结构动力学范文

导语：如何才能写好一篇结构动力学，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

摘要：

提出了一种动力学系统的物理参数辨识方法。应用Padé多项式对动力学系统的动刚度曲线进行拟合，通过最小二乘法确定Padé多项式中的系数矩阵，利用遗传算法对Padé拟合式中的参数进行优化，从而得到系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。数值算例表明该方法具有较高的辨识精度且适用于黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统。

关键词：

参数识别；系统辨识；结构动力学系统；Padé拟合；最小二乘法

在动力学响应分析过程中，系统辨识起着十分重要的作用，结构动力学系统的物理参数辨识一直是结构动力学领域的研究热点。准确辨识结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，是准确地预计结构动力学响应的前提。Phan［1］等利用系统的输入输出信号，通过状态空间模型辨识系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。Chen和Tsuei［2］同时考虑了黏性阻尼和结构阻尼来对系统的物理参数进行了辨识。Lee和Kim［3］对Chen和Tsuei的方法进行了改进，将原来方法拓展到多输入多输出系统，并在实验验证中发现，Tsuei等人的方法若从动刚度的角度出发，辨识过程将得到很大简化，且辨识结果受测量误差和噪声的影响较小。但是，正如Lee和Kim［3］在文中所说，利用结构动刚度进行动力学参数辨识的研究还很少。广泛应用于系统降阶及参数拟合的Padé多项式是一种曲线拟合方法。Chazot［4］等将Padé多项式用于黏弹性结构降阶，其计算效率与直接计算方法相比，得到很大提高。王学雷［5］提出了一种基于Padé近似的频域辨识方法，研究了基于积分最小二乘指标的SISO时滞系统频域辨识问题。叶华［6］等利用Padé多项式来逼近时滞环节，提出了一种时滞电力系统特征值的计算方法。Fournodavlos和Nestoridis［7］从数学角度也研究了Padé在参数拟合方面的应用。作者［8］在之前的研究中，曾研究过利用Padé多项式对频域广义气动力拟合，得到时域气动力表达式，进而研究带迟滞非线性环节二元机翼的气动弹性响应问题。本文从线性结构动力学系统的动刚度出发，采用Padé多项式拟合，对动力学系统的物理参数进行辨识。首先分别从黏性阻尼和非黏性阻尼两种动力学系统介绍了系统参数辨识方法，并通过数值仿真算例对两种动力学系统的物理参数进行辨识，验证了该方法具有较高的辨识精度。

1系统物理参数辨识方法

1．1黏性阻尼系统由式（11），（13）可见，βi的取值会影响参数辨识的结果，因此，在对动刚度矩阵进行拟合时，需要对βi的取值进行优化，即βi值的确定为一个寻优过程。本文利用遗传算法对优化变量βi值的选取进行优化，优化目标为使得重构后的动刚度矩阵与原始的动刚度矩阵在关心的频率范围内其误差的范数最小，其中，重构的动刚度矩阵通过对重构的频响函数求逆获得。此时刚度矩阵也不再是一个常矩阵，但对黏性阻尼系统和非黏性阻尼系统来说，刚度矩阵都应是常矩阵，所以当辨识得到的阻尼矩阵和刚度矩阵不再是常矩阵时，说明之前假设的阻尼模型不恰当。由此可见，采用式（11）或（13）不仅可以辨识结构的阻尼，还能够在一定程度上反映出结构的阻尼机理：即如果识别出的频率修正项比较小甚至接近为零时，说明结构的阻尼为黏性阻尼，否则，结构的阻尼应按照非黏性阻尼模型重新辨识。

1．2非黏性阻尼系统对非黏性阻尼结构，其阻尼项一般用核函数的卷积分表示［10］，系统的运动方程可写为令c（t）＝C0g（t），C0为对称的正定系数矩阵，g（t）为核函数的类型。显然，当g（t）＝δ（t），δ（t）为狄拉克函数（Diracdeltafunction）时，式（15）退化为黏性阻尼系统。

2数值仿真算例

2．1算例1如图1所示的三自由度质量－弹簧系统，假设阻尼为黏性阻尼。本例中Padé多项式的取修正项数l＝2，利用Matlab遗传算法工具箱对βi的取值进行优化，选择概率、交叉概率等参数的选取采用默认值（本文所有算例均采用默认值），采用遗传算法得到的一组优化解为［β1β2］＝［－1．4572．296］，相应地按照第1．1节的黏性阻尼系统辨识过程进行参数辨识，得到系数矩阵如下。然而，在实际情况中，往往存在模态截断的问题，此时，动刚度曲线为有限长度，即动刚度曲线没有覆盖全部模态，如本例中仅利用覆盖第一阶模态的0～2Hz频段内的动刚度曲线进行辨识，采用相同的辨识过程进行辨识，则遗传算法得到的一组优化解。

2．2算例2如图2所示的二自由度质量－弹簧系统，假设阻尼为黏弹性阻尼。

2．2．1用黏性阻尼模型进行辨识为了说明本文方法对系统阻尼模型的辨识功能，首先对算例给出的黏弹性阻尼系统采用黏性阻尼模型进行辨识。同样，取Padé多项式的修正项数l＝2。可见，质量矩阵得到准确辨识，但识别得到的系统刚度矩阵不是常数阵，阻尼矩阵为实数矩阵，由前文所述可知，选用黏性阻尼模型对该系统进行辨识是不合理的。这里，仅给出在1～100rad／s频率带宽范围内，辨识得到的阻尼矩阵（或刚度矩阵）与原始阻尼矩阵（或刚度矩阵）中的一些元素随频率的变化曲线对比，如图3和4所示。由图3和4可见，虽然刚度矩阵中的元素K11和K22的最大相对误差分别为1．99％和3．32％，但已表现出随频率变化的特性，而且阻尼矩阵的虚部信息明显缺失，所以用于辨识的阻尼模型选用黏性阻尼模型是不合理的，应按非黏性阻尼模型进行辨识。

2．2．2用非黏性阻尼模型进行辨识当辨识阻尼模型选用非黏性阻尼模型时，采用前述针对非黏性阻尼系统的Padé多项式拟合法，对系统的物理参数矩阵进行辨识，取修正项数l＝2。如图5所示为对βi的取值优化前，取不同βi值得到的辨识结果，其中实线表示的是松弛因子μ取100时的原始阻尼矩阵中的元素随频率的变化曲线。显然，需要按前一节所述对βi的取值进行优化。可见，松弛因子和系数矩阵得到了精确地辨识。在1～100rad／s频率带宽范围内，如图6所示为辨识得到的阻尼矩阵与原始阻尼矩阵的各个元素随频率的变化曲线对比（根据阻尼矩阵对称性，C21＝C12，C22＝C11）。显然，阻尼矩阵的辨识精度也相当高。当出现模态截断时，如本例中仅利用覆盖第一阶模态的0～20rad／s频段内的动刚度曲线进行辨识，采用相同的辨识过程进行辨识，则遗传算法得到的一组优化解为［β1β2］［］＝100．006128．503，辨识得到的系数矩阵如下。

3结论

篇2

关键词：结构动力学；案例教学法；单自由度体系

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0203-02

结构动力学是一门研究结构体系的动力特性及其在动力荷载作用下的动力反应分析原理和方法的一门理论和技术学科。结构动力学着重研究结构对动力载荷的响应，它不仅是结构抗震、抗风、抗爆分析以及结构振动控制、健康监测等课题研究的基础，也是土木工程从业人员需要掌握的重要专业知识，结构动力学已成为土木工程专业的一门重要课程。随着超限及重要建筑的大规模建设，工程界对动力问题越来越重视，结构动力学知识逐渐成为评价土木工程技术人员专业能力的重要指标。笔者承担了石家庄铁道大学土木工程专业研究生结构动力学课程的教学工作。通过这两年的教学经历，加深了对这本课程的认识，同时在教学内容和方法上通过研究生核心课程的建设，开展了一些教学方法改进工作。

一、教学目的和内容

通过本课程的学习，使学生熟练掌握使用达朗贝尔原理、虚位移原理、势能驻值原理、Larange方程、Hamilton原理建立单自由度体系、连续体系及多自由度体系数学模型的原理；掌握线性问题的单自由度体系、多自由度体系及连续体系的动力特性的分析方法；掌握单自由度体系、多自由度体系及连续体系在特殊激励下的动力反应的分析方法；了解对多自由度体系分析的数值方法，为工程结构动力学问题的有限元分析方法准备理论基础。

二、教学条件建设

1.教材的使用与建设。（1）选用优秀教材：我们选用了R.克拉夫、J.彭津主编的《结构动力学》（第二版（修订版））。该书是美国加利福尼亚大学（伯克利分校）研究生结构动力学课程的基本教材之一，主要介绍结构动力学基本理论和抗震结构计算理论，其主要特点是内容新颖。该书着重于基本原理、方法的阐述，虽然作者也列举了许多例题，当相对来说理论性较强，对相对基础不是太好的初学者，可能觉得稍微难懂一点，但是如果借助教师之力一旦入门之后，定会觉得从该书获益良多。（2）对照其他教学参考资料与研究成果，以取长补短（备有6种主要参考书，并提供了相应的电子版文本）。

2.扩充性资料的建设与使用。课程内容新颖。紧跟根据“结构动力学”领域的发展历程，不断充实授课内容，引入最新的研究成果，使学生能够了解最前沿的研究动态。

3.实践性教学环境。以学生为本，强化学生的实践，提高学生分析问题、解决问题的能力。通过讨论课、专题讲座等环节，加深了学生对基本理论的认识，与工程实践联系起来，能够解决实际问题。

4.网络型教学环境。（1）部分教学资源上网，包括教学大纲、教学笔记、教学日历、习题、课件、期刊网上下载的学生论文等，使学生可以通过网络自主学习。（2）进行网上辅导与答疑。（3）建立qq群和微信群，使学生可以充分发表自己的学术见解。

三、教学方法与教学手段

1.教学方法。教学方法的多样化和教学手段的现代化：积极采用现代教育方法和手段，在课程教学时理论联系实际，教师在讲授时，运用多媒体课件、网络教学资源等现代化手段，将结构动力学基本理论，制作教学图片、录像等多媒体课件资料，适时示范，使枯燥乏味的专业基础课生动具体，提高了课堂教学效果，建立了现代教育方法和手段的新的教学模式。

2.实施计划。（1）做好文献资料收集和调研工作：了解结构动力学最前沿的研究动态，对国内其他高校土木工程专业结构动力学授课内容，教学方法、教学条件进行调研，结合本校特色和学科发展现状，完善结构动力学的教学计划。（2）加强实践学习，完善课堂内容。结构动力学是一门土木工程专业重要的基础课程，是结构抗震、抗风、抗爆分析以及结构振动控制、健康监测等课题研究的基础，为了加强理论与实践的集合，在课堂教学中增加专题讲座，加强学生的认识。（3）发挥学生主观能动性，丰富课下活动。单自由度体系是结构动力学课程的基础部分，为了加强学生对这部分内容的理解，布置课下作业，由学生组成若干个小组，每个小组选择一个知识点，制作成动画形式。

四、专题讲座

1.现场动力特性实测。结构动力学是一门专业基础理论课程，内容烦琐复杂，需要学生具备扎实的数学、力学等方面的知识，而且抽象不具体。因此，为了调动学生学习的积极性，使学生加深对结构动力学课程的认识，我们在讲解到单自由度体系阻尼振动时，专门进行了一次桥梁荷载试验现场动力特性实测的专题讲座。以吉林松原二莫互通四跨钢―混凝土组合连续梁为工程实例，详细了该桥进行动力荷载试验的目的、内容和方法。（1）动力试验试验目的：桥梁自振特性与桥梁结构的刚度、质量及其分布有关，它能从整体上反映桥梁结构状态。通过对桥梁结构动力特性的检测，能从整体上把握桥梁结构的运营状态。（2）动力试验内容：桥梁动载试验主要完成以下两方面内容：①脉动试验：在中跨跨中设置加速度传感器，进行振动信号采集，可获得主梁的振动频率；这些频率可用于结构的参数分析，进一步确定结构的刚度和质量分布情况。②无障碍行车试验：行车状态下，在主梁上安放拾振器，记录结构在不同车速下的振动响应，可以得到车辆对结构的冲击系数，并获得最不利的行车车速。（3）试验结果。①脉动试验：采用脉动法通过大利的IBIS-S（形监测系统）测量结构的自振特性，图1测试分析所得的结构频谱分析图。测点为中跨跨中，通过频谱分析图可以得到结构的基频，汇总结果见表1。由表1可知，意大利的IBIS-S（形监测系统）测量得到的桥梁基频分别为2.52，理论计算得到的桥梁基频为2.17Hz，与实测频率相比偏小，说明结构实际刚度稍大于计算值，满足要求。②无障碍行车试验：无障碍行车试验主要用来检验桥梁结构在行车状态下的动力响应，测试结构的冲击系数和阻尼比等参数。意大利IBIS-S（形监测系统）采用地面雷达干涉测量技术进行远程测试，仪器架设在边跨跨中正下方，车速10km/h时的测试结果见下图2所示。根据实测得到的动挠度曲线图，从曲线上读取在动荷载作用下最大动挠度和其平均值就可以得到桥梁的冲击系数，不同车速及不同行驶方向的冲击系数表2中。③阻尼比。采用意大利IBIS-S根据无障碍行车试验跑车余振波动，采用波形法可以粗略的计算结构的阻尼比，测得余振波形图见图3。

按照波形阻尼法由实测波形图可计算得结构的阻尼比为0.0112。一般混凝土桥梁结构阻尼比（0.01～0.08）范围内，可以认为该桥的阻尼比相对较小，反映出钢―混凝土组合梁桥的动力特性，振动衰减要慢于一般的混凝土桥梁。

2.抗震入门介绍。在课程讲到多自由度体系时，增加了一次抗震入门介绍的专题讲座，介绍了地震动多维输入和多点动输入问题。

五、教学效果

通过这门课程的学习加强了学生对结构动力学的这门课程的认识，使学生既掌握了扎实的理论基础，又能和工程实践联系起来，解决工程问题。（1）学生学习兴趣浓厚，思维灵活，对问题有自己的见解。（2）善于思考，勇于质疑。课堂气氛活跃，学生们均有所收获。（3）结合课堂教学，使学生的学习能力、实践动手能力、分析和解决问题等能力与综合素质得到提高和加强。（4）课堂教学效率达到较好水平。

参考文献：

篇3

关键词：数值计算方法；结构动力学

中图分类号：TU311.3文献标识码：A文章编号：

一、数值计算方法在结构动力学的应用

结构动力学是一门研究结构在动力荷载作用下结构的反应。其中许多问题涉及到用有限自由度来代替无限自由，问题及其复杂，想得到解基本上很难，要么就花费许多时间，进入采取数值计算方法来求解并结合计算机编程来实现[1]。

下面就动力反应数值分析方法来简要说明一下：

（1） 求结构在动力荷载作用下的反应时，要求特征值，由于行列式及其复杂，求特征值就必须用到数值计算方法中的Jacobi迭代法、Gauss-Seidal迭代法，一步一步迭代来接近精确解，由于手算很麻烦，一般编一个程序通过计算机来完成。

（2） 中心差分法基于有限差分代替位移对时间的求导，（即速度和加速度）。如果采用等时间步长ti=t，则速度和加速度的中心差分近似为：

（1）

（2）

（3）

（3）对于结构的位移与受的力的关系不成线性变化时采用变刚度迭代法,但是变刚度法有一个缺点是要反复修正刚度矩阵；这时就要用迭代方法的熟练条件来判断刚度阵的病态问题。如果第k步误差与前k-1步误差的总和之比小于一个给定的小量ε时，则认为迭代收敛，达到要求的精度，停止迭代计算。

二、举例编程

运用MATLAB求解这个问题时，一般要经历建模和编程两个过程，只有在建模正确的前提下，方能得出正确的结果。下面举例说明单自由度体系有阻尼振动。

1. 建立计算模型

由动力学可知，单自由度体系有阻尼自由振动的振动方程为：

（4）

可以转化为：

（5）

其中，，，那么运动方程的解为：

（6）

其中，，，，x0表示初始位置，ν0表示初始速度。

现在，分别设ξ从0.1到1，公共参数ωn=1，x0=1，ν0=0，计算的终止时间tf=2。试求运动方程的解，并画出波形。

2. MATLAB编制解算程序

编写M文件C11L1.m如下：

%首先清空MATLAB的工作空间

clear;

%给定初值

wn=10;

tf=2;

x0=1;

v0=0;

%计算不同的ξ值所对应的振型

for j=1:10;

eta(j)=0.1*j;

wd(j)=wn*sqrt(1-eta(j)^2);

%求振幅A

a=sqrt((wn*x0*eta(j)+v0)^2+(x0*wd(j))^2)/wd(j);

%为了求四象限相位角调用函数atan2

phi=atan2(wd(j)*x0,v0+eta(j)*wn*x0);

%设定自变量数组t

t=0:tf/1000:tf;

%求过渡过程

x(j,:)=a*exp(-eta(j)*wn*t).*sin(wd(j)*t+phi);

end

%在同一个图形窗口中绘制不同的ξ值所对应的振型

plot(t,x(1,:),t,x(2,:), t,x(3,:),t,x(4,:),...

t,x(5,:),t,x(6,:), t,x(7,:),t,x(8,:),…

t,x(9,:),t,x(10,:))

grid on

%新建一个图形窗口，绘制三维网格图

figure

mesh(x)

>>

程序的运行结果如图1和图2所示，曲线放映出不同的ξ值对图有振动模态的影响。图2是其三维图形。

图1不同的ξ值得固有振型

图2不同ξ值得固有振型三维网格图

从三维图中可以形象地看出ξ对固有振型的影响，如果改变初始条件令x0=0，ν0=1，即给定一个初始速度，其运动曲线实际上就是系统的脉冲过渡函数，如图3和图4所示。由于脉冲函数的幅值无穷大，而持续时间和是无穷小，其面积是一个单位，因此，脉冲激励的最后效果是：可在处形成一个单位的初速度ν0，由它产生的波形就是脉冲过渡函数。

图3脉冲函数不同的ξ值的固有振型

图4脉冲函数不同的ξ值的固有振型三维网格图

三、结语

（1）在试验数据采集与录入过程中，数据格式不一定能以表格形式绘出，部分数据也需要取舍，采用Matlab文件输入输出方面的函数及矩阵运算功能，可以使成千上万的数据处理方便迅速地完成[2]。

（2）通过本次试验研究表明，Matlab强大的功能可以使研究人员的精力集中于试验分析本身，而不在算法上，从而节省了大量宝贵时间，提高了研究工作的效率，由于其功能强大，在很多方面还未有效地利用Matlab，因此，有待继续探索研究[3]。

参考文献：

[1]关文阁, 杨黎萌, 魏翠玲. 应用MATLAB计算结构自振频率和振型的一种方法[J]. 河北工程学院学报, 2005, 12(4): 5-7.

篇4

关键词：分子动力学-连续介质耦合模型 热传导 多尺度渐近展开 分子动力学 有限元方法

A Molecular Dynamics-Continuum Coupled Model for Heat Transfer in Composite Materials

Cao Liqun1 Huang Jizu2

（1.Academy of Mathematics and Systems Science； 2.Institute of Software Chinese Academy of Sciences）

Abstract：The heat transfer problem in composite materials has been investigated which contain the nano-scale interface. A molecular dynamics-continuum coupled model is developed to study the heat transport from the macro- to the micro-scales. The model includes four major steps：（1）A reverse non-equilibrium molecular dynamics （RNEMD） is used to calculate some physical parameters such as the thermal conductivities on the interface.（2）The homogenization method is applied to compute the homogenized thermal conductivities of composite materials.（3）the temperature field in the global structure of composite materials is computed with the multiscale asymptotic method for the macroscopic heat transfer equation.（4）A molecular dynamics-continuum coupled model has been developed to reevaluate the temperature field of composite materials， in particular， the local temperature field near the interface. The numerical results in one-， two- and three-dimensional structures of composite materials including the nano-scale interface are given. Good agreement has been achieved between the numerical results of the proposed coupled algorithm and those of the full MD simulation， demonstrating the accuracy of the present method and its potential applications in the thermal engineering of composite materials.

篇5

以结构力学课程无纸考试为出发点，分析了主观考试题在线答题与计算机评定的难点问题，提出了引导式主观考试题型的交互答卷与自动评判的程序方法。在VB软件平台下，以图乘法计算结构位移问题为例，描述了结构力学课程主观题型在线交互答卷与成绩自动评判的程序机理，给出包括静定结构弯矩图绘制、图乘法计算结构位移、超静定结构力法与位移法求解和结构固有特性问题在线答题与自动评判实例。此研究解决了结构力学课程主观题型的无纸化考试与自动评判问题，其研究思路将为力学等工程类课程主观题型的考试与评定提供有效的程序方法。

关键词：结构力学；主观题型；无纸考试；成绩自动评判；程序设计

中图分类号：G6420；TU311 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2016）06016107

无纸考试方法就是摆脱传统以纸张作为测试的信息载体，运用现代计算机技术对学生进行知识和技能考核判定的一种手段。随着计算机技术的迅猛发展，多媒体技术和网络技术的运用，

无纸化测试技术在不断提升。20世纪80年代初，

计算机代替手写将试题打印到蜡纸上，初见计算机在教学领域的魅力；20 世纪80 年代中期，高考考卷普遍采用答题卡，无纸化测试迈入了读卡时代，显示出计算机的优势；20 世纪90 年代至今，由于数据库、各种软件以及互联网的全面发展，无纸测试考试也日益完善，可以应用题库的方式生成试卷，机考、机改并生成成绩与分析报告，实现了计算机等级考试、大学英语四六级考试、注册师考试等[1-3]。

但是需要注意的是，目前所有的“无纸考试”通常是针对客观题型的考试。通过答题卡和在线考试只能评定客观题，如单项选择题、多项选择题、判断题、填空题。

由于主观题类型的考试比较繁琐，确实很难采用计算机评判，因此很少有这类问题的研究。随着高等教学的创新发展，希望通过交互式答题和自动评判，完全实现主观和客观题的在线评判，以减少教师工作与实现成绩评定的公平性，是一个重要的理论和实际课题。怎样实现主观题无纸测试评定一直是亟待解决的技术研究问题。

目前人们主要针对以文字为主的主观题的探讨评定问题，多采用借鉴汉语自动分词技术，实现以关键词匹配为主、语意贴近度计算为辅的主观题自动阅卷方案。这种评判方法的实质上是针对以语言描述为主的客观题评定问题[4-6]。

实际上，针对考核最多的是理工类课程主观题型问题，力学类课程最为突出，力学类课程主观题答卷过程是以绘图和公式求解为主的，判定答题的正误是要判定图绘制情况、公式的具体内容以及表达情况和计算结果等。结构力学课程主观题型主要包括梁与刚架弯矩图绘制、图乘法计算位移、超静定结构力法求解和位移法求解等几种典型类型。

本文基于多年力学课程教学和辅助软件的研发实践[7-10]，并依托2016年度辽宁省本科教学改革项目“工科力学系列课程在线考评方法与实现的研究”和辽宁省教育规划课题“机械类结构力学课程无纸考试系统研究与实践”，针对结构力学课程主观考试问题，找到了可行的在线答题与成绩自动评判途径，并在可视化VB平台下，研发了结构力学课程在线交互式答卷与成绩自动评定系统，解决了弯矩图绘制、图乘法计算位移、超静定结构的力法求解和位移法求解等几类主观题在线答题与自动评判方法。以下以图乘法计算结构位移为题型，阐述怎样实现在线答题与在线评判。

一、引导式答题的程序思想

（一）图乘法计算结构位移主观题题型的答卷求解

通常结构力学课程主观题型的求解过程是有步骤的。图乘法求解结构位移一般有三个步骤：一是绘制载荷下的弯矩图M；二是施加单位载荷，绘制单位载荷下的弯矩图M-；三是应用图乘法计算位移。

按图乘法求解结构位移步骤，正常在卷纸上答卷，首先针对刚架绘制载荷下弯矩图，正确结果为如图1（b），之后针对刚架在C点，施加单位载荷F-=1，绘制单位载荷下的弯矩图，正确结果为如图1（c），最后应用图乘法计算位移ΔyC，其正确结果的具体表达式为：

（二）求解过程分析

若在线交互答题，针对弯矩图绘制，需要使得答题者绘制杆段AB 的A，B两点弯矩Aa′=Bb′=32ql2，并用直线连接a′b′；绘制杆段BC的B，C两点弯矩Bb″=12ql2，Cc″=0，并用抛物线连接，抛物线中心处弯矩下降值为18ql2，而中心处弯矩值为18ql2。此后，使用绘制弯矩的结果、连接方式，按段应用图乘法计算位移。由此在计算上若完成这些操作，并将回答结果记录下来，通过与正确结果比对，就可以实现自动评判。

（二）引导式在线交互答题的程序设计实现思路

1. 试题参数数据文件与初始化

为了给答题者提供绘制弯矩图和计算变形的环境，每个备答题目均含有一个图形文件和一个文本数据文件。图形文件提供该题目的JPG图形。数据文件记载对应题目的载荷单位、尺寸单位、杆段数量、杆段的关键点（弯矩突变点）和特殊点（分布载荷）的坐标、正确的弯矩值、方位（上、下、左、右）、关键点之间连接方式、约束类型、单位载荷施加方向、各段位移正确结果等。

载荷单位、尺寸单位，以字符串记载，如l、a和m都可以为长度单位，q、F和N都可以作为载荷单位，弯矩由载荷单位和长度单位形成。那么，答题者答题过程主要涉及数值。

初始化数据文件的形式：长度单位，载荷单位；最大弯矩；最大长度，最大宽度；杆段数。关键点输入：关键点数，关键点字母，关键点横坐标x、纵坐标y，弯矩方位，正确弯矩值。特殊点输入：特殊点横坐标x、纵坐标y，特殊点类型，特殊点正确弯矩值。约束输入：约束类型，约束横、纵坐标。

题目选择时，程序初始化，读入相应数据文件，记载变量，同时，将绘制载荷下弯矩图和单位载荷下弯矩图的图片框Picture内，程序将以Line控件形成可点击操作的杆段结构、以label 控件显示关键点字符，并按约束类型绘制约束。

2.宏观引导步骤

主观题答题过程需要引导，宏观引导告诉答题者完成几大做题步骤，与正常答卷大体一致，包括：通过列表框内选题；单击绘制载荷作用下弯矩图框内杆段和关键点绘制弯矩值，选取连接方式连接图形；施加单位载荷，绘制单位载荷下的弯矩图；弯矩图绘制后，按图乘法选取杆段填写系数进行结构变形计算； 完成后上交评判。

3.引导式在线答题

第一，载荷作用下弯矩图在线交互绘制。

程序将刚架视为不同杆段，通过引导答题者在关键点绘制弯矩大小。如图1由AB和BC两个子段组成，A、B为AB子段的两个关键点，B、C为BC子段的两个关键点。

答题者针对这类主观题在线答题，按照自己的思路绘制弯矩图，答题者绘制弯矩图都应针对每个杆段在其关键点上绘制一定大小的弯矩标高线，然后根据杆段受力类型选择连接方式连接。

按宏观引导，答题者点击杆段和对应的关键点，当答题者鼠标击中某个杆段和相应关键点，杆段和关键点通过变色，表明杆段和关键点被选中，此事件将触发程序弹出关键点的弯矩绘制方向选择对话框。如图2所示，即为选择BC杆段的关键点B。程序继续引导答题者按自己意愿选择箭头方向，如图2（a）所示为可以选择上下方向，选择向上或向下箭头方向，程序将提供文本框图2（b），引导答题者输入弯矩具体值，答题者自己填入数据，确认后，程序将按答题者的要求绘出并显示关键点弯矩值，图2（c），若选择0，则绘制弯矩值在当前点，显示0值。

当某杆段已经绘制关键点弯矩值超过2个。满足可连接条件，答题者点击杆段的一侧，程序将提供给答题者连接方式，每个杆段的连接方式有2种抛物线和直线两类三种形式。当答题者点击BC杆段上方，出现的图3（a），若如图选取，并在中点弯矩值文本框内输入弯矩值，将在BC段绘制图3（b）抛物线，中点标高落下0.125的数值。

第二，单位载荷下弯矩图在线交互绘制。程序引导施加单位载荷，之后，弯矩图绘制与载荷作用下弯矩图绘制过程大致相同（见图4）。

第三，图乘法计算位移在线交互过程。

针对每段杆段位移计算，程序提供10处可能输入参数的文本框，初始值赋的是1。考虑到复杂分数情况，每项系数可输入分子和分母数值，可以采用分数或小数计算。包括计算项符号选择、刚度系数、面积类型系数、面积系数、长度系数，高度系数、标高系数（如图5所示）。

答题者针对不同杆段，按照自己思路添加计算项。可以按照自己思路绘制的弯矩图，在给定的输入计算位移量框架内，输入各段具体的图乘法的各项系数数据。程序提供帮你计算按钮获得计算结果。图6为本题的正确输入。

二. 在线评判

（一）答题过程跟踪程序记载

答题者无论是载荷下弯矩图的绘制、单位载荷施加与单位载荷下弯矩图的绘制、图乘法每段输入与计算，都将以变量的形式被记载。若答题过程修改，程序将记载答题者最后一次确认的杆段关键的弯矩值、弯矩点绘制方向，特殊点弯矩变化数值，单位载荷施加方向，每段位移计算系数的输入和确认后的分项结果。

（二）基于程序的成绩自动评判

评判结果时，程序分别检查每个杆段的关键点弯矩输入方位和输入值、特殊点输入方位和弯矩值是否与数据文件给定的正确值和正确方位是否一致，按步给分累计成绩。

图乘计算过程，程序检查施加单位载荷的方向，每段杆件的图乘结果与输入文件的正确结果是否一致，按步给分累计成绩。正确给出对号标记显示，错误给出答叉号标记显示， 累计分值，显示本题答题结果。

三、 图乘法主观题在线答题与自动评判实例

实例1，图7所示刚架，载荷和尺寸如图，弯矩刚度均为EI，计算C垂直位移ΔCy。图7和图8为实例1两种答卷与成绩评定情况。

实例2 ， 图9所示梁，载荷和尺寸如图，弯矩刚度为EI，计算B垂直位移ΔCy。下面为命题与评定情况。

四、结构力学课程典型主观题的答卷与自动评判

依据引导式主观题答卷的基本思想，完全实现结构力学课程无纸考试与自动评判，并建立包括选择判断题、判断正误题和填空题等3种客观题、静定弯矩图绘制、图乘法计算位移、超静定结构力法求解、超静定结构位移法求解和结构固有特性计算等5种主观题的无纸考试与自动评价程序。实例化后每题的具体分数，最后程序运用VBA技术所有选题与成绩评定结果写到word文件中。图10是一组具体试卷的答题与评判情况。

五、结语

本文探讨结构力学课程主观题在线答卷与成绩自动评定问题，提出了引导式答卷与自动评判程序方法。以图乘法计算结构位移问题为例，概述了引导式答卷过程和成绩自动评定的程序机制，给出了基于主观题引导式方法的典型结构力学课程综合无纸考试的具体实例与评判。其研究思路将为力学课程等工程类主观题的考试与评定提供有效的程序方法。

参考文献：

[1]田甜，张振国.主观题自动阅卷技术研究[J]， 计算机工程与设计， 2010，31 （16）：3697-3704.

[2]何克抗，许骏.计算机辅助测评（CAA）研究新进展一技能性非客观题的自动测评开放[J].教育技术研究方法， 2005（2）： 75-53.

[3]青宪， 叶雪梅， 陈钟， 刘红. 无纸化考试系统自动组卷策略分析及改进[J]， 计算机应用， 2008，28（12）：100-102.

[4]刘应成.主观试题计算机辅助判卷系统的设计与实现[J].中山大学学报论丛， 2004（6）：357-359.

[5]高思丹， 袁春风.语句相似度计算在主观题自动批改技术中的初步应用 [J].计算机工程与应用，2004， 40 （14）：132-135.

[6]邱李华.Visual Basic 程序设计教程 [M]，北京：机械工业出版社，2008.

[7]教育部教育管理信息中心.侯祥林.结构力学多媒体辅助教学系统，全国第十届多媒体课件大赛高教工科组一等奖[DB/OL]，http：//.cn， 2010.10

[8]辽宁省教育厅.侯祥林，费烨，郑夕健.结构力学辅助教学与测试系统，2014年辽宁省教育软件大赛本科组一等奖[DB/OL]，http：//，2014.09.02

篇6

1 图式的建构-问题

加速度作为运动学的核心概念，它存在于运动学所有问题当中.基于此可以把此类问题分为两种变式即物理过程只涉及一个加速度a和涉及多个加速度.如例题1和例题2.

例1 如图1，一质点以一定初速度由A点沿直线AB做匀加速直线运动，行程的第一部分用时间t1位移s1，第二部分用时间t2位移s2.全程加速度不变.求加速度a的大小.

例2 如图2，一质点从静止开始由A点沿直线AB运动，行程的第一部分加速度为a1的匀加速运动，接着做加速度为a2的匀减速运动.抵达B点时刚好停下，全程位移为s，试求AB段所用的时间t.

2 图式的建构-方法

这两类变式主要会用到的思想方法有公式法、平均值法、图象法.

2.1 公式法

2.2 平均值

平均值法有两种描述，第一种是匀变速直线运动平均速度等于中点时刻的瞬时速度即=vt/2，第二种是匀变速直线运动平均速度等于初末速度的平均值即=v0+vt2.运用平均值法时应判断选哪一种，就此两例题来说，例1适合第一种例2适合第二种.

2.3 图象法

按照正常由vt=v0+at推出位移公式s=v0t+at2/2必须用积分但高中并没学过，因此教材中使用了图象法来推出位移公式.使用图象能使复杂的物理过程形象化便于解题，但并不是所有的题都适合图象法，例1和例2在用图象法时就会形成鲜明的对比，有兴趣的读者可以画v-t图象解下例1，这里重点分析例2.

例2的v-t图象如图3，题目条件已知全程位移即三角形ABC的面积为s，设全程时间为t，C点速度为v，则由面积公式得vt/2，又斜率即加速度可得v/a1+v/a2=t，两个方程两个未知数可解出时间t.

3 图式的建构-策略

通过观察以上两道例题的六种解题过程，得出策略与方法的关系就相当于战略与战术的关系，策略具有普遍适用性.运动学解题策略主要有以下几种.

3.1 整体性策略

整体性策略要求全局把握，把握解题各环节的联系，避免使各环节陷入孤立.如果忽略这些就很容易局限于细节中的繁琐运算和复杂讨论.比如例1应整体看待AB过程，如果能找出两点时刻的瞬时速度那套用vt=v0+at即可求出加速度.例2虽有两个过程但C点是俩过程的联系点设出C点速度是关键.这两道题如果不整体把握就会陷入复杂的细节讨论中，也就是公式法所研究的.

3.2 媒介构造策略

此策略是指在问题解决过程中人为设出媒介元素，它们可作为沟通题目条件与结论的桥梁.例1和例2的公式法正是把AB过程分为AC和CB俩子过程根据公式设出未知数列方程求出未知数.例2的平均值法是正逆推的结合AC段是初速度为零的匀加速而CB段逆向看也是初速度为零的匀加速，找出C点这个中途结合点是巧妙解题的关键.

篇7

开放教育是由国家开放大学总部（其前身为中央广播电视大学）、分部（其前身为各省广播电视大学）、地方学院（其前身为地市级广播电视大学）、学习中心（其前身为县级广播电视大学）和行业、企业学院共同组成，是国家开放大学充分发挥系统优势和现代信息技术优势，实现办学网络立体覆盖全国城乡的远程教育系统。现代远程开放教育是现代远程教育和开放教育的结合与统一，是通过现代技术手段不但将现有的教育资源实现共享和开放，更是将教育观念、教育过程乃至教育对象进行开放，以学生和学习为中心，采用多种教和学的途径，学生对课程选择、媒体使用、学习方式、学习进度、时间和地点等方面有较高的自，在教学上采用多种媒体教材和现代信息技术手段等教育形式，使得学生与教师处于准永久性分离状态，是公民终身接受教育的重要途径，是构筑知识经济时代人们终身学习体系的主要手段。现代远程开放教育的突出特点是，将现代教育技术和终身学习、自主学习的理念相统一，教学形式由原来的以教为主变为以学为主，学习者真正不受空间和时间的限制；受教育对象扩展到全社会；有更丰富的教学资源供学习者选用；教学方面充分发挥多种媒体的作用，保留面授的精华，实现了教学资源共享、校际之间学分互认，将学历教育与非学历教育一体化、职前教育和职后教育相统一；将传统学习方式的优势和网络化学习的优势相融合，既发挥教师对教学过程的主导作用，又突出学习者的自主化和个性化，构建了基于线上线下相结合、学习与实践相结合、目标与方式相结合、主导与创新相结合等多个应用层次的混合学习模式。

二、开放教育学生管理概述

开放教育学生管理主要包括对学生的招生信息管理、学籍信息管理、教学信息管理、考试信息管理、成绩信息管理、学费信息管理、毕业审核管理。由于开放教育采取三级管理模式，因而其学生管理也涉及到省校、分校、教学点三级管理人员，开放教育的学生一般由各个教学点直接管理，各个教学点只管理本教学点的学生，所以各个教学点之间的学生数据是独立的，不会重复和交叉，但省校、分校、教学点之间的学生数据按管辖范围具有从属性，即省级电大可以管理其管辖范围内的所有分校的学生数据，分校可以管理其管辖范围内的所有教学点的学生数据，教学点只负责管理本教学点的学生数据，各级管理人员分工协作，互相配合，互相监督，共同完成对开放教育学生的管理。

三、开放教育学生的特点

1.学习针对性强开放教育学生的学习动机和学习目的通常有以下几种。一是为职务晋升或工资福利提升需要的专业对口的学历；二是为适应新工作岗位或新职业的需要而提升专业技能；三是为了个人职业能力的长远发展而提升相应的专业技能和学历；四是为了个人的兴趣爱好或充实自己而学习；五是为获得某种专业技能的证书而学习。不论是上述哪个动机和目标，其学习的针对性都很强，都能够保持较强的学习动力。

2.对专业知识有一定的基础或者有一定的工作经验，并借助新知识不断理解、掌握和反思其自身的实践经验。开放教育学生的学习不是全职学习，而是边工作边学习，或者说是兼职学习，这种学习模式使得学生对工作和生活都有一定的经验，甚至对专业知识有一定的基础，这些专业知识和实践经验共同指导着学生职业技能的提升，因而开放教育学生通常具有“经验—知识型”的认知结构，开放教育学生在学习过程中常常借助新知识不断理解、掌握和反思其自身的工作实践经验和专业知识所包含的原理，从而大大提高了学习效率和学习效果，也为构建完善地更高层次的职业能力和专业知识奠定了基础。

3.工学矛盾突出。开放教育的学生主要是兼职学生，年龄相对较大，且学生的工作、生活和学习存在着时间分配上的矛盾，可以说，如何将有限的时间合理安排给工作、生活和学习中，是几乎所有开放教育学生面临的共同问题，安排不当必将顾此失彼，因此正确处理工作、生活和学习中的矛盾，特别是工作与学习的矛盾，是开放教育和学生需要共同研究的重要课题，工学矛盾一方面是由于学生的工作、生活和学习时间受精力不足等固有因素的限制，另一方面是由于国家开放大学对学生的服务和支持力度不足，没有从体制上和制度上重视对学生时间的节约，没有给学生提供更大的方便。

4.大部分学生专业基础差，对学习缺乏足够的信心。开放教育的大部分学生，在开放教育学习前学业已中断多年，加之很多学生是跨专业学习，甚至有的学生高中时学习成绩就不好，有的学生在入学前就对个别科目没有自信，很多学生年龄较大感觉记忆力已大不如前，对新鲜事物学习和适应能力下降，加上有些学生对学习中的困难缺少正确的应对方法，这些都会影响学生学习时的自信。

5.学生群体构成复杂，职业技术含量低。开放教育学生的年龄跨度非常大，通常在18～60岁之间，专业基础差别较大，职业涉及到社会的各行各业，且大部分学生的职业技术含量低，除少部分学生的职业有一定的技术含量外，大部分学生从事出纳、服务业或简单的机械操作，其职业中的技术含量普遍较低，开放教育学生群体的这种特点要求开放教育需要认真研究城乡教育公平中的差异性公平和促进学生个体独特发展的差异教育。

四、开放教育对学生流动非结构化管理中存在的问题

1.基层教学点对学生的服务和监管均不到位，对学生流动的非结构化管理认识不足。开放教育的各级办学体系中，上下级之间特别是分校和教学点之间是一种松散的合作关系，上级对下级既无人事管理权又无财务管理权，且上下级之间是利益共同体，对学生的直接管理是交给教学点完成的，教学点对学生的服务和监管不到位，其上级电大由于缺乏有效的人事处罚权和财务制裁权，其最为严厉的处罚方法就是停止该教学点的招生，可是停止招生除了影响教学点的利益，也会影响分校、省校及国家开放大学总部的利益，因而分校由于自身利益的考虑一般不会采用这种处罚方法；另一方面，由于教学点自身的办学积极性不高导致开放教育近年来招生出现严重下滑，国家开放大学总部没有采取相应的措施以调动教学点的办学积极性，使得基层教学点对学生的服务和监管不但没有得到改善，而且变得越来越差，甚至陷入恶性循环之中。开放教育的学生大多是兼职学生，也是非寄宿于校园的学生，因而学生平时在校园、工作单位和家庭之间的流动难以避免，由于城市覆盖范围越来越大，学生流动的时间成本和经济成本越来越高，加之开放教育学生的工学矛盾愈加突出，因而对学生流动的非结构化管理已经成为一个必须重视的问题，而基层教学点对此问题不但准备不足，而且在认识上也没有达到应有的高度，导致学生面临更多的困难。

2.开放教育没有认真研究学生流动的非结构化对学习氛围和校园学习环境的影响，也没有通过潜移默化的行动和有效的措施培育学生维护学校社会形象的意识。学生流动的非结构化导致很多学生在校园学习环境中的学习时间很少，很多学生将校园视为领教材交作业和考试的办事处，校园的学习氛围及校园学习环境的功能被大大弱化，甚至可以说开放教育学生的学习氛围及学生对开放教育社会形象的维护长期处于较低水平，开放教育学生的学习方式主要是靠网上学习，学生在学校的学习时间非常少，因而在校园内的学习氛围一直比较差，学校没有高度重视学生流动的时间成本和经济成本带来的深度影响，特别是没有认真研究学生流动的非结构化对校园学习环境的影响，加上有些学生工学矛盾突出，其相应地也没有认真地进行学习，因而考试时主要靠作弊通过考试，由于考试主要由基层教学点组织实施，可是电大分校对基层教学点没有有效的监管措施，加上利益共同体的影响，使得开放教育的考试长期流于形式，学生这种迫切希望通过考试的急功近利的作法，严重地影响了开放教育的社会形象，对此，开放教育各级办学机构并没有通过潜移默化的行动影响和改变学生的相关意识，也没有采取有效的措施培育学生维护学校社会形象的意识。

3.开放教育学生非结构化流动的时间具有不确定性，管理周期越来越长和管理复杂度越来越高。目前，开放教育的学籍有效期是8年，学生可以在该期限内自主选择学习时间和自主选择教学计划中的课程，学生只需达到毕业所需的学分就可以毕业，这种设计模式对学生的学习提供了很大的灵活性，但学生可以自主决定学习时间意味着学习时间和学习周期难以确定，特别是学生非结构化流动的时间更是难以确定，近年来在籍时间延长的学生越来越多，其管理周期越来越长，管理复杂度越来越高。

4.管理人员对学生非结构化流动的管理缺乏专业化信息化的手段，导致学生流动的时间成本和经济成本难以降至期望的水准。对学生非结构化流动的管理需要进行科学研究，并使用统筹管理及专业化的教育管理技术等方法将学生流动的时间成本和经济成本不断降低，此外，在管理过程中没有充分利用信息化的手段，更没有将学生流动的时间成本和经济成本放在重要位置，因而影响了学生管理工作的管理效率和管理质量，更严重地影响了学生的学习和工作效率。

5.开放教育对学生非结构化流动的管理缺乏系统性的制度保障，没有形成稳定有效的管理秩序。开放教育的受教育群体构成非常复杂，不同的学习者具有不同的知识结构、认知能力、学习方式、学习需求、受教育程度等个性化学习特征，导致求学者学习过程中呈现出多样性和多层次性，为此开放教育开展各种类型的教育形式，因而开放教育出现了多元化的发展趋势，多元化的发展导致学生非结构化流动呈现出更加复杂的特点，其管理需求和管理措施都应有不同的改革，但开放教育并没有及时对此进行改革，也没有形成系统性的制度保障，更没有形成相对应的稳定有效的管理秩序。

五、开放教育对学生流动非结构化管理的发展及完善建议

1.强化基层教学点对学生流动非结构化服务和监管的顶层设计，提高对学生流动非结构化管理的认识。为了从根本上解决和加强开放教育对学生流动非结构化的管理，首先必须在制度设计时就从国家开放大学总部、各省级电大、分校、教学点甚至乡镇的学习中心，设计好互相配合、互相制约、分工负责、各司其职、各负其责；其次，必须将学生流动的时间成本、经济成本以及工学矛盾放在非常重要的位置进行合理规划和设计，为学生提供更合理、更高效、更优质的服务；第三，要建立上级电大对下级电大的学生工作进行考核和监管机制，并同步建立奖惩机制；第四，在顶层设计时必须在分校之间、教学点之间、教学点内部引入对学生流动非结构化管理的竞争机制和激励机制，以破除上下级之间是利益共同体对学生流动管理的深度影响；第五，提高对学生流动时间成本和经济成本的认识，强化对工学矛盾应对措施的研究，高度重视学生流动非结构化管理的重要性，减少学生的困难，提高服务质量。

2.认真研究学生流动的非结构化对学习氛围和校园学习环境的影响，采取多种措施培育和强化学生对学校社会形象的维护意识。认真研究学生流动的非结构化导致的学生校园环境学习时间减少的问题，及其对校园学习氛围和校园文化的负面影响，应该采取多种措施强化学生的学习氛围，同时，学校应该高度重视并采取有效策略减少学生流动的成本，加强对学生的服务，以配合学生克服困难，增强其对学习的信心，此外，在加强服务的过程中，开放教育必须认真研究考核方式及考试流于形式的问题，加强考试改革并制定出切实符合实际的考试方案，破解各级利益共同体对考试的影响，并通过实际行动影响和改变学生对考试的认识，培育和强化学生对学校社会形象的维护意识。

3.通过多种专业化信息化的方法和策略，综合治理学生非结构化流动导致的管理周期加长、管理复杂度提升及学生流动的成本问题。采用专用软件和现代信息技术手段管理学籍延长学生的课程、教材、作业、教学、试卷、考试、成绩等相关问题，同时针对这类学生制定出更加专业更加科学更加切实可行的管理方案，这样不但可以降低学生流动的时间成本和经济成本，帮助他们克服困难，以便他们对学习分配更多的精力，而且可以提高教学点的管理效率，并降低管理复杂度，推动学生管理工作的改革和发展。

篇8

关键词：中巴车架；ANSYS；静力学分析

1.引言

当前，汽车安全可靠性已成为人们日常交流讨论的焦点话题，如何生产出性能好、结构强度高、安全性强的汽车，也是汽车研发部门关注的核心。因此，汽车研发前对其结构刚度、强度以及可靠性评估就显得尤为关键。目前大量运用现代优化设计方法， 通过有限元法对车架进行分析可以得到较为准确的应力和变形等强度、刚度安全指标，进而评估汽车结构强度的可靠性。

2.基于ANSYS中巴模型建立

2.1 中巴模型介绍

根据中巴车实体建立三维立体模型，模型由很多零件和子装配组成，整个车身由铝梁和钢梁组成，车身三维由不同截面和尺寸的铝梁通过榫卯方式形成骨架，车身下部由钢梁和铝梁交替形成。最大的底盘特点是三层结构特性，加强了整个车身的结构稳定性[1]。车架三维模型如图1所示。

图 1 中巴车架三维模型

2.2 ANSYS建模程序编写

此中巴车架结构复杂，杆件种类繁多。节点（point）数共计590个，杆件（line）数388个，截面种类13种，材料有铝和钢。

记录整个车架数据，给所有节点编号，从point 1到point 388，在pro/e中生成相应point，批量导出point坐标；然后记录每个杆件相应的连接点，同时记录它的方向节点（用来确立杆件的截面方向）；最后加上每个杆件的截面类型和材料类型。其中材料属性设置时，取弹性模量：铝为69000MPa，钢为210000MPa，泊松比取0.33。根据这些数据编写ANSYS建模程序。

2.3 输入程序建立中巴车架模型

基于以上所编写程序，先输入节点坐标生成车架节点点云图；接着输入杆件line连接关系和材料截面属性以及截面方向程序，同时划分网格，形成中巴车架模型[2]。流程如图2所示。

图2 中巴车架模型建立过程

3.添加载荷和约束条件并仿真

3.1 载荷及约束点统计

该款中巴车为某公司研发试验车型，依据车身配重和满载乘客人数统计载荷。当中巴在高速行驶时，路面存在不平整，将会出现路面冲击载荷，垂直载荷除了考虑整车满载时静载荷外，还应考虑垂直动载荷。这里取3倍极限静载荷[3]。则最大垂直载荷为式中δ为动载荷系数，取值3；为满载时重力。实际电动中巴上较重物件有电机、电池包以及乘客座位，这里分别将主要载荷均匀施加在相应受力节点。约束条件根据车身悬挂点确立。

3.2 仿真求解及结果分析

完成以上步骤后，进行仿真求解，观察有限元模型应力和变形如图3所示。

图3 应力分布图和应力变形图

说明在极限三倍载荷下，最大应力发生在车身中部蓝色区域，发生在车身底部，钢结构上，最大形变量10.85mm，该车身设计总长6.4m，设计允许极限变形范围20mm，可见三倍载荷下形变量符合设计时形变允许范围。由应力变形图看出，最大应力为269.986。根据45号刚材料的屈服强度δ=355最大许用拉应力600 ，考虑到安全系数取1.5-2.0，可以满足不超过许用拉应力，说明整车车架设计基本合理[4]。

4.结论

综上所述，根据对该款电动中巴车架经理学分析可知，整车车架变形基本符合材料力学简支梁变形规律，最大变形发生在车架中部，且满足原先设计的变形范围，同时和最大应力小于材料的屈服极限，满足车架强度要求。通过使用铝结构达到了整车的轻量化，车架结构设计基本合理。同时该分析方法有一定创新性，整车有限元仿真模型复杂、数据量巨大，是目前的一大难题，本文通过巧妙的简化和分步，同时运用程序建模的方式，避免了复杂模型导入引起的各种问题，可以在很多有限元分析领域得到应用，具有较大的理论和实践价值。

参考文献：

[1]黄金陵等.汽车车身结构设计（第1版）[M].北京：机械工业出版社，1996

[2]邓凡平.ANSYS12. 0 有限元分析自学手册[M].北京： 人民邮电出版社， 2011： 193- 203.

[3]徐建平，尚刚，梁乃兴.路面不平度引起的汽车动载荷计算分析.重庆交通学院学报，2005，20（1）

[4]王霄锋.汽车可靠性工程基础[M]. 北京：清华大学出版社，2007.6

篇9

【关键词】建构主义学习理论思想政治教育建构

【中图分类号】G41 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）2-0035-01

一、全面理解"建构"

建构，或者说知识的建构，表达了一种学习者的主动加工知识的过程。这种主动加工表现在学生对于新知识的理解过程中一种根据原有的知识储备，主动吸纳并加工新知识的过程。对于知识建构的借鉴有助于我们更为全面的开展思想政治教育活动。

(一) 知识建构的过程是学习者在其原有的知识背景下进行的建构

建构主义十分强调学习者的原有知识经验，形象地说，建构主义学习观认为学生并不是空着脑袋走进教室的。学习者对于新知识的理解往往受到其原有知识储备的影响，正因为如此，学生对于新知识的理解往往会带着一定的主观性和差异性。

在思想政治教育学的体系当中，也十分强调受教育者的个体差异性。思想政治教育学在突出受教育者的主体地位时同时强调，受教育者作为思想政治教育活动的对象，客观上具有广泛性与复杂性的特点。认为受教育者群体之间存在着文化素质和思想道德水平方面的差异性，这些特点也内在决定了受教育者的个体差异性。从上面的论述我们可以看出，在对于学习者或者受教育者对于新知识的理解是否具有差异性的问题上，建构主义学习理论和思想政治教育学一般原理之间存在着共通性。正因为如此，我们在实际的思想政治教学中应该注意运用建构主义所揭示的心理现象。在思想政治教育者在实际的教学活动前，要对教育对象进行调查分析，以便我们有针对性的采取不同的教育方式。

(二) 学习者对知识的建构是一个主动的过程，表现为同化和顺应的统一

建构主义认为，学习者不是被动的信息吸收者，相反，他们要主动地构建信息的意义，这种构建不可能由其他人代替。这种构建的过程具体表现为同化和顺应的统一。

在思想政治教育的范畴体系中有内化的提法，内化也是思想政治教育的基本范畴之一。思想政治教育学中内化的提法和建构主义学习理论中同化和顺应的提法二者有着密切的辩证统一的关系。其联系是，内化与同化和顺应在结果上都强调对学习者原有知识和经验进行调整和改变。但是二者更突出的关系在于其区别性，具体表现为思想政治教育活动在促进同化的过程中，更强调教育者对受教育者的疏通、引导、言教、身教、鼓励、教育、管理等，更多的是突出教育者的主导性。而建构主义学习理论更突出强调学习者自己的主动建构，强调教师要以学生为中心，把更多的学习活动交给学生自己，教师可以退居"二线"，起到"服务者"的作用即可。

二、 怎样理解"过程"

建构主义的学习理论并不过分强调学习的结果，而是十分强调学习的过程。这个过程既包括学习者自身同化和顺应的过程，也包括社会、学校、教育者、朋辈等带给一个学习者的情景和可能存在的协作和交流等过程。对建构主义学习理论中对于"过程"的理论进行理解，是思想政治教育学借鉴建构主义学习理论的一个有利"支点"。

(一) "等待"是建构主义学习理论的应有之义

"等待"是一门教育的艺术。在许多年的应试教育指挥棒的影响下，造成许多思想政治教育者过分追求结果，而忽视了对学习过程的重视。直接体现就是教育者太过急功近利的追求分数，追求整齐划一的标准。而建构在于学习者新旧知识之间的反复地、双向地相互作用。这种反复性和双向性正是表达了学习者的学习是需要一个过程的，教育者要给予学习者以充分的时间去完成这样的构建。

(二) 学习过程中不同教育主体的"协作"、"交流"应该得到重视

建构主义者强调社会互动在学习中的重要意义，包括生生互动、师生互动和师生与课堂以外的同伴、专家、实践工作者以及更广泛的社区的互动。所以建构主义十分强调协作学习的重要性。

思想政治教育学从来都不是一门脱离现实的科学，相反，思想政治教育学是一门来源于现实实践并最终需要回到实践当中去的科学。所以，在思想政治教育的过程中强调不同主体间的协作学习显得尤为重要。同时，在学习思想政治教育的过程中，社会的大环境以及学校的小环境，甚至是班级这样的微环境，都会对学习者的学习产生影响。思想政治教育学当中学习的过程也应该是一个互相交流的过程。

三、 建构主义学习观在思想政治教育应用中的注意事项

(一) 思想政治教育者的主导性不该动摇或改变

建构主义十分强调学习者的主动学习，并相应的弱化了教师的作用。虽然我们在思想政治教育的过程中也要强调学生的主体性和学习的主动性，但是这并不是说思想政治教育者的主导性就被弱化和取消了，相反，对学生自主学习要求的提高反倒对思想政治教育者的主导性提出了更高的要求。

思想政治教育者的主导性不容改变或动摇是由思想政治教育的根本原则和思想政治教育者的特征决定的。思想政治教育的方向原则是指全部思想政治教育活动要始终与社会发展要求相一致，坚持正确的政治方向不动摇。这一原则反映了思想政治教育的本质要求和基本规律，是思想政治教育的根本原则。另外，鲜明的阶级性和主导性也是思想政治教育者的主要特征。这些原则和特征都决定了思想政治教育活动中的教育者不可能也不应该置主导者的身份而不顾。

(二) 要坚持真理的客观性，警惕建构主义中存在的主观唯心主义和相对主义的倾向

建构主义虽然一般不否定客观世界的存在，但一些研究者却怀疑认识的可能性，否认客观存在对主观意识的决定作用。他们认为，知识并不反映世界的本来面目，不要去追求"真理"，只能评价知识的一致性，看知识能否帮助人们达到行为的目的，所以建构主义的学习理论容易陷入到实用主义和工具主义的漩涡之中。

篇10

（1）世界模型:WORLDII和WORLDIII模型(Dennis，Meadows，1974年)，研究了世界范围内人口、自然资源、工业、农业和污染诸因素的相互制约关系及产生的各种可能后果。

（2）国家模型:中国SD模型(SDNMC)建立于08年代末，能用于研究数十年乃至百年内中国发展总趋势，揭示未来社会发展的矛盾、问题和阻碍因素，并提出预见性的发展战略和建议。

（3）区域或城市经济发展模型:西方城市SD模型(Jay.W.Forrester，1968年)揭示了西方国家城市发展、衰退、复苏的内在机制;王其藩建立的中心城市技术开发与经济增长的SD模型，研究了上海市城市硕士论文利技、教育、经济三者的协调;张炳发建立的佳木斯市宏观经济系统仿真模型，研究了城市宏观经济系统的结构和功能;吴健中等人建立的新疆社会经济发展的SD模型，探讨了新疆社会经济发展的制约因素。

此外,系统动力学还用于企业管理、城市规划、环境与农业的发展和建筑工程管理等方面，其应用范围越来越广泛。

3.1.4系统动力学基本特点

系统动力学解决问题的独特性就是建立规范的数学模型。从系统内部的微观结构入手建模，同时借助计算机仿真技术来分析研究系统结构功能与动态行为的内在关系，从而找出解决问题的对策。基于因果关系和结构决定行为，这就是系统动力学建模的独到之处。

(l)所建模型与管理者的思维模型相沟通。任何模型一般总是要组织信息、澄清观点、统一认识，对令人困惑和有争议的系统行为给出令人满意的解释。系统动力学的建模技术易于将管理者的思维进行量化。

(2)研究问题注重从因果机制出发。因果关系是存在于各种现象的普遍关系。从因果关系出发，分析各因素之间构成的因果反馈环，才能从纷乱的现象中找出发生这些现象的内在原因和形成机制。

(3)从观察系统结构入手。系统动力学认为系统结构是系统发展的内在动力。只有了解了系统的结构和变化机制，才有可能预测系统未来的行为。因而系统动力学模型也被称为“结构依存型”模型。

(4)内生化处理。系统动力学模型从内部寻求解释系统行为的规律，重点在于模型的内部结构。

(5)非线性行为。系统动力学模型能够处理复杂的非线性系统，因而适于系统动力学在供应链管理中的应用研究研究社会经济系统这样的复杂系统。

(6)延迟特性。系统动力学模型引入了延迟机制，使模型与所描述的实际系统更为接近。

(7)能够进行政策仿真。系统动力学模型是实际系统的实验室，利用模型仿真剖析系统，获取更丰富、更深刻的信息，进而觅寻解决问题的途径。系统动力学解决问题的过程实质上也是寻优过程，其最终目的是寻找系统较优结构，以求得较优的系统功能。

3.1.5在需求工程中应用系统动力学的可行性

人类的社会系统中存在两类复杂性问题:“细节性复杂(Detail Complexity)”，和“动态性复杂(Dynamic Complexity)”。细节性复杂是指问题的变量很多，要解决此类问题须考虑的因素千头万绪，并且要处理的工作项目十分繁琐，传统的作业研究和策略规划即在处理这类问题。所谓的动态性复杂则是指引发此类问题的因素或变数可能不多，但是变数之间环环相扣，彼此交错，互为因果，且大都有时间上的延迟(delay)。一般而言，这类问题具有以下的特征:

(1)原因和影响不明确，且影响的结果往往并非显而易见的，因为因与果往往不在时空上直接的关联。

(2)同一行动其短期和长期的影响常具有极大的差异。

(3)一个行动在不同的部门中，会产生一连串不同的结果。

(4)可见的干涉行为，产生不可见的结果。

许多管理方面复杂深奥的预测与分析工具，以及洋洋洒洒的策略规划，常常无法产生真正突破性的贡献，其原因也是这些方法只能用来处理“细节性复杂”，而无法用来处理“动态性复杂”。处理“动态性复杂”的问题，不能一味的企图以“复杂对付复杂”，必须了解整个问题背后相互间的关联性后，才有可能寻求对策。“结构影响行为”，系统思考就是用来帮助我们看清复杂状况背后运作的结构(structure)并寻找出杠杆解(leverage point)所在的位置。大多数管理上的问题都是属于动态性复杂问题，而非细节性复杂问题。