工程参数范文

工程参数范文（精选12篇）

工程参数 第1篇

一、理论力学中的参数

在理论力学教学中,静力学中的力、空间力矩以及空间力偶,运动学中的速度以及加速度均为矢量, 为了方便求解,都是求矢量在轴上的投影,即代数量。 如图1所示,力在x轴上的投影X=Fcosα,显然当夹角小于九十度,投影为正;反之为负。力矩以及力偶在平面问题中,为代数量,规定了逆时针为正;相反顺时针为负。其他矢量的投影的正负可以依次类推。由此可知:矢量在轴上投影的正负取决与矢量的方向以及建立的坐标轴的方向的夹角。这样我们在静力学中列力在坐标轴上的投影方程、运动学中速度和加速度合成的投影的表达式就会迎刃而解。

二、材料力学中的力

内力图的绘制是材料力学中非常重要的基本知识,与理论力学不同,材料力学中内力不再是矢量,不要求标注矢量符号,它们为代数量,有正有负。确定内力的正负号是绘制内力图的根本问题,与矢量在坐标轴上的投影的正负号有所不同。矢量的投影,一般向上的方向为正,则向下的方向为负;逆时针方向为正, 则顺时针方向为负。而材料力学中内力正负号的规定比较特殊,与大家所熟知的思维有区别。通过以往的教学经验,学生在学习中很容易混淆,在教学时应予以重视。当学生一开始接触这门课程,就要着重强调该知识点,把问题讲清楚透彻,改变他们传统的思维方式,为学生学习扫除障碍。材料力学是研究构件在外力作用下变形、破坏或失效的规律,因此依据变形的效果来规定内力的正负号。只要内力产生的变形效果一致,则它们的正负号相同,这是材料力学所特有的。比如说拉伸,规定凡是产生拉伸变形的内力为正、 相反产生压缩变形的内力为负。当然内力是外力引起的,是一侧所有外力的代数和确定,外力的正负与内力的正负完全一致。如图2所示,虽然杆件在两端承受力P方向相反,扭矩mA、mB在轴的两端旋转方向相反, 但是它们对杆件的变形效果是一致的,因此它们的正负号是相同的,教材上均假设为正,与此相反的情况, 两端的力或力矩均为负。弯曲中假设剪力FS左侧向上右侧向下和弯矩M左侧顺时针,右侧逆时针,产生的变形来规定为正。但是在理论力学中,这些两端的力或力矩的投影的正负是相反的,学生在学习过程中容易按照原来固有的思维方式来考虑就会出错。

同样在材料力学中由内力产生的应力也是代数量,与内力类似。如图3所示,单元体左右、上下面的正应力和剪应力虽然指向或方向是相反的,但是按照变形的效果规定拉伸的正应力都是为正的,而顺时针的剪应力为正,逆时针的剪应力为负。

三、结语

理论力学中矢量在坐标轴上的投影其正负号与数学上的规定是一致的,只要矢量的方向或力矩的旋转方向相反,理所当然,投影的正负号也相反,学习时比较简单。而到材料力学中,内力和应力的正负号规定比较特殊,与常规的思维不同,虽然在杆的两端力和力矩的方向或旋转方向相反,但是只要它们所产生的变形效果是一致的,那么它们同时为正或是同时为负。应力类似,虽然在单元体相对的两个面上方向相反,也同为正或同为负。只有有了清晰的概念和正确的思维方法,才能正确地求解问题。

摘要：工程力学静力学中的力,运动学中的速度和加速度等都是矢量,在求解时运用较多的是矢量在轴上投影的代数量;材料力学中拉压、扭转、弯曲的轴力、扭矩和弯矩等内力也都是代数量。投影的代数量与内力的代数量正负号的规定有所不同,在学习的过程中容易混淆。本文介绍了两种类型代数量正负号的确定方法,为工程力学的学习打下良好的基础。

关键词：工程力学,矢量,代数量,正负号

参考文献

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京:高等教育出版社,2002

工程参数 第2篇

2.1 人体测量的基本知识

2.1.1工业设计与人体尺度

问题引入概念：

同学们：我们学习的专业是工业设计，我们将来是要为消费者设计产品的，消费者的需求是设计的出发点，也是设计的目的和归宿。我们设计的产品，不仅是要赋予它一个好的外观形态，使其形态新颖，色彩协调从而满足消费者的精神需求，同时，更重要的是要赋予产品良好的使用功能，使其结构合理，性能良好，使用舒适。从而满足消费者的物质需求，也就是说：我们设计的产品不光是看的，更重要的是要用的，两者缺一不可。而且在很多情况下外观造型和使用性能两者之间本身就是紧密联系的，大家想一想，实际上所有的造型形态本身都是有一系列点、线、面组成的，而这些点线面都是有一定尺度的，我们在确定一个外观造型的形态时其实就是确定了一系列尺度，而这些尺度可能就和产品的结构和功能相关。

大家现在环顾一下你们的教室，其实这里也有许多产品，比如你们所用的桌椅，老师的讲台、这些灯开关、这些门窗等等，你们天天都坐在这里上课，可能已经熟视无睹，习以为常了，认为它们本来就该是这样子的，但是老师现在请你们再看看这些产品，体会一下它们，想一想，这些产品为什么这样设计，桌椅的尺寸为什么会是这样的?这些开关的位置为什么这样布置，他们设计的合理吗?你们或老师在使用过程中，感觉方便舒适吗?如果你来设计能不能设计的更好一些?

比如：我们先从这扇门说起，为什么他设计的高度尺寸是这样的，是不是凭空而来，它的依据是什么?它的尺度和人体尺度有什么关系呢?( 门是让人进出的，门的高度和人的身高有最直接的关系。但是人的身高差异很大，到底应该选谁的尺寸做参照呢?)

我们再看看你们用的课桌椅，它们的宽度和高度为何要这样设计呢?你们认为设计的合理吗?还有这些灯开关它们布置的高度依据在哪里。大家思考讨论3分钟，然后我请你们来谈一谈。

(给3分钟让同学们自由思考讨论，然后用5分钟请两三个同学发言，谈谈他们对这些问题的看法。)

大家都说的非常好，我们学工业设计，首先是要培养一种工业设计的思维方式，其很重要的一点就是能够在寻常的事物中发现问题，只有发现问题了，才可能谈到去解决问题。发现问题比解决问题更重要。从我的这门课开始你们开始真正接触到工业设计专业，你们也应该从这门课开始培养一种工业设计的思维方式。今后你们在这个专业上能够走多远，达到什么样的造诣，关键看你的思维方式好不好。现在我先不对你们的回答做具体的评价，请大家带着这些问题，和我一起进入这节课学习，当你们学习完这节课后，心中自然会有正确答案。

为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点，合与人的形态和功能范围的限度，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度，一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应;而且其布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内。因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面的基本知识，并能在设计过程中正确使用这些尺寸。这节课我们就来学习人体测量参数和数据应用的知识，这节课内容本身是相对比较枯燥，但确是非常重要的一个环节，让我们一起努力把它学好，你会发现这些内容其实也很有意思。

2.1.2 人体测量学简介Foudamentals of Anthropometry定义：

人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

2.1.2.人体测量的主要方法

1. 普通测量法p162.摄影法，见

第二章 人体测量参数与数据应用

2.1 人体测量的基本知识

2.1.1工业设计与人体尺度

问题引入概念：

同学们：我们学习的专业是工业设计，我们将来是要为消费者设计产品的。消费者的需求是设计的出发点，也是设计的目的和归宿。我们设计的产品，不仅是要赋予它一个好的外观形态，使其形态新颖，色彩协调从而满足消费者的精神需求，同时，更重要的是要赋予产品良好的使用功能，使其结构合理，性能良好，使用舒适。从而满足消费者的物质需求，也就是说：我们设计的产品不光是看的，更重要的是要用的，两者缺一不可。而且在很多情况下外观造型和使用性能两者之间本身就是紧密联系的，大家想一想，实际上所有的造型形态本身都是有一系列点、线、面组成的，而这些点线面都是有一定尺度的，我们在确定一个外观造型的形态时其实就是确定了一系列尺度，而这些尺度可能就和产品的结构和功能相关。

大家现在环顾一下你们的教室，其实这里也有许多产品，比如你们所用的桌椅，老师的讲台、这些灯开关、这些门窗等等，你们天天都坐在这里上课，可能已经熟视无睹，习以为常了，认为它们本来就该是这样子的，但是老师现在请你们再看看这些产品，体会一下它们，想一想，这些产品为什么这样设计，桌椅的尺寸为什么会是这样的?这些开关的位置为什么这样布置，他们设计的合理吗?你们或老师在使用过程中，感觉方便舒适吗?如果你来设计能不能设计的更好一些?

比如：我们先从这扇门说起，为什么他设计的高度尺寸是这样的，是不是凭空而来，它的依据是什么?它的尺度和人体尺度有什么关系呢?( 门是让人进出的，门的高度和人的身高有最直接的关系。但是人的身高差异很大，到底应该选谁的尺寸做参照呢?)

我们再看看你们用的课桌椅，它们的宽度和高度为何要这样设计呢?你们认为设计的合理吗?还有这些灯开关它们布置的高度依据在哪里。大家思考讨论3分钟，然后我请你们来谈一谈。

(给3分钟让同学们自由思考讨论，然后用5分钟请两三个同学发言，谈谈他们对这些问题的看法。)

大家都说的非常好，我们学工业设计，首先是要培养一种工业设计的思维方式，其很重要的一点就是能够在寻常的事物中发现问题，只有发现问题了，才可能谈到去解决问题。发现问题比解决问题更重要。从我的这门课开始你们开始真正接触到工业设计专业，你们也应该从这门课开始培养一种工业设计的思维方式。今后你们在这个专业上能够走多远，达到什么样的造诣，关键看你的思维方式好不好。现在我先不对你们的回答做具体的评价，请大家带着这些问题，和我一起进入这节课学习，当你们学习完这节课后，心中自然会有正确答案。

为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点，合与人的形态和功能范围的限度，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度，一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应;而且其布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内。因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面的基本知识，并能在设计过程中正确使用这些尺寸。这节课我们就来学习人体测量参数和数据应用的知识，这节课内容本身是相对比较枯燥，但确是非常重要的一个环节，让我们一起努力把它学好，你会发现这些内容其实也很有意思。

2.1.2 人体测量学简介Foudamentals of Anthropometry定义：

人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

2.1.2.人体测量的主要方法

1. 普通测量法p162.摄影法，见

图2-23.三维数学测量法，见图2-3

2.1.3.人体测量的基本术语

1、被测者姿势：

(1)立姿：

挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45角，体重均匀分布于两足

。见图2—6。

(2)坐姿：

挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。见图2—7。

2、测量基准面

人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴(铅垂轴、纵轴和横轴)来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面如图2—2。 矢状面;正中矢状面;冠状面;水平面; 眼耳平面。

3、测量方向

(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。

(2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。

(3)在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。

(4)对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。

(5)对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。

4、支承面和衣着

立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。被测者裸体或尽量穿着少量内衣

5、基本测点及测量项目

(GB3975—83)(GB3975—85测量方法)测点：头部测点(16个)躯干和四肢部位测点(22个)

测量项目：头部测量项目(12项)躯干和四肢部位测量项目(69项)

6、人体测量的主要仪器

(1)人体测高仪:主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸。

(2)人体测量用直角规：主要用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。

(3)用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。

2.2 常用人体静态测量参数

工业产品的造型设计要符合人的使用与操作要求，必须考虑到产品在造型尺度方面符合正常人体各部分的结构尺寸及关节运动所能达到的范围，以及肌肉力的大小、人体在不同姿势下操作活动所需要的工作空间等。否则，设计出的产品可能造成操作者使用不便、工作效率低或影响身心健康。

人体测量学是通过测量人体各部位尺寸确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用来研究人的形态特征，为工业产品造型设计和工程设计提供人体测量数据。

人体测量数据包括两类： 人体构造尺寸---静态尺寸

人体功能尺寸---动态尺寸(肢体活动范围 角度 距离)

2.2.1人体构造测量尺寸介绍人体尺寸是人体测量学工作者辛勤劳动的结晶，它对工业产品设计，作业空间设计以及各类机具设计都有重要意义。我国于1988年12月10日发布了《中国成人人体尺寸》标准(GBl0000-88)。该标准提供了7个类别共47项人体尺寸基础数据，包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸、人体手部尺寸和足部尺寸，并按性别列表。

我国地域辽阔，又是多民族国家，不同地区的人体尺寸差异较大。东北、华北地区的人身材较高，西南、华南地区的人身材较小。为了能选用合乎各地区的人体尺寸，国家标准中提供了各地区成年人身高、胸围、体重三项主要人体尺寸的均值和标准差，可以通过公式推导出各百分位数。请大家把课本翻至P23页，看图2-8 和表2-2人体主要尺寸(板书下列内容)

表2-6 六个区域的体重、身高、胸围、的均值X和标准差SD

项目

东北 华北区

华南区

均值 X

标准差SD

均值 X

标准差SD

男(18~60岁)

身高/mm

1693

56.6

1650

57.1

大家看到这几个表后一定会对下面的名词感到困惑：什么是百分位数、什么是标准差和均值?这就要先学习一些人体测量中的主要概念和统计参数的意义。

2.2.2人体测量中的主要概念和统计参数

人体尺寸是千变万化的，因而一件用品的某一项设计，可能有的人使用起来很方便，而有的人则感到难以使用，为了使产品适合于一个群体的使用，设计中需要的是一个群体的测量尺寸。然而，全面测量群体中每个个体的尺寸又是不现实的。通常人体测量学工作者都是在测量群体中以一定的抽样方法测量较少量个体的尺寸，经过数据处理后而获得较为精确的所需群体尺寸。

在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。

2.2.2.1 基本概念和统计参数

1.总体：统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。因此，设计产品时必须了解总体的特性，并且对该总体命名，例如，中国成年人、中国飞行员等。

2.样本：统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，因此，设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。

描述一个分布，必须用两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势;后者表示分布的离中趋势。

3.均值 表示全部被测数值的算术平均值，用“平均值”来决定基本尺寸。

它是测量值分布最集中区，也是代表一个被测群体区别于其它群体的独有特征。按平均值设计的产品尺寸只能适合于50%的人使用，另有50%的人不适合。

4.标准差 表明一系列变化数距平均值的分布状况或离散程度。用“标准差”作为尺寸的调整量。

标准差大，表示各变数分布广，远离平均值;标准差小，表示变数接 均值。一般只能根据需要按-部分人体尺寸进行设计，这部分尺寸占整个分布的一部分，这部分被称为适应度又叫满足度。例如，适应度90%是指设计适应90%的人群范围，而对5%身材矮小和5%身材高大的人则不能适应

百分位 表示在某一人体尺寸范围内，使用者中有百分之几等于或小于该给定值。

例如，中国成人男子身高95百分位为1775mm，它表示这一年龄组男性成人中身高等于或小于1775mm者占95%，大于此值的人只占5%。通常情况下，紧急出口的尺寸应取95百分位或99百分位，以便个子大的人能出得去，而公共汽车上拉手的高度尺寸则应取5百分位或2.5百分位，以便个子小的人能够得着。

6.百分位数 表示人体尺寸的等级，一个百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分，K%的测量值等于和小于它,，而其余的百分之几(100-K%)的测量值大于它。。最常用的有P5、P50、P95三个百分位数。其中P5被称为小百分为数 ，P95被称为大百分位数，P50 其实就是均值，代表中百分位数。以身高为例：

例如，中国成人男子身高第5百分位为1583 mm它表示这一年龄组男性成人中身高等于或小于1583 mm者占5%，大于此值的人只占95%。第95百分位为1775mm，它表示这一年龄组男性成人中身高等于或小于1775mm者占95%，大于此值的人只占5%。第50百分位为1678mm，它表示这一年龄组男性成人中身高的均值为1678mm。

思考：通常情况下，紧急出口的尺寸应取95百分位或99百分位，以便个子大的人能出得去，而公共汽车上拉手的高度尺寸则应取5百分位或2.5百分位，以便个子小的人能够得着。

弄清这些概念后我们在来看一下这些人体尺寸表，(看书P23)请2-3位学生举例说明百分位数的含义

2.2.2.2 求某百分位数人体尺寸

在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百分位数的数据，而往往以均值X和标准差SD百分位数来表

示，人机工程学中可以根据均值和标准差来计算某个百分位数人体尺寸PK

求1%~50%之间的数据时：Pk= X-(SD×K)(Pk-百分位数 X-均值 SD-标准差 K-变换系数)

求50%~99%之间的数据时：Pk= X+ (SD×K)

百分比对应的变换系数K

5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.000

75%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645

例1：求华南区男性身高的30百分位数：由表中查到X=1650，SD=57.1，K=0.524

P30= X-(SD×K)=1650-57.1X0.524= 1620

课堂练习：求华南区男性身高的70百分位数 P70= X-(SD×K)=1650+57.1X0.524= 1679.9

即有70%的人身高小于等于1679.9cm。

例2：设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?

解：由表查知华北男性身高平均值

X=1693mm，标准差SD =56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645;

即第5百分位数为：P=1693-(56.6*1.645)=1600mm

第95百分位数为：P=1693+(56.6*1.645)=1786mm

结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。

讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。

2.2.3 用经验公式计算人体参数

根据统计资料表明，人体的数据和身高、体重存在一定关系。下面根据工业产品造型设计和建筑设计的需要，介绍一些常用的具有实际参考价值的计算公式。

由身高计算各部分尺寸：见表2-7

(1)中国人体尺寸比例计算法设中国成人站立时(立姿)身高为Hmm，则中国成人人体各部分尺寸如下(图6.6)

(2)日本人体尺寸比例计算法设站立时身高为Hmm，则人体各部分尺寸与身高的比例关系为：眼高=11H/12 肩高=4H/5;肩宽=H/4 手指高=3H/8;人体重心高=5H/9;举手指尖高=4H/3;

2.由体重计算体积：V=1.015W-4.937 大家可用这个公式来推算一下你的体积

2.2.4人体身高在设计中的应用方法

见P37 以身高为基准的设备和用具尺寸推算图

3人体测量数据的应用

只有在熟悉人体测量基本知识之后，才能选择和应用各种人体数据，否则有的数据可能被误解，如果使用不当，还可能导致严重的设计错误。另外，各种统计数据不能作为设计的一般常识，也不能代替严谨的设计分析。因此，当设计中涉及人体尺度时，设计者必须熟悉数据测量定义、适用条件、百分位的选择等方面的知识，才能正确地应用有关的数据。

2.3.1 应用人体尺寸数据时百分位数据的通常原则：

通常的原则是：在不涉及使用者健康和安全时，选用适当偏离极端百分位的第5百分位和第95百分位做界限值，以便简化加工制造过程，降低生产成本。另外要知道很多时候，并非50百分位最合适，比如：设计舱口直径和肩宽的尺寸

由人体身高决定的产品(门、船舱口、床，通道，担架等)尺寸应以第99百分位即按大尺寸设计

由人体某些部分尺寸决定的物体如取决于腿长的坐平面高度，其尺寸应以第五百分位，即小尺寸设计

可调尺寸，应可调节到使第5到第95百份位之间所有人使用方便。

以第5百份位和95百份位为界限设计的产品，当身体尺寸在界限以外的人使用会危害健康时，其尺寸界限应扩大到第1百分位和第99百分位。如紧急出口(99%)使用者与紧急制动杆距离应1%。

门铃、插座、电灯开关的安装高度以及营业柜台高度等这类具有普遍性的场合应以第50百分位数值为依据。

2.3.

2.主要人体尺寸的应用原则

大家动脑筋想一想，以下的人体尺寸可用在什么场合，怎么用?(提问并引导学生回答)

人体尺寸

应用条件

百分位选择

注意事项

身高

用于确定通道和门的最小高度，一般门和门框高度都适用于99%以上的人，所以，这些数据可能对于确定人头顶上的障碍物高度更为重要。

由于主要功用是确定净空高度，所以应该选用高百分位数据。

身高一般是不穿鞋测量的，故在使用时应给予适当补偿。

立姿眼高

可用于确定在剧院、礼堂、会议室等处人的视线，用于布置广告和其他展品，用于去顶屏风和开畅式大办公室内隔断的高度

(站姿能看到里面：矮能看，高也能看立姿眼高小百分位女P5=1371

坐姿看不到：高看不到，矮也看不到，坐姿眼高男：P95=847，低于1371，高于847即可，考虑修正量及成本900左右即可)

取决与关键因素的变化。如：隔断高度设计如果是保证私密性要求，那么隔断高度就与教高人的眼睛高度有关(第95百分位或更高)，反之，假如设计是允许人看到隔断里面，则应选择较矮人的眼睛高度(第5百分位或更低)

思考：如果隔断要求领导巡视时能看到里面，而相临两座坐姿时互相看不见，高度应该怎样考虑

由于这个尺寸是光脚测量的，所以还要加上鞋的高度，男子约2.5cm,女子约7.6cm.

坐姿眼高

当视线是设计问题中心时，确定视线和最佳视区要用到这个尺寸。电脑屏幕的放置位置。

假如有可调节性，就能适应从第5百分位到95百分位或更大范围

比如：测量近近视矫正仪

座椅的倾斜、坐垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时的活动都是要考虑的因素

肘部高度

对于确定柜台、梳妆台、吧台、厨房案台、工作台以及其他站着使用的工作表面的舒适高度，很重要，通常是凭经验估计或是根据传统做法确定的。然而，通过科学研究发现最舒适的高度是低于人肘部高度7.6cm.

另外休息平面的高度大约应该低于肘部高度2.5~3.8cm.

考虑到第五百分位的女性肘部高度较低，范围应为88.9~111.8cm,一般抬案设计为85cm

讲台

要注意特别的功能要求

挺直坐高

用于确定座椅上方障碍无的允许高度。在布置双层床时，或搞创新的节约空间设计，利用阁楼下面空间吃饭都和这个尺寸有关。或确定餐厅和酒吧的火车座搁断也要用到这个尺寸

由于涉及到间距问题，采用第95百分位的数据是比较合适的

座椅的倾斜、座椅软垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时活动都是要考虑的

肩宽

可用于确定环绕桌子的座椅间距，也可用于确定公用和专用空间的通道间距。

由于涉及到间距问题，应使用第95百分位的数据

要考虑衣服的厚度和躯干与肩的活动

腿弯高度

是确定座椅面高度的关键尺寸，尤其对于确定座椅前缘的最大高度

应选用第5百分位的数据，因为如果座椅太高，大腿会受到压力感到不舒服

要考虑坐垫弹性

臀部至腿弯长度

这个尺寸用于座椅的设计中，尤其适用于确定腿的位置、确定长凳和靠背椅等前面的垂直面以及确定椅面长度

应该选用第5百分位的数据，这样能适应最多的使用者

要考虑椅面的倾斜度

2.3.3.人体尺寸的应用方法

1 一些基本概念

1)确定所设计产品的类型

在涉及人体尺寸的产品设计中，设定产品功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，而人体尺寸百分位数的选用由与所设计产品的类型密切相关，

在GB/T12985-91标准中，依据产品使用者人体尺寸的设计上限值(最大值)和下限值(最小值)对产品尺寸设计进行了分类，产品类型名称与定义参阅P35表2-10。凡涉及人体尺寸的产品设计，首先应按该分类方法确认所设计的对象是属于其中的那一类型。

I型产品尺寸设计 -双限值设计(行李箱可调节把手高度、可调高度的电脑椅)

II型产品尺寸设计-单限值设计

IIA型--大尺寸设计(担架的长度)IIB型--小尺寸设计(固定尺寸的座椅高度)

III型产品尺寸设计-P50平均尺寸设计(柜台高度，电灯开关高度)

2)选择人体尺寸的百分位数

表2-10中 的产品尺寸设计类型，按产品的重要程度又分为涉及人的健康、安全的产品和一般工业产品两个等级。在确认所设计的产品类型及其等级之后，选择人体尺寸百分位数的依据就是满足度。

满足度：所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用，通常以百分率表示，即合适地使用它的用户于目标用户总体的比。参阅表2-11

表中给出的满足度指标是通常选用的指标，特殊要求的设计，其满足度指标可另行确定。

设计者当然希望所设计的产品能满足特定使用者总体中所有的人的使用，尽管这在技术上是可行的，但在经济上往往是不合理的。因此满足度的确定应根据所设计产品使用者总体的人体尺寸差异性、制造该类产品技术上的可行性和经济上的合理性等因素进行综合优选。

还需要说明的是，在设计时虽然满足某一满足度指标，但用一种尺寸规格的产品却无法达到着一要求，在着这种情况下，可考虑采用产品尺寸系列化和产品尺寸可调节性设计解决。

表2-11 人体尺寸百分位数的选择

产品类型

产品重要程度

百分位数的选择

满足度

I型产品

涉及人的健康安全

选用P99和P1作尺寸上下限依据

98%

一般工业产品

选用P95和P5作尺寸上下限依据

90%

IIA型产品

涉及人的健康安全

选用P99和P95作尺寸上限依据

99%或95%

一般工业产品

选用P90作尺寸上限依据

90%

I IB型产品

涉及人的健康安全

选用P1和P51作尺寸下限依据

99%或95%

一般工业产品

选用P10作尺寸下限依据

90%

III型产品

一般工业产品

选用P 50作尺寸依据

通用

成年男女通用产品

一般工业产品

选用男性P99 P95 P1作尺寸上限依据

通用

选用女性P1 P5 P10作尺寸下限依据

3)功能修正量，参阅表2-12.

着装修正量：

有关人体尺寸标准中所列的数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋或着穿着纸拖鞋，而设计中所涉及的人体尺度应该是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。应用时，必须给衣服、鞋、帽留下适当余地，即增加适当的着装修正量。其他用具的调整如按99百分位设计的紧急出口，可能带头盔穿放火衣后就不易进出

功能修正量：

其次，在人体测量时要求躯干为挺直姿势，而正常情况下，躯干为自然放松姿势，为此要考虑由于姿势不同而引起的变化量。此外，还需考虑实现产品不同操作功能所需休整量。静态数据需要动态尺寸的调整 如人行走，头顶上下的运动幅度可达50mm.

静态：正常人着装身材尺寸修正值;动态：动作补偿量(楼梯，按钮，推钮，搬动开关)

通常用实验方法去求得功能修正量，但也可以从统计数据中获得。对于着装和穿鞋修正量可参照表2-12数据确定

对姿势修正数据是：立姿时身高眼高减10mm;坐姿时的坐高、眼高减44mm.

考虑操作功能修正：以上肢前展长为依据，上肢前展长是后背只中指尖距离，应对不同功能作修正：按钮开关减12mm, 推滑开关，扳动开关减25mm.

4)心理修正量(教堂 教室 卧室)

为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量，称为心理修正量。心理修正量也是用实验方法求得，一般是通过被试者主观评价表的评分结果进行统计分析，求得心理修正量。

5)要弄清你的产品设计的目标消费群体(给大学生设计的桌椅 和给小学生设计的不同)

案例分析：大学教室用课桌座与人体尺寸相关的关键尺寸设计分析

人体测量数据在产品设计中应用的步骤

1)识别所有与产品设计相关的人体尺寸

如果设计师明确产品的使用方式，要识别与产品设计相关的人体尺寸并不困难，比如你们的课桌椅：桌面的高度----坐姿肘高桌面的宽度抽屉的尺寸----

抽屉底面与椅子面之间的距离---- 大腿厚度

桌子的容膝空间----坐姿腿高加一个大腿厚度

椅面的高度----

椅面的宽度----臀部至腿弯长度

椅面高度与桌面高度有关联

2)分析关键尺寸并将尺寸按重要程度排序，对一些干涉尺寸进行平衡取舍(桌椅)

从实现功能入手分析关键尺寸课桌椅最重要的功能是：坐、写、抽屉放物

a 首先保证坐的功能 即椅面高度----与腿弯高度相关应取小百分位尺寸

椅面宽度----与臀部至腿弯长度取小百分位尺寸

b 保证写的功能即桌面的高度----与坐姿肘高相关---与椅面高度是关联尺寸

c 抽屉的功能由桌面高度和抽屉底面与椅子面之间的距离决定

3)确定预期的用户人群 成年男女有时是为小孩设计选用的数据区别是很大的，

4)选择一个合适的预期目标用户的满足度出于经济的考虑常常确保其90%的满足度，可能的话应该尽量满足95%~98%

5)根据满足度选取需要依据的百分位数 选择人体尺寸的分位数，参阅表2-11

6)获取正确的人体测量数据表并找出需要的基本数据

7)确定各种影响因素，并从表中得到的基本数据予以修正

最小功能尺寸=人体尺寸的分位数+功能修正量

最佳功能尺寸=人体尺寸的分位数+功能修正量+心理修正量

2.4 人体动态测量参数

静态测量参数虽然可以解决不少工业产品造型设计中的有关人体尺度的问题，但是人在操纵设备或从事某种作业时并不是静止不动的，而大部分时间是处于活动状态的。人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、立、蹲、跳、旋转、行走等等都会显示出不同形态所具有的不同尺度和不同的空间需求。从产品设计的角度来看，合理地

依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大地提高工作效率。

因此，人们关心的是以不同姿势工作时手、脚能活动的范围。动态测量参数的主要内容包括：肢体的活动范围;肢体的出力范围;人体动作的灵活性和准确性三个方面的内容。

要研究这些首先要了解人体的运动系统技能及其特征。见教材P59

2.4.1.运动系统的机能及其特征

运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。由骨、关节和肌肉三部分组成。全身的骨借关节连接构成骨骼。肌肉附着于骨，且跨过关节。由于肌肉的收缩与舒张牵动骨，通过关节的活动而能产生各种运动。所以，在运动过程中，骨是运动的杠杆;关节是运动的枢纽;肌肉是运动的动力;三者在神经系统的支配与调节下协调一致，随着人的意志，共同准确地完成各种动作。

1.骨的功能

骨是人体内坚硬而有生命的器官，主要有骨组织构成。每块骨都有一定的形态、结构、功能、位置及其本身的神经和血管。全身骨的总数约有206块，可分为躯干骨、上肢骨、下肢骨和颅骨四部分。

骨的复杂形态是由骨所担负功能的适应能力决定的，骨所承担的主要功能有如下几方面：

骨与骨通过关节连接成骨骼，构成人体支架，支持人体的软组织和支撑全身的重量，它与肌肉共同维持人体的外形。

骨构成体腔的壁，如颅腔、胸腔、腹腔与盆腔等，以保护脑、心、肺、肠等人体重要内脏器官，并协助内脏器官进行活动，如呼吸、排泄等。

在骨的髓腔和松质的腔隙中充填着骨髓，这是一种柔软而富有血液的组织，其中的红骨髓具有造血功能;黄骨髓有储藏脂肪的作用。骨盐中的钙和磷，参与体内钙、磷代谢而处于不断变化状态。所以，骨还是体内钙和磷的储备仓库。

附着于骨的肌肉收缩时，牵动着骨绕关节运动，使人体形成各种活动姿势和操作动作。因此，骨是人体运动的杠杆。人机工学的动作分析都与这一功能密切相关。

2.骨杠杆

肌肉的收缩是运动的基础，但是，单有肌肉的收缩并不能产生运动，必须借助于骨杠杆的作用，方能产生运动。人体骨杠杆的原理和参数与机械杠杆完全一样。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动力源，肌肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力自重、操纵力等)的作用点称为重点(阻力点)。人体的活动，主要有下述三种骨杠杆的形式：

平衡杠杆 支点位于重点与力点之间，类似天平秤的原理，例如通过寰镇枕关节调节头的姿势的运动。见图3-20

省力杠杆 重点位于力点与支点之间，类似撬棒撬重物的原理，例如支撑腿起步抬足跟时踝关节的运动。见图3-20

速度杠杆 力点在重点和支点之间，阻力臂大于力臂，例如手执重物时肘部的运动，见图3-20

由机械学等功原理可知，利用杠杆省力不省功,得之于力则失之于速度(幅度)，即产生的运动力量大则范围就小，反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的。在设计操作动作时,必须考虑这一原理.

肢体活动的范围可分为两类：一是肢体活动的角度大小;另一类是肢体活动所能及的距离范围。

2.4.2肢体的活动范围

2.4.2.1 肢体活动的距离范围

1.我国成年人在工作位置上的活动空间尺度

1.人在各种工作时都需要有足够的活动空间。工作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸密切相关。由于活动空间应尽可能适应绝大多数人的使用，设计时应以高百分位人体尺寸为依据。所以，以下的分析中均以我国成年男子第95百分位身高(1775mm)为基准。

现从各个角度对其活动空间进行分析说明，并给出人体尺度图。

立姿的活动空间立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉松弛脚的站立平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。见P28

页图2-11(对照图说明)

坐姿的活动空间 见图2-12

单腿跪姿的活动空间 见图2-13 取跪姿时，承重膝常更换。由一膝换到另一膝，为确保上身平衡，要求活动空间比基本位置大。

仰卧的活动空间 见图2-14

为了避免疲劳和保证较好的工作效率，一般应当要求各种操纵装置位于人躯干不活动时手所能及的范围之内。

常用的功能尺寸

前述常用的立、坐、跪、卧等作业姿势活动空间的人体尺度图，可满足一般作业空间的概略设计的需要。但对于受限作业空间的设计，则需要应用各种作业姿势下人体功能尺寸测量数据。GB/T 13547-92 标准提供了我国成年人立、坐、跪、卧、爬等常取姿势功能尺寸数据。见P29页表2-8 我国成人男女上肢功能尺寸。

2.4.2.2 肢体活动的角度范围

全身的骨与骨之间借一定的结构相联结，称为骨连接。分为直接连接和间接连接。

直接连接为骨与骨之间借结缔组织、软骨或骨互相连接，其间不具腔隙，活动范围很小或完全不能活动，成为不动关节。

间接连接的特点是两骨之间借膜性囊互相连接，其间具有腔隙，有较大的活动性。称为关节。

骨与骨之间除了由关节相连外，还由肌肉和韧带联结在一起。因韧带除了有连接两骨、增加关节的稳固性的作用以外，它还有限制关节运动的作用。因此，人体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成损伤。

另外，人体处于各种舒适姿势时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。表3-5为人体重要活动范围和身体各部舒适姿势调节范围。P141 P61表3-5 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围。

2.4.3肢体的出力范围 P62

肢体的力量来自肌肉的收缩。肌肉收缩时所产生的力称为肌力。肌力的大小取决于生理因素，即单个肌纤维的收缩力、肌肉中肌纤维的数量与体积、肌肉收缩前的初长度、中枢神经系统的机能状态、肌肉对骨骼发生作用的机械条件。

一条肌纤维能产生10-3~2X10-3N的力量，因而有些肌肉群产生的肌力可达上千牛顿。表3-6是中等体力青年男女工作时身体主要部位肌肉所产生的力。

在操作活动中，肢体所能发挥的力量大小除了取决于上述人体肌肉的生理特征外，还与施力姿势、施力部位、施力方向有密切关系。只有在这些综合条件下的肌肉出力的能力和限度才是操纵力设计的依据。

1.在直立姿势下弯臂时不同角度时的力量分布如图3-21所示。可知大约在70度处可达最大值，即产生相当于体重的力量。这正是许多操纵机构(方向盘)置于人体正前上方的原因所在。

2.在直立姿势下臂伸直时不同角度位置上拉力和推力的分布如图3-22所示。可见最大拉力产生在180度位置上，而最大推力产生在0度位置上。

3.在坐姿下手臂在不同角度和方向上的推力和拉力如表3-7。该表中的数据表明，左手弱于右手;向上用力大于向下用力;向内用力大于向外用力。

4.双臂扭力

姿势

立姿

弯腰

蹲姿

男

382 + 128

944 + 336

545 + 244

女

200 +79

417 + 197

267 + 138

5.坐姿时足蹬力

坐姿下肢不同位置上的蹬力大小见图3-23(a)，图中的外围曲线就是足蹬力的界限，箭头表

示用力方向。可知最大蹬力一般在膝部屈曲160度时产生。最适宜的操纵方向在160度,有靠背支撑时可产生最大的蹬力,右足蹬力大于左足蹬力.脚产生的蹬力也与体位有关，蹬力的大小与下肢离开人体中心对称线向外偏转的角度大小有关，下肢向外偏转约10度时蹬力最大，一般坐姿时，右足最大瞬间时用力可

达2570N,左足可达2364N.如图3-23(b)所示

/

应该注意：肢体所有力量的大小，都与持续时间有关。随着持续时间延长，人的力量很快衰减。例如，拉力由最大值衰减到四分之一数值时，只需要4min。而且任何人劳动到力量衰减到一半的持续时间是差不多的。

2.4.4 人体动作的灵活性与准确性

2.4.4.1 人体动作的灵活性

灵活性是指操作时的动作速度与频率。人体生物力学特性决定了人体重量轻的部位较重的部位、短的部位较长的部位、肢体末端较主干动作灵活。因此，在设计机器及操纵装置和工作方式时，应充分考虑这些特点。

动作速度 是指肢体在单位时间内移动的路程。也可以用完成运动的时间表示，而人的运动时间与动作特点、目标距离、动作方向、动作轨迹特征、负荷重量等因素有密切关系。

动作特点人体各部分动作一次的最少平均时间见表3-13，由表可知，即使同一部位，动作特点不同，所需最少平均时间也不同。

目标距离随着目标距离增加，定位运动时间增长;随着目标宽度增加，定位运动时间缩短。

运动方向从左下至右上的定位运动时间最短。手从中心起点向八个方向作距离为40cm的定位运动，各方向运动差异见图3-24

运动方向和距离对重复运动速度也有影响。当被试者在坐姿平面向0度、±30度、±60度、±90度七个不同方位进行重复敲击运动，设定距离分别为10、30、50cm三个等级。见图3-25

人左右手分别自0度转至-30度和+30度区域内，其敲击速度居中;自±30度转至+60度区域内，敲击速度最高;而自±60度转至90度区域

敲击速度最低。当运动距离小于10cm时，各方位敲击速度差异不大;当运动距离大于30cm时，各方向之间敲击速度差异明显，而且差异随着运动距离的增大而增大。

动作轨迹特征：

按照人体生物力学特性对人体惯例特点进行分析，其结果表明，动作轨迹特征对运动速度的影响极为明显，并获得下述几个基本结论：

人体躯干及肢体在水平面的运动比垂直面的运动速度快;(爬山与平地跑)

从上往下较从下往上运动速度快。(上下山)电闸

水平方向的前后运动较左右运动快，

一直向前的动作速度比旋转时动作快1.5~2倍左右。(操作台开关)

运动比直线运动灵活;

圆形轨迹的动作比直线轨迹动作灵活;

连续改变和突然改变的曲线式动作，前者速度快、后者速度慢。

顺时针方向操作动作比逆时针方向操作要快，且习惯;(煤气阀)

手向身体方向的运动较离开身体方向运动要快，但后者准确性高;

手向前后的往复动作比向左右的往复动作速度快。

一般人右手较左手快，同时右手向右较向做运动快;

动作速度与受力物的质量成反比，达到最大速度所需时间与负荷重量成正比。

动作频率

每分钟或每秒钟动作重复的次数称为动作频率。它与操作方式、机构形状和种类、规格大小、重量以及动作部位有关。测试数据见表

动作部位

次/min

手指敲击

手抓取

前臂屈伸

大臂前后摆动

足蹬踩 足跟支点

腿抬放

手旋转

手推压

手打击

最大频率

右

204~406

360~431

190~392

99~344

300~378

300~406

288

402

300~840

左

360

318

510

转动手柄的最大频率与手柄长度有关。手柄长度为30~580mm的转动频率最大值见表2-16。

手柄长度(mm)

30

40

60

100

140

240

580

最大频率(次/min)

26

27

27.5

25.5

23.5

18.5

14

2.4.4.2 人体动作的准确性

准确性是运动输出质量高低的另一个重要指标。在人机系统中，如果操作者发生发应错误或准确性不高，即使其反映时间和运动时间都极短也不能实现系统目标，甚至会导致事故。影响运动准确性的主要因素有运动时间(速度)、运动类型、运动方向、操作方式、力量等。

1.运动速度与准确性

之间有互相补偿关系，见速度-准确性特性曲线，见图3-26。表示：速度越慢，准确性越高，但速度降到一定程度后，曲线渐趋平坦。在人机设计中过分强调速度而降低准确性，或过分强调准确性而降低速度都是不利的。

曲线的拐点处为最佳工作点，该点表示运动时间较短，但准确性较高。随着系统安全性要求的提高，常将实际的工作点选在最佳工作点右侧的某一位置上。

2.盲目定位运动的准确性

在实际操作中，当视觉负担很重时，往往需要人在没有视觉帮助的条件下，根据对运动轨迹记忆和运动觉反馈进行盲目定位运动。实验见P70结果表明：正前方盲目定位准确性最高，右方稍优于左方，在同一方位，下方和中间均优于上方。

运动方向与准确性

在垂直面上，手臂做前后运动时颤抖最大，其颤抖是上下方向的;在水平面上，做左右运动的颤抖最小，其颤抖方向是前后的。 图3-28为手臂运动方向对准确性的影响的实验结果。被试者握尖笔沿图中狭窄的槽运动时，笔尖碰到槽臂即为一次错误，可作为手臂颤抖的指标。

操作方式与准确性

由于手的解剖学特点和手的不同部位随意控制能力的不同，使手的某些运动比另外一些运动更灵活、更准确。其对比分析结果如图3-29，上排优于下排。该研究结果对人际系统中控制装置的设计提供了有益的思路。

其他

柔和的动作比粗猛的动作准确

柔和的动作常常容易准确

手臂伸出和收回的准确性

有力动作比无力动作准确 (圆规 卡尺设计 )

a较长距离(100~400mm)比较短距离(100mm) 准确

b向外伸出比向内收回准确

动作方向定位

a最准确的方向是正前方手臂部水平的下侧;

b最不准确的方位在侧面, 右侧比左侧准确,下部比上部准确;

工程参数 第3篇

【关键词】人机工程；物流运输；三参数；风险评估模型

一、前言

近年来，物流产业成为国民经济发展的一部分，其中运输作为物流业务的关键环节，其是否安全、可靠决定行业能否持续发展、且与人们利益存在密切关系。据数据调查显示，物流运输安全事故在所有道路交通事故中占比较高，能够达到26%，可见，运输对于物流企业发展的重要影响，因此重视对物流运输风险的评估和预测具有现实意义，能够帮助物流企业加强对薄弱环节的优化，提高物流运输安全性。

二、理论基础

物流行业的快速发展引起了学者的高度重视，并对其进行了大量的研究，初步形成了较为完善的理论体系。如Rahbar等人将铁路运输装卸搬运作为研究对象，针对铁路运输特点，提出了一种用于分析危险品运输风险转移的方法。Yanlk针对逆向物流设计中遇到的危险品，引入了传统系统分析方法，选择最优路径。国内很多学者也在该方面做出了一些研究，如程婕以传统风险评估模型作为基础，对铁路运输风险状况及危害进行分析，以此来判断风险。本文主要对物流运输三参数风险进行分析，因此将引入人机工程理论作为基础，对三项指标的相关因素进行分析，以此来判断运输中可能遇到的风险。

三、基于人机工程的物流运输三参数风险评估模型的构建

1.评价指标体系

人机工程理论的形成，是多项理论交叉结合的结果，如安全科学、系统工程思维等，在实践应用中，其主要采用系统工程思维，对系统内部的人员、机器设备等因素进行整体分析，以此来确定各要素之间的关系，协调各个要素之间的关系，确保系统能够始终处于安全运行状态当中。基于此，对于物流运输而言，主要涉及物流与运输两个部分，可以确定影响因素为人员、车辆、道路环境等五个要素，并将这五个要素作为指标。其中人员是指驾驶人员，其自身驾驶状态、行为等都是风险主要来源；车辆是物流运输完成工具，车况、车辆性能是否良好也会影响运输。同时，综合现有研究成果，我们最终确定评价指标。

2.模型构建

相比较传统风险评估模型，三参数模型突破原有模型的局限性，在风险发生概率、风险后果参数基础之上，引入风险重要度因素，构建风险评估模型如下：

RL、F、Rs、Rt分别代表的是风险系数、重要度、后果及发生概率。

观察上述模型可知，了解物流运输风险程度，需要确定三参数。物流运输风险影响具有多元化特点，在实践中，无法通过统一的精确化数值对运输风险发生概率及后果进行评估。故本文将引入专家知识经验、表征专家语义信息对风险进行分析，实现对参数表现形式的转换，具体如下公式：

按照上述方法，能够确定运输风险发生概率及后果的模糊语义集合。在实践应用中，将（1）、（2）结合到一起进行计算，首先采用德尔菲法，确定专家小组对各类风险因素较为重要的语义进行判断，然后得出判断矩阵。其次计算得出风险因素最初的权值。再次对排序向量等进行计算、一致性检验，最后获得物流运输风险。

3.案例分析

为了检验上述模型是否具有有效性，选取某物流运输企业，采用德尔菲法对企业运输历史记录进行分析，了解运输风险发生概率及后果。本文主要将人员指标最为检验对象。同时，采用问卷调查方式获取重要信息，为判断矩阵的形成提供科学依据，如表1。

结合上表与要素判断矩阵，能够得到各要素最初的权重，结合概率与后果重要度，并对数据进行去模糊化处理得出人员风险因子的风险值。

经过计算，我们能够了解到人员素质及健康状况是影响运输风险发生的重要因素，其中素质较健康状况影响更大。因此在运输管理中，应加强对驾驶人员综合素质的教育，使其具备较高的综合素质，更好地参与物流运输工作，以此来避免风险的发生。通过实例可见，本文提出的方法较传统方法更加灵活和便利，且能够对各要素进行比较，具有有效性。

四、结论

综上所述，新时期下，物流运输现代化管理需要引入先进的评估模型，对影响运输安全性的相关因素进行分析和对比，从中找到影响运输安全性的关键因素，并针对此提出相应的方法策略，不断提高运输安全和可靠性，从而促进物流运输持续性发展。

参考文献：

[1]张国宝，汪伟忠，倪亮亮.基于人机工程的物流运输三参数风险评估模型[J].中国安全生产科学技术，2016，（04）：170-174.

[2]赵伟峰，汪伟忠，张国宝，鲍闪闪.危化品物流运输企业安全管理能力模型构建[J].中国安全生产科学技术，2016，（07）：150-155.

作者简介：

土木工程结构模态参数识别 第4篇

1 关于土木工程结构

当今社会, 交通和建筑行业一直在发展, 人们也越来越离不开它们, 但是还有许多建筑结构因受到损坏而发生塌陷, 这严重了威胁到了人类的生命和财产安全, 值得引起我们的重视。怎么样才能更好的去避免这类事情的发生是我们一直在探讨并积极寻求解决办法的问题, 可以对建筑结构进行分析以达到目的[1]。一般来说, 传统的结构分析理论主要是通过对强度、稳定性等方面的研究从而确保结构设计的可靠性。这种分析主要是通过试验的办法, 一般新的建筑物建成之后, 需要对其进行静载试验, 在试验完成之后, 可以得到一些参数, 通过这些参数分析出建筑在真正投入使用后的强度、刚度, 这也可以知道该土木工程的施工质量好坏以及结构设计是否合理。这种技术在实践运用中已经有了一定的成效, 但是仅仅靠这种方法是不可能完全达到我们的要求的, 因为土木工程结构的工作环境决定了其要承受大量的动力荷载, 例如风荷载、地振动荷载等, 桥梁结构还要承受水流的冲击荷载和交通荷载。从这里, 我们知道, 仅仅是了解建筑结构的静力特性是远远不够的, 还需要充分了解结构的动力特征参数。只有全面的了解土木工程结构模态参数, 才能更好的避免建筑事故的发生。

2 结构模态参数识别

一般来说, 模态分析就是以振动理论为基础、以模态参数为目标的分析方法。更确切地说, 模态分析也属于一门学科, 是研究系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系, 这些系统关系, 需要我们用特殊的办法去检测, 并通过一定的方法确定这些系统关系。有两种模态分析技术, 一种是理论模态分析, 一种是试验模态分析。这种分类主要是依据于分析办法和手段和方法不同。理论模态分析从名字上就可以知道, 主要是建立在理论的基础上, 这里所说的理论, 主要是指线性理论[2]。而试验模态分析, 又称模态分析的实验过程, 是一种试验建模过程, 属于结构动力学的逆问题。理论模态分析的逆过程。模态分析技术一直都在改善, 到近年来, 以及日渐成熟起来, 在发展过程中, 已经成为结构动力学的支柱之一, 还有一大支柱是有限元分析技术。并且模态分析技术在解决工程振动方面的问题有很大的作用, 也在很多领域中有应用, 因此被全世界振动工程相关学者追捧。

模态分析的实质, 是一种坐标转换, 其目的在于把原来物理坐标系统中描述的响应向量, 放到“模态坐标系统”中来描述。模态分析的一个很重要的方面就是模态参数识别, 这也是为什么要讲述模态分析的原因。模态参数识别方法有两种, 一种是传统的结构模态参数识别方法, 一种是环境振动下的模态参数识别方法。

2.1 传统的结构模态参数识别。

传统的模态参数识别方法特点在于激发时主要是依靠人工, 这就表明过程是需要职员参与的, 不能够自然的去激发, 只要涉及到人工补充激发, 就要求有能够进行激发的设备。如果是较小的结构, 一般的设备是可以满足其要求的, 而且成本也不会过高, 但是一般来说, 土木工程中的结构都比较大, 有时候可能市场上根本没有对应尺寸的设备, 这时候就需要去特别订制, 经过这种渠道, 成本会增加很多。并且这种设备不是指单一的设备, 而且一整套能够与之匹配的设备, 这就表明了使用传统的结构模态参数识别对设备有非常多的要求, 需要质量较好的设备。好的设备都是需要高成本引进的, 一般国外那种极好的设备都比较贵, 生产成本的增加会给我们实际实施带来很多的困难, 这是我们需要考虑的问题。不仅如此, 在实践生产过程中, 设备可能会产生较大的激振力, 可能会损坏结构, 长此以往, 可能会让结构失去原有的构造, 造成无法挽救的损失, 于是我们可以显然的看到该方法的缺点。但是传统的结构模态参数识别也是具有一定的优点的, 例如在强度方面的有关分析中可以得到较全面的结论, 而且该方面在工程实施过程中的稳定性也比较好, 在实际工作运行中, 也可以得到较令人满意的结果。

2.2 环境激励模态参数识别方法。

频域内的非参数方法是属于环境激励模态参数识别的一种, 它具有一定的优点和缺点, 还有一种是时域内的参数方法, 这也是土木工程中所经常使用的方法。但是不管是频域内的非参数方法, 还是时域内的参数方法, 都一直在完善中, 随着科技的进步, 可能更好的为土木工程来服务。再来说说关于环境激励模态参数识别方法本身, 其实在传统的模态参数识别方法中, 我们已经提到关于结构过大所引起的一系列问题, 使用人工去激励会变得很困难, 一个结构可能不在是比较简单的结构, 会变得很复杂, 在这种情况下, 我们就需要考虑到周围环境对它的影响, 自然而然, 环境的模态参数识别方法也就产生了[3]。环境的模态参数识别方法的产生绝对不是偶然的, 是经过一定时间的探索形成的, 在这个过程中, 也经历过许多的曲折。环境的模态参数识别方法较传统的的模态参数识别方法可以更好的保护结构, 因为不需要激励设备, 而激励设备对结构是有一定的损害性的, 激励设备需要人为的作用, 而这种作用是有限的, 不是全面的, 因此可能会作用到局部, 从而引起设备的损害。而环境的模态参数识别方法则不存在这种问题, 因为它不是靠人为去激发, 而且通过环境去激发, 它作用的是整体, 而不是局部。从这里我们也可以看到他的另外一个优点, 就是节约了成本, 因为不需要激发设备, 大大的节省了这一环节的设备成本。既然不需要人工激发, 还节省了这一环节的人力资源。既成本又省人力, 可以很明显的看到该方法的优越性。土木工程在使结构时, 如果选用的是传统的的模态参数识别方法, 就需要有一段时间暂停设备, 而如果选用的是环境的模态参数识别方法, 则不存在这个问题, 因为环境的模态参数识别方法主要是靠环境去激发, 不会对周围产生太大的影响, 这也节省了工程的时间。

结束语

土木工程结构模态参数识别对人类生活的重要性是不言而喻的, 它在土木建筑、航空航天、造船、汽车、机床制造等领域都有很大的应用, 而关于结构模态参数识别方法, 环境激励模态参数识别较传统的激励模态参数识别, 有一定的优越性, 相信随着科学技术的发展, 其技术也会越来越完善, 应用范围也会越来越广。

参考文献

[1]傅志方.振动模态分析与参数识别[M].北京:机械工业出版社, 1990, 9.

[2]傅志方, 华宏星.模态分析理论与应用[M].上海:上海交通大学出版社, 2000, 4.

工程参数 第5篇

常规DCD(dynamic canonical descent)算法具有全局优化能力且无需考虑目标函数的可微性,只要预先定义优化空间即可,但是该算法的收敛速度有限,为此提出了变参数DCD算法,并建立了其相应的算法迭代格式.在数值试验和工程应用中将该变参数DCD算法与常规的DCD算法进行比较,其结果均表明:变参数DCD算法在全局优化能力和收敛速度上找到了一个均衡点,该算法不仅具有DCD算法的全局优化能力,而且收敛时所需的.目标函数评估次数少,在优化过程中该算法展示出了稳定性强且优化结果可靠度高的一面.

作 者：江浩 汪稔 吕颖慧  作者单位：中国科学院武汉岩土力学研究所国家重点实验室,武汉,430071 刊 名：岩土力学  ISTIC EI PKU英文刊名：ROCK AND SOIL MECHANICS 年，卷(期)：2009 30(z1) 分类号：O241 关键词：变参数   全局优化   数值稳定性   目标函数评估   迭代格式   反分析  

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DV常见的参数类型辅助功能参数2 第6篇

我们之前提到过在镜头旁边有一个辅助对焦钮，其实这个按键和转盘在默认状态下可以完成对焦的人物，我们还可以对它进行自定义设置，让它在拍摄过程中快速操作某类功能参数。

这类按钮在专业机型中叫做自定义功能键（USE），它主要是方便摄像师的操控，每个人可以根据自己的不同习惯来定义若干个自定义按键。在民用DV中，我们可以使用这个按键和转盘来定义，对焦、曝光、拍摄模式转换（Tv/Av）、麦克风音量和AGC限制。

这个功能键的使用方式也异常简单，按键用来控制功能的打开或关闭，拨轮用来调整参数。

USE键是业务级DV上配置的按键，它可以帮助使用者快速调用菜单或做快捷方式的操作，在民用级DV上，我们则可以通过按键和转盘的定义来设定这些快捷方式，虽然只有一两个自定义键，但是它在使用中的好处却是显而易见的。

分配按键1＼2

分配按键功能如同专业级DV中USE键的使用，在机身上有一些可以经过自定义来使用的快捷键，我们可以将菜单中的相应功能赋予在这些按键上。一般民用级DV机身上会有一到两个这样的按键，它们主要可以被赋予的功能有：逆光补偿始终开启、仅面部自动对焦、情节生成器、视频快照、白平衡优先、AF/MF。当然我们也可以关闭这些按键，不去使用它。

这是一项只有民用高端DV才具有的自定义功能设置，很多需要在菜单中层级设置的功能都可以在这里一目了然地添加到分配按键中。

设置白平衡优先

当我们为“分配按键”设定为“白平衡优先”功能时，我们可以打开这个选项，为白平衡优先设置相应的自定义色温，这样我们就可以在当前的白平衡和“设定白平衡优先”的白平衡之间进行切换选择了。具体自定义白平衡的设置方法，我们会在下一章中了解到。

这是自定义设置分配按键之后的一项关于白平衡快捷方式的设定，从菜单图片中可以看到，可以选择的白平衡模式有很多。

节能模式

为了节省电量，DV设计了节能模式。我们可以在其中设置两项内容，自动关闭电源和快速启动。自动关闭电源的设置是询问使用者是否使用节能模式。而快速启动的设置则是关于待机时间的设置，它询问使用者，一般在不操作的情况下，待机多长时间后可以自动关机，其中的选项有10分钟、20分钟和30分钟。

这项设置有点像使用电脑时的电源管理设置，可以分为关机和待机两种状态，目的都是为了节约电量，并且可以在拍摄时，快速开机。

对焦环方向

这项功能主要设置镜头对焦环的转动方向，可以根据个人喜好来选择正向和反向旋转。

对焦环响应

这项设置主要来设置对焦环的响应时间，主要有快速、普通和慢速三种响应方式。

对焦预设速度

这项设置针对对焦速度进行设置，可以选择快速、普通和慢速三种方式。当我们要使用虚实变化的关系来完成画面时，就可以使用不同的设置方式来定义对焦速度。如果是轻柔的影片效果，我们可以选择慢速；如果是体育比赛和新闻采访，我们可以选择快速对焦来完成拍摄。

对焦速度的预设可以达到不同的艺术效果，快速的对焦可以带来纪实感的画面，慢速的对焦更有一些手持摄像机的感觉，焦点通过缓慢的移动，虚实的结合可以带来更出色的视觉感。

自动启动装饰

当我们将液晶屏反向靠拢在DV机身时，装饰效果会自动启动，这属于使用特殊状态来完成功能启动的方式。我们可以随时使用这项功能，使用手指来为画面添加装饰动画。

这是启动“装饰”功能的快捷方式，开启这项功能之后，当我们将液晶屏面板正面向外打开并收拢在机身位置时，“装饰”功能就会自动开启。

初始化

初始化也就是我们经常说的格式化，属于数据清除的操作，要非常慎重地使用。

这项功能的操作要很谨慎，初始化即是对存储器的格式化过程。在这里我们可以选择对内置存储器，或者外置存储器进行初始化设置。在进行操作前，一定要注意备份数据，防止误操作。

时区/夏时制

这项设置很多人都不用，其实很有意思。当我们设定了DV机的时间和年月日之后，还要对它进行时区的选择，这样就可以得到一个精准的时间。如果我们出差去其他国家，也就是其他的时区，那么我们只要选择相应的到达地时区就可以矫正DV机拍摄的默认时间。对于经常出差和旅行的朋友非常有用。而且还可以针对夏时制来进行调整。

日期/时间

这项功能主要是为了调整DV机显示的日期和时间设置的，使用起来非常直观、简单。需要说明的是，现在DV还提供了日期格式和24小时等显示方式选择，查找时间一目了然。

在关机状态下长按显示键（DISP）也可以查看电池信息。这在之前关于机身按键的介绍章节中有相应的使用介绍。

电池信息

这个选项可以查看电池电量，同样我们如果在关机状态长按DISP键也可以查看到电池电量。

HDMI控件

这也是关于端口设置的功能选项，可以通过它来打开和关闭HDMI控件。当DV连接到相同HDMI标准的电视机时，打开HDMI控件就可以使用电视机遥控器来控制DV中的视频播放。如果没有相应的标准，则可以将控件端口关闭。

控件的概念就好像命令程序一样，使用HDMI控件就可以控制相应的设备，或者使用相应的设备来控制提供HDMI端口的DV。

HDMI 1080P输出

很多家庭的电视已经可以支持1080P信号的输入了，这样在使用这项细节设置功能后，DV可以为电视机提供更加细腻的逐行扫描信号。

使用该功能，在使用HDMI线连接到电视之后，输出端口将从1080i的隔行输出方式转化成1080P的逐行输出方式。

HDMI状态

这项功能可以显示画面在屏幕上，从而检查HDMI进行视频输出和音频输出的工作状态。

距离单位

在我国通过的距离单位是米，但是在某些英制国家并不是这样，而且当使用电影级的拍摄设备时往往都用英尺来做焦距的单位，所以为了满足各种人群的使用习惯，这里可以对距离单位做相应设置，不过一般我们不会动用这个菜单。

我们可以按照使用习惯来设置距离单位，在这里我们可以选择两种表示方式：米（m）和英尺（ft）。不过我们一般还是对米有比较直观的感受，这样更方便我们进行控制。

备份菜单设置到B卡槽

工程船舶参数化设计与结构分析 第7篇

1 参数化船舶的研究现状

1.1 参数化船舶设计

参数化设计是指基于实际情况的约束条件, 利用参数化设计软件进行船舶的设计工作, 将船舶设计过程中的方案构思、图纸绘制船舶设计图和船舶的主要性能分析3个过程一体化。这样做, 不仅缩短了船舶的制造周期, 而且在计算机的精准计算下, 有效地保障了船舶设计的准确性。因此, 参数化船舶设计技术得到了船舶制造技术人员的重视, 并被充分应用到了近年来的工程船舶制造实践中, 从而使参数化船舶设计技术不断完善、日趋成熟。

1.2 关于Auto CAD技术软件

Auto CAD技术软件的中文名字是欧特克计算机设计辅助软件。目前, 我国船舶制造行业参数化设计船舶主要利用的技术软件就是该软件。该技术软件具有强大的图形绘制功能, 它的许多功能都能够为船舶的设计工作提供便利, 但是, 它毕竟不是专门的船舶设计软件。在设计船舶的过程中, 很多问题不能利用该软件解决, 还要从事船舶制造工作的技术人员手动操作修改。

1.3 实现参数化设计的主要方式

实现参数化设计的主要方式是代数法, 而代数法又包括符号法和概率约束算法。其中, 符号算法具有能够包容多种约束条件的优势, 它能够贴近船舶制造的实际生产情况。除此之外, 符号算法还具备超强的求根功能, 它能够求出所有符合条件的优化方程的根, 避免了求不出合适的根这一情况出现。但是, 符号法也具有它自身的局限性, 符号法的计算量过大, 在实际应用过程中不容易控制, 所以, 还需要进一步完善代数法。而概率约束算法是将约束条件表示成方程组的形式, 并对其求解, 得到优化问题的所有参数值。利用这种算法可以很好地实现优化问题中近似满足约束条件的求解问题, 放宽了优化问题的求解要求, 从而实现了对船舶制造设计工程的进一步优化。因此, 该算法在船舶制造工程中得到了广泛的推广和应用。

2 工程船舶及其参数化设计

2.1 关于工程船舶

所谓“工程船舶”, 是指停留在港口和航道上从事工程作业, 比如港口建造、修复和航道的维护等工作的, 承担技术性业务的船舶。根据工程船舶的不同功能, 可将其分为不同的种类。常见的工程船舶有起重工程船舶、挖泥工程船舶和搅拌工程船舶。不同的工程船舶承担的业务不同, 其船舶上配备的设备也不同。因为工程船舶的格局具有多样性, 所以, 其设计制作工作也变得复杂、繁重。为了减轻工程船舶设计工作人员设计工作的负担, 工程船舶制造行业技术人员采纳了利用参数法制作工程船舶设计图的设计方案。虽然工程船舶的种类众多, 但是, 同种类型工程船舶的内部构造都大同小异, 因此, 可以利用参数法设计技术完成对工程船舶的设计, 而后期可以根据工程船舶的具体应用修改、调整细节。

近年来, 随着世界经济的迅速发展, 我国海上贸易活动也取得了很大的发展。为了保障海上贸易的顺利进行, 要保障工程船舶在海上航道的持续稳定运行。工程船舶要定期清理海上航道, 并完成相关的修复工作, 这无疑对工程船舶的制造工作提出了更高的要求。鉴于此, 工程船舶制造商提出了相关的应对措施。例如, 江苏造船厂和沪东造船厂都引入了先进的参数法设计工程船舶技术。这样不仅提高了船舶制造的效率, 还满足了社会发展对工程船舶的需求。

2.2 工程船舶参数化设计

要想顺利实现工程船舶的参数化设计, 其必须满足以下条件: (1) 在工程船舶的设计生产模型中, 必须要有一定的拓扑关系和相关的约束条件, 这样才能将其带入计算机设计的辅助软件中, 从而实现最优解的求值。 (2) 船舶设计模型中的几何图形必须能够通过尺寸驱动, 这样才能够在设计软件中通过修改设备尺寸来改变船舶设计图。 (3) 要保障工程船舶设计模型中的参数, 就要与设计图形中的尺寸有对应关系。设计软件以原有的工程船舶设计模型为基础, 重新输入新建工程船舶的具体要求和相关的参数数据, 而这些参数大致代表了工程船舶技术人员向新建工程船舶提出的要求, 之后计算机设计系统便能够自动生成新的工程船舶设计图。出图后, 技术人员可以再做相关的细节修改工作, 使新建工程船舶更好地满足工程需要。

3 船体结构有限元分析

3.1 有限元法

有限元法是指将连续的求解区域划分成离散的求解组合, 每个求解组合中只有有限的个解, 每个求解单元都有其自身的几何形状。因此, 可以将其模拟成工程船舶制造设计过程中不规则几何区域内的优化求解问题, 求解区域划分得越细致, 其区域内解的关系越明确。这时, 便可以将其模拟成某种函数的求解问题, 从而实现单元区域的快速求解。

3.2 有限元法在船体分析中的应用

由于工程船舶自身结构复杂, 所以, 计算报告工程船舶整体强度这一任务一直都有极高的难度。在传统的工程船舶制造工程中, 船舶制造技术人员一直采用总强度与局部强度分开计算、报告的方式, 直至进一步完善了有限元法后, 才有效地解决了这一问题。船舶技术人员将有限元法运用到了船舶静力分析和动力分析上, 改变了传统工程船舶结构力学的分析计算方式。利用有限元法能够简单、快捷地计算船舶结构的强度。

4 总结

工程船舶制造技术人员应进一步研究参数化船舶设计, 提高船舶的制造效率, 并进一步完善有限元法, 使其更好地为船舶结构分析服务, 从而推动我国船舶制造行业向更好更快的方向发展。

参考文献

[1]时光志.工程船舶参数化设计与结构分析[D].武汉:武汉理工大学, 2008.

伴热集输管道工程设计参数优化 第8篇

1 优化算法原理

在稠油伴热管道设计参数的优化中, 各参数对能耗的影响是十分复杂的, 其设计参数之间存在着相互制约的关系。针对此特点, 采用蒙特卡洛法进行优化。

蒙特卡洛法又称统计模拟实验法、随机模拟法, 是试验数学的一个分支。蒙特卡洛法的理论基础是概率论中的基本定律———大数定理。因此, 此方法健壮性较强, 适用范围较宽[3]。

多变量蒙特卡洛法的基本求解过程如下[4]:

(1) 首先选取初值X= (x1, x2, x3, …, xn) T, 并代入计算目标函数F=F (1) , 并将当前F赋值给Fmin。

(2) 再选取扫描宽度b>0, 在区间[-b, b]内生成均匀分布的随机数列R= (r1, r2, r3, …, rn) T对每一组随机数列R, 计算X+R= (x1+r1, x2+r2, x3+r3, …, xn+rn) T, 对应的目标函数值F=F (2) 。

(3) 若F (2) >Fmin, 则在相同内条件下继续生成随机数列R, 直至有R使F (2) <Fmin, 则将F (2) 赋给Fmin, 并将X+R作为新的X, 回到 (1) 再次进行计算。

(4) 重复 (1) ~ (3) , 直至F (n) -F (n-1) <ε, 其中ε为误差容忍度, 则认为计算收敛, 此时的X即为最优的参数值组合, F (n) 为求解区域内的最优值。

2 优化设计数学模型

由上文可以看出, 油管直径、伴热水管直径、伴热热水流量和伴热热水温度四个设计参数对能耗均有较大影响, 并且其存在相互耦合的关系。因而必须将四个参量统筹考虑, 以得到可靠的最优解, 保证优化的效果。对该优化问题建立数学模型:

2.1 目标函数

以集输管道的最小总费用作为目标函数, 表达式如下:

其中, FTw为伴热水管的热力能耗, 为用于加热伴热水而消耗的热能。

FKw为伴热水管的动力能耗, 为用于泵送热水而消耗的电能。

FKo为稠油管的动力消耗。给出了两种计算方法, 1FKo为初步计算中利用列宾宗公式得到的公式, 2FKo为修正计算中利用数值方法得到的结果。其用途将在下文详述。

2.2 约束条件

四种设计参数之间相互制约, 必须满足以下各项约束条件。 (1) 伴热水管和稠油管的压力降不得超过最大允许压力降

(2) 伴热水管和稠油管的温度降不得超过最大允许温度降

(3) 伴热水管出站温度不能超过保温层的最高耐受温度。

(4) 伴热水管和稠油管道的平均流速需按照国标规定, 限制在一定范围之内。

(5) 伴热水管和稠油管的管径必须管道规格系列中选取, 是离散的变量。

3 算法的实施

3.1 参数取值范围的确定[5]

(1) 稠油管和伴热水管管径[6]

这两个参数根据GB8163-87《输送流体用无缝钢管》选取, 即符合下式:

同时, 管径的选取应不至于使管内流体流速过大或过小。按照数值实验结果, 水管管内流速不宜超过6 m/s, 同时也不宜低于0.2 m/s;油管流速不宜超过1.5 m/s, 不宜低于0.1 m/s。

(2) 伴热热水流量

同理, 伴热热水流量应不至于使管内流速过大或过小。

(3) 伴热热水温度[7]

根据SH3040-2002《石油化工管道伴管和夹套管设计规范》, 伴热水的温度宜低于100℃, 并高于被伴介质30℃。

3.2 避免求得局部最优解的处理方法

为了方便观察, 下面以单变量情况为例说明求解过程中避免求得局部解的处理方法。

如图1所示, 在高度非线性的情况下, 如果搜索器的搜索范围过小, 如1#搜索器, 当初值取得离真解较远时, 计算将会收敛到如1点所示的局部最优解上;而搜索范围较大的搜索器, 如2#搜索器, 则可以得到全局最优解。

4 算例验证

4.1 蒙特卡洛法算例验证

设计参数优化计算的执行依赖于热力和水力计算的结果。此处为了说明蒙特卡洛算法的有效性和高效性, 为了便于观察, 仅采用一维算例进行验证。不妨对图1中的曲线求最小值, 其函数表达式如下:

采用单向搜索法和牛顿迭代法, 得到同样精度的解, 所需时间对比如图2。

由图2可见, 相对于其他算法, 蒙特卡洛法具有收敛速度快, 对初值不敏感的优点, 因而适用于进行多变量、高度非线性的优化问题。

4.2 稠油伴热集输管道优化算例验证

面将基于稠油伴热集输管道的生产运行数据, 对一典型伴热集输管道进行优化设计。为了验证计算结果的有效性, 进行了大量的随机数值实验。各因素对管道总成本的影响见图3~图6。

由图3~图6中可以看出, 在众多的设计参数组合中, 由本算法得出的结果处在所有点的最下方, 即相应的管道成本最小。

5 结论

为了在保证管道正常运行的前提下, 最大限度的降低总能耗成本, 本文采用了蒙特卡洛法, 针对油管直径、伴热水管直径、伴热热水流量和伴热热水温度四个设计参数进行优化。通过算例验证了蒙特卡洛法的有效性和高效性, 并得出在众多的设计参数组合中, 基于蒙特卡洛原理的算法得出的结果令管道成本最小。故该基于蒙特卡洛原理的算法是可行的。

文中各符号意义见表1。

参考文献

[1]李雪峰.稠油集输系统的热力学分析[D].大庆:大庆石油学院, 2007.

[2]张文东.稠油掺热水伴热集输管道热力计算与优化设计[J].石油规划设计, 1997 (5) :12-15, 19.

[3]王佳伟.基于蒙特-卡洛法的冲推器数量与冲量优化[J].探测与控制学报, 2010, 32 (1) :92-96.

[4]张枫念.用蒙特卡洛法对非线性零部件的优化设计[J].传动技术, 2009, 23 (3) :16-21.

[5]李杰训.油气集输设计规范GB50350-2005[S].北京:中国计划出版社, 2005.

[6]郝文秀.输送流体用无缝钢管GB8163-87[S].北京:中国计划出版社, 1988

工程参数 第9篇

甘肃引大入秦英武调蓄水库是一座峡谷型注入式水库, 水源来自引大入秦工程东二干黑武分干渠渠水。该工程的主要任务是, 解决景泰县城市居民生活用水问题, 水库总库容310.0万立方米, 属Ⅳ等小 (1) 型工程, 主要建筑物为4级, 次要建筑物和临时性建筑物按5级设计。工程由挡水坝及输水建筑物组成:挡水坝为壤土心墙坝, 坝顶高程2068.35米, 坝顶长290米, 坝顶宽5.0米, 最大坝高23.35米。在坝体填筑施工前, 通过现场碾压试验, 确定各项碾压参数, 并在实际施工过程中根据外界环境及填筑料的情况进行相应调整, 使大坝填筑质量达到合同及相关规范标准要求。

二、碾压实验的目的

一是测定坝体填筑各种料准确的参数, 为填筑期施工的质量、检查、验收提供第一手资料。

二是通过实验确定各种坝体填筑碾压设备的性能和所能达到的指标。

三是通过多组实验, 测定不同料在不同设备、碾压方式下的变化状态, 选择最优参数值。

四是测定坝体填筑各种料准确的参数后, 由取样控制向参数控制过渡, 加快进度。

三、碾压实验项目

分组测定不同区域铺料方式、铺料厚度、振动碾的类型及重量, 碾压遍数、铺料过程中的洒水量、压实层的孔隙率和干容重等项目。

四、大坝施工原材料试验项目

对于从各料场取用的永久工程填筑料, 在填筑工程开工前先进行原材料取样试验, 确保各用料质量符合设计要求, 取样试验项目主要包括如下内容。各档填筑料岩石的比重、容重;各档填筑级配料的视比重;填筑材料的室内渗透试验;填筑料的颗粒级配情况等。

五、大坝填筑碾压试验

在填筑工程开工前, 根据不同的料源及各档料在坝体内分布的不同, 完成大坝填筑碾压试验报告, 报工程师批准, 填筑碾压试验的内容主要包括:心墙壤土料、反滤料、坝壳砂砾石料的铺料方式、铺料厚度、振动碾的型号及重量、碾压遍数、碾压速度、铺料过程中的加水量、压实层的孔隙率、干密度、沉降量、压实后级配等试验, 垫层料、过渡料还必须进行渗透性试验。通过试验整理、绘制如下关系曲线:

㈠以铺层厚度H (一般为0.4米~1.0米) 为参数, 绘制压实沉降值h与碾压遍数N (一般为6遍~8遍) 的关系曲线;

㈡以铺层厚度H为参数, 绘制干密度γd与碾压遍数N的关系曲线;

㈢经过计算, 绘制孔隙率n与碾压遍数N的关系曲线;

㈣绘制各试验单元的填筑石料级配曲线;

㈤绘制在最优参数组合条件下, 压实密度与加水量的关系曲线;

最后用全部合理最优参数再进行一次复核试验, 若碾压结果能满足设计、施工要求时, 整理完整的试验结果报工程师批准后严格照此施工。整个试验参数的量测在邀请工程师在场的情况下进行, 通过上述关系曲线确定最佳压实参数及配套机械, 作为坝体填筑的依据。

六、碾压试验的施工方法

㈠工艺流程

填筑料碾压试验具体的工艺流程如下所示:基底整平→基底干密度试验→方格网布置及测量→铺料→整平→布置测量方格网→洒水→碾压→测量沉降值→相关试验。

㈡施工方法

1. 整平。

各试验区的基底整平均采用推土机整平, 人工局部找平。

2. 铺料。

各试验区填筑采用进占法铺料;垫层料、过渡料采用后退法, 铺料主要采用反铲和人工辅助配合摊铺。

3. 布置测量方格网。

主堆石区及下游堆石区布置1.5米×2米的方格网;过渡层区及垫层区布置2米×2米的方格网。各区方格网中间放置一块较平整的石块并加以标识, 用于布置测量控制点。

㈢洒水

洒水量分别取0%~20%控制;根据不同的填筑区域, 洒水量分别用洒水车或水表计量, 比例为体积比。

㈣碾压

水平碾压时, 振动碾在振动滚筒宽度的同一碾压带上进退碾压, 进退时均振动并各算一遍。错距碾压时两条相邻碾压带连接处碾痕重叠20厘米。

㈤测量沉降值

分别测量各碾压区不同碾压遍数的沉降值。

㈥相关试验

试验包括干密度、级配、孔隙率等参数测定。根据不同填筑料选定试验用的铁环直径, 试坑深度为填筑层厚, 各堆石体试坑体积用注水法测定, 积水面层采用聚氯乙烯塑料薄膜, 灌水计量采用称量。垫层、特殊垫层试坑体积用标准灌砂法测定。

㈦渗透性试验

按试验规范要求测定。

七、壤土心墙碾压试验总结

㈠概述

2011年6月24日项目部按预设的试验方案进行现场碾压试验, 根据现场碾压的实际情况取消了原定静碾2遍和振动碾压8遍的试验数据采集工作, 只对振动碾压2遍、4遍和6遍的试验数据进行了采集;其他人员、设备和试验参数按预设按试验方案进行。

试验在业主、监理、项目部和施工队伍共同参与下进行。总共采集数据:干质量密度81组、含水量162组、沉降量162个点。

㈡试验数据的测定的方法及原则

1. 测定方法。

⑴干质量密度、含水量试验方法采用环刀法和酒精燃烧法;⑵沉降量的观测采用水准仪测定。

2. 测点的布置和取样的原则。

⑴干质量密度测定布置为每个测定区域3个点均匀分布在测定区域, 编号由西向东按数字 (1) 、 (2) 、 (3) 进行编号;取样位置在碾压表以下10厘米~20厘米范围, 保证所取样品处于碾压层的中间部位。⑵含水量的取样, 每个环刀取两个样进行平行试验, 取样位置在环刀所在土样的中间部位。⑶沉降量的测定, 在每个测定区域均匀分布6个点, 取平均值计算沉降量。⑷整个试验测点的编号分为四级编码, 第一级编码由南向北按不同含水量分为1、2、3进行编号;第二级编码按由西向东按不同铺筑厚度分为I、Ⅱ、Ⅲ进行编号;第三级编码按不同的碾压遍数按2、4、6进行编号;第四级编码由西向东干质量密度按数字 (1) 、 (2) 、 (3) 进行编号, 沉降量按 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 、 (5) 、 (6) 进行编号。

㈢试验数据的采集

1.干质量密度汇总表。见表1。

2.沉降量汇总表。见表2。

㈣试验数据的整理、分析

1.数据处理的方法。数据处理, 每个测定区域按算术平均值计算, 异常数据处理按2倍标准差法。

2.数据整理。沉降量与碾压遍数和含水量的关系曲线 (只列出含水量是13.7%的关系曲线) 碾压遍数、铺筑厚度和干质量密度关系曲线 (只列出厚度为40厘米时的关系曲线) 预设摊铺厚度为40厘米时的关系曲线 (见图1) 。

㈤试验成果

依据壤土心墙设计指标、现场碾压试验、数据整理、分析得出如下现场施工参数:

1.壤土心墙铺筑厚度为40厘米, 最优含水率为13.7%, 施工控制含水量在10.7%~15.7%范围内;

2.碾压设备采用20T自行式羊角压路机, 碾压参数为:静碾2遍, 振动碾压6遍 (往返计一遍) ;

同轴馈管特性参数分析和工程应用 第10篇

虽然同轴馈管的应用十分广泛, 但它的重要性常常容易被人忽视。在对同轴馈管进行分析时, 必须要运用场论知识, 宏观电磁场理论的基础是麦克斯韦方程组, 麦克斯韦方程组的微分形式如下:

以上公式中:H——磁场强度矢量;

J——面电流密度;

D——介电常数与电场强度矢量的乘积;

E——电场强度矢量;

B——磁导率与磁场强度矢量的乘积;

ρ——代表体电流密度。

同轴馈管的特性阻抗是表征同轴馈管特征的一个重要参数, 可以通过公示计算:

式 (5) 中:D——外管的外直径;

d——管芯的外直径;

εr——相对介电常数。

上文对同轴馈管电场的描述是假设电磁波不能进入同轴馈管的内部, 也就是假设同轴馈管的σ为无穷大。但实际上同轴馈管的σ为有限值, 所以我们要用趋肤深度来表示电磁波进入同轴馈管内部的深浅, 趋肤深度:

式 (6) 中:δ——趋肤深度;

f——频率;

μ——磁导率;

σ——电导率。

同轴馈管中传输TEM模时, 其传输功率可以用波印廷矢量来计算, 即:

式 (7) 中:P——功率;

E——电场强度矢量;

H*——磁场强度矢量的共轭;

η——波阻抗;

Em——最大电场;

b——外管内半径;

a——内管的外半径。

如果同轴馈管中所填充媒质的击穿电场强度为Ebr, 则击穿时有, 将此等式代入, 可得到同轴馈管传输TEM模时的功率容量, 即:

式 (8) 中:Ebr——同轴馈管中所填充媒质的击穿电场强度;

Pbr——功率容量;

η——波阻抗;

b——外管内半径;

a——管芯内半径。

在广播电视工程中, 通常使用特性阻抗为50Ω的同轴馈管。馈管, 也就是我们通常所说的80馈管的功率容量, 80馈管外管内半径b是38.75 mm, 管芯外半径a是17.35 mm, 内外导体之间用空气作为填充介质, 空气的击穿电场Ebr为3×106 V/m, η=η0=377Ω。将这些数值代入公式 (8) , 可得到Pbr=18 140 k W。根据传输线原理, 如果传输线有反射波, 极限功率Pbr'=Pbr/ρ (其中, ρ是驻波比) 。如果以ρ最差情况考虑, 则ρ=2, Pbr'=9 070 k W;如果考虑安全系数等因素, 通常取Pbr'值的1/4作为实用功率容量。"

同轴馈管是广播电视无线发射中最常用的连接器件, 它的性能/特性直接影响着无线发射的安全和质量。在实际工程中安装同轴馈管时, 应该注意以下几点: (1) 发射最大功率应小于同轴馈管的极限功率容量; (2) 发射最大频率应小于同轴馈管的上限频率, 同时要考虑谐波是否可能超过上限频率; (3) 同轴馈管安装应尽量少使用弯头和接头; (4) 同轴馈管的最小弯曲半径应大于馈管外导体直径的20倍; (5) 同轴馈管内应保持空气干燥, 并满足一定的密闭性; (6) 同轴馈管外导体应有良好的接地。

参考文献

[1]谢处方.电磁场与电磁波[M].第4版.北京:高等教育出版社, 2006.

人体健美参数 第11篇

除此之外，人体还有横向健美参数，即腰(围)与臀(围)比，这可以通过自己的努力来改变或者达到健美标准。人体横向健美参数非常重要，它可以表示人的健康状态。一般而言，胖女人比胖男人健康，而且较为长寿。原因是，女人通常将多余的脂肪储存在身体的较低部位。即存于臀部和两条大腿上；男人则储存在较高部位，即存于肚子里面。生物化学研究结果证实了这一事实，并且提供了一个极为简单而有效的检测横向雄型健美的方法和参数。这就是站着量腰围，再量臀围，以臀部最大周长为准；然后用测取的臀围除腰围，所得结果就是腰臀比参数。例如：某人(男)的腰围是79厘米，臀围是92厘米。其腰臀比为0.86:1。研究指出：男人腰臀比可以接受的健美参数是腰围÷臀围=0.85～0.90；女人是0.75～0.8。以此标准看，此人腰臀比在健美范围内。

男人的腰臀比若大于0.9，女人的腰臀比若大于0.8，就有可能出现胆固醇过多和相关的病症。如果腰臀比等于1，便是告诉你已处在一种危险的状态了。

工程机械钢丝绳设计的重要参数计算 第12篇

工程机械用的钢丝绳,质量和使用要求一直是工程机械中的一项关键性技术要求。对工程机械用的钢丝绳使用要求,现在都非常清楚。而工程机械用的钢丝绳本身的生产质量和性能参数非常重要,钢丝绳耐磨性和抗疲劳性等主要性能决定于钢丝绳的直径、捻距、捻角、螺旋线长度和曲率半径等结构参数。前一篇文章已经用数学的方式推断出钢丝绳的直径和内股绳直径的计算方式,并计算出钢丝绳的股数、捻距倍数、捻制系数和捻角数据,且编制成工程机械钢丝绳设计的重要参数表。本文用数学的方式推断出钢丝绳的绳芯直径、捻距、捻角、螺旋线长度和曲率半径等结构参数的计算公式,利用它便于钢丝绳设计计算。

1 工程机械钢丝绳绳芯直径的确定

1.1 金属绳芯的直径

金属芯的直径可用下列公式计算:

式中:Dm——金属绳芯的直径(mm);

m——钢丝绳的捻制系数;

d——股径(mm);

D——钢丝绳直径(mm);

n——钢丝绳内股的数目;

α——钢丝绳的捻角。

1.2 纤维绳芯的直径

纤维绳芯在钢丝绳内要充满芯部空间,同时在股的挤压作用下,绳芯可以进一步被压缩,因此,纤维绳芯在计算值的基础上要适当加粗,这样才能保证其良好的支承作用,特别是在钢丝绳工作的初期,如果纤维芯未充满,会加剧钢丝绳的结构伸长,使绳径变细。

钢丝绳所需要的纤维绳芯的直径,是按填满绳内股间空隙的纤维绳芯的面积来计算的。如图1所示,设股数为n,股径为d,绳芯的面积Sm就等于正n边形ABCEFG的面积S1与各股内n个扇形面积之差,即Sm=S1-n S2

将Sm看成圆形绳芯的面积,因此纤维绳芯的直径Dm的计算式如下:

式中:Dm——纤维绳芯的直径(mm);

n——钢丝绳的内层股数;

d——钢丝绳的股径(mm)。

如果,将绳芯的直径折合成钢丝绳直径的倍数,则(6)式可变为:

式中:D——钢丝绳的直径(mm);

m——钢丝绳的捻制系数。

按(6)式和(7)式计算的值是考虑纤维绳芯在捻制状态下结构的需要。但是,由于纤维绳芯具有比较大的压缩性,同时在股中钢丝之间靠绳芯一侧也存在着大量的缝隙需要充填,再加上考虑使用时钢丝绳受荷对绳芯的进一步压缩,因此,实际上选择绳芯的直径要比上述计算值加大35-50%。这时(7)式变成了如下形式:

按(8)式计算的不同股数和捻距倍数的值如表1所示。

2 工程机械钢丝绳捻距、捻角的确定

在以上的设计过程中,既然捻距倍数在确定钢丝绳直径时就已经给定,因此作为结构本身来说,捻距实际上已经被确定。捻距和捻角是钢丝绳的重要参数,除从结构上确定钢丝或股的螺旋线形状及尺寸之外,还在捻制时确定捻股机或成绳机的车速。

2.1 钢丝绳的捻距

钢丝绳的捻距可按以下公式计算:

式中:D0—钢丝绳的捻制圆直径(mm);

α—钢丝绳的捻角;

n—钢丝绳的股数。

2.2 钢丝绳的捻角

其计算公式有:

以上是一些常用的捻距、捻角计算公式,其推导过程比较简单,这里就不赘述了。至于在具体选用时,可以视已知的条件而定。

3 工程机械钢丝绳螺旋线长度和曲率半径

钢丝绳的螺旋线长度是指一个捻距内股绳螺旋线长,用S表示之;钢丝绳的曲率半径是指股绳在钢丝绳中呈圆柱螺旋线状态,其弯曲的曲率半径,可用ρ来表示。

3.1 钢丝绳的螺旋线长度

当钢丝绳的直径、股径及其捻距确定之后,它的螺旋线长度也已经确定,因此,S也是钢丝绳所固有的结构参数。由于S是一定的,因此要求在将股绳预先加工成螺旋线状态时(如三角股生产时要将股绳预先加工成绳中的螺旋;不松散钢丝绳生产中的预变形也需要将股绳预先变形为绳中螺旋,)其螺旋线的长度要与S相符合。

钢丝绳中的螺旋线长度按下式计算如图2所示:

式中:D0—钢丝绳的捻制圆直径(mm);

S—钢丝绳的螺旋线长度(mm);

T—钢丝绳的捻路(mm)。

3.2 钢丝绳的曲率半径

圆柱螺旋线中各点的弯曲曲率是一定数,其曲率半径当然也是定值。因此,股在绳中的任意一点的弯曲曲率半径都相等。如图2所示,设A(X,Y,Z)为股中的任意一点,则股螺旋线的参数方程是:

当θ=2π时,

以上式中,R—捻制圆半径;α—捻角;T—捻距。

故,钢丝绳中股的曲率半径:

将入上式之后,

3.3 综合举例

例题:经计算,某塔式起重机吊装主绳所需要承受的总负荷为90KN,按使用规定,要求有8.0的安全系数。试对此钢丝绳进行结构设计(塔吊的滑轮为双联式滑轮组)。

设计计算:

1)塔吊用钢丝绳要求柔软、不旋转性能好,主要承受张力负荷。因此确定采用多层股不旋转钢丝绳,其具体的结构式为:

钢丝的抗拉强度选用1670N/mm2(兆帕),且为光面钢丝,选择有机物纤维做绳芯。钢丝绳分为两层股构成,外层为12根,内层为6根,内外层的捻向相反。钢丝绳的捻距倍数选定7.0。单根钢丝绳的总负荷为。

2)钢丝绳直径

钢丝绳的最小破断拉力:

查钢丝绳破断拉力换算系数(K′)表得K′=0.318,所以,

确定钢丝绳的直径为18.5mm(取整)。

3)股径

查表2,当n=12,K=7.0时,m=5.091

4)纤维芯绳直径

按(8)式和表3

故得芯绳直径:Dm=0.315×18.5=5.83mm

5)钢丝绳捻距、捻角

(1)外层绳的捻距、捻角:

(2)内层绳的捻距、捻角:

因为股绳在这种钢丝绳中也是呈点接触状态,所以内层绳的捻角α2与外层绳的捻角α1相等。

所以:α2=α1=19°50′

6)钢丝绳的螺旋线长度和曲率半径

(1)外层绳

所以,

(2)内层绳

参考文献

[1]国外钢丝绳标准译文集.冶金部金属制品研究所,1981.

[2]杜庆华,等.材料力学[M].人民教育出版社,1998.

[3]樊映川,等.高等数学[M].人民教育出版社,2005.

[4]金涛,周浩章.钢丝与钢绳生产机械设备[M].冶金部技校教材编审办公室,1982.

[5]抚顺煤炭研究所,开滦煤矿编.矿井提升钢丝绳[M].煤炭工业出版社,1979.

[6]B.r.MonbHap,著.周学良,殷祥华,冯雅观,方一鹤,译.钢丝绳生产工艺基础[M].1976.

[7]李维基.圆股钢丝绳结构设计——介绍国外的一种设计方法[J].金属制品,69:38-44.

[8]邱煌明.多层股(不旋转)钢绳生产工艺浅述[J].金属制品,51:33-42.

[9]王庸禄.钢丝绳结构与接触应力分析[J].金属制品,65:31-35.

[10]邱煌明.不松散钢丝绳生产中预变形工艺参数的确定[J].金属制品,43:14-17.

[11]齐长祥.钢丝绳不松散处理模拟弹塑性理论分析,金属制品.总第49期,P1-4.