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数值分析论文格式

2023-03-03 03:53 来源:学术参考网 作者:未知

数值分析论文格式

一、正确的论文格式:
论文属于科学性的文章,它有严格的书写格式规范,因此一篇好的论文一定
要有正确的格式,就拿摘要来说吧,它要包括6 要素(问题,方法,模型,算法,结论,
特色),它是一篇论文的概括,摘要的好坏将决定你的论文是否吸引评委的目光,
但听阅卷老师说,这次有些论文的摘要里出现了大量的图表和程序,这都是不符
合论文格式的,这种论文也不会取得好成绩,因此我们写论文时要端正态度,注
意书写格式。
二、论文的写作:
我个人认为论文的写作是至关重要的,其实大家最后的模型和结果都差不
多,为什么有些队可以送全国,有些队可以拿省奖,而有些队却什么都拿不到,
这关键在于论文的写作上面。一篇好的论文首先读上去便使人感到逻辑清晰,有
条例性,能打动评委;其次,论文在语言上的表述也很重要,要注意用词的准确
性;另外,一篇好的论文应有闪光点,有自己的特色,有自己的想法和思考在里
面,总之,论文写作的好坏将直接影响到成绩的优劣。
三、算法的设计:算法的设计的好坏将直接影响运算速度的快慢,建议大家多用数学软件(Mathematice,Matlab,Maple, Mathcad,Lindo,Lingo,SAS 等),这里提供十种数学
建模常用算法,仅供参考:
1、 蒙特卡罗算法(该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决
问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必
用的方法)
2、数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法(比赛中通常会遇到大量的数
据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab 作为工具)
3、线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题(建模竞赛大多
数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通
常使用Lindo、Lingo 软件实现)
4、图论算法(这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算
法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备)
5、动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法(这些算法是算
法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中)
6、最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法(这些
问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,
但是算法的实现比较困难,需慎重使用)
7、网格算法和穷举法(网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很
多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种
暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具)
8、一些连续离散化方法(很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计
算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替
积分等思想是非常重要的)
9、数值分析算法(如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分
析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编
写库函数进行调用)
10、图象处理算法(赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文
中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问
题,通常使用Matlab 进行处理)

机械学术论文两篇

  随着现代化的不断向前发展,不断更新换代,不断进步的步伐,机械工程方面的发展同样也不甘落后。下面是由我整理的机械学术论文,谢谢你的阅读。
  机械学术论文篇一
  机械制造中的机械设计技术分析

  摘 要:随着现代化的不断向前发展,不断更新换代,不断进步的步伐,机械工程方面的发展同样也不甘落后。在机械工程中,一个不可或缺的组成部分就是机械设计,可以说机械设计是非常重要的一个方面了,现代化的设计水平与各方面都有相应的联系,如产品的性能问题、质量问题的研究等,同时也关乎到了一个企业的经济效益的发展问题。随着近几年来科学技术水平的不断发展,现代技术也应用的越来越广了,在机械设计中的应用也非常常见了,并且还有新的设计技术不断涌现。

  关键词:机械制造;机械设计;设计技术;分析;

  中图分类号:C35文献标识码: A

  引言:在机械工程领域,机械设计是非常重要和关键的环节,它直接决定了机械产品的技术水平、研发周期、经济效益以及实际性能水平。所谓的机械设计主要是指,在深刻理解、熟练掌握机械工作原理的基础上,根据设计目标和需要达成的效果来构思、计算以及分析机械的结构形式、能量传递模式、润滑方式、运动形式、零件尺寸和形状等,并将分析结果和计算数据转变成为具体描述。在以上过程中,需要综合考虑各种因素,并对其进行统筹协调。时代和科技的进步突出了现代设计技术的重要性。本文以现代设计技术为主要研究对象,分析和探讨了在机械设计中应用现代设计技术的相关情况。

  一、 基于IT技术的设计技术

  1、 仿真与虚拟设计技术

  计算机的不断发展,出现的大量的设计软件,如:PROE、CAD、ANSYS、SOLIDWORKS等。这些仿真画图软件形成了更为强大的人机交互系统。所谓仿真便是以计算机为工具,通过软件模拟出与实际想适应的系统模型,通过改变控制条件研究模型运行结果的计算机与机械相结合的技术。当然,工具不是无所不能的,而是为人所用的,软件只是辅助设计师进行设计工作,没有设计师的工作,软件是不会自动完成任何设计的。虚拟设计即是在这种多维化人机交互信息环境中从事设计的技术。目前投入使用的虚拟设计采用的是通过对数据格式进行适当的转换输出利用现有的CAD系统进行建模的环境系统。

  2、 网络协同技术

  网络协同设计是在支撑平面和高效的协同工作机制下完善信息管理将分散的设计工作流和资源有机的统一起来从而完成产品的开发设计。网络技术的发展使得网络上大量数据传输和分布的数据库管理成为现实,从而解决了数据在网络上的访问、传输、修改等问题,构造一个三维的网络机械设计平台。

  3、 并行设计

  传统的机械设计每下一个分支工作必须等上一个结束后才能开始,这是低效的串行设计,这种设计缺乏信息交换以及可操作性。并行设计作为一种设计哲理,是在原有信息集成基础上,集成地、并行地设计产品。并行设计更强调功能上和过程上的集成,在优化和重组产品开发过程的同时,实现多学科领域专家群体协同工作。从任何产品设计来看,并行设计采用每个时刻可容纳的设计过程相应增加,使整个设计过程尽可能同时进行。并行设计的特点是并发个协同,并发是指设计活动的并发进行,协同是指多学科设计队伍活动的协作。网络技术的发展以使得并行设计成为机械设计的重要方法之一。

  4、 智能设计

  智能设计的发展,从根本上取决于对设计本质的理解,智能设计系统不仅仅是对人脑某些思维特征的模拟,而且需要具有自学习适应的能力,能够较好地支持设计过程自动化。我国市场经济的发展对产品设计与开发提出了强烈的创新要求。在当前的市场经济体系中,对产品设计不仅要求特立独行,还要求简单方便效率的设计。

  二、基于数学知识的设计技术

  1、 有限元设计

  有限元法又称有限单元法,是求解偏微分方程的一种有效的数值方法。有限元法发展至今天,已经成为工程数值分析的有力工具,取得了巨大的进展,利用它成功地解决了一大批有重大意义的问题,很多通用程序和专用程序投入了实际应用,而且应用愈加广泛,已拓展到诸多领域。

  2、 优化设计

  优化设计就是在满足特定的约束条件下,利用建立数学模型的方法来求取设计的最佳值。优化设计的目标就是最优化设计对象,其手段便是依靠先进的计算机辅助软件。因此,优化设计还可以被看作为通过计算机语言来模拟达到最佳设计方案的现代科技手段。优化设计大体上包括两点内容:首先,建立符合实际的数学模型,把设计要求抽象为约束条件和函数;其次,根据所建立的模型利用计算机进行数学模型的求解从而得到优化设计方案。任何机械设计问题,总是要求满足一定的工作条件、载荷和工艺等方面要求,并在强度、刚度、寿命、尺寸范围及其他一些技术要求的限制条件下寻找一组设计参数。

  3、可靠性设计

  产品可靠性设计是指在产品的开发设计阶段将载荷、强度等有关设计量及其影响因素作为随机变量对待,应用可靠性数学理论与方法,使所设计的产品满足预期的可靠性要求。产品开发设计阶段的主要内容还包括预测设计对象的可靠度、找出并消除薄弱环节、不同设计方案之间的可靠性指标比较等,可分为定量分析与定性分析两个方面。定量分析是应用概率统计方法、布尔代数、马尔可夫过程理论、故障树分析等计算产品的失效概率。定性分析是通过故障模式、影响及致命度分析、事件树分析、故障树分析等对事故种类、原因、后果等进行罗列和分析。

  三、 机械设计技术分析

  机械设计是机械制造的前提和基础,对机械制造过程中的具体流程、操作以及问题解决都有一定的知道与规划,因此机械设计对机械制造而言非常重要。机械设计过程中设计到很多领域以及学科知识,随着社会发展,对设计技术层面的要求也越来越高,机械设计所应用到的层面也越来越广泛,下面将从机械设计的规划、方案、技术以及发展趋势等方面对机械设计的技术进行具体分析。

  1、 初期规划设计分析

  机械设计的初期规划设计流程和操作与计算机软件需求分析设计非常相似,都是在设计之前就要对机器性能以及具体设计要求进行充分的调查和分析,并整理数据得出相关重要结果和信息,这些信息包括所设计的机器应该具备哪些功能和特点,怎样确保制造流程更加便捷高效等等。机械设计的初期规划是机械设计的基础,是机械设计如何进行的引导和约束条件,也是机械制造工程的约束条件。

  2、方案分析

  在机械设计过程中,方案设计是在初期规划基础上对机械设计构想的具体实施,机械设计的方案设计是机械设计的关键,是机械设计成功与否的决定性因素,在方案设计过程中所要注意的问题也要多于机械设计其他环节,方案设计还要克服设计创想与设计实践之间的差距,避免设计方案的不可实施,确保机械制造安全有效。这就要求设计方案要同时考虑到机械制造的创新技术和机械自身性能及要求两个方面,二者相互渗透,缺一不可,这样才能确保机械设计的设计方案可实行、有创新。机械设计中的方案设计主要包括工作原理运用、机械结构认识、运动方式设计、零件设计与选取、制图以及检查等方面,这些因素构成了机械设计中方案设计的具体流程。

  3、 技术设计分析

  机械设计中的技术设计是整个设计过程中的灵魂,对于技术层面的要求最为严格,该流程主要是针对设计图纸的具体计算与核对。在技术设计过程中,设计师及相关人员还应将总设计图纸与设计草图进行认真比对并分析,避免出现严重错误,对每个设计环节以及设计部分都要进行严格审查,一旦出现错误或者漏洞,设计人员及工作人员要及时处理并做好校对工作。可以说技术设计环节是对整个设计过程的全面掌控,要求最高,审查也应该最为严格。

  结语 :随着科技的不断进步与发展,机械设计对技术的要求越来越高,要想使设计的产品满足全球化经济市场的竞争与需求,必须将现代科学技术应用于机械设计的领域。相关的工程技术人员也应适应时代的需求,拓展设计思维,灵活运用现代设计技术,提高产品的市场竞争力。

  参考文献:

  [1]董立立,赵益萍,梁林泉,朱煜,段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压,2010

  [2]张冠军,陈立人.我国石油机械制造业热处理的现状与展望[J].金属热处理,2010,
  机械学术论文篇二
  机械设计与机械制造技术探讨

  摘 要:随着我们国家社会主义经济在不断的发展,机械制造工程越来越多。而机械设计和机械制造是密不可分的,机械制造要以机械设计作为前提,在经过设计以后才能进行制造,同时,也能更好的保证制造的流畅性。良好的机械设计能够提高机械产品的性能,同时,对机器的质量以及可靠性有很大的影响。本文针对机械设计技术以及机械制造技术进行了分析。

  关键词:机械设计;机械制造;技术探讨

  中图分类号:TD402文献标识码: A

  前言:在机械工程当中,机械设计是指机械设计人员按照机械原理对机器的结构、运动方式、能力以及力的传递方式进行设计,对不同的零部件进行组织构思。在进行设计时,可以对制造的需要进行满足,以此为依据来设计方案。

  1、 机械设计与机械制造的背景

  就在1969年美国的《机械设计概论》杂志主刊上已登载了机电一体化这一概念。随后,机电一体化进行了持续的拓展。英国机械制造工程师会所在1986年为现代化机械论述了这样的定义:现代化机械是“根据计算机讯息网络调控的,用以实现包含机械动力、运转和能量流动等动力学任务的机械或机电零部件互相联系的体系”。它和前面所提到的机电一体化是相同的,所以能说现代化机械自然是指机电一体化体系。20世纪80年代国际机械和单位理念联合协会进行了如下的定义:机电一体化是精密机械系统、电子调控和体系思想在机械设计和机械制造流程中的协作融合。所以又能说机电一体化根本上是在机械设计和机械制造与其自动化基础上的拓展。把以往的机械设计制造与现代的机械自动化实施了对比,显示出具有自动化的特性是现代化机械和以往的机械在性能上的根本区别。机械自动化在所有行业的运用和拓展,表现出机械自动化的优势和功效。就是功能多样化、高效率节奏、高度可信率、节约材料、节约资源,持续完善人们生产生活的多元化需要。

  2、 机械设计的技术分析

  2.1 机械设计的初期计划设计分析

  机械设计要进行初期的计划设计,其在工作方面和计算机软件的设计需求析比较类似,在设计之前要对机器设计的要求进行调查和分析,在分析要求的过程中,对机器应该具备的功能也要进行掌握。以此作为机械设计的基础,然后在设计以及制造过程中要对相应的约束条件进行规定。

  2.2 机械设计的设计方案分析

  在机械设计中,方案设计是关键的部分,方案也是设计的灵魂,其决定着设计的成败。在设计阶段,会遇到很多的问题,主要要面对的问题就是实际和理论之间的矛盾。方案设计不仅仅要符合机器本身的性能,同时,在功能方面也要进

  行满足。在方案设计方面,对检验人员对机器开发、认识以及创新方面都要进行重视。在设计阶段,主要的步骤可以简单概括为对工作原理进行定义、对机器结构进行确定、对机器运动方式进行设计、对零部件的选取与设计进行判断、对制图进行设计以及对初步设计进行调查。

  2.3 机械设计的主要技术设计分析

  机械设计中,对技术层面的要求最为严格,在这个阶段要对设计图纸进行校对,同时,要对图纸进行计算,对设计总图和部分草图要进行对比和核对分析。在机械设计方面对每个部分都要进行设计,设计时要进行非常严格的核对,不能出现疏漏的情况,同时,在校对方面也要保证质量。对要进行产品生产的机械,在设计时,要根据产品进行定型设计。

  2.4 机械设计的技术发展趋势分析

  2.4.1 针对现代机械产品的机械设计

  现代机械产品对机械设计提出了更高的要求,因此,在进行机械设计时,在技术层面一定要不断的进行改善。机械产品设计要更加具有智能化特点,主要的方式就是利用现代化设计手段,在设计过程中应用设计软件和虚拟的设计技术,对产品设计进行虚拟化,同时,利用多媒体技术对产品的性能、结构进行模拟演示,以达到更好的设计效果。在机械设计方面要更加的系统化,机械设计

  中包含着很多的部件,这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计,同时,要具有一定的层次性,在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点,这种理念在设计方面比较简单,但是,要保证机械设计功能实现模块组合,在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性,要根据所生产的产品特性来进行机械设计,在这个过程中要利用计算机对产品进

  行构建,同时,进行必要的推理,最终形成方案设计。

  2.4.2 现代机械设计的未来发展与前景分析

  机械产品在性能方面要更加的优良,因此,在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标,其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展,在激烈的市场竞争中能够获得发展空间,产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时,在经济环境不断变化的情况下,要不断开发新技术,这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势,主要体现在技术方面的创新,成本方面的降低,智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力,对企业未来在机械设计方面,节能环保理念也要进行体现,近年来,人们对环境保护越来越重视,在机械设计过程中,绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础,在对能源进行利用时,能够利用机械设计技术实现能源的利用最大化,对实现资源的循环利用更加有帮助。

  3、机械制造的技术分析

  3.1 机械制造技术的特点分析

  机械制造技术要符合当代技术发展要求,在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况,虽然其在制造技术方面在不断的更新,同时,使用的设备也在不断的更换,但是,在原有基础上要不断的更新技术,对技术进行利用,作为其发展的基础。

  市场经济不断发展过程中,机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求,近年来,工业发展速度非常快,而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合,为了更好的提高生产效率,应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要,能够提高市场占有率。机械制造技术在技术范围上要进行扩大,同时,在生产加工方面要不断的发展。

  3.2我国机械制造技术的现状以及发展方向分析

  机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言,是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展,营造出最新的 JIT、AM、LP 以及 CE 等管理理念。在我国,这种管理机制还是比较匮乏的,只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此,我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用设计方法,并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD 技术的应用,让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而,在我国,则缺乏这种计算机软件技术,或者是这样的技术应用并不广泛。因此,在这一技术层面上,我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术,如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术,在工业发达的国家,这些技术应用较为广泛。

  4、结束语

  综上所述,由于现代化机械自动化在设计和制造上具备多功能性、高品质、高可信率、低能源消耗的优势,因此机械设计与制造都是环绕机械自动化来施行的。机电一体化的拓展就是机械自动化的拓展。所有设计师必需清楚地意识到机械设计制造唯有朝机械自动化设计制造的前景拓展,才可能是机械工业拓展中独辟蹊径的出路。

  参考文献:

  [1]张义臣. 现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J]. 科技创业家,2014,08.

  [2]关晓铮. 机械设计与机械制造的技术探讨[J]. 企业技术开发,2014,08.

  [3]王晓晨. 浅析机械设计与机械制造技术[J]. 科技创新与应用,2014,23.

  [4]陈火文. 基于卓越计划的机械设计制造技术探讨[J]. 科技创新与应用,2014,25.

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数学建模论文优秀范文

数学应用是数学 教育 的重要内容,呼唤数学应用意识,提高数学应用教学质量,已成为广大数学教育工作者的共识。下面是我为大家推荐的数学建模论文,供大家参考。

数学建模论文 范文 一:建模在高等数学教学中的作用及其具体运用

一、高等数学教学的现状

(一) 教学观念陈旧化

就当前高等数学的教育教学而言,高数老师对学生的计算能力、思考能力以及 逻辑思维 能力过于重视,一切以课本为基础开展教学活动。作为一门充满活力并让人感到新奇的学科,由于教育观念和思想的落后,课堂教学之中没有穿插应用实例,在工作的时候学生不知道怎样把问题解决,工作效率无法进一步提升,不仅如此,陈旧的教学理念和思想让学生渐渐的失去学习的兴趣和动力。

(二) 教学 方法 传统化

教学方法的优秀与否在学生学习的过程中发挥着重要的作用,也直接影响着学生的学习成绩。一般高数老师在授课的时候都是以课本的顺次进行,也就意味着老师“由定义到定理”、“由习题到练习”,这种默守陈规的教学方式无法为学生营造活跃的学习氛围,让学生独自学习、思考的能力进一步下降。这就要求教师致力于和谐课堂氛围营造以及使用新颖的教育教学方法,让学生在课堂中主动参与学习。

二、建模在高等数学教学中的作用

对学生的 想象力 、观察力、发现、分析并解决问题的能力进行培养的过程中,数学建模发挥着重要的作用。最近几年,国内出现很多以数学建模为主体的赛事活动以及教研活动,其在学生学习兴趣的提升、激发学生主动学习的积极性上扮演着重要的角色,发挥着突出的作用,在高等数学教学中引入数学建模还能培养学生不畏困难的品质,培养踏实的工作精神,在协调学生学习的知识、实际应用能力等上有突出的作用。虽然国内高等院校大都开设了数学建模选修课或者培训班,但是由于课程的要求和学生的认知水平差异较大,所以课程无法普及为大众化的教育。如今,高等院校都在积极的寻找一种载体,对学生的整体素质进行培养,提升学生的创新精神以及创造力,让学生满足社会对复合型人才的需求,而最好的载体则是高等数学。

高等数学作为工科类学生的一门基础课,由于其必修课的性质,把数学建模引入高等数学课堂中具有较广的影响力。把数学建模思想渗入高等数学教学中,不仅能让数学知识的本来面貌得以还原,更让学生在日常中应用数学知识的能力得到很好的培养。数学建模要求学生在简化、抽象、翻译部分现实世界信息的过程中使用数学的语言以及工具,把内在的联系使用图形、表格等方式表现出来,以便于提升学生的表达能力。在实际的学习数学建模之后,需要检验现实的信息,确定最后的结果是否正确,通过这一过程中的锻炼,学生在分析问题的过程中可以主动地、客观的辩证的运用数学方法,最终得出解决问题的最好方法。因此,在高等数学教学中引入数学建模思想具有重要的意义。

三、将建模思想应用在高等数学教学中的具体 措施

(一) 在公式中使用建模思想

在高数教材中占有重要位置的是公式,也是要求学生必须掌握的内容之一。为了让教师的教学效果进一步提升,在课堂上老师不仅要让学生对计算的技巧进一步提升之余,还要和建模思想结合在一起,让解题难度更容易,还让课堂氛围更活跃。为了让学生对公式中使用建模思想理解的更透彻,老师还应该结合实例开展教学。

(二) 讲解习题的时候使用数学模型的方式

课本例题使用建模思想进行解决,老师通过对例题的讲解,很好的讲述使用数学建模解决问题的方式,让学生清醒的认识在解决问题的过程中怎样使用数学建模。完成每章学习的内容之后,充分的利用时间为学生解疑答惑,以学生所学的专业情况和学生水平的高低选择合适的例题,完成建模、解决问题的全部过程,提升学生解决问题的效率。

(三) 组织学生积极参加数学建模竞赛

一般而言,在竞赛中可以很好地锻炼学生竞争意识以及独立思考的能力。这就要求学校充分的利用资源并广泛的宣传,让学生积极的参加竞赛,在实践中锻炼学生的实际能力。在日常生活中使用数学建模解决问题,让学生独自思考,然后在竞争的过程中意识到自己的不足,今后也会努力学习,改正错误,提升自身的能力。

四、结束语

高等数学主要对学生从理论学习走向解决实际问题的能力进行培养,在高等数学中应用建模思想,促使学生对高数知识更充分的理解,学习的难度进一步降低,提升应用能力和探索能力。当前,在高等教学过程中引入建模思想还存在一定的不足,需要高校高等数学老师进行深入的研究和探索的同时也需要学生很好的配合,以便于今后的教学中进一步提升教学的质量。

参考文献

[1] 谢凤艳,杨永艳. 高等数学教学中融入数学建模思想[J]. 齐齐哈尔师范高等专科学校学报,2014 ( 02) : 119 -120.

[2] 李薇. 在高等数学教学中融入数学建模思想的探索与实践[J]. 教育实践与改革,2012 ( 04) : 177 -178,189.

[3] 杨四香. 浅析高等数学教学中数学建模思想的渗透 [J].长春教育学院学报,2014 ( 30) : 89,95.

[4] 刘合财. 在高等数学教学中融入数学建模思想 [J]. 贵阳学院学报,2013 ( 03) : 63 -65.

数学建模论文范文二:数学建模教学中数学素养和创新意识的培养

前言

创新人才的培养是新的时代对高等教育提出的新要求.培养高质量、高层次人才不仅需要传统意义上的逻辑思维能力、推理演算能力,更需要具备对所涉及的专业问题建立数学模型,进行数学实验,利用先进的计算工具、数学软件进行数值求解和做出定量分析的能力.

因此,如何培养学生的求知欲,如何培养学生的学习积极性,如何培养学生的创新意识和创新能力已成为高等教育迫切需要解决的问题[1].

在数学教学中,传统的数学教学往往注重知识的传授、公式的推导、定理的证明以及应用能力的培养.尽管这种模式并非一无是处,甚至有时还相当成功,但它不能有效地激发广大学生的求知欲,不能有效地培养学生的学习积极性,不能有效地培养学生的创新意识和创新能力.

而如何培养学生的创新意识和创新能力,既没有现成的模式可循,也没有既定的方法可套用,只能靠广大教师不断探索和实践.

近年来,国内几乎所有大学都相继开设了数学建模和数学实验课,在人才培养和学科竞赛上都取得了显着的成效.数学建模是指对特定的现象,为了某一目的作一些必要的简化和假设,运用适当的数学理论得到的一个数学结构,这个数学结构即为数学模型,建立这个数学模型的过程即为数学建模[2].

所谓数学教学中的数学实验,就是从给定的实际问题出发,借助计算机和数学软件,让学生在数字化的实验中去学习和探索,并通过自己设计和动手,去体验问题解决的教学活动过程.数学实验是数学建模的延伸,是数学学科知识在计算机上的实现,从而使高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程.

因此,数学实验就是一个以学生为主体,以实际问题为载体,以计算机为媒体,以数学软件为工具,以数学建模为过程,以优化数学模型为目标的数学教学活动过程[3-7].

因此,如何把实际问题与所学的数学知识联系起来;如何根据实际问题提炼数学模型;建模的方法和技巧;数学模型所涉及到的各类算法以及这些算法在相应数学软件平台上的实现等问题就成了我们研究的重点.现结合教学实践,谈谈笔者在数学建模和数学实验课的教学中 总结 的几点看法.

1掌握数学语言独有的特点和表达形式

准确使用数学语言模拟现实模型数学语言是表达数学思想的专门语言,它是自然语言发展到高级状态时的特殊形式,是人类基于思维、认知的特殊需要,按照公有思维、认知法则而制造出来的语言及其体系,给人们提供一套完整的并不断精细、完善、完美的思维和认知程序、规则、方法.

用数学语言进行交流和良好的符号意识是重要的数学素质.数学建模教学是以训练学生的思维为核心,而语言和思维又是密不可分的.能否成功地进行数学交流,不仅涉及一个人的数学能力,而且也涉及到一个人的思路是否开阔,头脑是否开放,是否尊重并且愿意考虑各方面的不同意见,是否乐于接受新的思想感情观念和新的行为方式.数学建模是利用数学语言模拟现实的模型,把现实模型抽象、简化为某种数学结构是数学模型的基本特征.

现实问题要通过数学方法获得解决,首先必须将其中的非数学语言数学化,摒弃其中表面的具体叙述,抽象出其中的数学本质,形成数学模型.通过分析现实中的数学现象,对常见的数学现象进行数学语言描述,从而将现实问题转化为数学问题来解决.

2借助数学建模教学使学生学会使用数学语言构建数学模型

根据现阶段普通高校学生年龄特点和知识结构,我们可以通过数学建模对学生加强数学语言能力的培养,让他们熟练掌握数学语言,以期提升学生的形象思维、 抽象思维 、逻辑推理和表达能力,提高学生的数学素质和数学能力.在数学建模教学过程中,教师要力求做到用词准确,叙述精炼,前后连贯,逻辑性强.在问题的重述和分析中揭示数学语言的严谨性;在数学符号说明和模型的建立求解中揭示数学语言的简约性,彰显数学语言的逻辑性、精确性和情境性,突出数学符号语言含义的深刻性;在模型的分析和结果的罗列中,显示图表语言的直观性,展示数学语言的确定意义、语义和语法;在模型的应用和推广中,显示出数学符号语言的推动力的独特魅力.

而在学生的书面作业或论文 报告 中,注意培养学生数学语言表达的规范性.书面表达是数学语言表达能力的一种重要形式.通过教师数学建模教学表述规范的样板和学生严格的书面表达的长期训练来完成.在书面表达上,主要应做到思维清晰、叙述简洁、书写规范.例如在建立模型和求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、模型的建立和求解,图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范.

对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面要及时纠正.

3借助数学实验教学,展示高度抽象

的数学理论成为具体的可视性过程要培养创新人才,上好数学实验课,首先要有创新型的教师,建立起一支"懂实验""会试验""能创新"的教师队伍.由于数学实验课理论联系实际,特点鲜明,内容新颖,方法特别,所以能够上好数学实验课,教师就必须具备扎实的数学理论功底,计算机软件应用操作能力,良好的科研素质与科研能力.

因此,数学与统计学院就需要选取部分教师,主攻数学建模、数学实验、数值分析课程.优先选派数学实验教师定期出去进修深造提高,以便真正形成一支"懂实验""会实验""能创新"的教师队伍.实验课的地位要给予应有的重视.我院现存的一个重要表现就是实验设备不足,实验室开放时间不够.为了确保数学实验有物质条件上的保证,必须建立数学实验与数学建模实验室.

配备足够的高性能计算机,全天候对学生开放,尽快尽早淘汰陈旧的计算机设备.精心设计实验内容,强化典型实验,培养宽厚扎实理论水平;精选实验内容,加强学生之间的互动,培养协作意识和团队精神.在实验教学时数有限的情况下,依据培养目标和教学纲要,对教材中的实验内容进行选择、设计.要最大限度地开发学生的创造性思维,数学实验在项目设计过程中应当遵循适应性、趣味性、灵活性、科学性、渐进性和应用性的基本原则.

选择基础性试验,重点培养宽厚扎实的理论水平,提高对数学理论与方法的深刻理解.熟练各种数学软件的应用与开发,提高计算机应用能力,增强实践应用技能;增加综合性实验和设计性实验,从实际问题出发,培养学生分析问题,解决问题的能力,强化 创新思维 的开发.

教学方法上实行启发参与式教学法:启发-参与-诱导-提高.充分发挥学生主体作用,以学生亲自动脑动手为主.

教师先提出问题,对实验内容,实验目标,进行必要的启发;然后充分发挥学生主体作用,学生动手操作,每个命令、语句学生都要在计算机上操作得到验证;根据学生出现的情况,老师总结学生出现的问题,进行进一步的诱导;再让其理清思路,再次动手实践,从理论与实践的结合上获得能力上提高.数学实验是一门强调实践、强调应用的课程.

数学实验将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,可以使学生深入理解数学的基本概念和理论,掌握数值计算方法,培养学生运用所学知识使用计算机解决实际问题的能力,是一门实践性很强的课程.在这一教学活动中,通过数学软件如MAT-LAB、Mathematica、SPSS的教学和综合数学实验,如碎片拼接、罪犯藏匿地点的查找、光伏电池的连接、野外漂流管理、水资源的有效利用、葡萄酒的分类等,通这些实际问题最终的数学化的解决,将高度抽象的数学理论呈现为生动具体的可视性结论,展示数学模型与计算机技术相结合的高度抽象的数学理论成为生动具体的可视性过程.

4突出学生的主体作用,循序渐进培养学生学习、实践到创新

实践教学的目的是要提高学生应用所学知识分析、解决实际问题的综合能力.

在教学中,搭建数学建模与数学实验这个平台,提示学生用计算机解决经过简化的问题,或自己提出实验问题,设计实验步骤,观察实验结果,尤其是将庞大繁杂的数学计算交给计算机完成,摆脱过去害怕数学计算、画函数图像、解方程等任务,避免学生一见到庞大的数学计算公式就会产生畏惧心理,从而丧失信心,让学生体会到在数学面前自己由弱者变成了强者,由失败者变成了胜利者、成功者.

再设计让学生自己动手去解决的各类实际问题,使学生通过对实际问题的仔细分析、作出合理假设、建立模型、求解模型及对结果进行分析、检验、总结等,解决实际问题,逐步培养学生熟练使用计算机和数学软件的能力以及运用数学知识解决实际问题的意识和能力.

同时,给学生提供大量的上机实践的机会,提高学生应用数学软件的能力.一个实际问题构成一个实验内容,通过实践环节加大训练力度,并要求学生通过计算机编程求解、编写实验报告等形式,达到提高学生解决实际问题综合能力的目标.数学建模与数学实验课程通过实际问题---方法与分析---范例---软件---实验---综合练习的教学过程,以实际问题为载体,以大学基本数学知识为基础,采用自学、讲解、讨论、试验、文献阅读等方式,在教师的逐步指导下,学习基本的建模与计算方法.

通过学习查阅文献资料、用所学的数学知识和计算机技术,借助适当的数学软件,学会用数学知识去解决实际问题的一些基本技巧与方法.通过实验过程的学习,加深学生对数学的了解,使同学们应用数学方法的能力和发散性思维的能力得到进一步的培养.实践已证明,数学建模与数学实验课这门课深受学生欢迎,它的教学无论对培养创新型人才还是应用型人才都能发挥其他课程无法替代的作用.

5具体的教学策略和途径

数学建模课程和数学实验课程同时开设,在课程教学中,要尽可能做到如下几个方面:

1)注重背景的阐述

让学生了解问题背景,才能知道解决实际问题需要哪些知识,才能做出贴近实际的假设,而这恰恰是建立一个能够解决实际问题的数学模型的前提.再者,问题背景越是清晰,越能够体现问题的重要性,这样才能激发学生解决实际问题的兴趣.

2)注重模型建立与求解过程中的数学语言的使用

在做好实际问题的简化后,使用精炼的数学符号表示现实含义是数学语言使用的彰显.基于必要的背景知识,建立符合现实的数学模型,通过多个方面对模型进行修正,向学生展示不同的条件相对应的数学模型对于现实问题的解决.在模型的求解上,严格要求学生在模型的假设,符号说明、图形的绘制、变量的限制范围、模型的分析与推广方面,做到严谨规范.对学生在利用建模解决问题时使用符号语言的不准确、不规范、不简洁等方面及时纠正.

3)注重经典算法的数学软件的实现和改进

由于实际问题的特殊性导致数学模型没有固定的模式,这就要求既要熟练掌握一般数学软件和算法的实现,又要善于改进和总结,使得现有的算法和程序能够通过修正来解决实际问题,这对于学生能力的培养不可或缺.只有不断的学习和总结,才有数学素养的培养和创新能力的提高.

参考文献:

[1]叶其孝.把数学建模、数学实验的思想和方法融人高等数学课的教学中去[J].工程数学学报,2003,(8):1-11.

[2]颜荣芳,张贵仓,李永祥.现代信息技术支持的数学建模创新教育[J].电化教育研究,2009,(3)。

[3]郑毓信.数学方法论的理论与实践[M].广西教育出版社,2009.

[4]姜启源.数学实验与数学建模[J].数学的实践与认识,2001,(5):613-617.

[5]姜启源,谢金星,叶俊.数学建模[M].第3版.北京:高等教育出版社,2002.

[6]周家全,陈功平.论数学建模教学活动与数学素质的培养[J].中山大学学报,2002,(4):79-80.

[7]付桐林.数学建模教学与创新能力培养[J].教育导刊,2010,(08):89-90.

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随机微分方程数值解在泄洪风险分析中的应用
摘要: 根据泄洪过程中库水位过程的随机微分方程,利用数值解方法,模拟了随机干扰下的库水位及其波
动状况.采用相应公式计算了洪水漫越坝顶事件的概率以及库水位过程在不同时刻的样本均值.并通过比较
在同样强度的随机干扰下库水位的高低状况,确定出各种泄洪方案的优劣,从而对防洪工作具有重要的指导
意义.
关键词: 随机微分方程;数值解;欧拉法;泄洪风险
1 引 言
收稿日期:2005-06-27
基金项目:国家自然科学基金(60474037);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-415)
对于洪水,风暴潮等自然灾害事件,风险分析是一种极为有效的工具[1].由于洪水过程
具有很多种不确定性因素,随机性便很自然地被引入到防洪过程的分析.近年来,这方面的
很多研究工作都认为洪水过程是一随机点过程[2—4];Sen以一阶马尔科夫过程为工具对具
有线性相关结构的水文系列风险进行计算[5].特别地,随机微分方程被引入防洪风险分析,
由此建立了水库调洪演算的随机数学模型[6,7].
由于随机微分方程本身的复杂性,除了一些线性的或者特殊结构的方程以外,可求出显
示解的随机微分方程很少[8,9].本文中讨论的随机微分方程不具有上述性质,因此无法求出
显示解.姜树海根据其解过程的一阶概率密度函数满足Fokker-Plank向前方程,而这一方
程又是一偏微分方程,从而利用偏微分方程的有限差分法求出其数值解[6],但这种方法不能
求得概率特征,于是JC计算方法被用于近似地算出洪水漫越坝顶的概率[7].不难看出,这种
方法由于采用多次转化,误差比较大.
本文利用随机微分方程数值解方法,结合实际例子,分析总结了库水位在布朗运动干扰
下的随机波动状况;直接求出了洪水漫坝的风险概率和库水位过程在不同时刻的数学期望.
并且还对不同的方案进行分析比较,以确定哪种方案的效果更好,从而可对防洪决策过程提
供一定的依据.
2 调洪过程的随机微分方程
调洪过程中入库洪水和出库泄量是随机过程,其库容水位满足随机微分方程[6]:
dH(t) =Q-(t) -q-(H,c)G(H)dt+dB(t)G(H)
H(t0) =H0
(1)
H(t)为库水位过程;H0为初始库水位,它是一个随机变量;Q(t)为任意时刻入库洪
水量;q(h,c)为相应时刻的泄洪流量;Q-,q-分别为来流和泄洪的均值过程线;c为流量系数
等水利参数.G(H) =dW(H)dH,W(H)是水库的库容量,B(t)是一均值为零的Wiener过
程,dB(t)/dt是一正态白噪声,B(t)的一维概率密度函数f(B)为:
f(B) =1
2πt·σexp -B22σ2t.
由上式可以看出,E[B(t)] = 0,D[B(t)] =σ2t.洪水漫越坝顶的泄洪风险率定义为Pf=
Pf[H Z],其中,Z为相应的坝高.
3 计算方法
由于随机微分方程很少可求出显示解,故其数值解方法得到广泛的研究和应用.相对
于常微分方程数值法而言,随机微分方程数值解方法引入了随机增量,它将所考虑的时间
区间做有限划分,一步一步地在节点处生成样本轨道的逼近值,其数值解方法主要有:Eu-
ler法、Milstein法、Runge-Kutta法等.这里采用Euler法.
3.1 随机微分方程解的欧拉逼近法
考虑一般随机微分方程:
dXt=a(t,Xt)dt+b(t,Xt)dWt(2)
其中,t0 t T,初始条件是Xt0=X0.我们对时间区间[t0,T]进行离散化:
t0=τ0<τ1<…<τn<…<τN=T.
采用Euler逼近法[8],构造一连续过程Y= {Y(t),t0 t T}满足以下迭代格式:
Yn+1=Yn+a(τn,Yn)(τn+1-τn) +b(τn,Yn)(Wτn+1-Wτn)
其中,n= 0,1,2,…,N- 1,Y0=X0.将通过逐步迭代得出的有限个离散的随机变量作为
原随机微分方程在相应时间节点的近似解.显然,如果扩散项系数为零,则原随机微分方程
退化为一般的常微分方程,于是随机微分方程的Euler法就退化为常微分方程的Euler法.
就数值方法而言,一般讨论其强收敛性.
定义1[8] 对于一个最大步长为δ的离散逼近序列Yδ,它在时刻T强收敛于一个Ito∧过

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黄土路基温度场数值分析掌
王铁行刘明振鲁洁
(西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710Q55)
摘要基于黄土高原的气候特征及现有文献,提出了模拟黄土高原气候因素的地表温度场数值
计算方法,并模拟气温、辐射量、湿度等边界条件,经过对黄土高原边界因素的分析研究,确定了适
于黄土高原的模型参数。对西安和延安两地地表温度的计算结果与实测结果的对比分析表明了文内方
法的合理性,分析了黄土路基温度场随气候的动态变化。探讨了温度梯度对非饱和黄土路基稳定性的
影响,表明外界条件的昼夜变化对路基路面温度的影响不超过30 cm。
关键词黄土温度气候路基数值分析
1引言
路基直接受到诸如辐射、蒸发、湿度、风速等气
候因素及路基地表形态的影响,其土体温度场是变化
的。温度变化引起水分迁移使含水量变化.^引,并
引起土体冻融相变使水份向冻融界面运移。温度变化
导致工程土体湿度场变化,进一步导致强度场变
化¨卜p1,常常导致一系列病害的发生。路基工程横
向热差异问题及其导致的病害问题,即工程中的阴阳
坡问题,主要与路基阴、阳坡面受到的辐射等气候因
素的差异有关。这方面研究成果目前较少。本文模拟
黄土高原气候变化过程及路基地表形态,就黄土路基
温度场的数值计算方法及温度场的变化过程进行
探讨。
2黄土路基温度场数值模型及参数取值
辐射、蒸发、湿度、风速等因素随时间变化。黄
土路基温度场属非稳态相变温度场,其基本方程为
([K]+訾)四={P|t+岩四一山(1)
式中[K]为温度刚度矩阵;[Ⅳ]为非稳态变温矩
阵;{r}为温度值的列向量;△f为时间步长;{P}为合
成列阵,下标f为时间。
{P}是综合考虑相变、辐射、对流、蒸发的列
阵。辐射列阵包括太阳辐射列阵、大地辐射列阵和大
气辐射列阵。各个列阵参见有关文献∞1。参考有关文
献¨卜归1,取黄土地表大地辐射黑度为0.68,取黄土
地表对太阳辐射的吸收率为O.78,沥青路面对太阳
辐射的吸收率为0.90。大气辐射黑度z:与大地对大气
辐射的吸收率口’的取值比较复杂,其值与气温、云
量、湿度、粉尘含量等因素有关,气温和湿度不仅可
以反映空气中水蒸气的多少,也可以反映云量水平
高低。
本文选取气温和湿度作为气候的特征指标确定Z:
与卢:经过分析,并考虑到计算中z:与卢7的乘积作为
一整体,得到z:卢’确定关系式
Z2卢’=,+0.006t+0.004Sd (2)
式中Z为气温,’(℃);s。为相对湿度,(%);厂
拳国家自然科学基金项目(50308024)。
王铁行,男,教授。
为综合考虑其他因素影响的区域性系数,西安取值
0.20,延安取值0.25。西安和延安地区每月平均气温
及相对湿度见表l。
表1气温和相对湿度表
’ 以东西走向路基为例,路基边坡坡率1:1.5,依
据文献[10]方法计算得到路基南坡面和北坡面的
坡面系数如表2所示。
表2南坡面和北坡面的坡面系数表
万方数据
·2· 全国中文核心期刊路基工程2008年第3期(总第138期)
3计算结果及分析
采用前文方法,模拟当地气候条件对西安和延安
地表温度进行计算,计算及实测得到平均地表温度随
时间变化,计算与实测结果较为一致。
以西安地区东西走向路堤为例对路基温度场进行
计算分析。路基边坡坡率1:1.5,宽度10 m,高度4
m,沥青路面。计算得到不同月份路基日平均温度分
布如图1、图2所示。
{


温度,℃ 温度,℃
O 10 20 30 0 10 20 30
2
4
鑫6
聪8
10
12
2
逞4
嫠6
8
10
12
2
{4

璐6
8
lO
12
温度,℃
0 10 20 30
2
乓4
蓑6
8
lO
12
2
逞4
嫠6
8
10
12
温度,℃
0 lO 20 30
图1路基阴坡面温度随深度分布图
温度,℃
O 10 20 30
温度,℃
0 10 20 30
{


{


温度,℃
温度,℃
O lO 20
图2路基阳坡面温度随深度分布图
图l为路基阴坡面平均温度随深度分布;图2为
路基阳坡面平均温度随深度分布。图中显示不论在阴
坡面还是阳坡面下,温度沿深度分布均随季节变化。
计算表明,冬季浅层土体平均温度较低,3 m深度范
围沿深度存在明显的增温梯度。因非饱和土体水分具
有从高温区域向低温区域迁移的特点,在温度梯度作
用下,冬季土体水分不断向地表迁移。当地表土体冻
结时,源源不断地迁移水分逐渐冻结,在冻结层发生
冻胀,甚至出现高含冰冻土。冻结层春季融化后因强
度急剧降低,可造成溜方等病害,或形成疏松层,易
于遭受雨水冲刷。夏季浅层土体平均温度较高,3 m
深度范围沿深度存在明显的负温梯度,负温梯度具有
抑制蒸发势导致土体水分向地表迁移蒸发。
比较图1和图2看出,阴坡面和阳坡面的温度分
布在夏季差别小,冬季差别大。夏至差别最小,冬至
差别最大。阳坡面和阴坡面在冬季出现较大温差,易
于导致阴阳坡面出现不同冻结状态。图中显示出西安
地区阳坡面一年四季不冻结,而阴坡面在冬季冻结。
在黄土高原北部寒冷地区则出现冻结深度差异等
问题。
图3给出了路面下深度2 m和4 m处路基横向温
度分布。图中显示出,7月份路基温度呈吸热型,越
靠近坡面,温度越高,温度梯度越大。而1月份路基
温度呈放热型,越靠近坡面,温度越低,温度梯度越
大。路基中部区域温度横向变化较小,但随着深度增
加,7月份2 m深度处的温度高于4 m深度处。1月
份2 m深度处的温度却小于4 m深度处。
ZU
\ J6 /
、、、.—.,.一——,———.../
12
嚣s
赠4
距中心距离,cm
(a)7月(深度2m)
p删
\ 越16 /
\ 望!至。/
8
4
一10—8—6—4—2 0 2 4 6 8 10
距中心距离,cm
(b)7月(深度4m)
距中心距离/c“ 距中心距离,cm
(c)1月(深度2m) (d)1月(深度4m)
图3路基横向热分布图
黄土路基温度场随气候的动态变化,特别是温度
梯度的存在,对考虑温度影响确定非饱和土路基渗透
系数、确定非饱和土水势、进行非饱和土路基水分场
计算是有价值的。
上述对路基日平均温度进行了计算分析。为了进
一步探讨昼夜路基温度差异,将每日分为两个时间段
进行计算。计算得到路基路面白天平均温度分布和路
基路面晚上平均温度分布。表面因直接承受昼夜外界
条件变化,白天和晚上温度差别较大。这一差别随季
节是变化的,7月份差别最大,超过30℃,1月份最
小,约为7℃。但在深度30 cm处,白天平均温度和
晚上平均温度几乎是相同的,其差别可忽略不计。因
此,外界条件的昼夜变化对路面温度的影响不超过
30 cm。当深度超过30 cm时,可不考虑外界条件昼
夜变化影响。当深度小于30 cm时,宜考虑昼夜比较
万方数据
郑健龙等:膨胀土路基温度现场观测分析与研究·3·
膨胀土路基温度现场观测分析与研究木
郑健龙缪伟
(长沙理工大学公路工程学院湖南长沙410076)
摘要为了研究自然气候条件下膨胀土路基内部土体温度变化规律,在某膨胀土路堤内部进行
了一年多的现场跟踪观测,分析了不同位置土体温度随时间的变化规律,发现了不同深度温度变化滞
后性和温度场分布季节差异性,并对其特点和形成原因进行描述和解释。根据温度变幅标志,推测出
了当地膨胀土气候剧烈影响深度,可作为相关工程处治的参考依据。
关键词膨胀土温度现场观测气候影响深度
1前言
膨胀土是一种粘粒成分主要由亲水性矿物(蒙脱
石、伊利石)组成的高液限粘土,其主要特征表现为
吸水显著膨胀软化,失水急剧干缩开裂。大量研究表
明,气候干湿循环作用是引起膨胀土路基浅层破坏的
根本原因,因此,土水关系成为膨胀土研究的重点和
热点,而对温度这一同样受气候直接影响的指标则没
有引起足够的重视。
从热力学理论和非饱和土理论来看,温度对非饱
和土的性质影响很大。首先,非饱和土的吸力一般定
义为土中水的自由能状态,温度升高,土体水分势能
增加,吸力降低,抗剪强度降低.。其次,土体中湿
度场和温度场是耦合作用、相互影响的。也就是说土
壤水分的运动不仅仅是因含水量的分布不均衡引起
的,温度梯度的存在也是驱使水分迁移的原因。由此
可见,研究膨胀土路基中的温度在不同气候条件下的
变化规律,具有极其重要的理论意义和工程实际
意义。
曩交通部西部交通建设科技项目(2002 318000)。
郑健龙,男,教授,博士,博士生导师。
2观测方案的设计和实施
在已进行的非饱和土温度变化规律研究中,杨果
林等通过膨胀土路基模型试验,得到了在积水、日
照、阴天和降雨4种模拟气候条件下,膨胀土路基中
温度的变化规律旧-。刘炳成等在多种条件下,对非饱
和多孔土壤中温度和湿度分布的动态特性进行了室内
试验研究,分析了温度效应对水分运移的影响”J。为
了真实、准确地了解膨胀土路基在自然气候条件下,
其内部土体温度变化规律,本次研究采取了现场跟踪
观测。观测地点设在南(宁)友(谊关)路宁明段
Al(2+412断面,位于项目组“土工格栅加筋包边处
治方案”试验路段内,格栅包边宽度为3.O m,路堤
填料采用宁明灰黑色膨胀页岩风化破碎土HJ,共埋设
了温度传感器、含水量探头、土压力盒、水平位移
计、剖面沉降管,垂直测斜管共6种观测元件。其
中,为了保证观测的精度和稳定性,选用了长沙金码
高科公司生产的JMT一36型温度传感器,其主要技术
指标为:测量范围一20—110℃,精度+O.5℃,线
性误差+0.3℃。温度传感器沿横向布置了7个,距
边坡水平距离分别为0.4 m、0.9 m、1.5 m、2.2 m、
3.O m、4.0 m和13.0 m,距路基顶面的距离均为3.5
大的温度变化。土表面因其吸热性小于沥青路面,外
界条件的昼夜变化引起路基温度的变化小于沥青路参考文献:
面,故可认为,外界条件的昼夜变化对路基温度的影[1】王铁行,陆海红·温度影响下的非饱和黄土水分迁移问题探讨·岩土力
响也不超过30 cm。Ⅲ盖二=’0,:∑翟:%蝌,.w.鼬。一~。。。。。m。
4 结论(33):483—500.
温度变化可导致黄土路基出现一系列病害问题, [3]党进谦,李靖·含水量对非饱和黄土强度的影响·西北农业大学学报,
特别是阴阳坡及其导致的病害问题,主要与阴、阳坡[4]磊Z芸茹茹五学研究中的若干新趋势.岩土工程学报’200l。
面受到的气候因素的差异有关。本文基于黄土高原的23(1):l-13.
气候特征及现有文献,提出了模拟黄土高原气候因素[5]刘保健'支喜兰,谢永利等·公路工程中黄土湿陷性问题分析·中国公
的地表温度场数值计算方法,并模拟气温、辐射量、[6]譬盏≮=:盖翟=二310 N岖N。耐。d A蒯岫。‰训
湿度等边界条件,经过对黄土高原边界因素的分析研一Te。二咖。i:’Qi。ghai—ibet之。一.萎ien。i。。h抵二E,2002,45
究,确定了适于黄土高原的模型参数。进一步对西安(4):433一“3.
塑垩耋要嫠筻鎏苎结量复窭型笙墨竺翌皆坌要耆翌! 罱蠢羹言:妻言莲嚣篡嚣i艾奏≥誓蓄蛊釜}土i翥,’
本文方法的合理性,对东西走向坡面的计算结果揭示高兰霸:薪’:‘纂誉?葫籍桑蕃划茹茹二;度场的数值模型.重
了阴阳坡面地表温度的差异性,对阴阳坡面地表温度庆大学学报,2003,26(6):66—69.
的差异性随季节的变化规律进行了探讨。外界条件的[10]王铁行·岳彩坤·模拟气候因素的黄土路基地表温度数值分析.路基
昼夜变化对路基路面温度的影响不超过30 cm。
工程-2008t(1):1也收稿日期:2007一04—20
万方数据

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