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【關鍵詞】 電子玻璃基板 清洗單元 優化設計 應用
液晶平板顯示以其技術成熟、性能穩定、輕薄、節能、環保等優勢如今已經進入規?;a階段,然而作為液晶顯示面板生產所用的關鍵上游原材料——電子玻璃基板的核心生產技術卻長期掌握在美國康寧、日本旭硝子、日本電氣硝子和日本板硝子等四家國外公司的手中。近兩年,在國家產業政策的積極引導及戰略產業面臨轉型升級的大背景下,中國大陸的電子玻璃基板制造業才有了初步發展[1~3]。電子玻璃基板制造工藝主要分為熔融成型、劃線掰斷和研磨清洗三大核心技術工藝。研磨清洗工藝作為電子玻璃生產的最后一道核心技術,其在確保產品的最終品質方面具有重要地位。電子玻璃基板清洗系統主要包括預濕單元、盤刷清洗單元、超聲波清洗單元、滾刷清洗單元、噴淋清洗單元以及基板烘干輸出單元等,這些單元彼此獨立而又相互關聯,在其共同配合作用下,確保最終經過清洗的玻璃基板光滑潔靜,達到液晶面板制造所用基板的要求標準[4,5]。由于國內大陸液晶玻璃產業發展較晚,玻璃基板清洗工藝設計及應用經驗不足,導致國內企業目前在此方面存在著基板清洗顆粒度較高、破片率高、劃傷嚴重等問題,從而嚴重制約著企業綜合良品進一步提升。這里,我們基于對清洗工藝的長期應用經驗積累,對清洗工藝組成系統單元中的盤刷清洗單元、噴淋清洗單元、烘干輸出單元的原有設計實施了優化改造,通過技術改造,極大減少了基板表面的顆粒數,降低了基板清洗破片的幾率,提高了最終輸出產品的光潔度質量及良品率,從而提高了企業的經濟效益,也為國內同行技術的優化和完善提供了寶貴的經驗借鑒。
1 盤刷清洗單元的優化設計及應用
盤刷清洗單元的主要功能是:通過安裝在與玻璃傳輸方向水平垂直的驅動軸上的一排盤刷對傳輸中的玻璃基板進行機械力刷洗作用,以促使粘附在玻璃基板表面的玻璃切割碎屑、研磨粉等顆粒被強力去除。
1.1 原有盤刷單元設計結構及不足
如圖1所示是原有設計的盤刷結構示意圖。從圖1可以看出,盤刷主要通過安裝在公共驅動軸(4)上的彼此同向錐形驅動齒輪(5)與固定在盤刷刷盤上的錐形齒輪(3)的齒合作用來實現對玻璃基板(1)的機械清洗作用。但是,在這種結構設計及運行工作狀態下,傳輸中的玻璃基板經常發生跑偏及疊片事故。
如圖1所示通過對傳傳輸中的玻璃基板受力分析可知,傳輸中基板跑偏及疊片事故發生主要直接原因是由于清洗單元所有盤刷刷盤轉向一致,從而使處于水平傳輸中的與刷盤平行的玻璃基板受到一個扭矩作用,這個扭矩促使運行中的玻璃基板受力總是趨向一個方向,從而引發水平傳輸中基板跑偏、疊片現象的發生。因此,解決原有設計不足的直接切入點在于刷盤轉向問題。
1.2 原有盤刷單元結構的優化設計
依據盤刷單元齒輪動力傳動過程原理結果分析,不難發現,盤刷刷盤之所以轉向一致,關鍵在于所有垂直安裝在驅動軸上的錐形齒輪同向安裝導致,如果將相臨的驅動錐形齒輪彼此反向安裝在驅動軸上,且齒輪數量為偶數個,那么就可以使相鄰的刷盤轉向彼此相反,使每個刷盤作用在玻璃基板上的扭力矩彼此抵消,從而使傳輸中玻璃基板所受合扭力矩為零,這樣就可以解決原有設計結構不足的問題。據此分析,我們對盤刷清洗單元驅動錐齒的安裝方式進行了優化安裝,通過優化調整,使相鄰的盤刷刷盤轉向彼此相反,從而確?;逅芎吓ち貛缀鯙榱悖瑯O大減少跑偏、疊片事故的發生。
2 噴淋清洗單元優化設計及應用
2.1 噴淋清洗單元原有設計及不足
噴淋清洗單元作為玻璃基板清洗烘干輸出前的一道工序,其主要起著對玻璃基板表面進行最后一次全面沖刷潔凈作用,以將基板表面顆粒度降低到最小程度,噴淋用水純度為18MΩ以上。
2.2 原有噴淋單元設計構型及參數優化
經過反復多次對原有設計構型進行調整,最終尋到最優優化方案,通過將噴淋管直徑增大至約50mm,基板上下兩側噴淋管兩端噴嘴到基板距離h1減小至約50mm,其余噴距h2減小至約150mm,噴嘴與基板表面夾角α增大至約80°,同時噴嘴口徑擴大一倍左右,這樣只需提高供水泵的功率,那么同壓下供水流量可增加四倍左右,調整噴嘴與基板的夾角,避免了基板走斜,縮短噴淋管兩端噴嘴與基板間距離縮短,對基板兩長邊加強沖洗,而其余噴嘴保證對整片基板均勻清洗,既保證了基板運行的要求而又提高了清洗效果。
4 結語
通過對電子玻璃基板清洗系統的盤刷清洗單元、噴淋清洗單元和烘干輸出單元的優化設計和實施,不但極大強化了潔凈清洗能力,降低玻璃基板跑偏、疊片、撞片、顆粒度高等因素導致的加工不良率高的技術難點,從而有利與節約生產成本,提高產品綜合良品率,同時,這些優化設計方案也將為國內同行技術的提升提供寶貴的經驗借鑒,推動國內電子液晶玻璃基板行業共同發展。
參考文獻:
[1]楊伯榮.世界TFT-LCD產業現狀.液晶與顯示,2001,15(3),154-158.
[2]田民波.電子顯示.清華大學出版社,2001,56-64.
關鍵詞:電子商務;購物網站;版面設計;優化方法
互聯網的快速發展促使電子商務模式的商業交易蓬勃發展。通過電子商務模式,可以實現消費者的網上購物、商戶之間的網上交易和在線電子支付以及各種商務活動、交易活動、金融活動和相關的綜合服務活動等?;陔娮由虅盏倪@種特殊性,電子商務網站頁面設計和優化就成為建設電子商務網站時需要考慮的重要內容,網站需要借助圖片、文字等元素并按照形式美的要求和信息傳播的要求創意組合并最終形成外化的可視表現形式。
對電子商務網站而言,最重要的功能是能實現商品或者服務的在線展示和銷售促進,因此,結合這個目的的所有設計元素都須重視。一般而言這些設計元素主要包括五個主要考量指標:板塊、風格、交互、內容和功能。下面我們將從網站版塊的定位和優化方法、網站風格設計優化方法、網站交互功能的設計優化、網站內容的選擇和定位、網站功能設計的原則和調整等幾個主要方面來分析購物型電子商務網站版面設計優化需要考慮的問題。
一、網站版塊的定位和優化方法
在電子商務網站架構的過程中,首先就是板塊的配置。一般而言,通用的版塊包括導航區、識別區、展示區以及銷售區等。導航區主要實現的功能是網站的導航,引導用戶快速瀏覽渴望獲取的信息資訊,同時在鏈接和內容組織上提供系統的架構形式。識別區主要提供企業形象識別及廣告性文字的收納,實現整站的品牌標識;這部分主要是LOGO、BANNER及旗幟廣告或者大促圖等形式。展示區主要包括商品或者服務的展示,包含商品標簽、描述以及價格等屬性,提供商品全息展示。而銷售區主要是購物車、在線支付等購物通道。
版塊的定位和優化方法主要依據的是鼠標追蹤和注意力研究理論。通常情況下,所配置的版塊基本按照“E”字型接受訪客的訪問,訪客在超過多屏以后,才有“F”型閱讀方式,所以各個版塊之間應該簡潔清晰,無論是通過顏色還是留白都能使訪客清晰而下意識的區分出不同的功能性版塊。
二、網站風格設計優化方法
作為購物型的電子商務網站而言,促進交易的達成是網站存在的主要目的,也是最高的設計優化需求。電子商務最重要的就是“激起用戶的購物欲望”。其實電子商務和線下銷售相同,目的是需要引導用戶購買你的商品,所以對一個電子商務網站來說,最重要的是模擬購物場景,根據你網站內容(產品)和網站的目標客戶群體,去確定網站風格到底應該如何選擇。所以,模擬購物環境是購物網站優化的重要一環。
三、網站交互功能的設計優化
購物網站的訪客簡單地可以分為初次訪問者和重復訪問者,對于初次進行購物網站的訪客而言,首先需要優化的就是克服購物的不安定感。實際上一個網上購物的過程只需要“挑選商品-填寫送貨地址-貨到、付款”,這是網上購物流程的簡單概括,也是購物用戶的心理模型。不幸的是,目前大多數購物網站將這一過程復雜化了,“購物車”、“暫存架”、“藏書閣”等等這些在線購物網站專有的名詞加劇了潛在用戶的恐懼,因此,優化要去掉這樣的關鍵術語,盡量通過平時易懂的語言引導購物,可以在“使用幫助”和“購物指南”手冊上多下些功夫,并在網站購物的顯要位置提供跳轉鏈接等,這是網站交互設計的關鍵一點。
四、網站內容的選擇和定位
網站內容的選擇主要是參考產品定位,這里面最重要的就是確定關鍵詞方向,可以采用把關鍵詞逐層展開的方法,也就是對網站內容的關鍵詞進行層次分類。首先是網站主關鍵詞如網上購物,網上商城,購物網等;其次是是各個產品大類關鍵詞,每個大類提取3個左右的高度相關關鍵詞、小類關鍵詞約100個左右,加強次級頁面優化。第三是有關產品關鍵詞的優化:詳細列出產品名稱與型號,以便最終用戶搜索,這部分所涵蓋的關鍵詞應在1萬以上,并具體到每個頁面,同時最好增加專題模塊。
五、網站功能設計的原則和調整
網上購物系統是一套集網上購物和商品管理為一體的強大的網上商店(超市)系統,產品功能展示和和客戶在線支付功能是核心,它具有多級商品分類檢索和搜索、購物車、在線訂單、商品推薦、熱賣排行、特價商品、商店公告、顧客點評、廣告等功能和強大的后臺管理功能。
在網站互動社區等功能性設計上,一項最新研究結果表明,與大多數購物網站的預期不同的是,消費者并不希望這些網站提供太多的特色服務;相反,他們只希望在這些網站上可以享受到最基本的購物服務,如對不同品牌的商品和產品進行比較和能夠與網站管理者進行溝通就行了。因此,電子商務網站在功能設計上,既要考慮商家的利益把功能相對做的完善周全,又要明確網站設計的目的與消費者需求,要能根據消費者的需求、市場的狀況、企業自身的情況等進行綜合分析,牢記以消費者為中心的設計原則。
一、交互電子白板
自2004年第一塊交互電子白板引入我國的課堂教學中來就一直備受關注,得到教師和學生的積極肯定和廣泛認可,它是“電子感應白板及感應筆等附件(硬件)與白板操作系統(軟件)的集成。它融合了計算機技術、微電子技術與電子通信技術,成為計算機的一種輸入輸出設備,成為人(用戶)與計算機進行交互的智能平臺。”與“計算機+投影儀+投影幕布”組成的多媒體教學系統相比,交互電子白板實現了計算機與交互電子白板之間的雙向通信。其中,感應筆具有電子白板書寫筆和計算機鼠標的雙重功用,在自由書寫的同時還可以代替鼠標實現很多功能的操作,而且十分方便快捷。電子感應白板在充當投影屏幕的同時還是鼠標筆書寫與操作的界面,鼠標筆的任何操作都可以傳送至計算機中,安裝了白板軟件的計算機系統負責對傳入的鼠標筆的操作進行運算處理并送至投影機,最后由投影儀將處理內容投射在交互白板上。
二、交互電子白板對小學數學課堂教學的影響
交互電子白板作為一種集傳統的黑板和現代多媒體技術的優點于一身的新興信息技術,它具有“技術集成、資源整合、交互平臺、協作環境、親近師生、傳統創新、常態應用、多種模式、教學設計和投資效益”等特性,其應用正在引發教學方法、教學理念的深刻變革,對小學數學課堂教學的影響主要表現在以下幾個方面。
1.支持教學內容的靈活調用與即時編輯,教師可以根據教學實際需要動態調整
交互電子白板支持教學資源的隨時調用,教師可以把文本、圖片、視頻等歸類放置在交互白板的資源庫中,根據上課實際需求任意調用資源。同時它還為教學提供了各種書寫、繪畫、擦除、注釋與修改的工具,允許對教學內容的隨時編輯與修改,有利于教師根據實際需要進行動態調整,使教學內容的組織與呈現更加靈活。比如在講幾何知識需要標注角、邊等內容時,教師不需要像PPT課件那樣在黑板上重新畫一次來做標注,大大提高了課堂教學效率。
2.支持多樣化、個性化的教學工具,方便教師課堂教學
交互電子白板為教師提供了很多的數學教學工具,不僅包括各種筆、擦除、線、圖形等書寫繪畫工具,還包括直尺、三角板、圓規、量角器等測量、作圖工具,還包括時鐘、照相機、屏幕錄像、拉幕、探照燈等工具,教師可以根據自己的教學需要進行個性化的定制,這些工具不僅使教師不用擦黑板,遠離粉塵之苦,也使教師不會因為教鞭、板擦、粉筆、鼠標、三角板等文教工具手忙腳亂,而且教師還可以利用探照燈、拉幕等工具引起學生的注意,激發學生的學習興趣,從而使教學更加輕松、容易。
3.允許對象的任意拖拽、旋轉、縮放,簡化教師制作動畫過程
在交互電子白板沒有出現之前,幾何教學中的許多的圖形變換都要事先做成動畫,然后在課堂上播放,需要花費大量的時間。交互電子白板內置的旋轉、平移、縮放等功能使幾何圖形的變換更加容易,使很多復雜的課件通過簡單的一個拖放就能輕而易舉的實現,從而大大的節省了時間,提高了備課效率。同時交互電子白板對動畫、視頻的隨時暫??刂婆c標注使教師能夠更加自主的應用現有的多媒體教學課件,彌補了很多課件交互性較差的缺陷。
4.教學內容操作的可視化,允許學生到臺前直接操作
現代課堂的教學內容通常通過多媒體課件來呈現,教師一般都是在上課前把教學內容制作成多媒體課件,上課時按照既定的順序、線性地播放課件,教師要做的事情就是不斷地點擊鼠標,充當著“放映員”的角色,學生要做的就是觀看課件,很少有對課件進行操作的機會。而交互電子白板的出現改變了這一現狀,它支持操作的可視化,所見即所得,允許學生到白板前操作,和教學內容進行交互,使學生不只是一個“觀眾”,在不斷地拖拽、旋轉、縮放、標注、擦除等活動中提高學生在課堂上的參與度,在實際動手操作過程中主動探索和發現。
三、基于交互電子白板的小學數學課堂教學優化設計
《基礎教育課程改革綱要》明確提出:“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用,促進信息技術與學科課程的整合,逐步實現教學內容的顯現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革,充分發揮信息技術的優勢,為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具?!苯换ル娮影装遄鳛橐环N新興的信息技術,同時在小學數學課堂教學中的應用要圍繞這一目標,同時在教學設計時要充分發揮交互電子白板的優勢來優化小學數學課堂教學,具體表現在以下幾個方面。
1.處理好交互電子白板與其他教學媒體的關系―靈活組織與呈現教學內容
交互電子白板不僅支持教學內容的靈活調用、即時編輯、保存與回放,還支持多樣化、個性化的數學教學工具,允許對象的任意拖拽、旋轉、縮放,極大程度地方便了教師課堂教學。但這并不意味著黑板、實物投影儀、數學教學工具以及學具等其他教學媒體就失去了它的價值,究竟用哪種教學媒體來呈現教學內容,要根據媒體的特性以及實際的教學需要來選擇。比如在展示學生的成果時要用到實物投影儀;在講解物體的一些位置關系的時候用實物或是模型會更好些;在多人書寫時用黑板效果會更好等。
2.合理選用交互電子白板的功能―真正服務于課堂教學
交互電子白板不僅具有展示多媒體(文本、圖形、圖像、聲音、視頻、動畫等)、即時書寫、批注、繪畫、屏幕捕捉、回放與保存、對選擇對象的任意縮放、平移與旋轉等功能,還支持直尺、圓規、量角器等數學工具以及拉幕、探照燈等激趣導學工具,但在數學課堂教學中其功能的選用要根據實際教學的需要,要真正服務于課堂教學實踐不能為了白板而用白板。如在同學們總結課堂收獲時用交互電子白板的拉幕功能逐一展示知識點就有些不太合適。拉幕的時候只能按照一定的順序來逐漸呈現要展示的內容,而同學們在談課堂收獲的時候不一定就是按照教師預設的順序,這樣就很難在同學們說的時候直接在白板上靈活地進行反饋。拉幕功能用在導入環節來激發學生的學習興趣可能效果會更好一些。
3.注重互動活動的設計―活躍課堂氣氛,營造多維互動課堂
交互電子白板強大的交互性不僅體現在彌補了以往多媒體課件交互性差的缺點,更體現在使師生的交流更加暢通無阻(教師不用往返于黑板、投影屏幕、計算機之間,從而更加關注學生的反應;學生的目光不用游離于黑板、投影屏幕、計算機之間,注意力更加集中。)交互電子白板環境下的數學課堂要注重互動環節的設計,不僅包括人機交互(教師和白板,學生和白板),更要注重人際交互(語言、肢體動作),即作為課堂的主體的師生之間以及生生之間的交互,營造多維互動課堂,讓教與學在互動的課堂氣氛中表現得更加淋漓盡致。
四、結束語
著名的媒體技術專家克拉克曾說:“是教學設計而不是用來傳遞教學的媒體,決定了學習者的學習”?;诮换ル娮影装宓男W數學課堂教學對教師的教學設計能力提出了更高要求,教師要將交互電子白板與小學數學的課堂有機的結合起來,深層次地挖掘交互電子白板的功能以及在教學各個環節的運用方法,使交互電子白板真正的服務于小學數學課堂教學。
參考文獻
[1] 丁興富.交互白板及在我國中小學課堂教學中的應用研究[J].中國電化教育,2005,3:43~46
關鍵詞: 激光電子散斑; 數字圖像處理; 三維表面圖
中圖分類號: TN 911.73文獻標識碼: Adoi: 10.3969/j.issn.10055630.2013.01.001
引言隨著現代科學技術的發展,對機械加工的精度要求越來越高,特別是對廣泛應用的金屬件面形平整度提出了更高要求。如何準確測量金屬表面由于各種外來因素影響造成的形變顯得很有研究價值。傳統干涉技術需手工操作,費時費力。隨著計算機及數字圖像處理技術的發展,人們提出了利用激光電子散斑術(laser electronic speckle pattern interferometry,LESPI)。它把散斑技術、激光干涉技術、圖像處理技術結合起來,利用高精度的計算機圖像采集和處理系統來測量干涉圖樣,具有快速靈活的優點[14]。1電子散斑干涉測量法的基本原理及散斑特性分析
1.1電子散斑干涉測量法原理在電子散斑干涉測量中,物體的散斑干涉場由光電器件轉換成電信號記錄下來,用圖像采集卡獲取和記錄信號并轉換為計算機可識別的信號輸入計算機,這樣就可以實現散斑圖像的計算機存儲和處理,即電子散斑[56]。電子散斑干涉測量法應用了圖像處理的相關技術,對采集進計算機的圖像進行圖像相減、二值化、圖像擬合等技術,從而實現了對形變物體面形的測量[78]。具體來說,電子散斑干涉技術是利用被測物體的光學粗糙表面所造成的散射光與參考光之間的干涉進行測量,當激光照射在被測物體表面時,其散射光在探測器CCD表面的光場分布為:U0(r)=u0(r)exp[φ0(r)](1)其中u0(r)是光的振幅,φ0(r)是被測物體反射后的光波相位。電子散斑干涉技術與全息干涉技術類似,需要一束參考光。設參考光在探測器表面的光場分布為:UR=uR(r)exp[φR(r)](2)其中uR(r)是參考光的振幅,φR(r)是參考光波的光波相位。光學儀器第35卷
第1期李剛,等:電子散斑干涉法測量金屬表面受熱變形及系統優化分析
這兩束光發生干涉,設干涉圖樣在CCD表面上形成光強I(r):I(r)=u20+u2R+2u0uRcos(φ0-φR)(3)當被測物體由于外界因素發生形變后,表面各點的散斑場振幅u0(r)基本不變,而相位φ0將改變為φ0(r)-Δφ(r)即散射光場分布變為:U′0(r)=u0(r)exp[φ0(r)-Δφ(r)](4)保持被測物體變形前后參考光波不變。則變形后的CCD面上的合成光強I′(r)為:I′(r)=u20+u2R+2u0uRcos[φ0-φR-Δφ(r)](5)現在最常用的電子散斑條紋圖生成方式是相減模式,它有許多采用相加模式不具備的優點,采用相減模式處理散斑圖,即相減后的光強為:I―=I′(r)-I(r)=4u0uRsin[(φ0-φR)+Δφ(r)/2]sin(Δφ(r)/2)(6)處理后的光強是一個含有高頻載波項[(φ0-φR)+Δφ(r)/2]的低頻條紋sin(Δφ(r)/2)。該低頻條紋中即含有物體的形變信息。光波相位變化與物體形變關系為:Δφ=2π/λ[d1(1+cosθ)+d2sinθ](7)圖1ESPI測量光路圖
Fig.1Optical path of ESPI其中λ是所用的激光波長,θ是激光與物體表面法線的夾角,d1是物體形變的離面位移,d2是物體形變的面內位移。一般情況下,照明角度較小,即cosθ≈1,sinθ≈0,所以這種單光束照明的電子散斑干涉對離面位移比較敏感,而對面內位移不敏感。設物體的離面形變為d(x,y),相應的相位改變為Δφ=2πλ2d(x,y),如果Δφ=2nπ時,變化前后的散斑圖像完全相同。于是有d(x,y)=nλ/2,其中n是干涉條紋的級數,當n=0,1,2…時,觀察到暗條紋。電子散斑干涉實驗原理見圖1:
1.2激光散斑特性及影響因素分析在散斑干涉測試技術中,散斑的對比度是測量的關鍵,散斑圖的好壞與激光的波長,物體的表面粗糙度,以及照射角度有密切的關系。激光光源的波長越長,所產生的散斑直徑就越大,激光的相干性越高,得到的散斑圖樣也就越好;對于同一光源來說,物體表面越粗糙,所產生的散斑就越明顯,但當物體表面粗糙度達到一定大小時,散斑的對比度也趨于恒定;在散斑測試中,可以通過改變光闌大小或者物距來改變散斑的大小,調整散斑的對比度,像方孔徑角越小,散斑的直徑也越大。散斑尺寸是散斑的主要特征之一。散斑的大小不僅與觀察平面的位置有關,還與照明光波的波長有關。如果在近場觀察,垂直于光軸方向的平均散斑直徑ΔxS和沿光軸方向的平均散斑直徑ΔzS分別為:Δxs≈λa=λLd
Δzs≈λa2=λLd2(8)式中λ為光波的波長,α為被照明的散射表面對觀察點的張角,d為被照明的散射表面的直徑,L為從散射面到觀察面的距離。由此可知,散斑的大小隨波長的增加而增大,散斑的縱向尺寸要比橫向尺寸大得多。應用散斑測試方法的可能性取決于被測件的最小粗糙度,它決定是否能產生可判讀的散斑圖。光學平面反射不產生任何散斑,而量規卻能形成可見的,有一定對比度的散斑。散射面的均方粗糙度為:R=1N∑Ni=1(hi-〈h〉)2(9)式中hi為散射面各采樣點的高度,為散射面的平均高度。平均散斑對比度定義為在觀察平面上的散斑強度的規劃標準偏差,可以表示為:P=1〈I〉1N∑Ni=1(In-〈I〉)2(10)式中In為各采樣點的散斑強度,〈I〉為平均散斑強度。當R≥λ/3時,散斑對比度接近于極大值(p=1),并保持為常數。根據以上分析結果,本實驗改變了實驗光路中的參數,定性觀察了由此造成的散斑圖的對比度,與理論預期基本相符。2受熱金屬變形的測量從熱變形理論研究的發展看,人們對熱變形的研究已有很長的歷史了,對變形的物理本質提出了多種理論假設,并推導出不同近似條件下的熱膨脹系數表達式,但這些理論僅對熱變形作了定性的解釋。由于熱膨脹系數表達式推導過程中的近似假設和表達式中物理參量無法確定,使這些熱膨脹系數的表達式不具有實用性。因此,即便是理想材料的熱膨脹系數都無法通過理論計算獲得,而工程中所使用材料的熱膨脹系數,由于受到多種因素的影響,更無法通過理論來精確計算,因此只能通過實驗手段來進行測定。常用的測量方法有:液體油槽法、頂桿法、光杠桿法、電阻應變片法、電感測微法、光柵法、電容法、直接觀測法,而以上方法只能實現一維測量,光電機械式測量法可以實現二維測量,這些測量方法測量方向單一,測量的范圍寬。而散斑干涉法測量卻可以進行三維測量,而且可以進行實時在線測量,優點十分突出。
2.1實驗測量受熱金屬變形被測物體為一塊平面反射鏡,它可以通過加溫裝置控制其表面溫度,且可以控制升溫的速度。圖2初始采集到的激光散斑干涉圖
關鍵詞 小學數學;教學優化設計;交互電子白板
中圖分類號:G623.5 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)01-0087-02
1 交互電子白板的含義
交互式電子白板是一種與投影儀連接,由計算機控制的觸感式白板,它是隨著科技的發展而形成的一種新型教學工具。交互式電子白板系統由四個要素組成:投影儀、計算機、應用軟件以及電子白板。教師可以通過點觸或筆操作白板來控制計算機,方便地呈示、處理、存儲數字化材料,為各個學科的課堂教學提供一個靈活、生動的平臺。交互電子白板以其豐富的表現力、迅速的信息傳遞性以及較強的交互性等優勢,迅速占領課堂教育。2004年我國課堂教學中引入第一臺交互式電子白板,得到教師與學生的積極肯定與認可,之后交互電子白板開始在我國廣泛運用,不僅是教育領域,其他領域也有應用,比如工作會議、媒體等。
2 小學數學課堂教學優化設計中交互電子白板應用的價值
交互電子白板是一種集傳統黑板教育與現代化電子教育優點為一身的新的教學工具,它具有資源整合、創設環境、親近師生、常態應用、模式多樣、投資效益高和教學設計好等特性。它的應用改變了傳統的教學方式,是素質教育對教學方法改革的需要,對小學數學課堂教學優化設計有著積極的作用與價值。
能夠靈活多變地組織數學教學 利用交互電子白板進行小學數學教育,能夠使教學回歸生動靈活的教學過程,改變傳統的展示講解課件的教育方式,使教學資源從預設轉向彈性調用,使數學預設性課堂轉化為生成性課堂。
比如講解“圓錐體體積計算公式的推導”一課時,教師在課堂上準備一堆沙土,讓學生自己動手制作一些圓錐體和圓柱體,要求是制作的圓錐體或圓柱體必須是等底等高的。讓學生自己動手制作、分析、得出結論,在教師的幫助下推出圓錐體積公式。利用這個方式教學的過程中學生會得到三個不同的結論,三個結論的對與錯需要學生之間相互交流、討論,反復試驗,在教師的指導下找到自己結論出現錯誤的原因。
這時教師可以推出交互電子白板,要求學生帶著自己制作的圓柱體、圓錐體在白板上畫出它們的高度和底部周長,然后教師利用交互電子白板的“直線”“平移”功能與學生畫出的直線進行比較,學生能清晰地看出圓錐體體積與圓柱體體積之間的關系,從而得出正確的結論。經過這樣的教學,刺激學生的學習欲望,提高學生自主學習的能力。
支持多樣化的教學工具,方便教師教學 交互電子白板的運用,為教師教學提供了豐富多彩、各式各樣的數學教學工具,比如筆、線、圖形、擦除等繪畫工具,直尺、圓規等作圖工具,照相機、屏幕錄像、探照燈等現代化教學工具。教師在講課的過程中可以根據教學內容的需要對這些工具進行個性化的定制。這些教學工具的使用使教師遠離粉塵,而且不用來回地擦黑板,同時也不會使教師在講課時因為粉筆、板擦、直角板、教鞭等文教工具而手忙腳亂,另外還可以利用交互電子白板的拉幕、探照燈等功能營造良好的學習氛圍,集中學生注意力,激發學生學習興趣,在輕松、愉快的環境下完成教學目標。
使抽象的教學內容形象化 在小學數學中應用交互式電子白板教學,教師一般都是采用“互動課件+靈活講稿”的方式進行講解,這種講解方式能夠使抽象的數學事物發展和變化規律形象地展現在學生的面前,把抽象的知識轉化為容易理解的物質形態。通過交互式電子白板的演示功能將靜止的、孤立的事物聯系起來,構成知識的生成情境,使學生迅速、準確地找出事物之間的聯系,從而有效地突破學習中的重難點知識。
比如在面積的教學過程中,公頃的概念比較抽象,學生不易掌握,教師在講解時很難進行實地測量,也不能直接告訴學生一公頃具體有多大。這時教師可以利用交互電子白板中的制圖軟件準確地畫出學校的平面圖,利用學生比較熟悉的正方形、長方形畫出學校哪個地方大致是一公頃。這樣學生的腦海里就會呈現出一公頃具體的大小,加深學生理解知識的印象,增強教學效果。
加強互動交流 在小學數學教學中,傳統的教學課件是教師預先設置好問題的答案,在課堂講解的過程中學生只是跟著教師的教學思維走,不會進行主動的思考與探索,更不會進行積極的交流。而交互式電子白板的應用打破了傳統的教學思維,更加注重師生之間、學生與學生之間的互動、交流、溝通。在互動、交流的過程中學生會積極主動參與到教學過程中來,積極主動地進行思考與探索。
3 基于交互電子白板的小學數學課堂教學優化設計
處理好交互電子白板與其他教學媒體的關系 交互電子白板是一種現代化的教學工具,運用靈活、即時編輯、便于保存和回放,而且支持多樣化、個性化的數學教學方式,為教師的教學提供了很大的方便。交互電子白板以其獨特的優勢笑傲于其他教育工具,但是這并不意味著傳統教學工具價值的消失,教學工具的使用要根據實際教學需求以及教學工具的特性合理得選擇。比如:多人書寫時用黑板比較好,展示學生作品時用投影儀比較好。
合理選用交互電子白板的功能 交互電子白板的功能非常強大,這些功能的選用要根據實際教學需要精心分配、使用,真正使交互電子白板推動數學教學的開展,服務于教學實踐,不能讓它只是一個白板的擺設。比如在總結課堂收獲時使用拉幕功能就不是太合適,因為學生在進行總結課堂收獲時一般不會按照課程講解的順序總結,而拉幕展示一般都是按照順序講解的,所以不適合進行總結性講解。拉幕在激發學生學習興趣方面的作用比較好,可以在課堂講解的過程中穿去,激發學生學習興趣,增強提高教學效果。
注重互動活動的設計 交互電子白板交互性非常強,這是傳統教學工具所沒有的功能,能夠給教師與學生足夠的交流空間,使師生的交流更加順暢。交互電子白板的交互不僅包括人際交互,還包括人機交互,使教師、學生、機器形成一種多維互動課程,使教與學在互動的課堂氣氛中得到提升。在進行交互流時,要注意人機、人際交流之間的和諧共處,做到在教學的過程中使學生得到提升的同時也提高教師的教學水平,豐富教師的教學經驗,同時文明使用機器,保護好機器的使用。
4 結語
綜上所述,交互電子白板應用于小學數學課程優化中,具有很高的教學價值。它的運用不僅提高了教學效率,激發了學生學習興趣,而且能創設和諧的教學環境,構建交互性教學課堂,提高數學教學的效率,使師生在數學課堂上相互學習、共同發展。
參考文獻
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[2]王炳炳.運用交互式電子白板,建構本真高效的數學課堂[J].考試周刊,2012(25):58-59.
[關鍵詞]結構設計;優化;應用
中圖分類號:TB482.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)24-0063-01
1.前言
在建筑設計進程當中,要求建筑師需竭盡所能,揚長避短,將實用性跟藝術性完美結合,優化完成房屋建筑設計工作,在保障建筑質量高質獲取的同時盡可能降低投入成本,為此需針對建筑結構實施合理設計,兼顧經濟跟美觀,規避結構僵化問題出現。
2.簡析結構設計的優化技術
2.1 步驟
構建結構優化模型――通常而言,一般按照三個步驟實施房屋結構的整體優化設計,第一,進行適合設計變量的優化選擇,將直接影響設計要求的相關參數當作是變量指標,譬如說約束控制參數和目標控制參數等,其中結構造價以損失期望為目標控制參數,結構可靠度為約束控制參數,在設計中,針對變化范圍相對較小或者是結合結構要求及局部設計需求綜合考慮將能夠充分滿足設計要求的參數作為是預定參數,如此一來,便能大幅度減少設計及計算、編程過程所涉及的具體工作量;第二,將對應的目標函數確定下來,要求找到一組能夠符合對應預定條件的截面幾何尺寸、失效概率、鋼筋截面積,使得設計總費用得以優化降至最低;第三,將具體的約束條件確定下來,在可靠度優化設計基礎上,房屋結構優化設計約束條件涵蓋有結構強度約束以及尺寸約束、變形約束、構件單元約束、應力約束、裂縫寬度約束、基于正常使用極限值之下的彈性約束至最終極限值之下的彈塑性約束等方面內容。在具體的設計進程當中,在實際房屋結構工程建設中有效采用結構優化設計,通過對比房屋結構設計中對應的實際目標約束條件,確保各類型條件均能符合現行規范需求,盡可能實現最優化設計。
制定結構優化設計計算方案――一般來說,在可靠度優化設計問題基礎上能夠實施房屋結構的優化設計,該項工作復雜程度相對較高,涉及有多約束非線性及多變量優化問題等方面內容,在實際的計算進程當中,一般會進行約束優化問題向無約束問題的合理轉化并求解,相關計算方法包括有拉氏乘子法、復合形法及Powell法等多種計算方式。
有效實施程序設計――結合在可靠度基礎上構建的結構優化模型及計算優化方式,可進行多功能且具備有較快運算速度的綜合程序的有效編制。
2.2 實踐應用
細部結構優化設計――在結構優化設計中,設計人員需在宏觀把控的基礎上給予西部設計更多重視,譬如說,異形裂縫情況,選擇鋼筋的時候,應綜合考慮鋼筋材料的極限抗拉力值等相關因素,基于塑性要求基礎,擇取合適的建筑施工鋼材。譬如說為實現現澆板的良好受力,設計人員在選擇一級鋼跟冷軋帶肋鋼的時候建議選用冷軋帶肋鋼,房屋建筑的室內設計同樣需滿足相應基本需求,旨在確保建筑具備有良好的經濟安全性。
地基基礎結構優化設計――在建筑地基基礎上設計進程當中,首先需要做到的是針對相關設計方案實施優化選擇,若面對的建筑樁地基,則應結合施工現場的地理環境進行類型選擇,旨在實現造價的優化節約,對于樁端持力層而言,因為灌注樁長會受到直接影響,所以應因地制宜地選擇正確的結構優化設計方案。
2.3 功效
實現工程造價的優化降低――在具體的結構優化設計進程當中,通過對比高層住宅與多層住宅可以知道,建筑層數越多,則會產生越大的建筑面積,單位面積所占的土地面積則越小,能夠盡可能實現用地成本的優化節約,然而伴隨著建筑層數的加大導致建筑的總高度隨之加大,為此需盡可能加大建筑跟建筑相互之間的距離,進而所占用的土地面積節約量跟建筑層數的不斷增加難以擁有相同比例情況。針對建筑基礎部分來說,其是建筑各層所共同使用的,可是伴隨著建筑層數的不斷增加,導致基礎所承受荷載不斷加大,基于此需強化增大建筑基礎,如此一來,雖然建筑單位面積的造價大大降低,卻未能獲取像屋蓋那樣較為明顯的效果。
實現建筑結構經濟性的合理提升――伴隨著建筑層數的逐漸增加導致建筑墻體面積及柱體積不斷增加,進而加大建筑結構自身重力情況,基礎及柱的承載力隨之增加,建筑結構中的電氣及水衛管線越來越長;反之,若是建筑層數相對降低,則能夠實現建筑材料的有效節約,使得建筑能夠更好地實現抗震效果,與此同時,降低建筑總體高度,進而縮短兩個建筑相互之間的日照距離,從間接方面實現實際用地的合理節約。若是建筑擁有相同面積,其各自的形狀各不相同的話,會造成建筑擁有不同的外墻周長,建筑形狀為圓形或者是跟方形較為接近的時候,其對應的外墻周長系數則越小,外墻砌體及基礎、建筑內外表面裝修則越少,與此同時,建筑所具備的受力性能獲得優化提升,其對應的經濟性能有效增強。由此可見,充分實現結構優化方式的技術性,能夠使得建筑擁有使用美觀價值的同時盡可能降低投入成本,達到具體的經濟適用、安全美觀、便捷施工需求,在房屋建筑設計中合理應用結構優化設計手段,能夠順應現代市場的可持續發展要求。
3.結語
綜上,在建筑工程建設中,建筑結構設計中占據相對較大的比例,合理采用優化技術能夠獲取較為可觀有效的經濟效益,要求設計人員需嚴格遵循經濟合理、美觀適用的相關原則,精心設計,運用先進的現代化科技手段,擇取合理性較強的建筑結構設計方案,盡可能在降低造價的同時實現最大化經濟效益的合理獲取,確保建筑的高質完成。
參考文獻
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[2] 呂芳.淺析房屋建筑的結構設計優化方法與應用[J].《科技創新與應用 》,2013(34).
[3] 鄒俊.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J].《科技傳播》,2010(19).
關鍵詞:建筑房屋;結構設計;優化方法;應用;
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
建筑行業民用建筑市場的內需一直在隨著現代人口的增長而不斷擴大,這也間接推動了建筑行業朝著民用房屋結構方向發展。而現代社會也是一個追求高效和速度的時代,在現代房屋結構項目中,人們更追求的是高質量、高品位和低成本。因此,為了房屋建筑行業中獲得成功,占有市場,現代建筑企業和設計師更多的在其房屋結構設計中使用了優化理論和方法,這樣能夠運用建筑工程、數學等等科學知識方法和現代化手段來最大程度上節約資源和成本,并確保工程的質量安全和經濟效益都能夠實現。下面文章簡要探討了建筑房屋結構設計優化的理念意義、方法原則和其具體應用。
一、簡述建筑房屋結構設計優化及其意義
建筑房屋結構設計優化的理論主要是從其不斷的實際應用中提煉出來的。顧名思義,建筑房屋結構設計優化就是對建筑房屋的整體結構和分化結構的設計進行優化處理處理,確保整體結構經濟、實用、美觀、大方、安全,對每部分細節都要做到盡善盡美。這才能夠使得其設計產品在建筑結構設計作品中脫穎而出,才能夠使得其設計作品得到大眾和企業的認可。在建筑結構設計優化中,主要包括結構項目整體和項目具體分布結構的設計優化。項目整體結構主要就是要考慮其整個結構系統的設計、建筑群體圍護結構等等設計。而項目具體分布結構則要考慮的是其房屋形體、內部結構分布、剪力墻等受力結構分布等等。
建筑設計師對于房屋結構項目進行優化處理也就是會對其作品的所有整體部分和細節部分進行精細琢磨,設計師們會廣泛調查參考市場設計作品,對其設計作品進行再三計算和研究,這對于建筑產品質量而言,無疑有著極大的保障,因為設計師在對其作品精益求精的同時,也使得其對房屋結構的穩定安全和原材料等等元素都進行大量的演算和實踐,因此設計產品質量是毋庸置疑的。與此同時,對房屋結構進行優化設計,是大量運用了科學知識,這能夠充分運用其資源成本,使得其結構既安全、美觀,又經濟實用。而且通過調查發現,經過優化設計的房屋結構其質量和成本都遠遠要優于其他沒有運用結構優化設計的。由此可見在現代建筑市場,運用優化設計理念和方法是實現建筑行業可持續發展的必要手段,也是提高現代人們生活質量,確保人們經濟效益的重要途徑。
二、建筑房屋結構設計優化的方法原則
一般來說,建筑房屋結構設計優化要遵循一些原則。首先就是要符合企業和社會大眾的需要,也就是要確保建筑能夠滿足現代人們日常生活的基礎功能,使得居住者能夠生活方便、舒適。其次,要充分考慮使用者的健康安全,也就是在進行優化設計中,必須要把安全性和環保性放在第一位,要使得其作品能夠長久使用,使得居住者舒適愉悅。然后,還要考慮到開發商的經濟效益,因此設計師們在優化結構時,也要使得建筑項目資源分配最優化,盡力節省資源和成本。最后,建筑設計師在對其結構進行綜合設計和考慮時,在充分結合前人的經驗和時尚元素后,還要大膽進行創新,實驗一些新的結構和思路,在設計過程中不僅僅要使得結構勻稱規則,充分融合自己的設計理念和元素,還要按照建筑結構特點,盡量使得建筑結構的縱向功能齊全、承重應力均勻,剛柔度適中。這才是確保其設計作品獲得成功的主要基礎,也就是要使得其建筑設計作品在優化的同時,也要實用。
三、建筑房屋結構設計優化的具體應用
建筑設計師們在對房屋結構進行設計和優化時,一般會按照從總到分的步驟來進行。
首先就是對房屋整體結構進行優化設計。在設計優化項目整體模型和結構時,設計師一般會建立一個數學模型,也就是把影響結構設計效果和作用的元素作為設計變量元素,如結構安全穩定度、結構造價、應力約束、彈性約束等等,然后確立其模型的控制參數和目標,通過確定其房屋結構的約束條件,然后綜合計算其結構的最優結果。簡而言之,也就是把建筑結構設計的影響元素進行組合來代入到設計好的模式和函數中,運用數學知識方法來評比出最優結構。一般在進行計算時會大量運用到一些數學知識、如拉式乘法等等,而且其計算量也會很大,這是就會要求設計師根據優化結構模式,綜合考慮其計算方法和變量來設計計算程序。通過這些步驟的計算和驗證,逐步找出其設計中的不科學、不完善的地方,然后進行逐一改進優化,最后達到整體結構的完美。
然后就是對房屋分部結構的優化設計,這主要包括其房屋結構的基礎拉梁、荷載、鋼筋混凝土結構、建筑剪力墻結構等等進行優化處理。在房屋基礎拉梁結構上,設計師一般會從其要求高度、層數來綜合考慮其防震性和穩固性,然后對其基礎樁基和基礎拉梁的配筋率進行綜合計算,確保整個拉梁基礎和樁基能夠和諧一致。在對房屋的荷載設計上,設計師也會充分考慮其施工地周圍的土質狀況,明確其地基的受力荷載狀況,然后根據這些情況和風力、氣候等等元素來設計其基礎結構。在設計建造房屋的鋼筋混凝土和剪力墻結構時,一般會采用準則方法的設計步驟,對結構整體受力和部件受力狀況進行演算,通過核定其單元截面上的受力優化不斷推進,從而得出整體結構受力的優化。通過這些步驟能夠輔助設計師找出最適合、最低成本、最穩定安全的結構設計。
最后,在對其整體結構和分部結構都進行優化設計后,也要注意以下問題。一般來說,除了能夠在書面上進行優化計算的結構外,建筑工程中也有其他部位構件能夠進行優化處理,因此,設計師們在完成以上步驟后,也要綜合考慮其設計原則規定和標準不斷驗證核算其構件截面結構,抱著精益求精的態度和雞蛋里挑骨頭的勁頭來不斷完善其結構的含金量和尺寸。與此同時,在實際施工過程中,可能會產生一些誤差或者其他因素,對于其結構超限項目和軟件結構模型也要隨機應變,運用概念設計優化方法來調整其后期設計,使得其設計作品趨向科學、合理及優化。
結束語
綜上所述,現在房屋建筑行業是追求經濟效益和社會效益俱全的領域,在房屋建筑工程中,為了房屋項目工程的經濟適用性、安全穩定性以及長久性,就必須要在其結構設計中和原材料等等上面下功夫。通過對房屋結構的整體和所有細化項目的優化處理,確保整個項目結構的所有部位都能夠達到綜合最優和平衡狀態,使得項目的質量安全得到保障,促進項目的社會經濟效益最大化,也是現代建筑設計師們靈活運用結構設計優化的主要目標,更是其使用優化設計方法的綜合體現。為了達成這一目的,并使得自己和企業都能夠獲得成功,現代設計師們就必須要朝著這個方面不斷研究和努力。促進自己優化設計水平和實力的穩步增長。
參考文獻
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