比拟方法

2024-07-07

比拟方法(精选7篇)

比拟方法 篇1

比拟方法就是通过列举身边的一些故事和经历,借助这些故事和经历与抽象概念之间所具有的内在相似性,帮助学生形象地理解和记忆那些抽象难懂的概念。简言之,就是抽象的知识形象化。在教学过程中恰当使用比拟方法是激发学生学习兴趣,减少畏难情绪的重要手段,也是帮助学生透彻理解,取得较好教学效果,提高教学质量的行之有效的途径。

1、减少畏难情绪,培养学习兴趣

《微机原理与接口技术》是一门重要的技术基础课,它主要偏重于对芯片内部结构的讲解,作为初学者,对芯片内部结构的概念理解显得特别抽象,容易让人觉得枯燥乏味。加上这门课涉及的知识面较广,需要理解并记忆的内容较多,所以学生普遍反映这门课难学。大有知其然,不知其所以然的迷惑。为了减少这种避重就轻的畏难情绪,激发他们对这门课的兴趣,在讲解微机原理中的抽象概念时,往往是通过列举一些相关的例子,用比拟的方法引入概念;由具体到抽象,逐步深入了解并领会这些知识。如此一来,学生就不再有“难以上青天”的思想包袱,反而觉得这门课其实和我们的生活是很贴近的。

譬如,在讲解中断概念时,我是这样启发学生的:中断这一概念对我们来说其实并不陌生,因为在日常的生活中它可谓是随处可见。比如说,某天小红在家看书,看着看着,她突然听到电话响,小红就放下书去接电话,接完电话后她又回来接着刚才的内容继续看。这就是一中断的例子,即小红看书的动作被电话给打断了。类似的,在计算机中如果C P U执行期间,由于系统内发生一些非预期事件,C P U就暂停手上的工作,去处理那事件,即C P U的正常执行被这些突发事件给打断。当C P U把那事件处理完后,又返回到刚才被暂停的地方继续工作。这就是我们这门课要讲的中断了。

运用小红接电话的例子引入中断,学生不仅轻松掌握了知识,而且觉得微机原理其实没有想象中那么难学。在日常生活中,类似的事情我们时常经历过,这里只是把主角换成计算机而已,其实做的事情都是一样的。正所谓知识源于生活,服务生活。有了这个认识之后,学生不再像以前一样一味地抱怨这门课枯燥难学,反而有时还觉得它很有意思,有一种想学好这门课的冲动和念头。

2、帮助学生透彻理解

微机原理这门课中,有些概念看上去很像,单独讲解时学生觉得不难,可当把它们综合在一起时学生常常会犯糊涂。例如,在中断响应过程中,C P U要执行中断处理子程序,首先要获得该中断对应的中断类型号,然后用此中断类型号乘以4,以得到对应中断向量在中断向量表中的存放位置,从而找到所需中断向量。有了中断向量,C P U就可找到中断处理子程序并执行它了。在这里中断向量、中断向量表、中断类型号等这些相近的概念交叉出现在该过程中,学生理解时往往会陷入一团乱麻的状态,搞不懂究竟是怎样一回事!从多年的教学经验看,学生出现这种情形的主要原因在于:一是对这些概念的理解还不透彻,二是没有认识到概念之间的内在联系。若解决了上述问题,那么当他们再来理解中断响应过程时,就会有比较清晰的思路了。为使学生掌握好中断向量、中断向量表这些概念及它们间的关系,我用比拟的方法帮助他们透彻理解。讲解前我们先看这样一个故事。

某年某月,小王从师父手中接管了香山派掌门一职,办结交手续时,小王问师傅管理有何秘诀?师父回答说,掌门之职无非是处理好日常事务,及时准确地应对各种突发事件。小王一听着急了,因为日常事务他是了如指掌的,可突发事件就难倒他了。师父说你不用急,突发事件不外乎是这些事情,如本派遭遇经济危机、巧获武功秘籍、取得武林盟主之职等;我已把它们按轻重缓急进行编号,并把每个突发事件的处理办法(锦囊妙计)写好了。以后你若遇此等事件,按计行事便可。师父对小王说:“这些锦囊妙计可是我毕生心血换来的,所以为了安全起见,我把它们分别放在各处。今后你若要用它们,找来看便是。”下面这个锦囊表记录了每个锦囊妙计的藏放位置,你可要好好保管它。

小王接过表一看,傻眼了。这都是些什么呀!师父告诉小王,这个表记录了所有锦囊妙计的存放地点,即每四个单元格给出一个对策的存放位置。为便于以后查找方便,排列时,按突发事件的编号顺序排列的。例如:要找某一突发事件对策的存放位置,可用该事件的编号*4得到一值X,再到锦囊表中找第X、第X+1、第X+2、第X+3这四个单元格,这四个单元格中的内容就是锦囊妙计的存放位置了。比如表中前四个单元格就指出了0号突发事件对策的存放位置,即0号事件的对策就放在激灵山水帘洞口第三块石头下。此表你可随身携带,以后万一遇到突发事件时,可及时查找该事件应对措施的存放位置,按此指示就可找到锦囊妙计了。

现在,我们来看中断向量、中断向量表等概念与此故事的联系:中断类型号相当于就是突发事件的编号;中断处理子程序相当于是师父写好的锦囊妙计,即应对突发事件的对策;中断向量相当于是这些锦囊妙计的存放位置;中断向量表相当于是记录存放位置的锦囊表;CPU碰到中断事件发生与小王遇到突发事件是相似的,因而他们的处理方式也是类似的。我们可以参照下述流程来理解中断响应过程,在下面的两个过程中,各层是相对应的。

用故事来引入所学知识,学生不仅学习兴趣倍增,而且对中断响应过程的理解也很透彻,真正理解各个概念及概念间的联系。

3、提高学生分析和解决问题的能力

在微机原理的教学中,恰当使用比拟方法来讲解有关概念,不仅勾起学生的学习兴趣,实现寓教于乐;而且让他们更容易理解并掌握这些概念。久而久之,他们会逐渐认识到其实计算机并非是难以琢磨的东西,相反在很多理念上它和我们的做事方法是非常相似的。有了这样的认识,在今后的学习和实践中,学生碰到问题时,就能从多角度多方面来考虑问题。

4、总结

在这门课的教学过程中,我一直采用比拟方法进行教学,经过多年的摸索与钻研,在教学上取得良好的教学效果,同时也深受学生欢迎。使这些看上去枯燥无味的知识变得生动活泼,变得更有魅力。这些让我感到很欣慰,认识到比拟方法确实起了重要作用。但是,我已看到了比拟方法的不足:若举例不当时,不仅讲不清问题,而且还会干扰学生。因此,我们使用比拟方法进行教学时,须慎重筛选每一个例子,这样才能真正起到引导学生,帮助学生学好这门课。

摘要:微机原理课程具有抽象、难理解的特点,本文分析了比拟方法在微机原理教学中的重要作用。比拟方法不仅可以培养学生的学习兴趣,而且还能帮助学生透彻理解,提高学生分析问题和解决问题的能力。

关键词:比拟方法,微机原理教学,学习兴趣

参考文献

[1]张军利.微机原理课程教学中开放性实验的作用和意义.云南大学学报.2008,30(S2):437-438

[2]陈静.浅谈《微机原理及应用》课程教学的几点体会.广西大学学报.2000,12

[3]戴梅萼,史嘉权.微型计算机技术及应用[M].北京:清华大学出版社.2004,第3版

一首诗歌,多处比拟 篇2

《和晋陵陆丞早春游望》是杜审言最著名的诗歌之一。这是一首和诗,原唱晋陵陆丞的《早春游望》已失。全诗是这样的:

和晋陵陆丞早春游望

杜审言

独有宦游人,偏惊物候新。

云霞出海曙,梅柳渡江春。

淑气催黄鸟,晴光转绿萍。

忽闻歌古调,归思欲沾巾。

在本诗中,运用比拟人手法的有以下几处:

1.梅柳渡江春。

“渡”的意思是“从这一岸到那一岸。”梅树和柳树是植物,植物是固定不动的,它们无法从江的这一岸“渡”到江的另一岸,很显然,杜审言把“梅柳”当人写了,这一句用了拟人手法。这句话意思是说梅柳渡过江来,江南就完全是花发木荣的春天了。

在早春时节,江北仍是残冬景色,柳树仍未发芽,作者说江南的“梅柳”是从江北“渡”过来的,这种无理之趣,显示出“宦游人”,对家乡的热爱与思念。

2.淑气催黄鸟。

“淑气”是指春天温暖的气候,“黄鸟”就是“黄莺”,这句话的意思是“春天温暖的气候催促着黄莺更加欢快地鸣叫。”很显然,“淑气”是无生命无意识的东西,它不会催促黄莺鸣叫,这里采用的是拟人手法,显得无理而妙。

3.晴光转绿萍。

“晴光”就是“春光”,“绿萍”就是“浮萍”。在这里“转”是使动用法,意思是“使绿萍转”,这句话的意思是春光使绿萍不时转动,这里把春光看成有力量的东西了,也是用了比拟手法。

浅谈“比喻”和“比拟”的区别 篇3

什么是比喻呢?

比喻是一种常用的修辞手法, 也叫“譬喻”“打比方”。著名文学理论家乔纳森·卡勒为比喻下的定义提到, 比喻是通过把一种事物看成另一种事物而认识了它。也就是说找到甲事物和乙事物的共同点, 发现甲事物暗含在乙事物身上不为人所熟知的特征, 而对甲事物有一个不同于往常的重新的认识。依据描写或说明的方式比喻可分为“明喻 (直喻) ”“暗喻 (隐喻) ”“借喻”“博喻”等多种类型。

什么是比拟呢?

比拟是把甲事物模拟作乙事物来写的修辞方式。包括把物当作人来写 (即拟人) 、把人当作物来写 (即拟物) 和把这个事物当作另一事物来写 (即拟物) 等几种形式。

首先, 根据他们的概念我们其实就可以发现他们其实是有极大的差别的。

比喻是通过把一种事物看成另一种事物而认识了它。比如“战士像青松一样挺拔”这个比喻句, 就把“战士”挺拔的身形比喻成挺拔的青松, 借青松展现战士的英姿。而比拟则是把甲事物模拟作乙事物来写。比如说“小溪大声的呼唤母亲。”小溪不可能像人一样, 而是将小溪直接模拟成一个思念母亲的游子来写。从上面的例子可以看出比喻和比拟是有差异的。

其次, 两种手段的形式构成上也有不同。

比喻句一般都是由涵盖了本体、喻体和喻词三部分构成。例如“每一朵盛开的花像是一个张满了的小小的帆, 帆下带着尖底的舱。” (宗璞<<紫藤萝瀑布>>) 一句, 本体是“盛开的花”, 喻体是“张满的帆”, 喻词是“像”, 三者构成了比喻句的基本形式结构, 而且喻体在句中一定要出现。比拟却不同, 例如“春风温柔地抚摸着你”一句, 拟体完全在句中没有出现, 仅仅把“春风”的吹拂拟人化来写作, 描绘出它温柔的特征。

其三, 从两者的侧重来看截然不同。

比喻和比拟都是加强语言形象性的修辞手段。比喻重在“喻”, 即以甲事物喻乙事物, 甲乙两物有主有从;比拟重在“拟”, 即将甲事物当作乙事物, 甲乙两事物彼此相融, 浑然一体。

而比喻中不管是明喻、暗喻还是借喻, 喻体必须出现, 不能省略。本体不一定出现, 如借喻 (我们拍手叫道:“一群黄蝴蝶飞起来了!”) , 虽然不出现喻词和本体, 但可以变换为有喻词和本体的明喻、暗喻。不管是哪一种比喻, 始终都有喻体。

而比拟的本体 (被比拟的事物) 必须出现, 拟体 (比拟的事或人物) 却不出现。比拟只是临时把拟体的某种品格特征赋予本体。如:勇敢的海燕。只出现本体“海燕”, 拟体 (人) 没出现。如果说“革命先烈像勇敢的海燕。”就变成了比喻。

比喻是以乙喻甲, 重在“喻”, 甲乙一主一从。如“西湖像一块碧玉”就是以“碧玉”喻西湖。比拟是以乙当甲, 重在“拟”, 甲乙彼此交融, 浑然一体。如“油蛉在这里低唱, 蟋蟀们在这里弹琴”, 是把油蛉和蟋蟀比拟为人。

最后, 从两者的作用也是有区别的。

比喻是用具体的、浅显的、熟知的事物来说明或描写抽象的、深奥的、生疏的事物。而比拟把物人格化, 将人物写得栩栩如生, 使人亲切。常常显得色彩鲜明, 表意丰富的特点。

比拟类成语单位的社会性别分析 篇4

一、语言中的社会性别定型

А.Эмирова认为,成语社会性别学或者社会性别成语学的研究对象可以组成一个问题环(包括社会性别成语称名和述谓关系的类型;成语学中男性特征和女性特征语法意义的表达方式;男性和女性的成语学参数化;社会性别标记成语场;男性女性称名,其中包括作为成语内部形式成分的人名;成语词典编纂中社会性别因素的反映等等)。在上面所提及的研究中,男女的对立是基本观点之一,其中男性象征使具体呈现)文化,女性象征自然,无论男性气质还是女性气质,象征符号的女性气质或者男性气质决定了其评价意义。

А.Кирилина指出语言中男性本位主义的主要表现之一,即阴性名词全部来自阳性名词,而不是相反;阴性名词常常带有负面评价意义;可以利用阳性符号来表示女性所指,且常常能提升其地位;利用阴性符号来指称男性则带有否定评价因素。社会性别的不对称还表现在,不完整的成语聚合性;隐秘的性属范畴限制着成语单位的使用;从数量和质量来说男性价值和女性价值具有不对称性,成语中反映着社会性别定型。学者们非常关注对于世界的定型化观点的特征:如果社会性别定型成为社会语言学的组成部分,它们不仅被作为可能的关于语言使用的事实,还作为社会性别意识形态组成部分被考查。我们的语言行为与意识形态紧密交织在一起,定型不仅仅是关于语言的“谎言”,还是带有某种目的的夸张表达,该目的是语言动机的建立因素之一。一些夸张说法是社会性别研究领域所固有的,其中包括夸大男性中心主义的作用,也包括夸大女性中心主义的作用。

二、比拟类成语的社会性别分析

比拟是一种非常有价值的语言事实,因为这是智力活动的言语化结果,即证实观念所具有的这个或那个典型特征的原型性。同时,这些典型特征的成语化恰好证明了定型性。在成语系统中呈现出许多涉及男性气质和女性气质定型的单位,其中包括比拟类成语。

另外还应该注意到这些定型的存在,比如成语词典编纂学的男性中心主义,以及大量联想试验所固有的男性中心主义,比如作为刺激的形容词,主要以阳性形式为主。研究者的男性本位主义常常与作为研究对象的社会的男性本位主义相重合,甚至因为后者而得以加强,因此女性的世界观受到双重压制。成语词典编纂学的男性中心主义表现在,词典中固定着“首先涉及阳性形式的修饰性比拟单位,语法性范畴对成语性单位的使用只产生部分限制”。在这种情况下,应该考虑到说话人的语用意图。“男性”和“女性”观念可以由上千个称名来展示,因此我们主要分析对比组成——即含有比拟成分的成语性单位。

众所周知,语言化固定下来的意蕴丰富的修饰语在一定程度上超出了语言学中的概念的规范之外,比如比拟,首先这涉及到“人”的观念域。此外,“女性主义”和“男性主义”定语的内容是完全不同的,语言化的固定性比喻,这些都是由生理差异以及对于男性和女性的定型概念的存在决定的,包括其性别角色的定型概念。但可以确定一个事实, 即与男女具有固定联系的二元对立扮演着母本的角色:强 ——弱;理智——愚笨;独立——依附等等。根据这些二元对立,可以合理地指出,如果用某一性别的原型性典型特征去修饰另一性别,那么在多数情况下具有否定色彩: «Он ( Фальстаф . – Е . Л . ) слаб как бабаЕму нужно крепкое испанское в и н о ( t h e s a c k ) , ж и р н ы й о б е д и деньги для своих любовниц...» ( А . Пушкин ) ; « Ты,Мирка,слаб и г л у п , к а к б а б а » ; « т у п о й к а к женщина / уж тогда бы говорил: тупой как баба.- лучше звучит».

社会性别标记可能涉及到多个不同的层面——观念层面 (内容)和言语层面(显性性属范畴)。语言使用者在一系列语言化过程中使这些原型概念具有现实意义。为一定的特征选择原型性所指,的确与性属范畴的外显性相关。有趣的是, 这种搭配不允许发生替换:比如ласковая как отец*,因为与母亲原型相比,“温柔”对于父亲原型来说是边缘性特征。

除此以外,在民族神话概念中,具有社会性别标记的植物在不同的文化篇章中,具有不同的象征意义。但是这一观点并不能普及到所有现象上面。对于固定比喻的观察说明一点,比如,тополь(白杨)的原型所指既可以用于女性,也可以用于男性,同时,可用在男性的言语中,也可以在女性的言语中。虽然тополь象征女性,就像дуб象征男性,但只有当显性特征超出社会性别定型时,社会性别标记性才可以确定比喻的评价性。我们列举一些文学作品中对тополь的描写: « Там лежав юнак,стрункий як тополя...» (А.Ирасек); русский(ая) стройный(ая)как тополь (Ог: 682); «Изящна,стройна,как тополь, м о л о д а , н е в и н н а , ч и с т а и пламенна,как летняя заря!» (А.Чехов,НКРЯ)。在俄罗斯国家语料库中,一共有7个使用стройный (ая)как тополь 的例子,其中3个是阳性形式,4个是阴性形式。与此相反,对于дуб的原型概念事实上并未用于修饰阴性事物的现象: 在国家语料库中查找到的20个例句,只有一个涉及到女性: «<...> и,наконец,обо мне: поэте и женщине,одной,одной,одной ― как дуб ― как волк ― как Бог ― среди всяческих чум Москвы 19го года» (М.Цветаева,НКРЯ); 两个阴性的非动物名词,1个通用的比喻:«Деды и бабки по отцу и матери жили подолгу, б ы л и п о с л о в а м б - н о г о « к а к дубы»» (В.Гиляровский,НКРЯ).

三、比拟类修饰语的动态稳定性

但是社会 性别标记 并非如上 述假设的 那样具有 本质意义 。 例如 , 形容词 б о г а т ы й 的比拟意 义 (русск.уст.богатый(ая)как жид ( О г ) ; « Б о г а т а к а к ж и д , м о ж е т с р а з у п я т ь т ы с я ч в ы д а т ь , а и р у б л е в ы м з а к л а д о м н е б р е з г а е т » ( Ф . Д о с т о е в с к и й , НКРЯ); инд.-авт.«По сравнению с с о в е т с к и м г а з е т ч и к о м п р о с т и т у т к а в о л ь н а , к а к Ариэль,и богата,как министр госкомимущества» (М.Веллер, НКРЯ); инд.-авт.«Другое дело / есть у меня возможность / или нет возможности стать такой богатой / как Ходорковский...» ( [ Б е с е д а с с о ц и о л о г о м н а общественно-политические т е м ы , М о с к в а ( 2 0 0 4 . 0 3 . 1 6 ) / / Ф О М ] , НКРЯ))。在有关“人”的原型概念术语中,首先考查的是性属范畴,证明了社会性别的中性化,这与早已存在的原型概念有关。

在假定的象征框架内,性属范畴的影响实际上为零( 范畴与该观念域不相关)。在原型所指的选择上,我们更多地在动物象征界限以外发现社会性别划分,因为性属范畴对于动物来说,是现实存在的特征。大量的例子证明现实性别特征不能总是确保带有语法性属原型的联想。比拟首先具有社会性别标记性,其成分包括原型性所指名词 ——人,文学作品人物,神话人物。但是在这种情况下可能消除性别特征:«Вот и хожу глухая, к а к Б е т х о в е н , с т о й л и ш ь разницей,что он был гений...»;« < . . . > не хочет она жить глухой, как Бетховен...» (А.Матвеева, НКРЯ)。

我们足以确信,在不同的语言世界图景中,男性中心主义的表现程度也是不同的,但是它们都具有动态变化性。 М.Фляйшер在一系列实验的基础上得出结论:集体性象征的本质特征是动态的稳定性(динамическая стабильность):集体象征一方面是文化系统的稳定单位,同时又表现出一定的可变性(变型或表型适应性) 或者动态性。

需要指出的是,这样或那样的成语性修饰语的清单可能与在其他文化的文本基础上的修饰语的清单不相吻合。此外,在比拟词典中的材料以及通过心理语言学实验所取得的材料,并不能体现人们所使用的比拟策略全部的多样性。从大量的文本中获取的信息可以证实这一点。外来语的原型可以转变为语言使用者所习惯的比拟类型,从而扩大核心修饰语的数量。现实对象根据语境会获得一定的修饰,在其基础上确定与相应范畴的联系。象征原型以及心智空间中被象征的原型,并不处于同一环的位置,或者换句话说,不处于同一个认知过程(尤其是当谈到隐喻的时候)。

剪力滞效应研究的三杆比拟法 篇5

剪力滞效应是桥梁工程中的一个经典课题。从T.V.Karman[1]到现在,国内外的许多学者对剪力滞问题提出了许多新的设想、理论和方法,取得了丰硕的成果[2,3,4,5]。每种计算方法各有其优点和局限性,对于不同的实际工程和实际情况,可应用不同的方法进行研究。剪力滞计算既要避免人为假设带来的过大计算误差,又要顾及设计面对的众多因素,因此需研究一种既简单又相对准确同时又适用于各种桥梁结构的实用计算方法。开展剪力滞实用计算方法的研究,对完善桥梁规范和保证桥梁结构安全设计具有重大的实际意义。文中在介绍三杆比拟法计算思路的基础上,将三杆比拟法应用于斜拉桥箱形主梁剪力滞效应计算,并通过与空间有限元计算结果的比较,对三杆比拟法的适用范围进行了讨论。

1 三杆比拟法计算思路

1.1 比拟杆法的基本假定

比拟杆法假定薄壁箱梁由多根理想化的加劲杆组成,其间的薄板将加劲杆连在一起共同受力[5]。1)将箱形梁看作理想化的加劲杆与等效薄板的组合体系进行受力分析;2)理想化的加劲杆承受轴力,而等效的薄板仅承受水平剪力;3)理想化的加劲杆的截面积等于实际加劲杆面积再加上邻近薄板所提供的面积。

1.2 比拟杆等效面积的近似计算

以单箱单室梯形截面箱梁为例说明比拟杆等效面积的计算思路。

对于梯形截面梁(见图1),根据材料力学原理:σ上(下)=M·Z上(Z下)I上+I下+I腹,假设Aef表示等效翼板面积,有σe上(下)=Md·Aef上(下),令σ上(下)=σe上(下),则可以由此解出Aef上(下),然后根据比拟杆法的基本假定将等效翼板面积分配给各比拟杆[5]。

1.3 三杆比拟法微分方程的建立和求解

取加劲杆和薄板的脱离体,根据力的平衡条件写出平衡方程式,联立几何、物理方程,可以列出三杆比拟法的微分方程;对于简支梁、悬臂梁等简单结构给定边界条件和荷载即可求解。

1.4 分割复杂结构的简化计算方法

对于斜拉桥、连续梁等较复杂结构,目前有两种剪力滞效应的近似分析方法,一种是叠加法,另一种是等代简支梁法[5]。叠加法的基本原理是,先不考虑剪力滞效应的影响,按一般结构力学解超静定结构的方法,求得多余的未知力,然后将多余未知力当成外荷载使整个结构变为一个多个荷载作用下的静定结构如简支梁、悬臂梁等)。超静定结构在多种荷载状态下,考虑其剪力滞效应的内力,等于基于静定体系在各单一荷载与多余力的作用下,考虑剪力滞效应内力的总和。

另一种剪力滞效应的近似分析方法是等代简支梁法。斜拉桥、连续梁等较复杂结构的箱梁在自重或二期恒载作用下,沿跨径方向的弯矩图中将形成许多反弯点。在反弯点处由于弯矩为零,剪力不为零,故此处箱梁的有效分布宽度将无法求出。这样就把复杂结构肢解成若干的简支体系。该分解有利于求解复杂结构的剪力滞效应。所以在分析斜拉桥、连续梁等较复杂结构时,可取弯矩为零的零点区间分别按简支梁处理,直接按照简支梁求解剪力滞效应的计算公式进行计算。

在箱梁中,除自重和二期恒载外,尚有活载及预应力引起的荷载,像简支梁一样都应该分别计算剪力滞系数。至于活载引起的剪力滞效应,首先应绘制出该截面的弯矩影响线,求出正、负弯矩最大值的加载方式,然后绘出弯矩图,肢解成简支体系,继而求解该截面的剪力滞系数。预应力引起的剪力滞效应,根据预应力筋的形状求出等效荷载,绘出等效荷载的弯矩图求出反弯点,按简支体系求解,方法简捷明确。

2 三杆比拟法的工程应用及与空间有限元法计算结果的比较

2.1 工程背景

株洲建宁大桥东岸位于株洲市曲尺乡下屋湾,西岸位于竹山埠,是株洲市城市快速环道上的一座特大型桥梁,该桥已于2005年12月底建成通车。其主桥为独塔单索面混凝土箱梁斜拉桥,跨径布置为(240+134+42+41.7)m,目前是世界上同类桥型的最大跨径,主梁采用抗风性能较好的单箱三室断面箱梁形式,除边跨E018~E031节段采用压重断面外,其余主梁节段均采用标准断面。标准梁段断面见图2。

2.2 三杆比拟法与空间有限元法计算结果的比较

选择边跨E01梁段与E00梁段相交断面等三个截面(均选择标准断面)为计算截面,分别用三杆比拟法和空间有限元法(使用通用软件ANSYS)计算在成桥状态下这些截面在自重和二期恒载作用下的剪力滞系数(见表1)。两种算法的计算结果相比较,大部分数据基本符合,小部分数据存在一定的差别,但可以满足桥梁初步设计阶段箱梁设计计算的需要。

3 结语

比拟方法 篇6

1 水电比拟法

水电比拟是地下水动力学实验中非常重要的内容, 其依据为水电相似原理, 即不可压缩地下流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程相似[7]。由欧姆定律知, 当电流在厚度为h, 电阻率为σ的导电层中流动时, 电流密度分量ix和iy与电位势函数U和电流函数W之间的关系为:

而理想流体平面无旋流动流速分量ux和uy与势函数和流函数ψ间存在类似关系:

此外, 表示电流连续性和电流流动无旋性的关系式与平面势流的连续性方程和流动无旋的关系式形式完全相同, 即:

对应有:

由上式 (1) ~式 (4) 可得:

显然, 电场电位势函数U和电流函数W及势函数和流函数ψ均满足拉普拉斯方程, 即地下水在多孔介质中做层流运动和电流在导电介质中流动, 两者之间存在物理和数学上的相似性。在保证几何相似、边界条件相似和电导系数与渗流系数相似的前提下, 可用电场模拟理想流体平面无旋流动流场, 等电位线即为等势 (水头) 线。

2 渗流等势线测量仪

水电比拟测量渗流场依据惠斯顿电桥原理, 量测电路由4个电阻, 1个测针和1个电流指示器组成, 具体的测量原理可参见文献[1]。水电比拟 法量测渗 流等水头 线的模型 如图1所示。模型根据水电比拟原理以及模型相似原理构建, 采用绝缘的透明有机玻璃制作的长500mm, 宽150mm的实验盘 水平放置, 内有10mm深的硫酸铜电解液 (也可用自来 水代替) 模拟渗流水体, 硫酸铜溶液的浓度需根据所需导电率的要求, 参照硫酸铜溶液浓度与电导率的关系配置。水工建筑物地下边界采用蓝色有机玻璃制作, 建筑物上下游边界为透水边界, 采用大小合适的导电材料如紫铜带制作, 常称为汇流板。不透水边界采用绝缘材料如胶木板、油漆过的木板、玻璃获塑料等制作。模型制作中应保证导电夜厚度均匀, 有一定深度。

保持同一段透水边界上的电位相等, 不同边界之间保持恒定电位差, 将电板间 电位差均 分为10等份, 测读9条等电位线, 每线10个测点, 每两条电位线之间电位差为1V。量测时估计等电位线的方向和位置, 再沿等电位线的正交方向左右移动探针, 直至毫伏表上显示电压零值, 并记录下探针的坐标值, 绘制在坐标纸上, 即得水工建筑物下渗流的等势线图, 按照流线与等势线正交的原则, 绘制4条流线, 即可获得水工建筑物下渗流的流网图。

如果需要, 也可对流线进行测量, 此时只需将原来的透水边界与不透水边界条件互换, 在新的边界条件下测得的等电位线即为原渗流场的流线。

3 渗流流场的数值模拟

为了与实验结果进行对比, 我们采用MATLAB对渗流问题的流函数和势函数[式 (6) ]进行了求解, 方程采用五点差分法进行离散[8]。

流函数的边界条件为:

计算区域边界A-E-F-D:ψ=0

上游渗入段边界

下游渗出段边界

坝底不透水边界B-C:ψ=1

势函数的边界条件为:

计算区域边界

上游渗入段边界A-B:φ=1

下游渗出段边界C-D:φ=0

坝底不透水边界

求解出计算区域内离散点上的流函数和势函数后, 插值即可得到相应的流网图, 图2中给出了计算值和实验值的对比, 表明两者吻合较好, 说明本文所制渗流等势线测量仪可以较好的测量水工建筑物地下渗流的流网, 并根据实测流网, 可以对渗流流量、扬压力等进行进一步分析, 是一种有效的渗流实验研究手段。

4 结 语

通过对水电比拟法模拟水工建筑物地下渗流的实验研究, 可以得出以下相关结论。

(1) 水电比拟实验的精度较高, 完全能满足实验室实验和工程建设的需求, 该方法是一种研究水工建筑物地下渗流的有效方法。

(2) 随着复杂水工建筑物的出现, 为了研究其渗流机理, 水电比拟实验有十分广阔的前景。

(3) 如何提高探针的快速准确定位, 缩短实验时间, 减少工作量, 提高实验效率, 是下一阶段需要解决的问题。

摘要:介绍了一种渗流等势线测量仪, 该仪器依据水电比拟原理, 通过等压线测量获得渗流等势线, 进而对水工建筑物地下渗流流场进行了测量。为了与实测值进行对比, 我们采用MATLAB求解拉普拉斯方程, 获得渗流的流函数和势函数, 计算与实验所得流网吻合较好, 表明水电比拟法是一种有效的渗流流场测量方法, 具有十分广泛的应用前景。

关键词:水电比拟法,渗流,等势线,MATLAB

参考文献

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比拟方法 篇7

目前,在国内外剪力滞效应研究领域,剪力滞效应研究的箱形截面形式大多局限于单箱单室的箱形截面梁。而对单箱多室、多箱单室、边箱形主梁的剪力滞效应的研究相对较少。而现在越来越多的预应力混凝土桥梁在我国建成、在建或规划设计中,其跨径愈来愈大,而且其主梁的截面越来越宽,许多的混凝土斜拉桥采用了边箱形主梁等截面形式。但我国现行的桥涵设计规范中还没有明确规定这种截面形式的主梁如何考虑剪力滞效应。因此对边箱形主梁截面形式的剪力滞效应进行研究不仅有理论价值,也有巨大的现实意义。

1 比拟杆法的公式推导

1.1 基本假定[1,2]

应用比拟杆法进行剪力滞效应分析时,引入下列假定:

①将箱形梁等效为许多理想化的加劲杆与其间的薄板组成的共同受力体系,如图2所示;②理想化的加劲杆仅承受轴力,而等效的薄板仅传递水平剪力不负担轴力;③以箱梁顶、底板应力等效为原则,求得理想化的加劲杆的等效截面积和薄板的等效厚度;④作用在箱梁任意截面上的垂直剪力Q(y)完全由腹板承受,内、外腹板剪力按照杠杆原理进行分配。

1.2 加劲杆截面积和薄板厚度的等效计算

对于边箱形主梁(见图1),在横向力作用下,按照初等梁理论计算的箱梁上下翼缘板的弯曲应力为

σu(b)=Μ(y)h1(2)Ι(1)σu(b)=Μ(y)h1(2)Ι=Μ(y)ΗAeu(b)(2)

式中,忽略翼缘板对自身的惯性矩

Ι=2[(tw1+tw2)Η312+(tw1+tw2)Η(Η2-h1)2]+[tw3h3312+tw3h3(h32-h1)2]+2(b1+b2+b3)t1h12+2b2t2h22(3)

令顶板和底板的等效翼板面积为

{Aeu=2{α1(tw1+tw2)Η+β1tw3h3+ξ1(b1+b2+b3)t1}Aeb=2{α2(tw1+tw2)Η+ξ2b2t2}(4)

根据上、下翼板应力分别互等可知

Aeu(b)=ΙΗh1(2)(5)

可导出各等效系数为

{α1=Η12h1+1Ηh1(Η2-h1)2β1=h3224Ηh1+12Ηh1(h32-h1)2ξ1=h1Η+b2t2h22(b1+b2+b3)t1h1Ηα2=Η12h2+1Ηh2(Η2-h1)2+tw3h3324Η2h2(tw1+tw2)+tw3h3(h32-h1)22Η2h2(tw1+tw2)ξ2=(b1+b2+b3)t1h12Ηh2b2t2+h2Η(6)

等效翼板的厚度分别为

teu=ξ1t1teb=ξ2t2(7)

如图2所示,各加劲杆面积可按下表1计算。

1.3 比拟杆法微分方程的推导[3]

图3所示为加劲杆和联系薄板的受力状态。由于荷载和结构均对称,故只取了一半宽度考虑。在距离约束端x的截面处取Δx微元,根据微元体受力状态可得各杆上的平衡方程为

{dF1dx=-q1+qE1dF2dx=-q2+q1+qE2dF3dx=2q2+qE3(8)

式(8)中,q1、 q2为加劲杆间等效薄板中的未知剪力流;qE1、 qE2、 qE3分别为外荷载引起边腹板和两内腹板的剪力流。

Q为箱梁任意截面上的垂直剪力,其对应剪力流完全由腹板承担;剪力流在腹板竖向均匀分布,内腹板和边腹板的剪力大小按照杠杆原理进行分配:

{qE1=κ1Q(x)4Η+h3=κ1qEqE2=κ2Q(x)4Η+h3=κ2qEqE3=κ3Q(x)4Η+h3=κ3qE(9)

式(9)中,κ1、 κ2、 κ3分别为边腹板和两内腹板的剪力系数。

2(κ1+κ2)+κ3=1qE=Q(x)4Η+h3

如图3所示,相邻两杆间薄板微元的剪切角的变化率为

dγdx=1bi(u2x-u1x)=1bi(ε2-ε1)=1Ebi(F2A2-F1A1)(10)

由材料力学可知q=γteG, te为板的厚度,两边求导可得

dqdx=teGdγdx(11)

将式(10)代入上式,则各未知剪力流可表示为

dqidx-GteEbi(Fi+1Ai+1-FiAi)=0(12)

将式(12)代入方程组(9),则得到如下比拟杆法的控制微分方程组

{d2q1dx2-GteEb2(dF2A2dx-dF1A1dx)=0d2q2dx2-GteEb3(dF3A3dx-dF2A2dx)=0(13)

将式(8)代入式(13)可得

{d2q1dx2-GteEb2[(1A1+1A2)q1-1A2q2]=GteEb2(1A2qE2-1A1qE1)d2q2dx2-GteEb3[(1A2+2A3)q2-1A2q1]=GteEb3(1A3qE3-1A2qE2)(14)

Κi=GteEbi+1aij=ΚiAj(i=1,2;j=1,2)a23=2Κ2A3(14)

{d2q1dx2-(a11+a12)q1+a12q2=(-a11κ1+a12κ2)qEd2q2dx2-(a22+a23)q2+a22q1=(-a22κ2+a23κ3)qE(15)

1.4 微分方程的求解[4]

微分方程采用算子法求解,引入微分算子将式(15)写成矩阵形式为

(D2-(a11+a12)a12a22D2-(a22+a23))(q1q2)=(-a11κ1+a12κ2-a22κ2+a23κ3)qE(16)

外荷载为集中荷载或分布荷载时,Q″(x)=0,则腹板剪力流函数满足

D2qE(x)=0,

式(17)代入式(16)并由“克莱姆法则”可得未知剪力流为

{q1=a11(a22+a23)κ1-a12a23(κ1+κ2)[D2-(a11+a12)][D2-(a22+a23)]-a12a22qEq2=a11a22(κ1+κ2)+(a11+a12)a23κ3[D2-(a11+a12)][D2-(a22+a23)]-a12a22qE(18)

从而可得未知剪力流的微分方程组为

{D4q1+AD2q1+Bq1=C1qED4q2+AD2q2+Bq2=C2qE(19)

式(19)中,各系数分别为

A=-(a11+a12+a22+a23),

B=a11a22+a11a23+a12a23,

C1=a11(a22+a23)κ1-a12a23(κ1+κ2),

C2=a11a22(κ1+κ2)+(a11+a12)a23κ3。

式(19)为q1、 q2的四阶常系数线形非齐次方程,根据其系数的特点,其解为

{q1=m1chax+m2shax+m3chβx+m4shβx+C1BqEq2=n1m1chax+n2m2shax+n3m3chβx+n4m4shβx+C2BqE(20)

式(20)中,

αβ=(-A2±12A2-4B)12

,常数m1、 m2、 m3、 m4可由边界条件确定;将q1、 q2代入方程组(16)可求得系数分别为

n1=n2=a11+a12-α2a12,

n3=n4=a11+a12-β2a12(21)

将求得的q1、 q2代入方程组(8),积分后可得

{F1=-m1αshax-m2αchax-m3βshβx-m4βchβx-(C1B-κ1)qEdx+CC1F2=-(n1-1)m1αshax-(n2-1)m2αchax-(n3-1)m3βshβx-(n4-1)m4βchβx-(C2-C1B-κ2)qEdx+CC2F3=2n1m1αshax+2n2m2αchax+2n3m3βshβx+2n4m4βchβx+(2C2B+κ3)qEdx+CC3(22)

从而,可进一步得到各加劲杆处应力为

σi=FiAi(i=1,2,3)(23)

1.5 边界条件和简支梁的剪力滞效应分析[5]

简支边Fi=0dqidx=0(24)

如图4所示,简支梁跨中在内腹板顶面对称的作用集中荷载P,简支梁的剪力为

Q(x)=Ρ2(25)

内腹部和边腹板的剪力大小按照杠杆原理分配,当外荷载对称的作用在箱梁内腹板的顶面时,根据杠杆原理可知:κ1=0, κ2=1, κ3=0。由式(9)可得

qE1=0qE2=qEqE3=0qE1=qE2=0(26)

代入式(16)得比拟杆法的控制微分方程组

(D2-μ122μ22μ22D2-μ232)(q1q2)=(-μ120)qE(27)

根据对称性,其边界条件为

{F1(0)=F2(0)=F3(0)=0dq1(0)dx=dq2(0)dx=0q1(l/2)=q2(l/2)=0(28)

将式(28)代入式(20)可求得控制方程的解中各常数分别为

{m1=(C2-n3C1)qE(n3-n1)Bchαl2m2=0m3=(n1C1-C2)qE(n3-n1)Bchβl2m4=0(29)

从而,可求得未知剪力流函数为

{q1(x)=m1chax+m3chβx+C1Ρ2(4Η+h3)Bq2(x)=n1m1chax+n3m3chβx+C2Ρ2(4Η+h3)B(30)

式(30)代入式(24),同时引入边界条件F1(0)=F2(0)=F3(0)=0求得各常数为CC1=CC2=CC3=0。则各加劲杆处应力分别为

{σ1(x)=1A1[-m1αshax-m3βshβx-C1Ρ2(4Η+h3)Bx]σ2(x)=1A2{(1-n1)m1αshax+(1-n3)m3βshβx+1-(C2-C1)Ρ2(4Η+h3)B]x}σ3(x)=1A3[2n1m1αshax+2n3m3βshβx+C2Ρ(4Η+h3)Bx](31)

以上为简支梁在跨中受集中荷载时边箱形主梁利用比拟杆法进行剪力滞效应分析的求解过程。对于简支梁承受均布荷载作用q,简支梁的剪力改为

Q(x)=q2(l-2x)(32)

亦同理可得。

2 算例分析

一边箱形梁截面尺寸如图5所示,梁截面总宽度B=32.5 m,高H=3.0 m,可知比拟杆法中所假定的几何参数,外翼板宽度b1=1.85 m,内翼板1宽度b2=6.55 m,内翼板2宽度b3=7.85 m,顶板厚t1=0.28 m,底板厚度t2=0.30 m,顶板厚t1=0.28 m,底板厚度t2=0.30 m,边腹板厚tw1=1.2 m,内腹厚板tw2=0.5 m,中肋板厚tw3=0.3 m。混凝土弹性模量E=3.45×104 MPa,G=1.38×104 MPa。简支梁跨径L=30 m,在跨中内腹板对称作用集中荷载P=10 kN和均布荷载q=10 kN/m。

2.1 比拟杆法计算

截面的几何参数:面积A=22.404 m2,惯性矩I=27.363 m4,截面形心至截面上缘距离Cy(+)=1.207 m,截面形心至截面下缘距离Cy(-)=1.793 m,可算得:h1=1.207 m-0.14 m=1.067 m, h2=1.793 m-0.15 m=1.643 m, h3=2.26 m。 将上面的几何参数代入到公式(6)可以求出:

α1=0.293, β1=0.067, ξ1=0.720;α2=0.196, ξ2=1.083。

参考图2及图5,从表1可以得到以下各加劲杆等效面积:

A1=A5=2.087 m2, A2=A4=1.745 m2,

A3=1.673 m2, A′1 =1.770 m2,A′2=1.358 m2。 对于上板:

Aeu=2A1+2A2+A3=9.337 m2。

对于下板:

Aeb = 2A′1+ 2A′2 =6.256 m2。

2.2 有限元建模[6,7]

2.3 剪力滞系数对比

根据比拟杆法对箱梁的剪力滞效应分布进行计算,同时建立空间实体单元的有限元模型对箱梁进行对应工况的静力分析。表2为比拟杆法理论解和有限单元法计算结果的对比。可以看出,本文方法与有限单元法的结果基本吻合,证明文中剪力滞分析方法是符合实际的。

3 结语[8]

本文应用比拟杆法研究斜拉桥边箱形主梁的剪力滞效应,推导了比拟杆等效截面面积的计算公式、微分方程及边界条件的求解公式;针对斜拉桥主梁以承受压弯荷载为主的特点,并结合算例,用比拟杆法及空间有限元软件求解斜拉桥边箱形主梁给定截面的剪力滞系数,经过对比分析,用该方法计算剪力滞系数具有一定的精度。

但是比拟杆法也有一定的局限性,应用比拟杆法无法求解出箱梁的纵向应力沿截面分布规律,只能求解出箱梁断面最大的剪力滞系数,不适合于施工设计阶段的较准确计算。

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