工程模拟器（共12篇）
工程模拟器 篇1
工程机械是装备工业的重要组成部分, 据不完全统计数据表明, 全国工程机械拥有总量已达200余万台, 并且仍以每年10%以上的速度递增。工程机械市场的快速增长, 相应带动了中国工程机械培训市场需求的急速增长。目前, 对工程施工机械操作人员的需求非常大, 往往供不应求。由此可见大力提高劳动者素质, 培养所需的操作人员是目前迫在眉睫的任务。
但是, 传统的培训方式主要是用真实的工程机械进行操作训练, 风险大, 成本高, 培训时间长, 培养出来的学员无论是技术还是数量, 都远远不能满足市场的要求, 反而却限制了这个行业的发展, 所以, 培训模式变革是势在必行。
1 工程机械模拟训练简介
工程机械模拟训练不受时间、气候、场地的限制, 可以高度逼真地模拟工程机械在各种使用工况下的视觉、听觉、动感等行为所进行的模拟仿真训练。模拟训练技术在工程机械作业人员培训领域中能够很好地解决传统培训中所存在的问题: (1) 模拟训练技术在工程机械作业人员培训中有助于教学个别化, 工程机械模拟训练系统可以针对不同学员的需要, 灵活地选择培训的课程模块和课程内容, 并且可以完全自主地控制培训时间, 针对不懂的部分可以重复性的学习, 为学习新知识节约了大量的时间和精力, 使得工程机械驾驶员职业技能的培训真正实现了个别化教学。 (2模拟训练技术在工程机械作业人员培训中有助于教学标准化, 提高教学质量, 整个模拟系统中有比较规范化和科学化的教学内容, 能够克服传统教学模式中不同师傅带出的徒弟对于机械设备操作中不同的认知弊端。模拟训练系统提供逼真的环境场景模拟, 可以贯穿从理论学习到实际操作考核的全过程。 (3) 解决了传统工程机械作业人员培训中耗时、耗力、培训困难等缺点。模拟系统弥补了传统教学中培训的周期长、燃料费增长快、日常的维护消耗巨大、一次性投入高、培训效率低下等方面的缺陷, 培训费用减少、培训周期缩短、培训过程中事故的发生率大大降低, 减少实车训练动用次数, 节约了能源, 提高了经济效益, 符合现阶段的市场经济的要求。
2 工程机械模拟训练技术
目前, 国内外广泛采用的工程机械操作使用模拟训练技术主要有三大类:一是模拟训练软件;二是模拟训练半实物装置;三是模拟训练全实物仿真平台。
(1) 模拟训练软件。工程机械模拟训练软件主要采用视景仿真的方式构建一个逼真的虚拟环境, 可以根据需要模拟各种天气情况, 如, 晴天、多云、阴天、白天、夜晚等, 以及其对工程机械作业的影响。通过视景、声响、振动等表现形式, 能够实现工程机械实时操作, 如, 起动、运行、制动时各种真实的感觉, 仿真过程中用户一般通过鼠标、键盘或者虚拟界面来实现对虚拟场景的控制 (见图1) 。
(2) 模拟训练半实物装置。半实物仿真系统是一种硬件在环实时技术, 把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去, 并要求系统的软件和硬件都要实时运行, 从而模拟整个系统的运行状态。系统虚、实结合, 具有良好的可控性、无破坏性。软件能提供逼真的工程机械操作使用视景、声音和运动感觉, 模拟操作环境的外形及尺寸与真实工程机械完全相同, 以保证高度的真实感 (见图2) 。
(3) 模拟训练全实物仿真平台。工程机械模拟实训设备一般由工程机械操控模型和模拟操控系统组成, 其中工程机械操控模型严格按照实装各系统的比例进行设计制造, 不仅与实车外形尺寸比例相同, 且全部部件均可实现与实车部件相同的操作功能, 在保证与实装各种动作完全相同的操作反应下实现各种细微的操作速度变化, 通过模拟操控系统即可进行模型各结构动作的实时控制, 操作感觉及各种动作反应均可与实装相媲美。工程机械操作使用模拟实训设备由于操作系统和控制对象均是实物, 学员可以亲自动手进行实际操作, 训练过程更为贴近真实作业场景, 训练效果也更加好 (见图3) 。
参考文献
[1]矫震.线性摩擦焊过程中的原子扩散及缺陷演化动力学模拟[D].哈尔滨工业大学, 2011.
[2]周文权.晶体相场方法模拟高温应变作用下晶界的位错组态及其演化[D].广西大学, 2014.
工程模拟器 篇2
2．平面系统受力偶矩为的力偶作用，不计各杆自重，则A支座反力的大小为为 kN。
3.已知力P=40kN，F=20kN，物体与地面间的摩擦因数fs=0.5，动摩擦因数f=0.4，则物体所受的摩擦力的大小为。
4.已知F=100N，则此力在三轴x、y、z的投影Fx= ；
Fy= ；
Fz=。
5．工程上通常以伸长率区分材料，对于脆性材料有四种结论，哪一个是正确？（A）（B）（C）（D）正确答案是。
6．铆钉受力如图，其剪切应＝。
7．图示杆架，杆1和杆2的材料相同，两根铰接处受载荷F作用。两杆截面面积之比，当两杆所受的应力绝对值相等时，两杆的夹角。
8．当圆截面梁的直径增加一倍时，梁的强度为原梁的 倍，梁的刚度为原梁的 倍。
9．某点的应力状态如图所示，已知材料的弹性模量和泊松比，则该点沿和方向的线应变分别为。
10．两根材料和约束相同的圆截面压杆，长分别为和，若两杆的临界力相等，则它们的直径比为。
二．计算题（本题12分）组合梁AC及CDB在C处铰接而成，自重不计。已知：载荷及长度L，求固定端A及可动铰支座B的约束力。
三．计算题（本题12分）图示结构中，AB为圆截面杆。已知其材料的许用应力为，铅垂载荷，试选择杆AB的直径。
四．计算题（本题12分）传动轴传递外力偶矩，材料的许用切应力，切变模量，单位长度的许用扭转角，试选择实心轴的直径。
五．计算题（本题12分）试指出图示T形截面梁内最大拉应力所在截面及其位置，并计算最大拉应力的值。
六．计算题（本题12分）钢圆轴受力如图所示，。试用第三强度理论确定轴的直径。
《工程力学》试卷2答案 一．填空题 1.2.3.4.5.（A）6.7.8.8，16 9.10.二．计算题 解：（1）取BC为研究对象，受力如图所示。
得：
（2）取整体为研究对象，受力如图示。
解得：。
三．计算题 解：（1）取刚杆CD为研究对象，受力如图所示。
得：
（2）由AB杆的强度条件 解得：
杆AB的直径 四．计算题 解：（1）按强度条件：
得：
（2）按刚度条件：
得：
故解得：
五．计算题 解：求支座反力，作梁的弯矩图如图所示。
截面B的 截面C的 故最大拉应力在截面C下边缘 六．计算题 解：圆轴为弯扭组合变形，危险截面在固定端处。
建设工程招投标综合模拟实训策划 篇3
关键词：招投标 模拟 实训
高等职业技术教育的首要任务是培养高级应用技术型人才，而高级应用技术型人才培养最突出的特点就是重视实践教学，突出能力培养。工程招投标综合模拟实训项目是将一门课程的课程设计改革成为对多门课程的知识进行一次较为系统的检验，增加课程之间的交叉理解与运用，提高技能的综合训练。
一、工程招投标综合实训模拟项目条件背景
昌吉职业技术学院新校区建筑工程系教学楼项目，已经过昌吉州发展和改革委员会以“昌州发改投资（2012）296号文”批准建设；招标人为新疆昌吉职业技术学院。建设资金来自州财政资金和单位自筹资金，该项目已具备招标条件，现决定对该项目工程施工进行模拟公开招标。
二、综合模拟实训目标
主要有以下7个方面：体验和理解招投标全过程的主要工作和流程；理解招标、投标全过程的主要角色及职务；了解资格预审文件、招标文件的内容构成、要点，以及编制依据和方法；了解实践中主流的一些招标和评标办法；理解如何应用电子标书进行招标、投标和评标；应用算量软件和计价软件生成投标书和电子标书；了解实践中主要的一些投标策略及其应用场景。
三、实训任务
该次实训是以“新校区教学楼项目”为项目模拟载体，实训分成两个项目模块：第一模块代表模拟招投标代理公司，从发布招标公告到最后发布中标通知书签订合同，完全模拟建筑工程施工招投标完整过程。第二模块代表模拟施工企业参与投标部分，由学生分组模拟几个不同的建筑公司参与竞标，从接到招标公告开始，分别进行投标报名、资格预审、购买招标文件、编制投标文件、开标等实际模拟，学生全过程参与其中。结合识读施工图样掌握建筑构造做法、清单工程量计算技能、施工组织设计及招投标全过程的主要工作和流程，运用广联达计价软件、算量软件进行工程量清单报价并完成商务标部分内容，根据施工组织完成技术部部分内容。通过此次实训让学生熟悉真实的工作环境，为培养高级应用技术型人才服务。
四、实训安排
1.时间安排
综合模拟实训时间为3周，不含双休日，共计15天，其中2天时间组织全体师生共同进行审查建设项目建设方资质、建设单位建设项目备案、踏勘现场并答疑。
2.项目团队建设及业务安排
建筑工程系实训主任为业主代表，将班级45～50人根据模拟项目共建三个功能的项目团队，学员参与一、二两个项目团队。
（1）第一项目团队为招标代理公司，由5～6名学生和1名指导教师组成；在指导教师的帮助下用5天时间完成招标书及编制资格预审文件编制、发放资格预审结果通知书。主要业务是从事招标代理业务，即接受招标人委托，组织招标活动，包括帮助招标人或受其委托拟定招标文件，审查投标人的资质，组织评标、定标等等。
主要职责：
第一，拟订招标方案。包括建设项目的具体范围、拟招标的组织形式、拟采用的招标方式，制定招标项目的作业计划，括招标流程、工作进度安排、项目特点分析和解决预案等。
第二，编制资格预审文件、招标文件，经招标人确认后同意后发售上述文件，有关澄清和修改等。
第三，审查投标人资格。招标代理机构负责组织评标委员会，根据招标文件的规定，审查潜在投标人资格。
第四，根据招标人委托编制标底。
第五，组织投标人踏勘现场。
第六，接受投标，组织开标、评标，协助招标人定标。
第七，依据委托草拟合同以及谈判和修订，经招标人同意组织签订合同；
（2）第二项目团队为模拟的各建筑公司，每6～8名学生分成1组，可以根据班级学生人数共组建6～8家建筑单位参与投标，安排技术标编制、商务标编制指导教师各一名，在指导教师的帮助下利用7天时间完成投标文件的编制；
主要业务为施工企业根据企业资质许可的范围内从事建筑施工活动。
主要职责：
一是购买招标文件，组织召开投标预备会。
二是部分投标函编制。
三是技术部分编制。在指导教师的帮助下编写施工组织设计并由指导教师审查。
四是商务部分编制。按照投标文件上提供的各类表格，按各学生小组依托的施工企业资质内容填写；在指导教师的帮助下编写投标预算书，主要采用广联达图形算量软件、计价软件进行核量、组价；资格审查部分按照招标文件要求，各小组依据系部提供的企业资料编写并附证件复印件；按照招标书要求编写目录并装订。
（3）第三项目团队：为评标专家组，在实训最后一天组织评标，从专家库随机抽取，由业主、系部管理人员、指导教师组成，第一、二项目团队成员观摩，主要完成专家评审过程。
工作职责：
第一，严格按照招标文件规定的评标办法对投标文件进行评审，招标文件未规定的评标办法不得作为评标依据。
第二，对投标文件独立评审，不得发表任何具有倾向性、诱导性的见解，不得对评标委员会其他成员的评审意见施加任何影响，不受任何单位或者个人的干预。
第三，招标人或招标代理机构需要对招标文件中含义不明确的内容进行解释或说明时，应要求招标人或者招标代理机构以书面形式做出解释或说明。
第四，严格区分投标文件的重大偏差和微小偏差，不得无根据随意废标。
第五，服从并配合有关部门的监督和管理。
第六，发现评标过程中存在违法、违纪或者违反公平、公正原则的情况，应及时向现场监督人员、交易中心见证人员反映；或直接向行政主管部门、招标管理机构或工程交易中心反映；也可直接向各级纪检监察部门举报。
第七，保守评标秘密，不得将投标文件带离评标现场评审；不得将与评标内容有关的资料予以记录、摘抄、复印、拍照及带出评标场所；不得向外界透露评标内容、评标委员会组成及评标委员会成员对投标文件的评审情况。
第八，不得中途离开评标现场。如有特殊情况确需离开的，须经招标人和监督人同意，并将情况通知交易中心见证人员。离场后不得再次参与评标工作。评标工作完成后，评标委员会成员不得向外界透露投标文件的评审和比较、中标候选人的推荐等与项目评审有关情况。
3.开标流程
（1）开标。
①第二项目团队投标人代表递交投标文件，并签到。
②实训管理教师作为监督人签到。
③第三项目团队评标专家组人员签到。
④依据招标文件要求对投标人的资质文件等进行审查。
⑤评标委员会对投标人投标文件对招标文件的响应进行评审。
（2）评标。
①评标组专家按照评标办法评审。
②按照投标人的得分高低顺序依次确定并公布本次招标的第一候选人、第二候选人、第三候选人。
③第一项目团队招标人根据评标情况写出评标报告，并由监督人及评标委员会签字确认。
五、成绩评定、总结、讨论全过程
学生发言、提问、小组讨论、总结；整理整个过程中的资料和电子文档；老师对课程过程进行评判、打分，计算成绩；奖励优胜小组。
六、资料归档
综合实训完成后，三个项目团队资料收集后交系档案室备案。学生可利用二课堂活动交换团队身份进行练习，为技能大赛模拟比赛项目做准备。
地下工程安全性数值模拟分析 篇4
关键词：地下工程,安全,危险源,数值分析,围岩支护
0 引言
地下工程在21世纪发展是大趋势所在。然而,由于技术的限制、经济效益、各种人为以及自然因素的影响,地下工程的开发运用依然事故不断。地下结构中,由围岩支护这一结构体系决定地下结构的稳定性。围岩是天然的,取决于当地实际情况,支护的设计需根据围岩的情况来选择设计施工方法,以期使两者相互作用达到稳定。
本文的主要内容是基于重庆某人防工程实例为基础对某地下人防工程进行安全性的数值分析。采用有限元法,使用MidasGTS这个软件来进行分析,分析施工过程中的应力及位移变化,观察其是否处于正常稳定状态,借此为施工设计提供必要的依据。而在施工时必须借由实际检测数据以及现场情况来判定具体的施工方法。
1 安全性数值分析
此分析以重庆某人防工程实例为基础,利用Midas-GTS软件进而得出结果,分析此人防工程的围岩情况及其安全性。
图1即是根据现场地形、围岩分布情况而制作生成的地下工程项目的工程立体图。此人防工程项目建立区域纵向分为3个围岩层,其中主通道的直径为11 m,应急通道的直径为6 m,模型几何尺寸为80 m×60 m×60 m。
我们将整个模型的施工步骤分为了36步。整个模型按照几何尺寸要求并结合实际围岩情况建立,分析施工过程中施工工序,并分析施工过程中可能产生的最大应力值以及最大位移,对可能产生最大值的区域进行相对严格的监控,从应力及位移变化来分析其稳定安全性。分析结构是否符合设计的需要、使用需要。
2 应力分析
从图2我们可以很直观的看出,除了上层的软弱覆盖图层稳定性差而造成的应力大之外,就是主通道的地面部分应力大,由此证明了开挖造成围岩稳定性变差的理论。
从图3主通道在X方向上的应力等值线,可以看出主通道的侧壁受力大,证明采用适当衬砌的必要。
从图4可以明显的看出,整个通道的受力,应急通道基本是稳定的,主通道应力在衬砌顶部,而最大应力基本集中在主通道与应急通道的连接部分,数值达到1.1 MPa,而反向则达到3.9 MPa,如果是各向最大值则会更大。我们可以理解为由于这部分形成了夹角,造成了整个通道体系的应力集中,属于易遭破坏区域。因此,在进行衬砌施工时,必须对连接部分进行严格的监控,并需要对这部分加强衬砌支护。同时我们也可以看到在主通道口有一部分很小的区域应力值要明显大于旁边的部分,这是由于断层应力的不连续,各向应力集中到一个面上而造成的,因此有必要对洞口的边坡进行整治。
整体上,左侧位移、应力一般要大于右侧,原因是模型中洞室位置偏右,以及右侧有应急通道的洞室;就整体承载的应力而言,左侧要大于右侧,这主要是由于地应力很大一部分主要源自于自重应力。
3 现场检测
3.1 工程概况
该人防工程所在地区属于红土层区,构造剥蚀丘陵地貌。地形起伏较大,山脊与沟槽相间排列,地形总体为南高北低,地面高程375.00 m～415.00 m,相对高差约为40.00 m。总体地形坡度倾斜角约20°～30°。由于人类工程活动,场地北侧形成了高约2 m～17 m的岩质边坡,边坡总体倾向北东,坡角30°～65°,基岩裸露;在勘察区的东侧,形成了高为9 m～33.5 m的岩质边坡,坡角为15°～20°,坡面植被比较发育。场地主要底层为第四系人工填土、第四系全新统粉质及侏罗系中统沙溪庙组泥岩和砂岩互层组成。
3.2 监测工作计划
根据要求,主要监测内容包括:场地内高边坡地表变形,主坑道影响范围内地表变形。高边坡段监测重点包括水平与垂直位移测量,主坑道范围内监测重点是地表沉降。根据实际情况在已有的监测项目上增加了以下监测措施:
1)主坑道以上覆盖层地表沉降;2)高边坡地表位移;3)裂缝监测。
测点现场照片见图5。
本隧道洞口段,地质条件较差,属于重点监测地段,本监测组将断面间距定为8 m～12 m(见图6)。
3.3 监测数据
1号断面拱顶下沉情况见图7。
4 总结
本文利用数值分析软件Midas-GTS针对实际工程进行理论上的稳定分析。通过分析,我们发现,此人防工程的工程危险点基本可以概括为:拱顶、拱底仰拱部位及洞室连接部位,并且小洞径的应急通道稳定性要大于主通道,也许是模型的不全面性及应急通道的影响,主洞右侧壁稳定性稍大于左侧壁。所有稳定危险点需加大监测监控力度,并像对于通道连接处这些区域应当加大支护力度。而像仰拱部位的位移变化,由于仰拱的修建会阻止位移的进一步变化,所以仰拱的修建应当尽早进行。
1)根据本监测数据得出,隧道围岩收敛较小,在安全范围内,未出现异常现象。
2)隧道地质条件较差,有软弱夹层和水存在,围岩属于三级围岩,该隧道埋深较浅,建议施工方严格控制炸药用量,尽可能减少人为施工因素对围岩的扰动和损伤,以便于充分利用围岩自承力和支护结构作用来保持整个围岩支护结构体系的稳定。
3)隧道内泥水较多,给施工和监测带来不便,拱脚处泥岩遇水易软化,岩体强度降低,易发生坍塌事故,存在较大的安全隐患,建议施工单位做好排水工作。
4)建议在初次支护中,增加拱架的架设。
现场的监测监控是针对地下工程稳定管理的主要方式。通过分析监测数据了解工程是否处于稳定安全的状态,并且在发现数据异常的情况下必须及时针对实际情况尽快采取相应的治理措施。否则一旦发生意外则将导致事故甚至整个工程的垮塌。所以,现场监测监控必须是实时监控、及时治理。
建筑工程法规模拟练习七 篇5
建筑工程一切险－安装工程一切险－意外伤害险－责任免除
1．某工程项目足额投保了建筑工程一切险，在保险期间内，工程发生了保险事故。为减少损失，被保险人共计支出6万元。经保险公司查勘定损，建筑物实际损失为20万元。保险公司应当支付的保险金为（）万元。
A．6 B．14 C．20 D．26 答案： D---保险金的赔付，减损费，在赔偿额以外，在保险金之内； 解析：保险人赔付都有哪些费用？
保险事故发生后．被保险人为防止或者减少保险标的的损失所支付的必要的、合理的费用，由保险人承担；保险人所承担的数额在保险标的损失赔偿金额以外另行计算，最高不超过保险金额的数额。
保险人、被保险人为查明和确定保险事故的性质、原因和保险标的的损失程度所支付的必要的、合理的费用，由保险人承担。” 责任保险的被保险人因给第三者造成损害的保险事故而被提起仲裁或者诉讼的，除合同另有约定外，由被保险人支付的仲裁或者诉讼费用以及其他必要的、合理的费用，由保险人承担。”在这里，仲裁或诉讼费用通常包括被保险人及其代理人在仲裁或诉讼过程中所支出的案件受理费、勘验费、鉴定费、律师费和调查取证费等。----在保险金之外，另行赔付 2．属于建筑工程一切险承保的是（）。A、因自然灾害导致的铁路损毁 B、地震所导致隧道塌方
C、意外事故所导致的钢结构安装过程中人员伤亡-----安装工程一切险 D、因自然灾害导致房屋建筑工程现场材料和机械损坏 答案： D 解析：什么是建筑工程一切险和安装工程一切险？
建筑工程一切险承保各类土木建筑工程，如房屋、公路、铁路、桥梁、隧道、堤坝、电站、码头、飞机场等工程，在建造过程中因自然灾害或意外事故所导致的损失。安装工程一切险则专门承保各类承保各类安装工程，如电力、石油、钢结构等机械装置和设备的安装工程，在安装和试车考核过程中因自然灾害或意外事故所导致的损失。保险代位，财产险可以代位，人身险不可以代位 1Z301200 税法
1Z301201 熟悉纳税人的权利和义务 纳税人－扣缴义务人－延期纳税－滞纳金
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3、某施工企业受税务机关的委托，代扣代缴单位职工应纳税的税款，由于某些原因，该企业4月份拖延1个月解缴税款20万元，有关税务部门对该行为的处理正确的是（）。A、对该施工企业罚款3000元 B、征收该企业3000元的滞纳金 C、征收该企业100元的滞纳金
D、该企业延期1个月解缴税款，没有超过3个月，因此不作任何处罚 答案：B 解析：纳税人有哪些权利？
（1）特殊情况下延期纳税的权利
根据《税收征收管理法》的有关规定，纳税人因有特殊困难，不能按期缴纳税款的，经批准可以延期缴纳税款，但是最长不得超过三个月。纳税人未按照规定期限缴纳税款的，扣缴义务人未按照规定期限解缴税款的，税务机关除责令限期缴纳外，从滞纳税款之日起，按日加收滞纳税款万分之五的滞纳金。
（2）收取完税凭证的权利
税务机关征收税款时，必须给纳税人开具完税凭证。扣缴义务人代扣、代收税款时，纳税人要求扣缴义务人开具代扣、代收税款凭证的，扣缴义务人应当开具。******0 1Z301202 熟悉营业税和所得税
营业税－城市维护建设税－教育费附加－所得税；所得额－税基－税率
建筑安装业务实行分包的，总承包人为营业税的扣缴义务人。营业税的税基为营业额。营业税的税率是3％。
城市维护建设税以营业税为税基，其税率如下： ① 纳税人所在地在市区的，税率为7％； ② 纳税人所在地在县城、镇的，税率为5％； ③ 纳税人所在地不在市区、县城或镇的，税率为1％。教育费附加以营业税为税基，其税率为3％。
4、某建筑装修工程，合同价为2000万元，其中分包费500万元，企业的材料成本是600万元，人工费200万元，则承包单位应该交纳的营业税是（）。
A、21万元 B、36万元 C、45万元 D、60万元
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答案：C 解析：什么是营业税？
营业税，是以从事工商营利事业和服务业所取得的收入为征税对象的一种税。（1）营业税的纳税人
根据《中华人民共和国营业税暂行条例》（以下简称《营业税暂行条例》）第1条的规定，营业税的纳税人为在中国境内提供应税劳务、转让无形资产或者销售不动产的单位和个人。根据《营业税暂行条例》第11条的规定，建筑安装业务实行分包或者转包的，以总承包人为扣缴义务人。
（2）营业税的征税对象
营业税的征税对象为应税劳务、转让无形资产或者销售不动产，建筑业（包括建筑、安装、修缮、装饰及其他工程作业）即属于营业税的征税对象。
（3）营业税的税基
营业税的税基为营业额。根据《营业税暂行条例》第5条的规定，纳税人的营业额为纳税人提供应税劳务、转让无形资产或者销售不动产向对方收取的全部价款和价外费用。但是，建筑业的总承包人将工程分包或者转包给他人的，以工程的全部承包额减去付给分包人或者转包人的价款后的余额为营业额。
此外，财政部《营业税暂行条例实施细则》第18条还规定，纳税人从事建筑、修缮、装饰工程作业，无论与对方如何结算，其营业额均应包括工程所用原材料及其他物资和动力的价款在内。纳税人从事安装工程作业，凡所安装的设备的价值作为安装工程产值的，其营业额应包括设备的价款在内。
5、下列有关缴纳所得税的说法正确的是（）。
A、建筑企业所得税是全部收入减去分包费后的额度乘以税率---是营业税这样算，减去成本、费用和损失； B、获得稿酬5000元者应缴纳所得税为800元----(5000-5000*0.2)*0.2*(1-0.3)=560 P143页 C、个体工商户经营不善亏损者可以不交所得税 D、股息分红200元应当缴纳所得税 E、卖房子所得应当缴纳营业税和所得税 答案：CDE 解析：什么是个人所得税？
个人所得税是以个人的所得为征税对象的一种税。
（1）工资、薪金所得，以每月收入额减除费用一千六百元后的余额，为应纳税所得额。税率：5％～45％。
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（2）个体工商户的生产、经营所得，以每一纳税的收入总额，减除成本、费用以及损失后的余额，为应纳税所得额。税率：5％～35％。
（3）对企事业单位的承包经营、承租经营所得．以每一纳税的收入总额，减除必要费用后的余额，为应纳税所得额。
（4）劳务报酬所得、稿酬所得、特许权使用所得、财产租赁所得，每次收入不超过四千元的，减除费用八百元；四千元以上的，减除百分之二十的费用，其余额为应纳税所得额。稿酬所得税率：14％；其他20％。
（5）财产转让所得，以转让财产的收入额减除财产原值和合理费用后的余额，为应纳税所得额。税率：20％
（6）利息、股息、红利所得，偶然所得和其他所得，以每次收入额为应纳税所得额。税率：20％ 企业所得税的税率
根据《企业所得税法》第4条的规定，企业所得税的税率为25%。1Z301210 公司法
公司概念－变更－职权－高管
1Z301211 熟悉公司的设立、变更和注册登记
6、有限责任公司，是指由（）股东出资设立。A、5个以上 B、50个以上 C、50个以下 D、5个以下 答案：C 解析：什么是公司？
《公司法》中的公司，是指依照《公司法》在中国境内设立的有限责任公司和股份有限公司。公司是企业法人，有独立的法人财产，享有法人财产权。公司以其全部财产对公司的债务承担责任。
有限责任公司，是指由50个以下股东出资设立，股东以其所认缴的出资额为限对公司承担责任，公司以其全部资产对其债务承担责任的企业法人。在这里，股东责任的有限性表现在：有限责任公司的股东，仅以其出资额为限对公司负责。此外，对公司及公司债权人不负任何财产责任，公司的债权人亦不得直接向股东主张债权或请求清偿。
股份有限公司，是指其全部资本分为等额股份，股东以其所持股份为限对公司承担责任，公司以其全部资产为限对公司的债务承担责任的公司。在这里，股东责任的有限性表现在：一方面，股东仅对股份有限公司负责，这种责任在设立时表现为依法出资的责任，当公司亏损时仅以其出资对公司承担责任；另一方面，股东不对公司的债权人直接负清偿责任。
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7、下列不需要办理公司变更登记的是（）。--P145 A、公司修改章程 B、改变经营范围 C、公司撤换总经理 D、公司增加注册资本 E、公司裁员 答案：CE 解析：什么情况下要进行公司的变更登记？
根据《公司法》的有关规定，公司在设立后，发生如下变更事项的，应当依法办理变更登记：（1）公司营业执照记载的事项发生变更的，公司应当依法办理变更登记，由公司登记机关换发营业执照。
（2）公司修改章程，改变经营范围，应当办理变更登记。（3）公司法定代表人变更，应当办理变更登记。
（4）公司合并或者分立，登记事项发生变更的，应当依法向公司登记机关办理变更登记。（5）公司增加或者减少注册资本，应当依法向公司登记机关办理变更登记。
8．甲工程公司是由乙公司、丙某和丁某共同出资设立的有限责任公司。为扩大经营，甲公司在外地设立了戊分公司及庚全资子公司。戊分公司因出现重大工程质量问题而需要承担巨额债务，对该债务负有清偿义务的的法律主体是（）
A．甲公司 B．乙公司 C．戊公司 D．庚公司 答案：A 解析：公司法定代表人依照公司章程的规定，由董事长、执行董事或者经理担任，并依法登记。公司设立分公司的，应当向公司登记机关申请并领取营业执照。但分公司不具有法人资格，其民事责任由公司承担。
清算组在清理公司财产、编制资产负债表和财产清单后，发现公司财产不足清偿债务的，应当依法向人民法院申请宣告破产。
《公司法》第189条规定：“公司清算结束后，清算组应当制作清算报告，报股东会、股东大会或者人民法院确认，并报送公司登记机关，申请注销公司登记，公告公司终止。”
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1Z301212 了解公司的组织机构和职权
9、批准公司的利润分配方案和弥补亏损方案属于（）的职权范围。A、董事长 B、股东大会 C、董事会 D、总经理 答案：B 解析：股东会/股东大会有哪些职权？
有限责任公司股东会和股份有限公司股东大会均由全体股东组成，分别是有限责任公司和股份有限公司的权力机构。根据《公司法》第38条的规定，股东会/股东大会行使下列职权：
（1）决定公司的经营方针和投资计划；
（2）选举和更换非由职工代表担任的董事、监事，决定有关董事、监事的报酬事项；
（3）审议批准董事会的报告；（4）审议批准监事会或监事的报告；
（5）审议批准公司的财务预算方案、决算方案；（6）审议批准公司的利润分配方案和弥补亏损方案；（7）对公司增加或减少注册资本作出决议；（8）对发行公司债券作出决议；
（9）对公司合并、分立、解散、清算或者变更公司形式作出决定；（10）修改公司章程；
（11）公司章程规定的其他职权。
1Z301213 了解公司董事、高级管理人员的资格和义务
10、不得担任公司的董事、高级管理人员的是（）。A、王某8年前被判刑2年
B、3年前导致某建筑企业破产清算的主要责任人 C、张某贷款100万元到期未还
D、17周岁的工作人员----已经工作，以劳动收入为主，属于完全民事行为能力的人 答案：C 解析：董事、高级管理人员的资格要求有哪些？
根据《公司法》第147条规定，有下列情形之一的，不得担任公司的董事、高级管理人员：
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（1）无民事行为能力或者限制民事行为能力；
（2）因贪污、贿赂、侵占财产、挪用财产或者破坏社会主义市场经济秩序，被判处刑罚，执行期满未逾五年，或者因犯罪被剥夺政治权利，执行期满未逾五年；
（3）担任破产清算的公司、企业的董事或者厂长、经理，对该公司、企业的破产负有个人责任的，自该公司、企业破产清算完结之日起未逾三年；
（4）担任因违法被吊销营业执照、责令关闭的公司、企业的法定代表人，并负有个人责任的，自该公司、企业被吊销营业执照之日起未逾三年；
（5）个人所负数额较大的债务到期未清偿。
公司违反前款规定选举、委派董事或者聘任高级管理人员的，该选举、委派或者聘任无效。董事、高级管理人员在任职期间出现本条第一款所列情形的，公司应当解除其职务。
工程模拟器 篇6
关键词：输变电工程环境 影响评价 模拟类比 规划可行性
1 概述
电力在我国目前的社会中具有着重要的意义：无论对于人的日常工作还是生活来说，都离不开电力的应用。而在我国的电力事业发展过程中，输变电是一项非常重要的工作，输变电工程环境影响则更是其中我们更需注重的一项工作。如何做好输变电工程环境影响模拟、其可行性如何则成为了目前电力工作人员最为关注的问题。
2 输变电工程环境的影响特点
对于输变电环境工程对于环境所产生的影响来说，可以主要分为建设以及运行这两个时期。其中，在建设期间其周围的环境因素主要是水土流失、施工灰尘以及生活方面所产生的废水等等，这部分环境因素都会或多或少的对周围居民带来一定的交通不便。
2.1 建设期影响
2.1.1 生态环境破坏
在生态环境方面，其主要具有的影响有换流站、变电站以及由于施工过程中的占地等等情况而对周围环境的绿化以及植被产生破坏，从而对周围的环境产生一系列严重的、不可逆的影响。
2.1.2 施工噪声
噪声是一项较为严重的环境影响。而对于输变电工程而言，其所产生的噪声都主要存在于施工层面。而当不同的运输设备同时进行施工时，其所共同产生的大分贝噪音也会对施工环境周围的居民日常工作以及生活带来非常大的影响，这就需要我们应当能够对此合理的安排施工时间，从而最大程度的减少由于施工而产生的噪音。
2.1.3 施工扬尘
由于变电站建设的周期都相对较长，且施工区域也较为集中，这就使实际的施工非常容易产生一定的尘土，对于周围环境以及工作人员的健康都产生负面的影响，而这就需要我们应当能够在实际工作过程中注重对于器材的合理堆放。
2.1.4 固体废弃物
对于变电站而言，由于其自身具有施工人员数量多、建设周期长的特点，在建设的过程中很容易产生数目较大的施工废水，且在建设工程过程中也不会产生很多的生活污水以及施工废水。而对于固体废弃物来说，其则主要由施工废水当沉淀之后所产生的固体而形成相关的废弃物，这就需要施工人员在具体施工的过程中影响避免这部分废弃物的排放，从而避免对环境以及水质产生影响。
2.2 运行期影响
2.2.1 水环境影响
在输变电工作中，其在运行期期间不会产生很多的工业废水，只会在这个过程中产生少量的生活污水，而就是这部分污水无论是数量上还是频率上都非常的少，且这部分生活污水即使被排放至外部也会直接被化肥池处理之后用于附近农田的灌溉以及绿化工作，并不会对周围的水资源产生污染。
2.2.2 固体废物
对于输电线路来说，其在运行期间并不会产生相关的固体废物，而当变电站处于运行期间时其可能出现的固体废物就会是当变压器出现状况、事故以及检修工作过程中所排出的变压器油，而对于绝大部分变电站来说，其都设置好了相应的油井并对变压器油进行收集，这部分变压器油经过一定处理之后完全可以进行再一次的利用，能够良好的避免对于环境以及居民产生影响。
2.2.3 声环境影响
当变电站处于运行期间时，其所能够产生的声环境影响则主要是变电站电抗器等其他配电装备所产生的电晕噪声。其中，这部分主变噪声的来源则主要为其中风冷却装置以及铁芯振动噪声等叠加所形成的，而输电线路噪声则是由于其中绝缘子以及导线等经过放电而产生的。对于这种情况来说，其电晕现象很少发生于晴好天气之中，而经常出现在潮湿雨雪天气中。
2.2.4 电磁辐射影响
电磁辐射对于人体以及环境都会造成极大的危害。其所具有的辐射能够轻易的超出人体以及环境自身所能够承受的限度，并对人体以及环境造成非常大的危害。当人体长期受到电磁辐射时，其自身的细胞组织会非常容易被杀死或者杀伤。
3 变电站环境模拟类比的可行性分析
对于变电站环境模拟类比工作来说，其所具有的可行性主要有声环境以及电磁环境这两个方面，而只有当这两部分方面的模拟都能够满足要求时，才能够表明这种环境的模拟类比是可行的。
3.1 电磁环境的模拟
对于变电站电磁环境工作来说，其主要规范则主要参考我国所颁布的相关指导规范。其中，其明确指明了对于变电站电磁环境模拟来说应当主要对以下因素进行考虑：首先，是变电站自身的建设规模。变电站由于自身建设规模的不同，其自身的总平面布置、电压等级、占地面积以及进出线的回数都会存在很大的区别。而在这部分指标中，以高压进出线中的回数参数对于换流站的电磁环境以及变电站环境产生的影响最为重要。所以这也使得其成为了对于模拟环境进行类比时必须加以考虑的因素。其次，则是变电站自身的容量。对于变电站容量来说，其所指的就是变电站中主变压器的容量。而经过相应数据的分析研究则可以知道，这部分容量的情况变化也会对电磁场产生很大的影响。再次，变电站的电压等级也是十分关键的一项因素。随着电压自身等级的不同，则会直接对于施工电气工程的很多技术参数产生很大的影响。而这种情况的存在就会使其在实际电场中也会存在不同的电场强度，从而以此对于变电站的电磁环境也产生非常大的影响。最后，则是变电站自身平面的电气布置工作。
3.2 可行性分析
经过我们对于上述模拟工作影响因素的分析，我们可以知道对于电变站环境类比工作而言仅仅对电压等级的主变量使用条件以及等级一致性进行考虑、并将其作为相同条件中的参考条件是远远不够的。而这就需要我们应当在实际环境评价工作中应当尤为注重以下几个因素：首先，是平面布置的相似性。对于变电站的室外站来说，由于其中的主变压器同其它的配电工作都会布置在室外环境之中，并且其所处环境也仅仅只有一层围墙来对外界同变电站之间做出隔离工作，所以这种情况的存在就会使其对于周围电磁环境所产生的影响将远远大于室内站。其次，就是运行工况相关的相似性。其中，运行工况是在以往类比模拟工作中非常容易被忽略的方面。但是对于一种更广范围的输变电工程环境影响评价模拟类比来说给出主变运行负荷最高电压等级以及进出线过境负荷这些影响电磁环境分布的因素，对于整个模拟类比的过程是很有必要的。最后，就是建设规模的相似性。在实际工作环境中，建设环境自身的模拟工作也是十分关键的。只有我们对建设环境的相似性进行良好的模拟，才能够保证变电站以及换流站不会由于建设规模主变容量同相近以及相同类比且类别过于相似而产生影响。而在对于建设规模进行选取的过程中，也应当重视环境周围是否会由于噪声的情况而产生不足。同时，由于换流站同变电站之间所具有的暂时性以及分散性，也会在很大程度上使其过于受制于附近环境影响。而为了能够使其同其它类比条件所具有更好的相似性和一致性，就需要我们能够充分的满足拟建站同类比站的相似性，也只有这样才能够较为准确、充分的对拟建站对于附近所产生的影响进行估计。
而为了能够使变电站对于周围环境所造成的影响能够降至最低，就需要我们在实际工程建设的过程中尽可能的使用先进的施工手段以及先进技术：首先对于位于山区以及丘陵地区线路来说，则可以通过改良型基础以及高低铁塔的形式来减少占地面积，并以此减少土石方的开挖量以及水土流失的量。而在基础设计方面，也应当能够对其中塔腿进行适当的降基，并同时减少数目植被的砍伐量，从而最大程度的保护环境。再次未来对变电土建建设采用钢结构安装取代混凝土浇筑；电气安装将采用一体化屏、预制电缆方式进行安装调试，进而大大缩短建设周期。
4 结束语
总的来说，在输变电工程建设的过程中，对于环境影响的可行性分析是十分关键的一项工作。这就需要我们能够在实际建设的过程中能够对上述各方面的因素如规模、位置、相似性以及对外界环境等可能产生的影响进行充分的考虑，从而在保护环境的同时做好电力设施的建设。
参考文献：
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工程模拟器 篇7
结构面网络模拟是应用Monte-Carlo随机模拟原理对岩体结构面产状、迹长、间距、密度等随机形态参数进行随机抽样、随机变换、归一化处理等, 获得这些参数的统计规律, 预测区域内岩体的结构特征。
Monte-Carlo随机模拟起源于二战期间, Von Neuman与Ulam在对裂变物质的中子随机扩散进行直接模拟中, 以世界著名的赌城——Monte Carlo (蒙特卡洛) 作为该项研究的秘密称呼而得名。它是一种依据统计抽样理论, 利用电子计算机研究随机变量的数值计算方法。
Monte-Carlo随机模拟根据对于某一随机变量的抽样统计出的具体的概率分布形式, 利用一定的随机数生成方法, 生成其概率分布形式与该随机变量的分布形式相似或平行的随机数序列, 它实际上是抽样统计的逆过程。
目前, 岩体结构面网络模拟已广泛应用于岩体力学研究之中, 徐继先 (1990) 作了岩体结构面三维网络模拟。目前应用较多的还是二维平面网络模拟, 潘别桐等开发的平面网络模拟可得如下结果:岩体结构面平面网络图, 岩体结构面连通网络图, 结构面密度随方位变化图及数据, 岩体质量指标 (RQD) 随方位变化图及数据等, 该成果可用于岩体结构面连通性分析, 结构面密度统计、RQD值的特征值及方向的确定等。可对岩体结构参数进行估算、对岩体结构特征、完整性进行分析。
1 岩体结构面网络模拟方法
岩体结构面网络模拟一般按照以下步骤进行。
(1) 对岩体结构均一区系统统计岩体结构面, 即野外采样。
(2) 对结构面观测数据进行合理分组。
(3) 对每组结构面确定其形态参数的分布形式及特征值, 并用采样偏差进行校正, 建立结构面概率模型。
(4) 对主要结构面确定其位置及形态参数。
(5) 整理数据输入计算机。
(6) 依次读入每组结构面的基本数据, 对每组结构面重复 (7) - (12) 的工作。
(7) 确定该组结构面体密度及模拟区内结构面数目, 重复 (8) - (11) 步的工作, 随机生成如此多数目的结构面。
(8) 结构面中心点 (即圆心) 坐标随机模拟。
(9) 结构面产状随机模拟。
(10) 结构面直径随机模拟。
(11) 结构面隙宽随机模拟。
(12) 对模拟结果进行检验, 若不符合结构面原概率模型, 重新模拟。
(13) 绘制网络图。
(14) 输出图形及结果。
2 岩体结构面网络模拟技术工程应用
为了更好地从不同角度对岩体结构面网络进行研究分析, 充分利用三维网络图来解决岩体力学问题, 经常需要从结构面网络三维图中生成一系列切面图。
根据生成的结构面网络三维图, 在空间直角坐标系中, 可求出任意一条结构面与切面交线的方程与端点坐标。有一对端点坐标就说明有一条结构面与切面图相切, 可以在剖面图中画一条代表该结构面的直线。把所有结构面都计算完, 就可以自动生成岩体结构面网络图的切面图来。
2.1 结构面连通性分析
岩体结构面连通性分析一般针对两种情况进行, 一是考虑裂隙岩体的渗透性, 进行结构面连通性分析;一是考虑工程岩体的稳定性, 搜索可能的滑移、崩塌块体, 进行结构面连通性分析。
2.2 岩体RQD值估算
按照最初的定义, RQD (rock quality designation) 是指钻孔进尺L内长度大于10cm的岩心累积长度与L的百分比, 它是用来描述岩体块度与岩体质量好坏的指标。根据上述定义, 可以在岩体结构面网络图中布置一条测线代表“钻孔”, 它被各条结构面截断成的线段可视作“岩心柱”, 计算RQD值。
式中各符号意义同上。
2.3 结构面密度估算
通常所说的结构面密度一般是指结构面线密度, 它是结构面法线方向上单位测线长度交切的结构面条数。因此, 可以同样参照RQD值的估算方法, 在结构面网络图中布置测线, 统计它所交切的结构面数目再除以测线的长度, 可得结构面密度。当然结构面密度也是随测线布置的方位的变化而不同。
当然, 由于结构面密度与结构面间距成倒数关系, 也可以根据前文中的介绍, 由结构面间距计算结构面密度的平均值。
2.4 其他
利用结构面网络模拟可以进行空间隔离体、潜在滑移面的搜索等。
3 结语
本文介绍了结构面网络模拟的基本原理, 在此基础上讨论了其工程应用, 相关研究结论可为工程实践应用提供一定的借鉴意义。
摘要：结构面网络模拟是应用Monte-Carlo随机模拟原理对岩体结构面产状、迹长、间距、密度等随机形态参数进行随机抽样、随机变换、归一化处理等, 获得这些参数的统计规律, 预测区域内岩体的结构特征, 可对岩体结构参数进行估算、对岩体结构特征、完整性进行分析。本文讨论其基本原理并对其工程应用进行研究。
关键词：结构面,网络模拟,工程应用
参考文献
[1]李智毅, 王智济, 杨裕云等.工程地质学基础[M].中国地质大学出版社, 1990.
[2]刘雄贞.三峡工程岩体结构面刚度特性试验[J].长江科学院院报, 1998, 15 (2) :25～27.
工程模拟器 篇8
作为飞机主要提供升力的机翼,对飞机的飞行性能和操纵性、稳定性具有很大的影响。翼型选择和设计是飞机设计前必须进行的重要工作。翼型的研究和发展经历了两个阶段:第一个阶段是1912年英国研究发展 RAF翼型,美国在之后研究发展了NACA 4位数字、5位数字、6系列层流翼型。同期,前苏联也发展研究了不同类型的翼型。在20世纪20～40年代的翼型设计主要靠半经验的方法以及风洞试验。翼型的第二个研究阶段从20世纪60年代开始,在计算机和计算空气动力学的发展下使翼型设计可以更加优化,准确制定压力分布设计,使翼型研究趋向更加优良。
在飞机设计的打样设计阶段,工程估算和数值模拟具有相当大的优点。工程估算可以在很少的信息量下运用简单的计算方法得到相对可靠的计算结果,这在早期设计阶段很重要;而CFD是飞机设计的一种非常重要的辅助工具,它可以进行多种参数和多种方案的筛选,加快设计进度,节省风洞试验的时间和减少盲目性。
本文主要对选定翼型进行给定迎角下的压力系数计算对比。
1 Fluent数值模拟及工程估算方法
1.1 Fluent数值模拟计算流程
与在基本流动方程控制下的数值模拟相比,机翼翼型工程估算方法以各种飞机气动载荷计算和实验测定的结果为基础加以概括和系统化确定。本文以CFD计算翼型压力分布,采用Fluent软件与工程估算方法计算结果进行对比。在Fluent计算中主要是导入已知的翼型坐标点,使用GAMBIT建立模型[1],针对于二维翼型使用了四边形网格划分,边界条件对来流采用了远场设置,求解器采用了压力基耦合求解,湍流模型则是采用Spalart-Allmaras模型,对于Density、Momentum、Modified Turbulent Viscosity、Energy方程采用二阶迎风格式的差分格式[2]。本文主要以按以上参数设置用Fluent软件求解翼型上下翼面的压力分布,使用Tecplot进行后期的数据处理,并以此数据与工程估算方法计算所得的翼型压力分布系数进行可视化对比[3]。Fluent计算流程如图1所示。
1.2 工程估算方法
对于工程估算方法,根据NACA系列翼型数据给出的速度分布和气动特性,可以近似估算NACA系列任意翼型的部分气动特性[4]。翼型表面上任一点的压强系数为:
式中:u—当地气流相对速度;v∞—来流速度。
式中:
式中:
苏联有Ц Α Γ И系列翼型压强系数为:
式中:cp—翼型表面压强系数;p—当地压强;p∞—自然来流的压强;v∞—自然来流的速度;Δvα—由于迎角变化引起的速度变化[5],α为迎角。
2 实例对比与结果分析
2.1 数值模拟与工程估算计算实例
选取已知翼型 NACA,在确定迎角下进行模拟。来流速度 50m/s,初始压强101325Pa,空气密度12250kg/m3,温度288.16K。Fluent 求解采用压力耦合求解器求解,对来流采用远场化处理,利用前处理GAMBIT建立翼型网格,在不同迎角下建立网格[6](见图2、图3),输入Fluent内进行相应求解得到升力系数cl、阻力系数cd、升阻比系数cl/cd、力矩系数cm。
计算结果如表1及图4、图5所示[7,8]。
已知NACA 0009m,α=0°、2°,求翼型压力系数。从NACA 0009m数据表中找到[9]如表2所示压强系数:弦向相对坐标为x=15%处得α=0°上表面的压强系数-0.3317,下表面的压力系数-0.3317。如图7所示弦向相对坐标为x=15%处得α=2°,上表面的压强系数-0.779,下表面的压强系数-0.1278 。误差计算结果如表3、表4所示,误差对比如图8、图9所示。
2.2 实例计算结果分析
对同一种翼型,通过CFD 软件Fluent计算和工程近似计算误差分析得到:计算点较少时翼型的前缘和后缘处误差较大,工程近似计算在翼型上表面的压力系数数值在前缘后缘会有一定的偏差。而前缘和后缘又往往是要特别关注的区域,在翼型前缘和后缘增加计算点的选取,使前缘和后缘误差明显减少。增加计算点可以减少误差,但是会增加很大的计算量。
翼型压力系数工程估算方法所计算的翼型压力系数在小迎角的条件下结果才是准确的,迎角超过了该翼型的失速迎角后,工程估算的结果发散与实际结果不符。
3 结论
通过CFD计算软件Fluent数值模拟和工程近似计算方法对同种翼型进行了压强系数计算,对两种不同迎角下相同翼型压力系数进行了计算对比。
为工程选择翼型节约了计算时间,可以在复杂的情况下先较为准确地确定翼型的压力分布情况,为受力分析提供了一个估算数据,提供了一种预测受力的简易快速方法。
而数值模拟计算可以模拟失速后的压力系数分布情况,可以模拟多种气流和迎角下的计算,覆盖的计算工况广泛。在计算时间方面,工程估算可以在取一定数量的计算点后计算,可以手工计算也可以编程计算,用时较少,选取计算点的多少和所需时间成正比;而数值模拟计算需要考虑较多流场条件,达到真实模拟条件复杂,用时也较多,计算时间与具体计算流场复杂程度成正比例关系。
对比实验数据可知,在飞机设计初期CFD和工程近似计算的精度满足误差在10%内的设计需要,在设计初期可以节省大量时间和资金。
摘要：通过CFD计算软件Fluent数值模拟和工程近似计算方法对同种翼型进行了压强系数计算,对两种不同迎角下相同翼型压力系数进行了计算对比,两种计算结果在允许的误差下符合精度要求,两种方法均可用于飞机初始设计阶段。
关键词：CFD,工程近似计算,翼型压强系数
参考文献
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[8]夏商周,申振华.改型尾缘对翼型流场影响的数值模拟[J].沈阳航空工业学院学报,2005,(5):4-6.
工程模拟器 篇9
关键词：采矿工程,数值模拟,发展研究
近年来, 随着时代的发展, 在计算机技术进一步发展的历史背景下, 相关的数值分析的方法越来越多, 这使得采矿工程的数值模拟获得了进一步的发展。在这种历史背景下, 我们可以通过有限差分法、有限元法、边界元法、加权余量法和半解析元法等数学计算方法的使用, 加之必要的计算机技术的使用, 从而进一步了解采矿工程的特点, 使采矿工作的开展变得更加容易, 减少了事故发生的可能性。从这个层面来说, 对采矿工程数值模拟的发展和现状进行研究是十分有必要的。
1 采矿工程数值模拟的相关定义
1.1 采矿工程的定义。
只有明确了研究对象, 才有利于研究问题的进一步发展, 这里也不例外, 本文所要研究的对象就是采矿工程数值模拟。首先让我们对采矿工程有一个了解。所谓的采矿工程, 顾名思义, 指的就是进行采矿的工程, 也就是应用科学的方法指导采矿这一行动的科学。
1.2 数值模拟的定义。
所谓的数值模拟, 就是通过对于相关的数据进行收集整理, 进而用数据构造一个系统, 有了数值模拟的这个系统, 我们就可以对于采矿中可能遇到的问题进行评估, 从而将相关的伤害降至最低。总而言之, 采矿工程数值模拟的优点可以总结为以下几点:一方面其可以发现在工程和产品的设计阶段潜在的问题, 从而在此基础上有效的增加工程和产品的可靠性。另一方面, 经过分析计算, 可以有效的对设计方案进行相关的优化, 从而有效的降低工程和产品的成本, 增加采矿单位的收益。并且这种集成尽快确定工程问题的设计方案, 可以加速产品开发, 从而对市场具有敏锐的反映力。并且其还可以通过模拟物理试验方案, 减少试验次数这个层面减少试验经费。
2 数值模拟在采矿工程中的应用
2.1 数值模拟在采矿工程中发挥的作用。
在这一部分, 笔者将结合采矿工程中主要遇到的问题以及数值模拟解决其的方法简要说明数值模拟在采矿工程中发挥的作用, 也只有这样, 才能起到生动形象的良好效果。事实上, 采矿工程在进行作业时, 面临的环境十分复杂, 所以其会遇到各种各样的问题, 但是从整体上, 我们可以将这些问题分为两类:其一就是采场围岩控制问题, 这是困扰着许多人的一个大难题。所谓的采场围岩控制问题, 是一类研究岩体结构是如何破断、破断后的岩块是否趋于稳定状态以及结构失稳后的形态变化的科学。对其掌握程度的深浅, 直接影响到人们在进行采矿时的工作环境。如采场坚硬基本顶随着工作面的推进, 不断地由连续体破断成块体, 块体重新排列后的自然结构再受覆岩自重的作用, 不断变化、运动和失稳直到引起地表沉陷就是人们对采场围岩控制问题进行研究得出的一个较为重要的研究结果, 掌握了这一点, 我们就可以定性的了解采场坚硬基本顶的运动过程, 从而提前做好相关的措施防止一些危险事情的发生。然而在某种特定的情况下, 我们仅仅掌握采场坚硬基本顶定性的运动过程是远远不够, 不能很好的解决我们所面临的问题, 在这种情况下, 我们就需要使用数值模拟的方法帮助我们在一定程度上定量的掌握采场坚硬基本顶的运动过程了, 通过对采场坚硬基本顶的尺寸进行度量, 对工作面推进的速度进行相关的测量, 我们会得到一系列的数据, 通过对这些数据进行数学上的处理, 我们可以进行相关的数值模拟的工作, 这样我们就会得到一个采场坚硬基本顶随工作面推进而产生变化的模型, 这样我们就可以在一定程度上掌握采场坚硬基本顶的动态运动过程了。这就是数值模拟在解决采场围岩控制问题中的一个应用。与以往的分析方法相比, 采矿工程数值模拟由于借助了数学和计算机的力量, 所以使其在精确性和方便性方面大大优于以往的分析方法, 并且我们可以通过对模拟模型的进一步修正, 使其更加满足实际的情况, 从而更好地为我们服务;其二, 则是巷道围岩控制问题, 所谓的巷道围岩控制问题的研究对象是开采后覆岩移动、变形和破坏导致围岩应力场的变化规律等;这里我们也不难理解, 因为采矿是一项作业量很大的工程, 在进行作业时还会对土地的岩层产生不小的影响, 如果控制不当, 采矿的巷道就极有可能发生坍塌, 而巷道一旦发生坍塌, 就极有可能造成相关的人员伤亡和财产损失。因而在进行采矿工程时, 做好巷道围岩控制工作的重要性不可小觑。如在采矿工作受到相邻工作面开采影响时, 就需要对巷道进行合理布置, 并且对支承压力对巷道围岩稳定性的影响进行评估, 只有这样才能根据巷道周岩石的移动变形特征和围岩状况选择合理的支护方式和参数开采, 然而这一系列的问题应用传统方法都不好解决, 可是采矿工程数值模拟就可以较好的解决相关的问题。我们将实际生产中产生的相关数据输入, 构建相关的数据模型后就可以对这些数据进行必要的处理, 这样就可以模拟相关的环境, 尽可能的预测可能出现的结果, 从而提前做好相关的防范工作。
2.2 采矿工程数值模拟发展应用的相关重点。
通过以上的介绍, 相信读者已经对数值模拟在采矿工程中的应用有了一个整体上的概念。笔者将在本段中对采矿工程数值模拟发展应用的相关重点进行介绍, 从而使读者对其有一个更加深入的掌握。采矿工程在应用数值模拟方法时应注意以下几点:首先要从宏观上把握所要研究的对象, 对其各个方面进行深入的了解和分析, 在此基础上再进行选择数值模拟方法和软件的选择, 只有这样, 选择的数值模拟方法和软件才能够反映采矿工程问题的特点;其次在采用新型开采技术时要慎重。随着时代的发展, 采矿行业的技术不读那进行着革新, 越来越多绿色开采技术被提了出来, 但是这些绿色开采工艺大多数都是理论, 没有经过实践的检验, 缺乏相关的数据支撑, 所以万不可盲目采取, 在采取这些工艺前一定要进行科学的数值模拟;由于矿物多数被埋在地下深处, 而地下环境的复杂性往往会给开采带来很大的难度, 在这种情况下, 传统的平面模型已经不能很好的反映相关的问题了, 所以我们可以通过数值模拟来进行采矿工程问题的三维数值模拟, 但是由于地下开采是一个涉及时间和空间的复杂问题, 所以这方面的研究仍需要进一步完善;最后就是关于岩体力学参数的合理确定方法的问题了。相信学过数学的读者都清楚参数对于一个数学模型的重要性, 这里也不例外, 如果参数不够准确, 就可能导致一系列问题, 也就是说岩体力学参数的合理极大地决定了数值模拟结果的准确性。所以, 要想得到准确的结果, 深入研究岩体力学参数的合理确定方法也就是自然而然的事情了。
结束语
综上所述, 数值模拟在采矿工程中有着很大的利用, 其可以通过建立相关的数学模型的方法, 在一定程度上定量的预测相关的结果, 弥补了过去只能定性甚至是凭经验对相关问题做出判断的不利局面, 在一定程度上有效的降低了采矿作业的危险性。此外值得一提的是, 目前采矿工程的数值模拟还处于发展阶段, 还有很大的上升空间, 可以预测, 在不仅的将来, 通过数值模拟方法的应用于推广, 可以使采矿工程发展的更加成熟。
参考文献
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[2]黄志全, 王思敬, 李华晔等.岩石力学参数取值的置信度及其可靠性[J].岩石力学与工程学报, 1999, 18 (1) :33-35.
工程模拟器 篇10
在高水位或软弱土层含水丰富地区进行深基坑的开挖必须进行工程降水,工程降水为基坑开挖提供干燥的施工环境,对加固土体和稳定边坡、减小地下水的危害也有重要作用。但工程降水会使基坑周围渗流场变得复杂,对水土压力分布及基坑性状产生影响,引起坑外地下水位的降低导致地面沉降影响环境。正确分析和估算工程降水对基坑及周边环境的影响,进行合理的降水设计具有重要意义。
1 降水设计方案比选分析
在降水工程中,在保证降水效果的同时应尽量降低对环境产生的不利影响。所以,进行降水设计时应优先考虑坑内降水,在坑内降水无法满足降水要求时再考虑坑外降水。进行坑内降水时还可以通过以下方法,尽量减少降水对环境的不利影响:
1.1 加深隔水帷幕深度,在已有的隔水体系之下进行高压旋喷灌浆,延长隔水帷幕深入目的承压含水层的距离,进一步隔断含水层的水平向水力联系,并延长垂向渗透路径,减小水力梯度,从而减小涌水量及涌水速率。
1.2 对开挖面以下,隔水体系底端以上某一深度的地层进行高压旋喷灌浆,人工形成一层弱透水夹层,该夹层四周与隔水帷幕相连接,使含水层垂向渗透系数大大降低,减小渗透速率,从而减小涌水量和涌水速率。
为比较两种方法的效果,以某基坑为例,进行降水设计方案比选分析。
2 工程概况
某基坑周围建筑物密集,基坑范围为456.9m×19.3m,开挖深度15.2m左右,最大开挖深度16.90m。基坑围护结构采用地下连续墙,地下连续墙深度一般29.4米左右,端头最大深度32.6m。根据钻孔揭露,场地岩土层分布及特征如表1。
地下水位埋深在1.80m左右,7.0m以上为潜水含水层,7.0m以下为承压水含水层。场地地下水类型主要为上层滞水、孔隙承压水。
(1)上层滞水:赋存于结构松散的人工填土层中,含水量不大,其动态受季节控制,主要接受大气降水渗入补给。
(2)潜水:其含水岩组为表层赋存于(2)2淤泥质粘土、(2)4粉土、粉砂层中。主要受大气降水入渗、江水侧向径流补给,排泄方式主要为蒸发、向河流径流排泄,渗透系数为0.91-1.8(m/d)。
(3)微承压水:其含水岩组为(3)1层圆砾层。该类型地下水主要接受侧向径流补给,渗透系数为24.43-48.5(m/d)。
3 方案设计
由于施工地区地下水位埋深浅,基坑深度大,穿越整个潜水含水层,深入承压水含水层,地层为巨厚的卵砾石层,渗透性大、涌水量大,围护结构不易插入隔水底板,且周围建筑物密集,降水必须保证周边建筑物的安全。综合以上分析,必须采用坑内减压降水。为了减少抽水量和保护环境,降水井滤管不超过围护结构底面,同时,将基坑分成5区,用隔水幕墙隔开。
3.1 抽水时间:
含水层主要为卵砾石,故抽水时间设计为基坑开挖前7天。
3.2 水位要求:
基坑开挖深度已经进入承压含水层,要求疏干基坑内部的承压含水层,因此,基坑开挖时一定要保证坑内地下水水位在开挖面下1m以上。
3.3 单区基坑涌水量计算:根据基坑外的允许水位降深,估算基
坑总涌水量,采用均质承非压完整井公式估算,总涌水量为10370.59m3/d。用均质含水层承压~潜水非完整井公式估算基坑总涌水量为31264.34m3/d。以上两种方法的估算结果,可以大致确定,基坑单区的总涌水量在11000~32000m3/d。本次设计时按12000m3/d。
3.4 单井出水能力
基坑围护结构深度29m,开挖深度16m,地下水位在开挖面以下2m,因此最大有效滤管长度取9m。单井出水能力1200 m3/d。
3.5 降水井布置
经计算,每区需要降水井10口,按长度均匀布置52口降水井间距17.5m。标准段井深24m,两端头5口深度适当加深,估计在27m左右。降水井管为直径273mm钢管,壁厚6mm;滤管分三层,滤管外包单层80目锦纶滤网,泥孔径550mm,滤料为砾砂或砾石。(图1)
3.6 回灌井布置
回灌井共布置49口,井间距20m。深度17m,井管直径273mm,壁厚6mm钢管,0~17m均为滤管,滤管外包40目滤网。滤料为砾砂或砾石。
4 方案优化
为进一步降低降水对周围环境的影响,考虑采用延长隔水帷幕深度,以及灌浆封底两种方法进行优化设计,不改变降水井的位置及数量。将原设计作为方案I,优化设计作为方案II及方案III。(图2~图5)方案II—1:其他条件不变的情况下,将隔水帷幕深度延长5m。方案II—2:其他条件不变的情况下,将隔水帷幕深度延长15m。方案III:在地下连续墙底部进行高压旋喷灌浆封底,形成弱透水夹层,层厚2m,夹层渗透系数按5×10-4cm/s计。
5 方案比选
为对以上方案进行比选,从比奥固结理论出发,把饱和粘土受力及土体的应力、变形、位移和超静孔隙水压力消散相互制约关系及其时间效应完全结合起来,建立深基坑降水的渗流与地面沉降耦合数学模型。
5.1 模型设计
为方便分析,掌握规律,在模型计算时做如下设计:(1)假定降水阶段土体的应力-应变关系符合弹性应力-应变关系;(2)假定井点、深井降水前,土体在自重作用下固结已完成;(3)按平面应变问题考虑,井点对称分布在基坑边;(4)埋设井点引起土体应力和变形不予考虑,暂不考虑基坑开挖引起变形;(5)假设降水效果为坑内水位降低到基坑下1m;(6)计算深度取50m,降水影响半径取120m。(7)网络划分和边界条件设置如图6。网格设置如图6,土体采用平面四边形孔压耦合减缩单元,地连墙及旋喷桩采用平面四边形应变单元。边界条件:AB为对称边界,BC边水平竖向位移为零,CD边水平位移为零。AD、为自由边界,井点管上部为第二类边界条件,按实际流量施加。(8)各土层计算参数按相关勘察资料取值。
5.2 模型计算与数值结果分析
5.2.1 方案I
计算后得到的渗流矢量图及竖向位移场和孔压场如图7~图10。由计算结果可看出,由于中间粘土层的存在起到了类似隔水层的作用,因此,在中间粘土层之上的土体渗流速度很小,孔压等值线呈水平分布。降水时对水井点的补给主要由圆砾层水平补给为主,该土层中孔压等值线呈现明显的漏斗曲线。渗流速度最大处位于井点管顶部,其次位于地连墙下端内侧。坑内孔压等值线出现向井点管顶端附近集中的趋势,形成所谓的降水漏斗,在井点
附近孔压等值线曲率较大,离井点越远,其曲率越小。当降水漏斗遇到一类水头边界时,出水量与补给量平衡,此时渗流达到平衡,达到稳定状态。随着距离坑边距离的增加,由降水引发的地面沉降逐渐减小,在坑边最大值为3.4cm,至110m处为0。
5.2.2 方案II—1(图11~图14)
由计算结果可看出,由于旋喷桩贯入深度比地连墙增加了5m,因此与方案I相比,隔水的效应有所上升,孔压分布与方案I大致类似,沉降则略小于方案I。
5.2.3 方案II—2(图15~图18)
由计算结果可看出,由于旋喷桩贯入深度比地连墙增加了15m,因此与工况3相比,隔水的效应更好,孔压分布与方案II大致类似,沉降则略小于方案II。
5.2.4 方案III
(图19~图22)由渗流矢量图可以看出,由于采用水泥土封底措施,使得坑外地下水对坑内的补给明显下降,粘土层上方土体渗流速度与下方圆砾层与方案I相比差别明显减小。坑外补给明显降低,孔压等值线整体呈水平分布。由降水引发的地面沉降也明显小于方案I,坑外最大沉降仅为1.38cm。
6 结论
根据以上分析可知,在本次设计中,采取延长隔水帷幕的方法并不能有效减小坑外土体沉降,原因有以下几点:(1)承压水层为卵砾石层,渗透性大、涌水量大;(2)承压水层过厚,延长5m或15m的隔水帷幕深度并不能有效阻隔含水层水平向水力联系。继续延长隔水帷幕深度直至插入承压水层下部的弱透水层可能会有较好效果。
方案III沉降最小,且因为有效减小了垂向渗流速度,因此,抽水量远小于其他方案,但考虑灌浆封底施工技术难度较大,可行性还待进一步分析。
摘要：本文以某基坑降水方案设计为基础,采用延长隔水帷幕深度、灌浆封底两种方法对方案进行优化,并建立数值模型进行了计算分析。研究结果为高水位地区基坑降水设计提供了依据。
关键词：基坑,降水,数值模拟
参考文献
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大型月球模拟器总体研究 篇11
关键词： 月球模拟器； LED阵列； 月相
中图分类号： V 524.3文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.016
引言
月球模拟器（简称月模）是一种用来模拟月球几何特征、辐射特性以及特定“月相”的地面测试设备，为交会对接敏感器、导航敏感器提供目标源，在敏感器地面测试中，是试验系统内的目标模拟器[12]。在以往的模拟器研究中，主要以太阳模拟器、地球模拟器和星模拟器为主[34]，对月球模拟器的研究鲜有报道，由于月光是来自于月球对太阳光的反射，而月球模拟器的发光效应很接近太阳模拟器，因此，我国曾经使用太阳模拟器光学系统并采用光学衰减片降低辐照度来模拟月球的发光效应。但是，这种设计方法有原理复杂、成本较高、辐照光斑小等缺点，已经无法满足现在空间模拟的需求。随着我国航天技术的发展，开展研究地面上大型模拟空间光环境显得越来越重要，为此本文设计了一种以LED阵列为发光面光源的大型月球模拟器，并对其光学特性进行了分析，此月球模擬器辐照面光斑较大、原理简单、成本较低，可同时模拟出月球不同月相时的辐亮度和发光不均匀性的特性。
1月球模拟器的组成与工作原理
月球模拟器主要由多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统、散热系统六部分组成。
月球模拟器的工作原理如图1所示，由多灯拟合宽光谱光源发出的355～1 000 nm光经匀光板
后，在其表面形成口径为Φ2 500 mm亮度均匀的光斑，模拟了在近月轨道所观测到的圆盘，也就是实现了满月的模拟。
计算机控制系统通过通讯接口与宽光谱光源控制系统进行通讯，可控制调节多灯拟合宽光谱光源的发光功率，实现月球模拟器辐亮度的调节；同时还可控制多灯拟合宽光谱光源中的LED组元阵列的亮灭，实现月相的模拟。当满月月相时，在辐照面处可形成亮度大于20 W/（sr·m2）的Φ2 500 mm发光圆面。
2月球模拟器各部分设计
2.1多灯拟合宽光谱光源
主要由多个LED组元组成，其中每个LED组元由不同波段的LED组成，由多个LED组元组成多个LED灯阵，再由多个LED灯阵组合成宽光谱光源。其主要作用是通过不同波段LED灯组合实现355～1 000 nm谱段月球光谱的模拟；通过多个灯组元和多个LED灯阵来实现月球模拟器形成一个辐照度均匀分布的辐照面[5]；通过控制LED灯阵中每个LED组元的亮灭来实现不同月相模拟。
2.2匀光板
设计的匀光板采用毛玻璃制作，起匀光作用。
2.3宽光谱光源控制系统
月球模拟器光源控制硬件主要由1台计算机、1个通讯控制器、多个驱动板、多个显示板、1个RS485通讯接口及多个24 V直流电源构成，如图2所示。
计算机通过RS485通讯接口将软件编好的月相数据传送给通讯控制器，通讯控制器根据每个驱动板的ID编码将数据发送给驱动板，驱动板再将数据传送给显示板进行显示。
由于显示部分是较大直径的圆形，因此其不可避免地采用显示单元板拼接方式完成。为了使系统具有良好的互换性和制造的一致性，采用正方形单元板实现，圆形部分通过外部装潢或者控制显示实现。
2.4计算机控制系统软件设计思路
月球模拟器光源控制软件主要用来编辑和存储月相，同时还可以接受网络控制，把月相数据发送给通信控制主机，实现月模光源LED组元的实际显示。软件中设定了15种常用的月相，可以通过按键直接选择这15种月相之一，选中后通过网络传输把相应的月相数据在LED组元中显示出来[67]，进而实现了固定月相的模拟。软件还给出了任意月相的设定，可以借助WINDOWS自带的画图工具，把需要显示的月相制成图形文件，通过该软件的读取，把实际的月相在月模中显示出来。对于LED组元亮度的设定，可以通过亮度设定滑块进行256级亮度调整。
软件由上位机软件和下位机软件两部分组成，上位机软件使用面向对象的VB编写，下位机采用C语言编写。
2.4.1
下位机软件设计
下位机软件主要由主程序和中断服务程序两部分组成，主程序完成LED显示驱动控制，中断服务程序完成数据通信接收功能，下位机软件实现接收上位机数据以及控制LED输出。其主程序流程图如图3所示。
服务程序主要是对主机发送来的数据进行接收和校验，当校验合格后，置数据有效标志，在主程序中完成接收到的有效数据到显示缓冲区的移动。由于数据校验采用了累加和方式，大大提高了数据传输的可靠性。
数据传输采用打包的形式进行，数据包的内容有包头、命令、数据、累加及包尾五部分构成，其中断服务程序框图如图4所示。
2.4.2上位机软件设计
上位机软件实现对月相的选择、灰度控制、图形存储和读入及串行数据发送等功能，其程序流程如图5所示。
2.5模拟器机械系统
模拟器机械系统主要包括主体框架、压圈及光阑、橡胶胶圈、多灯拟合宽光谱光源灯座、后盖、地脚、脚轮、水泡、起吊环等。
nlc202309041837
设计的模拟器主体框架如图6所示，在模拟器前端设有Φ2 550 mm的孔，用于安装匀光板；模拟器后端开有方槽用于安装宽光谱光源及其灯座；下部设有四个螺纹孔，用于安装地脚；此外还设有安装压圈及光阑、后盖、脚轮、水泡、起吊环的机械接口。
3月球模拟器的分析
3.1光机结构变形分析
利用有限元分析方法对模拟器光机结构的自重变形与温度进行分析，以验证所设计的月球模拟器的可行性。
（1）自重变形与应变分析
模拟器光机结构自重变形与应变分析如图7所示，其自重变形与应变分析结果数据如表1所示。
3.2仿真分析
为验证所设计的月球模拟器的发光面不均匀度、辐亮度和光谱特性，对满月时的情况进行仿真分析。为此采用照明系统分析软件lighttools，使用基于蒙特卡罗法的光线追迹对该光学系统进行模拟仿真[8]，仿真结果中追迹误差为2.1%（<5%），結果可信。
分别在发光面表面、辐照面处的位置设置照度、亮度接收面，并添加照度和亮度计，根据仿真数据分别计算出Φ2 500 mm发光面表面照度不均匀度、发光面亮度不均匀度。其照度仿真结果如图9所示。
由仿真结果可知，辐照面最大亮度值为32 W/（sr·m2），辐照面照度不均匀度为14.7%，亮度不均匀度为17.2%，满足设计指标要求。
4结论
本文对月球模拟器的总体结构、多灯拟合宽光谱光源、匀光板、宽光谱光源控制系统、计算机控制系统、模拟器机械系统等进行了方案设计，并使用ANSYS有限元分析软件和Lighttolls仿真软件对模拟器进行了仿真分析。根据目前的光学、机械和电学的设计结果表明：模拟器光机结构最大自重变形16.4 μm，最大自重应变2.1×10-4 m/m，辐照面辐亮度大于等于20 W/（sr·m2），辐照面照度不均匀度为14.7%，辐照面亮度不均匀度为17.2%，结果均满足设计指标要求。
参考文献：
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工程模拟器 篇12
所以实验教学方法是培养重要的方法和手段,通过实验操作提高学生实践动手能力,进而提高学生的创造能力和想象力。
目前国内大多数高等院校的实验教学都存在学生人数、课时和试验室条件的约束,造成实验太少、教学实验类型单一、时间安排紧,每个学生不一定都有实际操作动手的机会。而对于一些和实际接触紧密的工程案例,一般的实验室内的物理实验是不能满足要求的,所以采用先进的教学手段、教学方法来提高实验教学及工程案例教学的质量。
一、传统实验及工程案例教学与数值模拟试验的比较
在岩土工程知识体系中岩石、混凝土的抗拉、抗压、抗剪等基本实验及岩石的破裂与失稳过程是一个重要的基本教学内容。目前在国内大多数高等院校的相应课程的实验教学中,主要依赖实验室的物理实验。
物理实验优点:比较直观。
物理实验局限性:(1)由于受到实验设备、实验室观测手段、经费等条件的限制,通常只会教师演示一些常规的抗拉、抗压、抗剪基本实验。甚至是基本实验也不是每个同学都能操作一遍。很难通过大量的物理实验向学生直观演示各种岩石的变形、破坏的复杂现象。(2)由于岩石介质的复杂性,传统的测试方法很难全面反映岩石在变形损伤演化和宏观破坏过程中的应力场、变形场等重要信息。(3)一些大型的工程项目,实验室小型试样的加载实验很难描述。如边坡失稳、隧道的开挖加固模拟;对于岩体的蠕变,在短期内无法完成对岩体的应力、应变、变形等观测;对于特殊的工程灾害更难以通过实验室进行系统地观察研究。随着计算机技术和数值计算理论的发展,各种商业通用程序在土木工程专业课程教学实验及课程中有关内容(重点及难点)进行数值模拟和仿真分析。
利用现代计算力学原理和计算机可视化技术,对岩石、混凝土的变形与破裂过程进行数值试验,不仅可以达到岩石、混凝土力学实验辅助教学的目的,而且具有通用性强、方便灵活、具有可重复性等特点,可以完全克服实验室物理实验的不足,突破传统力学实验观测难、分析难、重复难等多种弊端。而且,还可以通过数值试验得到许多在常规实验室实验中难以观测到的重要信息,如岩石或岩体结构在破坏过程中的应力场、变形场,有利于并加深学生对力学现象本质的理解,提高学生学习与专业研究的兴趣。因此,数值模拟试验将是岩土工程实验教学及大型工程案例教学的一条新路。
二、数值模拟试验在岩土工程实验教学中的应用
在教学中关于岩石、混凝土的抗拉、抗压、抗剪等基本实验可以采用传统和数值模拟试验相结合的方法。即使学生进行了实际动手能力的锻炼,也通过数值模拟试验掌握了岩石在变形损伤演化和宏观破坏过程中的应力场、变形场等重要信息。
数值模拟试验采用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的一套岩石破裂与失稳分析系统(R o c k Failure Process Analysis,简称RFPA软件)。通过软件教授学生如何建模、加约束、施加荷载及教学结果分析学生普遍反映能掌握和理解相关内容,教学效果相对传统实验教学要好得多。开拓了学生的视野。
三、数值模拟试验在工程案例教学中的应用
一些大型的工程项目,实验室小型试样的加载实验很难描述,传统教学只是理论上教授学生如何设计计算,对于没有多少现场经验的学生来说这种方式非常抽象,不好掌握,既使会计算,记忆也不深刻。这样也可以结合数值模拟试验建立一些工程项目和理论知识结合使学生学的有兴趣容易理解掌握。下面举例说明。
例1:边坡稳定性分析。要判定边坡稳定性,首先求安全系数。理论上求安全系数的方法有瑞典条分法、稳定系数法、毕肖普法及非圆弧滑动面分析等。这些方法计算步骤复杂,计算量大,计算时间长。为了学生更好地掌握这些知识点,可以辅助的学习G-SLOPE边坡稳定分析软件。这样即提高学生学习的兴趣,又直观好理解,并使学生更好地掌握知识点,激发学生钻研的积极性。图3为G-SLOPE数值软件建立的边坡模型并可以求出安全系数。
例2:对于岩土工程,学生还要掌握隧道开挖方式,根据地质情况不同,大体可以分为全断面开挖、台阶开挖、单侧导坑开挖及双侧导坑开挖。这样只是抽象地介绍这些名词,学生肯定不理解。可以结合数值模拟试验模拟开挖过程,这样学生很容易就理解掌握了。图4为某隧道双侧导坑开挖顺序:a图为隧道及周围岩层,b图为隧道左右两侧导坑开挖,c图为隧道上半段开挖,d图为隧道下半段开挖。
四、结束语
第一,数值模拟试验具有方便快捷、节省材料、通用性以及常规实验室实验无法得到的数据规律等优点。合理的将数值模拟试验与常规实验室实验结合起来扬长避短,来提高岩土工程专业的教学质量。
第二,数值模拟方法实现了常规实验无法实现的复杂工程的分析。因此,数值模拟试验将是岩土工程实验教学及大型工程案例教学的一条新路。
第三,数值模拟方法结合多媒体及其他先进的手段应用在教学中,在学生工程经验缺乏的情况下,最大限度的提高学生学习的兴趣,使学生掌握更多的知识点,开拓学生的思维,激发学生的创造力。
参考文献
[1]韩茂慧.高等学校试验教学改革与研究[J].职业圈,2007,2
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【工程模拟器】推荐阅读：
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工程管理沙盘模拟总结08-26
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