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航天工業(yè)論文范文1

［論文摘要］在高校英語教學中確立合作學習的教學模式，提高大學新生的合作意識，培養(yǎng)他們的自主學習能力，以適應大學英語學習，從而更加有效地參與合作學習，養(yǎng)成英語自主學習的習慣，可以為其今后乃至終身學習打下良好基礎。文章根據(jù)合作學習與自主學習的理論及調查研究結果，提出了在合作學習模式下培養(yǎng)大學新生自主學習能力的策略。 

 

教育的根本目的是使學生成為有效的學習者。現(xiàn)代教育觀念強調：教育要以學生為本，倡導學生合作學習與自主學習，培養(yǎng)學生終身學習的能力。大學新生基本處于18歲左右，凡事容易以自我為中心，很難接受他人的意見和建議，個性張揚，自我表現(xiàn)欲望明顯，缺乏合作意識；由于間歇性心理，加之沒有明確的學習目標，缺乏學習策略，他們很難進行有效的自主學習。 

一、語言學習中的合作學習與自主學習 

根據(jù)交際性語言教學理論，語言教學本身就是在進行思想交流和信息傳遞，語言教學的過程和目的是培養(yǎng)學生的語言交際能力，學生只有通過語言實踐才能獲得語言能力，因而只有體現(xiàn)語言教學的交際性和實踐性，才能使學生處于語言教學的主體地位。 

王坦認為，合作學習是一種以學生為中心、以小組活動為基本教學模式，系統(tǒng)地利用教學動態(tài)因素之間的互動來促進學習的教學理論和策略體系，確切地說，它是指在傳統(tǒng)的課堂教學中，借助異質小組的基本形式，通過小組同伴的溝通與交流，以小組目標達成為標準，以小組總體成績?yōu)樵u價、獎勵依據(jù)的教學策略。課堂合作學習鼓勵同伴以相互交流、彼此接納、取長補短的方式進行學習，視同伴為一種學習資源。一種教學理論只有構建起與之相適應的教學模式，才能有效地轉化為教學實踐。教師將合作學習理論作為指導，結合教學實際，構建起以合作學習為特征的教學模式，合作學習的基礎就是個體獨立學習，自主學習具有不可替代的作用。在合作學習模式下，學生的自主學習能力將起到重要作用，培養(yǎng)學生自主學習能力顯得尤為重要。自主學習是指學習者管理自己學習的能力，即學習者根據(jù)自身條件和需要自主確定學習目標和計劃，選擇合適的學習策略，以自己的學習過程為監(jiān)控對象，并對學習結果進行評價與反思。自主學習就是要改變傳統(tǒng)教學中學生的客體性、受動性和依賴性，進而激勵學生的主體性、能動性和獨立性。holec 最早將自主學習引入外語學習。 

在合作學習模式下實施自主學習的大學英語課堂中，更加重視交際性教學，教師與學生是交際性教學的兩個主體，通過教師的合理引導，在合作學習模式下實施自主學習可以最大限度地發(fā)揮大學生作為語言教學主體的主觀能動性，滿足他們的交際需求，促使他們通過語言實踐和人際合作來培養(yǎng)和發(fā)展英語實際運用能力。 

二、大學新生自主學習能力的現(xiàn)狀調查 

在基礎教育階段，由于應試壓力，教師往往采取傳統(tǒng)教學模式，教師或教材是學生學習信息的主要來源，學生處在被動學習的地位。高等教育階段，由于大班教學形式的普遍存在（班容量大：70～150人；英語專業(yè)的班容量也由原來的10余人增加至30～50人）和英語課時數(shù)逐漸減少等諸多原因，為了既能彌補課堂教學的不足，又能發(fā)揮課堂教學的優(yōu)勢，教師試圖努力為學生打造合作學習的平臺。以北華航天工業(yè)學院為例，英語教學中將學生劃分為5～7人的學習小組，以小組合作學習的模式開展英語教學。 

由于大學新生在語言學習需求、學習動機、學習風格、學習情感、語言監(jiān)控行為等諸多因素存在差異，這就要求我們針對學生的特點采取更靈活多樣的教學方法，為學生提供更多的自由和選擇，這就意味著要提倡自主學習。本課題的研究對象為北華航天工業(yè)學院一年級新生。北華航天工業(yè)學院是一所以工科為主的二本院校，生源大多來自農(nóng)村，學生在英語學習方面存在很多問題，例如英語基礎比較薄弱，英語學習偏重應試，對語言的實際應用能力較差，特別是口語表達與聽力環(huán)節(jié)存在很大缺陷，缺乏良好的英語學習習慣等。 

根據(jù)筆者對該群體自主學習能力的調查顯示，存在如下問題：（1）部分學生對自主學習態(tài)度不太明確，將學習責任轉嫁到教師身上，對教師依賴性很強；（2）缺乏對學習活動的明確指向和具體目標；（3）英語學習觀念存在片面、錯誤理解；（4）對學習策略的不了解導致大部分學生不能自覺地使用正確的學習策略；（5）對自己的學習狀況缺乏客觀科學的評價。 

三、合作學習模式下的大學新生自主學習模式的實踐應用 

在北華航天工業(yè)學院外語系，新生自入學開始就被分為4～6人的學習小組，以小組工作的形式開展合作學習。每個小組均設組長、秘書各一名，組長負責組織協(xié)調小組活動，安排小組活動計劃，秘書由小組各成員輪流擔任，負責記錄小組活動過程，書寫活動總結與評價。 

在課堂教學中，基于合作模式的自主學習充分體現(xiàn)了語言教學的交際性原則，學生在小組合作學習的模式下進行目的性更強的自主學習。以寫作課為例，教師講解寫作技巧，并向全班布置題目，學生個人獨立完成寫作，小組成員之間相互批改后，經(jīng)小組討論，發(fā)現(xiàn)、總結本組成員寫作的優(yōu)點及不足，形成小組報告，以上交報告或小組展示的形式完成本次作業(yè)。在整個活動流程中，充分調動了小組所有成員的積極性，在完成個人任務的基礎之上，分享學習同伴的學習資源與成果，對學生讀寫能力提高均有幫助。在視聽說課程教學中，采用小組活動的形式，教師在播放完教學視頻后，要求學生在小組內進行分析、討論、總結，再以小組為單位進行全班范圍內的討論與總結。這樣就要求學生首先根據(jù)個人的基本情況，進行目的性很強的自主學習，然后再與小組成員及其他小組分享學習成果，大大提高學習效率。 

 在第二課堂活動中，合作學習模式也在充分尊重學生個體差異的前提下進行，有效幫助學生的自主語言學習。以北華航天工業(yè)學院外語系每年舉辦的中外文化交流周活動為例，每年學院會組織一定規(guī)模的（15～20人）來自各行業(yè)的外國友人來校進行為期一周的文化交流，活動包含講座、座談、小組討論、游覽、告別晚會等形式。同學們以小組為單位與外國友人進行交流，每個小組討論的話題均不相同，要求學生在完成個人學習交流任務的同時與其他小組成員共同完成學習任務。在交流周結束晚會上，學生根據(jù)各自特點編排的英語短劇、英語歌曲等節(jié)目，充分展示與鞏固了課堂教學成果。 

四、合作學習模式下大學新生自主學習能力的培養(yǎng)策略 

大學新生普遍存在對大學學習模式的不適應。調查顯示，大學新生需要大學一年級的近1/4的時間調整才能適應這種新型的教學模式，而一年級正是學習策略發(fā)生變化的關鍵時期。 

經(jīng)調查研究并在北華航天工業(yè)學院進行實踐教學之后，筆者認為在合作學習模式下培養(yǎng)學生的自主學習能力應遵從課堂交際的原則，尊重學生的主體性，承認學生的個體差異，重視學生學習過程中的情感因素。應在如下幾方面進行培養(yǎng)：

 1.教師在新生正式開課之前就應做好準備。針對新生入學的心理狀態(tài)為新生制定英語課堂合作學習與課下自主學習的策略，對新生給予必要的培訓，并在學期開始階段不斷與學生進行交流，了解學生的學習狀況。以北華航天工業(yè)學院外語系為例，在新生入學時，根據(jù)學生的基本狀況與摸底考試情況將學生分為十人左右的小組，每一小組指派一位導師對學生進行有針對性的指導，幫助新生盡快適應大學學習的新模式。 

2.在課堂教學中，將學生劃分為較為固定的學習小組。根據(jù)小組情況與教學目標明確教師教學目標，學習小組內化學習目標，學生形成個體目標。學生只有在目標明確的情況下才能自覺、主動地投入學習。大學生在進校之初，教師應著手培養(yǎng)學生的自主學習能力，有意識地讓學生學會確立學習目標、擬定學習計劃、選擇學習方式、監(jiān)控學習過程、調整學習狀態(tài)，從各方面管理自己的學習。 

3.教師進行學習策略訓練，幫助學生自覺使用學習策略。根據(jù)rod ellis的觀點，學習策略包括：認知策略、元認知策略、資源管理策略。教師應根據(jù)學生的個體差異，在教學過程中將英語教學與學習策略的培訓有機地結合起來，喚起學生的策略意識并加強對學習策略的指導。實踐證明，策略培訓對激發(fā)學生學習的動機，提高學生的認知和元認知水平，優(yōu)化學習方式，增強學生的自我控制能力以及提高學生的學業(yè)成績等各方面都具有積極的作用。 

4.教師要特別注意對合作學習小組的評價，小組成員之間互相評價以及小組學生的自我評價。在合作學習模式下的自主學習模式應用的整個過程中，這種評價應貫穿于整個教學過程中。以北華航天工業(yè)學院外語系為例，對學生個體的評價分散在教學過程中的不同階段，教師在了解學生具體情況的基礎上，根據(jù)課前學生所設置的學習目標、學生的英語學習態(tài)度、學生所完成的學習任務、學生所取得的學習成果、學生上一階段與本階段學習情況的變化以及學生之間的同伴評價等作為重要參考為每個學生進行最終評價。 

5.在評價結束之后教師應反饋學習情況、反思教學目標，學生應反思學習過程，調整學習目標。學生在學習任務結束時反思自己的學習過程，是自主學習策略中元認知策略的重要組成部分，也是自主學習過程中很重要的一環(huán)。調查顯示，學生反思是學生在整個學習過程中最容易忽視的一部分，教師應在整個教學過程中幫助提升學生的反思意識，不斷根據(jù)自身的變化調整學習目標的設定。 

合作學習與自主學習既相對獨立地發(fā)揮著各自作用又能夠相互補充，形成自主學習與合作學習的互動，從而促進學生外語學習的發(fā)展。把合作學習模式下針對大學新生這一特殊群體英語自主學習能力的培養(yǎng)這一觀念引入大學一年級英語教學當中，在英語教學中確立小組合作模式，運用形成性評價策略，從培養(yǎng)和提高大學新生合作意識、元認知及資源管理策略入手，逐步引導學生參與小組活動，制訂自主學習方案，適應大學英語學習，更加有效地參與合作學習，進而養(yǎng)成英語自主學習的習慣，為今后乃至終身學習打下良好基礎。 

 

［參考文獻］ 

［1］王坦.合作學習的理念與實施［m］.北京：中國人事出版社，2002. 

 ［2］尹靜.培養(yǎng)大學生英語自主學習的能力［j］.海南師范學院學報，2003（4）. 

 ［3］尹靜.淺論元認知能力培養(yǎng)及其調研分析［j］.現(xiàn)代教育科學高教研究，2004（12）. 

［4］孫冬慧，李新民.英語自主學習能力及其自變量研究［j］.教育探索，2009（6）. 

［5］李瑞，李麗娟，馬建桂.培養(yǎng)學生英語自主學習能力的教學策略研究［j］.教育探索，2009（11）. 

航天工業(yè)論文范文2

關鍵詞：多用戶檢測，串行干擾刪除

 

多址干擾（MAI）是限制CDMA系統(tǒng)容量的一個關鍵因素。為了減小MAI的影響，多用戶檢測（Multi-User Detection，MUD）技術應運而生。其中一種重要的算法就是干擾刪除多用戶檢測算法，該算法是根據(jù)各個用戶已判決的信號再生多址干擾，并在總接收信號中將各類多址干擾相消。串行干擾刪除（Successive Interference Cancellation, SIC）利用已判決的用戶信號再生干擾然后相消以有利于其他未判決用戶的檢測。

（一） 串行干擾刪除多用戶檢測原理

步驟：

1、 按照用戶信號功率從大到小進行排列，分別編號為用戶1、用戶2、用戶3……；

2、 用常規(guī)的解調方法（如：匹配濾波）將用戶1解調出來；

3、 從總的接收信號總減去用戶1重構的最強用戶干擾，將用戶2解調出來；

4、 用戶3的信號減掉用戶1、用戶2的干擾，

……

按此順序下去恢復所有的用戶

【文獻1】其原理結構圖如下

圖1：SICMUD基本原理圖

通過上述過程可以看出，

1）串行干擾消除按信號功率從大到小依次相消，其性能很大程度上取決于用戶接收信號的功率分布，用戶接收信號的功率分布差別越大，性能提高就越明顯。首先，信號最強的用戶解調得到的可靠性最高；其次，從總信號中將最強用戶信號先檢測出來，對其他用戶的收益最大，這是由CDMA系統(tǒng)的特性決定的。CDMA是自干擾系統(tǒng)，因此，把信號最強的用戶檢測出來的同時也減小了對其他用戶的干擾。這種算法的結構導致最強用戶在抗多址干擾方面沒有得到任何改善，而對最弱的用戶來說，它在抗多址干擾方面獲得很大改善。同時這也導致SIC檢測有一個顯著的缺陷，就是它的性能在很大程度上取決于初始數(shù)據(jù)估計的可靠性。也就是說如果用戶1和用戶2功率差別不大，或者對用戶1的估計值與真實值差別比較大，則會使系統(tǒng)誤差較大。此外，每一級的檢測錯誤將會在以下各級中累加，它會嚴重影響整個系統(tǒng)的檢測性能。

2）在串行干擾刪除檢測器中，由于每解調一個用戶便會引入一定的處理時延，當用戶較多時，時延將累積到系統(tǒng)難以忍受的地步。因此，在SIC方案中，每個分組的用戶不宜取太多，一般取4個用戶即可。SIC可用于同步CDMA，也可用于異步CDMA中。

3）串行干擾刪除需要對用戶的功率進行排序。在無線衰落信道中，用戶信號功率是變化的，此時需要重新排序。因此，必須在信號功率排序的速度和能夠接收的運算復雜度之間進行權衡。

4）串行干擾刪除需要估計用戶信號的延時、幅度和相位。

5）串行干擾刪除結構簡單，運算復雜度與用戶數(shù)呈線性關系。

多用戶檢測中的干擾刪除算法充分利用了多個用戶的信息，并且工程實現(xiàn)相對簡單。存在的問題是：對干擾的估計要求相當準確，否則干擾刪除的效果會大大削弱甚至使系統(tǒng)惡化。

參考文獻：

【1】 牛凱等 編著. 移動通信原理.電子工業(yè)出版社，2006.

【2】 彭岳星. 寬帶CDMA移動通信中的聯(lián)合檢測技術.東南大學博士論文，2004.

【3】 劉向東、顧學邁. 第三代移動通信系統(tǒng)中非線性多用戶檢測技術.華北航天工業(yè)學院學報 Vol.14 No.1 Mar.2004.

航天工業(yè)論文范文3

[關鍵詞]傳輸線 無源互調 無線通信

1. 印刷傳輸線PIM的模型分析

現(xiàn)在分析一種具有弱分布式非線性阻抗的傳輸線模型（如圖a所示），線路用電壓為V，內阻為Zs的雙音信號發(fā)生器激勵，終端負載阻抗為ZL，并假設終端是線性的。

圖a 非線性傳輸線模型

在具有弱分布式非線性電阻的傳輸線中，電磁波的傳播規(guī)律可由電壓 和電流 的電報方程來表示[69]

（1-1）

（1-2）

式中L、C、R（I）和G分別為傳輸線中單位長度的電感、電容、電阻和電導。

雖然式（1-1）和式（1-2）可采用任意階的多項式求解，但是這里僅討論三階PIM產(chǎn)物的主要特性。更高階的非線性往往產(chǎn)生微弱的響應，因此本文不考慮高階PIM響應。假設弱非線性電阻R（I）依賴于電流且可用多項式表示：

（1-3）

式中 為線性電阻， 為非線性系數(shù)。

將式（1-3）代入式（1-2），并與式（1-1）聯(lián)立求解，得到關于 的非線性微分方程

（1-4）

非線性傳輸線上PIM產(chǎn)物的穩(wěn)態(tài)解可用微擾法結合傅里葉級數(shù)展開求得。 可由下式表示

（1-5）

式中 ， 和 為載波的角頻率， 為頻率 處的電流分布。

將式（1-5）代入式（1-4），合并相同頻率和 的 次方項，可得到關于 的非齊次微分方程

（1-6）

式中 為復波數(shù)。為了簡單起見，將函數(shù) 看作電流分布。

與式（1-6）一致，在估算 時腳標須滿足下列條件

（1-7）

因此，式（1-6）可以對每個k獨立求解。對k=0，式（1-6）變?yōu)辇R次方程，其解有以下形式

（1-8）

表示各個諧波上的傳輸線線性電流波。

當k=1時，式（1-6）變?yōu)榉驱R次方程，其右邊僅含有k=0時所得的函數(shù) ，需要特別關注的是函數(shù) ，因為它描述了三階PIM產(chǎn)物的電流分布。式（1-6）在k=1時的解可用下列形式表示：

（1-9）

式中 為非齊次微分方程（1-6）的特解。

為了得到頻率 處的互調產(chǎn)物，式（1-6）的非線性特解為

（1-10）

雖然本文僅討論三階PIM產(chǎn)物，但對 的高階PIM產(chǎn)物，可借助于式（1-6）、式（1-8）和式（1-9）與 相類似的方法進行分析。

2.印刷傳輸線PIM的測量

下面選擇兩種印刷傳輸線（融化石英涂銀傳輸線和藍玉涂銀傳輸線）作為待測樣品。傳輸線的特性阻抗為 ，具有蛇狀的模式。融化石英如圖b（1）所示，藍玉如圖b（2）所示，兩段線的間隔是線寬度的5倍，以使線段間的耦合最小化。融化石英樣品傳輸線的長度為 ，藍玉樣品傳輸線的長度為 。傳輸線的參數(shù)如表1所示，材料的電熱參數(shù)如表2所示。其中 為等壓摩耳熱容量， 為熱傳導率， 為靜態(tài)熱阻常數(shù)， 為電阻溫度系數(shù)， 為電趨膚深度。

（1）融化石英涂銀樣品 （2）藍玉涂銀樣品

3. 結論

本論文通過分析一種具有微弱的分布式非線性電阻的傳輸線模型，對印刷傳輸線產(chǎn)生的無源互調問題進行探討。由于影響PIM產(chǎn)生的各種因素較為清楚，采用雙音測試系統(tǒng)對藍玉和融化石英傳輸線的PIM進行了測量，對低PIM印刷電路板的設計提供了一定的設計數(shù)據(jù)基礎。

參考文獻

[1] 張世全. 微波與射頻頻段無源互調干擾研究[D] 西安：電子科技大學，2004

[2] 王輝球. 無源互調問題的初步研究[D] 西安：航天工業(yè)總公司五零四研究所，1997

[3] Maas S. A. Nonlinear microwave circuits. Piscataway, NJ: IEEE Press, 1997Bechtold T, Rudnyi E and Korvink J. Dynamic electro-thermal simulation of microsystems-A review. Micromechan. Microeng, Oct 2005

航天工業(yè)論文范文4

關鍵詞：生物仿生學；產(chǎn)品設計；仿生設計

一、生物仿生學概述

生物仿生學既是模仿生物的形態(tài)或功能結構以實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造的一門科學，主要的目的是提煉自然生物百萬年來進化出的適應機制將其通過現(xiàn)代工業(yè)技術移植到所需的領域及產(chǎn)品中以達到預期的實用效果，通過這種方法能夠更好也更高效的實現(xiàn)技術革新。

事實上早在遠古時期的人類就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了仿生的種種益處，早期的人類就已開始借鑒自然界中生物的形態(tài)用于工具的制造，例如古時候人類通過模仿魚的形態(tài)來造船，也許當時的人們并不明晰這背后的原理，但通過生活中的實踐發(fā)現(xiàn)這是行之有效的。到了現(xiàn)代隨著科學技術的發(fā)展，人們已經(jīng)掌握了更多的科學方法來研究自然界中的各種生物，從而更好地掌握了生物結構的內在原理，這便為各個領域的技術發(fā)展提供了有效的參照。

二、生物仿生學在產(chǎn)品設計中的應用

仿生是產(chǎn)品設計研發(fā)中極為常見的方法和手段，自然界總是給我們帶來驚喜和期待，通過研究自然、感受自然能夠有效地激發(fā)出我們無限的創(chuàng)想和靈感，再通過科學手段加以證明和驗偽，最終我們能夠得到科學有效的新型技術用于實現(xiàn)產(chǎn)品的各項功能。而如今對于生物仿生學的研究已涉及到生物表現(xiàn)的各個層面，從最為直觀的外在形態(tài)、色彩、肌理到生物精妙的內部結構我們都能以科學的方法加以研究提煉，從中我們汲取了大自然的智慧為我們的生活創(chuàng)造出了高效便利的產(chǎn)品。

（一）生物形態(tài)層面的仿生設計

通過進化論的觀點我們可以了解到對于美的感受很大程度上受到了我們的內在基因的影響，由于我們的審美這是在自然界中繁衍生息數(shù)百萬年逐漸形成的，這促使我們會對自然界的許多事物都達成了美學上的認可。正因如此，自然界中總有著無限的美意等待著我們去發(fā)現(xiàn)，人類文明發(fā)展至今已經(jīng)創(chuàng)造出了無計其數(shù)的人造物，經(jīng)過不斷地探索和嘗試我們力求找到匹配自然之美的設計法則，最為直接的方式就是參考自然物的外在形態(tài)，即基于自然生物形態(tài)層面的仿生設計，這種方法是以自然界中生物或植物的形態(tài)作為造型基礎，再根據(jù)產(chǎn)品的功能需要，使產(chǎn)品在功能和造型上能夠得到相應的統(tǒng)一。

而對于形態(tài)的提煉上根據(jù)設計師的設計意圖既可以是抽象的又或是具象的，這使得造型仿生呈現(xiàn)出兩種截然不同的視覺體驗，而對于設計過程中抽象到具象之間的度的拿捏就要看設計者的個人風格及觀念了。世界上許多知名設計師通過這樣一種形式的設計創(chuàng)作出了許多經(jīng)典的設計作品（圖1）。

（圖1）

（二）生物色彩層面的仿生設計

再從生物色彩的層面來看，我們視覺器官對于色彩有著極高的敏感度，我們對于環(huán)境的認知很大一部分是依靠視覺系統(tǒng)，因此我們往往賦予了色彩很多情感因素。色彩仿生既是提取自然界中的色彩并將其運用在產(chǎn)品設計中使產(chǎn)品達到一定的視覺體驗，甚至會產(chǎn)生相應的聯(lián)想，讓產(chǎn)品產(chǎn)生更深語義象征和功能屬性。這種手法在服裝中較為常見，如迷彩（圖2）、豹紋、斑點等都是常被運用的自然界的生物色彩，這些色彩不僅具有時尚氣息還包含著豐富的情感體驗。

（圖2）

（三）生物肌理層面的仿生設計

生物肌理仿生（圖3）與生物色彩仿生有類似之處，很多時候它是建立在色彩仿生的基礎上對其表面質感進一步地深化處理的結果，它不單純考慮視覺上的仿生體驗，而是將自然動植物的表面肌理質感也考慮了進來，這樣不僅在視覺上有所映射，還在觸覺上也能得到更為真實的觸感，這中效果讓人耳目一新，從側面也反應出現(xiàn)代加工技術的卓越成效。

（圖3）

（四）生物結構層面的仿生設計

生物結構仿生是伴隨著仿生學技術的不斷發(fā)展，人們對于仿生不再局限在外形上對自然淺層次的模仿。而是從生物奇特的內外結構組織中得到啟發(fā)，人們根據(jù)生物的構建組織以及運行模式拓展了仿生的一個新的層面，結構仿生設計讓最終的產(chǎn)品具備更為有用的功能意義。

生物自身結構是非常奇特的，它們經(jīng)過數(shù)百萬年的演化成功地經(jīng)受住了各個時期的災變，并且一直向著更優(yōu)良的系統(tǒng)進化著，可以說每個現(xiàn)代生物都有著完美的生理機制，人們通過研究它們的結構能夠得到無數(shù)的啟發(fā)性的發(fā)現(xiàn)，很多方面不得不承認自然生物依舊領先于我們人類目前的科學技術。因此通過對生物結構的仿生往往可以解決許多目前面臨的技術難點，這讓生物仿生學在產(chǎn)品設計的領域中再次得到了相當?shù)闹匾暋?/p>

結構仿生首先要依據(jù)一定的科學理論為研究基礎，簡單地模仿未必能產(chǎn)生預期功效。因此在結構仿生前要對生物相應的結構進行系統(tǒng)的研究，探明其工作原理證明其確實科學有效，再將其原理解構后以現(xiàn)代的工業(yè)技術和手段進行重構，使生物結構通過一種新的形式移植到產(chǎn)品設計當中以發(fā)揮其原生物結構的功效。

在眾多現(xiàn)代產(chǎn)品設計中我們能夠看到很多已經(jīng)成熟應用了的結構仿生技術，這些技術里有可以分為外在結構仿生和內部結構仿生。

外在生物結構仿生是通過生物的外在結構作為參照，通過外在的仿生以達到生物該結構組織的相應功能。例如吸盤的設計就屬于外在結構仿生，它以章魚觸手結構為啟發(fā)的仿生應用，還有就是魔術貼的設計，也是外在結構仿生的一個極其經(jīng)典案例，它的靈感來源則是鬼針草的尾部細小倒鉤。這些結構仿生設計如今已經(jīng)隨處可見，大量應用在了人們的生活中，在潛移默化中給人們的生活平添了許多便利和幫助。

生物內部結構仿生則是通過對生物內部結構的研究，將生物內在的工作原理進行分析，提煉出對于我們有用的結構并運用在設計當中，使我們的設計產(chǎn)生相應的效應。在高新的建筑、航天工業(yè)中就大量地充斥著內部結構仿生的技術應用，例如蛋殼屋頂所運用的薄殼結構以及航天工業(yè)中的蜂窩結構等這些結構仿生成果都是極為成功的案例，這些新的技術不僅節(jié)約了材料并且讓局部的應力性得到顯著的提高，使建筑的造型擁有了更加豐富的想象空間，而航天設備也變得更加輕質，而這些都要歸功于結構仿生技術的發(fā)展，這都將為未來設計提供了有效的技術基墊。

目前結構仿生已經(jīng)廣泛應用在了各類產(chǎn)品的開發(fā)中，并收到了很大的成效，可以預見科學技術的不斷提高對于生物外在結構和內部結構的研究也會愈加深入，這將會為人們提供更多參考素材。結構仿生將在未來設計中占有相當?shù)姆至俊?/p>

（五）小結

通過以上的論文我們可以看到仿生設計是極為有效的，無論從造型審美還是功能的實現(xiàn)方面仿生都能發(fā)揮出很好的效果，這位我們產(chǎn)品的設計和研發(fā)提供了新的出路。正因如此，研究和探索生物仿生學是極有價值的，相信在今后的日常生活中還會有更多的仿生產(chǎn)品涌現(xiàn)出來，為我們的生活提供更多的便利。

三、總結

可以預見隨著生物仿生學的進一步發(fā)展，仿生設計在未來蘊含著極大的潛力和機遇，將會有更多的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新來造福于我們的生活。自然界是無比神奇的，而仿生則讓自然與現(xiàn)代工業(yè)技術建立了聯(lián)系，這是一座工業(yè)通往自然的橋梁。可以說生物界就是工業(yè)創(chuàng)新的一個巨大知識庫，是待我們進一步挖掘的寶藏，對此在研究的同時我們還應當提供相應的保護，這樣才能讓這筆財富可持續(xù)地發(fā)展下去并為人所用，這是新的機遇也是新的挑戰(zhàn)，如何權衡自然與工業(yè)的平衡，這需要所有人的努力，期待未來人與自然共存的美好景象。

作者：俞小龍

【參考文獻】 

[1]原研哉.設計中的設計[M].朱鍔譯.濟南：山東人民出版社，2006 

航天工業(yè)論文范文5

關鍵詞:三維反求技術;逆向工程;模具

中圖分類號:TP391文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0052-02

三維反求技術在現(xiàn)代化的加工中應用越來越廣泛,但三維反求技術應用方面的文章卻不多,為此本文作了以下介紹。

反求技術可以在原有產(chǎn)品的基礎上解剖、深化設計和再創(chuàng)造,可有效改善技術水平,提高生產(chǎn)率,增強產(chǎn)品競爭力,是消化、吸收先進技術進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段。據(jù)統(tǒng)計,各國70%以上的技術源于國外,逆向工程作為掌握技術的一種手段,使產(chǎn)品研制周期縮短40%以上。研究反求技術,對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高,具有重要的意義。

一、三維反求技術

(一)三維反求技術的概念

三維反求技術亦稱為逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年來 CAD/CAM技術領域研究的―個熱點。簡單地講,如果把傳統(tǒng)的從構思-設計-產(chǎn)品這個過程稱為正向工程的話,那么,產(chǎn)品模型(或實物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件這個過程就稱為反求工程。

(二)三維反求技術得原理及工作流程

三維反求技術包括影像反求、軟件反求及實物反求等三方面。目前相對最多人研究的是實物反求技術。它是研究實物CAD模型的重建和最終產(chǎn)品的制造。狹義來說,三維反求技術是將實物模型數(shù)據(jù)化成設計、概念模型,并在此基礎上對產(chǎn)品進行分析、修改及優(yōu)化等技術。

1.工作原理。三維反求技術是利用電子儀器去收集物體表面的原始數(shù)據(jù),之后再使用軟件,計算出采集數(shù)據(jù)的空間坐標,并得到對應的顏色。掃描儀是對物體作全方位的掃描、然后整理數(shù)據(jù)、三維造型、格式轉換、輸出結果。整個操作過程,可以分為四個步驟:(1)物體數(shù)據(jù)化:普遍采用三坐標測量機或激光掃描儀來采集物體表面的空間坐標值;(2)從采集的數(shù)據(jù)中分析物體的幾何特征:依據(jù)數(shù)據(jù)的屬性,進行分割、再采用幾何特征和識別方法來分析物體的設計及加工特征;(3)物體三維模型重建:利用CAD軟件,把分割后的三維數(shù)據(jù)作表面模型的擬合,得出實物的三維模型;(4)檢驗、修正三維模型。

2.工作流程。三維反求的典型工作流程主要是對現(xiàn)有的實物,使用數(shù)據(jù)化的儀器,準確、快速地采集表面輪廓的空間坐標值,然后構建曲面、經(jīng)CAM軟件產(chǎn)生CNC加工刀路,在CNC機床上把實物模型制造出來或利用快速原型制造機,把實物原型制造出來。在產(chǎn)品設計方面,采集的空間坐標值,可對實體三維模型,作復雜的修改或再創(chuàng)新。快速原型制造機可讀取STL格式的文檔,可以由云點直接轉換或在建造的曲面、實體三維模型中轉換。

二、三維反求技術的應用綜合

三維反求技術的應用十分廣泛,一些高技術含量的航空、航天工業(yè),汽車工業(yè)都采用了此項技術于產(chǎn)品研發(fā)及制造。在制造工業(yè)中,采集的數(shù)據(jù)用于模具制造,產(chǎn)品設計、開發(fā),例如消費性的電子產(chǎn)品等。

此外,反求技術配合快速原型制造技術,更能發(fā)揮快速原型技術的優(yōu)勢、擴大它的應用范疇。憑借反求技術及有關的軟件,設計者可以快速制造實物,同時可以快速對實物修改、優(yōu)化和創(chuàng)新設計,這樣便可以縮短產(chǎn)品設計的周期,加速新產(chǎn)品的出現(xiàn),提高公司的競爭力。三維反求技術的應用綜合如下:

1.從概念到快速原型制造。在產(chǎn)品設計中,有些實物很難利用CAD軟件來建造CAD模型來表達設計概念,但有了三維反求技術后,便很快從實物轉換成設計模型。

2.快速制造模具。技術人員利用反求技術掃描實物,然后把采集得到的數(shù)據(jù),通過專門的軟件,如Renishaw公司的Tracecut軟件,直接產(chǎn)生刀路,輸出到數(shù)控加工中心,制造出模具來。這種情況,在汽車的后市場(after market)及電子消費品特別普遍。汽車的原廠零部件相對較貴,所以傾向于尋找代替品,價格相對便宜的。由于市場相當龐大,所以誘發(fā)一批廠家生產(chǎn)這些代替品。由于沒有原廠產(chǎn)品技術資料,如實物的工程圖或CAD模型,他們只好利用反求技術,采集實物的三維數(shù)據(jù),轉化成刀路,直接制造模具。另一種情況是一些停產(chǎn)老產(chǎn)品,現(xiàn)在有需求。由于停產(chǎn)多時,原始數(shù)據(jù)都沒有了,只好把現(xiàn)有的實物掃描、采集數(shù)據(jù)、轉成刀路來制造模具,實現(xiàn)再次生產(chǎn)。

3.美觀設計領域。例如汽車外形設計,廣泛采用真實比例的木質或泥塑模型來評估整體設計效果,此時需用逆向工程的設計方法。

4.仿制流線型、形狀復雜而且無法用人工方法準確量度的實物。航空、航天器的有些零部件流線型特別強,一般的測量儀器是絕對無法準確測量其曲面。反求技術便可以在一個面積細小表面上采集上百萬、上千萬的三維坐標數(shù)據(jù),之后便可以通過軟件建造曲面。在一個相等面積的表面,三維坐標數(shù)據(jù)愈多,建造的曲面便愈準確。

5.產(chǎn)品復制、修改、設計。當實物被數(shù)據(jù)化后,技術人員便可建造CAD實體模型、曲面,這樣設計師便可以迅速在軟件上作有關的產(chǎn)品修改、創(chuàng)新的設計。

三、反求技術未來展望

隨著國際互聯(lián)網(wǎng)絡的普及,更容易獲取資訊,商業(yè)競爭日趨激烈,要取勝就要不斷的有新產(chǎn)品投放到市場,縮短生產(chǎn)周期是競爭一個重點策略。反求技術在時間方面發(fā)揮了它的作用,所以會廣泛應用于產(chǎn)品開發(fā)。在技術方面,軟件的快速開發(fā),使數(shù)據(jù)的運算更快、掃描后數(shù)據(jù)處理更容易;圖像攝像機的發(fā)展,使采集的數(shù)據(jù)更多、更快。這樣,掃描速度便可以更快,掃描精度更高。綜上所述,反求技術將會有更大的發(fā)展空間,應用到更多的領域中。

參考文獻

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[4]鞠華.自由曲面的反求工程與快速原形技術[J].機電工程,2000,17(2).

航天工業(yè)論文范文6

[論文摘 要] 本文從三個方面論述了熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

引言

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，金屬零件的制造是一個重要的環(huán)節(jié)，具有舉足輕重的作用，因此提高金屬零件的制造水平成為一項不可缺少的工作。而在金屬零件的制造過程中，熱處理工作又是提高其制造水平的重要措施。在設計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。而不合理的熱處理條件，不僅不會提高材料的機械性能，反而會破壞材料原有的性能。因此，設計人員應根據(jù)金屬材料成分，準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，制訂合理的熱處理的工藝，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果，提高金屬零件的制造水平。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛使用的金屬有鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、鉻、錳等。但用得更多的是它們的合金。金屬和合金的內部結構包含兩個方面：其一是金屬原子之間的結合方式；其二是原子在空間的排列方式。金屬的性能和原子在空間的排列配置情況有密切的關系，原子排列方式不同，金屬的性能就出現(xiàn)差異。

為了得到更好的金屬性能，滿足制造和使用要求，我們將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構來改變其性能，這就是金屬材料熱處理過程。

不同的熱處理條件會產(chǎn)生不同的材料性能改變效果，下面從3個方面來說明熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

一、提高金屬材料的切削性能和加工精度

在各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產(chǎn)生不同程度的光潔度。各種材料的最佳切削性能都對應有一定的硬度范圍和金相組織。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態(tài)，這就要用到預先熱處理。

通過預先熱處理，可以消除或減少冶金及熱加工過程產(chǎn)生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態(tài)，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形。

舉例1：齒坯材料在切削加工中，當齒坯硬度偏低時會產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，在前傾面上形成積屑瘤，使被加工零件的表面光潔度降低。而對齒坯材料進行正火＋不完全淬火處理，切屑容易碎裂，形成粘刀的傾向性減少。并隨著齒坯硬度的提高，切屑從帶狀向擠裂狀過渡，從而減少了粘刀現(xiàn)象，提高了切削性能。

舉例2：鋁合金在加工過程中，通常都是先經(jīng)強化處理（固溶處理＋時效；時效），這樣可以得到晶粒細小、均勻的組織，比鑄態(tài)或壓力加工狀態(tài)的切削性能好，不僅改善了切削性能，而且同時提高了機械加工精度。

二、提高金屬材料的斷裂韌性

金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能。提高金屬斷裂韌性的關鍵是要減少金屬晶體中位錯，使金屬材料中的位錯密度下降，從而提高金屬強度，而減少金屬晶體中位錯的一種重要方法，就是細晶強化，其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移從而提高材料強韌性。而金屬組織的細晶強化的過程實際上就是金屬熱處理。

在金屬熱處理過程中，當冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，在一定的應力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中積累到足夠高的局部位錯密度級別，會在變形最劇烈的區(qū)域產(chǎn)生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個過程稱為再結晶。再結晶晶核的形成與長大都需要原子的擴散，因此必須將變形金屬加熱到一定溫度之上，足以激活原子，使其能進行遷移時，再結晶過程才能進行。

那么，對于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來提高金屬材料的斷裂韌性。

舉例：在SY鋼坯料上線切割適當?shù)男A柱，機加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型熱模擬試驗機上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50％，然后在空氣中冷至室溫，再進行680℃×6hAC(空冷)的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學物質顯示晶粒形貌。實驗現(xiàn)象為：在700℃時，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經(jīng)有少量出現(xiàn)，但仍然以變形拉長的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達到YBl2級。在900℃以上．晶粒開始長大。因此，對此種鋼來說，900℃左右溫度進行熱處理，可以提高其斷裂韌性。

三、減少金屬材料的應力腐蝕開裂

金屬材料在拉伸應力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下發(fā)生的脆性斷裂破壞稱為應力腐蝕開裂。大部分引起應力腐蝕開裂的應力是由殘余拉應力引起的。殘余應力是金屬在焊接過程中產(chǎn)生的。金屬在加熱時，以及加熱后冷卻處理時，改變了材料內部的組織和性能，同時伴隨產(chǎn)生了金屬熱應力和相變應力。金屬材料在加熱和冷卻過程中，表層和心部的加熱及冷卻速度(或時間)不一致，由于溫差導致材料體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力，即熱應力。在熱應力的作用下，由于冷卻時金屬表層溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應力：另一方面材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力，心部受壓應力，恰好與拉應力相反。金屬熱處理的熱應力和相變應力疊加的結果就是材料中的殘余應力，正是其存在造成了應力腐蝕開裂。

舉例：金屬熱處理中，通過控制淬火冷卻速度，可以顯著地控制淬火裂紋，為了達到淬火的目的，通常必須加速材料在高溫段內的冷卻速度，并使之超過材料的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論，這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值，故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。

3、結論

金屬材料的熱處理在機械零件制造中占有十分重要的地位，在金屬材料加工的整個工藝流程中，如果將切削加工工藝與熱處理工藝進行密切配合，將有效地提高金屬零件的制造水平。

參 考 文 獻

[1] 雷聲，齒輪熱處理變形的控制.機械工程師.2008年5期.