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钢板材包装木托架的承 载研究和结构优化
目前我国钢产量早已 跃居世界第一位,钢铁企业的工艺和装备水平也已走在世界前列,但钢铁企业对于钢材 的包装技术,基本停留在经验阶段 ,远落后于先进的钢铁生产 制造工艺,从而造成了不必要的资源浪费和安全隐患。 其中薄钢板材在储运过 程中,承载作用 的木托架常有破坏事故发生,给生产使用造成了巨大的安全隐患。本文通过木材的试验和木托架的承载受力情况分析对规范木托架的包装形式提供一定的理 论依据。木托架是 作为钢板材单元负荷用于集装、堆放、搬运和运输的水平平台装置, 它是一 种由纵木和横木联接构成的简易装置。本 文分别通过对常用木材的物理性能分析;木托架承载 性能分析和有限元 分析;对木托架结 构设计进行初探。主要采用足尺寸试样的试验方法对常用木材进 行力学性能试验,确定不同木材的抗弯性能和抗压性能,为不同运输环境选择合适 的木材提供了数据支持。基 于薄钢板材对木托架的合理设计 要求,分析了流通环境中木托架的具体工况 ,采用相 应的工程力学理论,进行典型工况下 木托架的承载分析,建立相应的力学模型。根据力学模型对木 托架的尺寸和结构 进行了优化,初步获得 了兼顾木托架承载性能与成本的设计方法,对木 托架的设计和生产提供了力学分析的初步依据。采用ANSYS有限元分析软件对薄钢板包装用木托 架在吊运工况下的受 力和变形情况进行分析,对典型工况下的木托架进行了承载分析和有限元仿 真。根据理论分析,确定木材为正交异 性的材料,通过承载分析建立了木托架在堆码和吊运工况 下的力学模型 ;通过有限元仿真进一步对承载分析进行验证,并确定不同木托架在吊运时的结构稳定性。在吊 运工况下同等尺寸外伸梁木 托架比田字型木托架结构更稳定,增加横梁的数量可以增加木托架的结构稳定性。对木托架的吊运位置 选取进行了初步分析。本文对木托架的设计和生产应用提供了理论上的 依据。本文对用于钢板 材包装的木托架进行了受力分析及有限元仿真,并对木托架常用木材 的力学性能进行了试验,最 对木托架的结构进行优化。由于木托架的约束理论简化与实际 情况存在一定程度误差,加之 材料力学相对于木材力学分析的局限性,在模型的 建立和有限元的仿真过程中,都对木托架的实际承载情况作了近似的处理和简化, 还需要作 进一步的理论和实验研究 以及实践应用
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一、 热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的意义
1．能源及环境是目前世界各国头等重大的社会问题。我国现有能源利用效率和环境保护存在着很多问题。实现能源、经济、环境的可持续发展是我国面临的重要选择。如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类专业人才，是每个大学相关专业以及每位从事能源类专业教育工作者需要解决的重要问题。
2。钢铁工业的快速发展，使能源资源和环境面临着重大压力。使能源消耗和冶金技术进步相协调，是在发展中首要解决的重点问题之一。因此适用于我国钢铁工业快速发展的高质量的热能与动力工程专业人才培养尤为重要。本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。
3．热能与动力工程专业涉及到传统工业，同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合，相交叉，相渗透，揭示了专业交叉的优势，也突出了特色和创新。能源和资源的开发转化，利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。建设好热能与动力工程专业，是我们的一项重要任务。
4．在我省高校中，除东北大学、大连理工大学外，我校热能与动力工程专业具有较长办学历史。在专业建设过程中，得到热能院、东大、北科大及鞍钢等企业的支持和协助。本专业的发展迅速，在省内有很好的学术声誉。本专业具有年龄结构合理的师资队伍；具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向，面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。
5．热能与动力工程专业是辽宁科大重点建设专业之一。该专业在教育部下发的教字（2000）10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中，被列入国家管理专业。在专业基础上，现有2个硕士点，研究方向不断拓宽，现有的冶金热工技术、系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本专业，使研究方向突出特色。
6．热能与动力工程专业的特点：（1）专业与环境问题的密切相关性；（2）不同学科间的高度交叉性。（3）对国家政策法规及发展计划的依赖性。（4）基础知识的广泛适用性。（5）专业方向的对口性。示范性专业的理论和实践，对指导专业建设具有重要的意义。
随着热能与动力工程专业建设的不断深入和扩展，越加显示出本专业在我国高等教育和国家经济建设中的重要地位。热能与动力工程专业不仅涉及到传统工业，同时使环境科学、生命科学、信息科学、材料科学等相融合，相交叉，相渗透，揭示了专业交叉的优势，也突出了特色和创新，具有重要意义。热能与动力工程专业的发展和建设对人类社会进步和经济发展及人类的生活质量具有重要影响，能源和资源的开发转化，利用水平和应用技术与本专业发展息息相关。我国热能与动力工程专业发展水平不均，与国际先进国家相比，存在一定的差距，发展和建设好热能与动力工程专业，是我们面临的重要任务。
我校地处全国工业大省的钢都，热能与动力工程专业在研究领域有广阔的应用基地和服务对象。面对辽宁重工业基地的振兴和大中国有企业的技术改造和技术创新，热能与动力工程专业发展建设也具有特殊的意义。因为本科涉及到冶金、机械、化工、轻工、航空、电子、能源、交通等各行业，在这些行业中。本专业的方向和领域对其发展起着重要的促进作用。
在我省高校学科布局中，除东北大学、大连理工大学的热能与动力工程专业之外，在普通高校中，我校热能与动力工程专业，是具有较长办学历史的专业。在专业建设过程中，得到中钢集团鞍山热能研究院、东北大学、北京科技大学及鞍钢等企业的支持和协助。我校热能与动力工程专业的发展迅速，在省内得到了很好的学术声誉，并取得较大的成就。本学科具有年龄结构合理的师资队伍，形成以老带新，以中青年为主体的学术梯队队伍。本专业具有热能工程、动力工程、制冷与低温技术及热工测量及自动化4个专业方向，面向能源资源和环境发展的现代化工业建设。
热能与动力工程专业是鞍山科大重点建设和新兴的特色专业之一。热能与动力工程专业在教育部下发的教字（2000）10号文件的“关于公布国家管理的专业点名单的通知”中，被列入国家管理专业。在热能与动力工程专业基础上，现有2个能源动力类硕士点，研究方向不断拓宽，现在除保留原有的冶金热工技术和热工数值模拟的研究方向外，还将系统节能、热工过程自动化、能源及环保工程、低温技术等方向引入本学科，使研究方向具有实际意义和理论价值。热能与动力工程的专业建设。近年来专业方向调整及招生规模的扩大，教学和科技水平也相应进一步提高。热能与动力工程专业在辽宁省地区和冶金行业具有较高的声誉，本学科专业的发展能极大的促进地方经济建设和行业及企业的科技进步。从促进社会发展和科技进步的角度看，热能与动力工程专业建设具有重要意义。本专业的建设具有教学科研和社会服务等功能，它的建设具有创新性和地域特色，能为我国经济建设起到促进作用。
专业适应经济结构的调整、社会的全面进步和振兴老工业基地的需要，有利于促进先进生产力和先进文化的发展和建设新型国家的需求，能反映出专业的先进教育理念。
二、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目解决的关键问题
热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程，针对专业建设过程中出现的专业方向、专业定位、专业特色、专业师资队伍和教学基本建设等普遍存在的共性问题，结合现行的示范性专业标准和建设实践，旨在理清思路明确方向，处理好各种矛盾，做好评建工作，切实落实专业建设。
热能与动力工程专业示范性专业建设项目的提出和实践过程，拟解决和协调下述关系：
1. 热能与动力工程专业与环境问题间的密切相关性。 常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一，而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电，这会带来一系列严重的环境问题，比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。因此，对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制，实现其环境友好化，才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。
2. 不同学科间的高度交叉性。能源动力学科的技术基础课程和专业课程涉及到多学科领域的知识，热能动力工程专业涉及到热学学科、力学学科、机械制造学科、自动控制及计算机学科和化学学科。为适应21世纪初我国能源学科发展的需要，应当在各专业课程的设置中，适当安排各个有关学科的知识。
3．基础知识的广泛适用性。节能是我国能源发展战略的重要组成部分，关于节能的知识不仅能源动力学科的学生应当掌握，也是几乎所有工科学生应当掌握的内容。这就要求不仅要做好本学科专业人才的培养，而且也应当承担起向所有工程专业的学生进行节能技术教学的任务。
4．专业方向的对口性。目前，我国的能源动力学科的不同专业方向服务于不同的工程技术领域，还多少带有产品专业的烙印。不仅在冷的方向与热的方向中，主导专业的工作机械与系统差别巨大（例如制冷机与发电厂），就是在同一个专业方向，例如热方向中，锅炉与气轮机就有很大的差别。因此对于旨在以零距离模式培养学生的专业与学校，密切关注当前经济发展以及行业发展的需要，使得学生能到对口的专业单位工作，及时充分发挥其专业特长，具有重要意义。急需解决以能源动力类宽口径专业人才培养与目前我国能源动力类大部分企业对专业人才的知识结构强调专门化要求之间的矛盾。
三、热能与动力工程示范性专业理论与实践项目的特色与创新
热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究的特色是基于热能与动力工程专业示范性专业理论与实践的研究教学改革实践，将本专业人才培养的定位和培养模式的理论相结合，通过调查研究、比较研究、综合研究和解析研究的方法，构造适合专业培养环境的和社会经济发展需求的新的培养模式人才培养体系和框架结构，找出专业建设的差距。
热能与动力工程专业的人才培养模式是以应用型人才培养为主。注重厚基础和宽口径结合重实践重创新。社会不同领域、不同分工对本专业人才有着不同的需求，国家需要多层次、多类型的人才培养规格和模式。具体情况形成我校集中冶金领域特色辐射全国各个行业领域。专业培养规格主要分“研究型”和“应用型”两大类。我校重点培养“应用型”人才，培养计划的学时分配适当向传授专门应用技术的专业课倾斜，实践教育环节注重培养学生用专业知识的能力。考虑学生在宽厚基础上的专业发展，我校热能与动力工程专业分成以冶金等工业生产为重点，以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向；以制氧动力机械和空调系统为主的制冷与低温技术方向；以电能转换机械工程为主的锅炉动力与流体机械方向；以热工测试调节和自动化控制为主的热工测试及自动化工程方向。这些专业方向突出了我校专业特色。按照专业规范要求在培养学生的素质方面要求思想素质、专业素质、文化素质、身心素质协调发展；在能力方面要求要有获取知识的能力、应用知识的能力、实践能力和创新能力齐备；在知识结构方面要求具有较好的工具性知识、人文社会科学知识、经济管理知识、自然科学知识、学科技术基础知识和专业知识。
(1)期刊论文[1]史庆轩*，王南，田园，王朋，李坤. 高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究[J]. 建筑结构学报，第34卷，第4期，144-151页，2013.[2]王秋维，史庆轩*，姜维山，张兴虎，侯炜，田园. 新型截面型钢混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报，第34卷，第11期，123-129页，2013.[3]杨坤, 史庆轩*, 赵均海，姜维山，孟和. 高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究. 土木工程学报, 第46 卷，第1 期，34-41 页，2013.[4]Jinjie Men, Qingxuan Shi*. ISCS method for the performance-based seismic design of verticallyirregular reinforced concrete frame structures. 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