这几组公式的结构完全相同,都是分数的形式。如果记忆的是轴向拉伸和压缩的计算公式,那么后面的剪切、扭转和弯曲的计算公式可以记忆为:分子中的截面内力变换一下形式,分母中的截面参数和变形刚度也相应变换一下形式。 类似地,还有主应力、主应变和主惯性矩公式也可以用这样的替换方法来记忆。 通过分类记忆,就算再难的公式也会记住的。养成分类记忆的习惯,不仅有助于提高记忆力和观察力,还有助于提高想象力和创造力。 2 教学效果 在分类记忆方法的影响下,学生就能主动地记忆看似复杂、繁乱的材料力学计算公式了,课堂练习和课后作业的计算准确性就会相应地得到提高。在教师的正确引导下,学生学好材料力学的信心就会逐渐增强,学习积极性不断提高,从而体会到学习材料力学不再是一件很痛苦的事情,而是一件很快乐的事情。 2.1 提高了学生的计算准确性 以往学生对学习材料力学缺乏兴趣,原因之一就是计算公式没有记住。在教学过程中,经常有学生反映材料力学公式多,不好记,结果导致课堂练习和课后作业的计算准确性低。经调查发现,这种情况具有普遍性。这个问题如果解决不好,势必会影响教与学的效果。引入分类记忆方法后,公式记住了,学生的计算准确性自然就提高了。 2.2 提高了学生的学习积极性 以往学生对学好材料力学缺乏信心,原因之一就是辛勤付出没有回报。经常出现这种情况:虽然学生学习很努力,但是成绩不理想。分析原因,公式没记住,解题错误多,努力没收获,结果导致学生的自信心受到打击,学习积极性上不来。引入分类记忆方法后,公式记住了,成绩上去了,付出有回报,学生的学习积极性自然就提高了。 3 结束语 材料力学计算公式的分类记忆探索取得了一定的成效,现已获得校方和学生的认可。通过对材料力学计算公式的分析整理,进行分类记忆探索,进一步强化对知识的学习和掌握要求,不仅仅是能领会教材中的知识,而且能把获得的知识在头脑中记忆下来。只有这样,才能在作业、考试及以后的工作中灵活运用,也才算真正掌握了知识。因此,这种记忆方法值得进一步推广,以获得更好的教学效果。 材料力学论文:对新时期材料力学教学的几点思考 【关键词】 材料力学;青年教师;思考 材料力学是工学学科中力学类、机械类、土木类、航空航天类等专业一门重要的专业基础课。在上述专业课程体系当中,按照授课时间排序,材料力学是第一门系统性讲解变形体(杆件)在外部载荷(以集中力、布力、集中力偶与温度为主)作用下形变与内部应力相关计算的课程,内容上完成了从质点、刚体到变形体的过渡,上承高等数学、理论力学,下启弹性力学、结构力学、岩土力学、机械设计等专业课程,是连接基础课与专业课的不可或缺的一环。目前,以建设世界一流大学和一流学科为目标,笔者所在的上海理工大学正实施“卓越工程师教育培养计划”,同时大力推进多个专业的工程教育专业认证。在这样的背景下,如何将材料力学这门由于内容相对经典且逻辑性强,而在部分学生眼中显得抽象枯燥的课程讲好,使得学生通过课程学习能够掌握材料力学中的思想方法及重要结论,并具备将其应用于解决实际工程问题的能力,是值得从事材料力学教学工作的青年教师思考的一个重大问题。下面,笔者结合工作实践谈几点自己的看法。 一、讲好绪论课 材料力学的绪论部分一般包括对本课程研究对象、研究内容、研究方法、基本概念、实际应用,以及历史沿袭、最新进展、未来趋势等的介绍。由于绪论并不涉及具体的公式推导与问题求解,容易被相当数量的习惯于应试导向性学习的学生贴上“内容空洞,学而无用”的标签,甚至一些授课教师也持有类似观点,以几句话将绪论匆匆带过,进入相对“言之有物”的后续内容。实际上,绪论的重要性并不亚于其他章节,一堂好的绪论课不但应当能够使学生对课程内容产生清晰的整体印象,还应起到拓宽其视野,激发其学习兴趣的目的。绪论课的作用就好比“藏宝图”加“指南针”,使学生在后续的学习过程中可以主动地按图索骥而不至迷失方向,最终获得“宝藏”――即解决问题的思想方法与需要掌握的知识点。 材料力学教材绪论部分所包含的知识点之间联系相对松散,不存在能够串起全部知识点的较长逻辑链,因而在讲课方面留给教师自由发挥的余地较大;但也正是由于无定式可循,讲好绪论课的难度甚至还要高出讲好具体理论课程的难度。为了使绪论课发挥其应有的作用,组织课程内容时不妨考虑以下几点: 1. 以现实生活中常见实例作为开头,以设问的形式引出材料力学的研究内容,即强度、刚度与稳定性的概念。如,由建筑地基不均匀沉降导致的墙体裂缝多与地面呈45°的现象,以及2012年8月24日发生的哈尔滨阳明滩大桥垮塌事故,引出强度的概念与重要性;由客机起飞时通过舷窗所观察到的机翼弯曲现象,以及1998年6月17日发生的因Ka-50直升机上下两副反向旋转的旋翼桨叶碰撞而导致的坠机事故为例,引出刚度的概念及重要性。 2. 以材料力学的发展史为主线,重点介绍做出过突出贡献的著名科学家及其工作,如伽利略、胡克、欧拉、拉格朗日、纳维等人,使学生在深入学习具体理论之前即对课程内容的背景及历史沿革有所了解,对课程产生更加立体的第一印象。与此同时,还应适当增加与中国古代材料力学成就相关的部分内容,如东汉末年经学家郑玄对于胡克定律的等价描述0,建于公元600年前后、世界现存第二古老的单孔敞肩圆弧石拱桥――赵州桥,以及建成于公元1056年、世界现存最高大的古代木构建筑――山西应县佛宫寺释迦塔等等。 3. 在讲解材料力学基本假设时,不但需强调其在理论推导方面的意义,同时还应从正反两个方面举例说明其适用范围,使学生对真实世界的复杂性与理论的局限性产生一定的感性认识,为将来进一步学习更高层次的课程做一铺垫。如,对于连续性假设,可指出只有物体所占据的空间内均充满物质不存在空隙,且物体变形后不发生重叠或开裂现象时,物体的变形及内力才能表示为物体内部每一个物质点的坐标的连续函数,便于利用数学分析的方法进行研究。尽管此假设在原子尺度上、甚至对于某些多孔材料在微米尺度上不再成立,但只要作为研究内容的材料的力学行为所发生的尺度远大于上述范围,则仍然可以应用此假设。如果物体的确包含宏观裂纹或类似缺陷,那么采用断裂力学的分析方法则更为适合。对于均匀性假设,可指出此假设意味着物体内部各物质点处均有相同的力学性能,所以材料属性可以是独立于物质点坐标的常数。尽管此假设对于金属材料在晶粒尺度上、对于某些包含颗粒或纤维组分的复合材料甚至在10 μm的尺度上不再成立,但在宏观尺度上仍可应用均匀性假设。对于各向同性假设,可指出其适用于大多数金属与高分子聚合物工程材料,但同时也存在大量不满足此假设的常见材料,典型如竹子、木材、连续纤维增强型复合材料单层板等。另外,还可举例说明宏观尺度上各向同性的材料在细观或介观尺度上并非各项同性。最后,应特别强调各向同性只是针对材料的弹性行为而言,并不包括强度,避免学生混淆概念。 二、优化课堂内容 现阶段我国高校中材料力学的教学进程大多沿著“直杆轴向拉压圆截面轴扭转直梁对称弯曲应力状态与强度理论组合变形”的主线展开,再附加压杆稳定与能量法有关内容;对于杆件的三种基本变形(拉压、扭转、弯曲),又多沿着“变形假设几何关系本构关系平衡条件应力公式变形公式”的顺序进行演绎推导。国内外多种教材的内容也基本按照上述思路编排或略加调整0-0。这种整体进程安排符合由浅入深、从易到难、循序渐进的一般教育原则,同时通过讲解杆件的三种基本变形问题,可加深学生对于材料力学中普遍采用的分析方法的理解与记忆。但是另一方面,这种传统安排的不足之处表现为教学内容重复性较大,且各部分之间的逻辑联系不够紧密,不利于学生在较短时间内掌握材料力学的核心内容0, 0,影响学习效率与积极性的提高。面对传统的教学进程安排、有限的课时(根据学生专业不同通常为64或48)与不断增长的对实际传授知识量的需求三者之间的矛盾,优化课堂内容显得十分必要。 1. 由于生活在信息时代、习惯于在若干目标间快速转移注意力的学生难以被包含较长逻辑链的数学推导过程长时间吸引,所以需要将传统的“连续式”教学过程变为“脉动式”教学过程,将每堂课所应覆盖的内容归纳划分为若干个知识点,每个知识点都包括设问形式的开头、具体内容讲解、为下一个知识点铺垫的结尾所构成。考虑到学生一般可持续集中注意力的最长时间约为10 分钟左右,每个知识点所需讲授时间在10~15 分钟左右为宜,这样一节时长45分钟的课程中即可安排3~4个知识点。 2. 对于杆件的基本变形,除按照现有教学顺序进行讲授之外,还可在每一种基本变形相关内容讲授完毕之后,沿“外力内力应力应变能量”的主线0重新演绎所学内容,使学生从不同角度观察分析问题,拓宽思路。在所有基本变形讲授完毕之后,应充分比较直杆在轴向拉压、扭转、弯曲时的分析方法与重要结论,并归纳提炼出共同特征,使学生从更高层次上整体理解与掌握课程内容。另外在不改变基本教学顺序的情况下,还可适量增加教材以外的内容,目的在于加强学生对于解决材料力学问题的一般方法的理解,不求艰深。例如,可利用推导直梁横力弯曲时平衡微分方程的微元法,推导直杆轴向拉压与圆截面轴扭转时的控制方程0,而后两者在现行教材中一般较少出现。 3.形形色色的有限元分析软件已经在工业界得到了大规模应用,而材料力学的知识又是掌握有限元软件使用方法的必要前提。为了培养学生的工程实践能力,同时加深对于材料力学所学内容的理解,可以在课程中增加有限元软件的简单介绍与实际操作模块,使学生具备利用ANSYS或者Abaqus解决简单材料力学问题的能力。 三、合理运用现代化教学手段 目前,以微软公司的PowerPoint(简称PPT)为代表的电子演示文稿已经成为各高校必不可少的多媒体教学手段。传统的以板书为主的教学模式中,授课教师需花费大量时间在黑板上写字绘图,期间背对学生,无法观察学生的反应,与学生的互动时间也会相应减少。而且板书的表现力有限,难以用生动的形式解释某些较难理解的概念。同时,以板书为主的教学模式要求授课教师对于在课堂上所要呈现的全部内容都烂熟于心,否则一旦记忆不牢,就有可能在面对空白的黑板时无从下手,致使教学效果大打折扣,而这也正是许多初上讲台的青年教师所要面对的问题。板书的弱项却是PPT的长项,若以PPT为主要教学手段,由于不用花费时间在黑板上写字绘图,授课教师可一直面对学生,便于师生互动,提高教学效率。另外,因为大部分讲授内容均已预先记录在PPT上,教师不用为偶尔忘记内容担心,实际上减轻了教师的负担。不过另一方面,PPT在展示数学推导过程方面也有自身的局限性,由于所有内容均为事先制作,缺乏根据需求临场改变的自由度,不便于教师根据学生的反馈而从多个角度解释部分推导过程。此外,较快的显示速度也不利于学生对于推导逻辑的理解消化,而高度集中的注意力也容易造成学生的疲劳。在这方面,板书的点显而易见,理论推导过程明晰,节奏适中,便于学生理解。因此,青年教师应合理结合传统板书与以PPT为代表的现代教学手段,利用自身熟悉多媒体素材与手段的优势,用大量可视化的内容解释材料力学中理论性较强、相对晦涩的概念;而在进行理论推导时,则依靠板书,详细讲解思路与每一步的依据,并结合学生的反馈,重复重点步骤,这样才能取得更好的教学效果。 智能手机是另一个可以利用的教学手段。尽管目前智能手机的滥用已经成为一个普遍存在的影响课堂教学效果的因素,但不可否认的是智能手机与互联网的结合的确大大加快了信息传播的速度,也大大方便了人与人之间的交流。正如大禹治水,堵不如疏,与其禁止学生在课堂上使用手机,不如引导其适度“正面”地使用手机或其他移动通信终端,使手机为提高课堂教学效果服务。 材料力学作为工学学科多个专业的一门重要的专业基础课,随着“卓越工程师教育培养计划”的实施与工程教育专业认证的推进,对这门经典力学课程的教学效果提出了更高的要求。作为从事材料力学教学工作的青年教师,在不改变现行教学体系的前提下,可充分发挥主观能动性与熟悉新兴教学方法与传播手段的优势,从讲好绪论课、优化课堂内容、合理运用现代化教学手段三个方面着手,精心打磨材料力学,使其在新形势下焕发生机,为培养适应时展要求的创新型工程技术人才作出自身的贡献。 材料力学论文:材料力学虚拟实验系统设计与实现 摘要:本论文Y合我校实验教学的实际情况,同时借助于材料力学理论知识,自主设计并开发了材料力学虚拟实验系统。材料力学模拟实验系统是一个基于web平台开发,采用B/S模式三层架构,通过J2EE、SQL等技术开发而来的一款网站系统,通过网页接入服务器方式,在客户端网页进行虚拟的材料力学模拟实验,从而替代或补充在现实世界进行的真实材料力学实验教学活动。该论文将详细分析材料力学虚拟系统的各种需求和特性,以及所需的各类技术支持,剖析材料力学模拟实验系统内部的逻辑实现。 关键词:虚拟实验系统 web 材料力学 1 引言 随着计算机的发展,计算机已经在日常各类教学活动中扮演着无可替代的角色,计算机的高效和智能解决了教学生活中许多重大或者难以解决的问题。计算机网络也继承了这些特性,同时,计算机网络比起计算机软件又拥有着许多特有的优点,比如计算机网络可以做到实时更新与维护,而且比计算机软件占用更少的资源,开发难度也大大降低。 虚拟实验是以计算机技术为基础的虚拟技术。早起仅在模拟电路中被提出。比如著名的电路模拟软件Labview便是虚拟实验系统的典型案例。在结构和力学领域,国内外采用有限元软件、结构设计软件、以及部分建造软件进行实验,但是,这一类软件主要是以分析和设计为主,但是在功能上,操作的流程和实验的现象展示往往很难满足实验教学的需要。 力学实验教学一直是力学教学中一个必不可少的组成部分,但是随着力学科学的发展,以及力学学科内部划分的纷繁复杂,力学实验器材种类特别繁多复杂,而且作为教学器材,数目巨大,且频繁使用增加了器材的损耗,这无疑大量增加了教学费用的开支。 本课题利用计算机网络所具有的特性,通过计算机web的开发,利用计算机网络技术,制作了一款解决现实世界材料力学实验教学所面临的各类问题的虚拟实验系统,通过网页接入的方式,非常方便快捷高效的将现实世界材料力学实验教学移植于网络平台。将所有教学活动网络化,将使材料力学实验教学变得非常低廉、高效和可持续。 2 系统结构概述 材料力学虚拟实验系统开发分为以下几个阶段完成。第一个阶段由材料力学教研室完成典型的实验项目和内容,为进一步开发提供理论保障;第二阶段由学习材料力学的学生提实验操作的实际要求,操作的简易程度;第三阶段由开发人员根据教师和学生提出的实验要求进行开发和推广。材料力学虚拟实验教学系统的总体设计目标为:(1)对已有的教学实验内容和项目进行有效分析、整理和完善。特别对影像照片、力学图纸、力学使用说明和操作流程等技术资料进行归档,为后期开发提供素材;(2)利用计算机虚拟技术,在线模拟实验的全过程,再现不同测试方法和实验现象,将该技术应用于本科实验教学的各个环节;(3)利用大型虚拟设备,并借助于虚拟现实技术再现实验外的典型应用和操作流程,用于本科生入学,其他专业学生和实验人员开展相关活动。 本系统主体是web网站,采用了B/S模式下的三层架构的实现模式和 JavaEE及相关技术进行界面开发,采用SQL数据库管理技术对信息进行高效安全管理。系统主要由三大功能模块组成:学生界面模块:主题是在线模拟实验模块,同时包含在线交流答疑、公告广播接收等辅助功能。教师界面模块:主要提供模拟实验的更新、公告广播的、学生档案管理等功能。数据库模块:主要是对各类信息数据的管理。 3 系统的需求分析 在力学虚拟实验系统中,系统需求分析主要分为三块,一块是学生端实现,一块是教师端实现,另一块为数据库实现。 3.1 学生端 学生端主要为虚拟实验的实现。系统的虚拟实验模块,虽然包含多个物理实验模型,但其基本技术原理相同,受文章篇幅的限制,本文将以拉伸实验为例介绍虚拟实验模块的原理。 3.2 学生端登陆 学生若要使用本系统,必须拥有已注册于服务器的账号,如若没有则需通过注册向服务器录入学生个人信息。注册将会对注册信息进行必要的合法性检查,其利用本地的JavaScript,通过后才会将个人信息录入服务器数据库中。登陆完成后即可进入学生端界面。 3.3 虚拟实验 虚拟实验界面中包含“实验大纲”、“实验指导”、“仪器试件”、“虚拟实验”、“实验报告”、“留言答疑”以及“我的信息”等板块。“实验大纲”、“实验指导”界面为收录的本次实验的原理教学和实验流程,“仪器试件”则通过图片形式展示本次实验所用到的各类仪器。学生用户可以通过浏览这些分类板块了解本次实验的原理、流程、目的以及实验要求等信息,达到实验前的教学目的。当学生充分理解实验后,就可以正式开始“虚拟实验”环节,这也是本系统核心功能模块。 “虚拟实验”环节开始后,系统会通过前提JS,一些复杂的实验则通过后台servlet和 javaBean,依据具体实验随机生成一定合理范围内的实验数据,并通过request或session对象传递给jsp页面。当完成以上实验步骤后,学生用户即可将虚拟实验所得数据代入具体公式计算得出实验结果,至此整个“虚拟实验”环节结束。 3.4 报告提交 当学生完成整体虚拟实验后,即可将整个实验流程和所得数据结果整理成报告,并通过网络上传提交与服务器数据库中,以备教师调阅或者学生自己查阅。同时系统也提供在线答疑功能,学生可将实验步骤中难以理解的环节通过邮件形式发予任课教师进行咨询,回复也以邮件形式发回学生邮箱中。 3.5 教师端 教师使用此系统也需要进行账号注册以及信息的验证,验证过程同学生模块,注册完成后将信息收录数据库中。教师模块的权限要高于学生模块,教师模块拥有整个系统的控制权限,教师可以通过教师端界面管理整个系统的数据库。 3.5.1 报告管理 当学生将实验报告提交于服务器数据库之后,教师即可通过“报告管理”模块查询到所需要调阅的报告。查询功能采用模糊搜索方式,可以根据 “名称”、“起始时间”、“结束时间”等条件对数据库中的报告进行检索。教师拥有对报告数据库表的更新管理权限,可以随时删减数据库中的报告文件,并且教师可以上传报告模版文件,供学生下载使用。 3.5.2 成绩管理 通过“成绩管理”模块,教师可以在线打开学生提交于报告数据库中的文件。在打开后的报告界面会出现“评分”选项,教师可以通过审阅学生提交的报告对学生虚拟实验的完成情况进行等级评定工作。当评定完成之后,评定的结果信息会被储存于服务器数据库中,对不及格的报告,教师可在“报告管理”模块将其删除。学生可在收到评定结果为“不合格”的消息后再次进行模拟实验并重新提交报告,直至评定结果为“合格”为止。教师也可在评定结果后再次进行修改,更改评定的结果。 同时,教师也可在此模块中进行检索,搜索出所有“合格”或“不合格”的学生信息及报告,并通过相应模块做后续的管理操作。 4 结语 本文通过详细的介绍,描述了材料力学虚拟系统的组成结构及工作流程,阐述了材料力学虚拟系统的优越性,以及对现实物理实验所面临的问题的解决策略,材料力学模拟系统极大减少了现实物理实验的人力财力支出,是对现实物理实验的强大补充和替代。 材料力学论文:材料力学在力学学科及工程实际中的应用 摘 要 材料力学是力学及机械、土木等相关专业的基础学科,其主要任务是研究杆状材料的强度、刚度和稳定性。本文重点探讨材料力学在其他力学学科,包括弹性力学、板壳力学及振动力学等学科中的应用。此外,还介绍了材料力学在工程实际中的应用。这不仅能深刻阐明学习材料力学课程的意义,还通过实例及工程背景来加深学生的印象,提高教学效率。 关键词 材料力学 弹性力学 板壳力学 振动力学 工程应用 0 引言 材料力学①是研究杆状材料的强度、刚度及稳定性的学科,也是力学、机械工程、土木工程等专业的必修课程。该学科的应用范围非常广,不仅能解决一些强度校核、稳定性验证问题,还与其他力学学科,例如弹性力学、②板壳力学③和振动力学④等的交叉非常普遍。此外,材料力学在工程实际和生活中的应用也非常多。本文就通过材料力学在力学学科及工程实际中的应用这两部分来进行说明。 1 材料力学在力学学科中的应用 1.1 材料力学在弹性力学中的应用 弹性力学是研究弹性体在外力作用、温度变化及支座沉陷等外部因素作用下产生的应力、应变、位移的一门学科。其研究对象、基本假设及研究方法与材料力学不同,且它的基本研究思路是基于平衡方程、物理方程和几何方程。其中,弹性力学中物理方程的推导与材料力学息息相关,如图1所示,根据广义胡克定律,容易得到 式(1)中,%l1,%l2和%l3分别是材料力学中的第一、第二及第三主应力,E和%e分别为弹性模量和泊松比。材料力学在弹性力学中的应用还有很多,例如平面应力问题和平面应变问题的区分、应力集中现象在弹性力学中的推广、圣维南原理、利用切应力来求解弹性力学问题等等,此处不再一一赘述。 1.2 材料力学在板壳力学中的应用 板壳力学是研究工程中的板壳结构在外力作用下的应力分布、变形规律和稳定性的学科。其主要研究内容为薄板弯曲理论以及经典解法、薄板稳定问题、薄壳一般理论。板壳问题的求解过程中,通常会用到材料力学挠曲线方程的微分关系,例如,1820 年,Navier 首先成功求解了均布荷载作用下的简支矩形板的挠度问题,如图2中,四边简支矩形板的边界条件为 其中,挠曲线的曲率等于0,即是利用了材料力学中简支端的弯矩M=0的概念。此外,该方法求解简支矩形板的挠度,还利用了材料力学中的力法及位移法建立方程,且最终得到板的最大挠度发生在矩形的中心位置,即=a,=b处,这也与材料力学中简支梁中心位置处挠度最大的概念相符。 1.3 材料力学在振动力学中的应用 振动力学是研究机械振动的运动学和动力学的一门学科。固有频率的计算,是振动研究重点关注的问题之一。而利用柔度法求解系统固有频率时,材料力学的应用可以让问题大为简化。如图3所示为一带有质量块的悬臂梁,为得到系统的固有频率,可以将梁等效为弹簧,列振动方程进行求解,然而该方法比较复杂。此处,可以根据材料力学中集中力作用下悬臂梁自由端的挠度公式得到梁的柔度,从而可以进一步得到系统的刚度和固有频率,让计算和推导过程简单化,基本计算过程如下: 类似地,还可以将材料力学中弯曲变形的概念应用于振动测试当中。如D4(a)、(b)表示用力锤法测试固支梁固有频率和阻尼比的振动测试实验及其原理图。其中,实验构件由四根两端固支梁和两块矩形钢板组成,用力锤敲击矩形板的侧面,测试出的系统固有频率即为四根固支梁的振动频率。将系统看成四根并联的弹簧,由材料力学知识,单根两端固支梁的刚度为: 其中,E为弹性模量,I为惯性矩,L为固支梁的长度,系统总刚度即为 = 48EI/L3,再根据 = ,即可求解出系统的理论固有频率,并将其与振动测试设备得到的固有频率相比较,便能验证该实验的精确性。 2 材料力学在工程实际中的应用 除了在弹性力学、振动力学等力学学科和专业课程以外,材料力学在工程实际和现实生活中的应用也非常广泛。例如,如图5利用有限元软件分析结构的强度,其中,材料的属性:包括弹性模量、泊松比等都需要参考材料力学的内容,且分析结果的正确性及其精度,也都可以通过材料力学的理论分析予以证明。在数控机床强度分析、大型自然通风冷却塔的优化设计中,通常会涉及材料力学的基本概念。 此外,如图6(a)所示,法国著名景点埃菲尔铁塔的形状,也可以利用材料力学中弯曲内力的概念予以解释。由于铁塔水平风向通常仅受到水平方向风力的作用,因此从单个方向上可以将其等效为悬臂梁受水平风载作用,其在均布载荷作用下的弯矩图如图6(b)所示。越靠近地面,弯矩越大,要保证结构的强度,对建筑物的尺寸要求就越高。再考虑塔身自重以及不同高度和不同季节情况下风速的差别等原因,才最终确定了埃菲尔铁塔的形状。巧妙利用了材料力学中弯矩的概念对建筑结构进行优化设计,这也是它与其他塔型建筑物的最显著区别。 最后,在日常生活中接触到的包装袋会有锯齿形状或者小孔裂缝,方便与人们撕开,这就用到了材料力学中小孔或者缝隙处会发生应力集中的现象。此外,在汽车、船舶等交通运输工具中,通常会有材料拼接,拼接处由于材料不同,刚度出现急剧变化,此时也会发生应力集中现象,因此,一味增加此处材料厚度往往会适得其反。这些也都是材料力学在工程实际或现实生活中的应用。 3 结束语 随着工业4.0概念的普及,高校教育越来越偏重于信息化、智能化,对学生的要求是理论联系实际、知识用于实践。本文通过介绍材料力学在力学学科及工程实际中的应用,既可以激发学生对材料力学的兴趣、提高课程的教学效率,又能让学生真正了解材料力学的工程背景和实用价值。 材料力学论文:材料力学教改思考 摘 要 材料力学是工科类专业的一门重要技术基础课。本文从培养目标、教学内容、教学手段三方面出发对材料力学课程的教学改革进行了初步的探讨和思考,以期能够在今后的教学实践中培养出适合国家需要的多层次、多类别专业人才。 关键词 材料力学 教学内容 改革 材料力W是工科类专业的一门重要技术基础课,对航空航天类、土建类、机械类各专业显得尤其重要。材料力学课程的任务是为解决工程实际问题(强度、刚度、稳定性)提供必要的理论基础。随着材料制造工艺的飞速发展及计算机技术的日益普及,传统的材料力学课程在教学方法和内容上需要改革调整。本文以下结合笔者所在高校的教学实践活动,对今后材料力学课程的改革进行了初步的探讨和思考,以期能够在新的历史时期下,培养出国家所需要的多层次、多类别的专业人才。 1 进一步明确培养人才的目标 目前,中国正处于快速发展阶段,急需大量的各行业人才,而培养人才的重任便落在各种高校身上。中国有几百所工科大学,但每所高校培养人才的方式不一样,其中绝大多数高校是以培养应用型人才为主,少数高校是以培养研究性人才为主。以培养应用型人才为主要目标的高校,学生毕业后绝大多数都流入了生产型企业,他们主要从事相关产品的研发和设计工作,是产品生产过程中的中坚力量。而以培养研究型人才为主要目标的高校,学生毕业后有相当一部分会流入研究所和设计研究院,主要从事以技术创新为主的研究和深度研发工作,是产品研发阶段的创新型人才。培养技术应用型人才的高校,应侧重教会学生如何“用”的问题。而对于培养研究性人才的高校,更为重要的是告诉学生“为什么是这样”的问题。所以,首先应该根据学校自身的定位,明确学生的培养目标,从而合理组织教学内容。其次,应根据不同的专业设置来明确教学内容。 材料力学是力学、航空、航天、机械、动力、土木、水利等专业的一门重要专业基础科,而且是一门理论性很强的学科,其包含的公式,定理,思维方式,建模思路等对于各行业的产品研发,创新发展,优化问题等方面起到很大帮助作用。不同专业对材料力学课程所要求的深度、广度和侧重点有所不同。所以,必须根据不同的专业设置,来安排和组织教学。在但无论培养什么样的学生和什么专业的学生,都应注重学生分析问题的能力和解决问题能力的培养,另外也应注重学生的创新能力的培养。 2 教材内容与时俱进 传统的材料力学课程主要以宏观尺度的一维杆件为研究对象,在教学内容上先安排讲授杆件的四种基本变形形式及对应的强、刚度问题,在此之后讲授组合变形并通过引入应力状态的概念引出组合变形模式下的强度问题,最后安排讲授压杆的稳定性问题。以上讲授内容,自上世纪八十年代中后期就已经成型,到30年后的今天仍然是材料力学的核心讲授内容。这样的教学方式和考查形式着重培养学生学习材料力学中的定理,理论和研究方法,然后解决一些传统的问题,然而这并不利于培养学生的创新能力,与我国快速发展的现状越来越不适应。因此,使教材内容适应国家发展是很重要的。 随着科学技术的不断发展,材料制造工艺水平的不断提高及新材料的不断涌现,对材料力学这门“成熟”的课程提出了全新的力学问题。如何在传统的材料力学课程中适度、适时地反映这些全新的课题和进展是十分必要的。特别是近年来有限元思想的快速发展,这对材料力学的学习和教学有了很大影响,在研究工程变形和静定结构的基本变形中,有限元思想更是突出了它的便利之处。另外,随着新的交叉学科的不断涌现,传统材料力学中的一些结论和分析方法,也已在其他一些学科中得到了具体应用。但是,这种全新的应用并没有在传统的材料力学课程中得到体现。因此,在当前学科交叉日益密集的趋势下,如何对传统的材料力学内容进行安排和重组,以反映这种学科间的交叉和渗透也是十分必要的。 传统的材料力学内容已不能满足现代工程技术的发展,这并不是说要舍弃那些传统内容,而是要保留核心内容,并加入一些新的思维方法,重组教学内容,优化课程体系,以达到完善教材,适应时展的效果。这不仅可以激发学生的学习积极性,还可以提高学生的创新能力,提高学生解决问题的能力,并有利于高校培养专业的人才,满足国家的需求。因此,教学内容与时俱进势在必行。 3 完善教学手段 目前,随着计算机技术的飞速发展,利用计算机的计算能力来解决实际工程问题以成为当前的一种主流趋势。计算机的普遍使用,也为材料力学课程教学方法提供了很大发展空间,老师应该利用学生对计算机的兴趣,合理使用计算机辅助教学,不仅可以提高信息的输送和表达,而且还能激发学生的学习热情和创造性。另外,利用多媒体教学,还能加深学生对材料力学基本概念的理解,相应的提高了学生解决问题的能力,计算机教学方式是传统教学手段的有力补充。还有一些大型的商业有限元软件,尤其是ANSYS软件早已被用来进行结构的强度计算。很多工科院校也已经将ANSYS作为本科生或研究生的一门必修课程,通常都安排在材料力学课程之后学习。但是,在讲授材料力学的过程中,也应该充分利用ANSYS直观形象的图形显示能力和强大的计算分析优势,来演示材料力学课程中的一些重要结论和验证一些主要假设的合理性问题。举例来说,在学习梁的弯曲变形时,采取了平截面假设,也就是说当梁发生弯曲变形的时候,变形前原为平面的梁的横截面变形后任保持为平面,且仍然垂直于变形后的梁的轴线。①这一假设的实质是忽略了剪应力对梁弯曲变形的影响,而且仅对长高比较大的梁( 5)近似成立。 在教学过程中,一般仅是定性的告诉学生这一结论。利用ANSYS软件,通过不同的单元选择,比如可以利用Timoshenko梁单元,二维实体单元和三维实体单元,具体形象地展示不同单元的数值结果,从而定量的告诉学生这一假设合理性及适用性的问题。此外,另外一款数学软件Matlab也因其强大的分析和仿真功能,被广泛地应用于研究及教学领域。事实上,Matlab也早已被列为本科生的一门选修课。国内一些高校也开展了Matlab和材料力学课程相结合的一些有益探索和尝试,比如利用Matlab计算超静定机构的支反力及绘制挠曲线的形状等。②在材料力学课程中的把ANSYS,Matlab等仿真类软件引入到材料力学课程教学中来,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以加深学生对材料力学基本概念的理解,并有助于提高学生实际分析能力和解决问题能力的提高,为其将来更好更快地解决实际工程问题打下基础。因此,在今后的材料力学教学中,应该加大ANSYS,Matlab等软件的介绍,在更深的层次上和教学过程相结合。 在利用计算机辅助教学的同时,也应该注重加强学生进行材料力学试验,材料力学是一门理论性较强的学科。学生在学习基本概念和理论后,并不能完全理解,@就需要进行材料力学试验来加深学生对理论的理解,使理论与实践相结合。从简单的力学现象引出复杂的问题,通过理论的学习进而解决力学问题揭示力学原理,激发学生的学习热情,通过看得见、摸得着的实验可以加深学生对抽象概念的理解,提高学生的自主学习能力和创新能力。 最后,要完善教学课堂,老师在完成规定的教学内容后,应该不断鼓励学生乐于提出问题,并在课堂上解决,这不仅能激发学生的思考和发散思维,还能起到现学现用的作用,更能加深学生对基本概念的理解,提高学生解决问题的能力和创新能力。对于学有余力的学生,应该给他们一些力学问题,让他们合作解决,最后在课堂教学之余举行一个小竞赛,促使学生独立思考和钻研。这种教学方式不仅增强了学生自己查阅文献和书籍的能力,还提高他们的学习积极性,培养他们接受新知识、新思想的能力,在使学生独立思考的同时,也让学生意识到团队合作的重要性,加强了学生发现问题、解决问题的能力。总之,材料力学这门课程虽然是理论性学科,但是从课程理论学习、教学方式、课堂实验的创新等各个环节入手,并在各个过程中大胆创新,努力实践,最终可以提高教学质量,促进学生学习,提高学生创新能力,使学校培养出高素质,复合型人才,满足国家对工程性技术人才的需求。 4 结语 材料力学是工科类专业一门重要的技术基础课程,笔者作为工科类材料力学课程的一线授课教师,对材料力学课程今后的教学改革方向提出了以上几点思考和建议。为了培养出国家所需要的多层次、多类别的专业人才,在今后的教学工作中,只有明确了培养目标,不断改进教学方法、与时俱进地更新教学内容,才能使学校培养出的学生肩负起时代所赋予的责任。 材料力学论文:以学生为主体的启发式材料力学实验课程改革 [摘 要]材料力学是工科高等院校十分重要的专业基础课,涉及机械工程、土木工程、石油工程等许多专业。针对工科高等院校材料力学实验课程,提出以学生为主体的启发式课程组织方法以及相应的保障措施,打破传统的材料力学实验教学模式,能使学生真正形成从“被动”向“主动”,再由“主动”到“创新”的转变。 [关键词]材料力学;学生主体;启发式;方法与措施 材料力学是工科高等院校十分重要的专业基础课,涉及机械工程、土木工程、石油工程等许多专业。该课程的本质是探寻不同类型材料对于各种外力的承受能力以及内部变化,从而进一步分析各种材料的强度、刚度和稳定性。因此,在课堂理论教学的基础上,它非常强调与之对应的各种材料力学性能实验。良好的实验教学过程,不仅能够提高学生对基本理论知识的掌握,而且能够激发学生的学习兴趣,培养其分析和创新能力。 一、材料力学实验课程现状分析 当前的材料力学实验教学效果不尽如人意,总体而言存在以下几个方面的问题。1.教学模式单一。目前,材料力学实验教学均采用传统的教学模式,即教师讲解实验原理及实验过程,之后学生分组进行实验,最后填写统一的实验报告,获取实验成绩。2.学生参与度和积极性不高。由于缺乏对材料力学实验教学的认识,学生普遍存在不重视实验的问题。由于材料力学实验均为分组实验,每组成员2~8人不等,因此部分学生在实验过程中完全依赖同组其他同学,有些对于实验原理都不甚了解。3.缺乏质疑能力和创新意识。当前,高校学生的学习具有很强的惰性,一味地接受书本和教师传授的知识。在实验过程中,学生不会对实验的原理或者方法展开自己独立的思考或者提出疑问,更不会在现有实验的基础上进行更深层次的研究和创新。 二、材料力学实验课程的改革方法 针对以上问题,本文就材料力学实验课程提出以下改革思路。 (一)从被动“填鸭”式向学生主体式转变 当前,课程教学改革大力倡导以学生为中心,培养学生的学习能力、质疑能力以及创新能力。同样,对于材料实验课程,也需要从传统的以教师为主的教学模式,向以学生为主体的教学模式转变。具体实施办法为:充分发挥学生在材料力学实验课程中的主体作用,由学生自行分析材料力学实验原理、参照大纲制定实验方案、分配实验任务、操作仪器设备、获取试验结果、撰写实验报告等。在这一系列过程中,教师的身份要由从前的“讲师”转变为“导师”,即在学生遇到问题时以参与者的身份负责答疑解惑。同时,为督促和提高每一位学生对实验的参与度和积极性,在实验完成后,教师针对每一小组各随机选取一名成员作为汇报人,对实验原理、方法和结果等以前完全由教师讲授的内容进行讲解,该名成员汇报的得分,将成为本小组最终的实验成绩。这样不仅能够有效地促进小组成员之间的沟通和学习,而且能够很好地避免部分学生的惰性和依赖性。 (二)从表格式的实验报告向小论文的转变 传统的材料力学实验报告形式单一,学生在完成实验后,只需将实验结果逐一填入设计好的表格中即可。这样的实验报告不仅会在很大程度上限制学生的分析思考能力,而且非常容易出现相互抄袭的现象。为此,若能将格式固定的表格式实验报告转变为小论文的形式,将会从根本上解决这一问题。在材料力学实验小论文中,学生需要简述该实验的实验原理、制定实验方案的依据、人员组织、具体实施情况、实验结果以及本次实验所存在问题等。教师对小论文的评分也应从单纯地重视实验结果,变成对以上各方面内容的综合评判。对于实验结果不理想的学生,若能在小论文中正确地分析其原因,并且找出切实可行的解决方法,同样能够获得较好的实验成绩。 (三)基础实验与开放实验相结合 在当前高等院校大力倡导提高学生创新意识的大环境下,材料力学实验教学应进一步向基础实验与开放实验相结合的方向发展,为学生提供一个良好的实践平台,从而提高学生的思考、创新以及实际工程应用能力。开放实验的题目,可通过三种渠道获取。1.学生自拟。通常由3~5名学生形成实验小组,根据材料力学课堂理论教学和基础实验内容,结合自己的学习兴趣,拟定相应的开放实验题目。实验教师为学生提供所需的实验条件和相关理论指导,使其实验内容能够顺利实施。2.教师提供。以学生未来的职业和专业为导向,教师为学生提供2~3个开放实验题目供学生进行选择。例如,材料力学中的直梁弯曲正应力实验,其原理是直梁弯曲时,其表面粘贴的应变片产生电阻变化,由应变仪将信号放大并显示其应变情况。虽然学生在实验仪器准备充分的情况下,大都能够顺利地完成实验,但是很少有学生能够亲自动手粘贴应变片或者搭接电桥线路。因此,教师可以在此实验的基础上,提供相应的开放实验题目,给学生提供深入学习和实践的机会。3.研究生科研项目带动。工科高校研究生在完成科研项目时,通常需要进行相关的实验。例如,研究生利用力学实验室材料试验机进行PDC复合片压缩实验。在其实验过程中,可带领1~2名本科生开展相关实验工作。这样,不仅能够提高本科生的学习兴趣,培养其应用及创新的能力,而且能够为他们今后的学习或者研究工作奠定基础。 三、材料力学实验课程改革的保障措施 为了保证以上材料力学实验课程改革的顺利实施,需要做好相应的保障工作,具体而言包括以下方面。 (一)实验教师能力的提升 新的材料力学实验课程组织方法,突破了传统的教学模式,必然会为实验教师带来更多的挑战。实验教师自身的能力和素质,很大程度上决定了材料力学课程改革的效果。传统的材料力学实验教师只需根实验大纲和指导书按部就班地指导学生进行相应实验。然而改革后,实验教师更多的是扮演“导师”的角色,参与学生的实验,为其提供指导和帮助。这样,势必要求实验教师具有更深更广的专业基础知识,以及辅导各类型实验的综合能力。为此,对于现有材料力学实验教师而言,应当不断充实自己。对于学校来说,应当吸引更多有能力的优秀人才从事材料力学实验教学工作,并且提供有利的条件,加强其与其他开设相关课程的高校之间的交流和学习,让实验教师“走出去”,把好的思路和想法“引进来”。 (二)实验设备条件的保障 加强现有设备的维护和保养,并在此基础上,增加新的仪器、设备的投入。目前一些学校的材料力学实验设备,如静态应变仪、扭转试验机的年代都相对比较久远,已无法完全满足新的材料力学实验课程的需要。因此,对于有条件的学校,可购置一批先进的实验设备,以保证课程改革的需求。同时,在新的材料力学课程组织模式下,应把基础实验与开放实验相结合,各类型实验设备和实验室之间需要进一步加强协调与配合,制定相应的管理制度,这样才能保证材料力学实验课程改革的顺利开展。 (三)给予学生创新实践学分激励 在材料力学实验课程改革中,学生的主体地位,学生的积极性、主动性和创造性直接影响着新的实验课程的实施程度。只有充分调动学生的学习热情和积极性,才能从真正意义上打破传统教学模式,提高材料力学的实验教学水平。然而,当前大学生学习具有很强的惰性,只要与学分无关的事情就不愿意去做。作为学校,恰好可以利用学生的这一特点,采用创新实践学分激励的办法,对于材料力学基础实验后,成功完成相应开放实验的学生,给予额外的学分奖励,由此推动材料力学实验课程改革的顺利进行。 四、结语 打破常规实验教学模式,充分发挥学生的主体作用,提高学生的学习兴趣、培养学生的创新能力,是以学生为主导的启发式材料力学实验课程改革的关键。同时,需要从实验教师、实验O备等方面为改革的实施提供保障。本文所提出的材料力学实验课程改革方法,也能为其他相关实验课程的改革提供参考和思路。 材料力学论文:材料力学与结构力学课程的相互渗透与融合 【摘 要】本文通过材料力学和结构力学两门课程的对比,已完成教学上两门课程的融会贯通。 【关键词】材料力学;结构力学;融会贯通 0 前言 材料力学是许多工科专业的一门重要基础课,是一门为设计工程实际构件提供必要理论基础、理论与实验相结合的课程,主要研究杆件在拉、压、扭、弯等基本变形以及组合变形形式下构件的强度、刚度以及稳定性的计算,而且还为结构力学、混凝土结构等课程奠定良好的基础。 结构力学则是力学以及土木工程等专业的更为重要的专业基础课程,是一门为设计实际工程结构提供理论依据和计算数据的课程。材料力学和结构力学这两门课程在土木工程专业中占有非常重要的地位,同时又是该专业硕士研究生的考试课程之一,课程中许多地方有着几乎相似的知识体系内容,但又因研究的结构体系的复杂程度不同而有差异,若能将两门课程深入研究,在讲解结构力学课程的同时将两门课程知识内容相互渗透与融合,完成课程间的衔接过渡、交叉与融合,完成在学习新的知识内容的同时又能进一步理解原有基础知识的内容,实现两门课程的融会贯通,从而可以取得良好地教学效果。 1 材料力学与结构力学课程的不同与相似之处 材料力学主要研究简单构件的强度、刚度以及稳定性的计算原理和方法而结构力学则是研究复杂构件体系相同方面的计算,所以结构力学要研究结构的几何组成分析。 材料力学是基础课程,它为更多的不同工科专业奠定基础,如机械设计与制造、材料成型、机械电子工程、土木工程、化工机械、轨道交通等众多专业都以此课程为基础,因此该课程内容涉及范围广泛,变形杆件的变形复杂,相应的不同变形下的内力以及位移计算复杂,甚至包括各种组合变形形式下的内力和位移计算,虽然构件体系简单,但变形复杂多样。因此不同变形形式下的内力、应力以及位移计算各有不同。 结构力学是工科专业的专业基础课程,只有少数专业开设结构力学课程,如:土木工程、桥梁隧道、水工工程等专业,由于它更注重于大型复杂结构体系在弯曲、剪切、拉压这三种变形形式下的强度、刚度以及稳定性的计算,相对于材料力学,涉及到的变形简单,基本不涉及组合变形的计算,相应的计算弯曲、剪切、拉压变形形势下的内力以及位移的方法则更加具体灵活,相应的方法也更加简单多样,所以应用结构力学的方法来解决材料力学的某些弯曲及拉压问题则显得非常简单,特别是材料力学中由于弯曲或拉压引起的位移计算尤为简单。 2 材料力学课程与结构力学课程的相互融通 材料力学课程是结构力学课程的基础,尽管材料力学所提供的各种计算方法与结构力学的方法相比显得较为麻烦,但如果没有这些最基础的方法的奠定,后面的方法在学习的过程中理解起来会有一定的难度。如在材料力学中所提供的计算位移的方法虽然很多:(1)变形位移比较法;(2)实功方程法;(3)挠曲线微分方程法;(4)叠加法;(5)能量法的卡氏第二定理,虽然方法很多,但这些方法更具基础性,分析和计算都较为繁琐,有些还有一定的局限性。而在结构力学课程中由变形体系虚功原理的虚功方程导出的计算位移的单位荷载法,则无论是任何因素引起的位移也无论变形体系的变形在什么变形范围都可以解决。特别是应用单位荷载法莫尔积分的图乘法可以较为轻松的解决线弹性范围内荷载作用下的位移计算问题。不仅如此,各种广义荷载因素如:温度变化、基础沉陷、材料收缩、制造误差等众多因素引起的位移计算都变得非常简单。如果能够掌握结构力学中杆系结构的内力计算,那么解决单个杆件的内力那也将易如反掌。所以学习好结构力W对更好的理解和掌握材料力学的教学内容起到很好的促进作用。只要老师在讲解结构力学的同时,与材料力学的知识内容相互结合并比较,就可以完成两门课程知识内容上的融会贯通,这样不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以充分理解以往所学材料力学课程的知识内容,使得两门课程的知识内容衔接自然流畅,完成材料力学和结构力学两门课程的完美结合,知识内容的融会贯通。 材料力学论文:对比法在材料力学教学中的重要性及应用举例 【摘 要】材料力学作为土木工程及机电工程系学生重要的专业基础课程之一,其在基础力学教学中有着非常重要的位置,这部分内容学习的特点是需要记忆的知识点比较多比较散,学生记忆掌握起来比较困难,很多学生往往是课程开始兴趣十足,学到一半却兴趣尽失。那么如何在讲课中避免这种现象发生呢?本文从对比法在材力研究的问题、方法、公式及有关规律等几个方面的应用举例出发,阐述了对比法在材料力学教学中的重要性。 【关键词】材料力学;教学方法;对比法;应用举例 材料力学作为土木工程及机电工程系学生重要的专业基础课程之一,其在基础力学教学中有着非常重要的位置,这部分内容学习的特点是需要记忆的知识点比较多比较散,学生记忆掌握起来比较困难,因此,这部分内容对学生而言学习起来感觉比较头疼,往往是课程开始兴趣十足,学到一半却兴趣尽失。那么如何在讲课中避免这种现象发生呢?讲课中多采用对比法不失为一种行之有效的方法。 1 从材料力学中研究的问题上对比 材料力学主要研究地是件在各种基本变形及组合变形情况下的强度、刚度及稳定性计算问题,而研究强度、刚度及稳定性问题都从外力入手,然后研究其构件内部受力及内力图,进而进一步研究应力、变形及相应的强度刚度和稳定性条件,进行必要的强度、刚度和稳定性计算。从这些研究内容上看,每种变形研究地问题都是相同的,但是因为多数教材体系分章是以变形形式为主线进行的分章,从而使研究的问题相同这一特点变得不再明显,也即人为造成学生第一知觉是材料力学的内容比较多,知识点比较散。如果教师在讲完绪论后,讲授具体问题之前,能把研究的问题做个比较说明,那么学生就会对所要学习的能容有个比较清晰的认识,就会在教学过程中始终让学生感觉到材料力学的内容是形散神不散,从而达到学起来事半功倍的比较好的教学效果。 2 从研究方法上对比 首先,从大的方面看,强度计算和刚度计算方法是类似的,即强度计算和刚度计算都是从外力、内力计算、应力和变形计算入手,然后用工作应力和杆件变形量与各自许用值作比较建立一个不等式的强度和刚度条件,进而解决三种类似的问题,即强度和刚度校核问题,设计截面问题和确定许可载荷问题,所不同的只是强度条件与刚度条件中描述应力与描述变形的量所用的记号不同,计算公式不同,所以讲课时如能对这两部分的内容做个简单的比较说明则同样也可达到事半功倍的效果。 其次,从具体内力计算方法、正负规定、内力图作法和应力公式推导方法上看,各种变形下的内力计算基本方法都相同都是截面法,但截面法不是最好的方法,因此,在其基础上又总结出规律法,如求指定截面上的轴力、剪力和弯矩的规律法,规律法的具体规律虽各不相同,但规律的基本骨架基本相同,而各种内力的正负规定内力图的规定方法也都相同,即正负都是从微段变形情况出发规定各种内力正负,内力图都是平行杆轴的坐标表示界面位置,垂直杆轴的坐标表示内力,正的内力在位置坐标上负的在下(土木工程的弯矩正负规定除外)。除此以外,各种变形的应力公式推导方法也是相同的,即都是从观察试验入手,然后提出假设,再综合其变形几何关系、物力关系和静力学关系推导出具体公式,而且这种方法不仅仅是推导应力的专属,在求解超静定问题时同样是结合这三个方面进行的推导计算,所以由此可见,在材力教学中采用对方法的重要性。 3 公式和规律方面的对比 材力中除了研究问题和研究方法有相同之外,各种基本变形的应力公式、各种基本变形的变形公式及变形能公式及强度条件和刚度条件也都有着相似性,除此以外求各种内力的规律也是相似的,如果在讲课中能加以比较,使学生在比较中去记忆势必使记忆变的容易,这不仅可以避免记混淆,而且还可以起到温故知新、加深理解的目的从而也能达到事半功倍的教学效果。 综上所述,在材料力学教学中应用对比法不仅可以使研究问题和相关知识点变的清晰,让学生感觉到其形散神不散,也能让大量的公式和规律记忆起来不易混淆,使学习变的更容易,从而避免学生因内容繁杂、枯燥、难记而丧失浓厚的学习兴趣,激发学生自主学习热情,进而收到事半功倍的教学效果。 材料力学论文:探讨材料力学在水利水电工程中的应用 摘 要:伴随着近些年大型水利工程建设各种失败案例的发生,人们越来越清楚的认识到材料力学和水利水电工程中的重要作用,无论是水平水电工程强度的合格与否,或者是怎样选择更合适的材料,材料力学都提供了有效解决措施。本文从材料力学的应用原理入手,详细探讨了材料力学在水电工程中的实际应用情况,通过本文的研究,更好的表明了材料力学在水利水电工程中发挥的重要作用。 关键词:材料力学;水利水电工程;应用 在科学技术日渐发展的时代背景下,人们越来越重视管理的进步和科学技术的创新,在水利水电工程中也是如此。材料力学主要探索的是材料在外力条件下发生应变、应力、强度的变化以及对材料造成的破坏极限等,其被广泛的应用于生活的方方面面。无论是机械中的结构,还是生活中的食品包装,所有的物件都必须要满足其应有的强度、刚度以及稳定性,才能够真正的做到安全,可见材料力学的重要作用。那么,现将材料力学应用于水利水电工程中,能够有效的将水工建筑安全性和稳定性问题解决。 1 材料力学的应用原理 从力学材料变形的原理看,其结构为:R-S≥0,其中,S代表的是结构作用的效应量,R代表的是抗力。在具体应用中,除了要对一系列在和工况以及不利载荷组合条件下的变形进行计算之外,还需要构建变形和强度以及稳定性之间的函数式子。通过材料力学法,能够把不同载荷情形下的各个截面的压应力以及截面中心点的变形等等计算出来[1]。值得注意的是,由于在水利水电工程中,抗力R是有特别规定的,所以,在计算效应量S之后,便能够知道设计的合理与否。 2 材料力学在水利水电工程中的应用 2.1 材料力学在混凝土变形中得应用 首先,混凝土在绝对湿度以及恒温条件下,受到水化作用的影响而造成体积的变形,这种变形我们称之为自身体积的变形。它实际上是和水泥的用量、水泥的类型以及掺用混合料等有着直接联系的。膨胀性的自身体积变形,在混凝土结构降温时,对拉应力会产生补偿作用。从宏观层面看,自身提及的变形应该是比较均匀的,因而,它对由于室内外存在夭疃造成的温度应力是没有补偿作用的。 其次,混凝土的干湿变形。混凝土如果没有了水分的保证,便会产生收缩作用,而一旦吸入水分,则又会产生膨胀,而我们知道,在干湿度作用下造成的体积的变化便是我们所说的干湿变形,混凝土的内部温度状态会对环境的温度和导湿性等造成巨大的影响[2]。 再者,混凝土的温度变形,如果没有任何的约束,直接在温度变化作用下产生变形,则为自由温度变形,则怀中变形的公式是:。其中α所表示的是热膨胀的系数,它会对温度应力的数值产生直接的影响,所以,它是一个关键性的参数,不容忽视。 最后,混凝土的弹性变形,如果处于单向受力条件之下,它的应力以及应变之间会遵循这样的规律:,其中,E代表的是弹性模量。按照这样的规律,可以知道,如果应力不变,应变也随之不发生改变,但在现实情况中,却并不是这样。相关的研究也证明了应力不变的情况下,混凝土的应变会随着时间的增加而不断增加,这种现象我们称之为混凝土的徐变。 2.2 材料力学在混凝土实际应力计算中的应用 假设θ规定从x轴到外法线n上的逆时针转向的方位角θ是正向。那么,通过公示,我们可以得到: 从而,可以得出最大主应力以及最小主应力,其公式为: 那么,最大剪应力的公式为: 2.3 材料力学在建筑材料选择中的应用 2.3.1 预应力混凝土 预应力混凝土的结构主要指在结构承受到负荷之前,事先对它加压,使其在外荷作用的这一过程中,受到拉区混凝土内,从而形成压应力,以压应力将外载荷出现的拉应力抵消,当然,这一过程,必须要保证结构在使用的过程中,没有裂缝产生。 2.3.2 水利水电工程的构造设计 水利水电工程工件的构造设计中,材料力学主要是把固体作为研究对象,研究的内容则是构建受到拉力、剪力以及弯曲力等作用时,材料力学的性能。当然,对于不同的材料,其在这些外力作用下的材料力学性能也是各不相同的,所以,按照不同的力学性能,进行构件材料的选择就显得十分重要了。 首先,拉力,在受到拉力作用之下,构件的材料选择需要对构件内不由于拉压存在而造成的反向应力进行充分的考虑。钢材以其良好的抗拉压能力而成为了比较好的建筑材料。实际上,很多单一的材料或多或少都会体现出抗拉压的特点,如果将一系列具有不同性能的材料,通过复合作用混合在一起,从而使其变成力学性能好、物理化学性能优的复合材料。 其次,剪力以及弯曲变形力。当构建在弯曲变形力之下,会产生拉压应力,在扭曲变形和剪切作用之下,构件的横截面会产生剪应力,但是,两者之间是存在着巨大不同的。在剪力作用之下,构件的断面是不会有相对错动产生的,同时构件的表现局部会有应压力,因而在工作状态下,建筑的构建会发生扭转变形,这样一来,无论是构件的强度,还是刚度,都会被大大削弱,所以,在设计阶段,就应该尽量减少扭曲变形的出现,如果有可能,应该完全避免扭曲变形的产生。 综上所述,水利水电工程项目是一项重要的工程,它和我国的民生息息相关,是一项利国利民的特殊工程,所以,必须要对其引起足够的重视。而在科技日益进步的时代背景下,对材料力学的研究也将日渐深入,在今后的探索实践中,必然会涉及出安全性、可靠性更好,性能更好的水利工程,带动我国经济的更进一步发展。 材料力学论文:结构案例法在材料力学教学环节中的应用 摘要:建筑专业材料力学是重要的专业基础课程,是解决工程实际问题的前提,可是传统的教学模式及方法不能够很好地调动学生的积极性和创造性。针对这一突出问题,本文借助已有力学实验设备,利用各类不同构件让学生自由组合成不同结构案例来测定其在荷载组合作用下各杆件的力学性能,这样不仅能够让学生掌握材料力学的特性及实验方法,而且还能更好地培养学生的技能和创新意识与能力,以适应新时期大学生培养的要求和目的。 关键词:建筑力学;教学模式;结构案例;力学特性 一、前言 目前,大多数高校在进行材料力学课程教学环节中所采取的主要方式还是“教师在讲台讲授、学生在下面听课”的模式,有条件的高校还会以实验教学环节作为必要的补充,二者是相辅相成互为补充的。但这种教学方式和方法缺乏科学性,难以调动学生求知的积极性和创造性。特别是有时在实验过程中,有的实验项目学生往往不能人人亲自动手,甚至有的人只能演示实验后记下实验报告中所要求记录的数据。这样一来容易使得学生产生依赖性,对在实验过程中出现的其他实验现象和数据不记录分析,更不会总结和提问。这样就严重束缚了学生的自主性,阻碍了学生大胆探索和勇于创新的能力。 二、建筑力学结构案例法 所谓案例(case)也被称作实例,是来源于生产实践的。案例教学法是将生产实践中的实际工程实例为基础,将之应用在课堂教学中的一种教学方法。案例本质上就是提出一种决策的两难情境,没有特定的解决之道。在教学中,教师扮演着设计者和激励者的角色,鼓励学生积极参与讨论,而不是像传统教学模式传授教学法那样,教师扮演着传授知识者的角色,这样才能使教学变得更加生动和有趣[1,2]。而所谓材料力学结构案例法,其实质就是通过学生自己动手、自由组装来确定合理的结构模型形式,并且要求该结构模型必须要涵盖所要实现的实验教学内容和环节,从而使学生能够应用所学过的力学课程知识,达到自己设计结构形式、实验内容,已改以往被动接受学习的模式为主动求学的模式,这是传统力学教学模式改革的一种尝试。 培养创造型人才,大学生的创新能力是当下高等教育的首要任务,而创新型人才的健康成长则需要实实在在的创新实践。特别是对于建筑专业的学生而言,学生的创新灵感和智慧不会从书本和教师那里直接学到,教师通过对有工程意义和背景的实际案例来积累和探索实践过程,从点滴收获中逐渐领悟和感悟出来[3]。通过甄选适合本专业学生特点和教育要求的案例,展现创新实践的魅力,就能让学生们在探索实践中体验到研究的快乐,激发出无限创新的欲望[4]。因此,将材料结构案例教学法应用于建筑专业的材料力学教学环境中,可以改变传统的教学模式,激发学生的求知欲,提高材料力学课程的教学质量,从而最大限度地发挥学生的创造潜能,培养学生的创新能力和想象空间。通过自主学习、独立思考、创新思维、营造崇尚真知、追求真理的氛围,使学生能够综合应用所学的力学理论和知识,提高分析问题和解决问题的能力。加强理论与实践相结合,对提高学生的材料力学整体教学效果具有深远意义。材料力学结构案例教学法则是培养学生创新精神和实践能力的一个有效途径。 三、建筑结构案例分析 建筑专业材料力学课程是重要的专业基础课程是解决工程实际问题的前提,还涉及到与实践教学环节相互配合、相互补充。因其主干课程地位,实验教学的任务就不只是巩固理论知识,了解掌握力学检测技术和手段的问题,还应在力学理论的深化、运用、工程问题的认识等方面有所要求。而加强实践教学,提高创新能力,是高校人才培养模式改革的重点和难点。材料力学实验教学是涉及面较大的理工科专业的重要基础实践教学环节,加强和改进这一环节对巩固力学概念、加深理论认识、了解力学检测方法与检测技术、增强力学分析意识、提高力学分析能力具有重要意义。 1.传统材料力学实验教学。按照现行材料力学及其实验教学大纲中的要求,其主要包括金属材料的拉伸实验、弹性模量实验及电测试验等。传统的授课方式是在教师讲述完实验原理及方法后,让学生以小组为单位按照所讲述的实验步骤重复模仿进行实验,所得的实验结果基本相近,实验所写报告形式统一。这样讲授的好处在于学生只要按照固定的实验步骤进行操作就不会出现问题,结果不会有太大偏差;而不好之处在于学生无需认真动脑去思考,只要按照教师的要求去做就可以,对结果不会去追究其“怎么得到的”、“为什么会得到”。学生完全是一种“填鸭式”的被动受学模式,从而磨灭了学生的求知欲、探索精神和主观能动性,何谈学生的创新精神和创造性,因此有必要对这种教学方法进行改革。 2.材料力学案例分析。减少验证性、演示性实验,增加综合性、设计性实验是实验教学改革的重要方向。同样是上述的实验项目,如果能够选取一系列合理的建筑结构模型案例形式,使其涵盖所要求的实验内容。这样,学生通过自己设计、思考来组合不同的结构模型,而后通过不同的加载方式、不同的加载点和不同级别的载荷可以得到无穷的实验结果,这样极大地调动了学生的热情和积极性、造性和求知欲,改变其被动学习为主动学习。这种模式的好处还在于即使是同一种结构、同一种加载方法,其所得的结果也是不一样的,从而可以避免和杜绝学生的抄袭现象,使理论和实践得到统一。具体表现在:(1)能够组合搭接出多种结构构型,具有真正的设计功能;(2)各种构型具有实际的工程意义;(3)组合构件尽可能简单,组合搭接与拆解方便;(4)加载与测量方便,投入成本低。 本研究以秦皇岛协力科技有限公司研制的新型XL3418T系列材料力学多功能实验台为基础来进行研究。上课时将之稍加变动,即可进行教学大纲规定内容的多项实验,在保留了原有的基础实验上增加了由多根杆件搭接的桁架结构,横向压杆和组合梁组合的框架结构,桁架可任意组合拆卸。学生可以利用学过的理论力学和材料力学知识,根据自己的认识实践自行设计喜欢的结构类型,并根据不同阶段的实验教学目的设置加载方式,以实现拉伸、弹性模量、应变片的粘贴、弯曲正应力的测定等一系列实验。这样可以充分调动学生的积极性和创造性,实现变被动学习为主动学习,“从学未知”到“求未知”的转变。 学生根据事先设计好的桁架模型在实验台上进行组合,同时配上静态电阻应变仪、数据采集系统等实验设备便可实现对加载的整个过程实时采集和处理。这种实验装置和教学模式不适用于进行破坏性实验项目的研究及教学工作。 四、结论 培养创新能力既是培养适应社会需求的高质量人才的必然要求,也是一种全新的教育思想和理念,应该从那种单纯书院式的课堂教学方式中走出来,更多地和实践与工程相结合,让学生在“干”中“学”、在“学”中“干”。理论课教师没有必要讲得很系统、很完备,可以留下一些空间让学生自己去体验,适当地拿出部分学时给实验课无损理论课教学。 案例教学为学生提供了一个近乎真实的场景,缩短了教学与实践之间的距离。其成功之处在于教学内容针对性强、接近实践,缩小了学校培养目标与社会职业素质需求的距离,抓住了职业素质中最本质的因素。案例教学着眼于学生创造能力和分析问题、解决问题能力的发展。以教师为主导、以学生为主体的案例教学在不断循环中完成知识的更新或创新。加强案例教学的研究,对于创新人才的培养将具有重要的作用。 材料力学论文:ANSYS软件在材料力学教学中的应用研究 摘 要:ANSYS软件是材料力学中常用的基础性软件,同时也是世界上应用最为广泛的应用程序。在教学中应用ANSYS软件,可以凭借其自身强大的分析功能,将图形形象的显示出来,让学生对相关知识原理及现象有直观的了解,加深学生对知识的理解程度。本文就ANSYS软件在材料力学中的应用作简要阐述。 关键词:ANSYS软件;材料力学;应用研究 作为一款有源分析软件,ANSYS将多学科知识融于一体,包含了结构,电磁,流体,声学以及热等领域。在应用方面则涉及到了造船、生物、轻工、水利、能源等科学研究领域。通过软件应用方面可以看出,在相关领域知识学习具有一定的难度,如果单纯依靠教师用传统方式进行教授,在教学效果方面一定是差强人意。ANSYS软件应用其中,则可以起到一定的辅助作用,教学工作可以达到事半功倍的效果,学生学习质量也有了一定的保证。 1 材料力学教学现状及内容 (一)教学现状 材料力学科目自身的特点在于具有一定的抽象性,导致理论知识理解方面存在一定难度。教学工作安排不合理,教学时间没有从学生的理解能力以及应用能力方面考虑,学生没有充足的学习时间,教师在教学过程中为了在有效时间内完成相应的教学任务,在教学的方法上存在一定的不合理性,没有有效的调动学生参与学习的兴趣与热情。 (二)教学内容 材料力学中有几部分关键的知识难度较大,学生在理解的时候存在一定的问题。比如应力集中。所谓应力集中是指构件在受力的情况下,形状及外形发生了突变从而导致的局部范围内的应力显著增大。教材通常只给出了应力集中的影响因素,但对于在相关因素的影响下具体的系数却没有给出确定值,学生对于这一点知识未能深入理解。 2 ANSYS软件及有限元 ANSYS软件是由美国一名博士在1971年推出的,最早的版本仅仅提供了热分析及线性结构分析,其不足之处是只能在大型计算机运行,并且只是批处理程序。在上世纪70年代初期及后期有一定的发展,随着技术不断的进步,ANSYS软件的功能也越来越强大,为用户对某些问题进行深入的研究提供了帮助。有限元的发展有三个阶段,探索时期,独立发展时期,专家应用与其它软件相互补充,共同发展时期,并且呈现出了相应的趋势特征。 3 ANSYS软件特点 (一)处理能力强大 处理能力强大主要体现在四个方面,其一是建模,其二是网格划分,其三是参数设置,其四是与CAD无缝集成。网格划分主要有两种方式,自由与映射网格划分,对于不同的几何体而言,则有拖拉网格,层网格,局部细化。无缝集成方面,能够与多款件进行数据交换。 (二)加载求解 在ANSYS软件中,位移,温度,力等任何载荷可在任意几何体或有限元实体上,可以是数值,也可以是相关的函数。 (三)后期处理 对于利用ANSYS软件获得的数据,可以采用不同的方式进行输出,比如,图表,动画,此外还可以进行载荷叠加分析。 (四)开放性 开放性主要体现在与其它软件的有效对接,用户在开放的环境下可以根据自己的需要对软件进行相应扩充,对于边界条件,材料结构等可以由用户自定义。在不同类型的需求方面还可以进行二次开发。 ANSYS软件将自身技术与相关软件有效的结合在一起,自带的语言可以进行二次开发。比如用户可以在CAD中建模,然后通过接口将数据导入到ANSYS软件中进行相关计算。也可以用程序自带语言建模,计算,此时采用的是命令流的方式。 4 分析步骤 ANSYS软件分析步骤主要有三个方面。首先是模型创建,包含读入或创建模型,定义属性,以及网格划分。其次是施加载荷及选项,条件设定并求解。最后一步是结果的分析及验证。 5 ANSYS软件在材料力学教学工作中的优势 (一)教学效果提升 材料力学首先是一门专业基础课,其次是将多专业知识集中于一体,主要研究内容是构件在力的作用下产生的变形,损坏,以及失效等存在的规律。教学内容涉及到公式多,逻辑性强,计算过程难度大,计算量大,如涉及到微积分等知识,学生对于知识的掌握及理解存在问题,对于教师而言,如何进行有效的教学是不得不思考的问题。 ANSYS软件针对问题进行建模,将数据转化为图象,从对人体大脑的刺激来看,视觉上的刺激更为有效,大脑对于信息的理解量更大,层次也更深。将抽象的知识变为具体,有效降低了学习难度。并且ANSYS软件教学是动画过程,学生对于知识以及相关原理的变化有清楚的认识,表现形式更加生动有趣,能够在一定程度上调动学生学习的热情和积极性,实现教学质量的提升。 (二)应用能力培养 材料力学理论知识的学习是为了更好的在实际工作中应用,单纯的理论教学不足以培养学生的实践应用能力。学生对于学习存在畏难情绪。ANSYS软件应用通过建模对实际情景进行模拟,学生在一种高度真实的环境下学习,无论是理解能力方面还是在实践能力的培养方面都有很大好处。 (三)增强探究性学习能力 ANSYS软件在生活中的应用非常广泛,学生有必要了解熟悉并掌握。学生动手的过程是为今后积累一定的经验,培养并提升其解决问题的能力,同时也为走向社会奠定基础。 6 实例探究 在对ANSYS软件有了基本的了解之后,可以结合具体的例子加深认识。比如ANSYS软件研究不同载荷下的悬臂梁。现假设有一悬臂梁,长、高、厚度分别是500,60,20。弹性模量为200GPa,泊松比为0.3。分别在载荷1500N及集中力偶230N・m发生横力与纯弯曲。 由左图可看出正应力在自由端附近为零,随截面位置左移,应力相应增大,最大值出现在固定端。在固定端处最上与最下分别存在最大拉应力,最大压应力,二者相等。 图3为载荷下的米塞斯应力图,左为集中载荷,右为集中力偶。结果与实际情况完全相符合。 7 结束语 本文对ANSYS软件相关方面进行了说明,立足于教学实际,从软件在教学工作中的优势以及目前材料力学教学现状作阐述。教师在教学工作中将软件教学作为教学工作的一个重点来抓,让学生通过自身动手实践,对书中知识及原理有自身的领悟,同时培养学生的专项技能。无论是从教师教学还是学生学习的角度来看,ANSYS软件应用都具有无可比拟的优势,是针对教学存在问题的有效解决途径。教师要重视,学生也要重视,学校更应该重视,从多方面为教学工作提供相应的保障。 材料力学论文:基于ANSYS软件在材料力学实验课程中的应用 摘 要:材料力学课程概念较多,知识比较抽象,学习起来难于理解,而ANSYS软件模拟分析能力很强,能够使相关知识变得更直观、形象,因此,可以实现两者的有效融合。文中运用ANSYS重点分析了拉伸实验中拉伸应力、应变及弯曲实验中梁的弯曲应力应变情况,展示了ANSYS与材料力学相关实验相结合的可操作性。 关键词:ANSYS 材料力学 拉伸 弯曲 1 材料力W课程实验特点 材料力学[1]对于机械专业而言是一门必修课,目前,“材料力学”课程中一些重要的内容,如拉压、扭转和弯曲变形,除课堂上多媒体教学外,通常依靠现有的实验条件进行验证性实验教学,而有时存在实验条件不具备的情况,这样就无法对相关知识进行实验验证,此时如果在实验教学中采用直观的图形显示,也可以将抽象的概念形象化,同时增强学生对结构的感性认识,培养较强的结构分析能力,因此,可以尝试引入ANSYS软件进行简单的建模计算,并将计算结果形象地展示给学生。 2 ANSYS软件应用特点 ANSYS软件[2]中分析计算模块包括结构分析,可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析,能形象、直观地显示结构的变形、位移及应力分布情况,同时还能以动画的形式展示结构从最初加载到最终变形的整个过程。 3 ANSYS在材料力学实验中应用实例 (1)拉伸实验。材料力学中的低碳钢拉伸试验[3]通常在实际中通过拉力机拉伸,宏观上可以观察到试样缩颈现象,在此,可采用ANSYS模拟,选用拉伸试样弹性模量为0.175e6,泊松比为0.3,密度为7.85 kg/m2。图1为材料拉伸变形的整体过程,其中a图为变形初始,b图为变形后期。 通过加载求解后,得出试样拉伸变形应力变化和应变变化如图2和图3所示。 (2)弯曲实验。材料力学中的弯曲实验[4]通常采用简支梁、悬臂梁等结构进行实验分析,该文采用简支梁进行分析,给梁沿长度方向施加均匀载荷10 kN,梁的横截面积1.5 mm2,转动惯量IZZ=0.28125,IYY=0.125。力的加载如图4所示。 通过ANSYS模拟,绘制出的剪力图、弯矩图分别如图5、图6所示,这样得出的结论和实际计算结果相一致。 4 结语 通过ANSYS对拉伸实验和弯曲实验的模拟,将其与材料力学课程教学有机结合起来,既发挥了计算机的数值计算功能,又与直观的图形显示功能相结合,使得学生更易于理解和掌握所授课程的抽象力学概念,培养了学生的兴趣,提升了学生的形象思维能力,拓宽了学生的视野,提高了教学质量和效率,同时也培养了学生的计算机应用能力,有助于学生运用软件进行实际工程实例分析,在一定程度上可以使学生理论联系实际,为以后的工作打下坚实的基础。 材料力学论文:6005铝合金材料力学性能研究 摘 要:采用万能材料试验机,对典型车用的6005铝合金材料进行准静态拉伸试验。输出载荷-变形量关系,获得应力-应变曲线,进而分析材料的弹性模量、极限强度、极限应变、屈服强度和延展率等力学性能。 关键词:6005铝材;准静态拉伸;应力-应变曲线;力学性能 1 概述 车辆用6005铝合金属于Al-Mg-Si系中等强度铝合金。由于其优良的挤压成形性、耐腐蚀性和良好的焊接性,在国外被广泛用于高速列车、地铁列车、双层列车和客货汽车车体所需的薄壁、中空的大型铝合金壁板型材以及其它工业用结构型材。在我国,铝合金大型材已研制成功并投入生产,随着我国交通运输业的发展,6005铝合金在高速、轻型铝合金列车和地铁列车以及轻型客货汽车上的应用必将越来越多[1-3]。 6005具有较高的工艺性能。万普华等人对6005铝合金试样进行了水淬和水淬并深冷处理,来观察金相组织、抗拉强度等对6005铝合金力学性能的影响[4]。张健等人利用热塑性试验研究了6005A铝合金的热裂纹敏感性[5],张大新等人将6005铝合金铸态试样和挤压制品试样在不同温度固溶加热后淬火处理,制备金相组织,用混合酸溶液侵蚀后在金相显微镜下观察金相组织[6]。 文章主要就6005铝合金材料的力学性能性能通过万能材料试验机开展了系统的实验研究。测定试件在准静态拉伸时,材料的应力应变曲线;提取加载曲线中的屈服点、强度极限;同时,测量实验前后试件实验段(即试件的标距段)的长度变化,算断裂伸长率和断面收缩率。 2 准静态拉伸试验 2.1 试件及仪器 运用Instron 5969标准电子万能拉伸试验机对6005铝材进行了准静态拉伸试验。试件参照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》[7]制作。板状试件的尺寸示意图如图1所示。本试验采用比例试件,形状为板状,其厚度为4mm,平行长度为55mm,总长度128 mm。 2.2 试验结果 将试验试件在室温(10~35℃)环境下,试验试件及试验用夹头安装在试验机上,试件轴线应与力的作用线重合,将引伸计连接在试件上。试验机匀速进行拉伸,加载速率为10mm/min,测试试件在拉伸过程中的载荷-变形量的关系。针对横向切取和纵向切取材料,分别进行五次试验。试验过程如图2所示。 将试验结果绘制曲线,得到如图3所示的位移-载荷曲线。 名义应力可定义为?滓=F/A0,即载荷F除以原始截面积A0,而对应的名义应变可由?着=?驻L/L0计算得到,即伸长量?驻L除以原始标距L0。将结果绘制曲线,得到如图4所示的名义应力-名义应变曲线。 名义应力应变曲线并未真实地反映出材料随应变变化的关系,因而实际过程中的应力应变要进行相应的修正,需将实验所没测的名义应力与应变曲线转化为真应力真应变曲线。试验中采用引伸计,可直接测得拉伸过程中的应力和应变数据,绘制得到如图5所示的真实应力-真实应变曲线。 各次试验的结果如表1所示。 3 结束语 由准静态拉伸的位移-载荷曲线、名义应力-应变曲线、真实应力-应变曲线,得到以下几点结论:(1)相同应变情况下,真实应力略大于名义应力。分析可知,此现象符合实际。因为拉伸试验过程中,横截面发生收缩,小于初始横截面积,导致真实应力大于名义应力。(2)6005铝合金样件所能承受的最大拉伸力在2500-2750N范围内。(3)6005-T5的抗拉强度可达到260MPa,屈服强度约为230MPa,五次重复试验测得试件的延展率均为12.08%。 材料力学论文:创新材料力学实验的几点想法 摘要: 提出了目前材料力学实验教学中存在的几个问题,结合实际情况提出了几点创新,提出要更新传统材料力学实验教学模式,重视基础实验的延伸,按专业类单独设课,实行开放性实验和网上选课等创新方法。 关键词: 材料力学实验 创新 0引言 在《材料力学》科学发展史中,实验促进了材料力学理论的发展,同时由于材料力学的理论是建立在将真实材料理想化、实际构件典型化、公式推导假设化基础上的,他的结论是否正确以及能否在工程中应用,都只有通过实验验证才能确定。 1材料力学实验教学现状 1.1 材料力学实验教学水平落后实验教学一直处于理论教学的从属地位,试验方法单一,只注重拉伸、压缩、电测等几个基础实验教学。教学设备、内容方法陈旧,测试技术和手段落后,学生所学材料力学知识与工程实际不能同步,学习兴趣不大。材料力学实验大部分为基础实验。以材料拉伸压缩试验为例,课上只是对典型的塑性材料低碳钢和脆性材料铸铁做测试,一般只提供标准试件,能够测试出低碳钢弹性模量E、屈服强度?滓s、抗拉强度?滓b、延伸率?啄和断后伸缩率?鬃以及铸铁的抗拉压强度即可,测试要求比较简单,学生只是被动接受,很难有兴趣。 1.2 现有的材料力学实验教学指导书不能与新进的实验设备同步材料力学实验设备――特别是电测设备更新是比较快的,这样就要求实验教材必须与设备的更新同步。 1.3 学生对实验课的认识存在误区由于材料力学实验是非独立实验,实验成绩所占该门课程的总成绩比例较小,对期末成绩影响不大,形成了重理论、轻实验的思想。 材料力学实验大部分为分组验证试验,许多同学认为只要会做实验就可以了,甚至有些学生认为实验课上不上无所谓,实验报告的处理也是拿别人的数据照抄应付。 1.4 各学校的实验教学水平参差不齐一些学校由于投入等原因,可能连基本实验还难以保证。一些学校则开发了设计性、综合性、开放性的实验,以及相应的实验装置等。有些学校还开发了新的实验设备,并获得了具有自主知识产权的实验设备专利。这些都是近年来我国高等学校教育教学改革所取得的成果。 2实验教学的几点创新 2.1 授课中穿插力学史,激发学生兴趣比如在讲述电测实验时,可介绍电阻应变计测试技术起源于19世纪。1856年,W・汤姆逊(W・Thomson)对金属丝进行了拉伸试验,发现金属丝的应变与电阻的变化有一定的函数关系;惠斯登电桥可用来精确地测量这些电阻的变化。1938年,E・西门斯(E・Simmons)和A・鲁奇(A・Ruge)制出了第一批实用的纸基丝绕式电阻应变计。 2.2 重视基础实验的延伸以材料力学性能测试为例,可以使测试材料多样化,除碳钢、铸铁两种材料以外再提供塑料、铝合金、木材、玻璃等多种材料,有条件话,还可以使用各种新型材料。要求学生分别测试不同材料的性能指标,通过比较,自己得出结论。同种材料不同截面(圆截面、矩形截面等)、不同尺寸,让学生结合理论课知识自己测算标距,求出所有参数。通过这种脱离只提供标准试件的模式,使简单、枯燥的材料性能试验多样化,活泼化,可以让更多的学生动起手来,从而提高学生的实验兴趣。 弹性模量E和泊松比?滋分别在材料的拉伸试验和电测实验中测得。这两个参数的测试方法很简单,学生一般在老师讲授完后很容易就能测定出来,由于操作简单,学生做完实验后很容易忘记他们是如何测得的,也很少有学生去研究实验原理。在学完了电测实验后,可鼓励学生自己动手粘贴应变计,研究如何接桥,利用电阻应变仪把弹性模量E和泊松比?滋在拉伸试验机上测试出来。 2.3 更新传统材料力学实验教学模式,探索新的高效直观的教育方法实行传统教学与多媒体教学相结合的教育模式。该校工程力学实验中心从2007年开始在几位老师的精心努力下,开发了一套直观、形象的材料力学实验多媒体教学课件,在实验课板书教学中通过穿插多媒体课件,大大激发了学生对材料力学实验的兴趣。为了改变以往材料力学实验设备陈旧和测试手段落后的现状,从2002年开始在原有液压万能试验机的基础上,陆续引进了新型的电子万能试验机若干台;陆续淘汰了旧的、低效的电阻应变仪和配套组合装置,开始使用操作简单、自动化程度高、数据处理方便的电测仪器。 2.4 实行开放性实验和网上选课系统给学生充足的时间和空间,突破材料力学实验教学的传统方式,实现全面开放实验室,建立相对独立的实验教学体系,打破班级授课制,开发网上选课系统,让学生自己在网上选课,按分散式教学模式组织实验教学。全面开放实验室,调动学生的主观能动性,使每个学生都有动手操作机器的机会,提高仪器设备的使用率。同时实验室开放能最大限度地利用实验室资源,实验室开放后,学生自己选择实验项目,实验的频率和实验循环的节奏由学生自己调节,这使得实验室的容量大幅度提高,实验用房得到充分的利用。 2.5 加强实验室建设要更新观念、提高效率,抛弃固有、陈旧的管理模式,选拔一批爱岗敬业,有高度责任心和事业心的优秀青年来充实实验室队伍。重视实验教师的培训,多与国内外知名高校交流,提高实验教师的业务素质。 3总结 材料力学实验实验课是一门技术基础课,在工科院校中占有相当重要的位置。但是,受多种因素的影响,力学实验教学设备陈旧,内容枯燥乏味,学生难有兴趣。传统的材料力学实验内容远远达不到培养学生实验技能的目的,也跟不上科技发展的步伐。因此,对实验内容必须进行大胆的改革和创新。 材料力学论文:材料力学课程教学方法的实践 【摘要】本科阶段《材料力学》课程主要培养学生对简单杆件结构进行强度、刚度和稳定性进行分析的能力,是土木工程和道路桥梁与渡河工程等专业的一门重要专业基础课。针对实际课程教学中存在的问题,提出了一些改进措施。如适当引入前沿知识,激发学生求知欲和学习兴趣;恰当使用传统板书和多媒体授课方式;有效利用虚拟仿真技术;引入科技竞赛活动,培养学生的实践和创新能力等。实践证明上述措施有助于学生掌握相关知识。 【关键词】教学方法 教学手段 实践能力 创新能力 一、概述 《材料力学》是许多工科专业的专业基础课,我校的土木工程、道路桥梁与渡河工程、机械设计与制造、材料成型等专业均开设这门课程。它主要培养学生具备对简单杆件在外载荷下的强度、刚度和稳定性问题进行分析和设计的能力。对于土木工程专业而言,它还是一门承上启下的课程:《高等数学》和《理论力学》是它的先修课,而它又是《结构力学》、《钢结构设计》、《混凝土结构设计》、《弹性力学》和《组合结构设计原理》等课程的先修课。因此掌握好该门课程的基本概念和知识十分重要。但是该课程内容多、概念多并且相对抽象,同时还缺少足够的实践动手机会,因此一些学生反映该课程理论抽象、内容乏味,甚至少部分学生产生畏学现象[1]。所以,需要进行多方面的教学改革,以期达到预定的学习效果。近年来,在实际教学中进行了一些教学方法的改革和实践,取得了一定效果。 二、激发学习兴趣 好奇心和兴趣对于学生学习效果有决定性的作用,培养学生的实际工程应用能力和创新能力需要培养学生对科学的兴趣[2]。因此在实际教学过程中需要不断激发学生的好奇心和兴趣。主要采取的措施是适当引入前沿知识和身边的力学知识和案例。如在绪论课中介绍近年来我国和其他国家的典型的建筑物和道路桥梁等。同时从其他专业相关的国际权威期刊上检索相关文献,通过多媒体介绍其他相关专业中材料力学知识的一些应用,如展示Journal of Biomechanics杂志上检索到的膝关节置换术中需要解决的生物材料力学性能测试的问题;展示Journal of Biomechanics和Journal of Mechanical Science and Technology中检索到的关于鞋子设计中的材料选择和鞋底外形设计的问题;展示International Journal of Mechanical Engineering检索到的齿轮齿形设计和优化的材料强度问题;展示Ocean Engineering中关于海洋石油钻井平台的强度和刚度设计问题;展示Engineering Failure Analysis中关于大型矿用自卸车车轴断裂的分析。同时,结合时事介绍材料力学所研究的一些问题,如天宫二号发射时,介绍卫星发射塔及周边建筑物在面临强动载和高温时所面临的强度和刚度问题,介绍空间站在太空中所面临的恶劣环境及遭受空间碎片超高速撞击时的强度问题。这些内容的适当增加一方面可极大激发同学的好奇心和学习兴趣;另一方面也能拓展同学的眼界,这些知识也将告诉学生将来读研究生时也可选择其他相关专业。 三、合理使用传统板书和多媒体授课 过去的课堂教学手段主要是板书,这种授课方式对《材料力学》这种概念多和理论公式推导多的课程比较有效。其优点是学生和教师共同思考同一个问题,学生能紧紧跟随教师的思路和节奏[3],教师边板书、边讲解、边推导、边启发和边提问,而学生则眼、耳、口和脑并用,这样可形成多维印象和刺激,就有利于学生掌握相关知识。但传统的板书也面临一些挑战:(1)展示复杂的变形形式时耗时较多,如实心圆柱在扭转载荷作用下的变形以及任意位置切应变的计算和推导需要画出较复杂的图形。(2)该课程的工程实践性较强,板书时无法有效传递实际工程的相关信息。而这两个缺点恰恰可以通过多媒体教学进行弥补。这种教学方式的展现能力强,信息传递量大,可以创造生动和逼真的教学氛围,激发学习兴趣。因此,涉及复杂图形特别是变形图的绘制以及变形过程的展示时可以借助多媒体技术进行授课,同时需要结合工程背景时也可通过多媒体展示。 四、有效利用虚拟仿真技术 《材料力学》是一门与工程实践密切联系的学科,因此安排有试验课程。但为使学生达到预期的学习效果,试验课通常安排在理论课讲授相关内容之后进行。但这样带来的一个问题是理论课堂上部分学生对相关知识理解不到位。比如讲授低碳钢在单向拉伸载荷下的力学性能时需要讲解径缩并计算应变值,应变值通过引伸计测得的伸长量除以原始标距段长度得到。但这种单向拉伸试验应变值的计算是建立在均匀变形的基础上的,而径缩后材料的变形在标距段内已不再均匀,因此径缩后按原公式计算得到的值理论上已不能再叫作应变。仅凭讲课和图片展示有时不足以让学生理解透彻,这时可以利用有限元计算提前完成单向拉伸试验的仿真,并展示其变形过程及变形过程中应变的分布,这样就能直观地讲解径缩,并清晰地展示径缩前后应变的分布情况。 另外,部分变形形式较复杂和抽象,部分学生无法深刻理解和掌握。如扭转载荷作用下实心圆柱的切应变分布,部分同学不能理解切应变随半径的线性变化。这时可以建立实习圆柱扭转的三维有限元模型,施加扭角,然后在后处理时显示标距段内3/4横截面的应变分布,这样便可以清楚展示应变的分布情况,易于学生深刻理解和掌握该知识点。 五、引入科技竞赛活动 《材料力学》是一门理论课程,但它来源于工程又服务于工程,在培养学生逐步建立工程概念和逐渐形成解决实际工程问题能力方面有着十分重要的作用。但对于一般和新建本科院校而言,通常缺少充足的实践锻炼机会和试验设备。近年来,科技竞赛活动渐多,如省级结构建模大赛、中南地区结构建模大赛等。在这些竞赛活动中需要设计和制作出屋盖、塔式建筑、桥梁、输电塔、广告牌支撑结构等。通过这些竞赛,学生需要确定具体的分析对象,通过检索文献资料和力学分析确定初步结构形式,完成制作,进行加载和多轮优化等,这对于巩固理论知识,培养实践能力和创新意识具有重要意义。为让更多同学参与这种活动,在学校层面设计了“挑战杯”竞赛活动,并将这种竞赛活动纳入《材料力学》课堂教学,在成绩评定中计入该项成绩。 六、结语 《材料力学》是一门重要的专业基础课,又能直接服务工程实际,但内容相对多且枯燥。因此在教学过程中,要注重激发学生的学习兴趣;合理使用传统板书和多媒体技术进行授课;在相关知识的讲授时可以采用虚拟仿真技术增加直观性,以便于学生理解和掌握;同时,还要重视科技竞赛活动对于巩固理论知识、培养学生实践能力和创新意识方面的作用。
起重机械论文:起重机械制造论文 1制造监督检验中存在的问题 在监检过程中的出现问题主要原因是相关的监检人员的工作能力和服务能力较差,不能满足监督检验的要求。企业在这个过程中主要出现的问题有:没有严格的产品质量标准,导致对检验工作不够重视且达不到相应的要求;对于发现的问题通常都是一笔带过而没有把先关的数据结果记录在案;对《规则》中的规章要求不能严格执行,尤其是关于开具联络单等相关文件的时候 2做好起重机械制造监督检验工作的对策 2.1提高监检人员的专业素质和技术要求 监检人员的专业素质和专业技能高低,不仅会影响产品的质量,而且还会对产品生产的过程中造成影响。因此,对产品质量进行监督控制的时候,要严格要求监检人员的专业素质和专业技能,同时,还要对监检人员进行相关方面的培训。提高专业素质不仅可以提高监检人员工作的责任心,并且还可以通过员工的素质反映企业的外部形象。同时在进行对产品监督检验的过程中还要严格遵守相应的规章制度,并且保证检验过程的科学性和高效性。监检人员在进行监督检验的工作中要严格规范自己的工作态度,通过科学有效的方式进行对起重机械进行质量监督检查,并且对监检出的数据信息进行分析、总结并将总结后的数据资料制定成一份报告。而专业技能的提高主要的方式就是对监检人员进行相关的检测技能培训以及对监测仪器的设备的使用方法,使其能够达到上岗的要求并对现行的质量检测技术以及检测方法能够熟练地掌握,同时保证在进行质检的时候不会或者少量的存在人为性质的失误。 2.2检测方法科学、合理化 对制造技术实施的监测与施工验收和定期检测有所不同,制造技术主要是对产品从设计到制造的整个过程进行检测,因此,其方式与其他检测存在一定差异。任何一种性质的生产企业都可利用对设备进行全面逐一监测或是设备抽样的方式对其进行评定检测。如对设备进行逐一监测的方式对其质量进行控制需注意以下几个方面: 1)产品技术文件审核。尤其是对产品设计图与强度计算书的审核工作,需根据产品的性能与技术目标进行仔细核对,保证其能达到国家相关规定。 2)原材料及元件检查。原材料和外部购买元件、协件等质量需进行严格控制,检测时应按照质量保护系统要求安排其入库或是出库。 3)机械设备金属构造的加工质量。其质量进行有效控制,不仅需对其构件的焊接以及焊缝部位质量进行严格检测,还需对焊缝较为隐蔽的部位质量进行检测。 4)机械整体质量控制。其主要是对装配各个零部件的精细程度和试运行的可靠程度做严苛要求。如利用抽样对其进行检测评定,需保证抽样容积≥总容积20%。对相同产品进行大批量监测的方法,从某一程度上可将其归纳为重复检测,因此,采取抽样检测最优合适,不仅是节约了人力、财力等资源,还有效提高了检测效率。 2.3对先进的检测仪器的配备 在对起重机械进行制造监督检验时,先进的检测仪器的使用,不仅可以保证质量检查结果的可靠性和正确性,而且先进的检测设备同时还能够将测试结果直接反应出来,在很大程度上降低了检测结果的误差。。在进行对先进检测仪器的配置时,要按照起重机械的要求进行配置,并且还要对国内外最新的检测仪器进行关注并及时的更新换代。同时,还要在设备规定的使用年限期内进行使用,可以确保检测数据的准确性。 3结束语 通过本文的分析,笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中,针对文中存在的不足,提出指征建议,为提高我国起重机械设备制造监督检测工作做出重要的贡献。 作者:曾君知 单位:宁夏天地奔牛银起设备有限公司 起重机械论文:起重机械电气控制仿真体系分析 起重设备作为物料搬运、装卸或用于安装的机械设备,被广泛应用于国民经济的各个领域之中。随着经济的发展,起重机需求量不断增大,同时起重设备还向大型化、高速化以及控制多功能复杂化方向发展,随之而来的起重机危险因素、事故也越来越多。起重机械电气控制系统作为起重机的大脑,其电气控制系统的安全对起重机械的安全所占的分量是不言而意的。起重机械电气安全是生产安全的重要组成部分。辽宁“4.18”钢水包倾覆特大事故中,电气控制系统的设计缺陷就是该事故的直接原因之一。然而由于起重机械基本属于大型设备,以及其吊载时电气控制系统的复杂性,对其电气控制系统是否存在安全隐患的评价或故障分析,均要在起重机械的使用现场进行分析判断,不能在设计初始阶段即实验室阶段就进行分析与排查。且当起重机械发生事故时,由于此时现场大都已破坏,也难以对起重机械的电气控制系统进行准确的事故(或故障)分析。随着计算机技术、多媒体技术、自动控制技术的飞速发展和广泛应用,利用实验室内的试验条件进行起重机械电气控制系统安全评价已经成为加强生产安全的迫切需要。 1起重机械电气控制系统仿真研究的意义 对于基于模拟载荷的起重机械电气控制系统仿真研究,主要的出发点在于实现实验室内的起重机械电气控制仿真系统的构成与真实起重机械电气控制系统尽量一致。这样起重机械电气控制仿真系统研制可以作为开展起重机械电气控制技术相关科技项目研究的载体,也可以用于检验技术的培训和能力提升。因此基于模拟载荷的起重机械电气控制系统仿真研究有着重要意义: 1)随着机电特种设备技术的发展,新型电气部件和控制方式不断应用。起重机械电气控制故障仿真系统研制为新型电气元件和控制方式实现了实践论证,对电气控制系统的安全性能进行评价,非常有利于起重机械电气控制技术设计水平的提高。 2)可灵活设置电气线路逻辑故障与电子元器件故障,供研究人员操作、分析问题、解决问题之用。通过基于模拟载荷的起重机械电气控制仿真系统的故障模拟与再现,研究各种起重机械电气事故及其发生的机理、原因、规律、特点。 3)通过起重机电气控制系统的检验方法研究,可使起重机械电气系统检验更为深入。直观的LED显示功能与投影,使复杂的电气系统对于初学者也能浅显易懂,为起重机械电气原理研究、教学与实训等构建了一个很好的平台。 2国内外起重机械电气控制仿真系统发展趋势 在我院提出研制起重机械电气控制仿真系统之前,国内有些相关单位为了培训或生产制造的需要,也有些起重机械电气控制的模拟设备,但功能不同或不够完整。例如:有公司因早期制造集装箱装卸桥的需要,能让工程师们做一些编程及测试的需要,在购买电气控制设备时,有意多购一套控制器及驱动器作为设计及故障处理模拟器[1]。同时也作为设备交货时用户方技术人员短期培训使用。另国内有职业技术学校有装设集装箱装卸桥模拟器,以模式驾驶操作环境,将使学生能够置在一个接近真实的实践环境中进行相关专业技能的训练,提高学生的实际动手能力,提高学校的教学质量[2]。但无与实际起重机械类似的电气控制系统,更没有能高仿真地模拟现场作业环境的起重机电气控制系统。目前国内起重机械电气控制系统的技术水平还停留在二十世纪使用的电气控制技术水平,电气控制逻辑线路没有明显的更新改进[3-4]。这原因之一是起重机械一般体积都较大,起吊的载荷又较重,电气控制系统均无法在实验室进行设计的前期研究和验证,一旦电气控制的设计完成后,只能到起重机现场进行安装、调试和更改,制约了电气控制技术设计水平的提高。如果在实验室中建一个能高度模拟实际环境的起重机械电气控制故障仿真系统,能直观、真实地反映起重机械电气控制系统实际工作状态,有利于设计水平的提高。 3起重机械电气控制仿真系统的组成与功能 该起重机械电气控制仿真系统主要设计了联动台、控制柜、模拟载荷和信号显示台演示等功能模块,以实现系统功能目标。带信号显示面板的电气系统其最大的亮点是通过模拟载荷,实现了起重机电气系统在实验室内高度仿真模拟起重机吊运的各种工状,主要组成包括:1)提供完整的司机室联动台操作系统,具有起重机的起升、大小车行走仿真操作功能;2)设置模拟的电气线路逻辑与电子元器件故障,实现对起重电气控制系统故障状态还原与故障模拟分析;3)完整的电气控制系统,可进行电气控制功能和电气保护的检验方法研究;4)设有新型电气元件和控制方式,可进行起重机电气系统安全性评价;5)多样的电气元件(如绝缘电阻、过流继电器、延时继电器),供测量或整定评判研究。 4起重机械电气控制仿真系统的原理 该系统按20T/5T桥式起重机的标准电气控制系统进行研制,主要由联动台、信号显示面板、控制柜、驱动主机与模拟载荷、投影仪等部分组成。20T/5T电气系统按继电器与接触器控制设计研制,其部分电气原理图如图1所示[5-6],也可切换至按PLC+变频器控制电气系统。图1中的起升运动电动机控制线路是由凸轮控制器的触头直接控制电动机的启动、换向、停止,切除外加电阻,打开、闭合制动器,其通过LED灯显示电气元件的动作状态,如图中过流继电器F21左侧的LED灯即为显示该元件的工作状态。 4.1联动台 联动台包括各种按钮、仪表、指示器、操作手柄、脚踏板以及司机座椅等。联动控制台是由主令控制器、凸轮控制器、坐椅、指示灯、警铃等部分组成,其中主令控制器与凸轮控制器为控制台的核心元件,由操纵机构、开关两部分组成。 4.2信号 显示面板显示面板采用信号灯指示,信号显示面板电路原理图如图2所示,通过LED灯显示各机构、各档位的动作状态,能显示系统的接触器和继电器吸合与线路通断情况,能显示过流继电器、接触器和继电器失效的情况;采集并显示起升电机运转方向。 4.3控制柜 主起升机构采用主令控制器配合控制屏控制,副起升机构、大小车运行机构采用凸轮控制器控制。控制柜按20T/5T、跨度12m桥式起重机电气要求的控制柜实际尺寸制作。 4.4驱动主机与模拟载荷 系统中主起升机构配置驱动主机与模拟载荷电机,两台电机分别接电源确认其转向相反通过联轴器同轴连接,起动拖动电机,再串电阻起动负载电机。将交流力矩电机作为负载电机处于发电状态,通过力矩电机控制器可调整转矩负载的模拟装置,以实现倒拉反接制动、单相制动等电气制动的效果。 5结束语 该项目完成后,可研究各种起重机械电气事故及其发生的机理、原因、规律、特点,研究并采取各种有效的电气安全技术措施,以帮助企业解决生产中起重机械电气控制安全问题,提高电气安全水平,推动我国起重机械电气控制与安全技术的快速发展。也可为起重机械电气控制研究提高新的思路与控制方法,改善起重机械电气控制安全问题,项目的实施推广在电气控制工程领域具有广泛的应用前景和良好的经济社会效应。 起重机械论文:起重机械检验技术研究 【摘要】随着企业生产规模的不断扩大,原有的劳动力资源不能满足企业发展的需要,起重机械等应运而生,大大降低了工人的劳动强度,它逐渐成为在生产中不可缺少的机械设备。本文重点研究了起重机械检验检测中存在的普遍问题以及起重机检验检测的重要性,分析了起重机械检验检测中可能出现的问题,并根据检查中存在的问题进行了技术分析处理。 【关键词】起重机械;问题;处理分析 1前言 随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步,工业生产的发展速度逐渐加快,进入了发展的黄金时期。同时也是生产建设中发生生命财产安全事故最多的领域之一。起重机械作为一种特殊的设备,存在着多种安全隐患,是事故发生率较高的特种设备之一。然而,由于我国特殊的国情,一些企业领导人抱着侥幸心理,不注重起重机械设备的安全使用,对企业内使用的起重机械等特种设备未按《特种设备安全法》的规定进行定期和监督检验,同时作业人员的安全意识淡薄,再加上设备长时间处于过载状态,操作人员违规操作以及设备维护保养不到位等,导致了大量安全事故的发生。因此,在使用起重机械的同时,有必要强调起重设备使用的合理性,及时对起重机械进行定期和监督检验。对检验检测中发现的问题及时整改,消除安全隐患,以保证设备的安全正常使用。因此,对研究起重机械检验检测中发现的常见问题和技术分析具有重要意义。 2起重机械检验中常见问题 2.1缓冲器与止挡的问题 2.1.1止档与缓冲器不配合对于一般桥式起重机,当起重机离开工厂时,缓冲装置已经安装在起重机的端梁上,并在起重机安装过程中,将其停在轨道的两端,便于正确安装和调整止挡和缓冲器的位置。一些厂家为了安装方便,随便找来一块铁板焊接在轨道的端头作为止挡,不管起重机是否能够满足要求,能否与缓冲器配合,出现止档安装的位置过低,导致起重机在运行到端部时,扫轨板碰撞止档,扫轨板碰撞变形之后,使用单位未引起重视,盲目将扫轨板拆除,导致车轮直接与止档碰撞。当碰撞严重时,车轮会产生变形、歪斜、裂纹,造成跑偏、啃轮现象等隐患,从而降低车轮的使用寿命。严重时会导致起重机脱轨,引发安全生产事故。2.1.2防风装置取代缓冲器对于室外使用的门式起重机,有的使用单位将缓冲器拆除,将链条放置在缓冲器的安装位置,并将其连接到轨道末端的锚上,作为起重机的防风防滑装置,其实这是一个错误而又及其危险的做法。在起重机运行过程中,如突遇到大风,设备无法实现人为制停时,只能靠缓冲器与止档将其挡住,人工拆除缓冲器往往会导致止挡被撞飞,甚至门机倾覆,引发严重的安全事故,使用单位的这种做法应该被杜绝。我们在检验检测过程中必须认真检查,做到防微杜渐。2.1.3电动单梁起重机葫芦小车缓冲器本身的设计缺陷电动单梁起重机缓冲器设计缺陷。主梁的一侧设置有电动单梁起重机的缓冲器,一般采用硬质橡胶制成。因为其自身设计的缘故以及葫芦小车安装的无方位性,开式齿轮与驱动轮驱动齿碰撞,所产生的力矩极大,当葫芦小车制动停车时,尤其是轮齿对缓冲器冲击较大,特别是葫芦小车带载运行时,容易引起缓冲器的破损、脱落,使其功能丧失。如果缓冲器损坏未及时更换,会对葫芦小车开式齿轮造成损坏,增加了事故发生的可能性。这种桥式起重机大多采用手电门控制,由于操作者不固定,许多操作人员不了解缓冲器损坏的原因和缓冲器的作用,容易发生硬碰撞事故。它严重影响了起重小车和整台起重机的安全运行。在此特别提醒制造商关注这个问题,并改进这种类型的缓冲器。操作人员也要注意,依规操作,及时停车减速是防止此类事故发生的关键。 2.2限位装置失效的问题 限位装置包括大、小车行程限位装置和起升高度限位装置,是保证起重机正常工作的安全装置。以螺杆式起升限制器为例,其失效的主要原因是:2.2.1违规操作歪拉斜吊,歪拉斜吊是起重机械“十不吊”中的一种违规操作行为。歪拉斜吊时钢丝绳对导绳器有一个侧向压力,导绳器受侧向压力影响导致运行轨迹发生偏移,使撞头不能正常触发开关,起升高度限位装置动作不灵敏或失效。当歪拉斜吊更为严重时,导绳器可能会造成变形、动作迟缓、松动等现象,这会导致导绳器扭曲、变形、断裂脱落现象,使其不能带动撞头运动,起升高度限制装置失效。从而导致吊钩等吊具冲顶,损坏起升机构,或钢丝绳断裂,起吊物掉落,引发严重的安全事故。2.2.2制动器松动经过一段时间的使用,制动器可能出现刹车片磨损、老化、弹簧松动制动轮不均匀磨损等现象,制动力矩不足导致制动松动或制动滞后等问题。这很容易发生冲顶或溜钩事故。2.2.3运行机构制动过紧当小车和大车运行时,其运行机构的制动器过紧,会使起重机发生剧烈震动。钢丝绳随之摆动,破坏了导绳器和起升高度限制器的正常动作,导致起升高度限位器失效;制动过紧,甚至还会烧毁电机,造成安全事故或经济损失。 2.3电气线路问题 2.3.1手电门桥式起重机的控制线路因为现在用的手电门控制在桥式起重机多为旧式产品。手电门电压是380V,根据标准监规的规定,在起重机手电门控制中应采用安全电压,并且手电门上的紧急开关可以控制起重机的总电源,存在此类问题的起重机必须进行整改。但由于改造单位技术能力不强或盲目追求效率。无视改造后的质量问题,导致控制线路不标准的现象发生,其主要表现为:不设总接触器和接零、接地问题。2.3.2不设总接触器手电门上的紧急开关直接与按钮控制线连接,紧急开关直接与各按钮的控制线相串联,而紧急开关只能控制电门上的电源,而不能对总电源和起重机进行控制。2.3.3接零、接地问题这是一个简单也很常见的问题。现在来说起重机大部分都采用三相五线制低压供电系统,在地面电源与起重机连接时,必须使用五芯电缆才可以,三芯为火线路,一芯与供电系统的零线相连,另外一芯则为接地保护线。接地线必须与起重机的金属结构进行连接,或者是和大车的轨道上进行连接。起重机供电使用软电缆,接地芯线与电缆一起进入起重机,连接到电气箱的壳上,比如,起重机的供电方式使用滑线供电的方式,地线与大车轨道进行连接,跨接线设置在轨道的交叉处。由于供电系统已采取中性点接地,起重机再采用接地保护,也就对起重机的保护具有了双层保护的效果。2.3.4接线混乱接线混乱,电气元件老化是起重普遍存在的电气问题。电气元件老化是起重普遍存在的电气问题之一。许多电气元件损坏后,维修人员图方便,擅自更改了原先的线路连接方式,进行单独的接线,造成了线路连接变得混乱无序。有时,当安全保护装置损坏后,维修人员不对其进行修复或更换新的安全保护装置,而是人为地将安全保护装置的线路随便进行短接,所以导致失压保护、零位保护和紧急断电开关以及各类限位开关等重要安全保护装置失效。 3起重机械检验检测中常见问题及技术处理分析 以上这些问题在在检验检测过程中经常会遇到,当然,操作人员也很容易忽略这些问题,因此在设备使用过程中,埋下了安全隐患。但这些问题都可以在进行定期或监督检验时及时发现,及时整改,消除隐患。以下是几个需要值得注意的地方:(1)使用单位或安装单位的作业人员要认真按照使用维护保养规则和安装手册的要求维护使用或安装。而检验部门应当严格按照标准和监规的要求进行检验检测,防止上述使用铁板当止档和防风装置代替缓冲器等安全隐患出现。(2)提高对起重机械的科技投入,对电动单梁起重机葫芦小车缓冲器的设计,进行优化,使用先进的科学的技术,对重机械等特种设备进行检验检测,促进特种设备科学技术的发展,做好起重机械设备的检验检测工作,使之符合标准、技术规范和监规要求。使用单位应遵循设备检验合格后方可投入生产或者使用的原则,以减少和防止事故,减少财产损失,保障生命安全。 4结语 随着国民经济和科学技术的不断发展,各种起重机械已经应用到社会生活中的每一个角落中,而其属于特种设备,事故发生的的可能性很大,所以,其检验检测工作显得尤为重要。缓冲器和止档、以及限位器故障、电器接线等问题是检测中经常出现的问题。为了解决这些问题,本文提出了一些建议,以避免这些问题重复发生,这对起重机械在生产中的安全使用具有重要意义。 作者:王金葵 单位:大理州质量技术监督综合检测中心 起重机械论文:起重机械安全技术管理方法 摘要:起重机械作为一种空间运输设备,主要作用是实现重物的位移。起重机械的使用大大节约了劳动力,提高了生产效率,是社会进步的体现。目前起重机械在生产中的使用率越来越高,已经成为机械化不可缺少的重要组成部分,有些还可以进行特殊工艺的操作。随着社会的不断发展,其中机械的使用范围也会越来越广泛,需求量也会越来越大,对起重机械的管理也会越来越严格。 关键词:起重机械;重要性;安全管理;技术理;方法和技巧 起重机械是工程施工生产中的一种重要机械设备,由于其中机械自身的特点,起重机械被广泛应用于施工企业,由于机械设备更新换代的速度原来越快,掌握操作技能又需要一定的时间,所以起重机械在生产中往往存在一些安全隐患。笔者结合近年来自身工作经验,对起重机械安全技术管理方法和技巧提出几点见解,希望可以给同行提高参考。 一、加强起重机械管理的重要性 近年来起重机被广泛应用于建筑施工企业,并在机械设备种占据重要比重,可以说,起重机就是命脉性设备,其施工作业情况直接影响这个工程施工进度,对企业能否顺利完成工程建设任务其中非常大的影响。起重机的管理是企业管理的重要方面,是完成施工、安装、生产、装卸作业的重要保障,是提高企业生产经营能力的重要环节。企业起重机的管理直接影响生产力要素的管理,在企业生产活动中主要是按照生产发展规律、自然运动规律、生产关系规律有组织、有计划的进行优质、高效、低耗地进行施工作业,以创造更佳的施工业绩。在生产力中的劳动力、劳动对象、劳动手段中,最有活力的就是劳动力和劳动手段,起重机的使用就会直接影响到劳动力和劳动手段,起重机械的使用,会减少劳动力的投入数量,劳动手段实现机械化、自动化,因为起重机自身就是一种机械化的劳动手段。起重机通过司机的有效操作,实现了物料的装载、搬运、卸货、吊运、安装等,在生产中形成了生产力。因此,起重机是重要的劳动手段,而且会直接或间接的影响着起重机司机、机组人员和管理者等劳动力的变化,同时也是企业生产力的重要要素,在施工中应重点加强起重机械的管理工作。 二、起重机械管理现状浅析 1、缺乏专业的管理人才 起重机械管理人员需要经过专业的技能培训才能上岗,可以目前大多数企业严重缺乏相关人才。在实际的施工现场检查中,普遍存在岗位证书人员和实际管理人员不一致的情况,甚至有些是一人身兼数职,最严重的是许多施工现场的起重机械管理人员时由没有任何施工和管理经验的农民工担任的,这种放任的管理模式对自重机械的管理是极不负责任的,严重的还会造成人员伤亡事故。 2、起重机械采购、使用、保养不当 起重机老旧继续使用时施工中常存在的现象,有些企业起重设备已经到了报废年限甚至有些已经超出了使用期限扔继续使用,这种情况会存在很大的安全隐患,也会加重企业的维修成本。有些大企业还会把老旧设备转让给中小企业,中小企业后来又几经周转后,生产厂家、生产日期、使用说明书等相关信息就会不完整。另外对起重机械缺乏正确的使用和定期的保养,加快了机械的老化速度,这些都给安全使用造成很大隐患。 3、起重机械档案资料管理混乱影响起重机械设备的使用寿命的因素是多方面的,加强起重机械设备的管理可以有效控制好机械的使用寿命。例如是机械使用过程中的科学化、制度化、规范化、使用的工作等级和级别、安装拆卸的规范作业等都会影响机械的使用寿命。再有起重机械的钢结构无论是在正常运转过程中还是在静止状态下都会承受荷载,荷载和使用次数也会影响起重机械使用寿命。因此只有完整、准确记录起重机械工作性能和使用频率,做好档案资料管理工作,才能保证起重机械的正常使用寿命。 三、起重机械的管理方法和技巧初探 1、加强对管理人员的任用和培训工作 各级主管部门都要牢牢树立以人为本的理念,深刻认识到职工生命的重要性,从关心和珍惜每位职工的生命为出发点,切实保障好每位职工的合法权益,高度重视从业人员的安全培训和教育问题。一方面要认真开展起重机械主要负责人、项目经理、技术负责人、专职安全生产管理人员的安全生产考核工作,起重机械的操作人员都应该进行岗前培训,熟练掌握起重机的工作原理、机械性能、操作技巧,参加单位组织的技能培训,考试合格后方可持证上岗。实行岗位任职考核制度,把安全生产责任切切实实地落在重要人员和重要岗位上。另一方面,要严格规范操作程序,认真组织和开展对输入、输出机械使用和驾驶的安全培训,严格按照《起重吊运指挥信号》、《起重机司机安全技术考核标准》、《起重机械安全使用规程》等相关规范进行操作,其实提高安全管理素质。 2、加强起重机械的使用、检修、保养工作 起重机的使用目的就在于通过使用让起重机的使用性能得到充分发挥,但是在使用过程中会造成机械不同程度的磨损,有些是有形磨损,有些是无形磨损,这些都会造成起重机价值降低。在不同环境下操作起重机,同等使用时间会造成机械磨损程度不同。起重机械的使用单位要定期的安排检查、检验工作,根据不同的工作强度进行有计划的日检、周检、月检、年检。这样做的好处是一旦发现安全隐患可以第一时间想出解决办法,减少不必要的开支,既节约了生产成本,也提高了机械安全性能。因此,在使用起重机的时候,要对起重机进行计划修理、推行状态监控和故障诊断技术,对机械进行保养,建议通过引用新技术、新技术对起重机进行维修。同时要严格管理操作人员,考核合格后方能允许上岗和管理,努力提高维修人员的思想道德素质,专业技术,提高机械使用效率。 3、加强档案资料的整理和归纳工作 起重机械资料种类繁多,需要归类整理,按期存档。具体整理工作包括(但不仅限于此):3.1起重机械出厂时的技术资料、产品合格证明、使用说明书、监督检验证明文件等;3.2安装起重机时需要的技术材料、安装部位、安装时间;3.3设备事故、人员事故发生情况;3.4日常维修、大修、保养、更换零部件的日常记录; 4、建立起重机械应急事故处理预案 按照《特种设备安全监察条例》相关规定,特种设备的使用单位要制定相应的应急事故处理预案,该预案以项目经理牵头,管理部门为主,相关部门积极配合组成紧急事故救援小组,把责任明确到个人,制定出符合本单位生产需要的应急预案,预案中应明确指出应急事故处理原则,紧急情况下可以采取的具体程序、方法、步骤,并定期的组织相关人员进行现场演练。 结束语: 总之,对于起重机的管理应按照国家和企业相关规定严格执行,从正确使用、科学检修、定期归档等方面着手,使起重机时刻处于良好使用状态,为企业提供精良的技术装备。 作者:江海清 单位:中国水利水电第五工程局有限公司 起重机械论文:电梯起重机械检验技术研究 摘要:起重机械是我国经济建设中不可缺少的物流运输设备,现如今已经被广泛的运用在了各种物料起重、安装等作业当中,可以说现在离开了起重机械,那么整个企业的生产就没有办法得到保证,该文主要针对强化机械安全这一方面入手,对电梯起重机械检验技术进行分析和探讨。 关键词:电梯起重机械;检测检验;质量问题;检验技术;分析 现代化经济的发展使起重机械逐渐成为生产过程中提高生产效率的必备设备,电梯起重机械属于特种设备中关键的组成部分,它在广大人民的生产生活中的地位非常高,电梯起重机械根据载荷运载形式的不同,主体结构也不同,但是随着电梯起重机械的不断发展,从中发现了很多使用及管理上的不合理现象,这就很容易导致电梯出现故障,因此加强起重机械的安全管理,提高电梯起重机械的检验技术是减少故障的有效途径。 1电梯起重机械检验前准备条件 1.1提交完整的电梯起重机械资料及文件电梯制造企业需要先提供装箱单,电梯出厂合格证,起重机械机房布置图,电梯的使用维护证明,电梯各个部件的详细安装图,电梯检验报告以及电梯使用单位提出的制造企业同意的变更设计文件等资料及文件。上述资料及文件都要有生产单位和使用单位的签字盖章。1.2要有符合要求的电源及电源控制装置电梯的控制电源一定要确保是正式电源,供电的电压也要符合电梯工作的相关规定,电梯的电源箱一般来说都安装在机房门口,这样设计可以让工作人员非常容易接近,接线的时候也非常方便,除此之外还要求供电的容量要达到标准要求。1.3电梯各个装置设备及部件电梯设备与部件需要进行妥善固定处理,安装用的临时工艺孔口也需要全部封闭起来,要求安装的装置一定要安全有效,还要对各个活动部件进行润滑处理,电梯生产企业在电梯生产出来后还要对其进行检验和测验,保证电梯在出厂前自检合格并且正常运行3000次以上,这样才能够保证电梯设备的安全稳定。 2对起重机检验技术的相关要求 一般来说起重机械的所有零部件,像吊钩、电磁铁、吸盘、集装箱等都是不允许出现任何损伤的,甚至连裂纹都不能出现,而且各个机构在试验之后也不允许零部件出现损伤,一旦出现问题,那么这一零部件就不能再使用。像摩擦类部件,其磨损量也都有非常严格的规定,像金属结构的原料钢板等这类部件对尺寸要求也非常高,必须根据相应的技术要求对不同的检测对象采取适当的检测方法和检测工艺对其进行检验检测。 3电梯起重机械检验方法 我国的电梯安装工程总体来说在质量上还是比较不错的,但是近几年接连出现的电梯吃人事件让人们对电梯这一便捷运输工具的安全性提出了质疑,电梯维护人员也逐渐加大了电梯安装质量的检验频率。从总体上看,我国的电梯起重机械安全性能与广大用户的需求之间还存在较大差距。如电梯安装工程质量检验标准不统一,电梯安装施工质量检验技术资料缺乏真实性等,这些都是造成电梯安全运行存在隐患的主要原因,除此之外,电梯安全技术检验工作更是电梯安全控制的关键性环节,因此需要及时地予以处理,这样才能够真正达到人们对电梯运行的安全要求。3.1视觉检测视觉检测主要是为了检测电梯起重机械的整体质量状况以及各个功能部件的性能。其主要检测的内容有:起重机械部分,金属结构的几何尺寸测量,表面质量检查等等。电气部分则主要分为电控装置、接地装置、照明检验装置等,这些都是运用了机构试运行等检测手段。3.2射线检测电梯起重机械在制造和安装的过程中,对钢结构对接焊接所采取的检测方法是射线检测,由于现阶段我国所使用的设备很少会使用到起重设备,绝大多数的设备都是采用钢板材料进行制造的,这样的一种设备与承压设备相比较会发现,钢板材料的壁厚相对来说要薄很多。需要电梯起重机械射线所检测的对象是厚度和形状都非常均匀的钢板,像人们常常会制造的成品片式吊钩片或者是悬挂夹板焊接等等。3.3金属记忆检测与振动测试金属记忆检测这一检测手段主要是针对金属结构的应力集中状况来进行检测的一种弱磁性检测方法,与其他的检测方法相比,这一检测方法不用对工件进行磁化处理,其应力集中部位在磁场的作用下可以显示出磁记忆信号,但是在采用这一检测方法的时候需要注意,对工件进行磁粉检测的时候,如果没有对其进行退磁操作,那么就会导致应力集中部位存在微弱的记忆信号,这一信号会被磁化后的磁场信号说覆盖,所以说在对工件进行金属记忆检测的时候,一定要将退磁操作放在前面。而人们所说的振动特性主要是指起重机的消振能力,一般以主梁自振周期或者是衰减实践来进一步衡量自振频率和振型。这两点也是综合分析结构刚度的关键性指标。在载荷起升离地或者下降的时候,很有可能会产生低频率大振幅的振动,从而影响到工作人员的心理和正常作业。当振动测试开始的时候,可以在主梁跨中上盖板处任意一点作为垂直方向振动检测点,然后再把应变片粘在检测点上,粘好稳定之后再进行速降处理,这样就可以从示波器记录的时间曲线和振动曲线上测量出频率,这一频率就是起重机的动刚度。3.4超声检测超声检测这一方法还是相对比较常见的,它可以非常快速地检测出锻造吊钩内部的白点以及夹杂等缺陷,再比如说门座式起重机主要受力构件焊缝质量等。 4结语 电梯起重机械的安全检查始终以行政审评以及定期检验等检测监督手段对起重机械的制造、安装和检验进行全方位的检验。电梯起重机械作为现在工业不可缺少的特种设备,在工业生产中起着重要的作用。目前我国的电梯起重机械在检验上还存在很多的漏洞,还需要不断地更新完善检测手段,针对不同状况下的电梯起重机械设备采用不同的检验技术,这样就可以从根本上解决电梯起重机械的检验检测问题,更好地提升我国电梯起重机械设备的整体质量,从而达到人们的生产生活需求。 作者:王磊 单位:哈尔滨市机电类特种设备监督检测研究院 起重机械论文:建筑起重机械技术档案管理研究 摘要:对于建筑行业来说,建筑起重机械技术的档案管理对于建筑起重机械技术的发挥以及建筑行业的开展有着很重要的影响,同时作为间建筑行业当中的重要环节,也是保证建筑起重机械的使用与维修的重要凭证。本文从建筑起重机械技术档案管理的现状入手,对其中的问题进行了分析,并且对如何加强建筑起重机械技术档案管理提出了一些建议,旨在为我国建筑施工企业在建筑起重机械技术档案管理方面提供一些可行性的思路。 关键词:档案管理;策略;起重机械 一、建筑起重机械技术档案管理工作的现状 建筑起重机械技术的档案管理内容众多,而且是一项十分复杂的工作。管理工作的好坏会直接影响到建筑起重机械设备在建筑工程上的使用情况,从而影响到建筑工程的整体施工效果。从现阶段的建筑起重机械技术档案管理制度上来看,还存在有许多的问题亟待解决,主要有以下几个方面:(一)制度不完善近年来,国家对于建筑工程起重机械档案管理方面的法律建设上虽然逐渐重视起来,并且也有了很大的进步。但是从整体来说,建筑起重机械档案管理方面的法律依然还处于不完善的状态。而且,我国的建筑施工企业在起重机械技术档案管理本身上就存在诸多问题,在管理的执行与落实的力度还不够。从而严重影响到了建筑起重机械技术档案的管理工作。(二)企业机构对建筑起重机械技术档案管理不重视对于建筑企业以及起重机械管理企业来说,他们的精力一般都放在了设备的使用与租凭上,而在建筑起重机械技术档案管理上普遍的不重视。他们认为档案的管理工作是无关紧要的,从而导致了建筑起重机械技术档案管理在工作的过程当中漏洞百出。(三)相关从业人员专业素养不高随着建筑工程企业管理的不断深入,企业信息的广度与深度都在不断增加,尤其是对于现代这个信息化的社会来说,对于建筑起重机械技术档案管理工作人员的专业素质也要求越来越高。然而根据现如今的情况来看,许多的建筑起重机械技术档案管理人员缺乏甚至没有经过专门技能的培训,以至于建筑起重机械技术档案管理的电子信息化进程缓慢,严重影响了建筑起重机械技术档案管理的效率。 二、加强建筑起重机械技术档案管理的建议 (一)建立完善的档案管理制度对于建筑起重机的租凭单位来说,首先就应该建立一个完善的建筑起重机械安全技术档案,以便更加科学合理的对建筑起重机进行管理。在构建建筑起重机安全技术档案的过程中,有以下几个要点需要特别注意:1.建立针对产权单位的建筑工程起重机械备案证,这些起重机械备案证分别应对于每一台建筑起重机械,并且做到一机一号,在对建筑起重机械的租凭与使用的过程中,严格按照备案证进行。2.在租凭单位与使用单位签订购销合同的过程中,要密切关注建筑起重机械是否有完全的合格证件。3.定期制定检测报告,报告的内容主要包括对建筑起重机械的维修与改造记录、生产安全记录、日常检查记录、运行故障记录。定期做好监测报告工作是提高建筑起重机械技术档案管理的重要部分。整个检测报告应该贯穿整个建筑工程,在工程竣工后还要对所有的检测报告作最后的整理与分析。(二)安装单位建立建筑起重机安装、拆卸工程档案对于建筑起重机的安装于拆卸档案的构建,应该包括以下几个主要部分:1.安装单位的相应资料证明2.针对安拆段位所设立的安装、拆卸备案证明。这项证明是为了强化建设企业的主管部门对整个安装、拆卸工程的监管作用3.安装于拆卸的合同与安全协议书4.在对建筑起重机械的安装于拆卸时,应该编制相应的方案并且准备好一切安全措施。而对建筑起重机械的实际安装于拆卸过程中,都应该有安装单位派遣专业的技术人员,并且做好现场监督与定期的巡查5.记录安全施工技术的所有资料6.在建筑起重机械安装完成之后,安装单位首先要进行自检,并且出具合格证明,对一些正面与相关手续文件进行保存7.制定建筑起重机械的安全事故救急预案(三)使用单位建立建筑起重机使用技术档案在建筑起重机械技术档案管理的过程当中,使用单位可以说是占据主体部分的。所以,对于使用单位建筑起重机使用技术档案的建立可谓是重中之重。首先,必须对建筑起重机械的使用进行登记,而且在对起重机械进行登记的时候应该着重关注与之前的使用登记文书;其次,集中管理诸如购销合同、安装合同等一系列的原始资料。最后,在进行建筑起重机械的使用之前,使用单位可以委托具有检测资格的单位事先对建筑起重机械以及其他的施工机具与配件进行检测,并且将其数据进行记录,必须确认合格后才可使用。而在建筑的施工过程中,也应该定期的对建筑起重机械进行检测,如果出现设备不合格、故障或损坏,不得继续使用,并且将建筑起重机械在使用过程中出现的各种状况进行记录存档。 三、结论 在建筑施工企业使用建筑起重机械设备的频率得到大幅提升的当代社会,做好建筑起重机械技术档案管理工作更显其重要性。针对建筑起重机械技术档案管理中出现的问题和不足,相关部门及企业应注重从建筑起重机械技术档案管理规章制度的完善、建筑起重机械安装、使用及拆卸档案的管理力度强化等方面入手,不断提高建筑起重机械技术档案管理的效率。 作者:柏雪莲 起重机械论文:起重机械节能技术研究 摘要:随着社会经济的发展和进步,国内开始大量建设基础设施,并且越来越严格要求吊装设备的质量和体积,由于社会工业化水平的不断发展和提高,逐渐出现起重机械,并且已经成为工业生产中必不可少的设备。但是起重机械耗能问题严重限制设备的发展和进步,基于此本文着重分析了起重机械节能技术的应用。 关键词:起重机械;节能技术;应用 起重机是国家经济发展必不可少的工业设备以及物料运输设备,随着社会经济的迅速发展,越来越大量地需求起重机械。起重机械对于人们日常生活生产十分重要,能够为人们生活提供便利,但是实际使用起重机械的时候,设备是不能自己运行活动的,因此需要具备一定能源驱动,基于此,起重机械发展中就应该注重节能技术。 1起重机械基本概述 起重机械实际上就是用来对重物进行吊装和顶举,为了有效实现上述功能,起重机械主要包括运行装置、动力装置、操控系统、起升装置、取物装置等。起重机械的关键部分就是操作系统,主要就是控制其他设备的开合、幅度、力度以及方向。动力设备主要就是为起重机械提供相应的运行动力,是起重机械中最大的部件。取物设备就是用来抓斗的,以便于可以自由开合,从而实现抓举重物的作用。起升设备实际上是用来下放和提升重物的,一般情况下起重机械对重物进行垂直搬运;提升设备实际上就是为上述功能设置的。往往包括两种常见的起重机械设备,即以燃油为主要能源的起重机械和以电力为主的起重机械。 2起重机械节能技术的应用 2.1结构优化技术 所有事物构成中都包含多种因素,要素不同组合形式作为事物的不同结构。从哲学角度来说,事物质变实际上就是结构改变。优化事物要素组合形式是一种重要的实现质变方式。起重机械具备比较复杂的结构,拥有很多零件,实际操作中可以利用优化结构的形式来有效降低能源消耗。现阶段,国内大部分起重机械都是桥式结构,这种结构存在比较大的机身,相比较国外设备来说过于笨重,所以也会消耗大量能量,因此应用起重机械时应该及时改进设备结构,相关专家和学者已经开始广泛研究,利用软件技术和计算机技术来分析起重机械结构,提出一种结构分析软件,利用优化程序来合理分析起重机械主梁,以便于获得良好的起重方案。现阶段主要包括MATLAB和有限元分析软件ANSYS两种软件[2]。 2.2运用新兴材料技术 随着社会的进步和发展,着重研究材料科学,不断研究各种新型材料,上述材料基本上都是利用多元素组合而成的复合材料,具备耐腐蚀性、强度高、质量轻、韧性好等优势,已经得到广泛应用。设计制造起重机械的时候需要合理应用新型复合材料。一般情况下起重机械都是利用钢铁作为基本原料,促使起重机械体积庞大、耗能大,并且在耐腐蚀、韧性、强度等方面钢铁不能完全满足设计起重机械的实际需求,从而促使起重机械寿命短、体积大,所以应用制造起重机械的时候应该合理融入新材料。目前已经出现很多种满足起重机械设计需求的新材料。如:高陶瓷轴承,具备耐高温、摩擦系数高等特点,相比较钢质轴承来说存在更好的性能。高强度尼龙绳,具备寿命长、质量轻的特点,是理想的替代品。因此利用新型材料设计起重机械,可以在一定程度上降低设备重量,提高使用寿命,以便于达到节能降耗的目的[3]。 2.3变频调速技术 间歇性运动实际上是起重机运行的基本特点,也就是说在起重机械运行的时候,卸载、运输、取料等工作基本上都是交替运行的,为了保证起重机械运行生产的安全性和可靠性,对配用动力驱动设计的过程中应该预留相应的富余量。一般情况下在非满负荷情况下运行设备,不但需要满足动力驱动要求,多出的力矩也会在一定程度上提高功率消耗,从而导致大量浪费电能,并且起重机械运行在额定速度下的时候,设备制动会严重磨损机身,也会提高能源消耗。机械设备运行中为了改变上述问题,利用改变电动机定子供电频率的方式来实现变频调速技术。随着不断发展科学技术,不断提升变频调速装置性能,起重机械中应用变频调速技术,可以有效提高制动性,同时也能够降低设备制动冲击,以便于达到降低起重机械能源消耗和提高使用寿命的作用[4]。 2.4采用高质量减速器 现阶段机械设备中已经开始广泛应用减速器,市场中出现多种型号的减速器。20世纪80年代开始减速器就已经应用在起重机械中,但是因为国内在这方面发展得比较晚,相比较发达国家来说技术水平还存在很大差距,主要体现在寿命短、承载力低,不能切实满足起重机械工作要求方面。起重机械实际上属于间歇性运行设备,会频繁地出现重启和暂停,所以,实际操作中对于减速器承载性和制动性有着严格的要求。现阶段,硬齿面减速器是国内比较常用的设备,硬齿面减速器已经很大程度上提高了各方面性能;与此同时,对于一些具备特殊要求的工程来说可适当应用行星制动器,以便于达到降低消耗、减少制动磨损的作用,从而全面实现起重机械的节能减排[5]。起重机械运行的过程中交流变频技术十分重要,因此,国内外已经大量研究交流变频技术应用在起重机械制造行业的潜力和前景,但是实际改进设备的时候会出现大量的成本,所以,不少企业因为出现过大的成本不愿意使用上述技术,为此以后研究过程中应该合理应用绿色能源,实现可持续发展的目的。实际操作中利用电能反馈节能型变频调速系统来合理取代定子调压调速系统,利用逆变器、直流母线、自主技术集成技术来改变线路,从而达到降低成本的作用。 3结语 综上,节能是国家可持续健康发展的方向和趋势,随着不断发展科学技术和自动化技术,起重机械已经逐渐成为影响国民经济的重要因素,同时也是国家重要生产要素,为国家经济发展提供技术保障。但是起重机械实际应用的时候还是会出现一定问题,其中起重耗能大是最主要的。此外,设备成本高,降低机械耗能也是未来需要解决的主要问题。目前国内在研究起重机械耗能问题方面已经取得一定成果,基于此,文章从优化起重机械结构、创新起重机械部件、使用新型材料等方面来分析和阐述起重机械节能技术,为进一步研究起重机械节能应用技术奠定基础。 作者:杨军 单位:长治市特种设备监督检验所 起重机械论文:物联网技术对起重机械的应用 【文章摘要】目前,在科技不断发展的背景之下,物联网技术得到了一定的发展。而起重机在当前很多工程施工中被频繁的应用,但是随着起重机被广泛的使用,其事故也频繁的出现,常常会导致工程施工的工期被延误,增加施工单位的经济负担。为此,将物联网技术应用在起重机当中已经成为一种必然的趋势。其原因在于,物联技术的应用,能够确保起重机在动态监管顺序正常进行的基础之上,使得起重机应用更加有效,其作用也能够被充分的发挥出来。本文主要针对物联网技术在起重机械中的应用展开充分的分析,旨在确保起重机能够应用更加有效。 【关键词】物联网技术;动态监管;起重机械 当前,在冶金、交通以及建筑工程施工中,起重机被广泛的应用,它是一种工业生产过程中的特种设备之一。当前,起重机的使用数量正在不断增加,并且正在逐渐的向大型化、高速化以及自动化等方向发展。但是,目前随着起重机的广泛应用,其故障也不断出现,为了能够有效的解决其故障,物联网技术在其中的应用极为重要。物联网技术的应用能够为起重机动态监管提供保障,这也为起重机更好的应用创建了条件。 1对物联技术的相关知识分析 实际上,早在1999年物联网概念就已经被提出,它被认为是互联网应用的扩展。到了2005年,突尼斯所巨型的信息社会世界峰会上将“物联网”的概念正式的提出。物联网定义为:利用各种信息的传感设备,例如传感器以及射频识别技术等等各种装置和技术,并且采集各种金控、连接以及互动等,不断的采集所需要的各种光、热、电以及力学等方面的信息这与互联网结合成为一个巨大的网络环境。主要的目的在于,更加有效的实现物与物、物与人、物品与网络的连接,从而为识别、管理以及控制提供一定的便利。物联网内容主要有RFID、传感网、M2M以及两化融合这四个关键部分。在这之中RFID主要为射频识别技术,该技术又被称之为电子标签、无线射频识别,属于一种高级通信技术。但是,通过无线电讯号的识别特定其目标,同时对相关的数据进行读写,但是并不需要对系统进行识别,也不需要和特定的目标之间建立机械或者光学接触;而传感网主要指一种随机分布的、集成有传感器与数据处理单元等,利用自组织的方式共同构成无线网络;而M2M主要将数据从一台终端传送到另一台终端,换言之主要为机械和机械之间的摩擦与对话。站在广义的角度,M2M能够代表及其对及其、人对机器以及机器对人等方式,它也包括人、机器以及系统之间建立通信连接的技术与手段;两化融合主要为:在工业生产的各个环节中,工业企业经营管理中,信息化方式已经成为了重要方式与手段。信息化进程与工业化进程在当前已经不再处于彼此间的独立状态,同时也不是单方带动与促进的关系,而是两者在产品、管理以及技术等方面相互的交融,彼此相互连接不可分割,从而不断的推动新产业的快速发展。立足于物联网技术架构,物联网被分为三个层次,即感知层、网络层以及应用层。其中感知层的构成主要为各种传感器与传感器网两个部分,它包括二氧化碳浓度的传感器、温度的传感器以及湿度传感器等等。感知层存在着一定的作用,它是物联网识别物与信息采集的来源所在,主要的功能在于,对物体进行识别,并且在识别的过程中进行信息的采集。而物联网的行业特性主要在其应用领域内被体现的淋漓尽致。当前,我国的绿色农业、工业监控以及公共安全等方面的问题已经成为社会关注的焦点,以上各个行业都和物联网应用之间存在着一定的关联,并且在某些行业中已经积累的一定的使用经验。 2起重机的动态监管分析 要确保起重机能够正常的运行,动态监管工作是不可缺少的。而在这一过程中,应用现代化科技手段与管理手段极为重要,以此来完成起重机跟踪管理的工作。通常,需要做到以下几点,即:首先,在运行动态监控方面,主要依靠的是物联网技术中的传感器技术与GIS技术等,而所监控的起重机主要运行状态量有几个方面,即起重量、起重力矩以及起升高度等,对其各种安全保护装置的工作情况进行监控。在相关规定标准中,对起重机的运行状态安全监控管理系统的构成等进行检验。在起重机电控系统中,该系统作为重要的满足其功能需求部分之一,在物联网技术中占据着极为重要的位置。其次,对金属结构状态的监控,这与高文海,曹树贵,刘东辉等在《物联网技术在桥式起重机信息识别与追踪中的应用设计》一文中有着极为相似的观点。在起重机工作的过程中,金属结构作为重要的承载结构,受力状态与损伤的程度与起重机整体使用的安全性之间存在着极大的关联。而在监控起重机金属结构状态的过程中,需要依靠物联网技术中的传感器,并且与传统压电传感器、光纤光栅传感器等结合,共同完成金属结构状态监控工作。目前我国相关部门在大型起重机监测方面已经研究出了健康监测系统,该系统包括光纤传感系统、解调子系统以及健康监测诊断等,这也实现了对起重机中金属监测的目标。另外,在人机互认管理系统方面,需要依靠物联技术中的RFID技术与传感器技术去实现对人机之间的智能识目标,这样一来,能够从技术上保证操作人员和起重器保持着一对一的关系,从而为起重机动态监督工作的实施提供保障。 3总结 本文主要从两个中方面着手,一方面分析了物联技术的相关知识,另一方面分析了起重机的动态监管。通过分析明确,当前起重机已经被应用在很多领域当中,并且发挥了重要的作用。但是,随着起重机的广泛应用,其故障也表现出来,这给相关单位带来了一定的麻烦。为此,当前物联网技术已经被应用在起重机的动态监控当中,在监控过程中首先需要明确动态监控各个方面的内容,其次,明确金属结构状态的监控等,主要目的在于,为起重机更好的应用提供保障。 作者:张申 单位:江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 起重机械论文:建筑起重机械安全管理对策探讨 【摘要】本文对建筑起重机械现行存在的问题进行了分析,并对如何做好建筑起重机械安全监督管理提出了几点思考及对策。 【关键词】建筑起重机械;安全管理;问题对策 国务院出台《国务院关于支持赣南等原中央苏区振兴发展的若干意见》,在全方位有力推动赣南等原中央苏区实现全面振兴有着重要的意义。近年来赣州城市建设日新月异,建设量突飞猛进,特别是各类高层建筑拔地而起。建筑起重机械已成为实现建筑施工生产机械化、降低劳动强度,提高生产效率不可缺少的机械设备。截止到2014年12月31日,我市建筑起重机械产权备案累计为:施工升降机1538台,塔式起重机868台,物料提升机1788台。建筑起重机械大量的普及使用,生产安全责任事故也时有发生。2012年2月,赣州市某工程一台塔式起重机在吊装室内电梯零部件过程中,塔式起重机钢丝绳挂到裙楼外架上,塔臂失稳导致标准节断裂,塔臂和塔帽同时坠落,导致一人(塔式起重机司机)当场死亡。2013年9月,赣州市某项目一台塔式起重机在吊运钢筋材料时出现倾覆,导致塔式起重机整体倒塌,事故造成一名塔式起重机司机和一名钢筋工受伤。2014年6月,赣州市某项目一台塔式起重机倒塌砸中两辆过路车,造成4人受伤。建筑起重机械生产安全责任事故的不断发生,给人民生命财产带来重大损失,同时也给施工单位和租赁、安装单位造成了直接的经济损失。 一、建筑起重机械存在的问题分析 (一)产品质量参差不齐目前建筑起重机械生产制造厂家比较多,各生产企业的水平参差不齐。有技术水平和生产能力较强的企业集团,也有自己无设计能力但有一定工艺装备、技术力量及生产经验的中型生产企业,还有一些生产和技术能力较差的中小企业。国内制造业“山寨风”和“模仿潮”的兴起,造成建筑起重机械生产质量、工艺水平偏低。 (二)租赁市场较为混乱我市大部分工地使用的建筑起重机械采用租赁形式,市场管理较为混乱。1.租赁单位资质要求较为简单,组织形式混乱,目前我市对资质要求仅限于工商注册有租赁业务。现在我市租赁单位众多,存在个人购置设备由租赁单位代管、借用租赁公司资质等现象。2.租赁单位人员配备不齐。租赁单位负责人,技术负责人无专业职称证书,维修保养人员未经专业技术培训合格及上岗证等。3.租赁单位无固定办公场所、仓库和设备维修检修场所,设备构件等未分类存放,存在构件混用现象,导致安全隐患的发生。4.租赁单位起重机械的安全技术档案等资料不齐全。 (三)安装、拆卸行为不规范1.安装单位责任主体行为不规范。目前我市的安装单位资质主要有三种形式:一是生产厂家在我市销售时自带的安装资质;二是借用外省市安装资质;三是本地租赁单位自有的安装资质。对安装资质的使用,安装单位只是停留在资质管理的初级阶段,对人员的配备、专业技术能力考核、管理水平的提高等制度性建设几乎为零。2.安装、拆卸管理人员和特种作业人员缺失。安装单位人员配备不足,在起重机械安装、维护进程中技术负责人、专业技术人员不能到岗履职,大部分的安装(拆卸)、顶升、加节、维护保养等作业都是由租赁单位临时请人进行。3.安装、拆卸方案内容不全,无针对性。缺少平面布置图,附着安装标识,群塔安全作业措施等。特别安装高度超过60m以上的起重机械的安装与拆卸工程,专项施工方案未经专家论证等。 (四)使用管理不到位1.使用单位管理和人员履职不到位。对建筑起重机械安装、拆卸、使用维护保养等,未指定机械设备专职管理人员进行监督检查及验收。2.特种作业人员管理不到位。对进场作业的特种作业人员资格证及作业人员未进行审查,致使使用假证或无证上岗现象较为普遍。3.四方验收留于形式。责任主体对四方验收职责不清晰,存在走过场现象,导致四方验收未能真正实施,只是在验收表格签字盖章了事。4.监理单位监督履职较差。监理单位对方案、资质证书及相关资料审核把关不严,对安装和使用情况监督不力,发现存在生产安全事故隐患的,停留在口头上,未能及时下发整改单督促整改,有下发整改单的也未能做到消案复查。 (五)安全检测不全面1.安全检测业务量大,周期长。目前我市的检测机构较少,普遍存在检测需要排队现象,出具检测报告的时间滞后,严重影响了设备的使用效率,也造成部分设备未检先用。2.检测内容不全。一些检测机构硬件跟不上,没有及时采购相应的检测设备。3.检测数据有偏差。检测时送样材料,检测环境,人员素质等参差不齐,对检测结果存在偏差的数据,未进行比对分析;对存在较大安全隐患的建筑起重机械未进行整机检测及实行安全评估。 (六)安全监管难度大1.安全监管力度不足。监管能力与日益增长的工程建设规模不相适应,建筑施工安全管理力量薄弱,监督人员远远不能满足工程规模急剧增长的需要,现有的建筑安全监督资源的配置有待进一步提高。监督人员的专业结构、技术层次“青黄不接”,建筑起重机械专业技术人才紧缺。2.安全监管措施欠缺。安全监管措施与现场实际不相吻合,日常监管标准、尺度不统一,对建筑起重机械的监管未能充分发挥参建各方责任主体的资源优势,导致管理单一。 二、建筑起重机械安全监督管理对策 建筑起重机械安全管理涉及的责任主体较多,加强建筑起重机械的监督管理,必须从各个环节逐一进行梳理,充分发挥各责任主体的主观能动性,强化责任主体责任。 (一)把好建筑起重机械准入源头关1.引导技术性能强、安全性能高、产品质量好的建筑起重机械进入我市,为我市建筑施工安全生产更好的服务。2.鼓励本地建筑起重机械销售公司联合生产厂家,进行技术交流及经验介绍会,对技术落后、安全性能差的机械设备淘汰出建筑施工现场。3.强化建筑起重机械产权备案。对淘汰或禁用的建筑起重机械不予产权备案;对使用期限到期或构件严重受损的及时注销其产权备案;对外地已产权备案的设备进入我市使用前,对机械设备和资料进行严格审查。 (二)加强租赁和安装单位的管理1.强化对租赁和安装单位资质和资料的登记核对,建立统一管理制度,并实行年检和抽检制度。对检查、抽查不符合要求的安装单位进行限期改正,改正不到位或无法改正的,直接清出市场。2.租赁和安装单位必须配备安全负责人、技术负责人(中级职称以上)及维修保养人员等,特种作业人员必须持证上岗。3.租赁和安装单位应建立、健全起重机械的安全技术档案,制定安全生产规章制度和操作规程,根据相关规定整理齐全相关资料。4.所有建筑起重机械的构件和零配件要逐台归档入库,必须使用原厂或符合规范要求的构配件。 (三)规范安装(拆卸)行为1.鼓励本地企业申请安装资质,成立专业化建筑起重机械安装公司,做到唯专而精。2.转变销售公司观念,推动本地的建筑起重机械销售公司联合生产厂家,推行类似汽车销售“4S”模式。3.试行建筑起重机械租赁安装拆卸维修保养“一体化”管理。施工现场建筑起重机械设备的租赁、安装、拆卸、维修、保养等工作,由一家具备相应的建筑起重安装专业承包资质,达到相关技术标准的企业组织实施。4.落实专项施工方案的编制及论证工作。安装作业前施工总承包单位及安装单位必须编制专项施工方案。对安装高度超过60m以上的起重机械设备的安装与拆卸工程、起重量300kN及以上的起重机械设备的安装与拆卸工程、高度200m及以上内爬起重机械设备的拆卸工程,施工总承包单位应组织专家对专项施工方案进行论证,合格后方可实施。 (四)强化使用过程的安全管理建筑起重机械安全管理分为产权、安装(拆卸)、使用和监管四部分,其中使用过程时间长,安全管理责任大。强化使用过程的安全管理,必须明确责任、落实责任,才能有效防范生产安全事故的发生。 (五)引导建筑起重机械检验检测良性发展,努力探索建筑起重机械安装使用评估体系。对建筑起重机械检验检验市场进行开放管理,通过引入竞争机制,打破检验检测业务区域封锁和垄断的局面,从而提高检验检测机构的竞争力。 (六)发挥行业协会在管理中的作用行业协会的宗旨是服务,而这种服务往往是通过社会和行业管理来实现的。引导租赁、安装单位成立行业协会,建立起行业主管部门与行业协会之间的服务关系。 (七)鼓励企业投保特种设备安全生产责任保险,提高事故赔付能力。安全生产责任保险是加强安全生产管理、增强企业抗风险能力的必要手段,也是维护职工合法权益、创建和谐社会的积极措施。 三、结束语 近几年来随着我国经济社会的快速发展,城市建设步伐不断加快,建筑起重机械的使用数量急剧增加,建筑起重机械安全事故也层出不穷。笔者希望通过这些问题的探讨,能引起各责任主体和相关部门的高度重视,加强建筑起重机械的生产、安拆、使用、检测检验及监督检查的全过程管理,切实有效的遏制建筑起重机械事故的发生。 作者:邓建宇 赖福明 单位:赣州市建设工程质量监督管理站 起重机械论文:施工中起重机械的安全监管 作者:金晓东 单位:浙江驰成建设有限公司 一、建筑施工起重机械常见事故 经我国相关部门统计,在特种设备事故中,起重机机械的事故占大约60%。从这些统计数字中,我们不难发现,起重机发生事故主要发生在安装、拆卸、顶升和使用过程中,而发生事故的企业不仅有正规企业,也有小型施工企业。他们共同的特点都是因为平常不注重对起重机的保养和检查,也没有按照相关规定对起重机进行定期的维护工作,致使存在安全隐患,从而导致安全事故的发生。根据人们对事故的分析,塔吊安装造成的施工事故占25%,拆卸占12.5%,顶升占25%,而起重机倒塌占37.5%。这些惨重的代价告诉我们必须对作业的每一个环节严格控制,排除安全隐患才可以进行下一道工序。 二、当前起重机械管理中存在安全问题 1)施工现场机械设备管理制度不完善。在施工现场,由于企业对现场设备重视度不够,所以没有安排专人对设备进行管理,在设备进场的时候也没有对进场设备进行检验、安装、调试、使用等环节做相应的记录,更没有专人对设备的管理、使用、养护、修理进行负责。这样就使得在设备使用过程中会出现各种各样的问题。2)操作人员的安全操作意识淡薄。起重机械操作人员的安全意识和素质水平参差不齐,有时会使得施工机械超负荷作业,安全防护不到位,安全措施可靠性差。操作人员由于自身的知识有限,对机械的性能也不了解,往往采用多根钢丝做拉索,这是违背力学原理的,也与安全技术操作规程上的要求违背,给安全生产埋下了隐患。3)设备使用操作维护水平低下。起重机械使用人员应对设备的情况进行了解,通过对设备的管理掌握起重设备的性能、维修与保养等知识。在操作人员上岗前,应对人员进行相关的专业培训,使操作人员具备相应的机械操作素质。由于造成起重机械安全事故的原因很大一部分来源于操作人员的玩忽职守和漫不经心,所以,在培训中,也应加强对操作人员生产安全知识的教育,并在培训完成后组织资格考试。只有考试合格的操作人员,在持有上岗证书后方能操作设备。4)企业的信息不通畅。中小型企的施工能力强,由于设备管理体系不健全,往往在设备采购时对设备的性能、特点了解的比较少,更多的可能关注设备的价格,又由于工程急需采购,所以就本着节约的原则购买,致使一些已经淘汰的产品改头换面的被购进,这样设备本身就带有安全隐患,而又由于当时未对设备的使用状态进行记录,致使出现问题无据可查,这样大大的增加了安全隐患。5)安全教育培训力度不够。施工现场中的噪音比较大,依靠现场的声音宣传可能达不到预期的效果,安全教育培训更多地应来自于平时的积累,而不是一时的突击加强。而事实上,大多数施工企业都是事后教育,而且安全教育也都大多形式化,在政府部门进行安全检查时,企业才会立刻重视,检查过后,又松懈了。安全教育应该贯穿整个施工环节,人们都应该重视起来。 三、加强建筑施工起重机械安全管理措施 (一)重视安装与检验负责安装起重机械的队伍应有符合要求的资质证书,并且在机械安装之前首先应做好施工方案。方案经审批合格后,必须严格按照方案来实施。安装过程中的隐蔽工程应按规定做好验收记录,先由施工单位自检合格后,再请监理工程师进行复检,监理复核无误后,可申领《安全使用许可证》,之后才能投入使用。 (二)加强起重机械设备档案管理起重机械的档案管理工作也同样重要,它是安全生产制度所要求的一项必须进行的内容。一般来说,该档案包括事故应急预案、相关职能与操作部门的责任制度、安全操作技术规程,定期检查和日常的保养,考核管理和操作人员的制度等内容,操作人员应严格按照相关要求执行。 (三)加强起重机械设备的维修保养对起重机械设备定期保养在一定程度上可以提高建筑安全管理水平。认真做好起重机械的日检、周检、月检、年检工作。发现异常及时报告,并做好隐患消除工作,对起重机械做好动态监督工作,切实把起重机械的安全运行放到首位上来。 (四)实行设备验收准用制度对于即将租赁起重机的施工队伍,必须在租赁前向分公司申报,待分公司批准后再向总公司申请批准。申报时重点要将租赁公司的相关资质、设备情况以及管理操作人员的相关信息编入报告中。设备验收准用制度保证了进入机械租赁市场的公司的资质和设备的情况透明,也便于人们监督和管理。机械设备安装完成后,由安装单位先自行检验,然后由公司自己的机械设备管理部门复检,最后申请当地的特种设备检验部门检验,合格后方可批准使用。 (五)建立完善有效的预警机制每一台起重机械均应建立一个动态的数据库,该数据库里包含了设备的所有资料与信息。当机械进行维护和保养时,应将该信息录入数据库,利用统计分析方法可以将与该设备有关的信息进行分类汇总,总结设备常见问题,并作出预警。另外也要根据设备的自身特性,施工环节和季节,工程特点进行风险评估,并列出起重机的危险来源,以便制定风险计划和应急措施。 (六)一般控制与重点控制相结合根据设备的性能与使用者的管理水平,一般将设备分为优、良、一般和差四个等级。这其中一般和差这两个等级是监控管理的重点对象。将需要进行整改和处理的设备统一纳入管理范畴,专人跟踪检查,直到设备摆脱这两个等级的界定范围,进入高一等级的范围为止。 (七)落实管理责任制安全措施是否有效果,其关键在于合理的管理制度是否得到了实行。为了保证管理制度落到实处,应将管理责任与每个工作岗位人进行挂钩,做到奖罚分明,可以有力地激励员工增加工作责任感,调动大家工作的积极性。定期召开安全责任大会,在会上要通报机械安全管理状况,表扬安全责任到位的管理人员,对有过失的也应公开给予批评,这样有利于安全管理人员认识到差距,从而更加坚定的贯彻实施安全方针策略,使其在遇到问题是不慌乱、有条不紊的处理。 (八)加强人员培训对各级管理人员要进行定期的培训。培训的形势有很多种,比如:案例分析、专业技术知识培训、学术交流等,为了使各级管理人员更好的理解和掌握知识,也可以现场讲解,编制作业指导。加强各级管理人员的培训,提高管理者的安全管理水平和应对事故的心理素质一直是企业管理的主题。 四、结语 随着施工技术的不断发展,起重机又出现了新的问题,这就要就施工企业切实落实管理责任。同时也要求安全监督机构,行政主管部门和项目的各个参与单位都要起到良好的监督作用,切实为提高施工的安全水平做出贡献。 起重机械论文:电梯起重机械故障诊断及优化设计 摘要: 随着我国经济的发展,城市发展速度也越来越快,越来越多的农村人口开始向城市转移。为了解决有限的建筑面积和不断增多的人口之间的矛盾,高层建筑的应用越来越广泛,这也造成了电梯在人们生活中的大量应用。在现实生活中时常会出现电梯故障,这给人们的生活和工作带来巨大的影响。为了能解决这一问题,尽可能的降低电梯故障对人们生活的影响,文章从电梯起重机械入手,深入分析电梯故障产生的原因,并有针对性的提出了改进建议,最后还详细阐述了电梯起重机械故障诊断系统在现实生活中的应用。 关键词: 起重机械;故障诊断;优化设计 随着高层建筑在城市的大规模应用,电梯起重机械在人们的生活中已成为不可缺少的代步工具,起的作用越来越大。但冲顶、墩地、溜梯等电梯故障的出现给人们的生活也带来了巨大的不便,严重的甚至危及人们的生命安全。为了尽可能的减少这些故障问题的出现,保障人们的生命财产安全,文章通过对当前已知的电梯起重械的故障特点进行分析,有针对性的提出了一些故障检测与优化改良的措施。 1电梯起重机械故障特征 为了方便建筑高层居民的生活,电梯在高层建筑中被非常广泛的应用。相关机构通过一系列的调查发现,电梯的安全度比爬楼梯安全要高出50倍。除此之外,我国在欧洲EN81标准基础上制定了GB7588《电梯制造与安装安全规范》标准,这项规定也使得我国成为电梯方面要求最高的国家。这项条文出台不久国家就规定所有相关机构必须严格遵守,强制落实。根据此条文的相关内容。电梯的零部件要先经过相关的权威机构进行检验和型式试验合格后方可实用。另外在新电梯投入使用前或者经过改造再次运行前都要由相关的机构进行严格详细的检测。尽管这些规定在法律法规、标准、规范、规程上保障了电梯的安全性,但电梯实际故障还是时常发生。这就要求我们对已经出现的电梯故障加以分析并提出解决这类问题的有效方法方案。 1.1机械疲劳引发的故障 随着科技的发展,电梯中的荷载称量方式也应与时俱进,那些与时展脱节的技术与设备应该及时淘汰。举例来说,当前电梯中采用的电磁式称量装置能够对对电梯荷载进行持续的检测,并通过与群控系统关联对电梯的启动与运行进行适时的调节,保证电梯的顺利、安全运行,这是传统的开关荷载检测技术与设备无法实现的。 1.2润滑系统出现的故障 相比其他部件,电梯门是故障发生率最高的部位。为了保障电梯的安全性,一般会在电梯上的轿箱的底盘上安装两个微动开关,只要电梯的荷载不超过满载值(满载值一般是极限载重额的80%)只会触发一个微动开关,这时电梯能正常运行;一旦超过满载值就会同时触发两个微动开关,电梯将停止运行,并发出警示,同时电梯门也不会关闭。 1.3自然磨损引起的故障 如同其他的机械部件,电梯内的部件也会随者使用时间的延长而逐渐磨损。尽管这种现象不可避免,我们还是可以通过一些手段减小磨损带来的影响,避免电梯出现故障。 2电梯起重机械故障诊断系统优化设计措施 为了保障人们的生命安全,现实生活中的电梯都会有一定的保护措施。这种保护作用通常是通过一些保护装置来实现的,装置会在特定的情况下如电梯超载时发出警示同时阻断电梯的运行,以此来保护电梯里的人们。这些装置种类繁多,按照安装位置的不同可以分为以下几类。 2.1活动轿厢 这种荷载装置是将橡胶固定在底盘和轿厢底盘的中间。通过橡胶的形变来感知荷载的变化,将这个装置与控制系统联动。一旦超载,橡胶发生形变触发保护机制。由于这种方法费用低、安全性好,是当前应用最为广泛的装置,这种方法唯一的缺点就是一旦损坏更换极其不方便。 2.2活动轿厢地板这种装置 主要是被安装在电梯内部,但是并不会直接与电梯部件接触。当电梯内有荷载时,电梯的地板会发生轻微形变向下凹陷,当荷载超过一定值时,地板就会与装置接触引发保护机制。 2.3轿顶称量装置 顾名思义,这种装置通常是被安装在电梯箱的顶部的绳头组合处,它的主要部件是杠杆和弹簧组。该装置通过杠杆的摆动幅度来反映电梯箱内荷载的大小,一旦超载,杠杆摆动幅度达到一定程度就会出发保护机制。 2.4机房称量装置 如果超载装置无法安装在轿底或轿顶,而且电梯采用2:1绕法的时候,可以在机房中安装超载装置。这种装置与轿顶的称量装置比较类似,也是安装在电梯顶部的绳头结合处。不同的是这种装置的杠杆是随着绳头组纵向移动。一旦荷载超过一定值,刚好自动达到一定距离就触发保护机制。 2.5电磁式称量装置 随着科技的发展,电梯技术也取得了很大的成就,为了准确获取所有的电梯荷载情况,以便及时的对电梯的运行状况进行调整电梯的群控技术得到了很大程度的发展。 3电梯起重机械故障诊断系统的应用及改善 (1)电梯主要是用来垂直输送人员或者材料的装置,电梯作用的发挥离不开各个部件的正常运作。只有电梯的各个部件都符合相关的安全规定,各个运行环节都按照相关要求进行操作,电梯顺利进行,才能保证电梯的安全。这就需要设计人员在设计电梯时充分考虑所有因素,设计出最合理的电梯结构,施工单位认真负责,严格按照设计和相关规范施工,确保施工质量,投入运行后相关的人员及时维护。只有通过多方努力才能实现电梯安全。 (2)对电梯的维护通常由以下两种方式来进行:a.通过科学的管理对电梯发生的故障进行预测,并做好预防措施,降低故障率,保证电梯的顺利运行,即维护形式的措施;b.而维护类别的措施也是一种在做好预测、预防措施的同时根据实际的情况进行调整以减小部件的磨损度。通过平时的小规模维修来减少大规模修理的次数。这也是当前应用最广的方法。 (3)除了对电梯进行及时的维修外,还要注意对电梯备用部件的管理。a.通过协调各个部门,及时的采购相关的部件,并对采购的部件进行严格的检测保证其质量。b.注意加强对仓库的监管,确保替换的备用部件达到相关标准的要求。对于电梯也要进行及时的检测,依据检测结果,对电梯故障进行预测,有针对性的进行预防和优化改良。降低电梯的故障率,降低对人们生活的影响。 4坚持定期检验检测 为确保电梯安全运行,最重要的是严格执行《特种设备安全法》的规定,坚持定期检验,《特种设备安全法》第40条明确规定“未经定期检验或者检验不合格的特种设备,不得继续使用”违反了《特种设备安全法》的这一规定,属违法行为。综上所述,对电梯起重械进行故障诊断对减少电梯起重械故障有着非常显著的效果。因此必须通过科学的检测手段、先进的检测技术、专业的检测设备对电梯起重机械进行系统、严格的检测,预防电梯起重机械故障。并根据对已知的电梯故障的分析结果提出相应的优化方案。 起重机械论文:起重机械焊接质量的控制策略 摘要:起重机械的焊接质量存在着很多缺陷,文章详细阐述了其缺陷产生的原因,并根据焊接工艺评定的一系列标准,探讨了起重机械焊接质量的控制策略,希望对各起重机械制造企业提供借鉴。 关键词:起重机械;焊接质量;焊接材料;焊接设备;施焊环境 起重机的金属结构焊缝重达整机重量的1%,可见,起重机械的制造质量很大程度上取决于焊接质量的控制。起重机的制造过程中,焊接质量的好坏直接关系到起重机整体的安全性能,因此,起重机械制造时的监督检测将金属结构的焊接质量列为主要监控项目之一。良好的焊接工艺,不仅应符合设计的要求,而且应当保证起重机械的正常使用寿命。 一、起重机械制造的焊接工艺评定 (一)评定依据 国家质量监督检验检疫总局特函[2006]50号文件《关于有关实施要求的通知》中要求,必须进行焊接工艺评定的焊缝,主要是指起重机的主要受力结构部件,应对其原材料、焊接材料、接头的平面度对接错边等进行严格的检验与测定,尽可能地把焊接的缺陷降到最低限度。 (二)评定使用标准 各企业可参照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》中的“焊接工艺评定”,制定适合本企业的科学的、合理的起重机械的焊接工艺评定标准。严格制定各项工序的评定标准。 (三)评定程序 1.评定立项:工艺技术部门应根据各个生产单位的起重机械的设计方案的不同,依据焊接的原材料,接头形式,焊接方法以及钢板等的不同,确定企业自身所须评定的项目。 2.下达工艺评定文件。 3.制定工艺评定的执行方案,方案的内容应有为成功制造起重机械须实行的所有焊接工作,无论是事先的备料还是施焊之后的热处理等工序,都应包括在内。 4.试件的贮备工作和焊接:试件的焊接应由具有操作资格证书且经验丰富的焊工来实行,同时,应有工程师全程式的监督,记录好工艺的实测数据。 5.试件的检验:试件施焊完毕之后,首先要进行表面的检验,其次检查其是否无损探伤,最后对其接头的性能做力学性的实验。 6.填写好工艺的评定报告:第一部分,记录试验的环境条件,第二部分,记录各种项目的检验结果。 7.评定保管:有关部门对报告进行审批之后,将报告一式两份,分别交与质量管理部门和焊接工艺部门。 (四)评定的注意事项 1.在进行焊接工艺的评定时,务必确保所用的设备和辅助设备等处于正常状态,确保没有质量上的问题,母材与焊材均要符合标准,施焊人员必须是本单位的经验丰富的持有操作证的焊工。 2.对于焊缝工艺的评定和角焊缝工艺的评定,都可以运用对接焊缝的形式。 二、起重机械焊接存在的缺陷 (一)气孔 焊接气孔是指气泡在冷却时没有顺利逸出所形成的小空洞,气孔有单个的,也有成堆聚集在一起的,分为内部气孔,表面气孔和接头气孔。气孔产生的原因是:焊接电流过大,电弧过长,运棒速度太快,溶解部位不洁净,焊条受潮等。上述原因如果不及时进行调整,将会使焊缝的强度降低,破坏焊接部位的致密性。 (二)裂缝 1.刚性裂缝:这种裂缝是指通身的纵裂缝,产生的原因是焊接的应力作用,比如被焊的起重机械的结构部件的刚性太大,或者焊接时的电流过大等等,都会造成焊接的应力过大。 2.硫元素引起的裂缝:母材中硫和碳的含量过高、偏析很大等的时候,容易产生裂缝。 3.隙裂缝:是指金属内部产生的毛状微细的裂缝,是被焊的金属由于迅速降温而发生的脆化现象,要避免这种情况的发生,可以降低被焊金属的冷却速度,如果条件允许,可以对被焊的结构进行预热。 (三)未焊透 焊接过程中,接头根部未完全熔透的现象,对于对接焊缝也指焊缝深度未达要求的现象。通常出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。未焊透会减小焊缝的有效面积,降低接头的强度,还会使应力过于集中,严重减弱焊缝的疲劳强度。要想规避这种现象,施焊过程中可以采用较大的电流,合理地设计开口,并且确保开口清理干净,也可以采用短弧焊来避免这种现象的发生。 (四)形状缺陷 1.咬边:焊接施工中,如果焊接参数的选择不合理,U、I太大,焊接的速度太慢,或者电弧操作工艺不正确,则会产生咬边的现象,立焊、仰焊时常会发生这种现象。咬边容易使母材金属的截面减小,导致应力过于集中,因此,在重要的结构中,坚决不允许出现这种现象,或将此现象限制在一定的程度之内。 2.弧坑:焊接施工过程中,如果收弧、断弧处理不当,在焊道的末端容易形成低洼的部分,称为弧坑。弧坑产生的原因是焊丝或焊条的停留时间过短,且填充的金属不充足。这种现象会造成焊缝截面积的减少,以及偏析、杂质集聚等后果。 三、起重机械焊接质量的控制策略 (一)焊工资格的控制 焊接施工中,焊接的施工质量实质上是焊接工人的施工质量,所以焊接工人的作用是控制焊接质量过程中十分关键的因素。焊工的技术水平有初、高、中三级,会直接影响起重机械的焊接质量。因此,参与施工的焊接工人,必须懂得焊接的安全技术操作规程,具有焊接工人的操作证,准确熟练地进行焊接施工,只有这样才能达到起重机械的设计标准,确保起重机械的焊接质量。 (二)工艺过程的控制 焊接过程中的一整套技术规定。包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。只有工艺过程得到保证,才能获得优质的起重机械。焊接过程中,应控制好预热的温度(35和45钢的温度范围是:150℃~250℃;裂纹倾向特别大时,温度范围可控制为:250℃~400℃);焊条应选择碱性焊条;控制好破口的形式;严格控制工艺参数等。通过实行焊接工艺的试验,来验证焊接工艺的焊接接头能否满足性能指标。 (三)焊接材料控制 焊接过程中,要想焊出高质量的接头,必须严格控制焊接材料的选择,焊丝、焊剂以及焊接的辅助等,都要严格符合质量标准,同时,对于焊接材料的说明文件,要全面而且有效,材料的标识、标注等要清晰可辨。 (四)焊接设备的控制 起重机械的焊接过程中,电焊机是主要设备,没有焊机,整个焊接施工将无法进行。电焊机能够准确显示焊接施工时的电流,电流强弱的控制是焊接质量好坏的关键因素。对于电焊机进行控制的关键所在,就是控制其对电流的显示,切忌偏差和超标,电焊机电流、电压的显示装置,务必经过检定后才可进入施工环节。 (五)施焊环境控制 1.空气的温度直接影响着焊接的热循环过程、熔池的化学反应程度等,焊接的施工环境温度不得低于20~C,如果温度过低,金属冷却太快,很容易改变金属的内部组织,严重影响焊接接头的质量。 2.空气的湿度对焊接质量也有直接的影响,通常要求环境相对湿度应小于90%,因为水是氢气的主要来源,湿度过大,水分进入熔池,会导致氢气孔的出现。 3.雨雪季节时期,不得进行露天作业、野外作业,在采取防护措施的情况下,湿度应控制在90%以下。 四、结语 总之,要想提高起重机械的质量,必须加强焊接工艺的控制,同时加强对焊接施工人员的技术素质和职业道德素质的培养,只有这样才能保证起重机械的质量和使用寿命。 起重机械论文:探析起重机械安全技术管理 【摘要】: 起重机械作为一种大型机械设备,在实际应用过程中具有十分重要的作用。安全、高质量的起重机械设备不仅影响着工程施工的整体进程,同时也在一定程度上影射着工程的安全工作情况。然而当前我国起重机械安全技术上存在的问题并少。本文从不同方面重点分析了起重机械安全事故频发的主要原因,并针对原因提出了必要措施和建议。 【关键词】:起重机械;安全管理;事故 【引言】:随着国家经济的发展,起重机械在工业建设方面的应用越来越频繁,起重机的使用安全问题也更加受到政府和有关部门的重视。然而近年来由于起重机械引l的事故频频发生,对整个建筑业的发展造成很大负面影响。因此需要我们认真思索找出根源、找出出路,改变现状,还建筑起重机械一片蓝天。 1、 起重机械安全事故频发的主要原因 1.1 起重机械的设计存在不足 随着我国经济的不断发展,采矿行业也取得了较大的发展,采矿的规模在不断扩大,对起重机械设备的需求也在持续增加。在这样的背景下,机械制造企业数量逐渐庞大[1]。但庞大数量并不等同于质量的提升,很多小型机械制造企业生产规模小,技术水平不过关,生产人员素质参差不齐,生产设备达不到国家标准。这样的企业在生产机械设备的过程中,往往出现设计图纸来源不正规,机械设计的相关参数不达标,技术水平低下,生产工艺和设备不完善,缺乏生产经验,为采矿过程中起重机械设备的使用埋下了很大的安全隐患。这种小型机械生产企业的原料来源不明,甚至有可能存在劣质品,厂家可能只是片面地追求经济利益,却将起重机械设备的质量与安全抛之脑后。这样的起重机械设计和制造缺陷是安全事故多发的根本原因,可能给社会造成不可挽回的生命财产损失。 1.2起重机械缺乏专业监理人员 建筑起重机械对专业人员的要求非常高,因为这类人员需要经过专业的机械设备培训,只有培训合格的人才有资格参与到起重机械设备的操作中,但是在实际的现场检查中我们却发现,最突出的问题就是缺乏工作经验的农民工在进行岗位培训,没有基础知识,培训也是一知半解,根本不能起到应有的作用。再则,岗位证书人员和实际工作人员不是同一个人的情况也时有发生。 1.3 违章操作问题严重 在建筑行业中,一些小型企业为了追求经济利益,过分追求工期,强迫操作人员提高速度,缩短周期。在这种情况下,操作人员为了在短时间内完成任务,只能将起重机械安全操作的规定抛之脑后,将大型起重机械设备上的安全设备拆除,增加起重机械的荷载系数和疲劳破坏强度,导致起重机械设备过度使用,为后续工作埋下安全隐患。除此之外,企业忽略了对起重机械设备的维修和保养,造成起重机械设备伴随着故障长时间运行。此外,在对起重机械设备进行安装和拆卸的过程中,或者在进行顶升作业时有严格的条件限制,在一些特殊情况下无法进行上述操作,但操作人员为了按时完成工作任务,就继续进行作业,这种做法不仅忽视操作人员的生命安全,甚至可能带来无法弥补的损失。 1.4建筑起重机械设备档案管理存在漏洞。 建筑起重机械设备的档案管理对建筑起重机械的整体使用寿命影响是非常大的,现阶段已知的对起重机械设备存在影响的因素主要有以下几点。首先是起重机械设备设计的寿命因素,因为任何设备都是有使用周期的,一旦超过了这一周期之后,设备就要进行及时更换,不然很容易引发安全事故。其次是起重机械设备的使用工作等级因素,因为不同的建筑对起重机械设备的要求也是不同的,我们的操作人员会根据建筑的质量及区域来选择合适的起重机械设备。第三是起重机械设备使用过程中的操作及维修保养因素。这一点是非常重要的,任何设备都是需要保养的,而且保养还能够有效地延长设备的使用寿命,而操作人员在实际的操作过程中还要不断地完善自身的操作习惯,有很多的工作人员在操作起重机械设备的时候往往带有自己的操作习惯,这些习惯大部分对起重机械设备都是有影响的。因此只有不断加强建筑起重机械设备档案的管理,才能够真切地掌握建筑起重机械的安全使用寿命。 2、 加强建筑施工起重机械安全技术管理的几点措施 2.1严把起重机械设备质量关 政府的监管须到位,应加强对于起重机械等特种设备的监察力度,相关监察部门必须严格把关,尤其是对起重机械等设备的安全监察[2]。严格排查企业的市场准入资质,并要定期或不定期的到相关施工企业进行检查,发现问题,限期整改,拒不整改的,应加大处罚力度,对起重机作业中发生伤亡事故的单位,应秉公进行严肃处理。 2.2提升相关人员的综合素质 起重机械设备具有高危性,相关从业人员必须提高自身综合素质,增强安全意识,不断提升自身的业务水平,从管理人员到操作人员都要进行专业的培训,并且要定期进行安全意识教育,在起重机械设备的使用安全方面要引起高度重视。除此之外,企业要加大对起重机械设备操作人员的培训,负责监管工作的机构要监督起重机械设备的操作人员是否持证上岗,从根本上避免无证操作,培养一批固定的起重机械设备操作人员,减少人员的流动性。 2.3强化起重机械设备档案管 建筑起重机械内业资料非常重要,它能够真实反映各相关单位建筑起重机械管理过程实际行为和实际所为,充分反映出管理过程的有效性和真实性,同时内业资料能够安全有效指导施工生产。施工单位应该按照政府管理部门行业要求,结合本单位实际情况进行内业资料的记录和归档,真正使起重机械管理落到实处。 结束语 综上所述,起重机械是施工建设的重要工具。因此应在客观分析各种可能导致起重机械事故的诸多因素,防患于未然,具体问题具体分析,将起重机械事故扼杀于未然,这对于保障施工安全、高效、高质量的顺利进行起到了举足轻重的作用。 起重机械论文:起重机械振动检测技术现状及其升级路径 在涉及专业性较强的振动技术领域,由于相关主管部门从未组织相关部门针对振动技术在起重机械行业的应用开展系统的研究,导致其在该行业的应用一直缺乏统一的判定依据和方法,更没有形成行业或国家标准。 1.振动检测技术现状 目前,国家已经对电力、冶金、石油化工等行业的关键生产设备,如水轮机、汽轮机、压缩机、风机、离心机、大电机等均制定了与振动相关的运行安全标准。如GB/T11348-89《旋转机械转轴径向振动的测定和评定》、GB11347-89《大型旋转机械振动烈度现场测量与评定、GB4832-1984《大电机振动测量方法》、GB/T 10895-2004《离心机分离机机械振动测试方法》、GB 10068.2-1988《旋转电机振动测定方法及限值振动限值》。其他行业也针对自身情况,制定了相关的标准,如GB10070-1988《城市区域环境振动标准》、GB/T 10399-1989《小型汽油机振动评级》。上述行业振动检测技术较为完善,判定依据和方法一般在其标准中都有明确,应用时产生异议或分歧的概率较小。 起重机械行业属于特种设备范畴,其制造和检测多年受国家相关受法律法规约束,相关法律法规的制定和中政府相关主管部门主导。在涉及专业性较强的振动技术领域,由于相关主管部门从未组织相关部门针对振动技术在起重机械行业的应用开展系统的研究,导致其在该行业的应用一直缺乏统一的判定依据和方法,更没有形成行业或国家标准。 起重机械振动检测对象分类如图1所示。现行特种设备安全技术规范TSG Q7016-2008《起重机械安装改造重大维修监督检测规则》B10.1条和TSG Q7002-2007《桥式起重机型式试验细则》B1.2条,都要求对起重机进行空载试验。空载试验结果须符合以下3项规定:一是操纵机构、控制系统、安全防护装置动作可靠、准确,馈电装置工作正常;二是各机构动作平稳、运行正常,能实现规定的功能和动作,无异常振动、冲击、过热、噪声等现象;三是液压系统无泄漏油现象,润滑系统工作正常。其中“无异常振动、冲击、过热、噪声等现象”,一般现场检测人员可根据经验进行判定,发现异常可采用专业仪器进行检测。但上述安全技术规范对无异常的判定,却未建立或明确参考依据和方法,由此导致起重机械一线检测人员无法做到定量判定。 对制造厂家,目前国家仅在GB/T 14405-2011《通用桥式起重机》、GB/T 14406-2011《通用门式起重机》中规定了制动轮、制动盘等装配时轴向、径向跳动值上限,未对电机、减速器、制动器等主要零部件工作时振动3个物理量作规定。还有一点就是,其对整机运行时的噪声有上限规定,但对冲击异常规定不明确。由此看出,目前起重机械检测领域的振动检测技术不仅使用面窄,而且尚无统一判定依据和方法。 2.检测依据缺失探源 (1)行业落后 目前,国内起重机械制造整体水平与欧美相比,存在较大差距,主要表现为以下3点:一是设计理念和发展现状仍以前苏联模式为主,二是设计时人性化需求仍考虑不足,三是制造工艺、材料、模块化配置等方面仍大大落后于欧美。正是由于国内起重机械制造水平的整体落后,导致起重机械振动检测如果完全参照电力行业、石油化工行业等安全标准,将很难做到和实现,甚至与同为特种设备的电梯行业相比,其差距也十分明显。 (2)评判方法不足 起重机械检测时,应根据振动理论,结合与起重机械异常相关的振动物理量,如烈度、频率等参数进行综合判定。但实际检测时,一股采用人体感官作初步判断,必要时才采用如振动加速度一个或几个参数对振动和冲击有无异常进行复核。显然此种简单的评定方法无法全面反映设备运行状态。 (3)基础应用研究不够 近年,秦皇岛港股份有限公司、武汉理工大学、太原科技大学等相关单位虽然在门座起重机、塔式起重机等类别起重机械上开展了一些基础研究,但这些研究均无系统性,特别是对起重机械异常的典型特征参数理论研究不够。此外,国家相关部门也不重视,未组织专门针对起重机械振动技术应用和标准建立的研究。 3.健全检测依据必要性 (1)满足乘坐舒适性 国家推荐性标准GB/T 13442-92《人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则》中,虽对影响人体舒适性的振动参数做了明确要求,但在起重机械行业却一直不受重视。随着人民生活水平的提高和技术发展,人们对起重机械的舒适性必将象对电梯一样提出更高要求。乘坐舒适性在电梯行业早已引起重视和得到应用,其检测手段、评价规则、基础研究等基本已经完善。如在电梯型式试验细则中电梯平均加速度、电梯、制动减速度、轿厢内噪声等参数,有明确要求,用于判定其舒适性是否达到要求。随着国外知名起重机企业优秀产品的不断进入,一些国内起重机企业已经意识到该类需求的重要性,如上海振华港机,从设计、制造、安装、调试等环节都考虑了振动和噪声对操作者舒适性的影响。 (2)满足安全监管 质检特函[2013]34号《质检总局特种设备局关于做好大型起重机械安全监控管理系统检测工作的通知》和质检办特联[2014]224号《质检总局办公厅安全监管总局办公厅关于在部分大型起重机械推广应用安全监控管理系统及继续深入开展示范试点工作的通知》,进一步明确了对在用大型起重机械加装安全监控符理系统的要求。对大型起重机械的运行参数和状态进行采集和监控,并实时记录,可以追溯故障原因或判定是否违规操作。但上述安全监控管理系统仅要求对其制动状态进行监控,却无法获知起升机构、回转机构制动加减速度异常的原因。为了能使大型起重机械安全监控管理系统的功能达到预期的目的,只有逐步引入振动及其他检测技术。 (3)提升行业整体技术 如果在起重机械型式试验、安装改造重大维修监督检测、安全监控管理系统监督检测等环节,明确了如电梯平均加速度、电梯、制动减速度、轿厢内噪声等振动相关参数的判定依据和方法,将会倒逼起重机械设计、制造、安装各相关单位做好技术提升。只有在零部件选型、制造工艺、安装工艺等环节吃透的企业,才能做出符合要求的合格产品,这样便可逐步淘汰一批无技术实力支撑的企业,实现提升起重机械行业整体发展水平的目的。 4.升级路径 振动技术其基础理论研究已经相当成熟,但在起重机械行业内重视不足,只有综合设计、制造、安装、检测等环节相关单位开展系统的基础性应用研究,在取得大量数据的前提下,才能找出各种起重机械空载、额载、起升、下降、运行、回转等不同状态下的异常特征参数关联。位移、振动烈度、绝对均值、均方根值、峭度、峭度因子、波形因子、加减速度、噪声、冲击、速度有效值、功率谱密度函数、频域时域特性等振动参数,都是所研究对象。健全起重机械振动检测技术的方案。 随着《特种设备安全法》的颁布和实行,特种设备安全监督部门对特种设备的监管力度将进一步加大。为了实现国产起重机械整体技术提升,相关部门应依据法律法规支撑,加强行业引导,提高标准要求,制定出适应起重机械的振动检测判定依据和方法。明确了相应的判定依据和方法,才能降低特种设备检测机构执行的难度,为社会提供有保障的技术支撑。
设计论文范文:浅论电子政务公告系统的设计 电子政务的概念发源于美国,由英文E-government翻译而来,现为世界各国所采取。通俗地说,就是应用信息技术,尤其是网络技术进行政务管理。它能够使政务工作更有效、更精简、更公然、更透明,为使用者提供更好的服务,更利便的操作。 本次我做的电子政务公告系统是电子政务中的1个分支模块,针对于政务管理而开发的网上利用软件,该系统战胜了C/S结构的不足,采取了基于B/S结构的散布式Web利用程序结构。从实际利用问题的需要动身,该系统的设计环境采取了国内流行的MVC软件架构模式,网络开发平台J二EE的SSH框架、DB二数据库系统以及Java语言实现该系统。 通过该系统任何人均可以在网页上能了解到某个公司已经公然的不同栏目(如新闻, 通知等)的内容,和公司内部员工了解自己公司的1个新闻动态,和通知等。各部门可以发表栏目内容(如新闻,通知等),有关负责人对于需要的内容进行审批。需要注意的是,有的栏目(如新闻)必需经由审批才能,有的栏目(如通知)则不需要审批就能。该系统共设有4种权限:普通用户、管理员、内容管理、内容审核,系统管理人员要对于用户及其权限进行管理。内容管理可以新闻、通知,内容审核则负责评审提交的新闻,普通用户可以阅读新闻、通知。 电子政务系统也是将来的1种发展方向,公司可以将自己的东西及时到网上,可让公司员工更利便的了解1个政策,和看到公司的通知等、固然这些都仅仅是电子政务的1个小的方面,要想真正做到政务管理,还有良多技术、需求要斟酌。 设计论文范文:浅谈住宅楼室内燃气管道暗埋的设计与施工 摘 要:住宅室内燃气管暗埋是现代住房发展的必然趋势。由于国家颁布的《城镇燃气设计规范》对住宅室内燃气管道暗埋没有明确规定。故至今在室内燃气管道设计仍以明敷为主。笔者从事燃气设计工作多年,对燃气管道暗埋的设计和施工方面总结出几点心得,供大家参考。 随着生活水平的不断提高,人们对住宅室内装修的要求越来越高,而室内燃气管道的敷设方式直接影响到住宅室内的装饰效果。对住户来说,墙面光洁、平整是装修最起码的要求。现住宅室内强、弱电管线以及给排水管等已从原来的明敷逐步藏入隔墙及梁柱内进行暗设。但一直以来,室内燃气管道仍采用明敷方式,大大影响了装饰效果,给装修带来困难,被住户视为眼中钉。燃气管道暗埋成为燃气工程设计、施工发展的必然趋势;而1993年国家颁布的《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)对住宅室内燃气管道睛埋敷设没有明确规定。鉴于这种情况,我们在设计室内燃气管道时,根据用户的要求,将多栋住宅楼的室内燃气管设计为暗埋式;从投入使用情况看,效果良好,现对设计和施工服务方面谈点滴体会供参考。燃气管道暗埋虽有不影响建筑美观的优点,但其造价较高,泄漏后不易发现,易发生事故,且故障处理较困难,如何克服这些缺点,正是本文要探讨的问题。 1 如何处理防泄漏问题 (1)由于镀锌管一般采用螺纹连接,接头处容易发生泄漏;因此,我们在管材上选择了10号或20号无缝钢管;接头采有焊接连接。 (2)管道设计走向尽量选择梁底或墙角;并在墙面、楼板埋管位置尽量标明管线走向;以方便维修及防止住户钻孔凿穿管道发生危险。 (3)管道隐蔽前应做强度及气密性试验,检验合格后方可封管,其试验压力应为0.4MPa。 2 如何处理好防腐问题 燃气管道暗埋后,由于受墙面(或混凝土体)内碱性液和水气的作用,管道易被腐蚀;所以必须做好防腐措施,以延长管道的使用寿命。具体措施是: (1)采用聚乙烯防腐胶带或热收缩胶带作外防腐层,使燃气管道与外界隔绝。 (2)燃气管道周围不得存在有尖利锋日物体、碎片、垃圾或存积水气;防止防腐层被戏伤或破坏及水气的侵入。 (3)应确保燃气管道被混凝土或墙面批当完全包围,覆盖燃气管道的混凝土或墙面批当的厚度不得小于2cm。 (4)混凝土楼板内的燃气管道引出处应设套管。套管伸出地面5—10cm。套管两端应采用柔性防水材料密封。 3 如何解决好施工问题 燃气管道暗埋应在住宅楼主体施工时配合土建工程施工;在早期预埋好管线,防止后期凿楼板、梁、柱及墙面破坏主体结构,增加造价。此外,还应注意以下问题: (1)管端螺纹应在预埋前加工,并用堵头封日,以免杂物进入管内。 (2)燃气管道不得与其它金属结构(如钢筋)或中性导电体接触。避免燃气管带电的可能性。 4 体会 燃气管道的设计与施工是造福千家万户的事业,在有可能的条件下,应使设计更合理、周到,尽量使各家各户都满意。燃气管道晴埋能使家居环境更整洁、更实用,符合社会发展的趋势,就得到广泛的尝试、推广。同时,热切希望国家有关部门加快室内燃气管道暗埋的规范编写工作,使设计者做到有法可依。 设计论文范文:砖混住宅结构裂缝处理以及加固设计 1.国内建筑结构加固技术的研究现状及发展趋势 近年来出现的一些新加固技术,如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等,这些技术从一开始引进和出现在国内,就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析,国家也颁布了一些新加固技术规范,在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来,随着新加固技术的逐步成熟,一定会在工程中得到广泛应用。 1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势 我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚,发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用,并被定为国家“九五”重点科技攻关项目.随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固,并取得了较好的效果。 1.2纤维复合材料嵌入式加固技术 纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中,并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用,国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究,但尚未应用于工程实践。 2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因 2.1干缩裂缝:多发生在墙面抹灰层内,一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝,这种裂缝开始随时问而发展,以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝,此类裂缝宽度较小。产生的原因有:①抹灰用砂过细或含泥量较大;②水泥安定性不好;③砂浆过稀,抹灰不实;④抹灰层失水过快,养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。 2.2砖墙温度裂缝:一般有如下规律:① 顶层重,下层轻;两端重,中间轻;向阳重,背阳轻;且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有:① 屋面保温层,隔热保温性能差;② 砖墙砂浆标号较低,砌筑质量较差;③结构构造上处理不当,如采用半圈梁 。 2.3地基下沉裂缝:一般共同规律是:下层多,上层少;纵墙多,横墙少;外墙多,内墙少;斜向多,竖向少。产生的原因有:①地基不均匀下沉;②房屋过长未留缝,沉降不一;③平面复杂,转角较多;④ 高低层相差较大,未留沉降缝;⑤荷载与分布不均匀;⑥ 使用不当,地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区);⑦ 地基施工质量。 3.砌体裂缝的类型和防治方法 砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端,一般长度在1开间~2开间范围内,外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端,斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜,裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮~3皮砖的灰缝位置,一般沿外墙顶部连续分布,两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处,成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处,裂缝上宽下窄。 根据裂缝产生的原因,要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治,尽可能在夏季或温暖季节,浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层,并达到规定的厚度:这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差,避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝,提高结构刚度和施工质量,都能减少裂缝的发生。当然,处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。 4.常用建筑补强加固方法 4.1 加大截面加固法 加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料,通过增大截面的面积,提高构件的承载能力和刚度,达到对原构件进行加固的目的。 4.2 外包钢加固法 外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载能力和刚度,达到加固的目的。 4.3 外加预应力加固法 外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。 4.4 改变受力体系加固法 粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。 4.5 粘钢加固法 粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。 4.6粘贴纤维复合材料法 粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。 5.结论 裂缝对结构有较大的危害。论文参考。主要表现在如下几方面:1)冰冻的影响。混凝土有了裂缝,水可渗入,当气温降到2℃以下时,水分就会结成冰,结成冰的水分膨胀,会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次,这种散裂现象就会发生一次,这样裂缝符逐渐加宽:2)钢筋锈蚀 由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的碱度降低,丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时,若钢筋上有水溶液、氧和电位差,就会发生电化学腐蚀,使受力钢筋截面积不断削弱。另外,锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍~3倍,这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,致使混凝土裂缝继续扩张。论文参考。影响钢筋和混凝土的粘结力 3)破坏结构整体性,降低结构刚度、结构承载力、耐久性,发生渗漏 4)加快混凝土碳化脱落,降低抗疲劳能力:5)影响美观效果。所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高,延长建筑物的使用寿命,对国民经济的发展有着积极的作用。 设计论文范文:农田水利工程中水闸设计的探索 【论文关键字】农田水利工程 水闸设计 特点 【论文摘要】农业发展是一个国家的重要基础,而水利工程的建设对农业发展会产生直接影响,所以我们必须掌握水利工程建设过程中的相关技术,比如说水闸的设计和施工技术。接下来,我们就来探索一下水闸设计的具体内容,以及水闸工作的特点,希望能为我国水利工程的建设提供一些具有可行性的建议。 我国是农业大国,农业在我国有悠久的发展史,在很早以前我国就开始修建水闸。新中国成立以后,我国更是在农业发展区大力的兴修水闸,特别是在黄河、长江、海河以及辽河流域。水闸在进行防洪、航运、灌溉和排涝工作上都起到了极大的作用,为社会和经济的发展做出了巨大的贡献。 我国平原面积广阔,这些地区地势比较平缓,农业发达,很容易出现洪涝灾害,为了克服洪涝灾害,满足灌溉和航运需要,我国大部分水利枢纽都需要修建水闸。另外在各种各样的渠道中,要想有效的控制河流的流量、水位,防止泥沙沉积在渠道中也要建设水闸。我们可以用水闸挡水,也可以利用水闸泄洪。通过控制闸门还可以调节水位。 一般来说我们都将水闸建立在软土地基上,但是它也可以修建在岩基或者是土基上。一般来说水闸既可以泄水又可以挡水,而造成水闸工作条件复杂的主要有两个原因,一是水头低而且变化大!,二是水闸的地基条件差。所以,水闸和其它用于挡水的建筑不同,它有许多自己的工作特点。 1、水闸的具体工作特点 1.1稳定问题 在正常使用水闸时,拦截上游的水位一般比较高,这样就导致水闸上游和下游之间产生很大的水位差,会出现水平压力过大的现象,从而使水闸向下游方向移动。要想稳定自身,水闸必须拥有一定的重量。另外,水闸在建成以后,如果还没有挡水或者是在正常使用的情况下遇到无水期,就会产生很大的垂直荷载,这样基底的实际压力就会大大超过地基能够承受的承载力,从而出现地基变形或者是出现闸基土被挤出的现象,这很容易造成水闸与地基出现滑动的危险。所以,在修建水闸时必须保证基础的面积,这样才能有效的降低基底的压应力。 1.2渗流问题 水闸在进行挡水时,就会造成上下游水位出现差值,在这种作用下,就会在水闸、闸基与两岸的连接处出现渗流的现象。如果出现渗流,就会在水闸的底部产生向上的扬压力,这就会缩小水闸的重力作用,从而使水闸的抗滑稳定性大大降低。如果两岸和闸基都是采用土基,再出现渗流时也会带走一些细颗粒,这就会在闸后出现翻砂鼓水的现象。如果严重的话还会掏空两岸和闸基。另外,如果出现侧向渗透,会产生水平的压力,对两岸的连接建筑物都会有很大影响,使其稳定性大大下降。还有可能导致岸坡上出现渗透现象,从而加大闸底的渗透压力。如果渗流水量过大,还会对水闸的挡水功能产生影响,妨碍蓄水。 1.3冲刷问题 在开闸泄水时,如果水闸下游水位很浅或者是没有水,在水位差的作用下,就会加大水流的流速,这种巨大的能量会对下游有严重的冲刷。一旦冲刷的范围过大,就会掏空闸基,造成水闸失事。另外,一般在水闸的两岸都是软弱的岩层或者是土层,如果修建水闸时开设过多的闸孔,一旦开启某一个闸孔就会形成折冲水流,这就会严重冲刷下游河岸,对水闸的安全和稳定性都会产生影响。 1.4沉陷问题 软土具有很大的压缩性,如果将水闸建设在软土地基上,就会在水闸自身以及外部的荷载作用下出现沉陷现象。特别是在底板传到地基上的荷载分布不均匀时,或者是分布在地基土层的荷载不均匀时,更容易出现沉陷现象。这种地基沉陷还会导致水闸出现下沉,或者是闸室倾斜。如果严重有可能造成水闸断裂,这对水闸的正常运行会产生很大影响。 2、水闸的具体分类 2.1进水闸 通过在河道、水库、渠道或者是湖泊上修建水闸,就可以进行农业灌溉、水利发电或者是其他水利事业,而控制入渠流量的水闸就是进水闸。一般进水闸都修建在渠道的渠首位置,所以这种水闸又被叫做渠首闸。 2.2节制闸 一般来说用于调节流量和水位的水闸被称为节制闸。它主要是用于在枯水期截断河流,从而使水位升高,这样就可以在上游进行航运或者是满足进水闸取水的需要。而在洪水期,节制闸可以有效的控制下游的泄流量。由于这种水闸主要是为了拦截河流建造的,所以又叫做拦河闸。 2.3排水闸 一般在江河的沿岸都会修建排水闸。当出现外河水位上涨的现象时,就关闭闸门,这样就不会出现江河洪水倒灌的现象。如果河水水位推落时就打开闸门,这样就可以将渍水排出。这种闸门的闸身较高,但是底板高程比较低,而且要受到双向水头的作用,这是因为排水闸既要负责排除洼地的积水,又要负责挡住外河水位。 2.4挡潮闸 沿海地区遭受潮水的影响,为了防止海水倒灌入河,需修建挡潮闸。挡潮闸还可用来抬高内河水位,达到蓄淡灌溉的目的;内河两岸受涝时,可利用挡潮闸在退潮时排涝;建有通航孔的挡潮闸,可在平潮时期开闸通航。因此,挡潮闸的作用是挡潮、蓄淡、泄洪、排涝,其特点亦是受有双向水头作用。 2.5分洪闸 在江河适当地段的一侧修建分洪闸,当较大洪水来临时开闸分泄一部分下游河道容纳不下的洪水,进入闸后的洼地、湖泊等蓄洪区、滞洪区或下游不同的支流,以减小洪水对下游的威胁。这类水闸的特点是,泄水能力大,以利及时分洪。 3、水闸设计要点 3.1拦河闸基本型式和尺寸的确定 拦河闸承担的任务主要是拦断河流和壅高河中水位以保证引水的需要。需要壅高的水位,称为正常壅水位,亦称正常挡水位。对于灌溉取水工程,该水位是根据灌区规划对引水高程的要求确定的。洪水时期,拦河闸则开闸泄水。为了满足泄洪要求,拦河闸应具有足够的闸孔尺寸。泄洪时,闸前的洪水位往往要高于闸前的正常壅水位,故拦河闸的闸前最高水位取决于闸前洪水位的高低。为了满足引水要求而确定的闸前正常壅水位是拦河闸的正常挡水高程,而泄洪量的大小和闸前洪水位的高低,则直接影响拦河闸的高度、闸孔的型式和尺寸、闸的上游淹没损失以及对闸下游消能防冲的要求和工程量的大小等。 3.2进水闸基本型式和尺寸的确定 从天然河道取水,按取水方式一般可分为无坝取水和有坝(闸)取水两种方式。当天然河道水量丰富,水位也能满足引水要求时,可采取无坝取水方式,即直接在渠首修建进水闸引水;当天然河道水位不能满足引水要求或引水流最较大时,由于引水有困难,常需采取有坝取水方式,即除了在渠首修建进水闸引水外,还需在河道中修建拦河坝(闸 ),拦断河流,壅高水位,迫水入渠,以满足进水闸引水要求。 进水闸是修建在渠首按需要引水的建筑物,当不需要引水时,则关闸挡水,以免河水进入渠道。显然,进水闸不但要有足够的闸孔尺寸,以满足引水要求;还要有一定的高度,以阻挡河中水流和洪水漫顶,否则就不能完成按需要引水的任务。 4、结语 设计水闸必须有正确的和足够的资料,以便作出符合实际的设计。在以往的水利建设中,有不少工程,由于资料搜集不完善或者不正确,致使有的工程重新设计,有的工程不得不临时停工,或给施工带来很大的困难,甚至于造成失事等等;这样的教训不少,应予以重视。 设计论文范文:对人大许可的制度设计与实践思考 【关键词】人大许可;制度设计;实践思考 在我国的人民代表大会制度法律体系下,各级人大代表的言论和人身自由受到法定前提的保护,非经法定程序的许可,相关国家机关不能随便限制人大代表的人身自由,这就是我们通常所说的对保障各级人大代表执行职务而设定的“人大许可制度”。这一制度设计溯源于宪法第七十四条的规定:“全国人民代表大会代表,非经全国人民代表大会会议主席团许可,在全国人民代表大会闭会期间非经全国人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者刑事审判”。之后制定的地方组织法、代表法也相应赋予了地方各级人大及其常委会的人大许可权,尤其是2012年10月新修正的代表法对这一制度的设计更具目的性、更加具体化。下面,笔者从理论与实践的角度,就人大许可的制度设计与实践运用谈一管之见。 人大许可的制度设定和不断完善。 我国的人大许可制度与人民代表大会政体制度的确立是一致的。1954年9月20日经一届全国人大一次会议通过的“五四宪法”第三十七条就明确规定:“全国人民代表大会代表,非经全国人民代表大会许可,在全国人民代表大会闭会期间非经全国人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者审判”。由于受“”影响,国家政体制度受到冲击和破坏,“七五宪法”删除了人大许可的这一制度规定,“七八宪法”也没能及时恢复。经历拨乱反正、正本清源,人民代表大会制度得到恢复和不断完善。1982年制定的现行“八二宪法”恢复了人大许可这一制度,之后的1979年7月1日经五届全国人大二次会议通过的地方组织法将这一许可制度扩大到县级以上,当时法律规定要报请本级人大常委会“批准”,到1986年地方组织法第二次修正时,才参照全国人大的做法,改为“许可”。1992年4月3日经七届全国人大五次会议通过的代表法,在宪法、地方组织法等相关法律规定的基础上,进一步扩大了人大许可的范围:一是除规定逮捕和刑事审判需要许可外,采取法律规定的其他限制人身自由的措施,也应当得到许可;二是对采取法律规定的限制乡镇一级人大代表人身自由的措施,执行机关应当立即报告人大。 2012年10月新修正的代表法关于人大许可的制度设计更具目的性、更加具体化。新增了“人民代表大会主席团或者常务委员会受理有关机关依照本条规定提请许可的申请,应当审查是否存在对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形,并据此作出决定。”(代表法第三十二条第三款之规定)的规定,限定了人大许可的审查范围和重点,进一步完善了人大许可制度设计的目的:“对代表执行的保障”。 透视代表法第三十二条之规定,人大许可制度设定的法定前提有: 一是许可层级的法定。县级以上各级人大代表,不包括乡镇一级人大代表。乡镇一级人大代表只要事后“立即报告”即可,代表法第三十二条第四款规定:“乡、民族乡、镇的人民代表大会代表,如果被逮捕、受刑事审判、或者被采取法律规定的其他限制人身自由的措施,执行机关应当立即报告乡、民族乡、镇的人民代表大会”。 二是许可主体的法定。在人代会期间由主席团许可,闭会期间由人大常委会许可。 三是许可情形的法定。代表法第三十二条第一款规定:“县级以上的各级人民代表大会代表,非经本级人民代表大会主席团许可,在本级人民代表大会闭会期间,非经本级人民代表大会常务委员会许可,不受逮捕或者刑事审判”;第二款同时规定:“对县级以上的各级人民代表大会代表,如果采取法律规定的其他限制人身自由的措施,应当经该级人民代表大会主席团或者人民代表大会常务委员会许可”。依法可见,许可的法定情形是“逮捕或者刑事审判”以及“法律规定的其他限制人身自由的措施”。 四是许可程序的法定。透过代表法第三十二条的一些关键用词(如:“非经……许可”,“不受……”;“采取……措施”,“应当经……许可”)不难看出:如果有关机关要限制人大代表的人身自由,必须要先行得到人大许可,否则就程序违法;除非是现行犯罪,才能事后报告,因为代表法第三十二条第一款只特别规定:“如果因为是现行犯被拘留,执行拘留的机关应当立即向该级人民代表大会主席团或者人民代表大会常务委员会报告”。 五是许可决定的法定,亦称审查范围的法定。代表法新增的第三十二条第四款规定了许可审查的两种情形,即:“应当审查是否存在对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形”;根据是否存在的法定情形,“并据此作出决定”,存在的应依法不予许可,不存在的应依法予以许可。 人大许可的程序操作与实践思考。 透视代表法第三十二条之规定,人大许可的程序应遵循先申请后许可的法定原则。具体来说,可通过以下步骤实现: 第一步,提出申请。由有关机关向人大提出书面许可申请,这里的“有关机关”是指能够依法限制公民人身自由的公检法机关,不包括党的纪检监察机关;因此,实践中出现的对党员干部的“双规”、“双指”,应该不属于人大许可的法定情形。这里的“人大”,如果在人代会期间向大会主席团提出申请,如果是闭会期间向人大常委会提出申请。许可申请的标题可以概括为“关于许可对×××采取强制措施的申请报告”,也可以具体到采取某种限制人身自由的措施,如《关于许可对县人大代表×××依法刑拘的申请报告》。许可申请的主要内容应包括:对拟采取限制人身自由措施的人大代表涉嫌违法违规的事实根据,拟依法采取何种限制人身自由的措施及后续可能,拟批准采取强制措施机关的审核意见,同时还应附相关事实根据的复印件。许可申请人一般应是拟采取强制措施的同级有关机关,如同级政府的公安机关和法院、检察院;如果是隶属的上下级机关,可以安排或报告同级相应机关提出许可申请;如果是不隶属的异地申请,应商情隶属的相应有关机关协同提出申请报告。 第二步,受理审核。如果在人代会期间,许可申请报告应交人代会秘书处,秘书处接到许可申请报告后应及时向大会秘书长进行报告,并根据秘书长的意见将许可申请材料交由人大及其常委会的相关机构(如:内务 司法机构、代表资格审查机构)进行初步审核;相关机构初步审核后,应向秘书处提出初步审核意见(许可还是不许可)。如果是闭会期间,许可申请报告应交人大常委会办公室,办公室接到许可申请报告后应及时向人大常委会主要负责人进行报告,并根据领导意见将许可申请材料交由常委会相关机构进行初步审核,再由常委会主任会议进行初步审查。 第三步,审查决定。人代会主席团(或人大常委会)对秘书处(或主任会议)提出的许可审核审查初步意见进行审议审查,决定是否许可;并向提请许可申请的机关作出书面决定。 纵观人大许可的实践案例,走人大许可程序仍有不可忽视的一些问题: (一)未经许可限制人身自由的问题。媒体曾报道,2012年,河南省横川县人大代表李万均未经许可被商丘市警方网上通缉并于4月30日至5月3日被非法羁押在商城县看守所;后经横川县人大方面交涉,才被释放。虽然说,早在2000年最高人民检察院就下发了《关于严肃查处非法拘禁人大代表犯罪案件的紧急通知》,但仍有少数地方司法机关人员置人大许可制度于不顾,非法拘禁人大代表。为有效避免类似于李万均事件的发生,一方面司法机关在限制公民人身自由的实践中,要落实好公民身份询问查询程序,以确认相关当事人是否具有人大代表身份;另一方面有人大代表身份的当事人一旦被限制人身自由,要主动表明自己的人大代表身份,以避免“误会”。笔者认为,限制县级以上人大代表人身自由必须坚持事前许可的原则,未经人大许可有关机关绝对不允许限制县级以上人大代表的人身自由,否则就要依法从严按涉嫌非法拘禁罪查处相关责任人。 (二)许可申请被否决的问题。关于人大否决司法机关限制人大代表人身自由的许可申请,实践中也时有出现。就媒体报道的李万均事件,横川县人大常委会就票决否定了商丘市警方的关于中止或取消李万均人大代表资格的请求。媒体还报道,2012年8月29日,浙江省温州市十二届人大常委会第四次会议,因投票表决赞成票不足半数,否决了广西玉林市公安机关对该市人大代表叶际宣采取刑事拘留强制措施的许可请求;不过在9月28日,温州市再次召开十二届人大常委会第五次会议,决定许可对叶际宣依法采取刑事拘留强制措施。以上两起许可被否定的案例有两个共同点:一是异地申请,二是投票表决。关于异地申请许可被否决,难免不让人联想到有“地方保护主义”在作祟;关于采取投票表决的方式否决许可对人大代表限制人身自由的申请,有所不妥。异地申请许可限制人大代表人身自由,应商请人大代表所在地的相应司法机关提出,最大限度地争取当地相关机关认同和协助。人大许可决定不宜采取投票表决的方式,应依据法定情形予以审查许可,有“对代表在人民代表大会各种会议上的发言和表决进行法律追究,或者对代表提出建议、批评和意见等其他执行职务行为打击报复的情形”,要依法予以否决,否则就应该许可司法机关的申请。笔者认为,法律设定人大许可制度,赋予人大代表的人身特别保护权,其目的在于保障人大代表执行职务言论免责和人身自由;人大机关不能滥用许可否决权,更不能让“人大代表”这一头衔成为违法乱纪的“挡箭牌”。 (三)主任会议代为许可的问题。关于人大常委会主任会议是否能够直接许可限制人大代表的人身自由,过去有过争议,实践中也的确有些地方就是主任会议许可,报人大常委会备案。2010年代表法修正时,草案征求意见稿就有“在本级人民代表大会常务委员会闭会期间,在紧急情况下,可以由主任会议决定许可,报下一次人民代表大会常务委员会会议确认。”的条款;但是代表法正式修正还是没有赋予主任会议许可权。笔者认为,新代表法第二次修正后,应该杜绝主任会议代行许可的现象出现,只要有司法机关的许可申请,必须经人代会主席团或人大常委会依法决定许可,主任会议不能越俎代庖。 (四)许可后代表职务的处置问题。实践中,一些地方人大在许可限制人大代表人身自由的同时,就决定其暂停执行代表职务。实际上,这一做法是有悖法律的。在许可限制人大代表人身自由的会议上,该代表的人身自由实际上还没有被限制,即使是要“被羁押”或“被判刑”符合代表法第四十八条规定情形的,也不宜在同一次会议上决定暂停其代表资格。笔者认为,在人大许可限制代表人身自由后,其代表职务的处置应顺其自然。代表涉嫌违法被许可限制人身自由后,如果“因刑事案件被羁押正在受侦查、起诉、审判的;”或“被依法判处管制、拘役或者有期徒刑而没有附加剥夺政治权利,正在服刑的。”符合暂停执行代表职务的情形,在下一次人大常委会上就应该依法暂停其执行代表职务;如果被判刑并“依照法律被剥夺政治权利的”,符合代表法第四十九条规定的代表资格终止,在下一次人大常委会上就应该依法终止其代表资格;代表因违法犯罪可以自行引咎辞职,也可以依法罢免,终止其代表资格。 (五)身兼多级人大代表如何许可的问题。2010年选举法第五次修正增加了“公民不得同时担任两个以上无隶属关系的行政区域的人民代表大会代表”(选举法第四十五条之规定),有效地防止了“梁广镇现象”的发生;但是,担任有隶属关系的多级人大代表的现象还是有的,也是合法的;那么,如何许可限制担任多级人大代表的人身自由呢?实践中,一些地方只报请最高一级的人大许可,如《锦州市人民代表大会常务委员会关于对市人大代表采取限制人身自由措施和实施刑事审判的许可办法》第二条第二款就规定“对担任两级以上人民代表大会的代表采取限制人身自由措施或者实施刑事审判,司法机关应当同时向相应的大会主席团或者人大常委会提请许可,由其中最高一级大会主席团或者人大常委会决定,并由其通报下级大会主席团或者人大常委会”。但是,这一规定没有法律依据,也不合法理。从法理上讲,上下级人大之间没有领导关系,有的只是一定的法律监督关系、业务指导关系和工作上的联系关系。只经最上一级的人大主席团或者人大常委会许可,实际上是剥夺了下级人大主席团或者人大常委会的许可权,不符合人民代表大会制度的设计。笔者认为,如果出现多级人大代表的许可,应依法多级分别进行许可;若出现许可不一致的,应以最高一级为准,因为上一级人大常委会依法有权“撤销下一级人民代表大会及其常务委员会的不适当的决议”(地方组织法第四十四条之规定)。 (六)对许可决定不服的问题。对人大许可决定不服,涉及两个方面:一是提请机关对人大的不许可决定不服,二是当事人大代表对人大的许可决定不服。如果是属于提请机关的申请报告不规范或材料不齐全等原因被否决的,应按要求补充材料再次提请许可;如果认为是被“莫须有”理由否决的,可以申请复议。申请复议的途径依法有三:申请人代会主席团或人大常委会再次复议许可;也可以申请该级人民代表大会审查复议,因为本级人大依法有权“改变或者撤销本级人民代表大会常务委员会的不适当的决议”(地方组织法第八条之规定);还可以通过上级相应机关申请上一级人大常委会审查复议,因为上一级人大常委会同样依法有权“撤销下一级人民代表大会及其常务委员会的不适当的决议”。如果当事人大代表对司法机关限制其人身自由不服的,可以依法行使公民的申诉权,向检察机关进行申诉,也可以向人大进行申诉;但是,这是涉嫌“罪 ”与“非罪”的实体申诉,而不是对人大许可程序的申诉。笔者认为,限制人大代表人身自由,司法机关不能对代表执行职务的言行进行追究,更不能打击报复代表执行职务的行为;人大行使许可权,应依据法定情形作出许可还是不许可的决定,不能“莫须有”地滥用否决权 设计论文范文:五觉设计原理的城市规划初探 1城市特色构成及评价 1.1东城新区城市特色概况 东城新区位于拉萨市东部,而拉萨本身就是一个特色资源富足区。自然生态方面,西藏有“世界屋脊”之称,野生动植物资源、水资源丰富,拉萨是世界上海拔最高的城市之一,光照充足,有“日光城”之称;历史人文方面,拉萨至今有1300多年历史,其建城制度和形制有着极高的学术价值和地方特色,拉萨拥有藏传佛教三大寺庙,是藏族朝敬的重要圣地,拉萨是国家级历史文化名城,有各级文物保护单位30处,其中有3处世界文化遗产。其次,拉萨在世界范围内具有极高的知名度和形象共识,“雪域高原、蓝天阳光、藏传佛教、低压缺氧、宁静虔诚”等是外来游客对西藏的典型评价,这为城市特色挖掘与总结奠定了良好的群众认知基础。 1.2城市特色采集及评价方法 城市特色采集按照“视、听、闻、味、触”五觉感知为线索,对拉萨市东城新区特色资源进行初级搜索整理。本次规划设置了评价项目和评价因子两个档次对旅游资源进行评估,评价项目包括资源要素价值(85分)、资源影响力(15分)两项,其中资源要素价值包含观赏游憩使用价值(25分)、历史文化科学艺术价值(25分)、珍稀奇特程度(25分)、规模丰度与几率(10分)4个评价因子;资源影响力包含知名度与影响力(10分)、适游期或适用范围(5分)2个评价因子。根据各类资源的价值、利用及影响力情况赋予不同分值,最终按照总分予以分档,形成一级(60~100分)、二级(30~59分)、三级(0~29分)三个档次,如表1所示。对城市特色资源的评价分类结果反映出了以下问题:(1)一级特色资源集中在自然资源和无形人文资源,即非物质文化资源,这说明东城新区的资源基底优良,有较多题材可以用来塑造城区特色。(2)三级特色资源集中在有形人文资源,即城市建成环境。通过实地踏勘发现,东城新区空间布局沿用了现代城市逻辑,因此其城市结构、城市肌理、道路系统、新建居住区模式以及各类建筑布局都与其他现代城市差异不大,仅仅在建筑立面装饰部分传达了藏式信息。在全国宏观层面比较,其特色较弱;在拉萨中观层面比较,与主城区传统风格有所差异,但其所表达的现代风格质量不高,与东城新区形象目标定位还有较大差距。(3)从五觉感知的角度来看,无论是外来游客还是本地居民对一处环境产生好感往往来自于多感官满足,比如每年4月日本富士山的樱花游,同时感受了雪山美景、樱花香味、乍暖还寒和拂面春风,所有感觉叠加形成的最佳体验吸引了大量人群。而目前东城新区特色资源的感觉类型过于单一,复合性较差,比如拉萨河、拉萨河湿地以及其他河网体系只能观赏,公共建筑包括二类特色资源中的西藏大学也只能停留在观赏层面,可以引发的感官刺激太少,则其发挥的作用就很有限,不具备长期吸引力。 2城市特色规划策略 2.1策略一:“五觉”设计策略——打造复合型感知体验 多感官复合体验,即打破单一的感知方式,根据体验对象特点进行策划,充分调动观赏者的感知器官,从而加深体验印象。在文化产业策划中,这是常用手段和发展趋势,比如音乐剧、演唱会、四维电影的流行,其舞台画面、完美音效以及观众的现场参与全面模拟了一个逼真的故事场景,使人印象深刻。在城市特色塑造中同样可以运用这种感知特点,根据特色资源特点,将视觉、触觉、味觉、听觉、嗅觉进行2~5种的叠合,产生多样的城市活动和场景效果,同时从需求角度推动了更多类型的城市空间产生(图2)。策划1:博物之城“博物之城”与“博物馆之城”一字之别,相差颇大,“博物”意指一种城市定位和功能系统,而“博物馆”仅仅是前者的一种表达方式。东城新区有许多可以展示的物质、非物质文化资源,每一种资源都蕴藏着一段历史、一个系统、一种流派,对这些资源的挖掘具有很好的传承、教育、科研、观赏作用,对其的展示根据资源特点的不同和所寄予的意义不同,可以呈现出丰富多样的形式,而这样一个“博物”系统的建成,不仅是对本土特色资源的梳理保护,对当地居民意识觉醒和自豪感的培养,也是一笔丰厚的旅游财富(图3)。结合东城新区城市特色资源,对其进行策划,如表2所示。 2.2策略二:图底关系设计策略——主题式城市场景设计 控制画面要素比例是摄影构图原则中的重要一条,因为它与要传达的信息和主题息息相关,摄影家瓦尔特?德?格鲁伊特曾说过“在大多数情况下,每幅照片中都有一个或一组形状或形式起主导作用,而照片中的色彩、体积、位置和其他形状等,都是为主导因素服务的”。如果把人对城市的移动体验裁剪为一帧一帧的画面,即可发现这条摄影构图原则对城市设计同样具有借鉴意义(图4,图5)。让人迷茫的画面多是主题不明确的画面,让人印象模糊的画面多是技巧滥用的画面。同样在城市设计领域,现代城市无特色往往来源于两个技术原因:一是元素过多,不知所云;二是技巧单一,四海皆同。因此,在东城新区的城市设计中通过主题确定、类型分区、方法设计三个步骤来实现特色塑造。策划2:天空之城高原城市的天空纯净、变幻多端,且在视觉上给人触手可及的感觉,所以有“天堂”之称,这是拉萨的无形魅力资源之一,因此在城市设计中以“天空”为主题背景。对于主题“天空”的表达,根据东城新区不同功能区和空间形式的要求,分为四种类型,具体分类和要求如表3所示。规划结合“天空之城”的设计主题,在东城新区形成“三双一区、五彩东城”的总体空间结构(图6)。具体空间策划则通过重点地段(包括商务中心、行政中心)的详细设计进行落实(图7,图8)。 2.3策略三:空间自组织设计策略——“上”“下”互动的特色塑造 城市系统运行包括自下而上的“自组织机制”和自上而下的“控制机制”两种动力。控制机制实现了对整体配合效率最优化的目标,然而对于社会系统这样一个复杂体系来说,其所表现出的稳定有序性是不可能依赖于一种高于一切的力量予以控制,其所表现出的丰富多样性更是基于正反馈的自发机制,即在某种约束条件和相互作用的影响下,大量随机过程最终形成了宏观结果的有序性和规律性。希利尔的空间句法理论及亚历山大的“模式语言为自组织规则”观点中均指出自组织结果背后经济、社会、宗教信仰等支撑因素发挥的重大作用。在传统城市中,自组织体现为无数建设个体的利益博弈、规则遵守及行为模仿。但在现代城市建设中,建设个 体被开发商取代,社会规则被经济利益主导,随之也就导致了形式和空间的疯狂复制,致使城市特色最终消失。因此,在充分发挥自组织多样性优势的同时,仍需要对建设规则进行全面的、有针对性的设计,实现“上”“下”互动的特色塑造。策划3:自在之城西藏传统的建筑与造城原则充分体现了自然与信仰发挥的重大作用,主要表现在以下几点:(1)自然崇拜——随山就势的造城规则。(2)信仰至上——同心圆式的空间模式。“转经”、“转山”、“转湖”,从藏族习俗中即可看出,其将崇拜之物置于圆心,所有膜拜行为和建造都呈同心圆式环绕进行,这与西方及汉族的轴线式空间模式有很大差别。(3)独特生境——围合式低层建筑院落。为抵御风雪、争取最大光照,藏式建筑多采用四面围合式院落或独栋建筑,同时因为高原地区低气压缺氧,建筑通常采用1~3层低层建筑(图9)。在《拉萨市城市总体规划》(2009-2020)的问卷调查中,针对问题“您期望的住房类型”一题,1201人选择低层独院住宅,占调查总数的60.1%。(4)生产特点——群体性室外休闲活动。藏族传统生产方式至今对其生活有较大影响,如游牧,藏族人钟爱郊外野餐与此有很大关系,在许多节庆活动中也都包含此项内容,因此在藏族生活方式中对城市绿地、郊野绿地的要求较高,这一点在《拉萨市城市总体规划(2009-2020)》所作的问卷调查结果中有所体现,40%(800份)的人认为绿地不够,占到了“影响居住环境主要原因”之首。针对以上自组织原则,规划设计从以下方面做出技术回应:(1)控制城区规模与范围,采用环城绿化带形式约束城市的生长,防止对山体、水系、农田空间的侵蚀,同时作为生态保育用地和安全防护用地。(2)通过全区及片区慢行环路设计、公共空间设计等方式体现这一传统特色,满足人行为模式要求。(3)在街区与建筑设计中,引入对传统空间和建筑形式的研究,并将其纳入现代城市的设计过程中,这种吸纳不仅包括表皮装饰,更重要的是其生态手法、空间模式以及在这种空间中形成的特色社会关系。(4)根据藏族人群日常与节庆习俗,适当增大绿地、广场比例,在绿地的类型、规模、形式、分布等方面与当地社会习俗相衔接。 3结语 在以人为本的视野下,我们必须强调,人才是城市的主角,城市应该是其安居乐业的家园,生活便利、就业及创业机会充分、生存安全、环境优美、生态良好应该是城市家园的理想品质。城市规划应该遵循人的物质、精神需求,为城市居民提供一种文化认同和空间归属。 设计论文范文:一个商业决策支持系统的设计与实现 内容摘要:本文介绍一个商流计划决策支持系统的设计思想和实现方法,并讨论开发基于知识的决策支持系统的策略。本文对决策支持系统中的问题处理系统和模型库的组织提出了新观点,给出PPS的功能结构和模型的三层表示法。把组件技术引入到系统设计与实现中来,用三层client/server结构来实现DSS。 关键词:决策支持系统 商流计划 问题处理系统 模型库 组件技术 决策支持系统(DSS)是一个日趋被人瞩目的计算机应用领域。目前DSS的研究正向群体决策支持系统(GDSS),智能决策支持系统(IDSS)方向发展。公认的DSS系统结构为四库一体,即模型库、算法库、知识库和数据库。在这一结构中模型及其管理是基础,也是系统成败的关键。本文介绍一个基于知识的四库一体的商流计划决策支持系统SLDSS的设计思想与实现方法。 系统设计思想和系统结构 商流计划是大型商业企业对本企业商品购进、销售、调配和存储各环节中各种经指标制定的目标规划,时间跨度一般为一年。商流计划应明确指出下一年度中各个季度,各个月份商品进、销、调、存中各个经营指标。商流计划的范围和内容不同的企业可能有不同的要求,但一般应包括进、销、调、存货物的数量和金额,毛利和利润额,各种费用额等。商流计划决策是典型的半结构决策问题,既需要对影响商流计划的诸因素进行定性分析又要对各因素的影响程度进行定量计算。为此,商流计划决策支持系统的主要目标是:如何对影响商流计划的各因素进行定性分析和定量计算,尽可能的帮助决策者把握市场变化的幅度,从而预测未来一年的销售总水平;根据预测结果对商品的购进、调配和存储以及企业各种经营指标提出多种商流计划的可行方案。 从实际使用的角度出发,系统应尽可能地准确模拟决策过程,所建立的模型也应尽可能是实际决策过程的描述,以期对决策者的支持更有效。另外,系统的设计应向DSS生成器的方向发展,应充分体现基于知识的特征。为此,系统的设计思想为:系统能获取、存储商业领域的经营决策经验(知识),并能准确地应用这些经验;系统使用方便,适应性强,便于修改、扩充;系统能帮助用户建立、集成、修改、查询以及正确使用各种模型;提供“友好”的用户界面;采用较先进的三层Client/Server系统结构,把组件技术引入到系统设计和实现中来。 为此,SLDSS的系统结构见图1: 在该系统结构中用户(客户端)发送请求,通过问题处理系统(中间层)对问题进行分解后,选择相应的决策模型(服务器端)对问题进行求解并返回结果,当然用户也可以直接访问各子系统。在这一结构中问题处理系统是关键,它协调各部件的运行。下面分别介绍系统结构中各部件的功能。 问题处理系统PPS PPS是用户与系统的接口,它起着衔接用户与系统环境的桥梁作用,系统通过PPS对决策问题进行分类并确定问题求解的策略。为此,PPS是反映系统功能的主要部件之一,也是整个系统的窗口。 PPS根据商流计划的一般要求把商品分成了12大类。SLDSS中的PPS根据商品的种类不同分别为用户提出制定商流计划指标决策的解决方案。SLDSS中PPS结构如图2: 识别器的任务是对用户提出的问题进行识别和判断,并引导其进入相应的处理入口。 推理机是PPS的关键部件,它根据模式知识,通过协调器调用系统环境来对用户提出的问题加以处理。其中模式知识是对具体决策模式的抽象化、规则化。模型知识的加工过程也是SLDSS的系统分析过程。协调器根据推理机的“智能”分析,完成系统调用,实现具体问题的构模任务。 系统状态参数是对决策过程的跟踪,从决策过程的非连续性出发,对系统的这种跟踪是必要的。 基于四库的系统环境 模型库管理子系统 模型及其管理是DSS的重要工作,本课题把组件技术引入到DSS模型的设计与实现中来,把DSS基模型定义为一个结构级组件,把DSS复合模型定义为由基模型经复合运算复合而成。定义如下: 定义1:我们把称为一个DSS模型模式。这里的S表示模型的属性集合,它包括模型的标示ID、模型的类型Type,以及反映模型功能和行为的变量;P可以包括对上述信息的操作和该模型向外界所提供的服务,P对S封闭;E表示模型所产生各类消息的事件集合;I为模型的多重接口,多重接口为模型的连接和了解一个模型的功能提供了一个窗口;O为模型中操作次序,它是反映模型中操作或子模型标示的一个构造数据类型,对基模型一般为空,对复合模型它反映了求解问题的步骤。 定义2:对任何DSS模型M(D(D为论域),DSS模型M为DSS模型模式的一个实例,DSS模型记为:M=;M=称为空模型,记为Mφ。 这里定义的DSS模型是一种结构级的组件。根据上述定义,我们可以定义模型的连接运算。 定义3:设M和N为两个DSS模型,如果修改模型M将影响模型N的运行或功能,则称模型N依赖模型M,记作:MN。如果模型N不依赖模型M,则记作:MN。如果模型N依赖模型M,而模型M又依赖模型N,则称模型M与模型N相互依赖,记为MN。 定理1:设A、B、C为三个DSS模型,如果AB,BC,则有AC。 定义4:设M1、M2、...、Mn和N为DSS模型,如果有M1N、M2N、...、MnN,则称N为由M1、M2、...、Mn组成的DSS复合模型。 DSS的基模型和复合模型是相对的,一个复合模型在构造更复杂的DSS决策过程模型时,又成为基模型。所以,在不造成混乱的情况下,可对两个概念不加区分。根据上述定义,我们可以使用组件开发工具实现DSS基模型,对DSS复合模型的设计与实现本课题采用下面策略。 构成DSS复合模型中所用的基模型M1、M2、...、Mn之间的关系有两种情形。其一是它们由纯粹基模型构造,并且它们之间不存在着依赖关系,即不存在基模型Mi、Mj使MiMj;其二是由基模型之间存在依赖关系,即存在基模型Mi、Mj使MiMj成立。对第一种情形我们可以通过组件容器把基模型组合成复合模型或通过编写程序的方法把基模型复合成复合模型,这里不再讨论。下面着重讨论第二种情形。两个基模型存在依赖关系意味着两个模型之间有消息的传递和方法的调用。我们可以采用在两个模型之间建立连接器的方法解决消息的传递和方法的调用,连接器与基模型的关系如图3。 这种DSS模型的调用关系与组件对象模型的调用关系有所不同。在组件对象模型的调用中,模型Mi 通常作为事件源,Mj做为事件的接受者,并在接到事件后执行相应的操作。而在DSS复合模型中Mj做为事件源,Mi作为事件的接受者,Mi在接到事件后执行相应的操 作或模型Mj回调Mi中的方法。 SLDSS的模型库管理子系统提供的功能包括自动建立模型、模型维护和模型的运算。 知识库管理子系统 SLDSS的知识库中存放了两类知识,事实类和规则类。对事实类的知识,如“今年银行利率增加”,表示为“ZJ(利率)”;再如,对于批处理的模型知识表示为GOTO(START,DLMXL);GOTO(DLMXL,JGSC),对规则型的知识以下列形式存放于规则库中,RULE(规则号,[条件1,条件2,条件N],结论)。例如,“如果工农业生产情况正常且银行利率不便且物价变化幅度不大,则用一元回归分析销售量,可表示为:RULE(22,[ZJ(“工农业”),BB(“利率”), BB(“物价”)] ,ZX(“一元回归”))。 SLDSS中的知识库由若干子库构成,不同的知识按其类别存放在不同的子库中,这样有利于知识的管理,同时也大大的提高了推理机的搜索速度。知识的推理采用正向推理和反向推理两种推理策略,对于专业领域知识的推理都采用正向推理,对系统知识的推理采用了反向推理策略,既方便又迅速。而对专业领域知识采用正向推理策略与实际情况较接近。 算法库、数据库的组织与管理 算法库的组织及管理SLDSS中算法库存放了一些与模型有关的算法,算法是模型的实现。这些算法以它们的计算机程序和有关算法使用的“智能”信息存放在算法库中,通过算法字典统一管理,算法库字典的结构为: 算法库字典是算法管理的主要依据,算法库的维护也就是其字典的维护,另外,算法库字典又是使用算法的事实性知识,系统推理机通过算法库字典的读取来完成算法的选择工作,算法库管理提供的功能有:算法建立;算法查询;算法修改;算法删除。 数据库的组织与管理SLDSS的数据有两种类型。其一是企业内部运行数据,这类数据可以采用关系模型加以描述并存储,这里不做讨论。其二是模型描述数据,这类数据描述了模型的属性、调用的条件、返回结果的要求和模型的功能(操作),它实际上是组件的接口。SLDSS中的模型采用三级结构表示法,这种表示法与人工智能中知识的框架——槽值表示法相对应。如线性规划模型,它的三级表示如下: 第一级结构:模型ID,模型名,模型用途,模型类型,算法名,同名序号,结果地址,二级结构ID;第二级结构:二级结构ID,变量数,方程数,同名序号,三级结构ID;第三级结构:三级结构ID,变量上限,变量下限,方程系数,方程系数2,方程系数3,方程系数n。 在上述三级表示中,第二级、第三级结构可以不同,这要根据具体模型而确定,但第一级结构对任何模型都是相同的,它是模型库的字典,是模型库管理的主要依据。 设计论文范文:利用磁场传感器KMZ52设计的电子指南针 摘要:介绍了目前用于定位系统中的电子指南针的工作原理,详细论述了磁场传感器芯片kmz52的工作原理,给出了用kmz52磁场传感器设计电子指南针的总体设计方案和电路,同时给出了设计中的一些特殊处理方法。 关键词:电子指南针;磁场传感器;kmz52 1 概述 指南针是一种重要的导航工具,可应用在多种场合中。电子指南针内部结构固定,没有移动部分,可以简单地和其它电子系统接口,因此可代替旧的磁指南针。并以精度高、稳定性好等特点得到了广泛运用。 Philips公司生产的半导体器件KMZ52是一种专门用于电子指南针的二维磁场传感器。它采用磁场传感器的磁阻(MR)技术,并用翻转技术消除信号偏移,而用电磁反馈技术来消除温度的敏感漂移。由于外界存在干扰,该系统集成了几种特殊的抗干扰技术来提高系统精度。 本文介绍了电子指南针的工作原理及电路设计,同时给出了其抗干扰设计以及信号和数据的处理方法。 2 工作原理与总体方案 图1是KMZ52的内部结构框图和引脚排列。图中,Z1和Z4为翻转线圈,Z2和Z3为补偿线圈。由于环境温度可能会影响系统精度,因此,在高精度系统中,可以通过补偿线圈对其进行补偿。KMZ52内部有两个正交的磁场传感器 分别对应二维平面的X轴和Y轴。磁场传感器的原理是利用磁阻(MR)组成磁式结构,这样可改变电磁物质在外部磁场中的电阻系数。以便在磁场传感器的翻转线圈Z1和Z2上加载翻转电信号后使之能够产生变化的磁场。由于该变化磁场会造成磁阻变化(ΔR)0并将其转化成变化的差动电压输出,这样,就能根据磁场大小正比于输出差动电压的原理,分别读取对应的两轴信号,然后再进行处理计算即可得到偏转角度。 整个电子指南针系统主要由传感器单元、信号调整单元(SCU)、方向确定单元(DDU)和显示单元四部分组成。电子指南针的总体设计框图如图2所示。图中,磁场传感器KMZ52用于将地磁场信号转化成电信号输出,信号调整单元用于将磁场传感器单元中的输出信号成比例放大,并将其转换成合适的信号hex和hey,同时消除信号的偏移。对于保证系统的精度来说,SCU是最重要的部件。通过DDU可将信号调整单元输出的两路信号hex和 hey进行放大,然后再按下式计算出偏转角度α: α=arctan煟瑁澹/hex 这样根据抗干扰技术算法对α进行处理就可得出该磁场的偏转角度,最后通过显示单元进行输出。 3 硬件设计 该电子指南针系统的电路设计如图3所示。由于KMZ52内部桥式结构的磁阻输出是差动电压,通过运算放大器可以成比例放大,因此,在测量地磁场信号时,为了将两个磁场传感器信号放大同样的倍数,可以将二者的翻转线圈串联,并对差动电压选用同样的运放结构。翻转信号从①口输入,X、Y轴差动电压信号则分别从②、③口输出。然后通过处理系统对传来的信号进行A/D采样、数值处理和校正后,即可得到所求的角度。 4 数值处理 由于KMZ52的输出信号很微弱,故信号干扰较大。在输出幅值很小的位置上,通常有300mV左右且变化很大的干扰;而在输出幅值时则近似保持恒值。两路信号幅值与角度的关系如图4所示。 为使二者的比值接近tanα煟埃鸡粒迹梗啊悖牭谋浠,可以在幅值较大且数值变化较小的角度范围内,使幅值保持基本不变;而在幅值较小且数值变化较大的角度范围内,用一个函数改变其幅值变化曲线。具体实现时,可按照一定角度对曲线进行分段,并对各段用一次函数y=ax+b去拟合。这样,就可以使幅值变化曲线接近tanα。角度划分越细,精度越高。磁场传感器KMZ52的精度为3°,若按15°划分,可将精度提高到1°。若按5°对其划分,精度可高达0.3°。如划分更细,精度还可进一步提高。若采用高阶函数去拟合,也可以提高精度。实际上,在精度要求不高的情况下,通常以15°划分就可以达到要求。 5 干扰校正 有时候,某些外来磁场叠加会产生一个恒定磁场,这个磁场对系统指示将造成影响。故可采用如下方法对其进行校正: 让整个系统在水平面上旋转一周,干涉磁场与地球磁场叠加会有一个最大值Vmax和一个最小值Vmin,记录下这两个值和达到最大值(或最小值)的角度φ,再经过校正,即可消除磁场的影响。现以图5所示的干扰校正方案为例来加以说明。 设地球磁场的大小为Vear,干扰磁场的大小为Vdis熢蛴校海郑澹幔颍剑ǎ郑恚幔+Vmin)/2 Vdis=(Vmax-Vmin)/2 这样,由正弦定理Vear/sinφ=Vdis/sinγ可求出γ。然后在α上加上γ角即可消除干扰磁场的影响。 6 结束语 本电子指南针采用特殊的数据处理方法提高了系统的精度。由于系统采用了抗干扰技术,因而减小了其它因素所造成的影响,使系统精度进一步得到提高。此外,该系统本身可测量2维磁场,故可以很方便地与另一个1维磁场传感器(KMZ51)组成3维测量系统,以消除倾斜现象。由于本系统可以采用各种处理平台来实现,因此具有良好的可移植性,可广泛用于定位系统,而且可靠性好,精度很高。 设计论文范文:有关企业信息发表与阅览系统的设计 1设计思想 本系统总体设计是客户端实现用户的注册和登陆界面设计与美化工作,利用Socket编程实现和服务器通信,服务器能处理客户端发出的请求,并能实现消息反馈。服务器实现与数据库连接,实现添加、删除和修改用户信息,实现多线程支持多个客户端用户同时在线。具体流程如下图: 2系统功能与实现 2.1功能设计 系统要求用户在登陆界面可以随时浏览企业的通知等动态信息,提供用户在日常生活中用到的日历、计算机等小工具,用户可以收藏自己感兴趣的网站并查看网页排名。用户在登陆前进行注册,为维护用户信息安全,需邮箱确认。为保证数据的安全性,采用C/S模式,通过服务器获取数据信息,减少客户端PC的运行负荷,充分发挥客户端PC的处理能力,提高响应速度 。 2.2模块分析 系统主要实现的功能模块有四个,分别是:用户桌面模块、系统管理模块、数据库模块、后台服务器模块。下面对这几个模块进行分析。用户桌面模块:用户桌面模块即客户端,用来显示主界面、注册界面、登录界面。主界面提供输入用户名、密码的登录操作;注册界面提供用户注册时需注册的姓名、性别、手机等基本信息;登录界面提供用户成功登录后显示企业的动态信息、用户日常使用的小工具及用户可以自己收藏的网站等。 系统管理模块:系统管理模块实现对系统进行维护和管理。数据库模块:数据库模块实现对整个系统的数据信息的存放和更新。后台服务器模块:后台服务器模块实现各模块之间数据的转发,实现多线程,完成数据更新,实现客户端、数据库及服务器三者的交互。 3系统实现的主要技术 3.1数据库设计 系统数据库配置是采用ODBC数据源加载SQL2008数据库,使用SQL数据库查询语言。数据库设计按照确定建立数据库目的和收集数据、建立概念模型、建立数据模型、实施与维护数据库四个步骤。 数据库模型采用关系(E-R)模型,关系模型是以二维表形式展现,对数据进行划分分析后,优化的关系数据模型的数据结构可分为3张表:表1(用户表)存放用户姓名、密码、邮箱等基本信息、表2(企业表)存放企业的通知等相关信息、表3(产品表)存放企业产品的编号、价格、库存等基本信息。 3.2客户端与服务器连接 客户端与服务器的连接是实现的难点。客户端是C#编写,客户端用C++编写。可以采用Socket编程。服务器端采用C++的Socket编程,完成对数据库SQL2008的登陆连接,保证数据库只存在于服务器端,通过对于不同权限的用户,设定不同的SQL执行权限,从而保证数据的安全性。客户端采用C#的Socket编程,利用TCP协议、与服务器端统一端口号与IP地址进行连接。具体步骤如下:服务器端: (1)加载套接字库,创建Socket; (2)绑定Socket到一个IP地址和端口; (3)将Socket设置为监听模式等待连接请求; (4)请求到来接受连接请求,返回一个新的对应于此次连接的Socket; (5)用返回的Socket和客户端进行通信; (6)关闭Socket,关闭加载的套接字库。 客户端: (1)用指定的端口号和服务器IP创建一个EndPoint对象 (2)创建一个基于TCP协议的套接字; (3)利用Socket对象的Connect()方法向服务器发送连接请求; (4)如果连接成功,利用Socket对象的Send()方法向服务器发送消息; (5)利用Socket对象的Receive()方法接收服务器发来的消息; (6)通信结束,关闭Socket。控制流程: 4结束语 本文通过C++、C#语言的研究,实现了一个基于C/S模式的企业信息与阅读系统。本系统在用户登陆模块实现界面友好,添加日常使用的小工具方便用户日常生活和工作安排。后台服务器端实现多线程编程,支持多个客户端同时在线。该系统可以便利企业对信息的以及用户对有关企业动态信息的阅读。加大信息传播的效率,增强用户企业之间的互动,从而提高企业的综合效益。 设计论文范文:人工景观湖生态水处理设计 一、生态水处理的社会需求 1、人的精神需求 随着社会的不断发展,人们的生活水平也在不断提高,尤其是住房条件有了明显的改善,住得宽敞,住得舒适,已经是人们对居住条件的最基本的要求。而更多的是期望生活在一个清晨推开窗,能呼吸清新的空气,能听到婉转的鸟鸣,在夕阳夕下,沐浴在如梦如诗的风景中,抛开尘世的烦恼,与自然亲密接触的环境里。 仅有翠绿,缺少了鲜活的气息,而精致的水景,使之成为水榭楼台,有了自然的灵气,使自然对人类更加亲近。平静的水常给人以安静、轻松、安逸的感觉;流动的水则令人兴奋和激动;瀑布气势磅礴,令人遐想;涓涓的细水,让人欢快活泼;喷泉的变化多端,给人以动感美……。水景不仅能增加周围空气的湿度,减少尘埃,提高负氧离子的含量,还能在小范围内起到调节气候的作用。 2、绿色环保需求 水是生命之源,不要让人类的眼泪成为地球上最后一滴水。所以人人都应该从身边的事做起,无论大小,都应考虑到我们的地球村。尤其是设计人员,在整体规划上就应该站在环保的高度,周密考虑。应该在水景水质要求和低耗能绿色环保之间寻找一个最佳的平衡点。循环过滤要投入大量人力物力财力,高耗能、高费水的设计首先就不应予以考虑。而投加药剂的方法虽然耗能不高,投资也不大,但是环境造成二次污染,威胁到人类的生存,影响到我们下一代的设计,也力求不让它成为现实。 下面我们来看一个房地产界的公式: A+B=C A——建设房屋的处理废水、能耗、维修的投入 B——房子建成后,在使用年限期间的所投入 C——全生命周期的投入 传统模式:A=336、B=340,总成本676 新型模式:提高A到390,将大大降低B的投入,B降至23. 即新技术、新材料、新的管理方式的使用,可使后期的投入成几何倍的减少,整个生命周期的成本降到413.真正的开发高手,增加建筑成本的5~10%,就能带来后期生命周期成本50~90%的降低,节约60~90%的后期管理成本。 采用何种设计能让人类与自然成为朋友,息息相关,和平相处达到环保社会效益双丰收呢? ——生态方式,最原始最自然也是最绿色的方法。 二、人工水景目前的状况 目前大多数的小区在规划设计中都考虑到了水景水质日常的维护,但大都是通过单一的手段来处理或物理或化学或生物,因而造成了前期投资大,后期运行费用多,成效却不显着的结果,水体的水质不稳定,或时而藻类泛滥,或时而水发黑发臭,蚊蝇滋生,并且整个水景常有人造的痕迹。 下面把人工湖、景观水的水处理方法进行一下简单的介绍: 1、物理方式: i.引水换水方式 当水体中的悬浮物(如泥、沙)增多,水体的透明度下降,水质发浑。可以通过引水、换水的方式,稀释水中的杂质浓度,以此来降低杂质的浓度但是需要更换大量的水,而水资源在我国是相当的匮乏,势必要浪费宝贵的水资源。 ii.循环过滤的方式。 在水景设计的初期,根据水体的大小,设计配套的过滤沙缸和循环用的水泵,并且埋设循环用的管路,用于以后日常的水质保养。如果水体面积较大,必定延长循环过滤的周期,使水质不能达到预期的效果。和引水、换水相比较,虽然减少了用水量,但日常的电能耗费增加了,同时也增加了设备的日常维护保养的费用。 2、化学方法:投加杀菌灭藻剂 敞开式的水体,在阳光的照射下,会使水中的藻类大量繁殖,布满整个水面,不仅影响了水体的美观,而且挡住了阳光,致使许多水下的植物无法进行光合作用,释放氧气,使水中的污染物质发生化学变化,导致水质恶化,发出难闻的恶臭,水也变成了黑色。 所以投加化学灭藻剂,杀死藻类。久而久之,水中会出现耐药的藻类,灭藻剂的效能会逐渐下降,投药的间隔会越来越短,而投加的量会越来越多,灭藻剂的品种也要频繁的更换,对环境的污染也在不断地增加,而这种污染会影响我们的下一代。 所以说用化学的方式处理水质,虽然是立竿见影的,但它的危害也是显而易见的。 3、微生物方法:投加微生物 微生物在自然界大量而广泛的存在,是生态系统的重要组成之一。它们能将自然界中的动、植物的尸体及残骸分解,将一些有害的污染物质加以吸收和转化,成为无毒害或毒害较小的物质。 可以在景观水水质恶化的时候,投加适当的适量的微生物(各类菌种),加速水中污染物的分解,起到水质净化的作用。微生物的繁殖速度惊人,呈几何级增长,每一次繁殖都或多或少的会产生一些变异品种,导致微生物处理水质能力下降,而且很难控制其数量,其生长又受环境的影响很大,例如温度、气压等等。同时微生物的分解物,会造成藻类的大量繁殖,再次导致水质变坏。 因此用微生物处理水质,必须定期进行微生物的筛选培育、保存、复壮等等一系列专业处理过程,而且不能保证水质状况长期处于良好的状态之中。 三、EWT模式(EcologicalWaterTreatment) 生态学是一门边缘学科,它所涉及的领域相当广泛,有气象学、水文学、环境土壤学、环境地质学、环境毒理学、环境化学、环境经济学、环境社会学、环境微生物学、环境最优化、植物学、动物学、生物生理学、环境概率统计学、环境艺术设计学等等。 简单地说,生态水处理就是在水域中人为地建立起一个生态系统,无需人类的外在干预,整个生态系统能适应外界环境对它的影响,处在原始的生态平衡状态,和人类共生共存。 这个看似简单的过程却需要在施实之前,进行缜密地规划设计。 (一)了解当地的气候和水生物种情况 不同的地域气候不同,降水量不一,会显着影响生物的分布情况和生物的种类。根据当地的物种,选择适合培养的生物,能适应当地的生存环境,或耐旱、或耐涝、亦或耐低温、耐高温、耐碱、耐酸。在选择物种的同时,还必须兼顾这些生物在水生生态系统中生态功能,不仅能使整个生态系统稳定运行,还必须对整个水体有着净化功能。虽然水生植物都能吸收水中的无机盐,将其在阳光的作用下,通过光合作用为生态系 统中的其他生物直接或间接的提供食物,但是不同的水生植物对不同的无机盐在吸收能力上不尽相同,必须依据当地的水源水的水质,科学合理地选择水生植物。水生动物是生态系统中的消费者,离开它,整个生物链不能很好地循环。如果数量过多将导致生态系统中的生产者(水生植物)大大减少,生物链出现断裂;如果数量过少,生产者(水生植物)大量繁殖泛滥,生态系统也不会稳定;这些都会影响生物链进行到底。水生动物的数量一定要经过科学地计算,并结合实践经验确定。水生动物包括鱼类、贝类、各种原生动物等等。将它们引种到水体中,必须考虑到它们能否适应当地的环境,和水生植物的种类和数量进行配比;鱼类的食性不同,例如草鱼是植食性的,青鱼是动物食性的,鲫鱼是杂食性的。同一种鱼在不同的生长期,它的食性也会有所改变,例如青鱼的幼鱼以浮游动物为食,当体长达到15cm左右,开始摄食螺蛳、蚬,而成鱼主要以软体动物、底栖性的虾、水生昆虫的幼虫为食。同一种鱼,在不同季节的摄食量也不同。例如团头舫,一年中摄食量4月~11月最大。相同食性的鱼,摄食强度也不尽相同,例如草鱼的食量较大,日食量可达体重的40~70%,而团头舫的摄食强度则低于草鱼。不仅如此,鱼类的滤食特性,也会影响水质状况,所有这些都要综合考虑。 (二)微生物菌种 生物界菌种的种类繁多,都有着相当复杂的生理特性,例如有固氮菌、嗜铁细菌、硫化细菌、发光菌等等,这些生物在生态系统中起着举足轻重的作用,离开了它们自然界将堆积满动、植物的尸体,到处都是垃圾。 微生物的繁殖速度很快,数量呈几何级增长,在不断繁殖的过程中,极易受外界环境的影响产生许多变异的种类,这也是为什么微生物的种类不全部为人类了解的原因。这种变异或者会有利于人类对微生物的利用,或者会出现退化的现象。 在水生生态中,作为分解者的微生物,能将水中的污染物(包括有机物,某些重金属等等)加以分解、吸收,变成能够为其他生物所利用的物质,同时还要让它能够降低或消除某些有毒物质的毒性,成为真正意义上的地球环境的美容师。 首先根据人工湖的水源水质情况,利用现有的微生物,进行驯化,培养出适应当地情况的微生物,接着进一步对培养出来的微生物进行筛选,筛选出生理活性强的菌种,然后大量繁殖,投放水体。为了保证筛选出的微生物能保持良好的活性,一直处在高效的工作状态,在日常的工作中,必须定期对微生物进行筛选、保存、复壮,将变异带来的对微生物的影响降至最低,保持微生物物种的稳定性,这也是生态水处理中水质稳定的关键因素之一。微生物菌种在水体中,不仅要完成它基本的分解有机物,降低或消除有害物质毒性的作用,还要能将水生植物的残枝败叶转换成有机肥,增加土壤的有机质,并且对土壤进行改良,改善土壤的团粒结构和物理性状,提高水体的环境容量,增强水体的自净能力,同时也减少了水土流失,抑制了植物病原菌的生长。 (三)人工湖的防渗漏过程 对于不同水域面积的人工湖,可以根据当地地质勘测部门提供的地质资料,设计不同的防漏设计。 人工湖的日常补水量的多少是降低日常维护开支的瓶颈,湖底防止湖水渗漏是人主观上能控制的,所以在人工湖开挖时,防渗漏工作就应该做到位。而降雨量、蒸发量虽然不能为人所控制,但可以从当地气象部门的资料上了解到相关信息,对日后的补水量的多少和何时会出现补水高峰、低峰做到心中有数,避免出现人工湖水位出现大起大落,影响生态系统的维护和人工湖的景观效果。 (四)人工湖的环境设计 人工湖投放了最佳的菌种,做成了最好的防渗层,配置了各种水生植物,放养了各类水生动物等等,才水质清澈,仅仅如此就能达到梦里水乡的效果吗? 环境设计是人工湖设计中画龙点睛之笔。 诗词有韵律美,音乐要有节奏感,水生植物的造景必须和周围的环境相协调,配合周围的陆地植物、建筑物、人工湖的土岸曲线,以及整个人工湖想体现的主题和气候特点,恰如其分地设计。 在配植构图上,要考虑色彩的调和。清澈泛绿的水色是整个水景的底色,根据水生植物的生长特性和观赏期,以及观赏部位不同(如观叶、观花等),错落有致,深深浅浅,绿色叠荡,或红或黄的花丛点缀,四季呈现色彩变化,充满韵律感。 (五)人工湖生态处理的优越性 1)无需循环设备的投资,无需额外的设备运行费用和维修保养费。 2)无需专人管理,也能达到水质要求。 3)整个水体自身调节能力增加,对水质的波动可以通过自身的生态来进行调整。 4)营造出一个更自然更优美的天然水景 设计论文范文:嵌入式设备鼠标接口的设计与实现 摘要:分析了PS/2鼠标的接口和通信协议,介绍了PS/2鼠标与单片机的接口设计方法,配合点阵LCD显示器,实现了嵌入式设备的图形化人机接口(GUI)。 关键词:PS/2接口 双向同步串行协议 GUI 当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用,但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式,用户操作较为不便。本文介绍了一种利用PS/2接口鼠标,在点阵LCD的单片机系统上实现图形化用户界面的方案。用窗口菜单和图形按钮取代了传统的键盘操作,具有成本低、效果好等特点,具有很强的实用性。 1 PS/2接口和协议 1.1 接口的物理特性 PS/2接口用于许多现代的鼠标和键盘,由IBM最初开发和使用。物理上的PS/2接口有两种类型的连接器:5脚的DIN和6脚的mini-DIN。图1就是两种连接器的引脚定义。使用中,主机提供+5V电源给鼠标,鼠标的地连接到主机电源地上。 1.2 接口协议原理 PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议。即每在时钟线上发一个脉冲,就在数据线上发送一位数据。在相互传输中,主机拥有总线控制权,即它可以在任何时候抑制鼠标的发送。方法是把时钟线一直拉低,鼠标就不能产生时钟信号和发送数据。在两个方向的传输中,时钟信号都是由鼠标产生,即主机不产生通信时钟信号。 如果主机要发送数据,它必须控制鼠标产生时钟信号。方法如下:主机首先下拉时钟线至少100μs抑制通信,然后再下拉数据线,最后释放时钟线。通过这一时序控制鼠标产生时钟信号。当鼠标检测到这个时序状态,会在10ms内产生时钟信号。如图3中A时序段。主机和鼠标之间,传输数据帧的时序如图2、图3所示。 2 PS/2鼠标的工作模式和协议数据包格式 2.1 PS/2鼠标的四种工作模式 PS/2鼠标的四种工作模式是:Reset模式,当鼠标上电或主机发复位命令0xFF给它时进入这种模式;Stream模式鼠标的默认模式,当鼠标上电或复位完成后,自动进入此模式,鼠标基本上以此模式工作;Remote模式,只有在主机发送了模式设置命令0xF0后,鼠标才进入这种模式;Wrap模式,这种模式只用于测试鼠标与主机连接是否正确。 2.2 数据包结构 PS/2鼠标在工作过程中,会及时把它的状态数据发送给主机。发送的数据包格式如表1所示。 表1 鼠标发送的数据包格式 Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0Byte1Y overflowX oberflowX sipn bitX sign bitAlways 1Middle BtnRight BtnLeft BtnByte2X MovementByte3Y MovementByte4Z MovementByte1中的Bit0、Bit1、Bit2分别表示左、右、中键的状态,状态值0表示释放,1表示按下。Byte2和Byte3分别表示X轴和Y轴方向的移动计量值,是二进制补码值。Byte4的低四位表示滚轮的移动计量值,也是二进制补码值,高四位作为扩展符号位。这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生。若是不带滚轮的三键鼠标,产生的数据包没有Byte4其余的相同。 3 设计与实现 3.1 接口设计 因为PS/2鼠标接口采用双向同步串行协议,时钟脉冲信号以下皆称CLOCK总是由鼠标产生。因此,可以考虑这种方案:鼠标的CLOCK接主机的一外中断线,数据线以下皆称DATA接主机的某一I/O口线,如图4所示。 在主机程序中,利用每个数据位的时钟脉冲触发中断,在中断例程中实现数据位的判断和接收。在实验过程中,通过合适的编程,能够正确控制并接收鼠标数据。但该方案有一点不足,由于每个CLOCK都要产生一次中断,中断频繁,需要耗用大量的主机资源。 由于鼠标与主机之间以双向同步串行协议传送数据,若不考虑CLOCK,仅考虑DATA,则其数据帧的时序与单片机的UART异步串行时序类似。所以,采用了另一种方案:鼠标的CLOCK仍旧接主机的外中断,但鼠标的DATA接UART的接收脚RxD。参照图4 DATA改接RxD。在初始化过程中,主机利用CLOCK的外中断和RxD脚的I/O口线功能实现数据的传输。初始化完成后,切换到RxD功能即UART的接收引脚功能。因为鼠标已处于Stream模式的工作状态,这时鼠标能主动发送数据。这样,主机可以在每收到一帧数据时才中断一次。中断次数大大降低,减少了主机资源的耗用。 不过,在此方案中,必须实现另一个功能:主机波特率的自适应。因为PS/2接口的鼠标一般工作在10kHz~20kHz时钟频率。不同厂家制造的鼠标工作的时钟频率不同。嵌入设备主机要做到与不同鼠标的波特率同步和自适应,才能够正确接收鼠标传送来的数据。波特率的自适应是这样实现:鼠标上电自检时会产生一串时钟脉冲,利用鼠标时钟脉冲产生的中断,结合主机的定时器测量时钟脉冲周期,可以得出所用鼠标的时钟频率,进而求出波特率。通过设置相应的波特率寄存器,实现了波特率的自适应。 3.2 软件实现 软件实现原理框图如图5所示。 (1)鼠标初始化 最简单的初始化就是当鼠标上电自检完成后,主机给鼠标发送一个使能鼠标数据传送命令字节(0xf4),鼠标就会在默认设置状态下工作。主机也可实现自定义初始化,如:复位三次(Snd_CMD(0xff),Snd_CMD(0xff),Snd_CMD(0xff);设置采样率:Snd_CMD(0xf3),Snd_CMD(0x0a);设置解析度(2点/毫米):Snd_CMD(0xe8),Snd_CMD(0x01);设置缩放比例(1:1):Snd_CMD(0xe6);使能鼠标数据传送:Snd_CMD(0xf4)。鼠标每收到一个命令字节都会给出一个应答字节(0xfa)。 (2)两种方案的实现过程 两种方案的软件实现过程基本相同。只是后一种方案中,初始化时还要实现主机波特率的自适应,关闭时钟脉冲中断和打开串口中断。此后主机利用UART的接收功能接收鼠标数据。 (3)图形化人机接口(GUI)的实现 在点阵式LCD显示屏上实现图形化的人机接口界面,主要有两个方面:一个是菜单图标的实现;另一个是鼠标光标的实现。实现菜单图标,显示屏一般工作在图形显示模式。菜单图标有正常显示状态和反显状态,它们都用函数实现:void Draw_ICON(signed int xICON, signed int yICON,unsigned char *pDatICON)。xICONyICON是图标所在位置的左上角坐标值,pDatICON是各个图标及其不同显示状态的点阵码值。反显状态是当图标被光标滑到或点取时才显现的。实现鼠标光标,又分两种情况。一种是单层显示的LCD,只能由程序画出鼠标光标。但是,当光标移动较快时,画出光 标的点阵图形需要耗用较多的主机资源。另一种是有双层显示和光标功能的LCD,只需程序控制它的光标移动位置,无需程序画出光标的点阵图形,因而耗用主机资源较少,实现起来效果较好。两种方案简单、明了,容易实现,都已在实验中得到验证。并且,后一种方案已在某一仪表系统中得到成功应用。总体来说,随着嵌入式处理器性能的不断提高,在嵌入设备中接入鼠标,既可灵活使用,也可减少因接入许多按键而占用的口线数,还能使LCD的图形化显示界面更美观、更人性化。 设计论文范文:TATbed无线自组织网络测试平台设计与实现 摘要: 设计了并建立了一个无线自组织网络测试平台系统——TATbed(Tsinghua Ad hoc network Test bed)。通过开发底层网卡驱动、路由算法协议模块,使得普通PC机成为独立的自组织网络终端;同时通过监测、统计多个终端之间的数据传输状况获得网络的实测性能指标。目前平台中已经实现对多种路由算法协议的测试支持。 关键词:自组织网络 测试平台 路由算法 多跳自组织网络(Ad hoc network)由多个独立的具有路由(交换)功能的用户通信终湍组成。网络中的相邻终端可直接建立端到端的通信链路;非相邻终端可动态地搜索路由,数据包借助其他终端转发,以多跳方式传递至索路由,数据包借助其他终端转发,以多跳方式传递至最终的目的终端。在自组织网络中,无线信道环境的快速变化及终端的移动性造成了网络拓扑结构不断变化。因此,如何搜索、维护有效的路由成为自组织网络研究中的难点问题。近年来,研究者提出了多种路由协议草案,如DSR、AODV、SAR等,其性能的评估数据基本上利用网络模块软件如OPNet、NS-2/GloMoSim等仿真得到。由于仿真软件中采用的无线信道、终端分布、终端运动等模型与真实的网络环境相比均有一定的简化,所以在自组织网络技术进入实现商业应用之前,构建实际的Ad hoc网络硬件测试平台对其各层次的网络协议算法设计进行性能测评是十分必要的。但现有的各种无线终端均不支持任何自组织路由协议。 本文设计并实际建立了一个无线自组织网络测试平台系统TATbed。通过加载相应的底层驱动及测试系统软件,使得配有无线网卡的普通PC机成为独立的自组织网络的实际终端;测试平台对各种路由算法协议提供了统一的模块接口,设定相应的路由算法和测试参数蝗,即可通过检测各个终端间的数据传输状况,得到此路由算法的实际性能的统计结果。同时,测试平台可兼容各种无线网卡标准,如IEEE802.11系列、HiperLan系列等。目前TATbed测试平台已经集成了多种Ad Hoc网络的专有路由算法协议,AODV、DSR、SAR、FSR、ZRP等,并可真实地再现Ad hoc网络应用所处的实际环境(包括终端的移动性与客观信道的实际情况),为研究Ad hoc网络在多种环境下的性能与特点提供可操作平台,对进一步研究Ad hoc网络的结构设计和其各层网络协议算法设计的测试、评估、优化更具有参考价值。 本文结构如下,第一节介绍测试平台系统的总体结构,第二节介绍系统的关键模块设计,第三节介绍其实际应用和总结。 1 平台结构 TATbed无线自组织网络测试平台的设计目标是开发支持多种Ad hoc网络路由算法协议的测试终端以构建实际的Ad hoc测试网络,并通过检测各个终端间的数据传输过程对自组织网络的各种实测性能指标进行统计、评估。 TATbed测试平台由一定数量的独立的自组织网络终端构成。在实际平台设计中,在配有无线网瞳的PC机(笔记本电脑)基础上开发了支持多种路由算法协议的自组织网络终端,每个终端依据设定的路由算法协议自行组建Ad hoc网络并进行数据传输。图1为TATbed平台的实际测试示意图。 TATbed测试平台的软件系统包括传输任何生成器、终端处理器和数据统计器三部分。 在测试开始前,传输任务生成器将根据设置的测试参数,生成每个终端的起始传输任务列表,以精确地控制测试过程网络的传输负荷。在传输任务列表中定义了整个测试过程中每组数据包的源发出节点、最终目的节点、数据包数量、发出时间。 测试开始后,每个终端上的终端处理器将读取其对应的传输任务列表,在规定的时间进入发数据包流程,处理需要发出的数据包,同时监听无线网卡接收到的数据包并进行相应的处理。在测试过程中,终端软件模块记录下本节点收到和发出的每个包的信息,包括收(发)时间、包头信息、包长度等。 测试结束后,根据本次测试的整个网络的起始传输任务列表和每个终端在测试过程 保存的收发包记录,数据统计器统计分析、计算出相应的测试指标,包括网络容限、节点平均吞吐量、数据包成功传输率、数据包平均传输延时、延时抖动、数据包传输路径平均跳数、系统路由开销等。 2 自组织网络测试终端设计 由于现有的各种通信终端设备均不支持任何自组织网络中由算法协议,因此开发自组织网络测试终端成为整个测试平台构建的关键。在TATbed测试平台中,通过在装备了无线网卡的PC机上安装终端处理器,使其支持多种自组织网络的路由算法协议,成为实际 自组织网络中的终端。 在现有的标准PC机系统下,网络层采用IP协议,终端之间的连接地址的标识来判别,应用层的传输任务经过数据打包处理后直接交无线网卡发送,并且只有当数据包的源节点和目的邛树熊处于相互无线网卡信号覆盖范围内时,才能成功发送IP数据包,终端本身并不支持任何路由功能。在TATbed测试平台系统中,终端的MAC层和网络层之间加载了自行开发的驱动模块,以支持无线自组织网络中的多跳传输,形成个虚拟的传输链路,为普通数据包的发送提供传输路由,如图2所示。 终端处理器在Windows操作系统提供的NDIS(Network Driver Interface Specification,网络驱动程序接口规范)层基础上开发,包括底层接口驱动、路由算法模块和数据包的监听记录三部分。其结构如图3所示。 为测评各种不同路由算法协议的性能,终端处理器中的接口驱动设计为一个自定义的标准路由算法接口。该接口将各种路由算法协议完成的寻找路由、确定路由民系统网络层完成的其他功能,包括与上下层之间的传递、包头内容的填写等工作分离,使得路由算法协议成为需要嵌入的单独子模块。不同的路由算法协议只需要遵循接口定义编写相应的子模块即可。目前,TATbed测试平台系统可支持AODV、DSR、SAR、WRP、Fisheye、CBRP、ZRP等多种自组织网络路由算法的测试、评估。同时,由于终端处理器接口驱动中载在NDIS层上,使得测试平台对MAC层协议透明,因此测试平台可根据测试需要选用各种基于不同传输标准的无线网卡。目前系统中选用了基于IEEE802.11b标准的网卡进行测试。 包头的第0~13字节为标准的Ethernet-MAC包头格式,第14~27字节为扩展的“路由信息”域,之后是实际的用户数据。对于来自高层(网络层)的数据包,终端从其IPv4标准包头中读出此数据包最终发送的目的地址并将这一“最终目的地址”保存在“路由信息”域的“最终目的节点IP地址”项内;同时调用路由算法模块,根 据其最终目的地址获取其对应的多跳路由信息,并将实际的下一跳的接收节点的地址写入第7”12字节处的“下一跳接收节点MAC地址”项内,然后将此数据包交下一层(MAC 物理层)无线网卡处理发出。对于来自底层无线网卡接收到的数据包,终端读取“路由信息”域的“最终目的节点地址”,如果此地址与其自身地址相符,则交上层网络继续牏如果不相符,则调用路由算法模块,得到对应的多跳路由中下一跳的接收节点地址,然后交无线网卡处理发出。对于路由算法协议中规定的其他非数据包,如路由搜索包、路由应答包、路由失败包、周期性握手信息包等,则在“包类型”域中标示区别,由无线网卡收发后直接调用相应的路由算法模块处理。3 系统应用 TATbed无线自组织网络测试平台在普通PC机上开发了支持多种自组织网络路由算法协议的实际无线终端,以构建一个实际的无线自组织网络测试系统。笔者利用此平台已经成功地对AODV、SAR路由算法在多种实际网络环境参数下进行了性能的实测比较分析。测试结果可应用于实际的自组织网络由算法的性能评估、设计优化等方面。同时,TATbed终端软件模块的设计使其可应用于任何基于Windows内核的硬件设备上,具有高度的通用性、灵活性和可扩展性,在无线自组织网络的实际网络系统性能测量、网络规划优化设计、网络各层次算法协议性能评估等诸多方面均有其独特的应用优势。 设计论文范文:红外线感应自动门的理论设计 以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。单片机与门结合的产物即自动门系统。主要应用于通过单片机对步进电机的正转、反转进行控制,从而对门进行开、关的控制。在门的两侧各有一个感应器,分别感应从里面出去和从外面进来的人。当有人或物品进入到感应器的扫描范围内,感应器就会做出感应,向中央处理器提出申请,中央处理器转而 控制电机进行正转,实现了开门的过程。 一、红外线探测器的选择与设计 (1)红外线探测器的电路设计。由电压响应度表达式可知,传感器的电压响应度与入射光辐射变化的频率成反比,因此物体移动速度越快,同样的入射功率下输出电压就会越小,只有达到报警阈值电平时,探测器电路才会有电压信号输出。利用热释电探测器Pspice 等效电路模型设计实用探测器电路原理:当人体进入警戒区,人体温度会引起环境温度辐射场的变化,通过菲涅尔透镜,热释电红外探头感应到的是人体温度与背景温度的差异信号,则在负载电阻上产生一个电信号,采集的电信号触发外围电路,最终实现报警。热释电红外探测器外电路采用的器件:红外探测器专用芯片红外传感信号处理器BISS0001,热释电红外探头RE200B (传感器),及一些外围元件(电阻电容)。检测元件BISS0001 是CMOS 数模混合专用集成电路,具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号预处理,另外,它还具有双向鉴幅器,可有效抑制干扰,其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。 (2)红外专用芯片BISS0001。热释电红外线传感器是一种新型高灵敏度探测元件。主要用于电源开关控制、防盗防火报警、自动门等。本次设计采用红外专用芯片BISS0001,BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 二、红外感应自动门控制电路的设计 2.1主控芯片的选取与设计 外感应控制芯片种类繁多,如HT-7610系列,WT8075控制芯片,KC778B红外传感专用集成芯片,AT89C51红外专用芯片等。通过综合它们的性能及本设计的设计要求,本次设计选用AT89C51红外专用集成芯片。 (1)功能特性。AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个可编程I/O口线,2个16位定时/记数器,一个5向量两极中断结构,一个双工串行通信口,片内振荡器及其时钟电路。AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/记数器,串行通信口及中断系统继续工作,掉电方式保存RAM的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 (2)接口功能:Vcc:电源电压,GND:接地;P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/O,即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校检时,输出指令字节,校检时,要求外接上拉电阻。P1口:P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校检时,P1接收低8位地址。P2口:P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器区中的R2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校检时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写如“1”时,它们被上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能。端口引脚第二功能:P3.0 RXD (串行输入口) P3.1TXD (串行输出口);P3.2NT0 ( 外中断0);P3.3INT1(外中断1);P3.4T0(定时/记数器0)P3.5T1 (定时/记数器1);P3.6 WR(外部数据存储器写选通);P3.7 RD(外部数据存储器读选通);P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号;RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储 器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于地址的低8位直接。即使不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令ALE 才会被激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器,这两次有效的PSEN信号不出现。 2.2红外感应自动门的控制电路的设计 整个过程由红外探头探测人体红外信号,然后由S源极输出给BISS0001的14脚,1IN+脚为芯片内第一级运放的同相输入端,具有极高的输入阻抗,极易与外接PIR的源极S相匹配,能将PIR探测到的人体微弱红外信号无损耗的传过来,经第一级运放高增益放大后,由C4耦合至第二级运放再次放大,经比较器,双向鉴幅器后,检出有效触发信号,去启动延迟时间定时器,由2脚输出高电平的控制信号加至AT89 C51的P3.2脚。人体的移动频率一般在0.1~10Hz的范围内,因此在设计放大器时既要考虑需要放大的信号的频率,使人体辐射的微弱信号得以通过,又要考虑抑制其他物体辐射来的红外信号和干扰信号的混入,故选择0.2~8Hz的低频带通滤波器,计算:f = 1/2 C3R3=1/6.28×103×2M = 8 Hz;f =1/2 C1R1=1/6.28×3.3K×103=0.2 Hz 当f=1Hz时,其单级增益G1为:G1=20㏒2 fC2R3/(1+2 fC2R2)(1+2 FC3R3) 由分析可知:C2=47u;R2=47K;C3=103u;R3=2M;带入公式计算得G1≈35dB,故单级增益为35dB。 同理可计算二级增益。C4=10u;R4=10K;C5=103u;R5=1M;带入公式得G2 ≈ 40dB,故总增益为75dB。以满足后级所须的驱动信号。COP1、COP2为电压比较器,组成一个双相鉴幅器。由于V =3.15V,V =1.35V,所以当V 为+5 V电压时,可有效地抑制±0.9 V 的噪声干扰,提高系统的可靠性。COP3为一条件比较器,当输入电压VC 在开门和关门的过程中,系统通过光电编码器,一直监视电机的速度和位移。如果电机的速度远小于期望的速度,我们就认为撞到了障碍物或人,就会立即使门停下,然后执行倒转运动P1口的P1.0~P1.3口与行程开关相连,与行程开关相连电阻提供电流,当对引脚写“1”时,芯片通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,进而可驱动TTL逻辑门电路。其中四个行程开关为两个控制电机减速,两个控制电机停止。P1口的P1.4、P1.5口连接手动开关按纽,与上述同样的原理,作为I口用时,当对引脚写“1”时,芯片通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,进而可驱动TTL逻辑门电路。P2口的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分别连接嗡鸣报警,电机过热报警,电压过高报警,速度异常报警,此时作O口用,由相应的检测模块检测状态,出现异常便输送信号给相应引脚,输出电流,导通二极管,驱动报警器。C1~C12采用RTX-1/8W型碳膜电容器;R1~R16采用RT-1/8W型碳膜电阻器。
工业技术论文:国内汽车工业技术规范化建构 1、问题产生的背景 由于从多国引进产品基础,诸多跨国公司进入中国,使中国汽车工业面临严重的技术标准匹配、整合问题。繁杂的技术标准体系,严重影响了中国汽车工业的资源配置和中国大汽车生产企业通过兼并重组在内部优化资源配置,也严重影响了中国汽车工业零部件体系与中国汽车工业配套原材料工业体系的形成,以及中国汽车零部件企业的发展。 在汽车零部件领域,这一问题尤其突出。随着我国大汽车公司纷纷与跨国公司合资,我国的汽车零部件企业逐步分化成四个系统:遵循欧美技术标准的生产厂家;遵循日本技术标准的生产厂家;遵循韩国技术标准的生产厂家;基本遵循我国原油技术标准的生产厂家。四大系统受制于不同的技术标准体系,家具了我国汽车零部件工业体系分割、分散的状况,汽车零部件企业之间难以实现战略联盟,严重限制了汽车零部件产业集聚和规模经济效应。整车生产企业也难以在本集团内实现零部件的规模生产,实现零部件的通用化、系列化生产。 由于上述问题的存在,使中国汽车工业虽然规模持续扩大,但是在许多整车、汽车零部件、原材料领域,仍然难以形成规模经济优势;有些领域甚至由于批量小、标准混乱,不得不依靠进口;大汽车企业集团难以整合自己范围内的资源,进行优化配置。 2、我国汽车工业标准的问题 2.1我国汽车工业大企业在技术标准方面的以来和跟随状态,加大了我国汽车企业对跨国公司的技术路径、制造工艺和零部件、原材料配套的以来。例如,在产品国产化方面就大大降低了我国汽车企业的话语权,汽车零部件认证要到跨国公司总部去,按照对方技术标准进行检测。因此,技术标准以来对我国汽车工业自主创新、开发新产品形成了多方面的束缚,使自主创新成本增加,创建自己的产品平台更加困难。 2.2我国汽车工业技术标准制定中,存在着多头管理、缺乏协调的问题。在我国政府中,参与汽车工业技术标准制定的部门有国家发展与改革委员会、国家环境环保总局、交通部、公安部、国家标准化管理委员会乃至卫生部等部门。由于多头管理,导致技术标准出台缓慢,同一领域存在多个标准难以执行,修订技术标准之后,有些技术标准相互冲突,难以从行业发展的需要及时制定统一的技术标准问题。 2.3我国汽车工业技术标准在某些领域仍然存在空白。例如,在汽车电子零部件标准方面还存在着许多空白。在汽车安全技术标准方面,目前欧洲汽车安全的概念已不仅是保护汽车乘员,2006年10月1日欧洲颁布“行人保护”标准,要求汽车设计过程中必须保护和汽车相撞的行人的安全。中国的汽车安全标准无疑落后很多。我国国内目前的安全法规甚至没有规定汽车必须安装安全气囊。政体而言,我国的碰撞安全标准和欧洲相比,还有一到两代的差距。 2.4我国汽车工业技术标准在执行中,由于受到地方政府保护有关企业,检测试验技术装备水平低、企业不认真执行、多头管理等原因的影响,往往难以得到严格的执行。技术标准对汽车工业本应起到的促进作用大打折扣,也未充分发挥其对落后生产力的淘汰作用。 2.5配套工业的技术标准之后于汽车工业的技术标准。汽车工业的配套工业在水平提高的速度上滞后于汽车工业,尤其反映在技术标准的滞后方面。例如,汽车工业用渗碳钢的技术标准仍然是20世纪50年代的,只有少数几家企业能够达到国外目前的技术标准,而且还存在较大的离散度。由于多来源引进技术,导致技术标准复杂、混乱,因而使配套工业面临由于品种杂、数量相对少、难以形成规模和体系困难等问题。 综上所述,我国汽车工业技术标准从整体上尚处于引进、接轨阶段,形成具有中国特色的技术标准体系尚需时日,因此,支撑我国汽车企业在国内市场的竞争优势,是今后十年的目标。目前欧美发达国家的技术标准足以对其汽车市场形成技术壁垒,阻止我国汽车产品的进入。但是,随着我国汽车产品水平和技术标准的提高,将逐步提高我国汽车产品在上述汽车市场的竞争力,也必将进入发达国家市场。 作者:杨嘉龙单位:吉林大学马克思主义学院 工业技术论文:生态工业技术形势的建构 作者:李江利单位:中共山西省委党校现代科技教研部 美国学者里夫金所著的《一种新的世界观》指出,技术创造出来的更多的是对人类有害的垃圾。巴里•康芒纳指出,自然环境恶化的根源在于现代技术的失控。美国学者弗•卡普拉在《转折点》中指出,现有的污染仅仅只是科技作用于自然的一些明显表现,许多尚未被人们所认识的作用带来的危险可能更大,技术正在毁灭我们的生态体系等。这些观点都是通过对技术引发的生态问题的反思,把批判的触角伸向了价值观念、政治制度、经济模式和行为方式,从而形成了对整个社会的全面批判。 技术的生态学批判的本质是与“全球问题”紧密联系在一起的,针对的是全人类的共同利益,是超越了国家利益和个人利益,是以普世价值原则为基础的,是一种关于人类生存和发展的革命性的批判。同时,也正是技术的生态化创新,为生态理论的发展和生态社会的建设开辟了道路,为可持续发展理论的诞生奠定了坚实的基础。 可持续发展的必然选择 可持续发展的概念是1987年由联合国环境与发展委员会在《我们共同的未来》的报告中提出的。1992年,巴西里约热内卢举办了人类环境会议,会议通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》等重要文件,明确地提出了可持续发展的战略。但是,在可持续发展战略的执行中必然会面临经济发展、技术条件、人类决策行为等因素的制约。可持续发展的理论只能从宏观上指导,还缺少很多微观层面技术系统的支撑。当人们将发展的希望寄予可持续发展时,就必然会联系到人们选择技术的态度,尤其是对于技术发展方向的选择。 在传统的价值观念中,人们认为,自然界是以人为中心的,人类可以通过技术的实现来满足自己的目标要求,“技术不仅可以使我们免于自然的暴戾,而且还能慷慨地授予我们更加富裕的生活。” 这些观念使得人们过分地依赖技术,从而也就带来了生产力水平的过分提高以及人类与自然环境和谐关系的破坏。而技术创新的生态化正是辩证地看待技术与环境、经济与生态之间的关系,它以可持续发展理论为思想基础,对可持续发展的实现起着十分重要的作用。它不仅能够弥补传统技术理论的生态缺陷,还可以促进人与自然系统的协调发展,为可持续发展提供强大的动力。技术创新的生态化为可持续发展提供强大的动力时,落实生态化技术的载体便成了下一个要面临的课题。而生态工业园区作为生态工业学的一种具体的实践形式,已经被越来越多的国家和政府所选择。 建立生态工业园区的必要性 生态工业园的概念由美国的Lowe教授第一次明确提出,之后又有很多研究者重新定义了这个概念。较为统一的定义是:生态工业园是继工业园和高新技术园的第三代工业园,是目前工业园的最高级形态,是生态工业的重要实践形式。它是由自然、工业和社会构成的一个区域性系统,系统成员依据循环经济理论、产业生态学原理及清洁生产要求设计建立的一种新型工业园区,通过成员之间的副产物和废物的交换、能量和废水的逐级利用、基础设施的共享来实现园区在经济效益和环境效益的协调发展,具有横向耦合性、纵向闭合性、区域整合性和结构柔性等优势,是区域层面循环经济的表现形式和具体实践。 其中,第一代的工业园区又称之为经济技术开发区,主要是以劳动密集型企业为主。这类企业技术含量较低,对环境的污染较为严重。第二代的高新技术园区主要是以应用高新技术的企业为主。目前我国城市工业园区的发展主要集中在前两代。这是由于我国正处在工业转型发展的初级阶段,工业发展仍然是以传统产业为主,体现高新技术前沿的产业仍为少数。这就必然导致经济发展的模式仍然主要以线性的物质流动生产过程为主。这种发展模式伴随的必然是低效率、高污染、高耗能;带来的自然是环境和资源的不可持续性发展。 然而,生态工业园区的建立正好克服以上的缺点。它是以循环的物质流动生产过程为主。在这种生产模式下,各个生产过程的副产物和废物都能够进行充分的循环和交换,能量也有着梯级利用,同时还可以重新整合生产力要素,使园区内的资源达到最优化配置。不仅如此,园区内的企业还可以增强竞争优势:通过变废为宝、物质的循环利用等可以增大企业的成本优势;通过副产品的利用、资源的使用等可以增大企业的交易费用的优势;同时园区内的企业还可以实现资源集成的共享优势等。这样便实现了高产出、低排放、低收入的运行效果。在这种模式下也就极大地减少了人类对自然界的压力,最大化地缓解了人类面临的生态问题。 目前,我国生态工业园区的建设正处于初始阶段。截至2010年4月,我国已经批准建设的国家级生态工业园区共有30个,其中只有苏州工业园区、苏州高新区、天津经济技术开发区等6个园区通过了环保部、商务部、科技部三部门组织的现场验收,被正式批准为我国首批国家生态工业示范园区。 在这些生态工业园区建设的过程中,技术问题是生态工业园区建设所面临的最基础、最核心的问题之一。生态技术是生态工业的载体,脱离了生态技术,生态工业的实现便无从谈起。因此,生态技术在生态工业园区的建设中起到十分重要的作用。然而,反过来,生态工业园区的建设又会对技术生态化的实现有十分重要的意义。因此,建立二者之间的关系,并深入讨论二者之间的关系,对技术生态化的实现和生态工业园区的良性运作都有重要的意义。 技术生态化实现与生态工业园建立的关系 随着经济社会的不断发展,技术的“生态化”已经不单单是指生态学层面下的生态化,而是指哲学层面下的一种生态化。这里的生态化从内涵的层面来讲,应该是指事物之间的相互协调、平衡相依、彼此促进、共同发展的状态和过程。从外延的角度理解,应该包括由多个元素构成的开放式的动态系统,这其中包括自然环境、经济环境、社会环境和人的生态化,而不单指自然环境的生态平衡。因此,技术生态化的实现过程应该是一个全面的生态化实现过程,其中应包括技术创新的生态化、技术生产的生态化以及技术成果的生态化。 技术创新的生态化较之于传统的技术创新应该是一种体系,是一种新型的创新体系。这样的“创新”需要建立在企业和经济社会的一个开放式的动态系统中,在技术创新的每个环节中引入生态的观念。这个生态的创新应该包括工艺的生态创新、产品的生态创新和资源的生态创新等。它是以生态保护为基础,在企业和经济社会的一个开放式的动态系统中,追求经济效益、生态效益和社会效益的综合效益,从而使资源、环境的生态保护和经济、社会系统之间尽可能地达到一种良性的循环,以确保企业、经济乃至于整个社会的可持续发展。 生态工业园区的建立正是在企业和社会的开放式的动态系统中,要求在基础设施、资源等共享的基础上,实现园区内自然、企业和社会的区域循环经济。同时,生态工业园区内较为完善的生态技术服务体系可以为技术创新的生态化提供强有力的政策支持。生态工业园区内倡导的绿色意识以及生态工业园区自身所具有的示范功能、带动功能、产业集群等特点都为技术创新的生态化提供了良好的生态环境。因此,生态工业园区是技术创新生态化实现的一个必然要求。 技术生产的生态化不仅包含技术层面的生态化,还应该包含管理层面的生态化。技术层面的生态化指的是在技术生产的过程中使用生态技术,实现环境污染和资源破环的最小化以及综合效益的最大化。管理层面的生态化指的是建立一种生态化的管理模式,使得生态环境与经济发展相互协调。它的本质是将生态学的思想贯彻进入企业管理的过程中。管理层面的生态化不仅包括合理调整生态生产关系和经济生产关系、组织生态生产力和经济生产力,还包括使用生态的组织方式,合理利用和优化配置现有资源,从而使生态经济的生产力和生产关系相互协调。这种生产力和生产关系的相互协调同样需要在开放式的动态系统中实现。系统、效率、相互协调等显然是描述生态工业园区的关键词。 生态工业园区要求建立完善的生态管理体制:在园区的层面要求建立统一的生态环境管理体系;在企业层面要求其自身实现生态管理;在产品层面要求其开发的产品减量化、再使用、可循环。从而使园区内的生产力要素实现有机的组合,使园区内生产关系和生产组织形式实现新的突破,进而达到生态经济的生产力和生产关系相互协调。因此,生态工业园区也是技术生产生态化实现的一个重要途径。 技术成果的生态化指的是技术生产的产品对自然、经济和社会的影响。生态技术的使用可以降低其产品对自然、经济和社会的破环。然而,技术的异化是生态技术发展过程中同样不可避免的一个问题。生态工业园区的建立可以尽可能地降低技术的异化所带来的负面效果。以企业生产过程中产生的副产品和废物为例,生态工业园区可以实现企业内和企业间的各种副产品和废物的交换,从而实现物质和能量的阶梯使用,达到综合效益的最大化。如广西贵港国家生态工业示范园区,它由六部分组成:甘蔗田、制糖厂、酒精厂、造纸厂、污水处理厂、肥料厂。其中包括甘蔗田制糖厂(甘蔗渣)造纸厂的生产链,制糖厂(糖蜜)酒精厂(废酒精)肥料厂,造纸厂污水处理厂(沉泥)肥料厂,肥料厂甘蔗田这四条生态链。它们之间相互耦合,又整体闭合,从而实现了生产过程中副产品和废物的充分利用以及物质和能量的阶梯使用,尽可能地实现了技术成果的生态化。因此,生态工业园区是技术成果生态化实现的一个重要途径。 总而言之,不论是技术创新、技术生产还是技术成果,都只有在一个开放式的动态系统中,才能够达到一种相互协调、平衡相依、彼此促进、共同发展的生态化状态。而生态工业园区便成为这种生态化实现的重要途径。然而,生态工业园区的建立又对生态技术的需求尤为凸显。我国生态技术的发展还仅仅处于起步发展阶段。许多生态技术都还十分落后。这些都成为制约生态工业园区发展的关键因素。积极地推进技术创新的生态化,对于生态工业园区的建立有十分重要的意义。这就要求我们要积极创新生态技术,加强与之相关的研究和应用。因此,建立生态工业园区是实现技术生态化的重要途径,而技术生态化的实现是建立生态工业园区的重要保障。 工业技术论文:加强改革工业技术建议 一、指导思想和总体目标 (一)指导思想 按照《省实施意见》确定的指导思想和基本原则,围绕实现中部工业上水平、东部工业求突破,西部工业调结构,大力度、宽范围、多路径地开展技术改造工作,加大企业技术改造投入,加快产业升级步伐,全面提升工业的综合实力和核心竞争力,促进工业实现转型升级跨越赶超。 (二)总体目标 “十二五”期间,全市工业完成技术改造投资亿元以上,年均增长以上,占全市工业固定资产投资的比重由提高到以上。每年滚动实施市重点技术改造项目项以上,实现“四提高一优化”。 提高技术创新能力。大中型工业企业技术研发投入占主营业务收入比重达到以上,重点企业达到,拥有科技机构的比重达到。国家级、省级企业技术中心分别由家、家增加到家、家以上。重要领域和重点行业的关键技术和共性技术的开发和推广应用取得较大突破。 提高技术装备水平。重点企业技术装备普遍得到改造,居国内先进水平比重超过,其中国际先进水平的比重达到以上。 提高技术进步贡献率。全市工业企业技术改造对工业经济增长的贡献率达到以上。中国驰名商标由项增加到项。工业增加值率由增加到。 提高节能减排水平。逐步淘汰落后生产能力,单位工业增加值能耗比“十一五”末降低,工业二氧化碳排放强度降低以上,单位工业增加值用水量降低,工业化学需氧量、氨氮排放量均消减以上,二氧化硫、氮氧化合物排放量均消减以上,工业固体废弃物综合利用率达到以上。 优化产业结构。传统产业的技术层次和产品附加值明显提升,产业链条进一步完善,产业集中度进一步提高,高新技术产业增加值占同期规模以上工业增加值比重由提高到,装备制造业占比由提高到。超百亿元工业企业主营业务收入占规模以上的比重达到以上。 二、工业企业技术改造重点 在省七个技术改造专项的基础上,增加小巨人培育专项。每年滚动实施项以上技术改造项目。其中:创新能力提高专项-项、“两化”深度融合专项-项、重点企业壮大专项-项、小巨人培育专项-项、产业聚集升级专项-项、产品结构优化专项-项、节能减排增效专项-项、安全生产提升专项-项。 医药:支持中药现代化、生物医药规模化、医疗器械国产化、药品生产质量保证体系化。改造升级现代中药产品,推进生物医药规模化生产,原料药升级改造,增加化学制药制剂品种,实施药品生产质量管理规范化升级改造。支持高端医疗器械关键技术、核心配件和材料国产化、规模化。支持医药物流业提升能力。建立完善生物制药、中成药、化学制药、医疗器械等产业链。 装备制造:支持矿山设备、轨道交通运输设备、汽车、通用飞机、工程机械、高效电机、纺织机械、粮食机械、农业机械等整机装备提质增效改造。提升关键配套件工艺技术水平及配套能力,扶持金刚石工具、泵业、阀门、风电组件、汽车零部件、专用设备、铁路电气化配件、核电等配套件加快发展。建立完善轨道交通、汽车、通用飞机、专用设备、金刚石工具等产业链。 石化:提高技术装备水平,发展高端石化产品,形成上、下游一体化的产业链。扩大原油综合加工能力,推进产品深加工。鼓励石化企业向园区搬迁改造。发展循环经济,推行清洁生产,推广资源综合利用和废弃物资源化技术。延伸与完善石油化工、煤化工、盐化工、精细化工等产业链。 纺织:改造落后纺纱织造工艺设备,发展优质高档精梳纱、无接头纱和无梭布,发展新型纤维、新型面料。提高服装设计及产品质量水平。推进产业用纺织品扩能升级,增加品种。推进印染行业向园区集聚,提升高档纺织品、新型环保纤维面料染整加工水平。推进印染、化纤行业清洁生产和资源综合利用。完善高档纺织、服装、家纺、产业用纺织品等产业链。 电子信息:支持信息通信、平板显示、半导体照明、新型电子元器件、电子材料、电子信息机电等行业提升创新能力、扩大产品规模、提高产品质量和技术水平。培育物联网技术、汽车电子、电力电子、光电产业、电子专用设备等行业,鼓励新技术的应用和新产品的产业化。延伸与完善信息通信、平板显示、半导体照明、物联网技术、软件与信息服务等产业链。 食品:扶持发展营养、安全、方便、功能化和多样化的产品。支持优势产品提质扩能。提升粮油加工、肉食加工、方便食品、饮料、乳制品等行业产品质量检测能力。加快应用新型清洁生产和综合利用技术,发展循环经济。延伸食品加工、果品饮料产业链。 建材:支持采用节能、环保技术装备改造升级水泥、陶瓷及玻璃生产线,淘汰落后窑炉生产工艺,推行清洁生产、余热回收,推广以纯低温余热发电为主体的建材工业窑炉余热利用技术。支持发展加工制品业,提高产品深加工程度,重点发展建筑构件、工程预制件等产品。鼓励玻璃深加工和优质高档浮法玻璃升级改造、节能降耗,支持发展特种玻璃、电子信息玻璃、太阳能光伏玻璃等。延伸玻璃深加工产业链。 轻工:支持采用清洁生产技术和循环工艺建立资源循环链,提高节能减排水平,支持淘汰落后工艺和设备。增加特色新品种、提高产品档次。延伸皮革产业链。 节能环保:加快高效节能、节水技术及软件和装备、先进环保技术和装备产业发展,不断提高技术水平、扩大生产规模。加快推进节能服务业发展。积极推进工业固体废弃物综合利用,二次能源回收利用。推进再制造工艺、技术装备和循环经济技术发展。建立完善节能环保产业链。 新材料:大力发展面向装备制造的复合、纳米、智能等材料和高性能结构材料、功能材料,提升技术水平、扩大规模,加快新材料研发及成果转化步伐。延伸新材料产业链。 钢铁:推动重点企业落实《省实施意见》要求,同时支持开发高纯金属材料、高性能结构材料、表面技术材料等高新技术产品,推进行业整合重组及企业转型。发展优质高速工具钢。 三、保障措施 (一)加强组织领导。市政府成立由市长任组长,常务副市长、分管副市长任副组长,市有关部门主要负责同志为成员的市工业企业技术改造领导小组。领导小组办公室设在市工业和信息化局,负责统筹协调推进全市技术改造工作。各县(市、区)政府也要建立相应机构,加强对技术改造工作的领导。 (二)完善管理体系。市工业和信息化局研究制订《市重点技术改造项目管理办法》,每年《重点产业技术改造投资导向目录》,明确当年技术改造投资重点,加强项目管理工作。严格执行国家产业政策、投资政策和行业准入条件,做好工业技术改造项目的核准、备案管理工作,严格项目节能评估审查,简化工业技术改造项目核准、备案手续。市统计局要建立工业企业技术改造统计指标体系,完善市、县技术改造统计监测制度,强化投资动态监测分析和预测预警。 (三)加大财政支持。积极争取国家、省技术改造专项资金支持。市级财政年设立亿元市级技术改造专项资金,主要用于技术改造项目的贷款贴息、奖励,根据财政收入增长情况逐年增加技术改造专项资金。有条件的县(市、区)也要安排技术改造专项资金,支持技术改造工作。省财政激励性返还省级工业聚集区的资金中,用于支持企业技术改造。技术改造支持资金向对标示范企业倾斜,对不开展对标行动的企业不予支持。市财政局、市工业和信息化局研究制订《市工业企业技术改造专项资金管理办法》和《市重点技术改造项目竣工验收管理办法》,加强监督检查和绩效考核,提高资金使用效益。 (四)实施技改项目绿色通道制度。市有关部门(环保、土地、规划、税务、海关、工信、发改等)要建立技术改造项目“绿色通道”,简化审批程序,加快审批速度,确保在规定时限内完成。对需经国家、省审批、核准、备案的项目,要加强与上级的沟通汇报,跟踪落实,争取项目尽快开工建设。 (五)健全决策机制。成立市工业企业技术改造专家咨询委员会,为科学决策、项目实施提供咨询服务,加强对使用技改专项资金项目的咨询、论证、评估、绩效评价等,确保资金使用科学合理。 (六)实行目标考核。市政府对各县(市)区技术改造工作进行专项考核,建立技术改造投资目标责任制,分解下达年度投资目标。每年对县(市)区技术改造工作进行考核评价,考核结果纳入干部绩效考核,对前名县(市)区政府、家先进单位(企业)、名先进个人给予表彰和奖励。 工业技术论文:国防工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。新晨: 工业技术论文:工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制。 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术。 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。 事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的。 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。 工业技术论文:国防工业技术发展 论文关键词:国防工业民用工业技术发展军民兼容技术领域工业技术民用产品 论文摘要:本文论述了国防工业技术与民用工业技术普遍结合的主要途径和方式,提出了在普遍结合中所遇到的问题及其解决方法,认为普遍结合所要达到的基本目标是以军带民、以民养军、军民兼容、共同发展。 十一届三中全会以后,我国国防建设的指导思想发生了根本的改变,开始了国防工业技术与民用工业技术结合的新的发展时期。十多年来,由于往重了国防工业技术与民用工业技术的结合,不仅使国防工业技术成为民用工业技术发展的垂要力量,维功了整个工业技术水平的迅速提高,同时也极大地促进了国防工业技术自身的完善和发展。 我国国防工业技术发)函均历史证明:什么时候注意了国防工业技术与民用工业技术的结合,国防工业技术就能正常、有效地发展,其技术水平也能迅速提高;什么时候忽略了这种结合,国防工业技术就会处于一种畸形发展之巾,严重影响自身及弗个工业技术水平的提高。因此,国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,,是我国国防工业技术发展的必然趋势。但是目前对于结合的主要途径和方式,结合的基木目标等还缺深入研究,木文试图对此进行初步探讨。 国防工业技术与民用工业技术的普遍结合应从以下几个方面进行: 1、加快现有国防工业技术向民用工业领域的转移步伐,形成有效的技术转移机制。 由于民期片面奉行“军工优先”的技术发展方针,我国的国防工业技术不论在实际水平还是发展速度,由于长远领先于民用工业技术。在国防工业技术领域已经形成了一支强大的技术研究队伍,具备了较先进的技术研究设备和较优越的技术开发条件,对于民用工业技术构成了较大的技术优势。因此,要真正实现国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,首先应当加快现有国防工业技术向民用工业技术领域的转移,推动民用工业技术及整个工业技术的发展。这是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的第一步,也是关键的一步。 这种转移应包括以下三个方面: (1)技术能力的转移。充分利用国防工业技术领域的设备、条件等因素发展民用工业和民用工业技术。 ①利用国防工业领域较强的技术能力,开辟民用工业和技术的一些新领域,提高整个工业技术的发展水平。 ②利用国防工业技术领域的技术能力,帮助民用工业企业进行技术改造,促进传统产业的技术进步和技术产品的更新换代。 ③利用国防工业技术领域的技术能力,特别是富裕的生产技术设备,直接开发或生产民用工业品。 (2)技术成果的转移。把国防工业技术研究领域中所取得的技术成果直接应用到民用工业部门,推动民用工业生产的发展和技术水平的提高。 一般来说,国厉工业技术成果(待别是一些尖端技术成果)都具有一定的保密性。在国防工业技术的发展中强调技术保密是无可非议的。但是,如果为了保密而把国防工业技术局限在国防工业领域,限制其向民用工业部门的转移,就会使大量国防工业技术闲置,难以发挥其应有的社会经济效益,造成人力,物力和财力的浪费。因此,在国防工业技术的发展中,我们完全可以借鉴国外的有关经验,建立来相应的解密制度,使国防工业技术研究成果在一定的保密期之后及时地向社会解密,使这些新技术、新工艺、新方法、新设备和新材料迅速地被民用工业所采用,促进民用工业技术的发展。 (3)技术人才的转转。使国防工业技术领域的技术人才直接进入民用工业技术领域,从事民用产品和技术的研究和开发。 2、充分利用民用工业技术发展国防工业和技术。 在加速国防工业技术向民用工业和技术领域转移的同时,伐们还必须充分利用民用工业技术领域的研究成果来发展国防工业,弥补国防工业技术的不足。由于技术发展的相关性和互补性,不同领域的技术不仅可以相互促进,而且可以相互利用。在国防工业技术的发展中,也完全可以直接应用民用工业领域相关的研究成果,避免不必要的重复研究和开发。这样,就能大量地节约科研经费,提高技术开发的效率,使国防工业技术的研究范围,把有限的人力、物力和财力集中于国防工业的核心技术和关键技术的研究和开发,使国防工业真正成为高新技术的研究和开发基地。3、在国防工业技术与民用工业技术相互转移和利用的基础上,实现两者的复台。 自80年代以米,世界的技术发展呈现出一种复合化的趋势,不同领域和部门的技术之间、传统技术与高新技术之间日益一体化,形成了一个多用普适技术群,它不仅使各个领域和部门的技术水平迅速提高,而且使传统技术具有了新的价值和功能。在国防工业技术的发展中,我们必须适应这一潮流,在国防工业技术与民用工业技术相互转移和相互利用的基础上,实现二者的复合,使国防工业部门和民用工业部门真正实现伎术共享。这种复合,应该是一种多层次的整体的复合。它包括. (1)机构的复合。随着工业技术的发展,一除了各个技术领域的某些特定技术研究机构外,国防工业技术与民用工业技术研究机构之间的界限将逐渐被打破,实现一体化。 (2)功能的复合。不沦是国防工业技术的研究部门还是民用工业技术的研究部门,都将从单一功能型向多功能型转变。使之既能进行国防工业技术的研究与开发,也能进行相关的民用工业技术的研究和开发,实现功能的复合化。 (3)技术成果的复合。在机构和功能复合的基础上,最终实现国防工业技木与民川工业技术成果的一体化,使国防扣民用工业部门实行技术“共有”,为国防工业与民用工业的复合创造条件。 只有通过这种多层次的整体复合,才能不断少日石新的技术领域,获附新的技术手段,促进国防工业技术与民用工业技术的共同女展,真正实现两者高层次地、普遍有玫地结合。国防工业技术与民用工业技术的复合,既是技术发展的客观要求,也是普遍结合的最注方式。 国防工业技术与民用工业技术普遍结合的根本目的无疑是:使国防工业技术既能跟上世界军事技术的友展步伐,满足我国国防现代化建设的需要,又能使之纳人整个工业技术的发展体系之中,成为我国社会主义经济建设的一支重要力量,推动国民经济的发展。具体来说,通过国防工业技术的普遍结合,要达到以下三个基本目标: 1、“以军带民”。即利用国防工业技术领域开发的军事技术(尤其是军事高技术)带动民用工业和民用工业技术的发展。主要体现在两个方面: (1)开辟民用工业技术的新领域和民用工业的新产业。 目前,我国正加紧进行高.技术的研究和高技术产业的开发,利用国防工业技术发展高新技末产业,将是我国高新技术产业发展的一个基本途径,也是国防工业技术与民用工业技术普遍结合的一个基本目的。促进民用工业企业门技术改造和产品质量的提高。据统计,我国国防工业领域的所有成型技术已有将近一半在民用工业中推广应用,待别是一些过去长期处于保密状态的尖端军事技术也在近年陆续步入民用工业领域,这些技术汪民用工业企业的技术改造、产品开发、产品质量提高中友挥了十分积极的作用,在一定程度上带动和促进了民用工业和技术的完善和发展。 2、“以民养军”。即通过向民用工业领域进行技术转让或直接开发民用产品等方式,实现国防工业技术的经济价值,获得进一步研究开发的资金,保证国防工业技术的正常发展。主要有以下两种方式来实现: (1)直接将国防工业技术有偿转让给民用工业领域,获得开发资金。近年来,我国每年向民用工业领域转让的国防工业技术成果有近万项,在促进民用工业和技术发展的同时,还获得了大量的研究和开发资金。据有关部门统计,技术转让已成为我国国防工业技术发展的重要资金来源。 (2)利用国防工业及技术领域富裕的技术能力和生产能力开发和生产民用工业品,以获得必要的开发和生产资金。从1979年开始,随着国防业技术与民用工业技术的进一步结合,国院工业的各个部门都开始了民用工业品的大规模开发和生产。到1984年4月,国防工业的民品产值已接近其总产值的一半。 1985年,兵器工业部、航天工业部、核工业部这几个主要国防工业部门的直属企业的民品产值,已由1970年的18%上升到43%。到1990年,国防工业的民品产值已接近其总产值的80%。国防工业民品产值的提高,既为社会和国民生产提供了大量高质量的生活用品和生产设备,也为国防工业技术的进一步发展提供了可观的资金。事实上,仅依靠国防工业技术领域自身的研究和开发是难以完全满足国防工业生产中不断增长的技术需要的。在国防工业的发展中,不仅需要大量国防工业技术作基础,也需要许多相关的民用工业技术作文撑。而要使民用工业技术能为国防工业所用,就必须通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使两者相互协调相互补充。 3、“军民兼容”。即通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合,使国防工业技术与民用工业技术实现一体化,达到兼容共享之目的。 从目前我国国防工业技术发展的基本趋势来看,实现“军民兼容”是唯一可行的出路,国防工业生产的“军民兼容”必须以国防工业技术的优先发展为前提,通过国防工业技术与民用工业技术的普遍结合来实现,这是我国国防工业能否真正完成“寓军于民、寓民于军”这一战略性转变的关键。 诚然,在国防工业技术与民用工业技术的普遍结合中,会遇到不少新的困难和问题。但是,只要我们始终坚持这一正确的发展方向,就一定能克服困难.解决问题,推动我国国防工业技术的正常发展。 工业技术论文:机械工业技术政策 一、研究开发技术 1、机械产品现代设计技术 包括建立机械工程数据库;开发动态分析和动强度设计技术;CAD应用技术和局部集成的接口技术、网络技术及建库技术;并行工程技术、动态仿真技术、快速原型设计技术、工业设计技术、反求工程设计技术。 2、机械产品可靠性技术 重点开发可靠性工程管理技术、产品和系统可靠性设计技术、失效分析技术、可靠性实验评定、运行监测、故障诊断等技术。 3、热加工清洁生产技术 包括熔炼自动化、利用炉废气预热和除尘等铸造清洁生产技术;高效燃气无氧化加热、温锻塑性成形等锻造清洁生产技术;切割及焊接清洁生产技术;可控气氛多用炉、连续炉和真空热处理炉等热处理清洁生产技术;电镀、涂装等表面处理清洁技术。 4、精密成形技术 重点开发以实模精密成形、刚型、准刚型精密成形、高紧实度造型(芯)等精密铸造技术;精密模锻、辊锻、热轧、热挤压多向分模锻造、热镦锻等精密热塑性成形技术;冷温挤、冷挤、冷轧、超塑性等温成形、冷精整及复合成形等机械构件精密焊接与切割技术。 5、表面功能覆层技术 包括少无污染、高效、高性能的表面功能覆层技术与装备;重大工程装备表面功能覆层制备技术;高能束表面覆层制备及应用技术;新型复合表面处理技术;表面功能材料及涂层技术。 6、数控技术 重点开发开放式体系结构的新一代数控系统;车削中心、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、电加工机床、数控重型机床等六类主机配套的数控系统。 7、工业过程自动化技术 研究开发工业过程自动化的管理控制集成技术;工业通讯网络和现场总线协议的开放式自动化系统。 8、工业机器人系统技术 开发点焊、弧焊、装配、搬运、喷漆五大类工业机器人的机械结构、传动机制、伺服驱动、传感控制及系统成套的设计和制造及工程应用技术。 9、机械制造柔性自动化基础技术 研究开发适合我国国情的柔性自动化技术、信息管理技术及自动化单元和部分集成控制技术,开发车间级自动化系统和FMC·P-FMS、FMS三个层次典型柔性加工设备。 10、面向中小企业的综合自动化技术 开发面向中小企业的综合自动化单元技术和系统;以GT原理为主线的车间级、单元级自动化成套技术;管理信息系统;产品设计与制造自动化系统;单元技术间的集成技术;质量控制技术。 11、传感器技术 研究开发力敏、磁敏、热敏、光敏、气敏、湿敏等类传感器、工程传感测量系统及基础共性技术。 12、自动测试技术 开发VXI总线、GPIB总线、RS485串行总线三类自动测试系统,VXI总线结构的电机、发动机、工业泵、印刷板产品自动测试系统;GPIB总线结构的环保自动测试系统;RS485串行总线结构的气象自动观测系统;大气污染、水质污染分析仪器和智能数字采集系统。 13、电力电子技术 研究开发新型高频、大中功率变频装置和电源、谐波抑制和无功补偿技术、新型IGBT器件生产技术,以及为重点工程配套的电力电子器件、电力半导体应用装置。 14、精密、超精密加工技术 以高效超精密加工车床、CNC型超精密复合加工机床、超精密平面和外圆磨床为重点,开发超精加工技术及应用工程,带动开发出一批精密、超精密的基础功能元器件,如超精密主轴轴系、超精密的伺服进给系统、超精密的测量系统和误差自动补偿系统等。 15、高能束加工技术 开发光加工应用技术、千瓦级二维激光切割技术;激光加工机配套设备及元件;多维激光加工机及机器人;激光焊接工艺;大型复杂零件激光表面处理工艺和汽车发动机缸体激光热处理生产线。 16、高性能机械工程材料生产及应用技术 开发轴承、密封件、模具等机械基础件用新材料及应用技术;电力设备、石化设备等重大装备的自动化仪表材料和专用功能材料及应用技术;汽车工业用精细陶瓷、专用功能材料、工程塑料、新型复合材料及应用技术。 17、系统管理技术 重点研究开发精密生产技术、虚拟制造技术、企业级信息管理系统技术和设计、制造、质量、销售等方面的有限集成技术;资源管理信息库;并行工程技术、信息交换和接口通讯技术。 18、重大工程成套装备制造技术 重点开发国民经济重大工程成套装备的总体设计、大型构件加工、系统优化、参数匹配、在线监控、故障诊断、综合管理及系统可靠性等关键技术。 19、环境保护工程装备相关技术 重点研究开发烟气脱硫脱硝和除尘、工业废水和城市污水处理等成套设备和技术;电子辐射照氨法处理工艺;厌氧生物法处理模块化技术;柴油机电控燃油喷射技术。 20、节能节材技术 研究开发风机、泵、电焊机等量大面广产品的应用变频调速技术;发电设备燃气--蒸汽联合循环技术、超临界技术、循环流化床和加压流化床技术、抽水蓄能技术;余热余压利用技术;高效、节能和智能化的能源管理和控制技术。 二、产业化技术 1、典型数控机床计算机辅助工业造型设计技术 造型设计效果模糊综合评价系统、小型机与工作站计算机辅助造型系统、工作站及超级微机辅助工业造型设计系统软件。已在10多个企业应用,效果显著,在机床行业有重要推广价值。 2、加工中心加工系统动态稳定性分析和计算软件 适用于机床整体静动态特性预测和结构的软件包,包括八个功能程序段及相应的接口程序。已用于6个单位,效益良好,适宜在机床行业推广。 3、树脂砂铸造成套技术 包括连续式和间歇式混砂机系列及树脂砂再生设备。对提高铸件质量、降低产品成本、提高国际竞争力有重要意义。适用于质量要求高、批量大的铸铁件生产。 4、钢水净化技术 适合国情的钢水精炼及保证铸钢件内部纯净度的全套装备及工艺。已用于十几家企业,适用于核、火、水电及石油化工设备中的各种铸钢件生产。 5、典型精密锻造件生产线成套技术 根据企业提供的典型件和生产纲领,提供生产线交钥匙工程及单项技术、装备或软件。对节材、节约工时、节约投资、提高锻件精度有重要意义。已在4家企业使用。 6、先进模具选材、设计、制造成套技术 包括高性能模具材料及应用技术、模具的现代设计加工技术和模具的配套技术。已在4家企业使用。适用于汽车、摩托车、轻工、仪表等行业所需的各种模具制造。 7、热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮及宽带极高速堆焊技术 包括热壁加氢反应器内壁、大型水轮机转轮的拼焊及耐气蚀堆焊和宽带极高速堆焊技术。在焊材及工艺方面有节约外汇的效果,已在3家企业示范,适用于加氢反应器、尿素合成塔、电钻锅炉等设备的内表面堆焊。 8、激光焊接及切割加工装备成套技术 包括激光器、激光焊接及切割成套技术。对提高焊接强度和质量有重要意义,经济和社会效益显著。适用于刀具、工具等各种材质的薄板焊接。 9、氮基气氛保护加热淬火与微机控制系统 包括CNC系列变压吸附制氮机组、TC-89系列微机控制系统、保护加热淬火工艺技术。有节约投资、提高质量的功效。适用于多种碳钢、低合金钢的热处理,轴承、齿轮等零部件淬火、渗碳生产等。 10、可控气氛真空热处理成套技术 包括密封箱式多用炉生产线和连续可控热处理生产线、真空热处理设备和工艺成套技术。经5个厂试点效益显著。用于汽车齿轮、轴承和标准件、高合金钢、不锈钢、低合金结构钢、轴承钢的渗碳及淬火等工艺处理。 11、先进刀具、工具系统 用于车床和数控镗床、铣床和加工中心。经企业试用,对提高工效、节汇创汇有重要价值。适用于机械加工企业。 12、自泳涂料涂装生产线成套技术 自泳涂料是由活性高分子乳液、活性添加剂及颜料组成的新型水性涂料,与现用的电泳涂装工艺相比,具有工艺简单、稳定、节能、节材和省投资、涂层性能好等优点。可提供工艺设备设计、制造及调试交钥匙工程。用于汽车车身及家电部件的底漆涂装。 13、车间物流自动化、立体库及关键技术 车间物流自动化立体库的系统设计、成套设备、控制软件。适用于机械汽车大中型企业的物流管理,经多厂试用有节省占地和投资、工作效率高等优点。 14、可编程序控制系统成套工程技术 包括系统设计、成套设备和编程控制及监视软件,适用于机械、汽车制造业的控制系统,经多厂试用有节约投资、缩短维修时间之优点,经济效益显著。 15、普及型和经济型机床数控成套系统 包括以工业PC机为基础的总线模块化、开放型体系结构和以步进电机驱动的经济型数控系统,适用于机床配套及现役机床改造。经多家工厂试用效果明显。 16、超声波涡流在线自动探伤设备 将超声波探伤和涡流探伤技术相结合,组成成套机组,可同时检测内部和外表缺陷及几何尺寸,可用于机械零部件、管棒及锅炉制造厂检测,试用效果好。 17、企业计算机辅助管理系统CAPMS 该系统吸收国外MRP-Ⅱ之精华,按职能部门、业务分工数据处理方法、等分为18个模块,集产、供、销、存、人、财、物管理为一体,各模块既可独立运行,又可集成,还可作CAD/CAM/CAPP信息集成通讯接口。适用于多品种、大小批量及单件生产或混合制造。经企业试点,对提高管理水平和经济效益有重要价值。 18、漆雾及废气净化成套技术及设备 包括成套技术与设备(3种净化装置),适用于机械设备喷漆,经厂家试用,涂漆雾效率高,符合劳动卫生标准和环境标准。 工业技术论文:原材料工业技术创新对策分析 一、原材料工业技术创新存在的问题 (一)技术创新投入不足。2014年,我国规模以上工业企业研发投入占销售收入的比重为2.88%,而原材料工业研发投入强度均不到1%,其中石化只有0.28%。与发达国家特别是与一些著名跨国公司相比,我国原材料工业研发投入存在的差距明显。以石化产业为例,目前,世界石油化工公司的研究开发经费一般占其销售额的4%以上,有的高达10%。而我国即使具有较强竞争力的石化企业研发投入占销售收入的比例也不超过1%。而且,我国原材料工业尚有75%以上的石油与石化企业、80%以上的化工企业、90%以上的建材和钢铁企业、85%以上的有色金属企业没有R&D活动。(二)技术创新效率低。2014年,我国原材料工业规模以上企业参与R&D的科技人员59.42万人,占工业规模以上企业R&D人员总数的16.4%,而申请的专利数仅占工业规模以上企业专利申请总数的10.3%;原材料工业规模以上企业新产品销售收入28581.83亿元,占总销售收入的10.4%,低于工业规模以上企业同一指2017年11月中41标2.51个百分点;新产品出口2297.6亿元,占工业规模以上原材料工业企业新产品销售收入的7.91%,低于全部规模以上工业企业同一指标10.92个百分点。总的来看,原材料工业技术创新效率低于整个工业,更低于发达国家的产出效率。(三)原始技术创新能力弱,关键核心技术受制于人。我国原材料工业企业原始创新能力不足,现有技术不能完全适应产业发展的需要。应用基础性研究和前瞻性研究薄弱,已开发的技术大多是跟踪创新,缺乏拥有自主知识产权、国际领先的核心技术和主导系列产品,关键核心技术受制于人,原材料工业总体上尚未摆脱关键核心技术追随者的角色,原始创新较少,没有起到引领产业发展的作用。我国钢铁产业的自主创新大多属于模仿创新,尚未形成在世界钢铁界具有影响力的重大专有技术和产品优势;石化产业的大型生产装置仍需引进关键技术;建材产业中的高端设计、节能减排、智能化\自动化、产品品牌影响力等与国际领先水平相比还有明显差距,一些关键部件和材料还需要依赖进口。(四)研发资源分散,行业共性关键技术攻关缺少联手合作的平台。目前,我国原材料工业的科技创新支撑体系在隶属关系上事各有其主,且主要宗旨是为所在企业服务。加上市场经济条件下各研发主体都需要保护知识产权,因此从体制上客观造成了资源的分割和机制的个性化。一些产业发展创新的关键技术靠单个单位单打独斗是难以完成的,从而导致了关键技术的大项目拿不动,只得面对现实,局限于现有技术层面的完善提高,结果导致重大的专项和真正带动产业发展的技术装备研发缺乏合力,难以形成协同创新效应。 二、推动原材料工业迈上中高端亟需突破的关键核心技术 要推动我国原材料工业从世界产业链和价值链的中低端迈上中高端,亟需加强自主创新能力建设,突破制约我国原材料工业转型升级、迈上中高端的关键核心技术缺乏和关键成套装备依赖于人的局面,大力提高我国原材料工业的低碳生产技术(如直接还原炼铁新工艺、新技术)、资源综合利用技术、高效、节能、节材综合技术、关键品种市场的工艺技术、高端成套装备生产和系统集成技术、面向全流程质量稳定控制的综合生产技术、信息化、智能化的绿色产业升级技术。具体到产业来说,应重点突破以下关键核心技术:石油石化产业:页岩气等非常规油气资源和深海、极地等新领域勘探开发技术、高效定向催化、先进聚合工艺、材料新型加工和应用、催化气化、加氢气化等定向气化和新型煤气化技术的工程化技术、通用树脂高性能化产品技术、高端通用合成橡胶及高端通用合成纤维专用牌号及合成新技术、特种纤维高端产品及工程化关键技术、陶瓷纳滤膜材料工业技术、环保透明抗冲聚丙烯技术、双向拉伸聚乙烯产业化关键技术等。建材产业:大型节能粉磨技术与装备、支撑战略性产业发展的新材料技术、高性能绿色节能建材及其先进制造技术、非金属矿物材料开采及深加工技术、建材窑炉烟气脱硫脱硝除尘、煤洁净气化以及建材智能制造、资源综合利用技术等。钢铁产业:复杂难选铁矿石预富集—悬浮焙烧—磁选技术、低碳炼铁技术、炼钢二次资源高效利用技术、先进钢铁全流程一体化组织控制技术、改进型热带无头轧制短流程工艺、装备及产品、薄带铸轧短流程工艺、装备与产品、无酸洗涂镀制备热轧涂层板技术、新一代钢包喷射冶金工艺、高品质连铸坯生产工艺与装备、热轧钢材组织性能控制技术、极限规格板材先进热处理装备及工艺技术、高精度冷轧板形控制技术与装备技术、先进连续退火与涂镀技术、真空制坯轧制复合板技术等。有色金属:一步炼铅和闪速炼铅成套工艺装备、锌冶炼清洁生产新装备、湿法(原子经济法)再生铅技术、离子吸附型稀土矿原地浸矿及氨氮无组织排放控制技术、短流程炼铜、水资源高效利用技术、合金相图技术、深井高应力诱导破碎及矿山数字化技术、深海矿产资源开采技术、硅酸盐矿物分离科学、生物提取金属、熔盐电解直接提取稀有金属新技术、二硼化镁(MgB2)超导材的研究、高效能源材料成矿理论研究等。 三、提高原材料工业迈上中高端的技术支撑能力的政策建议 (一)加强协同创新,建立官产学研用战略联盟,提高原材料工业整体创新能力。技术创新是一个链条、一个网络,从科学研究、实验开发到推广应用是一个“三级跳”,哪一个环节跳不好,就会出现木桶效应,让整个体系都运转不畅。当前,对原材料工业来说,要解决创新活动中存在的分散封闭、交叉重复等碎片化现象,避免创新中的“孤岛”现象。既要加强企业内部研发、设计、生产环节的协同,又要加强企业之间、科研院所和下游用户之间的协同,建立健全各主体、各方面、各环节有机互动的创新体系,形成创新链和产业链的协同效应。在这个过程中,政府要积极引导科研院所、大专院校与企业建立紧密联系,培育产学研用创新联盟,通过完善利益分享、风险分担等相关政策措施,深化产学研用协同创新,促进创新主体多元化发展;企业要充分发挥技术创新的主体作用,自觉加大产业技术创新投入,加强与有关科研院所的战略合作,与有关科研院所建立联合共建实验室、工程研究中心,重视与下游用户的合作,联合相关下游用户共建产品研发应用中心或实验室,建立跨行业的“产—研—用”平台,使企业创新能够及时响应用户需求。科研院所要以市场需求为导向,以科研项目落地为标准,提高创新链对接产业链的能力。(二)科学统筹创新资源,加大产业技术创新投入。加大对原材料工业现有国家重点实验室、国家工程(技术)研究中心、企业技术中心以及行业认定的科技创新平台建设的支持力度和监管力度,科学统筹科技资源,提高资源的利用率。发挥公共技术服务平台在各行业各领域共性技术研究方面的纽带和桥梁作用,带动相关领域科技创新水平的提高。通过组织实施一批重大科技专项,进一步加大对原材料工业具有全局性、带动性、影响面大的关键共性技术的研究布局和投入,推进原材料工业自主创新。(三)加强知识产权保护,健全科技成果转化机制引导有关单位重视和加强专利和标准化工作,结合国家经济发展、科技重大计划积极开展战略研究,培育和提升行业、企事业单位运用知识产权的能力和水平。健全科技成果转化机制,研究促进新技术新产品应用的需求引导政策,鼓励社会资源参与产业技术创新成果转化。(四)加强创新人才培养,打造高质量的人才队伍。加快建立多层次的适合产业技术创新能力提升的人才支撑体系,加大创新人才培养力度,积极牵引大企业集团和科研单位与高校合作,共同打造一支与产业发展和创新需求相适应的、技术全面的高技能人才队伍,为原材料工业可持续发展提供人才资源保障。重视对在岗科技人员的培养,打造以科技领军人才为首的创新团队。鼓励有创新实践经验的企业家和企业科技人才到高等学校和科研院所兼职。积极开展专业培训,支持人才的知识更新和技能提升以满足技术发展的需求。根据发展需要,积极引进海外人才,吸引产业发展所需的高层次人才和紧缺人才。 作者:周维富 单位:中国社会科学院工业经济研究所 工业技术论文:煤炭工业技术经济的透析 本文作者:黄盛初工作单位:煤炭科技究所 各国煤炭储量分类方法和标准各不相同,因此各国煤炭储量级别意义不尽相同,储量数量差别较大。国外共同的趋势是把开采经济性放在首位,即以煤炭经济可采储量作为国际上煤炭储量比较的基础。世界能源委员会公布1994年末世界煤炭经济可采储量为10438.64亿t,美国位居第一,为2405.58亿t,中国位居第三,为1145亿t。由于管理体制不同,各国对矿井建设周期没有统一概念。在我国,矿井建设周期是指从立项开始到建成投产为止的时间。对井工矿而言,建井工期概念比较明确,有一定可比性。美国、澳大利亚和南非煤矿建井工期最短,一般为2年左右。井筒施工机械化程度 主要有两种计量指标,即原煤产量和商品煤产量。除中国、俄罗斯、哈萨克斯坦、乌克兰和印度采用国内外煤炭工业技术经济指标分析井筒施工机械化是指在凿岩、装岩和提升等各工序中使用机械作业。目前钻爆法施工仍是各国并筒施工的主要方法。采用钻井法凿井技术则实现了井筒施工完全机械化。联邦德国井筒施工几乎全部采用机械化配套技术装备,而钻井法凿井所占比例也已达39.1%,居世界领先水平。 矿井井型指矿井年生产能力。随着现代开采技术的发展,矿井井型有增大趋势。我国50年代和60年代建设的矿井一般年生产能力为45万t或60万t,而近年建设投产的大柳塔矿井设计年生产能力为600万t。英国赛尔比联合矿设计年生产能力1000万t,是世界上最大的井工煤矿。德国鲁尔煤炭公司对老矿井实行改造和合并,合理集中生产,该公司所属14个煤矿平均年生产能力300万t以上。 煤矿开采方法分地下开采和露天开采两大类。美国、印度、俄罗斯和澳大利亚等国均以露天开采为主。这些国家的共同特点是煤层埋藏较浅,适合露天开采,同时采用现代化大型露天开采设备。1994年美国露天产量为6.17亿t,占总产量的“%。美国最大的煤炭公司皮博迪煤炭公司所属煤矿均为露天矿,年产量超过1亿t。而我国露天产量仅占总产量的3.2%。在地下煤矿中,主要采用房柱式采煤法和长壁采煤法。房柱式采煤法是最传统采煤技术,其应用范围在逐渐缩小,目前只有美国、印度和南非等仍然以房柱式开采为主。长壁综采是现代采煤技术,发展极其迅速。美国长壁综采起步较晚,目前综采工作面虽然只有80多个,但所采用的综采配套设备和生产管理均属最高水平,单产和效益也是世界最高的。了采煤机械化程度采煤机械化程度是指机械化采煤工作面的产量占采煤工作面总产量的百分比,是表示现代化采煤技术应用程度或者说手工作业减少程度的一个重要指标。联邦德国西部、英国和美国采煤机械化程度均已达到100%。其中联邦德国西部和英国全部采用综采,而美国综采则只占36%。我国国有重点煤矿采煤机械化程度为72%,综采占47%。如果将地方煤矿和乡镇煤矿考虑进去,则这两项指标将比上述数字低得多。8掘进机械化程度国内外反映掘进机械化程度的指标主要有两24个,即掘进装载机械化程度和综掘机械化程度。国内外关于掘进装载机械化程度概念和统计范围基本一致。只要掘进和装载工序采用机械作业,其进尺都可以计入,因此各国掘进装载机械化程度指标差别不是很大,例如俄罗斯和中国1994年掘进机械化程度分别为84%和72%。采用部分断面掘进机和全断面掘进机掘进称为综合机械化掘进,是现代化掘进技术发展的方向。目前各国研制的掘进机一般只适用于煤巷和半煤岩巷掘进,而岩巷掘进一般仍采用钻爆法掘进。综掘机械化程度更能反映掘进技术的先进。我国综掘机械化程度与先进国家相比差距很大。例如,1990年英国综掘机械化程度已达86%,1994年俄罗斯和中国该项指标分别只达到48%和n%。而且我国把使用掘进机、液压钻车和反井钻机掘进均计入综掘进尺。 随着国际上对提高能源利用效率和环境的重视,煤炭洗选的重要性更为突出。原煤入洗比可以反映一个国家市场对煤炭质量的要求。德国原煤入洗比已达到95%,而我国国有重点煤矿原煤入洗比为46%,全国平均为22%。10精煤质t在国际市场上,精煤质量主要是指灰分,精煤灰分反映了一个国家煤炭洗选深度和洗选技术水平。美国精煤质量最高,1995年炼焦煤和动力煤灰分分别为7%和17%。中国精煤质量较低,1995年炼焦煤和动力煤灰分分别为9.88%和22.43%。11选煤厂处理能力选煤厂处理能力是选煤厂处理原煤的数量,也称为选煤厂厂型。目前各国选煤厂厂型趋于大型化。1993年羌国共有270座选煤厂,平均小时处理能力达716t,最大选煤厂小时处理能力为3200t。而我国除有一座年处理能力1500万t特大型选煤厂外,大多数选煤厂年处理能力只有200万t左右。12百万吨死亡率联合国劳工组织公布各国煤矿安全状况的指标主要有百万吨死亡率和百万工时死亡率。中国、俄罗斯、乌克兰、印度和印度尼西亚主要采用百万吨死亡率指标,它表示每生产100万t煤所付出的生命代价。美国是世界上第二大产煤国,百万吨死亡率一直保持在较低水平。1994年美国煤矿百万吨死亡率为0.05,而同年中国国有重点煤矿百万吨死亡率为1.18。如果考虑到地方煤矿和乡镇煤矿事故,则我国煤矿安全状况在世界主要产煤国中是最差的。一般露天矿百万吨死亡率远远低于井工煤矿。美国皮博迪煤炭公司所属露天煤矿年产量达1亿t,没发生死亡事故。百万工时死亡率表示在工作时间里发生事故的频率,它反映作业地点安全状况,与百万吨死亡率指标相比更严格。美国、德国和澳大利亚等先进产煤国煤矿百万吨死亡率很低,他们主要采用百万工时死亡率指标,对煤矿安全状况进行更严格的控制。的原煤作基数外,多数国家以商品煤作基数。各国对煤矿人员统计范围存在一些差别。1995年南非、澳大利亚、俄罗斯和美国煤矿全员效率分别为283.3t/工、64t/工、48t/工和42t/工,而中国煤矿全员效率仅1.78t/工。13效率多数国家以人班效率(t/工)表示煤矿生产效率,即每人每班生产煤炭吨数。有的国家还用全员效率、露天效率和井工效率来表示 美国、澳大利亚、加拿大、哥伦比亚、南非和波兰等国对煤矿基本生产成本的定义为生产1t原煤的费用。它包括基本建设费用、生产费用、矿区使用费和税。我国煤矿生产成本不包括煤矿建设时期的基本建设费用和资源税。1989年澳大利亚和美国长壁开采矿井生产成本分别为25.34美元八和16.67美元八,露天矿生产成本分别为9.98美元八和6.08美元八。1995年中国煤矿生产成本为107.03元/t。美国、澳大利亚和中国劳动力成本在总成本构成中所占比重分别为47.5%、40.5%和30%,说明我国煤矿工人的工资标准较低。另一方面,我国劳动力成本是成本构成中的最高项,说明我国煤矿普遍存在用人多的情况。 工业技术论文:活性焦干法烟气脱硫工业技术研究 【摘 要】我国现在虽然国民经济发展快速,但是由于不控制污染物的外排甚至是不达标的污染物的排放,这样就严重造成空气质量的下降,所以我们要减少污染物的排放。其中硫化物是空气中的严重污染物,所以我们要加强对于硫化物排放量的控制,对于烟气中脱硫技术我国的现状还不容忽视,所以我们要加强对于烟气脱硫技术的研究,从而可以整体提高脱硫技术。本文针对活性焦干烟法技术的现状进行分析,然后研究如何提高活性焦干烟法技术对于脱硫的效果。 【关键词】活性焦;烟气脱硫;二氧化硫;水蒸气 我国之前对于污染空气的指标没有硬性的要求,导致现在空气污染严重。硫化物中尤其是二氧化硫的含量最多,不仅会对人们造成重要的危害,而且还会对空气产生影响,然后是造成酸雨会造成更大范围的污染。所以对于这方面我们国家也更加的重视,颁布几部法规进行约束企业的行为。在对于脱硫技术中,以活性焦干法最为有效,所以下文主要通过介绍我国活性焦干法的现状,进一步研究如何优化这一技术。 一、活性焦干法烟气脱硫技术现状 (一)活性焦干法的原理 这种方法主要是运用活性炭或者活性焦来吸附烟气中的硫化物,这样可以降低硫化物进入空气中的含量进一步提高空气的质量,其原理包括两方面,第一是通过把活性炭作为吸附剂将二氧化硫吸附进去,从而减少空气中的二氧化硫的量,这是利用了活性炭的物理性质;第二是要利用活性炭的化学性质,把活性炭作为催化剂,加速二氧化硫、水以及氧气之间的化学作用,最后生成不会对空气质量造成危险的物质,减少二氧化硫的排放量。 (二)国内的活性焦干法脱硫工业技术的现状 我国用活性焦来吸附的方法来进行处理二氧化硫的工艺种类繁多,根据其工艺的中对二氧化硫的吸附装置的不同来进行分类,可以分为两种一种是固定床工艺另一种则是移动床工艺;根据其活性焦的性质来分类可以分为水洗再生工艺以及加热再生工艺等分类方式。 (三)活性焦干法烟气脱硫技术存在的问题 第一,首先介绍一下这种方式的优点,活性炭是经过煤炭而提炼出的产物,这种活性焦有很多的好处,稳定性强,在各方面的指标都比活性炭的性质更好,有更强的耐压性,有更持久的抗持久能力等,最重要的是能够吸附更多的硫化物。第二,了解一下这种技术所存在的不足,一方面是虽然活性焦相比于活性炭来说吸附硫化物的量已经很多了,但是还是有一定的限制,所以我们就需要通过增大吸附装置来提高整体的吸附量,这样就增大了其体积,造成更大的耗能。另一方面就是上一方面说需要的量很大,所以成本就会提高,为了降低成本我们对于活性炭还需要进行解吸再生的方法来减少耗用量,这样投入的资本也不会小,还会造成活性焦的磨损。还有一个有待解决的问题就是我们没有能够完整的了解到活性焦的化学反应的具体情况,所以经过反应之后生成的气体我们也不确定,所以在这一方面我们还需要下功夫进行研究。 二、活性焦干法烟气脱硫的技术研究 (一)内外扩散对于活性焦吸附硫化物量的影响 上面讲到活性炭来吸附硫化物主要是通过两方面分为化学还有物理方面,经研究表明,是先发生物理反应之后进行化学反应,来进行对于硫化物的吸附程序。对于内外扩散对于活性焦吸附硫化物的量的影响表现为,第一,是内扩散对于活性焦吸附硫化物的量的影响,根据研究表明活性焦粒的粒径对于吸附量的影响是活性焦粒的粒径越大吸附的量也越大,但是有饱和的粒径,同时减小粒径也就较少的吸附量所以我们一般选择粒径在60目到80目之间的活性焦的粒径吸附效果最好。第二,外扩散对于活性焦吸附硫化物的影响,其实质是气体的流速对吸附硫化物的影响,其流速越大吸附的硫化物越多但是也同样存在饱和度,所以我们一般选取的是粒径在60目到80目之间的且气体的流速要大于2m/min。 (二)床层的温度对于其吸附量的影响 我们首先了解的是床层的温度对于活性焦的吸附量的影响是较大的,得出的结论是,随着床层的温度的提高,吸附的速度和吸附量都是逐渐降低的,这是由于在进行反应时是首先进行物理反应在进行化学反应,而物理反应是化学反应的前提,而温度的升高不利于物理反应的进行,所以化学反应也进行不了,这样相当于整体的效率都在减弱;另一方面的原因涉及到当时的水蒸气的浓度,这也是在温床温度升高中的一项现象,这样产生的三氧化硫和水蒸气结合就会生成硫酸,这样会堵塞空隙,降低其吸附能力。 (三)参与反应的物质的浓度对于吸附量的影响 物理反应不需要其他的物质参加,而化学反应需要其他物质一起参与才能发生,有氧气、二氧化硫以及水蒸气。第一是氧气的浓度对于其吸附量的影响。据了解可知活性焦的吸附能力会随着氧气量的增加而增加,但是也是会出现饱和的现象,当氧气的浓度到达一定的浓度后,再提高氧气的浓度也不会增加其吸附量,相反还会降低活性焦的吸附量,所以要注意氧气的量不要过多也不要过少,以免出现影响活性焦吸附的量的情况。第二,是考虑二氧化硫的浓度对于活性焦吸附量的影响。同样的道理也是二氧化硫的浓度提高会提高活性焦的吸附量,但是这方面没有饱和的程度提高的越多就会促进吸附量的增加。第三,水蒸气的情况和氧气类似,水蒸气的浓度对于活性焦的吸附量的影响是,在一定浓度之前是随着水蒸气的浓度提高活性焦的吸附量会随之提高,但是一旦超过这个点,随着水蒸气的继续提高就会使活性焦的吸附量降低,所以对于水蒸气的浓度一定要把握好否则就会出现副作用。 (四)活性焦脱硫效率的研究 可知在活性焦进行工作的刚开始期间,对于脱硫的效率也是很好的,但是随着时间的进行,活性焦的吸附量以及吸附能力都会下降,时间长了之后就会使其脱硫的效率降低,要换或者进行在加工才能进行之后的脱硫效果。 三、总结 总而言之,我们国家在活性焦干法烟气脱硫方面还存在一些问题,我们要及时的改进,我们也要积极的研究其技术的改进提高的方法,我们从各个角度来阐述了活性焦干法的内容,可以提供对于活性焦干法烟气脱硫技术对于工业中实际应用。 工业技术论文:漫谈中国台湾工业技术研究院的运行机制 中国台湾工业技术研究院(简称“工研院”)对新竹科技园区和台湾产业技术的发展发挥了重要作用,有人形象地把工研院与创投业、新竹科技工业园区并列为台湾科技创新体系的“三驾马车” 工研院的功能定位 工研院是依法设置的产业技术应用研究机构,其职能是研究开发产业技术,向企业进行技术转移。20 世纪70 年代,台湾进入了快速发展时期,迫切需要提高产业技术水平。为了将科研成果尽快转移给民间企业,提高科技成果商品化和产业化的成功率,促进产业技术升级,1973 年,台湾颁布了《工业技术研究院设置条例》,成立了“工业技术研究院”。 工研院有4个方面的主要任务: 1. 根据产业界的需求,从事共性技术、关键性技术和前瞻性技术研究开发,以加速提升产业技术水平,增强产业的整体竞争力。 2. 遵循公正、公平、公开原则,采取多种方式向产业界推广研究成果和技术。 3. 落实政府的中小企业政策和措施,辅导中小企业技术升级。 4. 为地区培育产业技术人才。 工研院最初是由台湾经济部所属的3个研究院、所整合而成的,后来,又根据产业界和产业技术发展的需要,相继成立了一些专业院所。到目前为止,工研院共设有电子、光电、电脑与通讯、材料、机械、化工、能源与资源、生物医学等11 个研究所和中心,以及7个专门为企业提供信息技术、技术转移、会计资源、系统硅片技术及产业经济与信息的服务中心。 与一般科研机构、高等院校和企业相比,工研院有两个明显特点。首先,工研院的研究开发重点是实用技术,而不是基础研究,其紧密围绕科技成果商品化、产业化和市场化进行应用性研究开发,向企业提供技术转移和各项工业技术服务。其次,实现规模化研究开发,形成集聚效应。目前,工研院共有6281 位高素质的科研人才队伍,设有独立研发运作的专业研究所(中心), 以及专门为企业提供各种技术和信息的服务中心,形成了完整而高效的研究开发与服务体系。 工研院在台湾的技术研究开发、转移和产业技术升级中起到了领航作用,并为创投业培育和孵化出一大批具有高成长性和高增值潜力的科技项目。仅在1997 年~2001 年间,工研院共转移技术1522 项,受益企业2277 家次;合作研究开发957 项,合作企业1509 家次;委托研究3825 项,委托企业4459 家次;获得专利1998 案,共计3131 件;讲习和培训5589 场,共计353521 次;产业技术服务256804 项,服务企业127999 家次。 工研院的发展战略 为了带动产业技术发展,工研院始终贯彻三个基本战略: 1. 加强前瞻性技术研发。为了加速岛内产业技术的发展, 建立新型科技产业,工研院加强前瞻性及创新性技术研发,提供领导型技术,帮助企业摆脱技术追随者的弱势。 2. 强化产业服务。工研院主动发掘企业的技术需求,协助企业研究开发,并为其提供技术服务。具体措施是,通过知识产权授权、技术转让及各项工业技术服务,协助企业提升技术层次和产品附加值,增强竞争能力;开放实验室与建立创业育成中心,推动以创新技术为基础的投资。 3. 推动国际化。为了应用国际科技资源,工研院积极开展国际合作,加强前瞻性技术信息交流、引进科技专业人才、拓展国际合作研究开发领域;还通过举办科技展览,吸引国际创业投资等方式,帮助企业掌握和取得国际科技资源。 工研院的发展阶段 工研院的任务是帮助产业界提升竞争力,因此,必须根据产业界在每一阶段的竞争力特点而提供服务,工研院的发展经历了三个主要阶段: 1. 1979 年~1986 年,以引进技术,消化吸收,改进为主。在这个时期,工研院主要引进了大规模集成电路制造技术,成立衍生公司,建立了台湾的半导体工业。如联华电子、台湾积体电路、台湾光罩等多家世界先进的集成电路制造公司都是在这个时期发展起来的。 2. 1987 年~1995 年,以规划新兴产业,与跨国公司建立策略联盟为主。这个时期,工研院与外国公司组建了液晶显示器企业联盟、台湾钢铁公司硅晶厂、关键零组件基地等。 3. 1996 年以来,以利用高技术创业投资促使产业转型及培育新兴产业为主。为了提高企业的研究开发能力和成功机会,工研院开放实验室,建立企业孵化中心,并成立了创投公司,进行高技术创业投资。 开放实验室的目的是与现存企业开展联合研究开发,提高企业的研发水平和工研院资源的利用效率。工研院不仅为企业提供研究场地与设备,还提供资金、商业计划援助、管理咨询和培训、技术支持、商业网络等服务。企业与工研院签订合作研究合同,利用工研院的设备和人员进行研究开发;工研院在合同期内按市场价格收取租金,没有初始投资和场地空间限制。成立企业孵化中心的目的是吸引企业家在创新技术的基础上,利用研究院的设施创办企业,生产新产品。1996 年以来,进驻孵化中心毕业的企业有67 家。 工研院的运行机制 工研院的基本运作模式是依法设院,政府支持,企业化自主经营管理,其运行机制有以下几个特点: 1. 工研院是财团法人,其创办资金来自政府和社会的捐助,主要收入来源于合同研究开发和技术服务。在工研院开办初期,政府提供了充足而稳定的经费补贴,直到它能够收支平衡。1973 年~1983 年,政府的补贴约占工研院支出费用的60 %。但是,工研院在确定专业方向、研究活动以及经营策略上,具有自主管理和经营权。经过10 年的成功探索和运作,工研院通过“适时和适当”的商业方式向产业界积极推广科研成果,提供相关服务,可以在没有政府补贴的情况下实现收支平衡,略有节余。到1984 年,政府停止了补贴。 工研院的主要经费来源于研究开发项目经费和技术服务经费。1998 年以来,研究开发项目经费约占总经费的50% 以上,其余都是技术服务和技术转移收入。研究经费主要来自政府的科技项目和企业的合同研发经费,政府项目经费约占50% 。 工研院一家的力量是有限的,为了利用有限资源带动更多的企业,工研院与企业建立联盟,研发项目大都是与企业合作进行的。为了促进研究院与企业联合,政府资助工研院的研究项目经费一般不超过该项目预算支出的50%,其余通过与企业合作研究或转移技术收入解决。 2. 集中引进和研究开发技术,向产业界转移和扩散。工研院进行的大都是前瞻性和共性技术研究开发,开发成功以后再通过各种方式向企业转移。实际上,工研院承担了开发初期的技术风险和人才培养工作。比如,20 世纪70 年代中期,台湾把集成电路产业作为发展高科技产业的目标。1976 年,工研院选派了一批优秀人才赴美国RCA 公司学习半导体制造技术,以及半导体企业的厂务、会计、生产作业等一系列技术管理、经营、生产流程控制等。工研院利用从美国RCA 公司转移来的技术,建立了试验工厂,制造出电子表等产品所需的集成电路。这些技术随后被转移和扩散到企业中,促进了台湾集成电路制造业的形成和发展。在这一引进技术和消化吸收项目中,政府资助的经费只是预算支出的50%,其余都靠对企业的服务合同和技术转让收入解决。 工研院不仅及时把消化了的成熟技术和人才转移到产业界,而且提供技术支持和跟踪服务。这种集中消化吸收引进技术(或研究开发)、转移扩散技术的做法,既加快了技术产业化的进程,减少了企业的风险,又解决了资金不足的问题,达到事半功倍的效果。 3. 培育技术,孵化创新企业。工研院成立了孵化中心和投资公司,培育可以商业化的技术和创业企业,进入孵化中心的企业都是设立时间不超过18 个月的新企业,其技术必须是创新的或者在台湾处于先进水平,而且将对现存产业和企业起到重要影响或带动作用的。孵化期为3年,工研院提供场地和部分初始投资。场地面积不超过2000 平方米,租金标准在市场价格基础上折扣5%~25%;初始投资不超过8000 万新台币。进驻企业成功后,通常将一部分股权或捐赠作为对工研院的回报。 工研院孵化中心提供的服务主要包括以下几个方面:进驻孵化中心的企业不仅可以使用工研院的办公室、实验室和试验设备,孵化中心还为进驻企业提供商业咨询、法律和信息服务,以及投资、技术服务、培训和行政管理等项支持。孵化中心还帮助企业从政府获得研究开发资助,并且由投资中心提供风险投资。 4、建立以转移和扩散技术为目标的知识产权管理制度。工研院重视知识产权的管理和保护,建立了一套规范的知识产权管理制度,工研院的知识产权管理制度以促进技术向企业转移和产业化为目标,在既尊重自己的知识产权,也不侵犯他人知识产权的基础上,确定知识产权的归属和转移办法。 工研院的知识产权管理办法规定:①工研院员工的职务、发明、创造、商业秘密等知识产权归工研院所有;②对于工研院员工利用工研院资源或经验形成的发明、创造、商业秘密等,工研院可以优先实施和使用;③工研院委托或接受委托,以及与他人合作研发技术时,其知识产权的归属依合同约定;④为实现工研院辅导企业或向企业转移技术的目的,无论是工研院拥有的产权,还是共享的知识产权,原则上工研院应有再授权的权利。 5、实行技术与人员向企业整体转移和人才流动机制。工研院在向企业转让技术成果或将成熟技术推向社会兴办企业时,往往是技术和人员(包括技术和产业化管理人员)整体向企业转移,流动率在12%-30%。在人员转移的同时,工研院不断从大学和留学人员中吸纳新人,增强活力。 工业技术论文:浅谈煤炭工业技术及其发展策略 摘要:煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,煤炭是一种资源,其开采具有危险性,属于高投资、高风险的行业。我国是一个产煤大国,中国的煤矿储藏也比较丰富,因此我国的煤矿开采技术将对世界产生重要的影响。但是但是煤炭开采技术大多处于比较低端的模式,煤炭的生产能力与技术结构存在很大的冲突,而且存在较多的安全问题。我国应该通过优化煤炭产业结构、实现煤炭资源的合理开发利用,充分保障煤炭资源的长期稳定供给,促进煤炭行业及国民经济的持续、健康、稳定发展。 关键词:煤炭工业,生产技术,产业结构,产品结构,安全生产 一、我国煤炭工业概况 煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,甚至可以说,煤炭工业的发展支撑了整个国民经济的快速、稳定、持续发展。建国以来,至今,煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中的比重都在50%以上,并且将在未来的数十年内保持较高的比例。 改革开放以来,我国的煤炭工业曾经取得了显著的成绩。主要表现在三个方面:第一,煤炭产量持续大幅度增长,改革开放初期的全国原煤产量仅有6亿吨左右,而改革开放之后达到数十亿吨,并且在不断增长,为我国国民经济的发展提供了有力的能源保障;第二,煤炭生产水平大幅度提高,这主要是由于大中型煤矿机械化水平逐年增高,逐步建成了一批国际领先、高产高效的大型煤炭矿井,建立了技术、设计、制造、培训于一体的技术保障体系;第三,煤炭产业结构合理调整,政策上实现了政企分开,使大多数国有大中型煤炭企业开始建立现代企业制度,为企业改革迈出了重大步伐。 煤炭行业主要有三方面的特征:首先,煤炭是一种资源,而且是不可再生的资源,因此煤矿产业的整体寿命取决于其所拥有的煤炭总储备量;其次,煤炭开采具有危险性,因此它是高危行业,纵观历史,煤矿是各个国家和地区工业部门中事故率、死亡率最高的一个行业,而我国目前大约九成以上煤矿的主要生产能力仍然是矿工开采,并且随着开采深度增加,影响安全生产因素愈来愈多;第三,煤炭是高投资、高风险的行业,由于煤矿的开采环节十分复杂,因此煤矿井的建设投资比较大,运营周期比较长,效益回报比较慢。 二、采煤工业技术概述 随着社会的发展,煤矿开采技术的不断进步和完善备受关注,而且始终作为矿山开采学科发展的主题。我国是一个产煤大国,中国的煤矿储藏也比较丰富,因此我国的煤矿开采技术将对世界产生重要的影响。 目前,在发展各种高效节能、安全环保的现代采煤工艺的同时,我们应该继续发展多层次、多样化的采煤工艺,在实践的基础上建立起具有中国特色的采煤工艺理论及丰富的经验。开发煤矿高效集约化生产技术,建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术,其主要目标在于提高采煤效率和经济效益。在这一背景条件下,我们将采煤技术研究的重点放在开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,以及简单、高效、可靠的生产系统和开采程序的合理布置,逐步实现对生产过程的监控与科学管理。相应地,相关设备人员需要针对新的煤矿开采技术,设计开发相互配套的成套开采设备和设施,改进工艺和装备,最大程度地实现各种矿井煤层条件下的采煤机械化和自动化。 总之,煤炭属于一种初级产品,煤矿的效益向后续工业领域进行无限的传递和辐射,煤炭开采的价值和效益体现在后续产业和对国民经济发展的支撑作用。 三、当前我国采煤产业面临的主要挑战 我国煤炭资源储量丰富,但是煤炭开采技术大多处于比较低端的模式,煤炭的生产能力与技术结构存在很大的冲突,而且存在较多的安全问题。在此,笔者对当前我国煤炭产业面临的主要挑战进行总结: (一)煤炭资源储量及后续保障存在较大的问题。 虽然我国的煤炭资源比较丰富,而且煤炭的品种相对比较齐全,但是煤炭属于非可再生资源,因此我国的煤炭资源储备是有限的。有关资料显示,我国煤炭资源区域分布不均衡,基本上集中在山西、陕西和内蒙古等地区。当前我国资源破坏和浪费严重,煤矿平均资源回收率不足50%,个别小型矿井的资源回收率只有15%左右。而且,我国煤炭的可开采储备量较少,人均占有量较低,开采过程中存在比较严重的资源浪费和破坏现象,对生态环境以及水文资源造成一定的影响。 (二)煤矿生产能力与技术结构之间存在不平衡的问题。 首先,我国的煤矿生产技术水平普遍较低,采煤工业的机械化程度不高,存在着装备差、效率低等缺点。第二,我国煤矿存在超能力生产的现象,煤矿的超强度和超能力生产虽然满足了国民经济的发展需求,但是同时造成了一系列的负面影响,例如:缩短了煤矿开采年限,出现了煤矿安全生产事故。第三,煤矿行业结构与企业发展之间存在不平衡的问题:我国煤炭产业的集中程度不高,远低于世界主要产煤国家的平均水平;煤炭企业的负担过重,国有重点煤矿企业存在比较严重的社会问题。 (三)煤矿开采存在严重的安全问题及矿区环境治理问题。 当前,我国煤矿安全事故频频发生,整个煤炭产业存在严重的安全形势,大多数煤矿生产和安全技术装备落后,防灾抗灾能力差,重大、特大事故频繁发生,煤矿的百万吨死亡率显著高于世界其他主要产煤国家。我国各地煤矿的矿区环境治理问题日益突出,矿井生产中排放的煤矸石约占原煤产量的10%左右,累计堆存煤矸石数十亿吨之多,大量占用农耕用地,甚至造成矿区地面的塌陷、煤田自燃火灾等危害,部分煤矸石自燃、煤矿瓦斯排放对生态环境构成严重影响。 四、煤炭工业发展策略 基于煤炭工业对国民经济的重要基础作用,我国应该通过优化煤炭产业结构、实现煤炭资源的合理开发利用,充分保障煤炭资源的长期稳定供给,促进煤炭行业及国民经济的持续、健康、稳定发展。 在生产技术方面,国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性开采和利用,煤炭行业必须淘汰粗放型生产方式,摒弃落后的采煤技术,坚持走新型工业化道路。通过优化生产技术结构等策略,加强现代化新矿井的建设和现有矿井的技术改造,建设高产的高效煤矿,促进产业升级,实现煤矿生产技术装备的现代化程度。 在产品结构方面,应提高煤炭及煤炭行业的竞争力,可以通过发展和推广洁净煤技术,减少煤炭利用过程中的温室气体和污染物的排放,提高煤炭行业的国际竞争能力。另外,还可以通过煤炭加工和转化延长煤炭产品的产业链,拓展煤炭市场。 在产业结构方面,针对我国煤炭产业目前存在的集中度低、安全生产条件不足等缺点,应该重点抓好大型煤炭基地的建设,重点培育和发展大型煤炭企业集团,改善行业的发展环境,吸引投资。具体可以通过培育和发展大型企业和企业集团,建设大型煤炭基地,建设高产高效矿井、全面提高煤矿开采技术水平,以及建立煤矿安全长效机制等方面进行综合改善。 五、结束语 煤矿工业作为一项重要的基础产业,其发展决定了国家的发展。因此,我国加强对煤矿工业的改善研究,理性分析其未来发展策略,对促进国家经济建设具有重要的现实指导意义。 工业技术论文:德国实施面向未来的工业技术创新项目 网络与物理系统的融合将对工业生产与服务模式产生重要影响。为了在新工业革命中占领先机,德国联邦部门正联手推动《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一――“工业4.0”项目,支持工业技术领域新一代关键技术的研发与创新。 互联网对于人们生活与工作的影响十分巨大,已成为推动经济创新最为重要的驱动因素之一。可以预计,互联网经济将处于一个长期的发展过程,而现在仅仅是开始。 互联网引起技术发展的融合。几十年来,技术系统和设备没有统一的通信标准。如今趋势变了,无论是机器、消费品、家用电器还是车辆,其联网数量都在快速增加。以往相互独立的行业和产品领域几乎在不经意间就产生了新的通信渠道。物联网由此发展起来。在物联网中,各种物体(如日常用品)可以自动地相互交换信息,也可以与人互动。物联网在分散式控制的工业生产过程中具有应用潜力,包括对整个供应链状态的实时监控。未来几秒钟之内就可以监控整个价值链网络,并使其得到最优控制,特别是在消费方式以节约资源、提高能源利用效率和生产效率为导向时。第四次工业革命的商业潜力不仅存在于工业流程的优化,还在于其产品和服务具有众多应用。 “工业4.0”的概念描述了由集中式控制向分散式增强型控制的基本范式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。应用程序模式是能够说明这一发展趋势的常见例子。这种模式在零售市场上提供的灵活性和多样性也将为复杂的系统和基础设施创造额外的价值。 在网络世界中加入新的维度对于未来发展极为重要。例如,网络化的智能传感器和3D技术能实现可靠的环境监测。人们可以通过互联网听到、看到、感觉和体验远处的物体和日常情况。未来越来越多的智能技术还可以使所谓的智能对象、智能服务和智能网络能够独立自主地应对复杂任务。拥有认知能力的服务机器人可以成为智能助手,能独立、安全地处理事务,并能通过互联网进行互动。嵌入式智能技术还有新的具体应用,如产品的生命周期管理。制造商会受益于与质量相关的信息反馈,用户可以自动获取售后服务,如必要的维修措施、新的应用程序和新的服务。 总之,数字世界与现实世界的结合使经济发展进入新的阶段,这为加强德国制造业提供了巨大机遇,为工业流程和工业服务创造了新机遇。 德国联邦政府制定的《高技术战略2020》旨在奠定德国在重要关键技术上的国际顶尖地位,继续加强德国作为技术经济强国的核心竞争力。其中信息通信技术显得尤为重要,它几乎是所有行业和应用领域的重要创新驱动器。在《高技术战略2020》的行动计划中,德国联邦政府为未来项目“工业4.0”设立了雄心勃勃的目标:德国要成为先进工业生产技术(即网络物理融合式生产系统)的供应国和主导市场。 信息通信技术领域的研发对于确保德国未来的生产技术地位具有重要意义。德国政府实施未来项目“工业4.0”有着重要的技术、经济和社会与政治考虑。在软件密集型的嵌入式信息系统领域,德国已经处于领先地位,特别是在汽车和机械工程行业。网络物理系统(CPS),即嵌入式信息系统的网络化以及与互联网的联接,对于工业生产与服务的重要性加大。在工业流程的实时监控和优化中,除了更高程度的工业自动化外,智能监控和自主决策对于企业和整个价值创造网络也很重要。生产和物流还有很大的优化潜力,创新的商业模式有待开发。此外,在高技术战略中确定的交通、卫生以及环境和能源等重要需求领域,还要开发新的应用服务。 “工业4.0”项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,联邦政府投入达2亿欧元。该未来项目主要分为两大主题。一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。 工业技术论文:山东:推动工业技术改造 促进产业转型升级 党的十八大报告指出,要加快新技术新产品新工艺的研发与应用,增强创新和竞争能力,加快产业升级。抓住对现有设施、工艺条件进行改造升级这个核心环节,山东不断加强政策扶持、加大研发投入,为提高工业竞争力和发展活力找到了新的着力点。 原本生产家电模具的济南小鸭模具公司,三年前转型从事车轮装备后,伴随着订单的剧增,原有的生产线却让企业犯了难,眼看着守着大堆订单吃不上饭。小鸭模具有限公司总经理邢照斌说:“订单的增加,产能和产品的质量成为我们的一个制约因素,假如不进行技术改造,将使我们的企业走向非常危险的边缘。”为此小鸭公司成立专门研发团队,投入4000多万元,填平补齐技术洼地,设计生产了新的生产线。完成技改的小鸭模具已成为国内知名车轮装备配套供应商。仅三年时间,公司年产值就从不到1000万提高到了近一个亿。 近年来,山东工业技改着力向重点行业、领域、有发展前途的中小企业倾斜,力求把弱的做强,把小的做大。 在阳信县的一个小工厂里,一根“针”正掀起一场技术革命。这根“针”叫做塑封高压硅堆,是电子整流器中将交流变成直流的关键。中环山东封装厂负责人张植菡说:“通过我们对芯片的技术改造呢,它的耐压性能更高了,可靠性更好了,但是产品的外形更小了。”凭借这根针,企业成功打进了日本的电子市场,塑封高压硅堆年出口达1.2亿支。 山东省经济和信息化委员会规划与技术改造处副处长俞刚说:“技术改造和技术创新,一直是工业发展的两个车轮,尤其是技术改造,见效快,工期短,能够有效地提高企业的市场竞争力。”统计表明,仅去年一年全省新开工技改项目7000多项。1-11月份,工业技改投资累计完成8564亿元,同期增长18.8%,占全省工业固定资产投资的67.5%,占全省固定资产投资的三成多。 新的一年,山东初步确定工业技改投资力争突破万亿大关,加速传统产业向高端、高质、高效迈进。 工业技术论文:山东日照东港工业技术改造创新激发内生活力 山东日照东港不断加大工业经济“转调创”力度,通过技术改造和技术创新促进传统产业改造升级,引领新兴产业快速发展,使企业规模扩大、效益增强,科技创新的拉动力进一步显现。1—9月份,该区规模以上工业实现产值152.7亿元,同比增长23%;实现主营业务收入100.6亿元、利税7.66亿元、利润4.78亿元,分别增长22.7%、8.8%和3.2%。 在今年国内经济“三驾马车”增速放缓,大量企业效益下滑的大形势下,东港区工业企业坚持技术改造和创新驱动,激发内生活力,加快产业结构优化升级,提升了企业竞争力。目前,共申报企业技术研发中心6家,拥有1家国家级技术中心,8家省级、14家市级技术中心,84家企业与各类科研院所开展了科研合作。1-9月份,全区完成技改投资22.7亿元,在建500万元以上技改项目88项,有20项技改项目列入市百项重点项目。其中,19个项目已开工建设,完成投资11.6亿元。 海恩锯业有限公司的圆锯片基体热处理回火炉集中智能化控制系统被列入2012年度山东省经信委第一批技术创新项目计划;由荣信水产和中国农业大学共同完成的“水产品加工副产物高值化利用关键技术研究”成果,通过了省科技厅和市科技局组织的专家鉴定;东升地毯的扩大高档环保机织地毯项目、洁晶药业的双口管软包装大容量注射剂生产线改造等也正在进行中。9090该区不断加强对企业的服务创新,加快高新区“北进”、“西扩”步伐,投资近3亿元完善基础设施配套,打造“一区四园一基地”发展格局;统筹1.5亿元工业经济发展资金,用于培育重点企业、新产品研发;设立了5000万元“过桥资金”,联合建设银行开办 “助保金”贷款业务,拓宽企业融资渠道;设立1000万元的工业发展专项资金,鼓励骨干优势企业技术创新;每年安排100万元,组织辖区企业家到浙大、北大等高校培训学习。 经过不断技改创新,东港区工业经济闯出了一片新天地。1-9月份,传统资源加工型产业完成产值47.6亿元,增长34.1%;电子信息行业实现收入3.9亿元,增长43.2%;医药化工行业实现收入15.5亿元,增长12.9%。
设计装修论文:住宅中装修材料与风格的人性化设计探讨 一、装修材料 室内装饰材料是指在室内装饰工程中起装饰作用的材料,它是装饰工程的物质基础。由此可见材料在室内设计的重要性。在装修商品住宅的设计过程中对材料的运用上要充分考虑不同材料不同的性能,在不同的功能分区选用适宜的材料,同时还要考虑住宅装饰的生态性,。这也是装修商品住宅人性化的又一体现。装修商品住宅选材是会关系到功能、审美、经济、安全、施工等各个环节。因此十分重要。 1、选用合适的材料 在住宅室内设计中不同的功能分区在材料的选用上也有不同的要求,只有在合适的空间环境选用合适材料,才能从细节上体现装修商品住宅室内设计的人性化。以地面材料选用为例,不同的区域根据不同的使用要求对地面材料的选用会有不同,例如在玄关的设计上,由于是主人换鞋穿鞋的区域,因此在地面材料的选用上要考虑材料的耐脏性和易于清理的功能,在材料选择上一般会选用石材和地砖,而在厨房和卫生间的地面材料选择上不仅仅要考虑易于清洁的功效,同时还要考虑到防滑耐磨,减少日常的意外伤害。另一方面在构配件的选用上也要更多考虑到细节,例如在门把手的选用上就会考虑到人性化的设计,有的门把手由于在前端没有弯曲设计,所以有时当人开门常 常会勾住衣服,而把前段设计成为弯曲型时,就能有效解决这个问题。同时还可以考虑在入户门把手的上方设置一个便签篓,这样住户可以把每日的便条放在其中,出门时可以起到提醒的作用在窗户的选用上是否可以考虑,住户无需开窗就可以达到室内通风换气的作用,这样即使住户不在家也可以对室内空气进行流通,不会由于长时间不开窗而产生室内异味。例如坐落在上海佘山的金地天御项目,室内选用的窗户就充分考虑到了这个问题,通过窗户的细节化设计全面提升了整个住宅的档次和质量 2、选用生态环保材料 目前在装修商品住宅的室内装修过程中普遍存在装修材料选用上追求“豪华”、“时髦”、“气派”的倾向,在室内装修过程中大量利用天然的不可再生的材料,这对现在提倡“环保节能”是相违背的,因此在装修商品住宅的装饰材料的选用上应该采用无毒、无味、无粉尘、无放射性、防火、阻燃的“环保材料”。从而保证室内的空气质量和材料的安全性,使装修商品住宅入住者更放心。 3、选用高质量的材料 在住宅的装修过程中最看重的部分之一就是材料的选用上,选用好的装修材料与部品、部件,能为整个装修提升质量。最直接的做法就是选用好的装修材料品牌,例如上海新都国际在室内装修材料选用上都为一线知名品牌—摩恩龙头、科勒洁具、能率热水器、方太电器、西蒙开关、欧普照明。从心理上满足了住户对生活质量的追求。 二、风格设计 装修商品住宅在很长一段时间内难以推广的原因之一就是室内设计风格单一化。购房者认为装修商品住宅主要是由开发商统一装修,难以满足住户的个性化需求。对于住宅开发商来说,如果为了满足客户的个性化需求,这就会产生多种设计风格。如果装修商品住宅推广多种设计风格的话,一是会对装修批量化施工和管理带来困难,也失去推出装修商品住宅的优越性,二是不利于住宅产业化发展,也实现不了住宅技术的标准化、部品和部件的通用化。 如何解决在标准化和个性化中寻求平衡,首先是要消费者转变观念,应当把住宅设计中的“装修”与“装饰”两个概念相互区分,对室内的墙壁、天花、地面、卫浴及厨房设备等不能移动的部位做的粉饰和铺装叫做装修,而对于室内的窗帘、家具饰品等软装设计叫做装饰。而室内的软装设计才是体现主人个人品味和家居风格,所以在装修商品住宅室内设计应该引入欧洲的“轻装修,重装饰”的设计理念。业主通过自己选家具、饰品以及窗帘等软装饰品,也能使相同的硬装标准下的装修商品住宅呈现不同的家居风情。装修商品住宅的室内风格的定位应该满足大众的审美需求,满足批量化生产施工的要求。 1、满足大众的审美需求 装修商品住宅的是住宅产品在标准化过程中显著的特点就是能够快速复制,并且能进行批量化生产。装修商品住宅面临众多的购房者,他们的年龄、收入、职业、生活方式、审美品位、行为模式等方面千差万别,如果要满足每一个购房者的个性化需求显然是不可能,也违背了装修商品住宅产业化和标准化的初衷。因此在装修商品住宅的设计风格的定位上就要细分市场,细分客户。在室内风格定位之前,必须首先要对目标客户群体、楼盘户型做定位分析,全面了解潜在消费者的收入水平、年龄层次、生活习惯、行为特征以及审美品位等各个方面的情况。针对大多数人的审美要求定位几种目前主流的设计风格,满足大多数消费者的心理需求。 2、满足批量化生产施工要求 装修商品住宅的设计风格的不同,表现风格特征和要素的部品、部件的形状、色彩、质地的差别就会很大。要生产出各种式样的装修部件,那就必须配有技术要求不同的制作、施工及安装设备,同时还需要具有较高施工工艺水平的专业技术人员进行操作。我国目前现场施工水平有限,装配化水平不高,工业化施工以及部品、部件的技术标准化程度不高。因此由于现在这些因素的制约,导致在进行装修商品住宅风格的选择上不宜过多,否则会在装修管理过程会增加施工难度, 提高造价,推广标准化装修受到阻力,最后出来的整体效果也不一定最好,另外,过多的风格设计会增加开发商的设计成本,这部分成本还是会追加到消费者身上,导致提高房价,也不利于住宅的后期销售。因此在装修风格上还是推崇大众能普遍接受的装修风格,同时在空间环境设计中充分留有余地,满足住户自身的个性化需求。 结论 随着社会经济的增长,社会生产水平的提高,以及国家为遏制房价过快上涨对房地产市场经济的宏观调控政策的进一步加大,房地产市场开始回归到理性发展的道路。现在对于房地产开发商而言已经过了“开发商建什么房,老百姓就买什么房”的时代,消费者更多的是追求住房质量。因此装修商品住宅的建设成为我国未来房地产市场发展的新趋势,也是我国住宅产业化建设的重点之一。我们在住房建设过程中不仅仅是在努力解决量的增长,同时更注重住房质量的提高,在人性化理念的指导下,进行高品位,深层次的装修商品住宅的设计,也就是深入的进行装修商品住宅的室内空间环境的人性化设计。使装修商品住宅的室内设计更好的面向社会和群众。 设计装修论文:室内装修设计的发展趋势之探索 摘要:随着现代城市化建设的迅猛崛起,城市生态环境不断改善,人们对家居室内环境也有了更高的要求,发展了各种文化内涵和风格特色的设计装修形式。特别是新世纪发展了新型设计理念,提出了“约”性化”“绿色设计”等新概念,这将促进室内设计未来的发展进步。 关键词:装修;设计;风格; 绿色 人们追求幸福、健康和美好,就要求有一个舒心优雅的生态环境,因此,人们对城市建设提出了一系列的目标要求,即卫生城市、花园城市、园林城市、生态城市等等。由于现代城市的建设直接影响着人们生活理念的提升,不仅要求生活在良好的城市生态环境中,而且对家居室内环境有了更新的追求。因为居室与每个人的生活息息相关,人们大部分时间是在室内度过的,所以随着人们对物质和精神要求的不断提高,对审美意识和居住生态环境质量也提出了更高的要求。 一、当前家居装饰设计的主要风格 针对当下的家居装饰的理念和思潮,根据居住者的性格、年龄、职业、文化层次、志趣、爱好等方面的要求,表现为多种文化内涵和风格特色的家居装饰装修形式,其风格主要有以下几种:中国传统风格:中国传统崇尚庄重和优雅。吸取中国传统木构架构筑室内藻井天棚、屏风、隔扇等装饰。多采用对称的空间构图方式,笔彩庄重而简练,空间气氛宁静雅致而简朴。乡土风格:主要表现为尊重民间的传统习惯、风土人情,保持民间特色,注意运用地方建筑材料或利用当地的传说故事等作为装饰的主题。在室内环境中力求表现悠闲、舒畅的田园生活情趣,创造自然、质朴、高雅的空间气氛。自然风格:崇尚返朴归真、回归自然,摒弃人造材料的制品,把木材、砖石、草藤、棉布等天然材料运用于室内设计中。这些做法,在别墅建筑中特别适宜,备受人们喜爱。 复古风格:人们对现代生活要求不断得到满足时,又萌发出一种向往传统、怀念古老饰品、珍爱有艺术价值的传统家具陈设,再配以相同格调的壁纸、帘幔、地毯、家具外罩等装饰织物,给室内增添了端庄、典雅的贵族气氛。西洋古典风格:这是一种追求华丽、高雅的古典风格。居室色彩主调为白色。家具为古典弯腿式,家具、门、窗漆成白色。擅用各种花饰、丰富的木线变化、富丽的窗帘帷幄是西式传统室内装饰的固定模式,空间环境多表现出华美、富丽、浪漫的气氛。西洋现代风格:以简洁明快为主要特点,重视室内空间的使用效能,强调室内布置按功能区分的原则进行,家具布置与空间密切配合,主张废弃多余的、繁琐的附加装饰,使质和神韵。 混合型风格:在空间结构上既讲求现代实用,又吸取传统的特征,在装饰与陈设中融中西为一体。如传统的屏风、茶几,现代风格的墙画及门窗装修,新型的沙发,使人感受到不拘一格。 二、家居装饰装修设计的基本原则 1、保护结构及安全原则:在设计中首先要考虑家庭居住环境的安全。一是保护结构,对承重墙、阳台的半截墙、房间的梁或柱,无论其位置如何,绝对禁止拆除、改动。二是在装修设计中所选用的材料不得超过住房的荷载能力。三是注意保护防水层,在装修设计过程中,如果施工危及或破坏防水层,就必须进行防水层的修补或者重做。四是注意安全防火,设计装修中使用的木材、织物等易燃材料应该进行阻燃处理;根据用电器具的摆放位置,对电表容量、导线的粗细等都应重新进行设计,以避免使用时发生事故。 2、个性化原则:首先,尊重并行使用者的自主权。其次,要根据每个人的嗜好选择突出其居室的特征。在设计中个性的表现主要是通过居室空间内的造型、造景、色彩运用和材料选择来体现的。正确表现装修个性的方法,任何家庭在装修时都要借助一定的参照物,很多人不顾家庭的生活需要,选择宾馆饭店作为家庭装修的样本,就不可能反映出家庭的特点。突出个性要注意与整体和谐,要以长远的、发展的指导思想进行家庭装修设计。 3、经济性原则:从自身条件出发,结合居室的结构特点,精心设计,把不同档次的材料进行巧妙组合,充分发挥其不同质感、颜色、性能的优越性,就能达到既经济又实用的美化原则。不提倡透支装修,不提倡豪华型装修,家庭装修要考虑到日常生活的需要,要起到方便生活的作用,装修结果必须实用。 4、实用性原则:实用性是指居室能最大限度地满足使用功能。一是为居住者提供空间环境;二是最大限度提供物品储藏的需要。把为生活服务的功能性放在重要位置,一定要给使用者在生活中留下方便、舒适的感觉。 5、美观化原则:美观化是指居室的装饰要具有艺术性,特别是要体现个体的独特审美情趣。 6、习惯性原则:家庭装修要的是艺术美的追求,但必须以尊重主人的生活习惯为前提,艺术取向要与生活价值取向相一致,与生活习惯相和谐。 7、环保性原则:搞装修也要树立环保意识。在材料的选配上应首选环保材料,注意节能、降耗、无污染,特别要在采光、通风、除臭、防油等方面下功夫。 四、二十一世纪的新型设计理念 室内设计具有物质功能和精神功能的两重性,设计在满足物质功能合理的基础上,更重要的是要满足精神功能的要求。一是要创造风格、意境和情趣来满足人的审美要求;二是要形象简捷、造型亲切、经久耐用、界面友好(细部设计亲切友好)、功能多样、材料自然、无毒无害可再生的特点;这样的设计才是受人们欢迎的创新设计。 (一)最时尚的设计理念--简约 最时尚的设计理念就是简约。交大嘉园的总技术顾问胡宏述先生认为,这种简约可以体现在建筑功能空间的简化、空间分隔的弱化、装修装饰的简洁。在一些豪宅里为了提高居住的舒适度增加了不同功能空间,主要采用传统整墙隔断,加大了套型面积,提高了房屋成本,并且套内空间过于复杂影响了日照采光条件,又增加了设计难度。如果简约,采用简洁的方法,实用色彩、地面材料、隔断、灯光等不同要素都可以暗示不同的空间功能。也是提高住房舒适度最短平快的方法。从某种意义上讲空间是一种感觉,引发读书的感觉是书房,引发娱乐念头的是活动厅。再说严严实实的方盒子空间并不完美,墙体是对空间最大的束缚,流动的空间是很美的 (二)、室内装饰走向绿色设计 1、室内“绿色设计”概念 室内设计是连续精神文明与物质文明的桥梁,人类寄希望于通过设计来改善人类自身的生存环境。随着人们对环境意识的觉醒,对生存环境有了新的认识,住在城市水泥方盒子中的人们向往自然,提倡绿色食品,喝天然饮料,用自然材料,渴望住在大自然绿色环境中,因此希望使自己的居室环境走向绿色回归自然,反映在室内设计活动中可称为室内“绿色设计”,所设计的住宅称生态住宅。它与城市规划设计、建筑设计一样,其总目标是人与自然和谐共存、人类与地球可持续发展,设计具有高科技加情感的特征。 2、室内“绿色设计”手法 (1) 室内设计室外化。人们厌烦在水泥方盒子中生活,渴望获得自然。设计师通过设计把室内做得如同室外一般,把自然引进室内,这种设计手法称为室内设计室外化。 (2) 通过建筑设计或改造建筑设计使室内外通透,或打开部分墙面,使室内外一体化,创造出开敞的流动空间,让居住者更多地获得阳光、新鲜空气和景色。 (3) 在城市住宅中,甚至餐饮商业服务的内部空间中也追求田园风味,通过设计营造农家田园的朴实无华、实用舒适的气氛。以及在室内设计中运用有生命的造型艺术;室内绿化盆栽、盆景、水景、插花等景观来获得小中见大、咫尺千里,移天缩地的对自然的感受。在这方面中国传统盆景艺术有丰富的遗产可以继承。 (4) 用绘画手段在室内创造出山水,绿化景观,是受到原始人类洞穴中岩画的影响,室内风景壁画、植物花卉、云天水色等,既有把大自然引进室内的效果,又增加了室内艺术氛围。 (5)运用室内造园手法,如四季厅,共享空间中营造较大型自然景观的庭院设计,这些全天候的花园,受到人们欢迎。 (6) 在室内设计中强调自然材质肌理的应用,让使用者感知自然材质,回归原始和自然,设计师对表层选材和处理十分重视,用强调素材的肌理、暗示功能性来突破框,大胆地原封不动地表露水泥表面、木材质地、金属等材质,着意显示素材肌理和本来面目。有的材质原始粗犷,有的则施以精密的打磨,使之具有冷静光滑的表面,都能牵动人们的情思,用各种艺术手法来进行设计,使生活在城市中的人们所具有潜在的怀乡、回归自然的情绪得到补偿。 (7)在室内环境创造中采用模拟大自然的音声效果、气味效果的手法,如花香鸟语、风声浪涛等动态环境效果,让人们在室内就能获得进入大自然的嗅觉、听觉感受,科技高度发展为设计创造提供了实现的可能性。 (8)环境是生态学的范畴,人类设计创造活动应符合生态学的要求,在这一人与地球可持续发展的战略思想指导下,生态设计和研究备受重视。 3、室内“绿色设计”未来 科学家提出人类未来的城市将是“森林城市”、“山水城市”的设想,城市中有山、有水、有茂密的森林,由于科技发展,用生长着的植物来构成建筑,居室内有新鲜的空气,婉转的鸟鸣和沁人的花香……凡大自然的“野趣”都应在城市里充满无穷的魅力。按许多专家研究的结果还提出了未来的家庭住宅的一些设想:家庭装饰回归自然,粗糙的土、石、原木家具进入家庭,家电类产品的外形也趋向自然化,也许置于客厅的音响设备不定时地播放风声、雨声和滚雷声,有时还夹杂着野兽的嚎叫声……蜡染服装和印第安人、土著人服饰将走俏各地。 21世纪地球上到处城市化,人们会更留恋郊外,而不留恋故乡。家庭住房走向随意性,小房子将成为畅销产品,这种低成本的小房子通过计算机设计可以一层层地盖起来。在某一个季节,几百个家庭集体休假,一夜之间,活动房屋,活动商店会突出出现在遥远的郊野上,构成一座小镇。休假结束,小镇随之消失……这些科学设想,多么真实地勾画了人们向往回归自然的心态。这些新的理念向室内设计师们提出了挑战,需要去不断地研究、勾思和创新。 设计装修论文:浅议关于住宅装修的室内环境污染控制设计方案 论文关键词:管理科学与工程 工程管理 住宅 室内环境污染 控制 装修设计 论文摘要:住宅室内环境质量与人体健康具有非常密切的关系,针对当前住宅装修工程环境污染的现状,分析了造成室内环境污染的原因,提出了在装修设计方案中,应注重设计合理的住宅通风,选用绿色环保的装修材料,并控制材料用量,从而达到控制和降低室内环境污染的目的。 1引言 近年来,随着我国经济建设的飞速发展,人民的生活条件特别是居住条件得到极大的改善,促进了我国住宅装修市场的飞速发展。与此同时,由装修带来的室内环境污染问题也相伴而生,严重影响了人们的生活质量和身体健康。1987年世界卫生组织(who)调查报告指出:在新建和改建住宅中,约有30%的人患有由室内环境污染造成的“病态建筑综合症”,出现头痛、干咳、恶心和对气味敏感等症状。目前国际上一些环保专家已把室内环境污染列为继煤烟型污染和石油型污染之后的第三代污染问题。 2住宅室内环境污染现状 室内环境污染是指室内各种物理的、化学的、生物的有害物质和放射性因素的存在及其扩散而对人类身心健康和生产过程造成危害的现象。 在我国,近年来室内环境污染引起的民事纠纷日益增多,引起了国家及有关部委的高度重视。2001年12月,我国了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(以下简称规范),这是我国建筑和装修工程首次涉及室内污染控制的规范,《规范》明确将氛、甲醛、氨、苯及总挥发性有机化合物( tvoc)作为室内环境污染的控制对象。随后,国家还先后制定了《室内装饰装修材料有害物质限量标准》、《室内空气质量标准》和《绿色建筑评价标准》等。这些规范和标准,对从源头上控制室内环境污染起到了较大的作用。但是受制于规范、标准推广运用的范围,以及经济水平等因素,当前由装修造成的室内环境污染问题在我国,特别是中西部地区仍然十分严重。 3住宅室内环境污染原因分析 装修造成的室内环境污染原因很多,包括不合理的设计、不合格的装修材料、不当的施工方法以及人们检测室内环境质量的意识尚未形成等。因此,住宅装修工程环境污染控制是一个系统工程,应从装修设计、施工和竣工检测等方面进行全过程污染控制。其中装修设计是住宅装修工程的基础,也是对装修所造成的环境污染进行控制的源头。 2009年第一季度,四川省环境监测中心根据《室内空气质量标准》,对成都市15户新装修住宅进行室内空气中甲醛、苯及总挥发性有机化合物检测。检测结果显示:空气质量优秀,各项污染物含量均未超标的只有2户,占总数的14%;室内甲醛污染超标的有9户,占总数的60%,最高污染值为3 . 32mg/m3,超出标准限量(0. l0mg/m3)32倍;苯污染超标的只有1户,占总数的7%,最高污染值为0 .18mg/m3,超出标准限量(0 . l lmg/m3 )0. 6倍;总挥发性有机化合物污染超标的有13户,占总数的86%,最高污染值为5 . 63mg/m3,超出标准限量(0.60mg/m3)8倍。检测显示大部分新装修住宅室内甲醛和总挥发性有机化合物污染比较严重,而造成这两种污染物超标的原因主要是由于装修材料设计选用不合理,单一材料使用和复合材料使用量较大造成的。检测中还发现大部分住宅密闭性较强,可开启的窗户较小,室内通风不良,造成了装修产生的污染物不易扩散和稀释。由此可以看出,装修设计对于控制室内环境污染具有源头性的关键作用。 4控制室内环境污染的设计方案 装修设计是指消费者或装饰公司对住宅整体的结构、布局和材料的设计。为控制和降低室内环境污染,装修设计中应着重从室内通风设计和选用材料设计两方面采取措施。 4.1室内通风设计 设计合理的住宅通风,加强通风换气,用室外新鲜空气稀释室内环境污染物,改善室内空气质量,是降低室内环境污染最方便有效的途径之一。一般而言,新风量越多,对人们的健康越有利。国内外许多研究表明,产生“病态建筑综合症”的一个重要原因就是新风量不足。室内空气品质与气候国际协会成员、indoor air期刊主编sun-dell教授对瑞典160幢建筑进行调查研究,发现新风量越大,发生“病态建筑综合症”的风险越小(图1)。 新风量是指室内补给的新鲜空气量。新风量根据的浓度来确定是大多数国家使用的基本方法。与人体的新陈代谢有关,人呼出的气体中占4%一5 %,而新风量标准根据人体的生理需要,要使室内的浓度限制在0.1%,则必须保证每人每小时新风量为30m.。 为了保证室内足够的新风量,在装修设计中应充分考虑建筑物通风。通风包括自然通风和机械通风两种形式,其中自然通风不仅成本低廉,而且通风效果明显好于机械通风。因此,在装修设计中应尽可能设计保留建筑物自然通风,对于隔墙和门窗设置上,应充分考虑自然通风效果,最好能在设计中形成“穿堂风”,保持室内空气贯通,加快空气流动带走污染空气;对于一些私密性要求不高的房间,可将隔墙改作活动折叠门或设计成通透型置物架;此外,最好不要人为地阻挡室内的通风,如封闭阳台,增加房屋隔断等。 对于厨房、卫生间、储藏室等功能性房间,由于往往没有较好的自然通风,可采取机械通风方式,如设置排气装置。排气应当直接排出室外,不能再进人室内循环。 4.2选用材料设计 装修材料是室内环境的主要污染源,不合格的装修材料更是造成室内空气质量不达标的罪魁祸首。2007年第三季度,四川省工商局对全省部分地区经销的强化木地板、涂料进行了质量监测,其抽查强化木地板40个批次,合格的18个批次,合格率为45 %;抽查涂料40个批次,合格的15批次,合格率仅为37 . 5 %。 2007年11月,上海市工商局对上海市流通领域胶粘剂开展了质量监测,抽查胶粘剂30批次,合格的15种,合格率仅为50 .0 %2008年8月,武汉市工商局对武汉市建筑装饰材料专业市场中销售的50批次的pvc排水管、板材和涂料胶水进行了专项质量监测。监测结果显示,总体合格率仅为28 %。其中,板材合格率为35 %,涂料胶水合格率为30 %,而pvc排水管合格率仅为10%。 综合全国各地对装修材料的检测通报,污染物含量超标和物理性能不达标是当前不合格装修材料中普遍存在的问题。面对良芳不齐的建材市场,如何在装修设计中合理选择装修材料,对于控制室内环境污染就显得尤为重要。 4.2.1拉制材料用量原则 提倡简洁设计,减少各种装修材料的用量,降低污染物的累加效应,是装修设计中控制室内环境污染源的一项重要措施。简洁设计就是按照简洁、实用的原则进行设计,不设计一些华而不实,既浪费资源,又影响日常生活舒适程度的装饰项目。 装修设计中,还应注意搭配各种装修材料的使用量,比如地面和墙面的材料最好不要使用单一种类的材料,因为使用面积较大,如果选择单一材料会造成室内某种有害物质超标。 4.2.2选用材料原则 装修设计所选用的材料合理与否,是控制室内环境污染源的另一项重要措施。在设计过程中,对于材料的选用要考虑两点:尽量减少使用可产生严重化学性污染的材料,如溶剂型油漆、化纤地毯、胶水、密度板等;多使用无机材料,无机材料大部分都是无害、安全的,如各种工艺玻璃、金属、铸铁等。 在选用无机非金属装修材料、人造板材、涂料以及胶粘剂等常用材料时,要按照国家有关规范、标准对住宅装修的要求,设计选用符合国家标准的绿色装修材料。 (1)无机非金属装修材料如石材、陶瓷、石膏板等,必须符合《规范》要求的放射性限量指标。住宅工程作为1类民用建筑,必须采用放射性指标限量为a类的装修材料。有些天然石材的设计选择要尤其注意,一般来讲,岩浆岩中的酸性侵人岩,如花岗岩,放射性含量较高;沉积岩中的碎屑沉积岩,如页岩,放射性含量也比其他石材高。花岗岩和页岩都不适宜选做住宅的装修材料。 (2)人造板材包括胶合板、细木工板(俗称大芯板)、纤维板、复合木地板等,是造成装修工程甲醛污染的主要来源之一。在设计选用板材时,一定要选用游离甲醛含量和释放量为e1类的板材;同时,房屋内门等最好不要选用复合材料大芯板或者九厘板来制作,尽量选择工厂加工好的成品门。 (3)涂料主要由胶结基料、颜料、填料、溶剂(或水)及各种助剂组成,一般用于内墙、顶棚、门窗、家具等物体的表面,是装修中使用面积较大的材料。按是否使用有机溶剂分为溶剂型涂料和水性涂料。溶剂型涂料多用于木器、金属表面的涂饰,含有大量挥发性有机溶剂,对室内环境污染较大,最好不要选用。水性涂料因其以水为稀释剂,所以挥发性有害物质含量较少。用量较大的内墙涂料,可以采用乳胶漆这类水性涂料,而木器涂饰也建议选用水性木器漆。 (4)胶粘剂和涂料一样,主要由胶结基料、填料、溶剂(或水)及各种助剂组成,胶粘剂由于粘接后被材料覆盖,有害气体迟迟散发不尽,所以对室内环境的危害比涂料还大,必须严格选用。在保证正常使用功能的前提下,尽量选用低毒性、低有害气体挥发量的溶剂型胶粘剂和水性胶粘剂。住宅装修不宜选用聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂(107胶)。 4.3设计方案实施效果 将控制室内环境污染的设计方案原理运用于某装饰公司的住宅装修设计中,在该公司2009年2-5月所承接的10项住宅装修项目中,遵循以上设计方案原理,有意识地在设计中采取了控制室内环境污染的措施。10户业主对于该装饰公司环境污染控制的设计方案均表示赞同,并有8户业主在工程竣工后,按照装饰公司的建议,聘请了专业的室内环境质量检测机构对室内甲醛、苯及总挥发性有机化合物等污染物含量进行了检测。检测结果显示,除了1户住宅室内甲醛和总挥发性有机化合物含量轻微超标外,其余7户住宅室内甲醛、苯及总挥发性有机化合物含量均未超标。这一检测结果充分说明,只要运用合理的装修设计方案,完全有可能控制室内环境污染物限量达到国家有关标准。 5结束语 虽然我国当前由装修造成的室内环境污染问题十分严重,但是随着公众环保意识的提高,从装修设计之初即对室内环境污染进行控制,同时规范和改进施工工艺,广泛开展竣工质量检测,相信在不久的将来,低污染的“绿色”装修一定能够进人千家万户。 设计装修论文:室内装修电气线路设计安装 摘要:随着人们的物质文化生活水平不断提升,人们对生活质量的要求也越来越高,室内装修行业也成了一块巨大的蛋糕。但是在装修的工程中,有很多的电气安装混乱,电气设计不够规范的问题,由于电气安装不合格导致的火灾事故时常发生。本文着重探讨一下室内装修电气线路设计安装的问题。 关键词:导线;布线;灯具;开关;插座 一、导线的选择 导线的选择应根据住户用电负荷的大小而定,应满足供电能力和供电质量的要求,并满足防火的要求。用电设备的负荷电流不能超过导线额定安全载流量。 一般按每户住宅的用电量在4~10kw的水平,每户进户线宜采用截面积为10mm2的铜芯绝缘线,分支回路导线截面不应小于2.5mm2铜芯绝缘导线。对特殊用户则应特别配线。为使所有的用电装置都能够可靠接地,应将接地线引入每户居民住宅,接地线采用不小于2.5mm2的铜芯绝缘线。在房屋装修中,所有线路都应采用铜芯绝缘线穿管暗敷设方式。 特别需要注意的一点是,许多住户在装修时将室内的线路、开关等都更换一新并加大容量,往往忽略了进户线,这将影响居室的供电能力并带来不安全的因素。 二、室内布线 室内布线不仅要安全可靠的输送电能,而且要布置整齐、安装合理、固定牢靠,符合相关技术规范的要求。内线工程的开展应以不能降低建筑物的强度和影响建筑物的美观为前提。室内布线的施工设计要对给排水管道、热力管道、风管道以及通讯线路布线等位置关系给予充分考虑。 室内配线技术要求:①室内布线根据绝缘皮的颜色分清火线、中性线和地线。②选用的绝缘导线其额定电压应大于线路工作电压,导线的绝缘应符合线路的安装方式和敷设的环境条件。③配线时应尽量避免导线有接头。因为往往接头由于工艺不良等原因而使接触电阻太大,发热量较大而引起事故。必须有接头时,可采用压接和焊接,务必使其接触良好,不应松动,接头处不应受到机械力的作用。④当导线互相交叉时,为避免碰线,在每根导线上应套上塑料管或绝缘管,并需将套管固定。⑤若导线所穿的管为钢管时,钢管应接地。当几个回路的导线穿同一根管时,管内的绝缘导线数不得多于8根。穿管敷设的绝缘导线的绝缘电压等级不应小于500v,穿管导线的总截面积(包括外护套)应不大于管内净面积的40%。 三、灯具的设计安装 灯具的高度:室内灯具悬挂要适当,如果悬挂过高,不利于维修,而且降低了照度;如果悬挂过低,会产生眩光,降低人的视力,而且容易与人碰撞,不安全。灯具悬挂的高度应考虑:便于维护管理;保证电气安全;限制直接眩光;与建筑尺寸配合;提高经济性。 灯具布置前,应先了解建筑的高度及是否做吊顶等问题,灯具的基本功能是提供照明。在设计中应注意荧光灯比白炽灯光照度高,直接照明比间接照明灯具效率高,吸顶安装比嵌入安装灯具效率高。灯具遮光材料的透射率及老化问题也应在设计考虑范围之内,选择光效高、寿命长、功率因数高的光源,高效率的灯具和合理的安装使用方法,可以保证照度并节约用电。 灯具现一般推荐采用节能电灯,如稀土荧光灯、三基色高效细荧光灯、紧凑型荧光灯(双d型h型)、小容量卤、钨灯等。灯具的选择视具体房间功能而定,如起居室、卧室可用升降灯,起居室、客厅设置一般照明、灯饰台灯、壁灯、落地灯等。厨房的灯具应选用玻璃或陶瓷制品灯罩配以防潮灯口,并且宜与餐厅用的照明光显色一致。浴室灯应选用防潮灯口的防爆灯。卫生间、浴室的灯具应采用防潮防水型面板开关。 安装灯具时,安装高度低于2.4m时,金属灯具应作接零或接地保护,开关距门框0.15~0.2m,灯头距离易燃物不得小于0.3m;在潮湿有腐蚀性气体的场所,应采用防潮、防爆、防雨的灯头和开关;灯具安装时应牢固可靠,质量超过1kg时,要加装金属吊链或预埋吊钩;灯架和管内的导线不应有接头;灯具配件应齐全,灯具的各种金属配件应进行防腐处理。 四、开关的设计安装 安装开关时,应注意开关的额定电压与供电电压是否相符;开关的额定电流应大于所控制灯具的额定电流;开关结构应适应安装场所的环境;明装时可选用拉线开关,拉线开关距地2.8m,拉线可采用绝缘绳,长度不应小于1.5m;成排安装开关时,高度应一致;开关位置与灯位相对应,同一室内开关的开、闭方向应一致;开关应串联在通往灯头的相线上;安装开关时,无论明装还是暗装,均应安装成往下扳动接通电源,往上扳动切断电源。 五、插座的设计安装 安装插座时,应注意插座的额定电压必须与受电电压相符,额定电流大于所控电器是额定电流;插座的型号应根据所控电器的防触电类别来选用;双孔插座应水平并列安装,不可以垂直安装,三孔或四孔插座的接地孔应置于顶部,不许倒装或横装;一般居室、学校,明装不应低于1.8m,车间和实验室距地距离不应低于0.3m。 插座宜固定安装,切忌吊挂使用。插座吊挂会使电线受摆动,造成压线螺丝松动,并使插头与插座接触不良。对于单相双线或三线的插座,接线时必须按照左中性线、右相(火)线,上接地线的方法进行,与所有家用电器的三线插头配合。 布置插座要充分考虑家庭现有的和未来5~10年可能要添置的家用电器,尽可能多安排一些插座,避免因后期发现插座不够用而重新改造电气线路,将电气事故隐患的概率降到最低。同时住宅内的插座应全部设置为安全型插座,在厨房、卫生间灯比较潮湿的地方应加上防潮盖。 客厅、卧室、厨房、餐厅,卫生间插座的安装高度及容量选择: 客厅:客厅插座底边距地1.0m较为合适。既使用方便,也能与墙裙装修协调,即使有的住户不搞墙裙装修,又能保持统一。另外,小于20m2的客厅,空调机一般采用壁挂式,那么这个空调机插座底边距地为1.8m。如客厅大于20m2,采用柜机插座高度为1.0m,客厅插座容量选择是:壁挂式空调机选用10a三孔插座,柜式空调机选用16a三孔插座,其余选用10a的多用插座。 卧室:住户在卧室装修中,用装饰板搞墙裙的比较少,故建议空调电源插座底边距地为1.8m,其余强、弱电插座底边距地0.3m。空调机电源选用10a三孔插座,其余选用10a二、三孔多用插座。 厨房:厨房是人们制作饭菜的地方,家用电器比较多。主要有冰箱、电饭煲、排气扇、消毒柜、电烤箱、微波炉、洗碗机、壁挂式电话机等。根据给排水设计图及建筑厨房布置大样图,确定污水池、炉台及切菜台的位置。在炉台侧面布置一组多用插座,供排气扇用,在切菜台上方及其它位置均匀布置6组三孔插座,容量均为10a。厨房门边布置电话插座一个,以上插座底边距地均为1.4m。 餐厅:餐厅是人们吃饭的地方,家用电器很少,冬天有电火锅,夏天有落地风扇等,沿墙均匀布置2组(二、三孔)多用插座即可,安装高度底边距地0.3m,容量为10a。装一个电话插座,安装高度底边距地1.4m。 卫生间:卫生间是人们洗澡、方便的地方。家用电器有排气扇、电热水器、电话机等。一个10a多用插座供排气扇用,1个16a三孔插座供电热水器用,底边距地均为1.8m,尽量远离淋浴器,必须采用防溅型插座。电话机插座底边距地1.4m。装电话机的原因是人们在洗澡或方便时,仍然能与外界保持联系,使用方便。 设计装修论文:建筑室内精装修工程设计管理 摘要: 社会经济的快速发展为房地产业的发展提供了良好的机遇,房地产业高调崛起,并逐步实现了住宅产业化目标。生活质量的提高使得人们对生活的追求不仅仅只是停留在物质层面,转而对美好事物的追求更加强烈。本文以建筑室内精装修为基本出发点,并结合实际案例,系统的论述了建筑室内精装修工程设计管理的要点,希望可以对进一步规范建筑室内精装修工程设计管理,提升设计管理水平起到一定的作用。 关键词: 建筑;室内精装修;设计管理 1引言 建筑室内精装修工程与简单的装修工程相比,所使用的材料性能好、价格相对较高,既可以满足用户的审美需求,同时兼顾使用功能。随着人们对建筑室内装修的效果和质量要求越来越高,建筑室内精装修工程管理变得越来越重要,尤其是对建筑室内精装修工程设计的管理水平的高低不仅直接影响到室内精装修的质量,同时还会对室内精装修企业的经济利益产生重要的影响。因此,加强建筑室内精装修设计管理工作具有重要的现实意义。 2结合实际案例论述建筑室内精装修工程设计管理要点 本文所选取的建筑室内精装修工程项目设计管理包括方案设计阶段管理、施工图设计阶段管理,以及项目验收阶段的管理。其中方案设计阶段的管理重点论述的是设计任务书编制及设计供应商选择,而施工图设计阶段管理重点阐述的是设计图纸优化以及审查,最后项目验收阶段重点论述了装修项目设计质量管理,并引入了限额设计的概念。 2.1设计任务书编制与设计供应商选择 在编制设计任务书时一定要全面的收集各种资料信息,为设计任务书编制提供充足的信息资源,一份相对完善的设计任务书应该包含有工程概况、设计内容、设计风格、装修标准、装修技术与设备以及成本预算等内容。本项目的设计风格主要为新古典主义高层住宅,并且在延续建筑中采用了ArtDeco设计风格,项目用地面积高达65996平方米。而该项目案例中的设计内容需包括主推户型样板房设计,项目配套会所包括售楼处的设计以及项目公用部位诸如电梯厅、走道以及门厅等装修设计。 2.2设计图纸优化与审查管理 由于论建筑室内精装修工程设计工作任务量大且复杂,需要各种专业的设计人员的密切配合,并由专业的技术人员介入参与到室内精装修设计中,增强设计图纸的深度和广度,对设计方案的细节部分进行优化和改进,确保设计方案的可行性。并且设计方案包括硬装设计以及软装设计都必须根据国家行业设计规范饭和验收规范进行优化和改进,使其切实符合国家及项目所在地有关建设工程勘察设计管理法规和规章制度。特别注意软装设计方案的优化,根据市场需求,对装修色彩、样式进行适时的调整,以满足用户的需求。 2.3设计材料管理 设计材料是关乎设计成效的重要因素,室内精装修工程对设计材料质量和性能要求更高。设计人员在选择设计材料时,应首先考虑材料的实际性能和质量,严格按照国家相关要求和标准挑选合适的设计材料。在确保设计材料质量的同时,尽可能的降低设计材料成本,最大限度的确保装修企业或单位的合法经济利益。 2.4设计变更管理 由于建筑室内精装修工程设计包含的内容比较多且复杂,在实际的设计工作中,经常会因为各种因素的影响需要对原有的设计方案进行变更以满足现实的需要。装修设计方案中任何一处变动都会牵涉到各个环节的利益。该项目由于在前期公司后期服务跟进不够,导致设计变更较多。为了保障设计的有效性和科学性,公司后期更换了设计单位,并对部分的设计图纸进行了调整和优化。 2.5设计成本管理 设计方案直接决定了建筑室内精装修工程成本的高低,更关乎施工企业的经济利益。因此,需要采取必要的措施对建筑室内装修设计成本进行有效的控制与管理。可以采取限额设计的方式对设计资金进行整合和优化,确保资金能够有效利用,减少或避免资金浪费现象的发生。此外,由于装修材料价格会随着市场的变动而不断波动,因此,设计材料采购人员应该密切关注装修材料市场,实时掌握市场材料价格变动趋势,并制定完善的设计材料价格体系,同时做好价格差分析及时向有关领导反映,为日后的工程项目结算以及后续工程的成本控制提供重要的依据,提高设计成本控制与管理的质量和水平。为了更好的控制装修项目成本,应积极推行限额设计,建立健全设计经济责任制。设计人员在充分了解和掌握装修项目预算定额以及费用定额的基础上估算出装修材料费用,并对投资限额进行合理的分解和使用,切实确保装修设计成本满足初步设计愿望。 3结语 建筑室内精装修工程设计管理工作具有多变性、长期性以及复杂性的特点,需要相关管理人员坚守持之以恒的管理理念,在管理工作中不断总结经验,根据管理的实际需求,适时调整和改进管理方案。同时,设计单位应不断强化管理人员责任意识,明确各个管理人员的工作内容和责任范围,督促他们树立成本意识,加强对建筑室内精装修工程设计管理的成本管控,在兼顾设计质量和效果的同时,切实统筹企业经济和社会效益,进而促进建筑室内精装修行业的可持续发展。 作者:钱建星 单位:中外建工程设计与顾问有限公司 设计装修论文:商业空间装修工程设计研究 文章首先简要分析了商业空间装修工程设计应遵循的几点原则,在此基础上对商业空间装修工程设计中的相关问题进行论述。期望通过本文的研究能够对促进商业空间装修工程设计水平的提升有所帮助。 一、商业空间装修工程设计应遵循的几点原则 1.功能性原则 功能是空间设计首要考虑的原则,在商业空间装修设计中,要充分考虑到商业空间的定位,根据空间实际情况,进行装饰装修设计,确保空间与功能达到协调统一。 2.经济性原则 商业空间装修工程设计要响应国家节能降耗的号召,根据建筑所在地的地理、气候、通风条件,对空间装修进行设计,降低空调能耗;设计师要优化采光设计,降低照明成本;选用耐用、环保、可靠的装饰装修材料,降低商业建筑使用过程中的维护成本。 3.个性化原则 为了避免商业空间装修设计趋同化发展,应当彰显设计的个性化、差异化,使空间装修主题符合当地历史文化特色。同时,空间装修设计还要满足顾客心理需求,坚持以人为本的原则创建舒适的购物环境,提高空间装修的艺术价值和使用价值。 二、商业空间装修工程设计中的相关问题 1.空间装修工程中的规划设计问题 (1)主动线设计。入口是商业建筑主动线的起始位置,主动线应当能够确保商业建筑内的客流量均衡对冲流动,其装修定位必须与商业建筑的规模、形式相匹配。主通道是主动线的过渡段,它具有承前启后的作用,在对主通道进行规划设计时,必须充分考虑客流的输送问题,要保证设计出来的主通道可以将从入口进入商业空间的人流输送至各个副动线及不同的空间区域当中。(2)副动线设计。在商业建筑中,次要通道全部都是副动线,其通过与主动线的连接,可以将进入商业空间中的消费者引导至各个购物空间内,从而使人们在商业空间内的商业活动能够沿着主动线与副动线展开,并维持客流在商业空间内的均衡流动,以此来确保不同空间区域内客流的平衡。(3)中庭动线设计。在商业建筑中,中庭是整个建筑中最具代表的核心区域,也是绝大多数消费者视线的焦点所在,还是商业活动路线的起末点。通过对中庭动线的合理规划设计,可以对消费者起到引导的作用,从而使消费者到达不同的功能区域,并使客流的消费行为在不同的空间区域中完成转换,由此能够实现商业建筑经济利益最大化的目标。以某商业建筑为例,它在主动线的规划设计中,围绕了不同商铺之间的线性与环绕性,由此使得位于边沿的商铺全部能够直接面向规划路,各个商铺之间以廊道作为平台,通过该平台,可以使消费者在动线上产生互动,各商铺的入口与主通道通过廊道与主动线之间结合成为一体,这样在整个商业空间内便没有死角商铺,各商铺均有两个主题中庭动线,有助于拉动客流动线,这样能够使消费者在不同的商铺中驻足停留,进而达到促进消费的目的。 2.中庭空间的装修设计问题 (1)空间划分。在商业建筑中,对中庭这一主要的空间区域进行具体划分时,必须充分考虑建筑的商业功能。通常情况下,中庭会跨越多个楼层,而各个楼层的商业功能均有所差别,有的楼层中还会有多个不同的商业区域,所以在中庭空间设计时,应当将这些不同的空间区域整合出一个共性,在共性中借助空间层次的合理划分展现出不同的主题特色,从而使整个商业空间的装修更具观赏性。(2)中庭周围的路线设计。在对中庭周围的路线进行设计时,应当尽可能将路线设计成发散式或是纵横交错式,由此可以形成交通枢纽。(3)造型与材质。中庭的造型及其材质,可以采用不同的设计手法进行处理,同时可以使用一些广告来丰富中庭的空间层次,借助墙面材料、灯具和广告装饰,可以营造出三维空间,由此能够进一步增强商业空间的氛围,不仅有助于美化商业建筑的形象,而且还有利于企业品牌的宣传。例如:某商业中心,它的每个馆均有两个大型的中庭空间,顶棚采用了可滑动式天窗设计,由此实现了自然通风和采光,在底层引入了一些休闲娱乐项目,有效促进了客流的渗透,为商业空间营造出了一个轻松、愉悦的购物环境。同时,在设计过程中,运用了绿色生态化设计理念,加入了一些绿色主题景观设计,给人们带来一种回归大自然的感受。 3.空间装修中的照明设计问题 照明环境是空间装修的亮点,既可以起到引导客流的目的,又可以让消费者清晰看到商品的细节,营造舒适、敞亮的购物环境。在空间装修中,要在强调节能省电因素的基础上,从不同动线空间考虑照明设计。以某商业城为例,其照明设计力求保持空间的通透感,针对具体区域的实际情况合理选择光照的色温和显色性,有效权衡照明成本与照度需求;该商业城在客流量大的区域,采用专业筒灯和光带,确保功能空间布光均匀;照明设计中对筒灯进行防眩处理,利用不同照度、光色以及明暗对比的手法,营造和谐的照明氛围;综合考虑商业空间装修结构,设置现场光带,增强空间的层次感和功能导向作用。 结论 综上所述,商业空间装修工程设计是一项较为复杂且系统的工作,在具体设计时,除了要考虑到空间规划问题之外,还要对中庭空间和照明设计予以重视,通过合理可行的设计方法,彰显出商业空间所独有的功能性特点,为整个商业建筑营造出轻松、愉悦的购物氛围。 作者:许必强 单位:宁波建乐建筑装潢有限公司 设计装修论文:装修工程环保节能设计研究 1建筑工程装饰装修过程中的环保问题 我国在建筑装饰装修环保技术上停留在发展阶段,尤其是在技术和建材上还是处于研究阶段,没有真正落到实处,因此,我国加大了对装饰装修环保产业的管理力度。但从目前的情况看,我国在该领域的软实力还有待加强,环保产业设计与社会建设之间相互冲突,且在装饰装修的环保规定上与实际环保装饰能力存在一定差距,很多环保指标都无法满足装饰装修工程。比如在建筑材料中,有害指标与国家相应指标没有统一,需要我们对技术和材料进行相应的创新。 2在建筑装饰装修过程中加强环保设计 在当前的建筑工程装饰装修过程中,为了能更好地落实节能环保设计,必须采取有效的措施,以更好地推进各项工作的顺利开展。 2.1践行建筑工程的节能环保设计理念 目前,为了能更好地在建筑装饰装修过程中践行节能环保理念,必须在设计过程中不断改变传统的思想观念,并以节能环保理念作为根本指导方针,不断促进设计策略在工程中的实现,以便能更好地开展相应工作,不断提升建筑工程的设计水平。同时,只有在满足建筑使用功能和舒适度的前提下,加强对资源的重视程度,可有效降低高耗能的装饰装修,而在设计方案中,设计人员必须有效依托建筑工程结构,尽量避免拆散墙体,以免出现不必要麻烦,最大程度地降低资源的消耗,从而为人们提供最舒适的居住环境。 2.2建筑材料的选择 为了能够更好地践行节能环保理念,必须选用经济、节能环保的材料,不仅要求建筑材料具有一定的美观性和耐久性,还必须关注材质问题,选用各种节能环保型材料,避免其对人体带来各种不利影响。同时,还应防止室内环境出现污染问题。因此,笔者认为,只有从以下2个方面入手,才能在建筑装饰装修过程中实现环保:①选择少加工的材料,且材料材质一定要保持天然或可长期使用,且可回收利用。比如,可以在建筑设计中将竹席作为吊顶和墙面装饰的材料,还可利用竹席的色彩和质感配合多变的图案,给人一种全新的感觉,营造一种良好的环境气氛。②建筑工程的装饰装修材料不仅应具有全新、独到的材质,还应具备节能环保、经济的特征。只有这样的材料,才能在建筑装饰装修设计中得到最广泛的运用。此外,在工程设计中,还可采用柳编的整体墙面材料、家具,减少对木材的使用,起到节能环保的效用,不仅美观大方,而且经济实用,有利于为人们营造舒适的居住环境。 2.3装饰设计中的灯光设计 只有切实注重新型技能、技术的运用,才能从根本上减少有害物质的排放,保障人们的身心健康。比如,在室内设计过程中,一定要注重LED灯的运用,这样不仅可起到节电的作用,还不会产生任何有害物质,从而实现室内灯光设计的环保模式。在建筑工程的设计过程中,一定要灵活运用灯光设计,这是因为灯光设计是建筑工程节能设计的重要组成部分,所以,设计人员必须提升自身的环境保护意识,根据建筑室内的特点进行设计,注重自然灯光,可进行直接照明,并选用节能灯具,淘汰现有的白炽灯,以达到节能降耗的目标。 2.4运用简练的装饰手法 在装饰装修工程中,一定要灵活地运用简练装饰的手法,切实注重设计技术的策略研究,从而在看似平常的环境中为人们营造良好的居住氛围。尤其是在办公、餐饮或娱乐场所中,可选择一些简练的装饰手法,尽量减少各种烦琐的设计,这样不仅可减少对材料和能源的消耗,还能为人们营造良好的居住环境,切实提升设计水平。 2.5注重装饰设计的整体规划管理 在建筑工程设计过程中,要加强对施工过程的管理,在动工前期必须进行材料清单的预算处理,逐步细化各种装饰工程所需的材料用量。只有这样,才能使建筑工程材料得到充分利用。此外,我们还应尽量采用环保的装饰材料,做好施工现场的管理工作;不断加强对施工人员的管理,切实做好工程细节工作,从而更好地促进建筑装饰施工的顺利进行。 3结束语 在当前的建筑装饰装修过程中,必须对建筑装饰装修过程中存在的问题进行分析,从而更好地推动建筑工程不断发展。 作者:王文中 单位:常州中泰装饰工程有限公司 设计装修论文:防火设计装修工程论文 1装修工程中所带来的火灾因素 1.1建筑室内装修增加了火灾荷载,加速火灾的蔓延 进行建筑室内装修时,由于美观或者是使用功能的需求,使用一些易燃的装饰性材料等,这样一来就会增加火灾的荷载,从而导致在火灾发生时加快了火灾的蔓延速度以及延长了火势的燃烧时间。在当前很多房屋内部的装修中,都会采用到易燃材料,尤其是房屋的吊顶、天棚等处。一旦火灾发生,则会顺着天棚和墙体不断蔓延。由房间内部快速蔓延至走廊上,并沿着走廊到敞开的楼梯间、电梯井、管道井等,造成火势扩散。这样一来就完全阻碍了室内人员的疏散,大量的可燃物体带来了大量的火灾烟雾,极易导致人员的伤亡。加上火灾蔓延速度极快,则更加难以保证人员在短时间内迅速撤离。 1.2产生火灾的隐患增加,导致火灾快速扩散 建筑装修过程中,由于在不同的部位会才用到不同的材料,而这些材料的使用以及施工,则会导致火灾的发生隐患增加。尤其是在各类装修材料的燃烧过程中会放出大量的热量以及浓烟,严重带来人员的伤亡。此外,当室内温度由于装饰材料的燃烧上升到600摄氏度时,则会引起建筑火灾的轰燃效果。这一现象发生迅速,给火灾的营救工作带来了很大的困难。尤其对于有些装修材料而言,燃烧时不仅会产生大量的浓烟也会排放出一些有毒气体,这就极大程度上威胁了人员的生命安全。由于浓烟阻碍视线,使得火灾现场能见度极低,这将延长营救的时间,且降低室内人员的疏散速度。由于装修材料的选择以及装修格局的布置,都将会对火灾现场的疏散以及人员安全带来极大的影响。 2当前我国建筑装饰工程中存在的防火问题 2.1装修无法满足国家法律的规定 我国《消防法》对于房屋整体的消防设计与施工都有着明确的规定,对于建筑材料的选用等也都做出了相关规定,设计人员必须按照相关的条文要求对建筑装修中的主要构件进行设计。同时消防图纸及相关的资料也应该报送至公安消防机构审核,经过审核合格方可进行施工,建设行政主管部门在未取得消防设计审核合格的情况下,不得颁发施工许可证。然而在实际装修过程中,很多设计人员却并未完全按照要求进行设计,相关审核程序也并未完全按照规定来进行。在建设过程中各种违章装修的现象时有发生,而很多业主以及建设者的消防意识薄弱也导致了装修中不按照设计图纸进行的现象,从而进一步导致装修设计中的相关防火措施无法真正落实。 2.2装饰材料的选用问题 当前建筑市场上的各类建筑装饰材料种类十分繁多,但质量却相去甚远。各种材料供应商之间的恶性竞争导致了市场上建筑装饰材料的防火安全性能存在很大的问题。许多建筑装修材料不具备规范规定的耐火等级,虽然价格比较低廉,但实际使用过程中极易发生火灾事故。加上在室内装饰过程中又存在很多的可燃物质,就进一步加剧了火灾的危害程度。建筑装饰装修设计人员在对建筑的装饰材料进行选择时,必须兼顾到建筑材料的防火性能以及相关的经济性需求,从这两个角度去进行设计,才能真正保证装修工程材料的防火安全,减少火灾隐患。 2.3装修工程的施工无法完全实现设计的防火要求 在进行室内装饰装修工程的施工时,虽然一开始的装饰设计工作做得比较完善,但有一些工程却由于施工作业队伍的人员素质良莠不齐导致,导致无法真正落实装修设计中的防火设计要求。很多装修施工单位往往是临时组建的人员整体素质不高。很多施工单位为了实现更多的经济效益,缩短工期,对已经设计的图纸擅自修改,尤其在电气线路、管道防火保温等隐蔽设计上,不顾消防安全,自行更改设计,从而加重了火灾隐患。因此建筑装饰装修的防火设计,并不能仅仅从设计的角度出发来考虑,还需要考虑到施工单位的需求,从而在满足防火性能的基础上,尽量降低施工的难度和成本。在施工过程中也需要更好地与之对接,从而更好地传达设计意图,明确室内防火的要求。 3建筑装饰装修过程中的防火设计方法 在进行建筑的装饰装修过程中,需要对其相关的使用功能、施工经济性以及防火安全性进行全方位的思考,从而更好地兼顾建筑装饰的需求,同时也需要满足现行各类防火设计规范的规定。具体而言在进行建筑的装饰装修设计时,需要考虑到以下几点。 3.1必须正确处理装修效果和使用安全的矛盾 为了满足建筑的装饰装修效果,往往会需要才用到一些色彩艳丽但是比较易燃的材料,如墙面的壁纸,天花板上的吊顶装饰等。然而对于建筑装饰的消防安全性而言,则最好是采用一些水泥、石材、陶瓷、金属等不燃材料最安全。因此,在进行装饰装修的设计过程中,必须兼顾到装修的效果以及使用功能和防火安全性之间的关系。一方面,既不能为了防火性能的提升而一味采用那些不可燃的物质,另一方面也不可为了装饰的美观性而忽视了防火的要求。如果片面追求装饰的色彩和效果,大量采用可燃物质进行装修,则必然会提高火灾发生的可能性以及后期的火灾危害。有的室内装修顶棚采用胶合板贴壁纸,墙面采用泡沫塑料蒙装饰布,地面铺化纤地毯,这样一来房间内布满了可燃物质,平时对人体健康就不利,万一发生火灾,则会加快火灾的蔓延,后果更不堪设想。 3.2建筑外立面的垂直和横向防火设计 建筑外立面的装修中,也需要考虑到建筑防火的要求。防火设计主要是通过外部的喷淋系统或是水幕系统,通过相关热辐射的隔断,在垂直方向上防止火灾的蔓延。一般而言,可以通过在外立面的喷淋系统上增设用于保护外立面的喷头,从而保证火灾发生时,通过相关的喷头阻隔,防止火灾发生层的火势向上下各层蔓延。对于高层建筑等火灾危险系数较高的建筑,则可以通过水幕系统的布置,当发生火灾时通过水幕的阻隔,在建筑的垂直方向上形成隔离带”阻止火势通过外墙从竖向蔓延,避免立体火灾的形成。除了对于建筑外墙纵向上的防火装饰设计外,还需要从横向上对火势进行控制。可以在装饰设计时,考虑在防火分区的位置即防火墙的位置横向增加防火分隔墙的宽度,即在每个防火分区防火墙跨越玻璃幕墙的位置,防火墙两侧横向增加防火墙宽度,使防火墙在玻璃幕墙的位置形成“T’,型防火隔离带。从而保证在火灾发生时,能够很好地利用纵向和横向的双向保护,防止火灾的进一步蔓延。 3.3装饰工程中的防火重点部位设计 建筑装饰工程中有很多极易发生火灾的部位或是在发生火灾后,带来的损失极大的部位,需要在装饰时进行重点的考虑。对于建筑的吊顶而言,最好是优先选用符合一级耐火等级的吊顶。如轻钢龙骨石膏板吊顶等不易燃的材料。根据实验表明,火灾发生时如果并未蔓延至房屋的吊顶部位,则不易产生轰燃的现象,能够更加有利于火灾现场人员的疏散。另一方面,可以通过对吊顶的内部空间进行防火隔断处理,更好地满足防火的需求。如某工程中采用拉法基75系列墙体轻钢龙骨做防火隔断骨架,在骨架填塞防火矿棉,轻钢龙骨外包12厚耐火纸面石膏板,隔断的燃烧性能达到A级。在建筑的灯具以及各类固定的装饰物品的设计和布置时,则需要考虑到相关的装饰物的材料。由于灯具靠近热源,因此塑料、化纤、天然织物、竹木等材料一般都需要经过阻燃处理才能达到要求,从而更好地实现室内装饰过程中的防火。 3.4相关防火隔断的设计 装饰装修中应注意隔断的要求,通过合理的装饰设计,满足防止火灾蔓延的要求。如为了防止一块玻璃跨越了两个防火分区,则可以通过在装饰过程中可以通过在防火层上现浇一道钢筋混凝土地台反梁,地台上设置不锈钢栏杆,地台外贴花岗石饰面,并对地台与幕墙之间的缝隙也进行防火胶封闭。从而既能满足防火隔断的需求,又能满足装饰的美观需求。另一方面,在在装饰过程中需要注意,不能遮挡住消火栓,同时应该采用明显的颜色更好地标识出消火栓的所在部位,同时应注意不要阻挡了疏散通道。 4结语 近年来,随着建筑装饰要求的不断提高,防火安全也受到了一定的威胁。火灾的发生将严重威胁到住户的人生和财产安全。各建筑装饰工程的设计人员都必须考虑到建筑防火性能的需求,从正确处理装修效果和使用安全的矛盾,建筑外立面的垂直和横向防火设计,装饰工程中的防火重点部位设计以及相关防火隔断的设计等方面,加强建筑装饰中的防火设计。更好地满足建筑防火安全和居住美观舒适的需求。 作者:陈新俤 单位:福州联丰建筑装饰工程有限公司 设计装修论文:组织设计建筑装饰装修工程论文 1小型建筑装饰装修工程的施工特征 1.1实施工程的可替换性 小型装饰工程可替换性表现在小型建筑装修完成后所用的材料更符合易拆卸的性质,便于进行二次重装。相对于大型的装饰装修工程及建筑工程来说,小型的装饰装修工程在装修周期上,在比较短时间就需要要二次装修,差不多5年的时间就需要小型的整修一下,5—8年就需要进行一次大整修。正是因为小型建筑装饰装修的这个特点,我们的施工工程既要安全坚固,也要方便我们拆换。 1.2完成工程的时间短 相比较大型建筑装饰装修工程与建筑工程来说,小型建筑的装饰装修工程的施工工期要短好多。根据装修的面积上划分,虽然装修的面积小型装饰装修的面积要求低于一千平方米,但在装修选材方面却需要超过大型装修下大工夫,要求更繁杂的品种,更高的品质。因此,组织设计的项目拟定性与精准度方面要求的更加的严格。在我们小型建筑装饰装修过程中,我们既要考虑新材料的加固,也必须考虑到以前的装饰物的拆卸,这也是跟大型装饰装修有区别的一点。 1.3更具美观性 小型建筑装饰装修在美观性方面有其特殊要求,要在不足一千平方米的有限装饰面积里展示更多、更具内涵的东西,就必须在美学的方面就提出更高的要求。为此,在施工过程中,我们不仅要考虑经济实用性,也还要考虑空间位置的摆放,让其更具美感,为了达到这个目标,我们在进行组织设计的时候就要相应的把这些放入其中的考虑范围。 2小型建筑装饰装修工程时施工组织设计的编制要求 在编写施工组织设计的过程中要基于小型装饰装修工程的特征来进行。 2.1可操作性的要求 我们在承接装修工程时,首先要提前计算出该工程需要施工的人员数量,并且做好备用人员的计划。这样不仅能够在施工中遇到一些事先没有预料到的意外情况时,有专业人员能够到岗上任,保证施工效率的正常进行。而且要事先分析施工过程中可能出现的问题,做好相应的准备,从而确保了组织设计的可操作性。 2.2针对性的要求 在施工工程概况、施工部署上的编写,我们必须按照当时的招标文件、建筑标注要求如实编写,不可以扭曲事实。而且在招标的过程中,我们对进行招标的单位要做出工期跟质量要求的保证,我们在组织设计的编写中也要强调我们保证。在此基础上,编制的组织设计里面的内容必须是符合法律法规,都要严格按照招标方招标的要求编写。同时,如果我们预计到在施工中可能会发生的施工问题,我们也要在组织设计的编写时做出特别说明,当然,我们也要提出相对应的解决方案,这样的组织设计方案才能让招标方看到我们的实力与诚意。所以,我们在编制组织设计时,既要按照招标文件的要求编写,也要按照我们建造工程时的标准来编写,这样的编写才是真实可靠的。 2.3环保性的要求 首先,在小型建筑装修工程施工时,必须严格按照国家和地区对建筑行业关于环保问题的相关规定。本着给我们的社会人群营造碧水蓝天的生活状态的原则,对可能会造成的环境污染的操作步骤做好相应的解决方案,要做到最大程度的降低因为我们的工程给环境带来的伤害。在材料的选择上必须选择符合国家安全标准的材料。如果到时候威胁到设计方的利益时,我们要与之做到有效的交流沟通,在材料的选择上达成共识。在其他的边角料的选择工业上不能放松关口,我们一定要选择正规厂家的产品,使我们建造出来的工程是具备环保性的装饰装修工程。 3总结 结合上述所讲的,小型建筑装饰装修工程的施工组织设计是非常重要的工作经济、环保、美观、效率上都提出了更高的要求。为了使我们的施工工作更加的顺利,装修工程更符合我们企事业单位的要求,为此我们更加要重视我们施工组织设计工作。在施工组织设计的编制时一定要按照标准认真设计,遵照可操作性、针对性、环保性的原则,装修设计者和施工者发挥最大的作用。 作者:莫圣杨 单位:柳州城市职业学院 设计装修论文:小户型装修设计论文 一、小户型公寓发展现状与未来 (一)小户型发展的现状 当前,我国城市人口快速增长,预计到2025年国内城市人口比例将提升到70%,接近10亿人。随之而来的是城市房价逐年攀升,住房压力将越来越大,短期内并无缓解的趋势。为此,国家加大调节力度,其中2006年出台的《关于调整住房供应结构稳定住房价格的意见》中就提出了90m2以下住房须占项目总面积7成以上的“硬指标”。同时,随着低碳生活的倡导,小户型的节能特点使其成为低碳社会发展的宠儿,小户型发展将成为城市公寓的主体,因此,小户型的设计装修将具有较大的市场,其设计与装修创新也将成为未来设计者要关注的重点问题。 (二)小户型发展的趋势 1、小户型发展规模化。 过去小户型公寓多因自身条件限制,很多小区仅仅设计一栋楼甚至一个单元的小户型。原因是这些项目往往占据市中心优越地段,符合一些对地段有追求,又难以承受该地段楼盘总价高的自住客源。未来,随着住宅小区向社区规模化发展,加上城市年轻人口的涌入以及几代同堂的大家庭的减少,客源将越来越多地关注小区的规模。因此,未来可能出现一些以小户型为主的社区。 2、小户型设计的人性化。 过去,小户型公寓过去往往为一梯十几户,居住方便性受到很大限制,而未来,随着小户型成为城市居住形态的一种,小户型产品的平面户数可望减少,体现以住户方便为本。同时,在面积控制的前提下,户型设计也将更趋人性化与个性化。 3、设计与装修日趋功能化。 过去,小户型产品多称单身公寓、酒店式公寓,但由于产品设计缺陷,缺乏合理功能布局,导致居住不便、出租困难。目前,购房者的需求将驱使发展商关注产品功能布局,细分客户群体要求,使之符合市场需求,更加具有投资价值。 二、小户型在设计装修上的特点 (一)客户群的特点及其要求 小户型的居住对象多半是单身的年轻人、新婚夫妇或独立生活的老年夫妇。其中,50~60m2甚至30~40m2这类超小户型主要以单身青年为主,50~60m2以上相对较大的小户型住户群则以小家庭单元为主。如在北京地区的租赁市场调查中显示,一居室最受欢迎,其租金集中范围在1200~1600元,主要为解决基本居住问题,需求人群多为28岁以下年轻人。年轻人具有思维敏捷,接受新事物能力强,追求新、奇、美、乐,崇尚个性等性格特征,所以,小户型的布置应以简洁、时尚、舒适为主,实用与装饰并重,并留有余地,为住户展示自身个性提供条件。与年轻单身住户群相比,老年和家庭单元式住户则具有相对稳定、活动较单一等特点,室内的静态休闲较多,对居住功能要求程式化,对储藏空间的需求量更大。总体而言,会选择小户型的住户群一般对自身舒适度要求较高,而对社交功能的要求则相对薄弱。在户型设计时需结合小户型“小”的本质,综合考虑以上不同住户群的特点,合理地“有所为有所不为”,不为者是为不同人群的不同需要保留多种选择的可能。而在小户型装修中,则需要在满足使用功能的前提下,针对不同住户群的特点体现其特质。 (二)与大户型设计的本质差异 大小户型的本质区别还是的空间上以及消费者的关注点上。和小户型相比,大户型一方面其客户对象具有一定的经济基础,对于居住的要求较高;另一方面由于其在面积上有更多的发挥余地,在满足实用功能的前提下,更多的以舒适为主,当然这也为大户型的装修提出了更高的要求。与大户型不同,小户型空间小,客户对小户型的要求方向与大户型也不同,在设计上强调主要的功能,兼顾光线与舒适度;在装修上注意"轻装修"原则,就是在有限的预算下,居家空间的实用机能应以家具配置才是装潢的首要重点,用最少最精的家具制造最精采的小空间。以人为主,收纳为辅,在可能的条件下空间要做大,坚持简单化设计。 (三)在设计表达风格上的特点 小户型的设计与装修的风格表达上要坚持实用化与简约化,小户型较小的空间布局首先要满足生活方便的需要,不能因为一些繁琐的装修与过于大而全的功能导致空间的过度使用,这样就背离小户型设计的初衷;在功能上要追求集成化,让各种功能如写字台与床铺的功能结合,进行空间的分解与整合等达到这样的目的;在设计上还要追求个性化与创新化,当前我国的小户型设计与装修问题研究还不深入,对于一些不规则小户型的设计如钻石型等缺乏经验,需要我们在设计上追求更加创新性与个性化的设计理念。同时,作为我国文化背景之下的小户型设计,还要充分考虑到我国居民对居住的实际要求与国外的小户型设计不同,审美角度与偏好也有差异,例如:对于风水与规则的要求等。所以要结合我国居民的要求以及文化背景的差异,逐步得到消费者的认同。不宜过于创新或者直接克隆西方的产品设计风格。 三、小户型设计与装修的现状 (一)当前小户型设计的情况 当前,小户型发展非常迅速,但对于设计问题很多人士表示担忧,甚至担心未来几十年以后这些小户型房产是否会成为消费者手中的烫手山芋,这主要是介于对小户型目前的设计与装修水平的担忧造成的。目前,虽然小户型数量庞大,但是市场上缺乏各种适合小户型的专业化集成设备如整体浴室、整体厨房等的支持,这样就让设计与装修阶段的设计师花费很多时间和精力,也影响了小户型的发展。 另外,虽然我国小户型产品设计的基本原则已经明确,但是在具体的设计中缺乏创新,基本上是低水平的克隆为主。同时,缺乏专业化标准和相关研究,小户型发展比较快,在研究上或者标准设计上相对不足,设计、施工、装修等系统化程度太低。 (二)小户型设计存在中的问题 1、设计与装修脱节。 国内的建筑设计与室内装修一般都是分开进行的两个过程,甚至是互无沟通的两个设计班底。良好的、考虑周全的前期建筑设计能减少装修和后期使用中资金和能源的浪费。另一方面,装修的时候要对原来的设计进行修正,同时因为不了解设计理念,装修难以实现初期设计时的基本理念。 2、空间设计缺乏弹性,不符合个性化要求。 由于小户型设计时对居室的尺度大小有所限制,为满足不同生活模式的需要,可以采取灵活的设计方法满足不同尺度的空间需求,针对具体的使用要求,给予灵活的空间设计余地是非常重要的。 3、缺乏人性化设计。 小户型公寓中大多是宾馆标房式的一室户房型,无独立厨房、无日常起居的活动空间,往往只具有通常集体宿舍的功能和旅店暂住的功能,而缺乏日常居家生活的功能。这类标房式房型,实际上就降低了作为居住物业的使用价值,因为即使是酒店式公寓,其毕竟还是供人居住生活的“公寓”,而非“酒店”。 4、结构负责多样。 小户型中还有不少三角形、斜边形、不规则多边形房型,且只有一面能采光,一旦分隔,便形成暗室暗间,无任何自然通风采光。小户型中储存空间的严重不足,房型设计与装修设计时,未能充分利用有限的空间,未能做到“麻雀虽小、五脏俱全”的小而全、小而精。这同样影响到小户型的居住功能。 四、小户型设计与装修的策略 (一)探求小户型创新设计方向 1、追求家庭的温馨氛围 缺少的才是最珍贵的,小户型都是一些单身或者刚成家的年轻人,经济能力有限,为了追求家庭的温馨而投资买房。所以,设计与装修要充分理解客户的文化心理需求,坚持让较小的空间营造集约型的氛围。在具体的设计中要重视整体感。在色彩的运用上最好用明快色彩或素色,吊顶要少做或不做。功能要齐备如看电视、阅读、吃饭、健身都要有各自空间。尽量不使用硬隔断,通过一些软性装饰来区分空间就好,如用珠帘来分清客厅和餐厅等。对于灯饰的使用上,反而应该多花点心思,利用灯饰来营造居室的效果,形成不同的视觉空间,如射灯、落地灯、壁灯、台灯等。现代家庭对于布线有更高要求,网线、电路要考虑得细,温馨的家才会更实用、更科学。 2、注重小户型的健康性 小区住宅的健康性体现在容积率低,绿化面积大、采光性好、通风好以及建筑材料符合环保要求等方面。同时要重视住宅的安全性能以及与自然的交融程度,与邻里交往以及各种健康要素。小户型房屋当前存在的一个很大的问题就是缺乏健康性,很多小户型由于实行一室一厅的结构,导致只有阳台能够采光,通风性能不佳等问题,这些需要我们通过创新的设计予以克服。 3、注重小户型的舒适性 长期以来,小户型的设计往往以牺牲居住功能为代价,没有独立的厨房与资源活动的空间。其实这不符合小户型的主要客户——年轻人的需要,现状的年轻人对于居住的要求较高,对于生活的品味以及私人空间的要求细致,需要能够独立划分各种功能区,提高居住的舒适度。 4、小户型能够张扬个性 当前的年轻人对于个性的要求比较高,而且性格张扬,对于新的事物接受能力强甚至乐于追求新鲜的事物。所以,小户型产品的设计要迎合年轻人的喜好,进行创新的个性化设计,背景SOLO一个20平米的大阳台,一个透明的玻璃楼梯等等,都能够引起他们的亲睐,这非常说明问题。 (二)关注小户型住宅设计要点 1、注重空间设计的集约化 要处理好空间设计与功能设计的关系。小户型设计一方面要坚持集约化原则,减少空间的浪费,可以把衣橱与墙面的凹凸等结合,把洗衣与阳台的空间等结合起来,同时在结构上尽量减少公摊面积,提高土地使用率。另一方面,小户型不应以牺牲功能为代价来一味求小,而应在细化功能区隔,合理各功能区域的面积配比,以及充分利用空间的基础上,做到小而全、小而精,小得合理、便利。小户型讲究小,但又不能太小,应以符合人体工程学的基本空间尺度为限。如卧室不能小于10平方米,客厅不应小于12平方米,卫生间不宜小于4平方米等。其它功能空间的面积也应有合理配比,如储藏室、壁橱、小阳台、玄关以及冰箱、洗衣机等的专用放置空间等。各功能空间面积的恰当配比,各空间尺度的适宜准确,既能满足需要,又无面积损失,这是细化小空间功能区隔的关键。 2、设计的人性化与个性化 小户型设计装修要保持使用空间的完整性和灵活性。合理划分功能分区,隔而不断。小户型的类似功能区应尽量合并、重叠,如厨房和餐厅的部分区域的共用,走餐厅厨房一体化的路线,或餐厅和客厅的功能分时置换等,在需要进餐时通过桌椅等家具来限定功能空间,而不是用生硬的隔墙来划分空间。最大限度地挖掘可利用空间,扩大空间感,尽量避免死角。把握简洁、时尚、舒适的原则,突显个性特色。要满足这些要求,可能更多的是需要在细节上下工夫,让设计细致入微地体现“人本精神”。 3、空间功能的分解或复合 结构设计时,可以通过很多途径进行空间的创新设计,如:设计低台凸窗和落地凸窗;设计超大入户花园和大阳台;赠送大露台和半地下室;设计共享梯厅;设计隐藏式衣橱;设计可拆卸凸窗和可打掉步入式凸窗梁;把空调机安放处变成生活阳台;做大层高,变成挑高房源等等。在装修阶段,可以将很多类似功能结合起来如写字台与客床、厨房与餐厅等,取消一些硬隔断,多用家具等进行空间分割。充分把一些装饰性的东西与实用性结合起来没让有限的装饰品具备使用功能。各类吊柜、壁橱、壁龛的设计,镜面墙的运用,全透或半透的玻璃隔断,似断非断的半隔断,两用或多用的空间处理和家具设计等。 4、设计与装修的衔接 在装修设计中,常会因房型的局限和空间区隔的不合理而给装修带来麻烦和尴尬。如果能在房型设计时,事先考虑到装修的需要,将两者结合起来,形成互补互动的效应,建立相辅相成的关系,那么便能使相当有限的小户型空间,发挥更大的效用,真正做到小而全、小而精。房型设计应为装修设计创造条件,留有余地;装修设计则应强化房型设计的创意,提高空间的利用率,增强房型的实用性和功能性,以突出房型设计的优点。两者的紧密结合,是优化小户型设计的又一重要的不可或缺的环节。 5、小户型居室的美观要求 对于本身空间有限的小户型来说,实用性尤为重要。但是在实用性基础上也有突出美观要求,才能够营造出温馨的家庭氛围。小户型的格局与采光均不太理想,要尽量采用光亮派设计手法,多用白色墙体、白色天花板提亮空间,令整个居室敞亮。多用一些透明的隔断如玻璃等,减少对视线的影响。可以设计一些精致小巧的装饰架设置在墙面,提高实用性的同时提高情调。为了达到和谐统一的效果,家具、沙发、茶几的用色也要尽量保持一致。 五、不规则小户型设计装修 (一)不规则小户型的现状 不规则房型是当前小户型设计中经常遇到的问题,也是我们无法回避的难题,未来随着小户型的推广这个难题必须正视。目前,随着楼房结构的创新,小户型的推广,多边形、尖顶、斜墙等不规则小户型房型也日益增多。这些不规则的房型一方面与我国传统的住宅风水文化之间存在差异,另一方面与传统的设计装修原则之间存在差异,而且这些不规则的房型在结构空间上往往会给主人造成压迫感,在采光上、通风上都与一般的房型不同。因此对于我们设计的要求提出了更加个性化的难题,传统的设计理念既不能放弃也不能照抄,国外的设计也只能进行参考。 (二)不规则房型的设计要求 要在有限的空间里营造出自如氛围,首先应该合理地分割空间。分割空间时应将整体分割成几个功能区域,主人可以运用半透明玻璃、沙发、吧台、柜子等实体性界面来划分空间。珠帘、竹帘、屏风、叶片浓密肥大的绿色植物也可以成为分割的“工具”。通常尖顶房屋、阁楼等户型,至少有一面墙体为斜面墙体,摆放家具受到限制,如果根据实际空间量身定做家具,即可实现美观且充分利用空间的目的。比如:将不规则的房间改造成卧室,可以在斜面屋顶下安装一排衣柜,收纳问题轻松得以解决。如果想作书房,可根据墙的高度做一个阶梯书架,渐渐下落的阶梯和倾斜的墙面能够形成漂亮的弧线,空间也会变得开阔起来。不规则房间视觉感受相对也较差。所以主人还需要结合自然光源,并合理利用房间内的灯光,即使空间不规则,也能营造温馨、舒适的氛围。如果斜面房屋带有天窗,太阳光从天窗自上而下照进来时,能够给房间营造比较舒适的光照效果。如果客厅屋顶为尖顶样式,主人不妨在屋顶安装一些射灯,柔和的光线最好能够映射在四面墙壁上。如果屋顶过低,则可以在房间角落里布置一盏地灯,这样可使空间敞亮些。不规则小户型的设计一方面要符合基本的设计原则,同时要进行创新设计,提高设计的美感,在这方面国外有着较好的经验值得我们借鉴。在设计上要充分利用一些现有的角度与线条,让这些线条互相结合形成整体结构,提高美感。 六、结论 当前,小户型的室内设计还存在着相互类同、缺少创新和个性的情况,从而使设计缺失内涵而流于一般,设计构思局限封闭。随着我国经济的发展,教育与素质的提高,年轻的住户已形成了自己独特的生活方式、价值观念、审美取向与理想精神。以人为中心的室内设计,不但要从功能上考虑符合人们生活方式和生存所需的各种实用要求,而且更应从心理方面进行基于不同文化背景下精神需求的人文关照,以及满足人们对个性空间需求的愿望。小户型、大文章,我们要把室内设计作为文化的物化创造活动,其风格形式的表现应从大环境整体的高度,准确反映出室内设计的地域文化内涵和时代特色,以及表达审美情感、体现审美意义和价值。 设计装修论文:室内装饰装修中色彩设计的运用手法 一、色彩设计在室内设计中的重要作用 1、调节人的心理 一般来讲,色彩能给人产生一种心理上的刺激,高纯度的色彩如果出现频率过高会使人变得烦躁,但是过少的色彩则容易让人感觉到空虚无助。因此,室内的色彩需要根据住户的个人的文化程度及社会的阅历情况等,设计出适合自己的色彩,这样既能满足视觉上的需求还能使人在精神上感觉愉悦,达到平衡人的心理的作用。 2、调节室内的光线 室内的色彩能够有效的调节光线的强弱。这是由于不同的色彩对光线的反射程度是不一样的,白色对光线的反射率一般为80%左右,灰色的反射率约为40%,黑色则在10%以下。因此,我们可以选择合适的色彩来调节室内的光线。 二、色彩在室内装饰设计中的运用 在进行室内的色彩设计的时候,一方面要重视色彩本身的功能性,另一方面也要提高对色彩的文化性的重视,以此来满足人们的需求。在室内的装饰过程中,对色彩的设计以及选择是非常重要的。色彩在室内装饰设计中的运用主要表现为以下几个方面: 1、室内的色彩设计应该从整体出发,运用概括的设计方式 根据室内色彩多样性及变化性的特点,室内的色彩设计应该从整体出发,同时运用概括的设计方式,在设计的过程中大范围的进行协调化处理,在室内形成一个基础性的色调,之后再对色块之间的内在联系进行科学的分析,明确室内色彩所要表现的对象,以此来反映出室内的气氛。另外,可以在主色调中添加一些色块,使得室内的色彩有些变化,形成具有一定风格的色彩节奏。 2、在选择色彩时要充分考虑到空间的方位 色彩在室内空间中的不同方位会展现出不同的效果,由于不同色彩对光线的反射率是不同的,因此在选择色彩时要充分的考虑到室内空间的方位。色彩对室内的冷暖感觉有一定的调节作用。例如,朝北的房间一般会给人一种阴暗潮湿的感觉,那么这时就可以选择一些暖色调使得室内的光线显得更加明快,同时给人增添温暖的感觉。朝南的房间由于光照充足因而光线明亮,可以选取中性色调或者冷色调来缓和较为剧烈的阳光。 3、在选择色彩时要充分考虑到不同空间使用者的个人喜好 不同的人对色彩的喜好有着非常大的差别,因此在选择色彩时要充分考虑到不同空间的使用者的个人的喜好。例如,女生一般比较喜欢暖色调,那么她们的房间可以较多的运用一些暖色调,比如粉红色。男生则比较喜欢蓝色系的一些色彩。一般说来,青年人大多喜欢鲜艳的色调,而中老年人则喜欢较为稳重的颜色。因此在室内的装饰中,要有针对性的选择使用者所喜欢的色彩,满足每个人的需求。 三、结语 在对室内进行装饰时,对色彩的设计需要讲究色彩之间的比较及联系,将不同物体之间不同方位的色彩关系都联系起来,进而确定室内的基础性的色调,从空间的整体再到局部;通过色彩之间的对比,找出它们之间的联系以及差别,在兼顾统一的前提下注意不同色彩之间的协调。合理的运用色彩的内在规律,对不同的色彩进行科学的组合与匹配,灵活的运用各种色彩,使得色彩在室内的装饰中更好的发挥出它的功效,从而营造出一个美妙的、具有生机的色彩空间。 作者:賈梅 刘虹 单位:咸阳职业技术学院 设计装修论文:创意在建筑装修设计理念中的分析 摘要:社会经济的快速发展,促进人们开始不断追求更高层次的消费,尤其在设计这一方面,要求越来越高,但是目前国内的设计水平相比香港或者是国外还存在着一定的差距。调查研究发现造成这一现象的主要原因是国内设计师接触的新设计理念较少,与国际存在着脱轨现象。国内的设计行业刚刚起步,目前发展趋势良好,设计的质量也在逐渐提升,一些不错的设计作品也开始不断的出现,整体效果正在上升。相信在未来,会有越来越多的国外设计师加盟参与到国内建筑装修设计中,同样,国内的设计师也会越来越成熟,最终迈向国际的舞台。 关键词:设计师;装修;创意;建筑风格 设计行业在国内的发展愈来愈蓬勃,设计师面对每一项设计都需要严谨对待,并会全力以赴的设计出属于自己的作品。设计是每位设计师主观感觉的表达,具体的表现形式就是无论走到哪里,都能够一眼看出环境中的利弊条件,并运用合理的方法对其进行处理,这就是设计师的敏锐观察力。同样,设计师不仅需要具备敏锐的观察力,还需要具备良好的分析能力,所以设计师需要不断训练自己对周边事物的分析能力,随着观点与角度的不断转变,视野的拓展,这将进一步丰富设计师的知识领域,激发设计师的设计灵感和创意。 一、简约设计突出空间倍增感 设计的过程中包含了各种元素的使用,其中空间的安排、物料的选择、色彩的组合这些是最为重要的。对空间进行合理的安排与运用能够给人带来视觉上的惊喜,如宽阔的空间能够让人们感受到舒适,所以在设计的过程中需要注重空间的利用;同样,物料的选择是由环境来决定的,如居住在海边,不适宜选择木质的地板,因为这样能够避免潮湿等;色彩的组合需要结合个人以及房屋主人的爱好,如利用房屋主人偏爱的色彩能够制造浪漫的气氛等。同样在设计的过程中从不存在着预定的房子风格以适用房屋的设计,设计师不能够强加自己的审美要求与喜爱的设计风格给客户,应当注重客户的要求和喜爱,并结合对空间的利用设计出让客户满意的风格。房屋设计的过程中经常会遇到一些小问题,如房屋占地面积小,使得个人占用空间不多等,这种情况下,设计师就需要在空间上运用一些简单的方法,达到空间倍增的效果。简单就是指一种简约的格调,主张利用简单的线条、单一的材料,营造舒适的感觉,继而增强视觉上的空间感。室内设计的浅色调让人感觉舒适,再者,浅色调有益于光线的折射,增强室内的光度,突显每一处的设计。灯光的利用在室内设计很是重要,对灯光进行控制能够营造气氛,增加层次感,所以设计师在对房屋进行设计的时候,都会花大量的时间在灯光效应的设计上,以求达到完美。在解决小面积住宅问题上,可以借助家具,从而扩展空间,如利用地面的高低差,能够解决家中桌椅的使用需求,也增加了空间的层次感与深度;运用镜子可以营造错觉感,巧妙的增加空间,实现空间的倍增等,这些都是运用了错层,这种设计理念的出现拯救了空间小的问题,使得设计水平更近一层。设计师在经过长久的锻炼之后会成就一份属于自己的设计风格,并积累出一定的经验,这犹如一个巨大的宝库,宝库中的这些作品无论好与坏,对设计师以后的发展都具有一定的鞭策作用,能够坦然接受他人的指导与批评,并积极承认自己的过错,这些都能够促进设计师前进与发展。 二、灯光设计突显空间层次感 设计的价值在于为人争取空间,使得生活更加便利。所以设计师应当竭尽全很力对灯光进行一系列的利用,以突出空间的层次感。室内需要有光的表现,而不是孤单的灯具陈列。这时候设计师就需要忽视灯的造型,注重光照的效果,如餐厅中的灯具设计大多采用了吊灯,因为这样能够均匀的照亮桌面,增加温馨感;酒吧里的灯光设计都是较为昏暗的,这样能够营造出一份神秘感,让人在神秘的氛围中得到尽情的释放与解脱等,同样,住家与其他地方相比,人们追求的是温馨感,不需要太过明亮或者是昏暗的灯光照射,所以设计师需要利用自身敏锐的观察力和透彻的分析力,对室内的环境、空间以及客户的生活习惯进行感觉与了解,这样才可设计出符合住房人要求的空间。设计师需要对空间进行整体的规划设计,才能营造出空间的自然与和谐。作为一名合格的设计师还需要具备良好的绘画能力,丰富空间的设计,满足客户的要求,营造出氛围感。设计师在设计的过程中,应当合理的对空间进行排布,尽量的去利用空间,不能太过自我与不切实际,追求的是简约、质朴的设计风格,反对浮夸、奢侈与浮躁,并能够经得住岁月的洗礼,在漫长的时间过后生活的质感依旧存在,且越来越精致。 三、实用与美观的结合 设计风格不能太过死板,需要实用与美观充分结合,这样才能让设计更具有价值与意义。目前,大部分人群喜爱简约、质朴的设计风格,因为身处在简约、质朴的设计风格中能够让其脱离繁杂多变世界的干扰,感受到身心的愉悦,使得心灵得到一份简单的宁静与安逸。设计师对空间结构进行解构和重组,便可满足人们对悠然自得生活的追求与向往,让其在繁杂的世界与安逸平稳的生活中保持一份平衡,从而缔造出令人心驰向往的写意空间。这种设计理念的出现,使得设计迈进了一个更高的层次,拒绝以往自以为是的完美设计,否定过分的浮夸与堆砌,迈进简明、清晰的线条、质朴的家具与柔和的光线组合的温馨风格中。但是,作为一名专业的设计师,不能固定死守一种特定的设计风格,不能局限于一个设计方向,应该紧跟时代与潮流的步伐,不断的前进,拓展自己的设计范围,并通过学习与实践不断的突破自我,只有这样才能激发出设计理念,突破以往的设计风格,创造出多元化的设计风格。在未来的发展中,设计风格应该逐渐趋于多元化,设计师不需要过于注重自己的个人情感表达,应该结合大自然,以自然环境入手,造就一份独特的设计风格。 结语: 综上所述,国家经济的高速发展,促进了人们对生活水平的要求越来越高,使得设计在国内的发展逐渐加快,不在一味地追求奢侈、高端、大气的设计,而是渐渐地往简约、质朴的风格靠近,这种发展趋势的生成,让设计行业发生了质的改变,设计师开始多角度、多方位的寻找合适的设计主题、设计风格,努力寻找创意,并积极的运用在设计的过程中,从多层次上满足人们对设计的追求。相信未来,我国的设计行业将会与国际接轨,进一步实现设计的多元化的发展。 作者:庄镔 单位:福建天正装修工程有限公司 设计装修论文:环保节能理念室内装修设计研究 摘要:当今社会人们的认知水平在不断的提高,科技水平也随之提高,人们在注重生活品质的同时,也越来越关注节能环保意识。因此在人们日常生产生活当中,节能环保的方式逐步替代了传统的污染类方式。在日常的建筑装饰装修工程中,环保设计也是十分重要的,它涉及范围较广,因此各个工序都要构建起良好的环保性能。尤其是装饰以及建筑本身这两个方面来说,需要明确环保技术的设计要点,只有这样才能有效实现装饰装修工程中的环保性能。 关键词:节能环保;室内;装修设计 1进行建筑装饰装修工程中环保节能的设计要点 1.1将装饰装修作为基础,使建筑的环保设计得到实现 一般的建筑装饰装修工程大概有30%左右的装饰装修工程。所以只有把基础的装饰装修工程做好,才能有效实现建筑工程的环保设计。设计要坚持以舒适、简洁的建筑结构空间和性能,有效减少空间结构的装饰装修面积。与此同时,在设计其它性能时,尽量做到恰到好处,减少多余功能的构建,以及不必要的浪费。而且,在进行装饰装修过程中,水、电以及建筑材料等在确保使用需求的前提下进行有效的节约,系统化构建装饰装修工程。 1.2彻底实现环保需要有效的施工管理作为基础 一般情况下的建筑装饰装修施工工期长、工作量大,所以必须要有一套确实有效的管理模式。施工时,着重重视监理工作,对施工中的各个环节有针对性的进行指挥,确保规范施工作业。当然对于节能性结构的保护也是极其必要的,无论建筑结构是增建还是拆除,都必须要严格控制,否则就会在无形当中增加建筑施工的工程量,造成不必要的人力、物力资源的浪费和损失。 2现阶段我国室内装修存在的问题 2.1设计缺乏创新型 我国的自主设计的室内装饰装修较为简陋,风格单一,借鉴较多,其中部分设计是以抄袭为主,这种情况比较普遍。缺乏自身独特的风格,设计局限性大。 2.2环保节能技术较为落后 现在随着科学技术的不断发展,以及人们对美观的追求不同,提高了我国的室内设计装饰装修行业的发展,但是落后的技术,没有专业的管理和指导,专业管理的缺失,有限的人才资源,都导致了环保节能理念及技术得不到有效使用,因此大部分的装饰装修还是相对较为传统。 2.3我国不够重视室内装修环保节能设计 装饰装修设计都是由专业的设计人员进行方案设计的,就现在我国情况来看,对这方面并不十分重视。而且一般的节能环保装修设计方案,并不是强制性的,主要是靠设计人员的自发性进行设计的。 2.4业主本身对于环保节能的室内装修设计不够重视 我国的室内装修设计,主要还是依靠传统的设计方案,新型环保节能的设计理念不是十分普及。由于设计人员对新的环保设计理念不够重视,直接导致业主在进行选择时,也会受到传统的设计观念影响,过于追求奢华,容易攀比。 3环保节能理念在室内装修设计中的应用建议 3.1改进传统设计方案,逐渐使用低碳环保材料 传统的室内装饰装修设计观念深入人心,因此导致现在的设计方案缺乏独立、创新性。举例说明,现代人的家居生活喜欢自己种植一些绿色植物来降低室内污染,但对植物的性能以及功效并不十分清楚。如果想要彻底实现环保节能理念,节约能源,减少有害物质的排放,减少不环保材料的使用,大力提倡人们使用节能、低碳、环保材料。因此要着重注意装修材料的选择,优先使用无污染或者污染较小的建筑材料。 3.2适当选择绿色植物 绿色植物具有净化空气、吸附甲醛、减少二氧化碳的作用,适合在室内摆放。例如,生活中比较常见的绿色植物有许多,例如绿萝、芦荟等绿色植物,都有一定的净化空气的作用,而且外表也比较美观,植物本身也容易成活,种植方法简单易懂,适合大多数人群,种植、摆放。 3.3通风、采光在室内装修的环保节能设计 在进行室内装修设计时,一般的通风设备能耗也是十分大的,通风设备要达到节能环保的功效,就必须要适当降低、减少通风设备的使用频率。在进行装修方案设计时,可以把通风和采光有效的结合起来,既可以有良好的采光效果,还保证了通风流畅。我们可以对现有墙体进行简单的改变,在不影响安全居住的前提下,对墙体的建筑构造进行适当调整或是改变,选择使用透光性能好的材料,充分利用自然光照明,并且使其有效结合,达到环保节能的效果。 3.4家居设计尽量遵循简约风格 室内家居装饰装修时,不要过于攀比,过于追求奢华,尽量选择较为简约的风格。尽量选择节能环保的材料,或是重复利用但是又不影响美观的材料。 4结束语 总而言之,随着人们思想理念的不断提高,绿色环保节能设计理念不但逐渐在装修设计行业中体现出来,也直接影响着广大业主。尤其是室内设计人员,更要有效的把绿色环保节能设计理念与室内设计有效融合,并且逐渐应用到实际生活中,为人们提供出更加绿色、健康的生活环境。 作者:赵晓昉 单位:中建七局建筑装饰工程有限公司 设计装修论文:地铁车站装修设计探讨 摘要:在建筑设计中建筑装修是其不可或缺的关键组成成分,它同样是建筑设计流程的完备及持续。地铁车站是一个公共交通建筑,具有客流量集散的特点,它的装修不仅要满足旅客乘坐及换乘的需求,而且在精神上还应展示出对旅客的关心,一个舒适、便捷、安全、快速的乘车氛围必不可少。文章主要以某地铁2号线车站公共区域装修设计为展开点,详细讲述了车站装修中对材料选择、文化与艺术内涵的体现、与其他专业的接口设计、标准化与个性化的平衡等几个重要步骤,并对车站装修设计的管理方式进行介绍,可为类似项目提供借鉴。 关键词:地铁车站;装修设计;分级设计 引言 经济、美观及实用是建筑设计的准则。作为一个公共交通建筑的地铁车站给乘客提供了乘车以及换乘的场所,此功能便对车站的布置形式以及空间位置作了进一步的决定。乘客在通过性的车站里逗留时间较短,所以车站建筑的装修应与车站的结构方式、功能以及周边环境相结合,以实用为出发点,对其进行简单的处理,创建出一个能展现出该地区经济发展状态以及地方特色的作品。 1工程概况 某地铁2号线连接城市东西方向的轴线,建成28.7km的地铁骨干线,全线设计28座车站,包括7座高架、2座地面、19座地下站。 2车站装修设计原则及设计思路 2.1设计原则 拥有一定的地域文化特色并对交通建筑的快捷、舒适及方便等特色进行足够的展示。安全、美观、经济及适用等是车站装修设计总的准则,依据车站的布置、历史背景以及线路的环境氛围灯对车站进行装修设计,加上融合的艺术创作手法,采用好的装饰材料以及发达的技术来对地下空间的沉闷和压抑性进行消除[1]。全线车站在拥有统一共性的基础上还有自己本身的特性。设计的概念应展示出环保、科技以及文化的特点。2.1.1车站的广播及导向系统在地铁车站中应依据运营的条件对指示牌以及导向标等进行足够的设置来满足乘客有序的在车站进行流动的需求。指示牌以及导向标的颜色、字体和符号应足够醒目,大小合适且内容简洁,拥有精美的外观以及浓厚的时代氛围[2]。车站的广告以及导向系统在设置时应与装修的概念相统一,配合整个车站的设计以达到融合为一的效果。2.1.2装修材料车站的装修材料应与国家标准相适应,不易燃、耐久性强、防止吸尘以及静电、无异味且无毒、防潮、防放射性、防腐等特点,拥有较好硬度及强度并且容易清洗,为施工提供便利。车站的装修结构以及固定方式都应确保其耐久、安全、牢固以及可靠的特点。 2.2设计思路 车站公共区的装饰主要对车站建筑装修设计进行展示。公共区域的布置依照线路的理念进行设计,若经过研讨得出此站为换乘站,则车站的装修应结合各条线路的特点及该站的独特性进行设计。车站设备区的装修一般依照全站的规范来设计。 3车站装修设计 3.1标准化与个性化的平衡 3.1.1共性材料和元素站内的地面原材料以及墙面差不多统一装修,此外站内的售票亭、玻璃挡烟垂壁、分区栏杆。广告灯箱、楼梯扶手、站名牌、垃圾桶以及候车座椅等共性的成分在全线上也统一,确保了车站在不同装饰风格下系统一致的特点。3.1.2色彩基调统一2号线以白色为基础颜色。白色拥有大气、亮眼且简洁的特点,同时,具备将空间中的各种服务色稀释以及调节的功能,其中各种服务色包含乘客的服装、导向牌、商业以及广告、功能等色彩。3.1.3分级设计依据车站位置的关键性以及客流量来对装饰的材料及效果进行分级,以此平衡个性及标准化、投资与整体效果等之间的关系。2号线车站划分为3级:客流量较大的大型换乘枢纽以及城市中心的车站,举例来说新街口站等为1级站,它们的设计独具个性,拥有较高的投资以及较强的识别性[3]。客流量没有1级大,大于3级的客流量为2级站,它的特点为拥有显著的地域文化特点,例如西华门站等等。它的装修选择通用的原材料,重点关注细节,利用条板以及规范的平板相融合的吊顶,投资相对较小。拥有较小车站面积以及客流的车站为3级站,例如钟灵街站。它的设计利用模块以及标准化等特征,利用吊顶镂空率的降低来减少投资,吊顶的组合一般由格栅、收边的龙骨以及规范板构成。设计效果见图1~3。3.1.4天花板运用AB区划分车站的天花板分为A区就是边跨及两侧;B区即柱子与柱子之间的区域,双柱站之间的中跨具个性。天花板的设计关注共性且装饰简单。AB区划分也称分级构造,它是降低造价的方法之一(见图4)。主要进行展示的地方为B区,在对2号线进行构造时将所有的管线都设计到A区的吊顶中,B区内拥有较少的管线,方便对其天花板进行提高,为造型设计供给了便利的条件。装饰的方法与区域文化特点相结合,为了识别特性以及整体层次感加强,主要利用了拥有较强装饰性的造型或者抽象的符号语言[4]。A区与B区不同,装饰的风格特点与全线基本相同,采用固定的原材料组合,展示出工业以及标准化的特征,有较大的镂空率。灯具的设置与模数和天花区相结合,每隔3~4m便可看到一组灯具,2号线车站的光大部分都是采用暖白光,重点突出舒适、简洁的照明特点。3.1.5风格各异的立柱通过对2号线进行参观我们可以发现其与1号线最主要的区别便是立柱拥有不同的造型(见图5),拥有五彩斑斓的材料、氧化铝板(明故宫站)、玻璃马赛克、搪瓷钢板、大理石(马群站)、玉砂玻璃(新街口站)、烤瓷铝板等全部利用上,整条线都展现了十分活力的特点。 3.2文化艺术内涵 3.2.1拥有一致主题的公共艺术品在某地铁车站中布置公共艺术品是它的一个传统特色。2号线的艺术品与所在地区的历史事件、文化环境特点等紧密相连,创造性的利用了中国传统节假日为全线的主题,此做法不仅使我国的传统文化得到传承,而且车站的氛围也变得很欢快,使人心情舒畅。3.2.2书法站名牌某地铁的另外一大特色便是在站台层端头进站的楼扶梯上的侧墙上设置宽度为4~5m,高3m的书法站名牌,底纹由设计家依据站点设计,其印刷方式为搪瓷钢板三色印刷,线路的识别色为其底色,当代闻名的书法家为车站撰写书名,使得艺术与我们的生活息息相关,著名的书法家———尉天池就题写了某地铁2号线的站名牌。 4设计管理模式 地铁车站的装修设计管理要对以下2方面问题进行处理:设计的专业化困扰以及处理好车站公共空间内全部的接口问题。在地铁车站的设计中要拥有较强的专业以及系统特性,一般会选择一家拥有轨道交通设计成绩并且综合设计在甲级的工程单位进行委托来完成车站的设计任务,这些单位拥有较强的设备专业以及土建技术,但精装设计力量却不是很完备。而某地铁寻找了一家拥有较强协调力以及设计能力的单位为装饰顾问,引入专业装修设计团队参与设计,对车站精装修工程也进行了统筹,实现了装修设计的专业化特点。2号线的设计方式分为2个阶段,前阶段由装饰顾问单位对车站公共区域精装修的设计理念、各站的设计方案初步拟定设计稿,对全线车站精装修设计的材料、通用图、规定等指导文件进行编制,对装饰原材料进行统一;后一阶段便是顾问单位将以上材料移交至车站的设计方,由其对站内设施系统的接口与站内装饰以及设备的安排与调整等进行落实,对车站公共区域精装修施工图进行落实与完成。涉及到专业问题时可由顾问单位予以处理,而站内的接口问题则是由车站设计方予以处理,此管理模式的使用解决了车站的装饰管理与设计方面的问题。但是在初期时由于对装修图纸中未表达清楚精的专业问题以及对设计意图的理解有偏差,造成施工图中对通用图使用有误以及标注不清楚等状况,更大错误便是对初期的设计理念以及装修概念未能很好的理解。如今,我国不同城市地铁的装修设计都是利用参与精装修设计或者是专业设计团队负责等方式。在新线建设时某地铁利用的方式便是由装修顾问方独立完成从初期的设计概念理念到设计施工图,以此避免有些问题的发生。 5结语 综上所述,城市最为直观的名片为建筑,而在城市中与市民生活息息相关的便是交通建筑,它是市民感受其静态布局以及动态服务的活动场地。某地铁2号线车站的装修经历了3年时间,它的装修大气、简约,塑造了“现代、人文、自然和谐共生”的文化体验以及视觉氛围,对其城市的形象以及空间的氛围也进行了塑造。 作者:孙晓玲 单位:广州地铁设计研究院有限公司 设计装修论文:建筑装修设计的绿色环保设计分析 摘要:建筑装修设计是对空间结构、空间形态的一种创造,肩负者人类可持续发展的重大使命,现代文明史中绿色环保理念已逐步深入人心,在建筑装修设计中开展绿色环保设计成为全面践行绿色生态设计理念的重要手段。而设计又是一种破坏,在其对空间进行创造改变的过程中,不仅严重浪费各类自然资源,破坏了人居环境与大自然和谐相处。为倡导国家可持续发展观的理念原则,满足现代人追求绿色建筑的需求,绿色环保设计成为未来建筑装修设计发展的主要目标。文章主要针对建筑装修设计中绿色环保设计存在的问题进行分析,讨论将绿色环保理念与建筑装修设计相结合所带来的改变。 关键词:建筑装修:设计;绿色环保 1绿色环保设计应用的重要性 1.1缓和能源紧张现象 尽管我国能源资源是非常丰富的,但随着人口数量的不断增长,能源的利用也随之提升,不仅如此,当前我国能源分布非常不均匀,突出能源与其他国家相比较非常少,我国主要以煤炭能源为主,能源利用紧张。随着绿色环保理念的普及,能够让我国在未来的几年之内有效的缩减四亿吨煤炭的损耗,缓和当前的能源紧张现象 1.2对大气污染起到有效的改善作用 造成城市大气污染的最主要来源就是大量煤炭的燃烧,目前,我国很多城市中的SO2以及烟尘都处于超标状态,尤其是北方污染更加严重。建筑采暖所出现的污染问题是整个城市大气污染问题的主要来源。为了能够真正的实现节能损耗目标,必须在建筑采暖方面施行绿色节能技术,以此改善大气污染。 2建筑装修设计中绿色环保设计现状 2.1资源消耗现状 建筑装修设计中的绿色环保理念提倡与自然环境和谐相处,主张一切设计围绕绿色、节能以及环保理念展开,不可脱离中心理念。但从目前我国建筑装修设计中绿色环保理念的应用现状来看,理念缺乏强有力的执行力,仍旧有大量建筑设计单位在选择材料时,选用高能耗、污染物严重超标的材料,大量有毒物质以及化学污染的释放,不仅对人体健康造成严重威胁,对周围自然环境造成污染,打破了自然界生态平衡。对此应尽量选择一些环保型的节能材料,并且设计师作为建筑装修设计的主要策划者及实施者,有义务向消费者讲解最新装修设计理念,促使其全面认识绿色环保设计,以期提高能源利用率,减少高能耗材料的应用。 2.2施工技术现状 单一化一直都是我国建筑装修设计中施工技术的显著特点,除了施工方式单一之外,施工技术过于滞后,缺乏创新性、科学性及现代性,由于技术层面的落后,导致在工程项目完成后,不断有质量问题显现。大部分施工部门在人员配置上缺乏合理性,装修市场的扩大化,人才需求量逐步提升,各施工单位为降低成本投入,未对施工人员进行严格筛选,大量非专业施工人员进入施工现场,由于受自身专业素质的影响,导致施工质量难以得到有效保障。此外,部分建筑装修设计单位没有明确的施工标准以及施工规范,在实际装修施工过程中,施工人员未能按照统一的施工流程操作,仅凭自身经验判断,省略大量施工细节,为建筑装修工程埋下巨大的安全隐患。 2.3装修设计现状 传统装修设计观念认为,装修设计只是设计师单方面的设计活动,只要设计方案满足生活追求,达到观赏性、美观性以及个性化即可,但建筑本身的使用性以及功能性必不可少。目前建筑装修中风格、美观已逐步将建筑的功能性削弱,建筑设计采用统一实际手法,并在空间结构上以特异造型为主,过于重视建筑形体,而忽视了建筑使用价值的挖掘。 3加强建筑装修设计中绿色环保设计的有效方法 3.1采用绿色节能的装饰装修材料 在绿色环保设计理念的指导下,建筑装修设计应当遵循生态、绿色的可持续发展理念,满足人们日趋多样化及时尚化的装饰需求。在显示设计品味与设计风格的前提下,迎合现代市场的需求,相应建筑装修设计中绿色环保理念的号召,淘汰落后的传统装修材料,将环保性、生态型以及自然性,纳入建筑装修设计中,尽量采用具有生态功能的新型绿色装饰原材料。例如选用含毒成分较低、对人体无直接刺激性以及无放射性的纯天然石材以及木材,或者将室内设计中常用到的壁纸材料以及其他装饰性材料,有可再生材料以及可循环利用材料所代替。此外,在选择装饰材料时,一定要选择适合室内空间特点的材料,并且学会善于利用装饰材料的特质,将材料与空间的功能需求完美融合,杜绝对装饰材料盲目的堆砌,不仅有利于装饰材料最佳功能的发挥,同时创造出更加舒适的室内空间环境。 3.2绿色施工技术的资源节约 必须要把节约资源,降低能耗放在首位,只有这样才可以在工程施工中有目的的制定施工策略,提升资源利用率,尤其是在对生态环境保护方面有着重要的促进作用。施工材料在装修工程施工中占据着十分重要的位置,也是工程顺利进行的前提条件。因此,在对装修工程施工材料进行选择的过程中,一定要确保其选择的科学性与利用的合理性。在提升材料使用率的同时,尽量减少施工材料浪费现象的出现,以此实现建筑装修工程中绿色环保理念。 3.3注重生态设计 绿色环保设计理念在建筑装修设计中的应用,除了装修材料与施工技术以外,还可以通过绿色生态植物与建筑相结合的形式。作为生命的象征,绿色植物是真正的空气调节器和净化器,在建筑空间内布置绿色植物,相得益彰组成有机整体,不仅能够改善建筑内部空间环境以及使用效果,极大地缩短了建筑与自然生态环境的距离,并且绿色植物所释放的二氧化碳,能够有效调节建筑内部空间的温度、湿度,充分吸收空气中的有害物质以及减少空间内有害空气的传播。建筑装修设计中的绿色植物主要是作用是改善空间的视觉效果,通过以不同的颜色、形态以及魅力,吸引空间内每个人的眼球,且绿色植物可在空间中进行垂直、边角及背景布置,根据室内整体装饰风格,不同部位选好相应的植物拼色,进行合理布置,给人以协调感。 4结束语 综上所述,随着建筑行业的持续化发展,绿色环保问题更是受到愈来愈多人的关注,并逐渐成为建筑装修设计中最主要部分。绿色环保设计理念不仅能够解决当前自然能源与建筑之间的矛盾,而且在材料使用以及装修施工技术等方面都能够有效的降低资源损耗,对于提升建筑节能效果具有一定的促进作用。 作者:李征 单位:河南省城乡建筑设计院有限公司