序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇模型設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

我國目前面臨確定最優(yōu)備用容量克服風電機組出力的間歇性和波動性影響，支持消納大規(guī)模風電并網的問題。合理確定快速響應火電機組規(guī)模，過多火電機組備用容量會增加運行成本，因此需要考慮到系統(tǒng)的經濟性。本文的研究基礎是新建快速響應火電機組來解決面臨的風電并網及消納問題，不考慮對現(xiàn)有火電機組升級改造的情形。大規(guī)模風電并網背景下快速響應火電機組的規(guī)劃面臨2種不確定性：1）快速響應火電機組參數(shù)的不確定性，包括燃料可用性、碳排放成本、折現(xiàn)率、投資成本等；2）系統(tǒng)調度水平的不確定性，包括隨機停運(機組、輸電線路等)、負荷和風速預測誤差等。本文假定發(fā)電商向調度機構提出快速響應火電機組建設申請，調度機構結合規(guī)劃模型最終確定快速響應機組規(guī)劃方案，因此，快速響應機組參數(shù)的不確定性可以不用考慮。同時，假定電力系統(tǒng)的隨機性與系統(tǒng)元件停運相關，負荷和風速預測誤差與發(fā)電備用容量最優(yōu)水平相關。同時，本文采用蒙特卡羅模擬方法來仿真電力系統(tǒng)的隨機特性。假定風速服從威布爾分布[17]，由于風速預測誤差的存在，蒙特卡羅仿真將設定大量情景，并得到每個情景下每小時的風力發(fā)電量?？紤]到發(fā)電機組和輸電線路的隨機性停運，在蒙特卡羅仿真中引入2個向量X和Y。其中，Xmht=1表示第m個發(fā)電機組在第t年時段h時運行，Xmht=0則表示停運；Ynht=1表示第n條輸電線路在第t年時間段h時可用，Ynht=0則表示不可用。本文將年尖峰負荷預測表示為基本負荷與年增長率的乘積[18]。年增長率包括年平均增長率和隨機增長率2部分，隨機部分反映了不確定的經濟增長或天氣變化對負荷預測的影響。每個節(jié)點的每小時負荷是基于年系統(tǒng)尖峰負荷在使用既定負荷分布因素的情況下得出的。每個情景都有一定的發(fā)生概率，由生成的情景數(shù)目分布得到。情景總數(shù)對基于情景的優(yōu)化模型的計算工作量影響很大。因此，對于大型計算系統(tǒng)，采用有效的情景精簡方法對提高計算效率是十分重要的。精簡技術要求在盡量與原始系統(tǒng)接近的情況下得到最少的情景。因此，本文設定情景子集采用基于該子集的概率測度方法，該方法在概率度量方面與初始概率分布最為接近。另外，本文利用通用代數(shù)建模系統(tǒng)(generalalgebraicmodelingsystem，GAMS)中的SCENRED工具提供的精簡代數(shù)式設定情景子集，并對情景進行最優(yōu)概率分配。

1.2基于Benders分解算法的規(guī)劃模型

大規(guī)模風電并網時，系統(tǒng)調度機構的目標是在滿足規(guī)劃和運行約束條件的前提下實現(xiàn)規(guī)劃總成本最小，如式(1)所示。式中：t為規(guī)劃年，t=1,2,…,T；h為時段，h=1,2,…,H；m為發(fā)電機組序號，m=1,2,…,M；k為情景，k=1,2,…,K；Cmt()為第t年機組m的投資成本；Gmts為k情境下第t年機組m的安裝狀態(tài)，1為已完成安裝，否則為0；d為貼現(xiàn)率；pk為情景k發(fā)生的概率；Omht為第t年的h時段發(fā)電機組m的運行成本；Sht為相應的運行小時數(shù)；Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調度電量。根據(jù)大規(guī)模并網背景下系統(tǒng)的不確定性及目標函數(shù)的特點，本文利用Benders分解法將快速響應火電機組規(guī)劃問題分解成1個主問題和2個子問題：主問題是不考慮可靠性的最優(yōu)投資規(guī)劃問題，2個子問題是可靠性和最優(yōu)運行問題。其中，可靠性子問題的可行域受主問題影響，而最優(yōu)運行子問題受可靠性子問題可行域的影響，也就是說可靠性子問題的約束中除含有自身決策變量還包括主問題的決策變量，同樣，最優(yōu)運行子問題約束中除含有自身決策變量還包括可靠性子問題決策變量。在圖1中，發(fā)電商向系統(tǒng)調度機構提供快速響應機組的候選集，考慮規(guī)劃限制情況下，調度機構以新機組投資總成本最小為目標，確定新機組的最優(yōu)投資方案。其中，規(guī)劃限制因素包括機組最大數(shù)量和候選機組的建設時間等。其中主問題同樣確定了目標函數(shù)的下界，并用該下界檢驗規(guī)劃的最優(yōu)性。除了規(guī)劃限制因素，子問題中產生的Benders割也作為主問題附加約束條件。主問題中包含所有的變量，而且所有的限制條件是線性的。主問題是一個混合整數(shù)線性規(guī)劃問題。通過子問題提供的可靠性和最優(yōu)運行對主問題的組合優(yōu)化狀態(tài)進行修正?？煽啃詸z查子問題對主問題提出的規(guī)劃中涉及到的系統(tǒng)可靠性限制因素的可行性進行檢測。該子問題不僅保證每個節(jié)點是電力平衡的，而且滿足輸電安全和發(fā)電機組物理限制因素的要求。在可行性不允許的情況下，會形成可靠性割，用以分析主問題中規(guī)劃問題的派生情況。直到確定可靠的規(guī)劃后該派生過程才會停止。一旦滿足了系統(tǒng)可靠性，最優(yōu)運行的子問題將考慮規(guī)劃方案的最優(yōu)性，直到滿足給定的收斂標準，該問題的派生過程才會停止。具體計算步驟如下：

1）系統(tǒng)調度機構

最初獲得的信息包括投資候選快速響應火電機組的經濟性和技術性數(shù)據(jù)、機組斷電數(shù)據(jù)、輸電線路數(shù)據(jù)以及負荷和風速預測誤差數(shù)據(jù)。然后利用蒙特卡羅模擬法設定一系列情景。隨機長期規(guī)劃問題本質上很復雜。本文用代數(shù)建模系統(tǒng)(GAMS)對情景進行精簡。

2）本文模型

包括1個混合整數(shù)線性規(guī)劃主問題和2個線性規(guī)劃子問題。主問題研究最優(yōu)投資規(guī)劃，子問題進行可靠性檢查并確定最優(yōu)市場運行狀態(tài)。主問題確定最優(yōu)投資規(guī)劃，其目標是新確立的快速響應發(fā)電機組的投資成本最小，如式(2)所示。式中：Bm為快速響應機組m的建設時間；Mmht為第t年發(fā)電機組m啟停狀態(tài)，1為開機，0為停機。其中，式(3)—(5)分別為建設時間約束條件、裝機情況約束條件、快速響應機組的組合優(yōu)化狀態(tài)約束條件。主問題的解包括最優(yōu)投資規(guī)劃、新機組的組合優(yōu)化狀態(tài)和規(guī)劃目標函數(shù)的下界。在第1派生階段，對機組的組合優(yōu)化狀態(tài)沒有系統(tǒng)限制約束，因此變量賦有隨機值。但是，在接下來的派生過程中，來自于可靠性檢查和優(yōu)化運行子問題中的Benders割為機組狀態(tài)設定了限制因素。如果出現(xiàn)意外情況(如圖1所示主問題求解環(huán)節(jié)出現(xiàn)無解的情況)，則調度機構需要采取一系列預防措施，如切負荷、激勵市場參與者提供額外的容量作為快速響應備用等。

3）主問題確定

第t年發(fā)電機組m的最優(yōu)安裝狀態(tài)mtG及其在h時段的啟停狀態(tài)mhtM后，可靠性檢查子問題基于主問題的解將系統(tǒng)偏差降到最小。在電力平衡變量中引入松弛變量，目標函數(shù)(6)即是將松弛變量最小化。式中：Vitk為k情境下第t年的松弛變量；,1ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的預期發(fā)電缺口；,2ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的發(fā)電剩余；Phjtk為k情境下第t年h時段j母線上的調度電量；Dnjtk為k情境下第t年輸電線路n上來自母線j的有功潮流；Qjhtk為k情境下第t年h時段母線j上的負荷；Mmhtk為k情境下第t年發(fā)電機組m在h時段的開停機狀態(tài)；Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調度電量；Pmin,m為機組m的最小出力限制；Mmht為第t年h時段機組m的啟停狀態(tài)；Xmthk為k情境下第t年h時段機組m的發(fā)電機可用狀態(tài)，0為處于停機狀態(tài)，否則為1；Pmax,m為機組m的最小出力限制；Dnhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n上的有功潮流；Ynhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n的輸電可用狀態(tài)；I為從線路n上某點注入的注入功率；θnchtkθndhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n兩端電壓的相角差；xn為輸電線路n的電抗；Rm、Rm為機組m爬坡加速/減速極值。其中，式(7)為目標函數(shù)的節(jié)點電力平衡約束條件，式(8)為發(fā)電機組安裝狀態(tài)，式(9)為主問題確定的組合優(yōu)化狀態(tài)，式(10)為發(fā)電限制，式(11)為直流電力潮流，式(12)為輸電線路限制，式(13)(14)為爬坡加速/減速限制。隨機規(guī)劃解將滿足長期可靠性指數(shù)，如電量不足停電損失率η。當?shù)趖年第h小時的η值比其目標值大時，第r次迭代時產生Benders割，相應的可靠性信號會反饋給主問題。將η作為約束條件限制未供給的每小時負荷數(shù)。年度負荷總數(shù)滿足年度η要求。但是，使用基于小時指標的優(yōu)點在于能夠阻止某些時段發(fā)生大規(guī)模甩負荷的情況。第t年h時段的η由式(6)中的預期發(fā)電缺口Lijhtk,1除以第t年第h小時的預測負荷所得。式(15)所示的可靠性限制會使發(fā)電剩余Lijhtk,2為0。如果式(15)中有任何一個式子不能滿足，則會產生Benders割。式中：αits和βihts分別為優(yōu)化過程中對應于各約束的拉格朗日乘子最優(yōu)值，均為常量；Fhtk為k情景下第t年h時段的負荷；ηht為第t年h時段電量不足的概率。式(16)的Benders割表示現(xiàn)有機組組合優(yōu)化狀態(tài)和候選機組安裝狀態(tài)的耦合信息。割表示在t年通過調整投資規(guī)劃無法減輕電網受到的擾亂程度。

4）最優(yōu)運行

子問題的目標是基于提交的競標發(fā)電量和用電需求使社會福利最大化。社會福利定義為基于競標值的電力消費支付額和生產成本之間的差額。該子問題的構建基于安全約束的經濟調度模型，并檢查所求解的最優(yōu)性。當電力需求沒有彈性時，目標函數(shù)是基于給定的投資規(guī)劃和機組組合優(yōu)化狀態(tài)使系統(tǒng)成本最小，如式(17)所示。在一些情景下，發(fā)電機組和輸電線路斷電會導致無可行解。為了計算此種情況下的價格，假設原發(fā)電機組由虛擬發(fā)電機組以更高的價格提供所需電量。利用電量不足期望值來表示虛擬發(fā)電機組提供的電能。(1)111(1)111min(1)(1)THKqhtmhtmhtkktthkTHJhtjhtjhtktthjSOPWdSCPd(17)s.t.111MJJmhjtkjhtkjhtkmjjPPQ(18)UPEQ+PAD(19)0,jhtkPj(20)式中：Wqk為系統(tǒng)運行成本；jhtkP為k情境下第t年h時段母線j上虛擬機組的可調度容量；jhtC為第t年h時段母線j上虛擬機組的成本；U為母線機組關聯(lián)矩陣；E為母線負荷關聯(lián)矩陣；P為虛擬機組可調度容量向量；A為母線支路關聯(lián)矩陣；D為有功潮流矩陣；P為有功功率向量；Q為負荷向量。類似于可靠性檢查子問題，最優(yōu)運行的目標函數(shù)受到物理因素限制，如式(8)—(14)所示。該子問題的解為主問題目標函數(shù)提供了上界，用于檢查解的最優(yōu)性。如果提出的投資規(guī)劃方案不是最優(yōu)的，會產生如式(21)所示的Benders割現(xiàn)象，并會添加到下一迭代過程中的主問題中。(1)(1)1111111111()(1)()()KTMqmtmtkmtkkktktmKTMkmtkmtkmtktmKTHMkmhtkmhtkmhtkthmCGGZpWdpGGpMM(21)Benders分解法的重要特點是可以在每一迭代階段為最優(yōu)解提供上下界，從而提供了收斂標準。收斂標準如式(22)所示。YZYZ(22)式中是最小的正數(shù)，表示接受最優(yōu)解的臨界值。

2、算例分析

本文通過一個6節(jié)點系統(tǒng)的算例來分析集中式和分布式風電擴張情形，如圖2所示。本文研究給定風電并網水平情況下快速響應火電機組的規(guī)劃問題?；陲L速預測數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)分為3個區(qū)域，其風電容量參數(shù)分別為31%、38%和49%。風電容量參數(shù)是1a內實際風力發(fā)電量與裝機容量全部投入使用時的發(fā)電量的比值。本文研究的快速響應火電機組安全經濟規(guī)劃期和年峰負荷預測期均為10a。表1列出了系統(tǒng)數(shù)據(jù)，圖3給出了基準案例情況下年尖峰負荷預測情況。節(jié)點2、4和5的負荷比例分別為50%、30%和20%。假設負荷在該段時期內擁有相同的分布參數(shù)。年尖峰負荷預測值是基準負荷(如307MW)與年增長率(如2.5%)的乘積。假定尖峰負荷隨機部分增長率和風速預測誤差服從正態(tài)分布[19]，中值為0，標準差為0.01，每小時負荷參數(shù)和每小時風力發(fā)電系數(shù)借鑒伊利諾伊理工大學提供的6節(jié)點系統(tǒng)小時數(shù)據(jù)。表2所示為候選發(fā)電機組數(shù)據(jù)。風電每小時成本忽略不計。風電容量為150MW，在情形I中是集中式，情形II—IV分布式。5種情形如下：1）情形I，風電機組集中在節(jié)點3的規(guī)劃問題。2）情形II，風電機組分布在節(jié)點2、3和6的規(guī)劃問題。3）情形III，風電機組分布在節(jié)點2、3和6，但是在第8年線路4-5部分停運的規(guī)劃問題。4）情形IV，風電機組分布在節(jié)點2、3和6，但是在第8年機組2停運的規(guī)劃問題。5）情形V，風電機組分布在節(jié)點2、3和6，但是在第8年線路4-5部分和機組2同時停運的規(guī)劃問題。情形I：在該情形下，風電機組全部安置在區(qū)域C的節(jié)點3處，因為此處風速預測最為理想。第1年該節(jié)點接入裝機容量為150W、容量參數(shù)為49%的風電機組。但是，這樣的規(guī)劃導致無法用其他機組降低節(jié)點3較大風速誤差帶來的影響。表3列出了各機組投入使用的年份。機組3一直投入使用，機組1在尖峰投入時使用以滿足負荷需求，將運行成本降到最小?？偟耐顿Y和運行成本為1336元/MW，其中運行成本為553元/MW。起初，機組3在節(jié)點3，機組2在節(jié)點2(系統(tǒng)最大的負荷中心)。表3中的其他機組在以后年份風電容量和負荷增加時逐步投入使用。風電集中安裝情況下沒有足夠多的輸電通道。情形II：圖2顯示了風電機組在3個區(qū)域分布式安裝的結果。風電機組裝機容量50MW，區(qū)域A和B的容量參數(shù)小于區(qū)域C的容量參數(shù)。表4給出了候選機組的安裝年份。與情形I類似，機組1在第5年安裝，機組2在第1年安裝。但是，在第7年機組3才在節(jié)點1安裝。節(jié)點3處的風電機組WG3年發(fā)電容量為12.5MW(容量參數(shù)為25%)，線路2和3沒有阻塞。低成本的WG3在某些時候低于其容量參數(shù)運行是因為系統(tǒng)慢加速限制因素。因此，在第7年接入快速響應機組后，WG3平均發(fā)電量上升到22.5MW，容量參數(shù)為45%，仍然低于WG3的容量參數(shù)49%，這是由于輸電和運行條件限制(如火電機組最低發(fā)電量限制、系統(tǒng)慢加速限制、開關限制等)。與情形1相比，總投資和運行成本降低至1072元/MW，其中運行成本上升到了601元/MW。在情形II中，由于區(qū)域A和B較低的容量參數(shù)，總風電機組利用率與情形I相比降低了28%，這將導致更多的昂貴的火電機組的使用，并增加運行成本。如果區(qū)域A和B的容量參數(shù)與區(qū)域C相同(49%)，則運行成本將降低至540元/MW。圖4把運行和總成本描述為風電容量參數(shù)的函數(shù)。初始值是現(xiàn)有的風電并網水平。圖4顯示隨著快速響應機組投資額的增加，運行成本降低。由社會成本可以看出，容量參數(shù)的最優(yōu)增長為20%，此時社會成本最低。盡管區(qū)域A和B的風電容量參數(shù)較低，但是風電在3個區(qū)域的分布降低了總成本，提高了機組使用率。這是因為一個區(qū)域的風力間歇可以由其他區(qū)域來補充，同時，快速響應機組投入減少。情形III：該情形考慮在第8年尖峰時段4-5線路停運的情況。與情形II類似，機組2在第1年投入使用，機組1在第5年投入使用，機組3在第7年投入使用，如表5所示。另外，作為預防措施，機組4在第8年投入使用，機組6在第10年投入使用。線路4-5的停運減少了區(qū)域A和區(qū)域B的輸電通道，因此有必要在區(qū)域B接入機組4和6。與情形2相比，總成本增加至1227元/MW。情形IV：第8年尖峰時段機組1的停運將改變情形II中的規(guī)劃方案。機組2在第1年投入使用，機組1在第5年投入使用，機組3在第7年投入使用，如表6所示。另外，機組6在第8年投入使用，作為機組2停運的補充。該預防措施使規(guī)劃成本上升至1162元/MW，運行成本升至601元/MW。情形V：在第8年，線路4-5和機組2同時停運，如表7所示。此處考慮尖峰和非尖峰時段2種情況。同之前情形類似，機組3在第1年投入使用，機組4和6在第8年投入使用作為停運的補充?？偝杀旧?232元/MW，是所有情形中最高的，但是運行成本和情形4和5相比變化不大。

篇（2）

2工程實例分析

某基坑工程位于青島市經濟技術開發(fā)區(qū)，地處長江路示范居住中心地段，共分三期開發(fā)，每期工程各由4棟32~33層高層住宅、地下2層機械停車庫組成，其中二期工程包含5#、6#、7#、8#樓?，F(xiàn)以監(jiān)測點J8、J10、J16、J19、J22的累計位移變化量為時間序列進行建模分析。表2為J16點的部分觀測數(shù)據(jù)。選取第1~8期作為牛頓插值數(shù)據(jù)，第9~10期作為檢驗數(shù)據(jù)。運行程序，依次輸入第1~8期的累計時間間隔和累計位移變化量，點擊“計算”控件調用MATLAB進行運算，將非等時距數(shù)據(jù)序列轉換為等時距序列，并在用戶界面上輸出等時距變換結果，然后輸入第9~10期的累計時間間隔，點擊“預測”控件，調用灰色GM（1，1）模型構建程序模塊，計算得出第1~10期的預測數(shù)據(jù)，并進行精度檢驗，最終將預測數(shù)據(jù)、預測模型精度等結果顯示輸出在用戶界面上，如圖2所示。將第1~10期實測數(shù)據(jù)與預測數(shù)據(jù)進行比較分析，結果如表3所示。為方便直觀顯示，繪制預測擬合曲線與實測曲線，見圖2。其中，實線代表實測數(shù)據(jù)，虛線代表預測數(shù)據(jù)從圖2中可以看出，J16點采用非等時距灰色GM（1，1）模型模擬的擬合曲線較為平滑，與實測曲線吻合較好。對模型進行精度檢驗，計算得J16點的后驗差比值C=0.1126，小概率誤差P=1。由表1可知，利用該工程J16監(jiān)測點的第1~8期累計位移變化量為時間序列所構建的灰色GM（1，1）模型，其精度等級為一級。依次以監(jiān)測點J8、J10、J19、J22的同時段累計位移變化量為時間序列建立灰色GM（1，1）模型，并進行精度檢驗，計算結果見表4?？梢钥闯?，4個模型的精度等級均為一級。綜上可知，利用該程序對表4數(shù)據(jù)進行分析，可以獲得良好的變形預測結果，精度較高，充分驗證了基坑變形非等時距灰色預測模型的可靠性、有效性與實用性，且程序設計界面友好、操作簡便、數(shù)據(jù)處理高效，能夠為基坑工程的安全評判提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，以便進行適時控制。

篇（3）

2UG三維模型在教學應用中的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的機械設計基礎教學過程，通常采用二維工程圖表達物體的結構形態(tài)，或通過實物模型來增強學生感性認識。但這種教學模式存在著一定的弊端，二維圖形缺乏立體感，實物模型由于體積和重量原因會造成攜帶、拆卸和剖切不便,且操作較為費時。采用UG三維造型功能，對課本上的二維圖形所對應的實體模型進行制作，可以很容易實現(xiàn)三視圖和實體之間的轉換，通過實體模型和動態(tài)仿真使學生能夠更直觀地進入真實的三維空間，從感性上理解三維實體的結構與相對位置，引導學生思考，增強學生感性認識，從而提高學生空間想象能力。另外，利用UG的局部放大、平移和翻轉等工具，還能夠讓學生在屏幕上全方位觀察零件復雜形體的外形與內腔的變化等各個側面和局部細節(jié)特征；可以直觀地顯現(xiàn)整個零件的結構，裝配體中零件之間的連接關系，使教學中的知識難點更加清晰、生動、形象；也可以根據(jù)不斷變化的教學內容和不同的教學對象的需求，利用UG軟件方便地進行教學模型的修改與新建，滿足教學中對模型種類及數(shù)量的需要，并有效降低教學成本。

3UG三維建模在教學中的運用

3.1模型和教材相適應

《機械設計基礎》課程很多內容都涉及三維零件，根據(jù)需要確定具體的零部件，如：帶輪、齒輪、凸輪、軸、軸承、箱體等等。在建模的形式上要注重提高三維模型的視覺效果，根據(jù)教學內容的需要制作、補充或減少模型，使模型與教學內容緊密結合，貼近實際。

3.2模型與課件相結合

優(yōu)秀的課件有助于提高教學效果，用UG軟件制作的素材，合理運用在課程多媒體教學中，可充分發(fā)揮教師與現(xiàn)代教學手段的雙重作用。例如，在講解軸承的結構和各零件的位置關系時，使用UG建好的模型，一邊講解各零件的結構，一邊進行現(xiàn)場虛擬裝配，這樣能夠方便地為學生提供正確的示范，培養(yǎng)學生的幾何構思能力，同時幫助學生理解結構工藝知識，有利于學生理解軸承的工作原理、裝配關系、各零件的相對位置關系以及各零件的結構特點。在這種視覺效果的刺激下，學生的分析、認識和記憶能力增強，這既活躍了課堂氣氛，又提高了學生的學習興趣。在制作課件時，要注意收集和整理，注重課件在課堂教學中的實用性和使用方便性，有利于學生循序漸進地掌握教學內容。在教學過程中充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，在師生的交流學習中尋找最適合學生的方式，更好地發(fā)掘學生潛力。

3.3充分利用學生資源

學生在學習UG軟件時，可以將教學模型作為練習讓學生參與制作，參與式的體驗教學不僅激發(fā)了學生學習UG軟件的熱情，而且鞏固了《機械設計基礎》課程所學的知識，同時，將優(yōu)秀作品作為今后教學的資料。

3.4多樣化制作模式

一種是將虛擬三維模型調整到最佳位置，保存為圖片格式，直接插入到課件適當位置；另外在條件允許的情況下，可直接用UG軟件打開已建造好的虛擬模型進行教學，在課堂的動態(tài)教學中可以達到隨機應變、按需編輯、修改模型。當今社會迫切需要大力加強對人才創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)符合時展需求的應用型人才迫在眉睫。而人才的創(chuàng)新始終離不開實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)和鍛煉，即“創(chuàng)新來源于實踐”。隨著3D可視化軟件的“大眾化”及虛擬儀器的廣泛使用，使得原有以實物為主的機械設計基礎課程實踐教學模式面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。尤其是有些設備或裝置需要進行剖切或外殼透明化處理才能充分清楚地了解其內部結構，僅僅在實踐教學中運用實物模型，較難形成模型的衍生、變型、擴展設計。這些客觀現(xiàn)實的存在，成為機械設計基礎課程實踐教學在運作過程中的瓶頸。因此，實踐教學過程中需要模型的多元化，即將3D數(shù)字化模型與實物兩種教學模式嵌套使用，才能優(yōu)勢互補。3D數(shù)字化模型具有以下特點：其一，三維數(shù)字化模型具有豐富多樣性的表達形式，數(shù)字化模型的表達，拆裝非常便捷，且完全可逆，通過剖切、爆炸圖、視頻生成等功能，可以生動直觀地表達實際零部件內部的結構和工作原理，全方位地展示精密部件和不可逆拆裝部件的內部結構、裝配和拆解過程。其二，利用數(shù)字化模型能夠強化學生的工程意識，目前UG軟件具有標準件庫，諸如軸承、螺栓、螺母、銷、鍵等標準零件庫，這些庫的使用可強化學生的標準意識、工程常識，對避免課堂教學與實際工程環(huán)境的脫節(jié)效果很好。在實踐教學中我們要充分發(fā)揮實物模型和數(shù)字模型的長處，取長補短，充分協(xié)調好兩者在教學過程中的關系，提高實踐教學的質量。

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2模型設計流程

“產品模型制作”課是工業(yè)設計專業(yè)學生的一門必修課，在本課程的學習過程中涉及素描基礎、立體構成、色彩構成、工程制圖、產品結構、材料力學等課程內容。由此可以看出，“產品設計與制作”課是一門承前啟后、理論與實踐緊密結合的課程。我們采用的教學模式是“自主、研討、合作”的學習方式。

2.1產品設計初期

同學自由組合，4人為一小組。學生是設計的主體，小組內部初次討論時要求大家勇于思考，大膽想象，暢所欲言，相互尊重彼此之間的觀點，友好和諧地對設計方案進行討論。老師在這個階段，要參與同學的討論，提出一些具有啟發(fā)性的問題，引導學生深入思考。在討論的基礎上，要求學生拿出方案，畫出草圖。

2.2產品設計方案的確定

小組成員對方案確認后，再次討論，對產品設計從人機關系、視覺效果、產品結構以及連接方式進行研究、分析。這個過程，要求學生運用學過的知識，以及將各個學科的知識融會貫通。要求學生利用網絡信息技術作為探索學習的認知工具，體現(xiàn)了學生自主學習的能力。教師主要幫助學生解決遇到的實際困難，最后用三維軟件繪出效果圖。

2.3產品制作前的準備

決定模型制作比例，選用合適的材料，確定產品的裝配方案。畫出零件工程圖，結合實驗室的設備情況，因地制宜，在老師的指導之下，制定產品的加工工藝，最后加工出成品。

3模型的制作

學習制作模型，首先要加強學生基本功的訓練，先從簡單的做起，模仿是提高模型制作能力的一個好方法。在基本功訓練的過程中，老師的講解、示范是最關鍵的，講解的重點就是工具、刀具的規(guī)范使用和安全使用方法以及模型制作的工藝路線。其次，制作產品模型，模型根據(jù)在不同階段的作用，可分為研討性模型、功能性模型、展示性模型等，模型不同的用途，選用的材料、制作工藝也會有所區(qū)別。研討性模型與功能性模型是設計初期階段對產品形態(tài)進行的初步分析，以論證設計可行性。這一類模型，選用材料價格低廉，有一定的強度，成形容易，不易變形，可以做一些簡單的涂色處理。模型增強了人們的視覺感染力，設計者通過對模型的觀摩、分析，發(fā)現(xiàn)產品的不足，完善設計方案，進而求得更佳設計效果。展示性模型是體現(xiàn)產品最終真實形態(tài)、色彩、表面材質、材質機理為主要特征，具有良好的可觸性、合理的人機關系、和諧的外形等，是展示性模型追求的最終目的。展示性模型的制作，是教會學生綜合應用各種材料進行模型效果表現(xiàn)，其目的是制作出精美的模型。

4模型制作與計算機三維設計軟件的銜接

5總結分享

1）分組：通常將一個班級分成7~8小組，每個小組設計一個方案，大家分工合作，一起研討；

2）針對設計，確定模型材質和制造方案：每個小組所設計的產品不同，設計思路也不一樣，模型的制作方法、選用的材料、工藝路線也各不相同。

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二、設計創(chuàng)新點

本設計創(chuàng)新點在于使用紅外線發(fā)射器與紅路燈聯(lián)合工作，在遇到紅燈時發(fā)出紅外線，在汽車里安裝有紅外接收電路控制汽車上的電動機或者發(fā)動機，強制其停車?？梢员苊庥行┧緳C不遵守交通規(guī)則擅闖紅燈。

三、項目結構框圖

圖1 紅外線自動控制小車強制制動原理框圖

本系統(tǒng)設計主要有兩大模塊組成：使用單片機at89c52設計的簡易十字路通紅綠燈，安裝有紅外接收器的模型小車。單片機控制的交通燈可以實現(xiàn)兩路紅、綠、黃燈的控制，可以顯示時間，可以在紅燈情況控制紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外線；模型小車安裝有紅外線接收器，當收到來自交通燈的紅外線停車信號后通過控制電路強制停車。模擬了強制禁止闖紅燈的過程。

圖2 交通燈的控制流程圖

交通燈的控制通過編制程序實現(xiàn)，可以通過更改程序靈活調整每個路口的紅綠燈的亮燈時間。實現(xiàn)單片機控制的模擬交通燈功能，可以實現(xiàn)交通動能在紅燈狀態(tài)發(fā)送紅外線，模型車接收到紅外信號實現(xiàn)自動停車。本設計可以通過考慮設計更為完善的程序，實現(xiàn)多路交通模型車的控制。更為接近實際情況。

四、使用材料

紅外自動控制小車

元器件 數(shù)量（個） 參數(shù) 備注

20w烙鐵 1 20w內熱式烙鐵，用于電路焊接

焊錫絲 1卷

松香 2 用于電路的助焊接，提高焊點的可可靠性

c51單片機

開發(fā)板 一套 用于交通燈的控制，完成交通燈、紅外制動信號的發(fā)射

紅外線距離

傳感器 2個 經過修改調整可用于接收紅外調制信號，實現(xiàn)強制停車控制?？山邮艿筋l率160——200khz的占空比25%的調制紅外光，有效距離可調最大1.5m最小2cm。

紅外線發(fā)射

二極管 10 用于發(fā)射紅外線停車信號，發(fā)射900nm的紅外線

9012三極管 4 低頻小功率三極管，用于控制繼電器等做可控開關使用，工作在開關狀態(tài)。

洞洞板 4 用于電子元器件搭接測試電路。

白光二極管 4 作指示燈

小型電動機 1 4.5v電機，轉速200rpm，測試電機橋性能

5v穩(wěn)壓直流

電源 1 提供一個穩(wěn)定的5v電壓給單片機，功率15w

紅外線調制管 2 可以產生頻率160——200khz的占空比25%的調制信號，用于對紅外發(fā)射管控制。

微型5v繼電器 2 電動車電機控制繼電器，線圈工作電流50ma，控制端220v，10a

金屬1/6w電阻 10 1kω、47kω、500ω、330ω、10ω，限流電阻

電源變壓器 1 直流電源的交流供電端220：15v

紅外接收管 6 接收紅外線信號

電容器 6 電解電容、瓷片電容等。

五、制作原理方法

制作的紅外線自動控制小車強制制動器采用了理論聯(lián)系實際的方法，前期做了一些文獻查閱和檢索工作，查看了國內外有交通燈控制及針對違規(guī)司機闖紅燈的自動停車裝置的研究狀況。發(fā)現(xiàn)在目前有些司機不能很好的遵守交通指揮燈的控制信號，遇到紅燈強行通過，不停車對于行人的人身安全造成了極大地威脅。每年這樣的交通事故也是屢次有發(fā)生，還沒有什么有效地解決辦法。交通燈的自動控制技術現(xiàn)在已經是非常的成熟了，但其功能也只限于控制紅綠燈的亮滅。

本制作設計使用脈沖調制紅外線為強制制動停車信號，在模型小車里加裝紅外線接收裝置，探測紅外停車信號。當沒有收到停車信號時小車正常運行；遇到交通燈發(fā)射的紅外停車信號切斷小車電機供電強制停車，從而模擬了強制停車嚴禁穿紅燈的交通系統(tǒng)。本設計將紅外線信號發(fā)送接收功能、交通燈控制、交通安全管理綜合起來。實現(xiàn)保障行人安全的功能，以下是實際的制作流程中的一些照片：

圖1 第一套電機控制電路

電動機工作的電流在800ma左右，使用兩個9014并聯(lián)使用，提高供電電流，首次設計的紅外接收電路直接使用紅外接收管，但是靈敏度太低了，有效距離最大才有5cm，必須保持小車在紅外發(fā)射燈的正對面才能起作用。角度偏離

后就失效了。后來經過查閱相關文獻搞清楚了問題所在，改用紅外線調制，可以大大提高接收系統(tǒng)的有效距離。為提高接收器的穩(wěn)定性，最終網購了紅外接近開關，改造以后用于紅外調制信號的接收。效果很好！

圖4 交通燈程序調試界面

圖5 交通燈軟件仿真圖

實物的制作的過程照片如下面的：

圖6 紅外發(fā)射電路控制部分

圖7 交通燈電路板

圖8 交通燈單片機主控版

六、使用效果

紅外發(fā)射電路焊接完成后與交通燈連接好，電動小車的紅外接收模塊和電機控制模塊都裝配到小車后，實際測試第一次使用的紅外接收二極管做接收裝置效果不好；經過改進后使用紅外接收模塊，發(fā)射端采用紅外線調制發(fā)射后，效果很好，接收距離大大提高，可以滿足小車自動停車，強制制動的要求。

模型小車的電機電流較小所以控制電路里使用了兩個小功率的9013的三極管實現(xiàn)，電路結構比較簡單，在紅外線傳感接收部分設計了兩套方案：紅外接收光敏三極管，紅外接收器。在實際的測試中發(fā)現(xiàn)紅外接收電路使用紅外光敏三極管的靈敏度不夠高，且接受范圍角度窄；最后就采取了紅外接收器的模塊，可以準確的接受到紅外線實現(xiàn)可靠停車。

七、改進方面

本設計目前可以穩(wěn)定的工作，交通燈除了正常的控制交通燈、顯示倒計時以外，還有一個控制紅外發(fā)射電路在紅燈亮的時間點亮對應路口的紅外停車信號燈的作用，實現(xiàn)強制制動。本設計的停車控制電路較為簡單，可以對電動車完成控制，若想在現(xiàn)實生活實用控制或是燃料車輛運行還有一定的問題。尤其是在車速較高的情況下，發(fā)動機不能驟停，否則會出現(xiàn)非常嚴重的安全后果。對于這方面還有很大的改進余地，在有些非常情況下如要汽車強行通過交通燈的紅燈路口怎么實現(xiàn)控制也是要考慮的！

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二、生活中的盒子要和網頁中的盒子結合起來

CSS+DIV網頁設計中，頁面中的所有元素都看成一個個盒子，例如，網頁中顯示的一幅圖片，其背后實際對應著一個盒子模型結構，它包括如下屬性：內容大?。簝热輩^(qū)域的寬度和高度。填充：是內容與邊框的距離，對應包裝盒的填充部分。邊框：對應包裝盒的紙殼，一般具有一定的厚度。邊界：位于邊框外部，是邊框外面周圍的間隙。

三、盒子模型和具體的案例相結合

網頁中的一幅圖片可以看成一個盒子模型，那么使用這個盒子模型處理圖片能達到怎樣的效果呢？演示主題相冊的案例，引導學生觀察案例中圖片的處理方式，圖片外面有1px的邊框，圖片和邊框之間有2px的間隙，圖和圖之間有10px的間距。引導學生將案例和盒子模型的屬性結合起來，案例中的圖片就盒子模型中的內容屬性，圖片和邊框之間的間隙就是盒子模型中填充屬性，案例中的邊框就是盒子模型中的邊框屬性，案例中的圖和圖之間的間距就是盒子模型中的邊界屬性。

四、盒子模型的屬性代碼給學生詳細介紹盒子模型的屬性代碼

一個盒子模型是由內容、邊框(border)、填充(padding)和邊界(margin)四個部分組成的。填充、邊框和邊界都分為“上右下左”4個方向、既可以分別定義，也可以統(tǒng)一定義，如：div{margin-top：1px；margin-right：2px；margin-bottom：3px；margin-left：4px；padding-top：1px；padding-right：2px；padding-bottom：3px；padding-left：4px；border-top：1pxsolid#000；border-right：1pxsolid#000；border-bottom：1pxsolid#000；border-left：1pxsolid#000；}也可以寫成：div{margin：1px2px3px4px；按照順時針方向縮寫padding：1px2px3px4px；按照順時針方向縮寫border：1pxsolid#000；}

五、使用盒子模型屬性實現(xiàn)具體案例——主題相冊

1.所有的內容都在一個大盒子里，這個大盒子可由div實現(xiàn)#content{width：750px；padding：5px；}寬度為750px，填充為5px。

2.主題相冊標題部分。用h1實現(xiàn)，h1同樣也可以看作是一個盒子，設置h1的CSS屬性h1{font-size：20px；color：#c03；font-weight：normal；字體大小為20px，顏色為#c03，粗細為正常。border-bottom：2pxsolid#c03；padding-bottom：4px；}下邊框為2px實線，顏色為#c03，下填充為4px。

3.婚紗系部分?；榧喯岛蛯懻嫦?、童真系結構相似，可以使用div層，應用類樣式來實現(xiàn)。Div層同樣可看作是一個盒子，設置類的名稱為.theme.theme{width：100%；border-bottom：1pxdashed#e6e6e6；padding-top：5px；padding-bottom：20px；}寬度為100%，和父層content層的寬度一樣，下邊框為1px虛線，顏色為#e6e6e6，上填充為5px，下填充為20px。

4.婚紗系中的標題部分。用h2實現(xiàn)，h2同樣也可以看作是一個盒子，設置h2的CSS屬性，h2{font-size：14px；color：#333；padding-left：8px；}字體大小為14px，顏色為#333，左填充為8px。

5.婚紗系中的圖片部分。用img實現(xiàn)，img同樣也可以看作是一個盒子，設置img的CSS屬性，img{border：1pxsolid#ccc；padding：2px；margin：08px；}邊框為1px實線，顏色為#ccc，填充為2px，上下邊界為0，左右邊界為8。

6.寫真系部分。復制婚紗系所在層所有內容，更改相應的圖片，文字內容即可。通過以上步驟，使用盒子模型完成了一個具體案例。

六、關于盒模型還有以下幾點需要注意

1.邊框默認的樣式可設置為不顯示(none)。

2.填充值不可為負。

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2模具設計要求

復合材料成型模具直接影響著產品的質量，在設計時應滿足:①模具要有足夠的剛度、強度，以保證模具型面基準不變;②熱容量小，熱膨脹小，熱穩(wěn)定性好;③加工精度高，表面光度高，模具自身協(xié)調性好;④施工便捷，操作安全可靠;重量輕，運輸方便;⑤可維護性好，制造成本低;⑥具有良好氣密性。根據(jù)復合材料U形梁的結構特點，在設計中需要解決以下技術難點:成型模具的結構形式如何保證構件的型面公差，如何滿足脫模要求并解決U形梁的回彈問題。

3模具選材

3.1模具材料

復合材料成型模具用料要求熱變形小、熱膨脹系數(shù)小以及導熱系數(shù)高，大多采用普通鋼、INVAR鋼、碳/環(huán)氧復合材料和鋁合金。普通碳鋼適用于型面曲率不大的模具，當產品批量生產、尺寸精度要求較高時，選擇鋼制模具最為經濟、實用;鋁合金適用于平板類、尺寸精度要求不高的模具;INVAR鋼適用于結構復雜、曲率大、尺寸大的模具。不同模具材料對復合材料構件變形的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是不同的材料熱導率會影響與其直接接觸的復合材料構件固化溫度場的分布，從而影響最終構件內殘余應力的大小及分布，引起不同的構件變形;另一方面就是不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，模具與構件之間的相互作用程度不一樣，因此導致構件的變形不同。在固化過程中，模具與復合材料構件之間的熱膨脹系數(shù)不匹配會引起模具與構件接觸處的層間應力，包括層間剪切應力和沿構件厚度方向的力，這主要是由于模具與構件在固化壓力的作用下始終粘貼在一起，隨著模具受熱膨脹，靠近模具的構件層比遠離模具的構件層受到的約束張力要大，因此沿構件厚度方向形成一定的應力梯度，在固化過程中這部分應力被“凍結”在構件中，在脫模以前都沒有得到釋放，固化完成后冷卻至室溫脫模，這部分應力將被釋放，脫模后的復合材料構件必須通過變形來維持應力的平衡。

3.2模具型面補償修正

模具設計時要考慮復合材料與模具熱膨脹系數(shù)的差異，INVAR鋼和復合材料模具受熱膨脹的影響很小，可忽略不計;但對于普通碳鋼和鋁合金模具影響比較大，對于大尺寸的復合材料構件需要采取補償措施，根據(jù)計算公式和生產經驗?？紤]到制造成本和構件精度要求，本文設計的模具選用Q235鋼制造，根據(jù)上述公式計算縮尺KS為－0.65‰，結合生產經驗和復合材料梁的結構形式，提取整個構件的理論型面并按適當縮尺進行縮小，模具設計時按照縮小后構件提取的型面作為模具的設計型面，以減小構件的變形或抵消變形的影響作用。

4模具結構設計

4.1模具回彈角的補償

復合材料在熱固化成型過程中由于材料本身的各向異性、鋪層方向引起的力學性能差異、結構的不對稱性和基體的固化收縮效應等因素，在構件內經應力梯度和溫度梯度耦合作用導致固化時的內應力積聚，一部分應力在構件中以殘余應力的形式長久存在，另一部分應力在構件脫模后釋放，這兩部分應力存在的形式共同導致回彈變形。對于梁、長桁類有大夾角的構件，固化成型過程中在拐角處的回彈變形會導致夾角變化，即構件在固化脫模后，夾角因收縮而小于模具角度，此差值為回彈角。這將給制件間的裝配帶來容差、超差等問題，翼梁緣條回彈使其外形偏離了設計要求而導致蒙皮與翼梁間螺栓連接裝配孔錯位，若對裝配件進行強制裝配將會引起殘余應力、密封不好等問題，這樣會降低結構的強度和疲勞壽命，甚至造成制件報廢。在模具設計時，通過調整模具型面來補償構件回彈，即構件夾角加上回彈角等于模具夾角，使構件在脫模回彈后符合工程數(shù)模要求。國內外專家學者都在積極研究復合材料結構固化變形的預測及控制方法。GFG公司在復合材料工形梁的成型模具設計時，考慮工形梁緣條的回彈，采用經驗的方法在模具的緣條型面上加入修正值(約1°)以抵消構件回彈。國內賈麗杰等人針對復合材料典型C形結構的回彈變形進行研究，通過對回彈角的預測結果進行修正，確定C形梁回彈角度在1°左右。本文涉及的復合材料U形梁為閉角結構，成型模具設計時需要進行回彈補償，結合以往生產經驗和國內外學者的研究結果，在兩側緣條各設置1°回彈補償角，提取補償后的兩側緣條型面為模具的型面。

4.2模具結構形式

復合材料梁一般為細長結構，常用模具結構形式為陰模、陽模和陰陽模組合，分析構件是否有氣動面、裝配面、膠接面等，一般情況下可確定這些面為貼膜面。根據(jù)U形梁的結構特點，采用CATIAV5R18建模，模具為框架式陽模結構，采用Q235鋼焊接制造，模具包括模胎、支撐框架(支板組件和框架)、蓋板、工具球套。根據(jù)產品設計部門所提供的產品零件數(shù)模提取成型曲面作為模胎的理論型面，將該曲面偏移10mm切割實體，獲得“Ω”型模胎;創(chuàng)建支板組件，輸入單個支板尺寸創(chuàng)建實體并設計散熱孔，通過陣列命令創(chuàng)建其他支板;框架為長方體結構，采用的方鋼管為標準型材，根據(jù)彼此之間的位置約束關系通過陣列偏移命令進行設置。這種框架式模具結構厚度均勻，通風好，升溫快，有利于模具各點溫度均勻，可以減少模具在升溫和降溫過程中因各部位溫度不一樣而引起的模具變形。(1)模胎模胎是“Ω”型一體式結構，采用10mm等厚的鋼板，在保證氣密性前提下允許拼接焊接。在模胎上需要留有一定距離用于打真空袋，通常手工鋪貼模具的余量區(qū)在100～200mm。模胎的型面輪廓度公差小于0.2mm，數(shù)控加工后按數(shù)模中模胎線數(shù)據(jù)集劃線，深0.5mm、寬0.3mm，并在余量線外打出標記，所有劃線位置的偏差不大于0.2mm。構件輪廓線用于非數(shù)控切邊時使用，決定構件外形尺寸的精度，設計時應考慮模具材料的膨脹因素作適當縮放處理。鋪貼線用于無激光投影時手工鋪貼定位，以控制鋪貼余量，防止由于鋪貼不完全齊整、流膠、擋膠條等因素導致固化后產品邊緣質量不高，通常鋪貼線到產品輪廓線可留20mm余量。(2)支撐框架框架與支板組件主要起支撐作用，保證整個模具的強度和剛度?？蚣苋∠藗鹘y(tǒng)的薄板格柵結構，采用方鋼管焊接，具有成本低、加工周期短的優(yōu)點，有效實現(xiàn)模具減重，又使得空氣流在模具體上下表面任意流動，加熱更均勻。在支板組件上設計散熱孔，盡量在同一直線上保證成型過程中空氣的流通性，有利于整個成型的復合材料構件溫度均勻，保證成型產品的質量。同時在支板兩端設計80×50×10mm的加強塊，防止模具在吊裝時沿長度方向產生變形。(3)蓋板和工具球梁腹板平面處采用2mm鋁蓋板與陽模配套使用，使構件表面加熱均勻，同時在抽真空的過程中傳力均勻，保證構件外表面的平面度。工具球用于定位找正，在設計時要覆蓋構件的最高點和最低點，長度方向間隔不超過1m。各工具球孔按數(shù)模制造，并在模胎上打出所有工具球實際坐標值及孔位序號，用于手動鋪貼時放置激光投影的靶標，以定位鋪層區(qū)域。(4)后續(xù)處理模具焊接完成后進行2～3次退火，消除焊接和機加應力，減少模具的變形;對模具型面進行激光測量，型面精度符合圖紙要求;加工完畢做氣密試驗，保證模具氣密性。

4.3工藝驗證

在復合材料U形梁的熱壓罐成型工藝中，采用本文設計的成型模具進行鋪疊成型，生產的復合材料構件易于脫模，表面光滑平整，型面公差符合要求，U形梁兩側緣條的角度變形控制在技術要求范圍以內，滿足了后續(xù)與壁板及其他組件的裝配要求。

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抽象法是指從眾多的有機聯(lián)系的整體事物中抽取出共同的特征以顯示出事物的本質屬性和特征的一種表現(xiàn)手法。抽象法并不善于還原事物的本來面貌，因此受眾多會產生困惑感，這也是將其歸納為模糊性表現(xiàn)手法的最主要依據(jù)。雖然為了更加突出事物的本質特征，抽象圖形發(fā)生了夸大變形，但是其自身所具備的的抽象美以及蘊含在抽象外表之下的豐富內涵卻讓人回味無窮。具體而言，設計師在采用抽象法的時候利用點、線、面、體等抽象語言將抽象圖形與原圖形的距離拉開，可以使畫面形象產生一種朦朧、模糊的感覺。如著名的現(xiàn)代藝術家瓦西里•康定斯基完全拋棄了事物原來的形態(tài)特征，通過抽象法將作品中的相關元素進行了有節(jié)奏的安排處理，從而使平面作品上升到了一個新的藝術高度，給受眾帶來了視覺上的愉悅感。又如，湯忠謙的招貼設計《自由》就是采用的抽象法，該幅作品呈現(xiàn)出的是有規(guī)律、有節(jié)奏的白色細線的旋轉，是設計師利用現(xiàn)代電腦技術對飛翔中的小鳥的翅膀進行抽象化處理后的結果，象征了對自由的召喚。再如，蒙德里安所設計的《百老匯的爵士樂》將色彩按照數(shù)學的形式進行了抽象的劃分，并對不同的色彩進行對比和配置，從而使受眾從視覺上的感受轉換為聽覺上的享受，恰好符合該作品“音樂”的主題。

2.錯視法

在平面設計中，錯視法是最為有趣的一種模糊性的表現(xiàn)手法。由于人類的生理原因常常會造成眼睛的視錯覺，而利用這種視錯覺可以創(chuàng)作出許多詼諧有趣的圖形，為平面設計增添趣味性。一般而言，錯視可分為形的錯視和色的錯視。形的錯視是指對物象形態(tài)、面積大小以及用線長短曲直的錯視理解；色的錯視是指不同背景環(huán)境下所產生的色彩的明暗深淺、前進后退等方面的錯視覺。無論是哪種類型的錯視在平面設計中都得到了充分的運用，并具有較強的視覺趣味性和審美幽默性。以錯視覺大師埃舍爾1961年創(chuàng)作的一幅石版畫《瀑布》為例，該畫以彭羅斯的三角原理為基礎，畫面中有一條瀑布從三樓傾瀉而下，落在一樓的小水池中，隨后水池里的水順著彎彎曲曲的水渠流走，但是我們會意外地發(fā)現(xiàn)水渠里的水又流回到了三層小樓的瀑布口，然后再流到小水池，如此循環(huán)往復、永不停歇，從而產生一種錯視幻覺，暗示了生命的輪回和生生不息。

3.拼貼法

拼貼法起源于20世紀初，最早由立體主義先驅畢加索與勃拉克將一些非繪畫材料以拼貼的形式用到繪畫作品中，是對傳統(tǒng)繪畫形式的一種反叛。拼貼，是對原有的舊意義的破壞以及新意義的誕生，它是將不同時代、不同風格、不同表現(xiàn)方式、不同屬性或是不同材質的元素互相拼湊在一起而形成的一種不完整的畫面，借以來表達內心復雜的情緒和外面紛繁的世界，而模糊的畫面恰好表現(xiàn)出了現(xiàn)代人類面對現(xiàn)實社會時的迷茫。此外，拼貼法所特有的片斷性、割裂性以及調侃性打破了平面空間的束縛，擴大了受眾的想象空間，豐富了受眾的視覺感受。尤其是在圖像處理技術日臻成熟的今天，利用計算機等現(xiàn)代技術來完成的拼貼作品更能準確地表達出設計師的真實想法，產生一種別樣的審美體驗。例如，我國香港設計大師靳棣強的招貼設計《自在》花紋紙系列采用的就是拼貼法，設計師利用我國所特有的水墨元素，將幾種不同的自然元素巧妙地組合到了一起，畫面中的每一個物體也因此脫離了原來的生存環(huán)境，被迫融入到一種新的畫面中去，從而將具象和意象拼貼到一起，形成了一種既有創(chuàng)新意識又不失傳統(tǒng)精神的畫面。又如，由深圳SenceTeam山河水團隊設計的《大生意》海報就對“紙質錢幣”進行了拼貼式的創(chuàng)作，設計者將全球各國的錢幣拼貼成不同國家、不同年齡、不同面孔的人物形象，并將錢、物質和品牌巧妙地聯(lián)系到一起，以一種全新的方式讓受眾對“錢”與“欲望”進行反思，十分符合該作品的設計主題。

4.透疊法

透疊法也是平面設計中模糊性的常用表現(xiàn)手法之一，其是將兩個或是兩個以上的圖形進行重疊，以產生非同一般的空間層次和深邃的空間含義，是一種獨特的視覺效果。在透疊過程中，相互重疊到一起的圖形既保持了各自圖形的獨立性，又能彼此互動產生新的圖形，較之單個圖形其所具有的意義更為豐富。此外，透疊法會使畫面產生豐富的層次感，而不同的層次感又會產生一種由二維空間向三維空間過渡的模糊感，這更有利于平面作品主題的傳達。以賀莉浩的創(chuàng)意明信片《胡同地圖》為例，設計師利用透疊法將北京地區(qū)各個胡同的地圖疊加在一起，形成一張新的胡同地圖。在這一作品中，多張地圖通過不同的方向以及前后距離的差距產生了空間上的層次感，使每張地圖之間相互獨立又相互聯(lián)系，而多個地圖透疊而形成的模糊性也代表了正在消失的北京的物質文化遺產以及非物質文化遺產。總之，整體畫面于模糊中透露著一定的空間層次感，表現(xiàn)出了我國人民對老北京胡同的深深懷念之情。

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以一套家庭裝修項目為例。如果在練習過程中始終是以虛擬性項目進行練習，學生就不會認真的考慮該套戶型的使用者、裝修成本、施工工藝等要求。在最后的設計成品中，學生也許更多的考慮是整套方案的審美性，忽略或者很少考慮到實用性、經濟性等因素。

1.2學生缺乏實踐訓練的場所和機會

以職業(yè)能力為中心是室內設計專業(yè)實踐性教學環(huán)節(jié)最突出的特點。在實踐性教學環(huán)節(jié)中，不僅要掌握社會和企業(yè)所需的最新潮流動態(tài)，而且整個教學環(huán)節(jié)要充分體現(xiàn)教學做合一。這就要求教學所需的硬件設施各不相同，授課的時間和教學方法亦不相同。例如，在學習《裝飾材料與工程預算》課程時，不僅要注意讓學生深入到一線裝飾材料進行調查而且最好可以到企業(yè)具體施工項目中進行參觀學習。大部分職業(yè)院校室內專業(yè)的實踐課程教學仍舊停留在課堂，直至大三臨近畢業(yè)時，才有機會深入企業(yè)進行實踐學習，這就造成理論教學與實踐教學不能同步進行，知識結構沒有根據(jù)企業(yè)和社會的需要及時進行調整和更新。

2多元化實踐性教學模式的探索

鑒于目前高職院校室內設計專業(yè)實踐性教學環(huán)節(jié)現(xiàn)狀以及對該專業(yè)特點分析，筆者認為可以從實習考察、課程實訓、專業(yè)競賽、企業(yè)項目實踐等多個維度著手設計教學模式，分別滲透到高職三年的教學中。不僅能提高室內設計專業(yè)學生實際動手能力，還將學校教育與企業(yè)、市場緊密聯(lián)系起來。

2.1創(chuàng)新頂崗實習形式，立足企業(yè)的校外實訓基地實踐教學模式

校外實訓基地的建設是高職室內設計專業(yè)實踐教學工作中必不可少的基本保證，它為培養(yǎng)符合社會需求的高技能應用型人才創(chuàng)造了良好條件和環(huán)境，在這樣環(huán)境下可以培養(yǎng)學生專業(yè)設計技能和職業(yè)素質。學生通過在企業(yè)的實訓，與企業(yè)員工交流、合作，可以了解設計與市場的關系，了解如何做一個好的設計師。有了穩(wěn)定的實訓教學基地，學生可以利用假期時間或者在大二專業(yè)學習過程中以“頂崗實習”的形式到企業(yè)參與設計，在參與企業(yè)設計實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、獲得實踐經驗并發(fā)現(xiàn)自身不足，不斷提高專業(yè)素養(yǎng)。由此獲得真正意義上的教學和社會實踐緊密結合,也使產學研相結合的綜合化設計教育模式得以真正實現(xiàn)。在企業(yè)實訓過程中學生參與實際設計項目，這樣就可以接觸到裝修項目全過程。如聯(lián)系客戶、與客戶進行設計方案溝通、了解裝飾所需材料、前期預算方案、設計方案確定、現(xiàn)場施工工藝以及施工組織管理等。室內裝飾項目是一個系統(tǒng)工程，所以學生要在頂崗實習階段接觸到一到兩個項目后，才可以對專業(yè)有一個系統(tǒng)的、進一步的認識。整個裝修過程，如果不通過實踐是無法真正體會到的。通過在企業(yè)的頂崗實習，學生可以獲得實際工作經驗，培養(yǎng)員工之間的團隊合作精神，掌握工作中的常用社交禮儀以及和客戶的溝通技巧等，進而提高個人的綜合素質。

2.2以工作室形式，通過真實設計項目促進教學的模式

室內設計專業(yè)傳統(tǒng)的實踐性教學課堂模式也可稱之為“目的式教學”模式，一般是按照課堂授課——作業(yè)布置——學生制作——提交作業(yè)——評定成績的程序進行。這種模式下，教師的“教”與學生的“做”之間缺少互動性，學生只會“埋頭拉車，不會抬頭看路”，整個過程顯得單調、乏味。工作室教學模式是以工作室為載體，將課程、教師與設計實踐融為一體，將傳統(tǒng)的封閉的教學變?yōu)槊嫦蛟O計實踐的開放式教學。工作室實踐教學模式中，是以課程知識為基礎，以專業(yè)技術的應用為核心，以專業(yè)教師為主導，將設計實踐與教學緊密結合。由教師和學生一起合作、參與完成企業(yè)真實的設計項目，真正做到在“做中教”、“做中學”、“做中做”。工作室教學模式在師資方面可以充分利用校企合作的優(yōu)勢，借助設計公司的優(yōu)勢資源，聘請企業(yè)的“能工巧匠”作為外聘教師或者兼職教師，在工作室教學過程中真實模擬企業(yè)的設計工作模式。在項目來源方面，因為外聘教師本身就是企業(yè)一線的優(yōu)秀員工，教學過程中可以將企業(yè)的實際項目帶到課堂中來。教師根據(jù)項目制定項目任務書，把學生進行分組并下達任務書，這樣不僅更好的完成了課堂教學而且讓學生有了接觸真實項目的機會，有效的實現(xiàn)了課堂教學與實踐創(chuàng)新的完美融合。學生設計方案基本完成以后由教師進行點評、修改、深化設計。方案完成以后，教師將根據(jù)項目任務書的標準以及方案的實際情況采納最適合的方案。此外，在引入企業(yè)實際項目的同時，為促進學生的學習積極性，可以在課堂上設計獎勵機制。根據(jù)學生的作品，學校專業(yè)教師和企業(yè)人員分別根據(jù)專業(yè)理論知識的運用和市場需求的不同角度對作品進行評審，優(yōu)秀的作品由企業(yè)提供獎勵。

2.3以“賽”促教、以“賽”促學的實踐性教學模式

以“賽”促教、以“賽”促學的實踐性教學模式是指圍繞參與設計競賽而開展一系列藝術設計教學活動的教學模式。以“賽”促教、以“賽”促學的實踐性教學模式與立足企業(yè)的實訓教學模式和項目工作室制的教學模式一樣，均為學生走出課堂、參與實訓提供了機會。設計行業(yè)協(xié)會以及由企業(yè)發(fā)起的藝術設計競賽，既能培養(yǎng)學生設計方面的創(chuàng)新能力及協(xié)作精神，又能提高學生的綜合素質。近些年，中國室內設計大獎賽、亞太室內設計大賽等各種極具影響力的藝術設計類大賽在高校中的影響十分顯著。室內設計專業(yè)“以賽促學”教學模式主要分為以下幾個步驟：（1）收集賽事信息，確定競賽項目。由教師們進行信息篩選，選擇符合課程進度且具有合理主題的設計比賽項目。（2）研討階段。指導教師集中研討、解讀比賽相關要求，對學生進行分組或者讓學生自由搭配，確定指導老師。（3）制定教學計劃。指導老師根據(jù)比賽時間要求制定教學計劃，確定比賽重點和難點。（4）強化階段。在指導參賽過程中，要注意培養(yǎng)學生競爭意識，開展具有突破性教學活動，同時要加強對具有較高設計水平和綜合素質水平選手強化指導。在指導老師的幫助下進行大量的、長期的反復修改與，讓設計作品吻合競賽的主題和要求。(5)賽后總結。比賽完成以后，由教師對參與比賽的過程進行復結，總結參賽經驗。同時，學生也要審視自己參賽中遇到的問題和不足，從而使個人設計實踐能力和設計思維在參賽中得到提高與完善。以“賽”促教、以“賽”促學的實踐性教學模式不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，而且還可以提高室內設計專業(yè)的教學質量，培養(yǎng)室內設計專業(yè)培養(yǎng)室內設計專業(yè)實用型、技能型人才。此外，該教學模式形成了設計行業(yè)和教育部門的參與意識、整合意識，這種意識在很大程度上促進了設計教育以及設計行業(yè)的科學發(fā)展。

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2機電設備維修模型及關鍵技術

煤炭機電設備在運行過程中，機電設備本身就有很多參數(shù)，這些參數(shù)是設備運行狀態(tài)以及設備發(fā)生故障概率的直接反映[2]。通過對這些參數(shù)的理解可以了解設備運轉以及維護的情況。通過設備的頻數(shù)以及運行的時間可以發(fā)現(xiàn)設備的維修時間的趨勢，煤炭行業(yè)機電設備的維修模型屬于正態(tài)分布的數(shù)學模型，如圖1所示。關于機電設備故障的關鍵技術主要有智能診斷技術和數(shù)學模型判斷技術。智能診斷技術是使用計算機來計算設備運行的軌跡，從計算機的判斷來判斷機電設別的故障問題。這種診斷方法是煤炭行業(yè)進行故障檢測適應較為普遍的方法。數(shù)學模型判斷則是把數(shù)學模型應用到機電故障診斷中，根據(jù)機電設備產生的數(shù)據(jù)參數(shù)進行分析，對機電設備的數(shù)值進行運算來判斷設備故障發(fā)生的原因以及位置，為設備的檢修提供依據(jù)。

3解決機電設備故障的措施

為了充分發(fā)揮機電設備在煤炭行業(yè)中的使用，就要采用一套合適的預防故障發(fā)生方案以及措施。

3.1事前預防

事前預防是保障機電設備正常工作的重要條件，在大規(guī)模的工作環(huán)境下，機電設備一旦發(fā)生問題就會產生很大影響[3]。因此，事前預防故障發(fā)生就要及時對機電設備進行檢修和保養(yǎng)，提供好的設備條件。機電設備開始使用時要對其質量進行全面的檢查確保設備合格而且能夠用于煤炭環(huán)境工作。根據(jù)設備的說明書合理安排設備的放置環(huán)境，機電設備在平常使用中也要定期進行保養(yǎng)，最好每天進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)設備有故障就要進行處理。機電設備注油清洗等問題也要定期地及時進行，對于故障較大，設備老化等大的問題要及時上報進行更換。

3.2提高設備操作者設備

勞動力是最大的生產力，同一臺機電設備在不同人員的操作下產生的工作效益也有所不同[4]。要提高機電設備的工作效益降低設備出現(xiàn)故障的幾率，操作人員就要具備較高的素質和操作水平，定期對操作人員進行培訓，保證操作人員持證上崗。機電設備的操作人員要根據(jù)設備的操作流程進行操作。對流動性較強的機電設備，要實現(xiàn)分片責任，各區(qū)的操人員要嚴格按照規(guī)定進行操作，并且對設備進行保養(yǎng)。機電設備的安裝應該嚴格按照規(guī)定的程序進行，安裝過程中的所有數(shù)據(jù)要進行記錄，設備安裝后要嚴格驗收，只有合格的安裝好的設備才能進行移交使用[5]。機電設備的維修人員要愛崗敬業(yè)，把維修作為自己的最大責任。一旦發(fā)現(xiàn)設備出現(xiàn)問題就要及時地進行解決。機電設備的操作人員如果沒有按照規(guī)定操作就會引發(fā)很多問題，機電操作人員和維修人員都要進行教育和培訓，讓這些工作人員充分認識到機電設備的重要性和其工作性質。

3.3嚴格管理

煤炭企業(yè)的管理者要樹立安全管理意識，把機電設備的管理納入到經營管理中。管理者還要對機電設備的操作人員以及維修人員進行嚴格的管理，落實各個工作人員的責任，嚴格規(guī)范工作人員的行為。煤炭企業(yè)管理者可以通過獎懲機制，把設備的維修和保養(yǎng)納入到員工的福利獎勵以及績效中，提高工作人員的工作積極性，對有違規(guī)操作的工作人員要進行嚴格處罰，表現(xiàn)好的工作人員要給與獎勵，作為榜樣帶動全體的設備操作和維護人員。

3.4維修三步驟

a)把握維修時間。煤炭企業(yè)的每臺機電設備都要及時維護和保養(yǎng)，維修的工作人員要根據(jù)流程進行，找出設備出現(xiàn)故障的原因，具體問題具體分析。故障維修后還要進行檢修，保證維修到位；b)把握維修類型。機電設備維修類型有兩種，一種是壽命型的維修，一種是偶發(fā)型的維修。因為有的故障維修不能停止設備正常運轉，所以在維修過程中就要實行在線連續(xù)監(jiān)測，采用保護系統(tǒng)來保證設備運行，以規(guī)避操作失誤或者檢查疏忽而引發(fā)故障停機；c)維修和維護結合。機電設備維修和維護要相結合，把預防放在主要位置，在監(jiān)測設備磨損運行以及故障排除時要結合檢修和預防。一旦發(fā)生問題就要及時維修，避免維修不及時導致巨大損失。

3.5維修方式

機電設備的維修方式主要有以下幾種：a)事后維修。機電設備故障發(fā)生后進行維修；b)定期維修。在預訂的時間內，無論設備處于何種狀態(tài)都要進行維修；c)動態(tài)檢測維修。根據(jù)設備在線檢測的情況確定維修時間；d)機會維修。和動態(tài)檢測維修同時進行，這種維修方式效率很高；e)改進設計。機電設備出現(xiàn)故障后需要花費的人力和費用很大，因此對機電設備進行改進設計是最好的方式。確定設備維修的基本原則是：對安全生產、經濟效益產生的影響較大，如果可以采用動態(tài)檢測來確定故障征兆就采用狀態(tài)維修，否則就采用計劃性預防維修。