基于体积法的二灰砂砾组成设计方法研究

公路　2009年4月　第4期HIGHWA Y　Apr12009　No14　文章编号:0451-0712(2009)04-0241-03 中图分类号:U414111 文献标识码:B

基于体积法的二灰砂砾组成设计方法研究

武彦林1,李炜光2,申爱琴2

(11西安市交通局　西安市　710065;21长安大学　西安市　710064)

摘　要:通过室内测试分析,结合二灰砂砾混合料的特点,确定了二灰砂砾的骨架空隙结构的设计原则,提出了基于体积法的二灰砂砾混合料配合比设计方法。

关键词:二灰砂砾;骨架空隙结构;配合比设计

随着国家西部开发战略的实施,公路建设进入了一个新时期,如何在大量进行基础建设的同时既降低居高不下的工程成本,又将每条新建公路修建成绿色生态公路,实施国家的可持续发展战略越来越受到大家的重视。在我国的很多地区,尤其在西部地区,存在着取之不尽且成本低廉的砂砾,与传统筑路材料碎石相比较,天然砂砾成本低廉、不破坏环境,而碎石不仅成本昂贵,还会破坏环境。

现有研究表明,沥青混凝土路面的承载能力完全可以通过二灰砂砾结构层得到满足[1]。但是在使用时也存在诸多问题,如对最大粒径的控制、离析现象、早期强度低等问题,限制了二灰砂砾结构的使用。如何通过合理级配设计使得二灰砂砾具有良好的路用性能是保障其广泛应用的关键。良好的二灰砂砾组成应包括适宜的强度、耐久性,良好的收缩性及抗冲刷能力,满足施工及经济性要求[5]。由于原材料性能的离散性相当大,到目前为止,还不可能提出一种纯粹的理论计算方法,所有的设计方法都是计算与试验相结合的方法[2]。

1　二灰砂砾配比设计原则及步骤

现行二灰砂砾配比设计标准按《公路路面基层施工技术规范》(J TJ034-2000)主要有两个特点:一是针对不同等级公路的不同结构层采用不同的砂砾级配要求,该级配是根据强度高、干缩性小和抗冲刷性能强提出的;二是设计过程中对方案的优选仅仅依据7d无侧限抗压强度确定。

但是在具体应用时,还存在以下一些问题。

(1)最大粒径控制问题:对于一级以及高速公路基层的最大粒径

(2)砂砾级配波动问题:砂砾级配虽然是在考虑强度、干缩及抗冲刷性能基础上提出的,但是由于在实际使用时,砂砾级配波动大,导致实际中使用的二灰砂砾使用性能变化显著。

针对以上问题,进行二灰砂砾设计主要是通过原材料和矿料级配选择、二灰比例、砂砾比例确定及室内性能试验等几个主要过程。

(1)原材料的选择。

合格的原材料是保证二灰砂砾性能优良的前提,因此,必须对原材料各项基本性能进行测试。

①粉煤灰:粉煤灰具有足够的活性是保证二灰砂砾正常应用的前提。因为目前用来生产二灰砂砾的粉煤灰颗粒粗细不均、品质参差不齐,因此为确保二灰砂砾的质量,除对粉煤灰的活性成分(Fe2O3+ Al2O3+SiO2)含量、烧失量及比表面积进行测定外,有条件还应测定粉煤灰的活性,可以使用石灰吸收法或者强度试验进行活性的测定。

②石灰:石灰是火山灰反应的激发剂,其活性大小直接决定了二灰砂砾的早期强度,因此对其有效氧化钙、氧化镁的含量提出了最低要求。在《公路路面基层施工技术规范》(034-2000)中规定消石灰的等级不能低于三级,且经充分消解。

③天然砂砾:天然砂砾应具有一定的强度以确

收稿日期:2008-07-08

保其构成的骨架结构,并且含泥量要低。实践表明,作为高等级公路的基层采用最大粒径为3715mm 也可以保证良好的工作性能以及使用性能,但是粒径太大又会产生负面影响,如离析的加剧、平整度的降低、增加对施工机械的磨损,因此在实际控制中,基层所使用二灰砂砾的最大粒径按照3715mm控制。

(2)矿料级配的选择。

在室内研究的基础上,依照密实骨架原则确定二灰砂砾最佳级配,由于天然砂砾的级配较难满足实际施工要求,为保证施工质量,对天然砂砾进行合理的掺配是不可避免的。因此在使用中,首先应根据道路等级选择设计级配的上、中、下限3种级配[2,5],同时再选用当地常用的天然砂砾级配共4种为初定砂砾级配类型。

(3)石灰粉煤灰比例的确定。

将满足规定要求的石灰、粉煤灰按1∶2、1∶3、1∶4的比例分别进行击实试验,测定对应的最佳含水量与最大干密度,成型<5cm×H5cm的试件,分别测试其7d龄期试件的强度,由不同二灰比例及对应7d强度之间的关系曲线,确定出对应最大7d强度的二灰比例,以该值作为确定的二灰比例值。

(4)二灰与砂砾比例的确定。

按照体积法设计思想,在通过掺配形成骨架嵌挤结构的砂砾中,用石灰与粉煤灰填充集料的空隙,形成密实结构。具体的计算方法是用插捣和振动方法,求得骨架结构所需的空隙率,再根据击实试验确定的二灰(石灰和粉煤灰)的密度,确定出填充孔隙所需二灰的用量。此时,当用二灰填充集料空隙时,如何确定集料空隙率也是关键所在,经过试验分析认为,集料插捣空隙率更符合实际。研究中还可利用V CA DRC≥V CA mix(其中V CA DRC表示骨料的空隙率,V CA mix表示加入二灰和水后的骨架间隙率)作为骨架结构是否受到干涉的判定标准,最终确定二灰含量。

(5)室内力学性能试验。

根据上述设计的理论配合比进行击实试验,按照最大干密度成型试件,并将二灰砂砾试件养生到一定的龄期,分别测试其不同龄期的抗压强度、劈裂强度、抗折强度、抗弯拉回弹模量值,并计算出4种不同配合比的二灰砂砾力学指标。

(6)室内其他路用性能试验。

通过抗裂性能(温缩和干缩)、抗冲刷性能以及抗疲劳性能试验研究,比较各配合比的优缺点,最终得到二灰砂砾最佳配合比。

2　二灰砂砾配合比设计流程

利用设计流程图可以更加清楚地表达配合比设计方法,见图1和图2所示

。

3　二灰砂砾配合比设计示例

现举例说明上述基于体积法的二灰砂砾设计方法。

(1)原材料物理指标的测定。

①粉煤灰:选取了陕西地区3家单位生产粉煤灰,其指标见表1所示。

—

2

4

2

— 公 路 2009年　第4期　

表1　粉煤灰技术指标汇总

粉煤灰种类

细度45μm 筛余/%

烧失量

%SO 3

%需水量比

%A 18102107012398B -514--C

-

2112

0159

98

根据表1中数值以及成本的要求,使用A 电厂粉煤灰。

②石灰:采用该地常用石灰,具体指标见表2所示

。

表2　石灰技术指标汇总

CaO +MgO

%MgO %细度

019mm 筛筛余

01125mm 筛筛余

6713

713

<0

<

10

③天然砂砾:采用陕西灞河砂砾,为保证基层施工的平整度,其最大粒径一般不超过40mm 。

(2)级配的确定:根据本研究推荐的设计级配范围的上中下限,可确定骨架结构级配见表3和图3所示。

表3　设计级配曲线

级配类型

通过下列筛孔(mm )的质量百分率/%

3715

31151991541752136111801601075实际使用级配100756043302517110设计级配上限10085705340352721

10设计级配下限

100

65

50

33

20

15

7

1

图3　确定的骨架结构级配

(3)石灰粉煤灰比例的确定:石灰、粉煤灰按1∶2、1∶215、1∶315、1∶4的比例成型5cm ×5cm

试件,其7d 强度见图4所示。

图4　石灰粉煤灰不同比例的7d 抗压强度

由图4可见,二灰比例在1∶215时,7d 强度最大,因此二灰比例选择1∶215。二灰砂砾集料级配共选用3种,分别为对应于设计级配上限、下限及中值方案,试验级配依次定义为sj -1、sj -2、与sj -3,

另外,该地区常用的砂砾级配为sj -4。

(4)二灰与砂砾比例的确定:按照体积法的设计思想,在掺配形成骨架嵌挤结构的砂砾中,用石灰粉煤灰填充集料的空隙,形成密实结构。计算上述3种方案的二灰含量分别对应于15%、20%和25%时的V CA DRC -V CA mix (%),由二灰含量和V CA DRC -V CA mix 之间的关系确定二灰含量,计算结果见图5所示。

图5　二灰含量与VCA DR C -VCA mix 关系曲线

由图5可知,当二灰含量在20%时,有利于二

灰砂砾骨架结构的形成,因此二灰含量采用20%。

(5)室内各项指标测试:根据设计理论配合比

6∶14∶80成型试件,将其养生到一定的龄期,测定

各项物理及力学指标详见表4所示。

由表4可见,实际使用级配方案的综合路用性能要较其他方案优异,因此,最终选择该级配方案用于当地的公路底基层修筑,取得了良好的使用效果。

—

342—　

2009年　第4期 武彦林等:基于体积法的二灰砂砾组成设计方法研究

公路　2009年4月　第4期HIGHWA Y　Apr12009　No14　文章编号:0451-0712(2009)04-0244-04 中图分类号:U414175 文献标识码:B

橡胶沥青在沪蓉西高速公路中的应用

李丽民1,2,郭朝阳3

(11湖南城市学院　益阳市　413000;21中南大学土木建筑学院　长沙市　410075;

31北京路桥通国际工程咨询有限公司　北京市　100088)

摘　要:利用废旧橡胶粉对道路沥青进行改性,可解决废旧橡胶粉的处理问题,有利于环保。结合沪蓉西高速公路实体工程,研究了橡胶沥青材料组成设计方法、改性机理、生产控制指标和施工工艺,为废胎胶粉橡胶沥青在我国的推广应用提供新的技术资料。

关键词:废旧橡胶粉;橡胶沥青;改性机理;施工工艺

1　工程概况

沪蓉西高速公路是国家高速公路规划建设的“7918”高速公路网东西干线上沪蓉国道主干线的重要组成部分,全长约320km;设计行车速度80km/h,路面设计年限为15年,交通量年平均增长率5168%,一个车道上的累计当量标准轴次为11001×107;年平均气温为15～17℃,月平均气温为27℃,最高气温达4116℃,最低气温-1512℃,年平均降雨量为1338～1600mm。为推广橡胶沥青应用技术,铺筑了双幅6km橡胶沥青混凝土路面,采用的路面结构为:5cm16型橡胶沥青混凝土+乳化沥青粘层油+7cm20型橡胶沥青混凝土+橡胶沥青防水粘结层+半刚性基层。考虑到橡胶沥青混合料弯拉模量较低,弯拉强度较高,为增加路面结构整体承载能力,将半刚性基层强度提高为5M Pa。

2　材料组成设计

沪蓉西高速公路橡胶沥青混凝土路面采用的橡胶粉是斜交胎常温粉碎自然级配橡胶粉,其级配组成见表1,胶粉掺量为22%,基质沥青采

收稿日期:2008-08-13

表4　设计级配中值方案不同龄期强度汇总

方案7d强度

MPa

7～180d

强度增长率

干缩开

裂系数

温缩开

裂系数

抗疲劳

(应力比)

实际使用级配017461479014150160015784

设计级配上限018631740015960184016201

设计级配下限017051024015400182015551

当地使用级配018241630016050160014540

4　主要结论

(1)通过室内测试与分析,并且结合实际中的应用,根据二灰砂砾使用特点提出了基于体积法的二灰砂砾混合料配合比设计方法。

(2)与传统方法相比较,该方法量化了配合比设计过程,使得混合料配比设计从集料级配、结合料比例并结合混合料使用性能三个层次进行设计。

(3)与以往采用传统的以强度为唯一控制指标进行的设计不同,完善了现行技术标准中的相关规定,具有较高的推广应用价值。

参考文献:

[1]　沙庆林1高等级公路半刚性基层沥青路面[M]1北

京:人民交通出版社,19911

[2]　申爱琴,李炜光,等1二灰砂砾基层综合路用性能

及配比设计[R]1长安大学,20041

[3]　沙爱民1半刚性路面材料结构与性能[M]1北京:

人民交通出版社,19981

[4]　郑南翔1半刚性基层材料抗裂性能研究[D]1西安

公路学院硕士学位论文,19881

[5]　李炜光1沥青路面半刚性基层抗裂性能研究[D]1

长安大学硕士学位论文,20021

[6]　邯郸市交通局,长安大学1沥青路面抗裂技术研究

[R]120021

确定沥青混合料矿料级配的初始比例的方法

文章编号 :1671-2579(2007)02-0158- 02 确定沥青混合料矿料级配的初始比例的方法 游玉石 (江苏省交通科学研究院,江苏南京　210017) 摘　要:以某高速公路沥青路面上面层AC -13型级配筛分结果及目标级配范围为例,介绍如何利用Excel 电子工作表的L IN EST 函数,方便、准确、快速地计算出沥青混合料矿料级配的初始比例。 关键词:L IN EST 函数;矿料级配;比例计算 收稿日期:2006-09-20 作者简介:游玉石,男,大学本科,助理工程师.E -mail :yys @https://www.wendangku.net/doc/0514304806.html, 矿料的组成设计指在满足该集料级配范围的条件下,确定粗集料、细集料及填料重量比例的过程。目前确定矿料组成设计的方法大多采用手工试算法或图解法,其中手工试算法需要设计人员具有一定的经验,而图解法进行矿料级配设计比较费时且繁琐。本文利用Excel 中的L IN EST 函数来确定沥青混合料矿料级配的初始比例较为方便,且计算更为准确,可反复调整,适用于各种层次的设计人员,并可大大提高工作效率。 1　L IN ES T 函数介绍 L IN EST 函数是Microsoft Office 软件中Excel 电子工作表的一种统计函数,该函数是利用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合,并返回描述此直线 的数组。因为此函数返回数值数组,所以必须以数组公式的形式输入。 该函数的直线公式为:y =m x +b 或y =m 1x 1+m 2x 2+…+b (如果有多个区域的x 值),式中:因变量 y 是自变量x 的函数值;m 值是与每个x 值相对应的 系数;b 为常量。y 、x 和m 可以是向量。L IN EST 函 数返回的数组为{m n ,m n -1,…,m 1,b}。 该函数的语法关系式为:L IN EST (known _y ′s ,known_x ′s ,const ,stat s )式中:known_y ′s 是关系表达式y =m x +b 中已知的y 值集合。如果数组known _y ′s 在单独一列中,则known_x ′s 的每一列被视为一个独立的变量。 known_x ′s 是关系表达式y =m x +b 中已知的可 选x 值集合。数组known_x ′s 可以包含一组或多组变量。如果只用到一个变量,只要known _y ′s 和known_x ′s 维数相同,它们可以是任何形状的区域。如果用到多个变量,则known_y ′s 必须为向量(即必须为一行或一列)。如果省略known_x ′s ,则假设该数组为{1,2,3,…},其大小与known_y ′s 相同。 const 为一逻辑值,用于指定是否将常量b 强制设 为0。如果const 为TRU E 或省略,b 将按正常计算。如果const 为FAL SE ,b 将被设为0,并同时调整m 值使y =m x 。 stat s 为一逻辑值,指定是否返回附加回归统计值。如果stat s 为TRU E ,则L IN EST 函数返回附加回归统计值,这时返回的数组为{m n ,m n -1,…,m 1,b;se n ,se n -1,…,se 1,se b ;r 2,se y ;F ,d f ;ss r eg ,ss r esid }。如果stat s 为FAL SE 或省略,则L IN EST 函数只返回系数m 和常量b 。 2　L IN ES T 函数应用 现结合某高速公路沥青路面上面层AC -13型混合料级配组成设计,介绍如何利用L IN EST 函数来确定矿料级配的矿料初始比例。具体应用框图见图1。2.1　输入各种矿料的筛分数据 筛分数据的采集主要来源于沥青混合料配合比中 粗集料、细集料及填料的室内筛分结果,然后将不同孔 8 51　中　外　公　路 第27卷　第2期 2007年4月

社会研究方法课程设计

社会研究方法课程设计

社会研究方法 课程设计调查报告 调查题目：关于地铁站路边摊问题的调查调查地点：北京市通州区梨园城铁站 调查对象：梨园站出站的乘客 调查时间：2012年8月27日 晚高峰期间19:00—21:00

班级：行政1002 姓名：吕铮 学号：2010012341 【内容提要】 近些年来，随着地铁的发展，路边摊成为地铁站周边一道别致的风景线：麻辣烫，铁板烧，臭豆腐，鸡蛋灌饼等，为众多上班族所钟情。我们在享受到路边摊带来便利的同时，也应该注意到路边摊的危害。卫生问题是首先需要的问题。除此之外，路边摊的存在对市政市容造成了一定的影响，也影响到了道路的正常通行。然而这种路边摊的取缔却是很难的。且不说他们流动性强，走到哪儿都可以买，就路边摊的制作也并不复杂，因此取缔路边摊难以有效执行。就政府管理而言，面对路边摊的存在不应该一味的取缔、没收，而是应该统一规范的对路边摊进行管理，同时提高路边摊的卫生规格。这样不仅使路边摊有了一席之地，使它的存在合法化，又能使市民享受到路边摊带来的便利，同时也使路边摊主有了一定的收入，既美化了市容又使摊主与顾客都能获利。 街头食品业在向城市人口、尤其是许多发展中国家城市人口提供方便、低廉食品方面发挥着重要作用；受到化学和微生物病原体污染的街头食品被视为食物源疾病的重大诱因；环境卫生不佳、设施不足和食品处理不当是街头食品的主要风险因素；增强摊贩对保障食品安

全所需遵循的基本原则和措施的认识是降低街头食品卫生风险的一项最具成本效益的办法。（本段文字援引世界卫生组织《关于增强街头摊贩食品安全的基本措施》一文） 【关键词】 路边摊危害管理合法化 【调查过程与方法】 近年来，路边摊成为地铁站、车站附近的特色，路边摊的种类也越来越丰富。路边摊的存在为上班族提供了便利，可以免去他们工作一天之后还要回家做饭的麻烦。丰富的种类、低廉的价格，使得路边摊的市场不断扩大，随之而来就是路边摊所带来的问题。众所周知，路边摊最大的问题就是食品安全问题，且不说地沟油、亚硝酸盐会给人身带来什么样的危害，灰尘、反复使用的竹签、一次性筷子等都难以保证安全。为了了解路边摊的存在情况以及往来乘客对路边摊的看法，我于2012年8月27日晚高峰期间（19:00—21:00）来到八通线梨园站，对出站乘客做关于路边摊的随机调查。调查内容主要包括：乘客对路边摊的态度，路边摊的危害以及路边摊主的态度。本次调查共有28人接受访问，现将其中7人的访问内容整理出来： 【被访问者1：上班族】 路边摊的存在已经很长时间了，但是一直没有城管来取缔，路边摊的存在确实给我们带来了便利，它价格低廉，种类繁多，可以省去我们下班之后做饭的麻烦。关于卫生问题吧，我觉得这些东西都不算很干净，但是不是经常吃就没什么问题吧。再说那么多人都吃呢，怎

水泥稳定碎石基层、底基层施工方案

水泥稳定碎石基层、底基层施工方案 一、工程概况： 广州北部地区（新国际机场）高速公路北段工程ND18标位于花都区东部，起止里程K39+586.5~K41+816.5全长2.23km。根据设计，本标段路面结构层分为： 1、主线 20cm4%水泥稳定碎石（底基层）+38cm6%水泥稳定碎石（基层） 2、匝道 26cm水泥砼面层+15cm贫砼基层+25cm未筛分碎石底基层 二、主要工程量： 三、主要项目施工工艺及施工方法： 三．1水泥稳定碎石施工工艺流程图

三．2施工准备工作 1、材料及配合比设计 （1）水泥：采用32.5普硅水泥，初凝时间在3小时以上，终凝时间6小时以上，

本工程采用炭木牌（专用）缓凝水泥，根据试验，初凝时间在3.5小时以上，终凝时间在7小时以上。 （2）碎石：压碎值底基层不大于30%，基层不大于26%，针片状总含量不超过20%，且不得含存粘土块，腐植物质。 集料要满足级配要求，根据本地区材料供应情况，选择3种不同规格的集料分别筛后，通过计算找出合适的比例，再按此比例组成符合要求的混合集料。 （3）配合比设计：按设计图纸规定的水泥用量与符合级配要求的集料拌匀后，进行重型击实，确定最佳含水量的最大干密度，并制作试件进行无侧限抗压强度试验，如强度符合设计要求时即指两项试验结果可提出配合比设计报告，如不符合时重做试验。 在混合料配合比设计时，应确定延迟时间对其强度和干密度的影响试验，确定合适的最大允许延迟时间，并据此控制施工。 2、试验段。在进行基层、底基层施工前，先做试验段 （1）试验段长度不少于100m，规范要求不少于600㎡； （2）基层、底基层应分别进行试验； （3）通过试验检验材料配合比、施工机具设备、工艺方法的正确性； （4）通过试验确定松铺系数（通常为1.30~1.35），碾压次数、碾压速度、摊铺进度、每段作业长度等。 （5）试验时要认真做好记录，试验后要对质量指标、外观检查进行抽检，并依此写出试验报告。 （6）本标段的试验段设在K41+690~K41+590左侧面积约1500㎡。 3、施工放样 复测路控制中线、边线及标高控制点，放出水稳层施工控制边线，并在边线位置打边桩，边桩上打点（路称“红印”）作为每层水泥稳定碎石顶面控制标高。 底基层开工前，应对下表面路基进行平整度、密实度及弯沉值进行复测，上有在路订的平整度、密实度、弯沉值、高程、宽度、横坡符合文件要求，并没有松散材料和软弱点后，才能进行底基层的施工。 三．3水稳层摊铺及碾压

结构优化设计的综述与发展

结构优化设计的综述与 发展 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

结构优化设计的综述与发展 摘要：结构优化设计，就是在计算机技术等高科技手段的支持下，为了提升机械产品的性能、工作效率，延长机械产品的工作寿命，对机械产品的尺寸、形状、拓扑结构和动态性能进行优化的过程。这是机械行业发展的必然要求，也是信息时代的必然要求。结构优化设计，必须在保证机械产品满足工作需要的前提下，通过科学的计算来实行。文章将简单对结构优化设计的发展状况进行介绍，列举几种优化设计方法，以及讨论未来优化的发展情况。 关键词：结构优化设计发展优化设计方法 1 结构优化设计 结构优化简单来说就是在满足一定的约束条件下，通过改变结构的设计参数，以达到节约原材料或提高结构性能的目的。结构优化设计通常是指在给定结构外形，给定结构各元件的材料和相关载荷及整个结构的强度、刚度、工艺等要求的条件下，对结构进行整体和元件优化设计。结构优化设计一般由设计变量、约束条件和目标函数三要素组成。评价设计优、劣的标准，在优化设计中称为目标函数；结构设计中以变量形式参与的称为设计变量；设计时应遵守的几何、刚度、强度、稳定性等条件称为约束条件，而设计变量、约束函数与目标函数一起构成了优化设计的数学模型。结构优化的目的是让设计的结构利用材料更经济、受力分布更合理。 结构优化设计根据设计变量选取的不同可以分为截面（尺寸）优化、形状优化、拓扑优化三个层次。尺寸优化是选取结构元件的几何尺寸作为设计变量，例如，杆元截面积、板元的厚度等等[1]。而形状优化是选取结构的内部形状或者是节点位置作为设计变量。拓扑优化就是选取结构元件的有无作为设计变量，为0-1型逻辑型设计变量。 2 结构优化设计研究概况与现状 结构优化设计最早可以追溯到17世纪，伽利略和伯努利对弯曲梁的研究从而引发了变截面粱形状优化的问题。后来Maxwell和Michell提出了单载荷仅有应力约束条件下最小重量桁架结构布局的基本理论，为系统地分析结构优化理论作出了重大的贡献。然而长期以来，由于缺乏高速可靠的计算手段和理论，结构优化设计一直无法获取较大发展。 到上世纪六十年代，有限元技术借助于计算机技术，得到了极大的发展。1960年Schmit在求解多种载荷情况下弹性结构的最小重量问题时，首次在结构优化中引入入数学规划理论，并与有限元方法结合应用，形成了全新的结构优化思想，标志着现代结构优化技术的开始[2]。 1973年Zienkiewicz和Campbell[3]在解决水坝的形状优化问题时，首次以节点坐标作为设计变量，在结构分析方面使用了等参元，在优化方法上使用了序列线性规划的方法。其后，众多的学者在此基础上，逐渐发展形成了使用边界形状参数化方法描述连续体边界的方法，即采用直线、圆弧、样条曲线、二次参数曲线、二次曲面、柱面等方式来描述边界。 1982年，Iman提出了设计元法。该方法把结构分成若干子域，每个子域对应一个设计元。设计元由一组控制设计元几何形状的主节点来描述，接着选择一组设计变量来控制主节点的移动。该方法可以有效地减少设计变量，但也存在网格畸形的缺点。 1986年Belegundu提出了基于自然设计变量和形状函数的形状优化方法[4]。他选择了作用在结构上的假想载荷等一系列自然变量，把由假想载荷产生的位移加到初始

压缩机选型设计规范

压缩机选型设计规范 （发布日期：2008-07-21） -- 1适用范围 本规范适用于房间空调器选用定速R22/R407C/R410A制冷剂压缩机时的设计。具体数值如与压缩机厂家提供的规格书有冲突部分，以相应的厂家提供的规格书为准。其它制冷剂压缩机可参考执行。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 7725 房间空气调节器 GB 12021.3 房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值 QMG-J11.009 家用产品试验指引 QMG-J21.001 房间空气调节器 QMG-J80.004 零部件耐候性试验和评价方法 QMG-J81.001 包装运输试验评价方法 QMG-J81.004 振动运输试验方法 QMG-J82.001 异常噪声检测、判定方法 QMG-J82.007 房间空气调节器凝露试验判定方法 QMG-J82.014 分体式空调器非标安装评价方法 QMG-J84.001 产品可靠性评定导则 QMG-J84.002 产品可靠性试验室评定方法 QMG-J84.006 整机一般环境长期运行试验规范 QMG-J85.004 家用空调和类似用途产品安全标准 3设计要求 3.1 压缩机选用参考： 3.1.1 对于压机本体能力的挑选要根据冷媒种类、设计要求的能效比、所用系统的大小等综合来决定。 （例如要开发EER为3.4的R22冷媒35机，要选的压机本体能力约为3500W，如是R410A 机型则可按下浮5%来选取） 3.1.2 压缩机必须预留有接地螺丝孔(一般为M4)。 3.1.3 对于T1工况机型：在满足整机能效要求情况下尽量选用转子式压缩机，能效实在满足不了才 用涡旋式压缩机。对于T3工况机型：尽量选用转子式压缩机，客户指定时才用活塞式压缩机。

级配碎石底基层施工施工方案

级配碎石（碎砾石）底基层施工方案 一、材料要求 1.用于底基层的级配碎石颗粒组成范围应根据不同的道路等级由37.5 ~ 19mm、19 ~ 4.75mm碎石及4.75mm以下石屑组配而成，单颗粒最大粒径不超过37.5mm，碎石中针片状颗粒总含量不超过20%，碎石中不应由粘土块、植物等有害物质，级配碎石所用石料的压碎值不大于35%，液限不大于28%，塑限指数不大于9。碎石应多棱角块体，软弱颗粒含量应不小于5%。 注：①示潮湿多雨地区塑性指数宜小于6，其他地区塑性指数宜小于9； ②示对于无塑性的混合料，小于0.075mm的颗粒含量接近高限； ③示底基层所列为未筛分碎石颗粒组成范围。 2.级配碎石也可用来筛分碎石和石屑组配而成 3.当缺乏石屑时，可以添加细砂砾或粗砂。 4.在组织现场施工以前，必须对拟采用的材料进行规定的基本性质试验，实验项目有颗粒

筛析、压碎值、级配碎石中0.5mm以下的颗粒的液限、塑限试验、含水量及重型击实试验。 二、施工方法 1.准备下承层 （1）下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱和压实度 （2）对土基用12~15t三轮压路机进行3~4遍压检验，在碾压过程中，如发现土过干、表层松散，应适当洒水，如土过湿，发生“弹簧”现象，应采用挖开晒干、换土、掺石灰等措施进行处理 （3）逐个断面检查下承层标高 （4）对于老路面，应检查其材料是否符合底基层材料的技术要求，如不符合要求，应翻松老路面并采取必要的处理措施 2.施工放样 （1）在老路面或土基上恢复中线，直线段15~20m设一桩，平曲线段每10~15m段设一桩，并在两侧路肩边缘设指示桩 （2）在两侧指示桩上用明显标志标出底基层边缘的设计高 3.级配碎石混合料拌合 级配碎石在碎石场集中拌合均匀 4.摊铺 （1）将混合料均匀地卸在路幅中央，路幅宽时，也可将混合料卸成两行，然后用平地机将混合料按松铺厚度摊铺均匀。压实系数应通过试验段确定，人工摊铺宜为 1.4~1.5，机械摊铺宜为1.25~1.35，摊铺厚度每层应按虚厚一次铺齐 （2）设一个三人小组跟在平地机后面，及时清除粗细集料离析现象，对于粗集料“窝”和粗集料“带”，应添加细集料，并拌合均匀，对于细集料，应添加粗集料，并拌合均匀，保持颗粒均匀，厚度一致，不得多次找补 （3）已摊铺的碎石，碾压时应断绝交通，保持摊铺层清洁 5.碾压 （1）整形后，当混合料的含水量等于和略大于最佳含水量时，立即用12t以上三轮压路机、振动压路机或轮胎压路机进行碾压。遵循先轻后重的原则进行碾压。每层压实厚度不超过15~18mm，用重型压路机碾压时，每层压实厚度不超过20cm （2）直线和不设超高的平曲线段，由两侧向中心碾压，设超高的平曲线，由内侧向外侧碾压

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛 2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

矿质混合料组成设计

1. 矿质混合料组成设计 有两种方法进行组成设计：试算法和图解法。 ?试算法 1. 试算法的基本原理 首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由对这一粒径占优势的一种集料组成，其他集料不含这一别试探各种级料的大致比例，不合适再进行调整，逐步接近，最终达到符合要求的集料的配合比 2. 步骤及方法 将A、B、C三种集料配成M级配的矿料：(表9.6.1) mai X+ mbi Y+ mci Z=Mi。Mi-混合料M在I粒级上的含量，mai, mbi, mci -A、B、C在Ⅰ粒级 ①求X：选取A料占优势的粒径Ⅰ(mm)，令 mbi = mci =0，则 X= Mi / mai。 ②求Z：选取C料占优势的粒径j(mm)，令mbi = mci =0，则X= Mi / mai。 ③求Y：Y=100-X-Z 。 ④核对：按 mai X+ mbi Y+ mci Z=M 逐级核对。不符合要求，应对X、Y、Z比例进行适当的调整 i 集料满足混合矿料的级配要求。 ?图解法 适用于多种集料组成的矿料配合比设计。 1. 基本原理: 把设计要求矿料的级配，按所采用各种集料的粒径范围分成几个区段，然后令各种集料的含量（求的级配中各相应区段的颗粒含量(%)。 2. 已知条件 ① 各种集料筛分析结果→各级料的通过百分率→级配曲线；

② 按技术规范要求的合成级配范围→合成级配的通过百分率中值。 3. 设计步骤 ①绘制坐标图：绘制长方形图框，坐标纵坐标为通过百分率。对角线作为合成级配中值。横坐横坐标确定方法：据合成级配中值要求的各筛孔通过百分率，从纵坐标引平行线，与对角线交点横坐标交点，为相应筛孔的孔径位置。 ②绘制级配曲线：将各集料的级配曲线绘制在上述坐标图上。 ③ 确定各相邻级配曲线的关系：相邻级配曲线重叠（A与B）、相邻级配曲线相接（B与C）、相离（C与D）。 ④确定各集料的用量。 2. 沥青最佳用量的确定 沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定。 根据规范推荐的沥青的用量范围，每隔0.5%为一组，选用5个以上的沥青用量，各制备马歇尔试 测试各组试件的技术指标 ( Sm(0), f, V v, S m)。 建立沥青用量－技术指标关系曲线。 根据标准要求，在各关系曲线上确定性能合格的沥青用量范围，取其中值为沥青最佳用量。 繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果如下表9.6.2所示。

设计选型手册

1 电气火灾监控系统简介 电气火灾监控系统（Alarm and control system for electric fire prevention，简称EFP-ACS）用于在线检测AC220V/380V配电线路的剩余电流(即漏电电流)，当被监测的任一回路漏电电流超过漏电报警值时，系统立即发出声光报警信号，显示漏电电流大小，指示漏电方位。安装电气火灾监控系统能有效预防因漏电导致接地电弧短路、过流、过温所引起的电气火灾。 电气火灾监控系统由监控探测器(EFP-CLD)与监控设备(EFP-ACN)组成，如图1所示。探测器采用剩余电流互感器（ZCT）检测配电线路的漏电电流，并把相关信息经总线传送至监控设备；监控探测器也可具有检测温度或相线电流的功能。监控设备安装在值班室,实时接收探测器发送的漏电报警或故障信息，具有声光报警、数字显示、数据储存、查询、打印输出、报警信号输出及控制信号输出等功能。 剩余电流互感器（ZCT）电流互感器（CT） 温度传感器（PT）监控设备…●● ●● 漏电探测器温度探测器电流探测器总线 （n台）（n台）（n台） 图1电气火灾监控系统（EFP-ACS）组成示意图 对于有多个变电室的大型用电单位或群楼组成的大型建筑，可设置多个电气火灾监控子系统,将各子系统的报警信号传送给总值班室的计算机，构成计算机集中管理系统，如图2所示。 计算机 监控设备1 监控设备2 监控设备3

2 DT-200系列电气火灾监控探测器 监控探测器按检测功能可分为三类： ⑴ 剩余电流式监控探测器：由剩余电流互感器和探测器本体组成,用于检测配电线路的漏电电流。 ⑵ 漏电和温度监控探测器：将剩余电流式监控探测器和测温式监控探测器合为一体, 同时检测漏电和温度。 ⑶ 漏电和电流监控探测器：在剩余电流式监控探测器基础上增加电流检测功能,同时检测1路漏电和三根相线电流。 监控探测器可以单独使用,也可以和电气火灾监控设备或报警盒联网构成系统。 2.2 产品一览表 表1 型 号 监测功能 特征、外形及尺寸 DT-200/01 监测1路漏电 ·高160×宽210×厚54（㎜） ·壁挂安装 ·配置1个剩余电流互感器 DT-200/04 DT-200/04W 监测4路漏电 同时监测漏电和温度，任意组合 为4路(部位) ·高160×宽210×厚54（㎜） ·壁挂安装 ·配置4个剩余电流互感器 ·配置剩余电流互感器和温度传感器，合计4个 DT-200/04-M DT-200/04W-M 监测4路漏电 同时监测漏电和温度，任意组合为4路(部位) ·高130×宽102×厚56（㎜） ·导轨安装 ·配置4个剩余电流互感器 ·配置剩余电流互感器和温度传感器， 合计4个

5 水泥稳定碎石底基层基层施工方案

附件5 水泥稳定碎石底基层、基层施工方案 １工程范围 Ｋ０+000—K４9+９5７.732望东长江公路大桥北岸连接线高速公路,路线全长4９.958公里。主线路面底基层采用低剂量水稳碎石厚度20厘米，基层采用3８cｍ厚的水泥稳定碎石。 ２应用标准和规范 2.1中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》ＧB 30９5－96 2.2中华人民共和国行业标准《公路路面基层施工技术规范》JTJ ０３４-2０00 ２.3中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTＧF8０／1－２０04 2.４中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ 0７6-95 ２.５中华人民共和国行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ0５7—94 3 施工准备 ３.1 技术准备 ３.1.1集中技术人员进行图纸会审,熟悉各部结构，确定合理的施工工艺。 3.1.２对全线的导线点、水准点进行加密、复测，精度符合规范要求。 3.1.3选定料场,进行配合比试验，并进行优化设计,确定合理的配合比。 3.１．４详细了解现场施工环境，编制切实可行的施工方案,并详细进行技术交底。 3.1．5做好安全防卫和安全技术交底工作，避免天气、施工机械等对生产人员的生命财产够成威胁。 3.1.6制定关键工序控制措施、冬雨季施工措施及夜间施工措施。 3.1.7对下承层进行验收,必须在其满足规范要求后才能进行下道工序施工。 3.１.8测量放样，直线（或大半径圆曲线)段每１0m放一中桩、边桩，小半径曲线处（匝道)每5m放一中、边桩，测量其高程并计算其要求调整的高度，做为钢丝基准线的标准。 3.2施工设备 3.２.1生产设备：水稳拌合站、满足水稳拌合站产量的装载机。

结构优化设计大作业(北航)

《结构优化设计》 大作业报告 实验名称: 拓扑优化计算与分析 1、引言 大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。

2、拓扑优化研究现状 结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年Xie.Y.M和Steven.G.P 提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。目前常使用的拓扑优化设计方法可以分为两大类：退化法和进化法。结构拓扑优化设计研究，已被广泛应用于建筑、航天航空、机械、海洋工程、生物医学及船舶制造等领域。 3、拓扑优化建模（SIMP） 结构拓扑优化目前的主要研究对象是连续体结构。优化的基本方法是将设计区域划分为有限单元，依据一定的算法删除部分区域，形成带孔的连续体，实现连续体的拓扑优化。连续体结构拓扑优化方法目前比较成熟的是均匀化方法、变密度方法和渐进结构优化方法。 变密度法以连续变量的密度函数形式显式地表达单元相对密度与材料弹性模量之间的对应关系，这种方法基于各向同性材料，不需要引入微结构和附加的均匀化过程，它以每个单元的相对密度作为设计变量，人为假定相对密度和材料弹性模量之间的某种对应关系，程序实现简单，计算效率高。变密度法中常用的插值模型主要有:固体各向同性惩罚微结构模型(solidisotropic microstructures with penalization，简称SIMP)和材料属性的合理近似模型(rational approximation ofmaterial properties，简称RAMP)。而本文所用即为SIMP插值模型。

设计与选型

设计与选型 1. Web MVC Framwork： SpringMVC3.0 Restful的风格终于回归了MVC框架的简单本质，配 合JPA2.0，开发效率十分高，对比之下Struts2概念太复杂更新又太懒了。SpringMVC3.0风格 简洁明了，学习成本较低，开发效率较高，运行速度较快。 Strus2 VS Spring MVC 3 struts2框架是类级别的拦截，每次来了请求就创建一个Action，然后调用setter getter方法把request中的数据注入 struts2实际上是通过setter getter方法与request打交道的 struts2中，一个Action对象对应一个request上下文 Spring MVC 3不同，Spring MVC 3是方法级别的拦截，拦截到方法后根据参数上的注解，把request数据注入进去 在Spring MVC 3中，一个方法对应一个request上下文 struts2是类级别的拦截， 一个类对应一个request上下文， Spring MVC 3是方法级别的拦截，一个方法对应一个request上下文，而方法同时又跟一个url 对应 所以说从架构本身上 Spring MVC 3就容易实现restful url ，而struts2的架构实现起来要费劲，因为struts2 action的一个方法可以对应一个url ，而其类属性却被所有方法共享，这也就无法用注 解或其他方式标识其所属方法了 Spring MVC 3的方法之间基本上独立的，独享request response数据，请求数据通过参数获取，处理结果通过ModelMap交回给框架，方法之间不共享变量 而struts2搞的就比较乱，虽然方法之间也是独立的，但其所有Action变量是共享的，这不会影响程 序运行，却给我们编码 读程序时带来麻烦 Spring MVC 3的验证也是一个亮点，支持JSR303 ，处理ajax的请求更是方便 只需一个注解 @ResponseBody ，然后直接返回响应文本即可 Template：JSP2.0且尽量使用JSP EL而不是taglib，Freemarker们始终有点小众, 而Thymeleaf与美工配合度非常高，可惜也是太少用户了。 Layout Decoration： Tiles的配置都太复杂了，SiteMesh2好些。 Javascript Library： jQuery 是目前最流行的 JavaScript 库，随大流用了JQuery。其实Dojo的面向对象语法更优美，但用户数和插件社区差了点。 随着互联网技术以及HTML5的发展，越来越多的应用开始注重用户体验（与用户之间的交互），这也给了JavaScript/jQuery一个急速发展的时机。 jQuery越来越受到开发者的欢迎，这是有依据的： ?互联网中近一半的网站都使用了jQuery； ?一项调查表明74%的移动web开发者使用了jQuery。 https://www.wendangku.net/doc/0514304806.html,近日发表了一篇调查报告称，在过去的一年中，在排名前100万的网站中，每4

天然砂砾底基层施工工艺

天然砂砾底基层施工工艺 一、工程简介 新疆某高速公路项目起点K452+300，终点桩号K500+000，路线全长47.7 公里，设计行车速度：120公里/小时，路基宽度：28米全线按双向六车道一级公路标准。 二、编制依据 1、《两阶段施工图设计》 2、《实施性施工组织设计》 3、《施工合同》 4、《公路工程设计标准》(JTGB01-2003) 5、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）； 6、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）； 7、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）。 三、天然砂砾底基层混合料组成设计 底基层是道路的主要承载部位，其质量的好坏将影响沥青路面的强度、使用质量和使用寿命。因此，底基层结构材料必须有足够的强度和刚度，足够的稳定性和足够的抗冲刷能力。 本项目底基层使用的材料左幅为天然砂砾底基层，右幅为掺加2%的水泥天然砂砾底

基层。正式施工前要进行天然砂砾底基层混合料组成设计，就是按照设计和《规范》对天然砂砾原材料的技术要求，结合当地的实际情况，去选择符合要求的各种规格的集料和水泥结合料。通过试验确定各种集料的掺配比例，确定结合料的种类和使用数量，以及混合料的最大干密度、最佳含水量和强度等。通过材料组成设计，能保证所设计混合料的各项技术指标都满足设计要求，能保证实际使用的材料符合规定的技术要求，并能通过对集料级配的优化，确定最佳的水泥用量，降低施工成本。 1、材料 1.1水泥 按照《规范》要求，水泥稳定碎石可用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥、强度等级为32.5级或42.5级的矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥，但不能选用快硬、早强和受潮变质的水泥。选用水泥初凝时间不得短于3h，终凝时间不宜短于6h。水泥的强度等级宜采用32.5级。施工中，按照上述要求，结合当地的实际情况初步选定水泥的种类，然后按照《公路工程水泥混凝土试验规程》检验所选水泥的各项指标。水泥的主要试验项目有：a、安定性试验；b、细度试验、标准稠度试验；c、初凝、终凝时间； d、胶砂强度。 根据天然砂砾的选用标准，按照业主的要求，结合水泥厂家生产情况和试验室试验结果，我标段天然砂砾底基层选用新疆天山水泥股份有限公司产的，其初凝时间大于4h，终凝时间大于6h。安全性及强度符合GB175-1999要求。 1.2水

基于有限元分析的结构优化设计方法的研究_李曼丽

基于有限元分析的结构优化设计方法的研究 The research of a structure optimization design method based on FEA 李曼丽，杨志兵 LI Man-li ，YANG Zhi-bing （北京理工大学 机械与车辆学院工业工程研究所，北京 100081） 摘 要：提出一种新的结合有限元分析和参数化建模的结构优化设计方法，并利用单参数分析和多参数 分析进行阐述。在该方法中，首先建立产品的参数化FE模型，实现修改参数后自动更新产品模型并进行计算；其次利用二次开发设计用户界面，通过单参数分析评价各参数对产品结构性能的影响程度，通过多参数分析在修改两个参数的条件下，基于权衡研究找出产品结构最佳优化方案；最后提出一种根据权重评价多参数修改条件下的设计方案的思路。 关键词：结构优化设计；有限元分析；参数化FE模型 中图分类号：TH122;TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2013)09(下)-0123-04Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2013.09(下).37 收稿日期：2013-05-21 作者简介：李曼丽（1990 -），女，河南周口人，硕士，研究方向为CAD/CAE 。 0 引言 如今，竞争日趋激烈的环境迫切需要企业快速开发出高质量的产品，为了在降低成本同时改善产品的性能，对产品进行结构优化设计是具有实际意义的。结构优化是在满足最优结构性能时能自动生成机械零件设计的一种方法，它能够在成本较低的情况下满足设计要求。最优结构性能可能是产品的质量较轻或者便于操作者使用[1] 。 在过去的一段时间内，很多学者对机械产品如液压挖掘机、飞机零件等的结构优化设计做了一些研究[2]，验证了有限元分析（FEA ）在分析产品结构性能时所体现的重要意义的意义。FEA 是对已知工作载荷和边界条件下的结构强度计算的最强大的一门技术。随着并行工程以及DFX 技术的发展，FEA 已成为设计过程中的关键步骤。最初FEA 只是用来在设计最后验证设计的合理性，现在已经应用到设计整个过程，尤其是在上游设计阶段[3]。 然而，传统用于结构优化的FEA 技术需要花费大量的时间，不能满足快速响应的需求，因此关于FEA 的进一步的研究目前引起了学术界的注意。Qiao L.H.等提出了一种基于工程仿真的混合优化设计方法，并以钳臂为例进行验证该方法[4]。通过总结前人的研究成果，其中一些研究也提出了参数建模方法，可以有效减少设计时间，并提高设计质量。Liu Z.C.等同归对VC+ +和ANSYS 的APDL 语言进行结合开发，完成了YJ32液压机下梁 的有限元优化设计[5]。基于有限元分析和参数化建模这两个基本理论，本文提出了一种结构优化设计方法，可以帮助设计者短时间内找出产品的最优设计，最后以电焊钳钳臂为例验证该方法的有效性。 1 基于FEA 的强度分析 强度是产品设计过程中最基本的设计要求，为了测试产品是否能够承受工作载荷，需要进行有限元分析得到最大应力和最大位移，并与产品所用的材料性能进行比较。另外，设计者可以考虑采用加强筋或加强套，或者改变关键尺寸来提高产品的强度。通常情况下，有加强筋的钳臂可以承受更大的负载，直径尺寸大一些的使用寿命较长，但同时重量也增大，因此设计者要对强度和重量进行权衡，找到最优设计。强度分析被广泛用于获得特定负载条件下的结构的最佳强度/重量比。 Zhang B.等利用FEA 技术，通过参数研究方法分析内燃机的气缸盖直径这一关键参数，验证了气缸盖的结构设计中存在一个理想的参数匹配点[6]。参数和最大应力之间的匹配关系有助于产品设计。本文从两个方面阐述了一种新的结构优化设计方法：单参数分析和多参数分析。 1）单参数分析 产品结构的很多参数都会影响结构性能，并且影响的程度不同。因此，可以通过单参数分析方法找出相对重要的影响参数。在固定其他参数

板式换热器选型设计原则及方法

板式换热器选型设计原则及方法 单板面积的选择一般板式换热器选择首先是按流速确定角孔直径，角孔处流速一般控制在6m/s，当板片角孔确定后，板片的系列就能确定了。角孔直接一定的情况下，不同的制造商有不同板型，有的就一～种，有些较多。我知道的有一公司，在100mm角孔直接下，有多达7种板片。面积大小有3个规格，流道宽度有2个。至于单片面积的大下，我的经验是在满足工艺要求的情况下，应从价格上考虑。从单片面积的造价比，越大越便宜，但是整机价格得考虑框架的价格，所以而个应综合考虑。单片面积小，框架价格低，但是板片单价高。并且单片面积太下，处除了占地大，一般也难达到单流程的板片布置。（2）板间流速的选取基本同意楼主的观点，一般0.2m/s是下限，但是上限0.8m/s好象稍低了。不过这得看制造商的板片波纹。（3）流程的确定补充楼主观点：板式换热器流程在工业上一般都布置成单流程，这样在检修时可不用拆处接管。在卫生和食品上，多流程的应用较多。因为换热器一般都比较小。（4）流向的选取一般的板式换热器都是取纯逆流布置的。 可拆式板式换热器在换热站的应用情况 加热载体为 1.1MPa、230℃的蒸汽；供暖载体为热水,供水温度为92℃,回水温度为70℃,供水压力为0.5MPa、回水压力为0.14MPa。因原管壳式换热器设备陈旧,维修量大,并且蒸汽的消耗量有逐年递增的趋势。于是在2006年大修期间,将原管壳式换热器改造成板式换热器。1、板式换热器 板式换热器(plateheatexchangers,简称PHE)是一种新型高效换热器。其发明始于1872年,最初主要用于食品工业,后来逐渐扩大至造纸、医药、冶金、矿山、机械制造、电力、船舶、采暖及石油化工等其它工业领域。目前世界较知名的板式换热器生产厂家有瑞典的Alfa-laval(阿法拉伐)、SWEP(舒瑞普)、德国的GEA公司、英国的APV、日本的Hisaka(日版制作所)等。板式换热器由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成,由于其特殊结构,使得板式换热器具有以下优点。 1.1 、总传热系数高,设备占地面积小 板式换热器的板片一般制成槽形或波纹形,介质在流道内的流动呈复杂的三维流动结构,其流动方向及流动速度均不断变化,造成很大的扰动,在低雷诺数(一般Re=50~200)下即可诱发湍流(而列管式换热器则要求雷诺数达到2000以上)。由于大的扰动减薄了液膜的厚度,可防止杂质在传热面上沉积粘附,从而减小污垢热阻,加之板片厚度仅0.6~0.8mm,热阻较小,另外在板式换热器中,冷热流体分别从板片的两侧通过,流体流道较小,不会出现象管壳式换热器那样的旁路流,故总传热系数较高。若以水/水为传热介质,板式换热器的总传热系数可达8360~25080kJ/m2•；h•；℃为管壳式换热器传热系数的3~5倍,但其设备体积仅为管壳式换热器的30%左右。 1.2 、传热效率高。板式换热器的传热效率非常高,国际上已有多家公司能提供最小对数平均温差△Tm=1℃的板式换热器产品。但冷热物流最小对数平均温差过小将导致换热器的换热面积很大,从工程应用角度而言并不经济。 1.3 、对数平均温差大。提高传热对数平均温差是强化传热效果的重要手段。流体的流动方向和方式都会影响对数平均温差。板式换热器内流体的流动总体上呈并流或逆流的方式,其传热平均温差的修正系数通常为0.95左右。而在管壳式换热器中,两种流体分别在壳程和管程内流动,总体上是错流的流动方式,即在壳程为混合流动,在管程为多股流动,所以传热平均温差的修正系数一般较小(约0.8左右)。 1.4 、组装灵活,操作弹性大。使用维修方便板式换热器由若干张板片组装而成,只需增、减板片的数量即可方便地调节换热面积的大小,因此使用非常灵活,操作弹性大,并且不象管壳式那样,需要预留出很大的空间用来拉出管束检修。而板式换热器只需要松开夹紧螺杆,即可在原空间范围内100%地接触倒换热板的表面,维修方便。 2 、板式换热器的适用条件及应用于换热站的实施方案 板式换热器虽然具有以上优点，但它并不能完全取代管壳式换热器。一方面是因为板式换热器对介质的洁净程度要求较高，它要求介质中杂质颗粒直径小于 1.5~2mm;另一方面是因为早期的板框式换热器(俗称可拆式板式换热器)只能适用于工作压力小于 1.6MPa、工作温度介于120~165℃之间的工况。 因换热站热源采用的是 1.1MPa;230℃的过热蒸汽，受密封垫片的耐温限制(普通EPDM垫片耐温150℃，耐高温的EPDM垫片耐温