社会位移（共10篇）
社会位移 篇1
学校是教育的主要实施场所和实施过程、实施途径的发生地, 却是孩子们“受控制”的地方。孩子和教育什么时候发生了“矛盾”, 矛盾的根源又在何处呢?
一、社会位移中学生身心发展的影响因素
学生与教师不同, 他们是学校中最游离不定的成员, 作为社会性未成熟者生活在一个多重社会之中。他们生活在由家庭、学校及同辈群体构成的三重社会之中, 这三者是具有不同社会学特征的三个“小社会”, 学生在其中有着不同的“社会地位”。“小社会”各以其独特的优势对学生施加种种影响, 他们在三个社会里不同的身份和角色的转换就构成了学生的社会位移, 这种社会位移除了身份和角色的变化还包括时间、地点的变化;不同类型的家庭、学校和同辈群体都有着不同的文化和影响力, 无形中对学生产生了不同程度的辐射。
(一) 来自生活环境的影响因素
会对学生产生影响的因素有很多, 例如生活条件、父母工作、同学朋友……例如影片《小孩不笨》中的人物terry, 家庭环境好, 备受溺爱, 生活独立性差, 懦弱胆小, 打针怕疼, 两次不敢为同学作证, 只会听妈妈的话, 没有自己的主见。
生活环境的影响是孩子们无法改变的, 他们无法选择父母;无法选择家庭;无法选择自己的出身……有的人生来可能就是富二代, 过着衣食无忧的生活;有的人生来就能当管理者;而有的人生来就注定要靠自己的双手创造财富和成就……这是人与人之间的差别吗?笔者坚定地认为不是。人生来都是平等的, 他可能有美好的家世, 但也许就没有幸福的情感;他可能衣食无忧, 也许一事无成;可能她相貌标致, 或许身高不足……父母在给予我们优点的时候也会随机分配到某个缺点, 对于已无法改变的东西, 要辩证地看待, 收获到的才会更多, 活得就会更快乐……
(二) 来自媒体的影响因素
在众多影响因素中, 媒体的向导对学生的影响是巨大的, 青春期的孩子们更喜欢电视、电脑等新鲜媒介, 而现在的网络在发布消息时并没有筛选功能, 也没有规定来访者的年龄阶段, 在很大程度上对青少年学生产生了不良影响。例如影片中国彬考试作弊, 被教导主任告诉家长, 他在回家的路上看到报道, 一个十一岁的男孩子因不满家庭暴力而跳楼泄愤, 遂产生了跳楼的想法……
(三) 来自“偶像”的影响因素
青少年的思维还没有成熟, 很容易受到身边一些因素的影响, 其中榜样的影响因素至关重要。有一项关于“偶像”的调查显示:1982年时的中学生对“最崇拜、最敬佩的人是谁”这一问题的回答最多、最集中的是“马克思、毛泽东、雷锋、孙悟空、拿破仑和自己”等人物;1988年调查时, 学生们的回答五花八门。有“周恩来、福尔摩斯、爱因斯坦、邓小平、超人、慈禧太后、毛泽东、居里夫人、列宁、林肯、项羽、斯大林、卡耐基、翁美玲、马克思、孙晋芳、上帝、撒切尔夫人、阿兰.德隆、达尔文、郑振铎、聂卫平、贝多芬……”[1]说明中学生崇拜的人物迅速增多且越来越呈分散态势, 没有一个受崇拜人物同时被10%以上的学生选择。
学生的偶像性人物, 日趋“偏离”学校教育长期宣传倡导的“榜样人物圈”, 如我国学校教育多年宣传的榜样人物黄继光、董存瑞、邱少云、刘胡兰、雷锋、张海迪、赖宁等。榜样的偏离化正说明学生的思维逐渐成熟, 不喜欢受家长和老师的控制, 强烈追求自己的想法和意识, 所以此时正确的点拨和指导就显得尤为重要。
自八十年代后期开始, 中学生的自我评价、自我表现等自我意识明显增强, 以至于以自身取代偶像性人物的“榜样”地位。所以教师应巧妙地运用榜样效应正确引导和教育学生, 使其按照积极正常的轨道发展。
二、教育公平视阈下学生们的不公平
教育公平即教育机会的均等。传统意义上, 教育公平就是确保所有学生都有接受教育的平等机会。前提是在不考虑人与人、群体与群体之间的差异的情况下且以分配平等为基础的, 即以平等的机会获得同等的教育资源。包括如下两方面内容, 一是“人人享有受教育的机会”, 二是“人人公平接受高质量的教育”。[2]还有一种观点认为, 教育公平可以分为三个不同的层次:教育起点的公平即受教育权的平等;教育过程公平即受教育的条件相同;教育结果公平即学业成功的机会相同。
鉴于以上两种观点, 笔者认为教育公平广义上来说是指国家对教育资源的整体规划、分配及制定教育政策时考虑的地域差异等基本条件。而本文所指的教育公平是在国家教育政策的均衡影响下, 不同孩子依据其不同的性格、兴趣、爱好感受到的相同教育后的不同感受和不同效果。
在新加坡电影《小孩不笨》中, 学生分班是按成绩和天赋的好坏, 成绩好的同学在EM1班, 中间程度的在EM2班, 成绩不好还不肯努力的学生被分在EM3班。按成绩的好坏将学生分班, 让在EM3班的孩子们很没有自信, 他们认为自己就是学不好、就是学不会、就不是好孩子, 渐渐对自己失去了自信……家长在去书店买教辅材料时, 有关EM3班的配套材料都没有, 书店老板说:“EM3哪还有希望, 不要再学了。”好像EM3班的孩子就是被放弃的一类。
教育体制改革下, 对学生的评价远达不到彻底的公平。第一, 成就中心论———学校是对未来社会成员进行甄别的选拔机构, 而甄别的依据是学生的成就 (学习成绩、能力水平等) ;成就已成为学校对学生进行评价并赋予地位的主要乃至唯一凭据;第二, 认知评价在学校的成就评价中处于重要地位。教师已经认准某一学生是后进生, 这种印象根深蒂固很难改变, 随着这种印象在教师头脑中的加深, 这个孩子的头上也在慢慢地打上“差生”的烙印。第三, 文化课程成绩的好坏永远代替了兴趣课程。孩子们的爱好被扼杀在了摇篮中, 他们感兴趣的所有活动都被家长和老师偷换成了“玩”的概念。例如电影中的人物国彬, 从小喜欢画画, 却得不到任何支持———他的妈妈不许他画画, 拿着藤条督促他学习, 可是国彬还是学不好。可是当孩子们被绑架后, 国彬快速地画出了绑匪的画像凸显了他的绘画天赋……
为了改变对学生的这种不科学不客观的评价方式, 一千多年前中国的大教育家孔子提出了因材施教的重要教育思想, 后经美国教育家研究提出了分层教育的理论。美国的教育大致分为研究型人才和实践型人才, 实践型人才就大致相当于我国的职业教育。我国义乌工商学院的校长贾少华教授培养出不少的成功企业家。他认为当教育不能改变命运的时候, 必须改革。在美国, 水暖工的工资要高于政府公务员的工资。孩子们不喜欢学专业课, 喜欢学技能, 为什么不满足他们的兴趣呢, 所以美国的职业教育发展得很好。时代赋予每个人均等的机会, 人人生来平等, 职业技术学校的学生可能文化课学不好, 但是他们实践能力强, 创造力强并且有独特的创新才能。还是印证了上帝在分配兴趣和潜能的时候也是遵循带走一个、送来一个的交换模式。
三、分层教育影响下学生的相对公平
(一) 分层教育理念在教学中的应用
分层教育是指针对学校教育的整体要求, 以适应青少年的生理和心理特征的需要, 采用分主题、分阶段、分年龄、按照能力差别有所侧重地开展德育教育工作与实践活动的教育形式, 是适应生源现状的一种有效对策。
分层教育下一门课程可以按难度不同, 分成A、B、C等级, 学生可以根据自己的能力和兴趣自由选择。一个学生选择的课程可能是语言A, 数学B, 物理C, 也或许是其他组合。[3]这样的分层教育, 实现了学校因材施教与学生自由选择的匹配, 学生可以充分发挥自己的个性, 同时由于自由选择, 也保证了教育机会的平等。
分层教学中, 后进班的孩子要提高自信, 其实他们并不是做不好, 而是自己认为自己做不好。例如, 影片中的文福, 很讲义气, 小小年纪就担负起帮助妈妈管理店铺和照顾弟弟的责任, 但是成绩不好, 也被安排在EM3班级学习。换了新班主任李老师后, 李老师善意巧妙地拉近了和学生的关系, 鼓励他们好好学习。文福开始喜欢数学并且认真学习数学, 他说他学习数学的目的是为了改变自己……其实不只是文福, 影片中的每一个孩子都有所变化, 胆小的terry从被绑架也不肯逃跑到后来主动给国彬的妈妈捐献骨髓, 成长在生活细微处得到体现……国彬的妈妈突然得了血癌, 国彬迅速成长, 孝顺、懂事……这充分说明孩子与生俱来的本性都是好的, 他们善良、淳朴, 需要教师和家长在成长过程中及时关注和点拨, 只有这样才能对孩子产生正义感和道德责任感的正面激发和影响。
(二) 教育对价值观的影响, 价值观对人性的诠释
影片中还有一个人物———terry的姐姐。terry的父母对她的教育也存在很大问题, 父母和孩子之间的矛盾, 应及时沟通, 在沟通的基础上换位理解。而terry的父母却以给孩子买了双她心仪已久的鞋子收场, 矛盾看似自然而然地解决了, 但是父母和孩子之间的沟通不能仅靠物质维系, 毫无情感的沟通又能维持多久呢?
情感能用金钱衡量, 那么人性呢?
社会规范作用着人的社会行为模式, 而人的社会行为模式又制约着社会规范, 对社会规范形成反作用。例如, 一本德育书中写道:“三鹿奶、红心蛋、地沟油、瘦肉精, 我们还能吃什么?天价药、过度疗、小悦悦、楼脆脆, 我们的快乐在哪里?周老虎, 躲猫猫, 假慈善、卢美美, 我们还能信什么?范跑跑、韩抄抄、假作真、钱规则, 我们的下一代信什么?”[4]中国是一个礼仪之邦, 当我们都尊老爱老的时候, 看见老人倒地却不敢扶;当我们都尊师重道的时候, 学生有问题却不敢问;……是什么变了呢?道德还是教育?只有家长和教师多关注自己的孩子和学生, 加强沟通, 换位思考, 互相理解, 他们定会创造出新的奇迹。
舞台上演出的戏剧正是人类社会的缩影———因为社会就是一个大舞台。当教育成为主要媒介, 教师和学生就成了主角, 如何在成长之余演好人生的这部戏呢, 需要我们所有人深思。
摘要：近年来, 孩子们作为教育的主体, 成为教育领域关注的热点;随着时代的发展、现代社会新兴媒体和技术的快速普及, 孩子们的性格、习惯在多重复杂背景的影响下变得愈见顽劣, 甚至在某些情况下让家长和教师无计可施。他们称学校是监牢、地狱, 自然而然地产生了孩子和教育的矛盾、和教育的实施者——教师的矛盾、和监护人——家长的矛盾。矛盾的出现意味着双方的潜在利益发生了冲突。那么在孩子眼里什么才是真正的公平呢?本文结合电影《小孩不笨》分析这些矛盾发生的原因及解决矛盾的途径。
关键词：社会位移,教育公平,分层教育,教育评价
参考文献
[1]吴康宁.教育社会学[M].人民教育出版社, 2004, 3.
[2]靳淑梅.教育公平视角下美国多元文化教育研究[D].长春:东北师范大学, 2009.
[3]史亚娟, 华国栋.论差异教学与教育公平[J].教育研究, 2007, (1) :36—40.
[4]童南茜.中国刻不容缓——拯救我们的道德[M].华中科技大学出版社, 2012, 5.
沈阳：最成功的位移 篇2
“在国内汽车业，汽车高管近年来流动得比较多，但是真正实现如此大的身份转换并获得成功的例子，只有上汽通用五菱总经理沈阳。”有媒体这样评价。
作为广西柳州五菱汽车有限公司总经理的沈阳，鼎力促成了与上汽的合作，然后实现了与美国通用的合资。而上汽通用五菱成立以后，仍任柳州五菱总经理的沈阳，只是作为最小股东方——柳州五菱派出的董事之一。
2003年，经通用汽车中国公司董事长兼总裁墨斐的一再提议，上汽集团从合作方——柳州五菱汽车有限公司挖到沈阳，任命其为上汽集团派出的董事兼总经理。
2006年，五菱销量超过46万辆，一跃成为微车市场的领先者，并被誉为业界的黑马；2007年，五菱实现销售55万余辆，在微型商用车市场上的份额达到43％，远超其竞争对手长安汽车，稳居冠军宝座。与此同时，其主打车型“五菱之光”继2006年实现单一年度、单一车型销量突破30万辆后，2007年单一车型销量达到34万多辆，成为微车领域的领头羊。
这些仅仅是数字的变化吗?事实上，随着销量数字的变化，上汽通用五菱主导了三年间两次微车格局的改变。
2005年前，国内微车还呈现出四足鼎立的局面，表现出以长安为首，五菱、哈飞、昌河三家跟进的态势，后三家企业在销量和市场占有率上势均力敌，史称“微车四虎”。
然而，进入2006年，随着长安战略经营方针从“以微车为主”向“以轿为主，以微为本”转移，上汽通用五菱抓住市场机遇，快速完成与上汽、通用的“磨合期”，股东方在管理、制造、营销、渠道上的经验开始逐步转化成上汽通用五菱的生产力，很快在销量上以微弱优势赶超长安，成为当年微车销量冠军。国内微车格局由四足鼎立变为两强相争。
进入2007年岁末，人们发现，上汽通用五菱的领先优势进一步扩大。以55万辆、43％市场占有率继续坐定微车王者的宝座，长安实现29％的市场占有率位居其后，除哈飞实现14％的市场占有率外，其他各微车企业市场占有率仅有5％左右。
而凭借这一数据，沈阳让“微车消失论”显得有些苍白无力。
社会位移 篇3
Бухгольц的《理论力学基本教程》是我50年代上大学学习理论力学课程的重要参考书.1939年修订第2版由钱尚武和钱敏两位先生译出,于1957年8月由高等教育出版社出版.总体上说,这是一部相当好的理论力学教材.
这个教程下册第2章第3节力学组的运动方程式第9段为能量积分,给出(文献[1]第39页)
其中T为动能,U为力函数
为完整约束,而
为非完整约束,λκ,μρ为待定乘子.书中指出,“如果满足条件
亦即如果完整约束和非完整约束都是稳定的,那么式(1)右端第2项和第3项都等于零,因而我们得到
将此式积分就得到能量积分
2 Бухгольц关于实位移与虚位移的结论
书中第1章第1节第2段指出,“从这里清楚看出,当微分约束在场时,正像有非无限小约束在场时那样,虚位移只有在那种场合下才和实位移相合,即约束是稳定的,亦即微分约束具有下列形式
而且aρv,bρv,cρv只是坐标的显函数而不是时间的函数”.
俄罗斯学者MapkeeB AⅡ在单面约束的刚体运动以及与刚性面接触的刚体动力学方面都有很好的工作.他的《理论力学》(第3版)已被李俊峰教授译成中文[2].这是一本很有参考价值的理论力学书.这本书也指出,“对于定常系统真实位移是虚位移中的一个”(文献[2]第19页).
3 关于实位移与虚位移
上述Бухгольц和Маркеев有关实位移与虚位移关系的结论不够确切.对于定常(稳定)完整约束,实位移是虚位移中的一个,这个提法没有问题.但对于非完整约束,实位移是否是虚位移中的一个与约束是否定常无关,而与约束对速度是否齐次有关[3].实际上,式(7)表明非完整约束对速度是齐次的,其中aρv,bρv,cρv可以依赖于时间.因此,“对于定常系统实位移是虚位移中的一个”的提法是不确切的.
4 关于能量积分
式(4)的第1式表明完整约束是定常的,而第2式aρ=0表明非完整约束相对速度是齐次的.因此,由第1类Lagrange方程导出能量变化方程(1),进而导出能量积分(6),正确的叙述应该是:如果质点系所受完整约束是定常的,而非完整约束相对速度是齐次的,则有能量积分(6).当然,前提是约束为双面理想的.
5 算例
例1一质点在平面Oxy上运动,所受非完整约束为
这个约束是定常的,但实位移不是虚位移中的一个.因为实位移满足
而虚位移满足
例2一质量为m的质点在力函数U=U(x,y,z)作用下在空间运动,所受完整约束为定常的
非完整约束为非定常的
则系统有能量积分
参考文献
[1]蒲赫哥尔茨HH著．钱尚武，钱敏译．理论力学(下册)．北京：高等教育出版社，1957
[2]马尔契夫A(?)著．李俊峰译．理论力学(第3版)．北京：高等教育出版社，2006
机床主轴位移监视报警装置 篇4
关键词：机床 主轴位移 监视 报警
中图分类号：TG502.7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-046-02
主轴是指从电动机或发动机接受动力来源并将它传给其它零部件的轴，如机床上带动工件或刀具做旋转运动的轴。主轴在机床中主要用来支撑传动零件以传递扭矩和旋转运动，使用一段时间后，主轴热处理应力的释放、主轴受到力作用后的变形，主轴环境温度的变化等因素导致主轴产生一定量的位置变化，即主轴位移。
1 主轴位移监视报警装置的设计设想和研究目的
机床主轴及部件的自身精度、运动精度和结构刚度是影响零件加工质量和切削效率的重要因素。主轴作为机床的重要部件，主轴位移对机床的整体性能、加工精度和安全性能有着非常重要的影响。机床主轴位移监视报警装置是一种用于检测旋转机械轴向位移的高可靠性的监测保护装置。它通过电涡流传感器检测位移信号，并将位移信号转化为LED数码管上的主轴位移值。它能够很容易地实现量程范围内的报警、同时可以设置停机极限。报警装置带有自动诊断功能，防止机床的误停机。
生产过程中，由于主轴热处理应力的释放、主轴受力的作用影响、主轴温度的不稳定都会引起主轴的轴向位移。另外，工人操作的不正确。如：切削量和进给速度过大，机床振动较大，导致主轴侧向承受力过大而使主轴倾斜，这种类似的小问题出现久了，设备就会出现较大的加工精度误差，时间长了，设备的其它方面的磨损会加大，导致设备的快速老化，寿命降低，这也是研究主轴位移监视报警的主要目的。
2 主轴位移监视报警装置的工作原理
输入采用电涡流传感器，能将被测物体的位移变化量转换成电量的变化。该电量信号作为轴向位移的输入信号，经调零处理，线性放大后驱动面板显示器，当位移量越位时，自动发出报警停机信号，并且有4-20MA的模拟信号输出，当电涡流传感器发生故障时，能自动发出NOK信号，并封锁报警输出，以防止误动作。
控制面板上有一个4位LED数码显示器显示当前轴向位移值或电涡流探头间隙电压值。当接通电源时，面板上所有的灯和LED数码显示器都亮，正处于自检状态，自检结束后，进入位移测量状态。当移动模拟主轴与探测器之间的位置时，在数码显示器上会显示相应的位移量，当位移测量值超过报警或停机设定值时，报警器会立即工作，报警、停机指示灯（红色）点亮。
面板上设有四个按键，分别为功能键、+键、移位键、复位键。功能键作用：按功能键，可用来依次进入仪表的各种设置状态，参数设置好以后，自动存入新值，在查看所需要设置的参数或参数修改好以后，返回测量状态。+键作用：在设置参数时可以修改跳动的数值。移位键作用：（1）设置参数时用来移动输入数字的位置；（2）测量时显示位移值和显示间隙电压值之间切换；复位键：（1）测量时，用来清除报警状态和复位继电器；（2）在查阅参数和状态设置时，按下该键可以返回到测量状态。
3 主轴位移监视报警装置的结构
结构框图如图2所示。
主轴位移监视报警装置结构包括：（1）输入采样（电涡流传感器采样）模块；（2）信号的放大处理模块；（3）报警驱动的设置（基准值的设定）模块；（4）基准信号的设置模块；（5）内部程序编制模块；（6）输出显示（数码管显示方式）模块；（7）内部电源部分模块；（8）外加的演示部件的设置。
4 主轴位移监视报警装置的社会效益分析
采用此系统进行设计以后，只要改变模拟主轴与探测器的位置，根据设定的参数，装置能够灵敏的进行相应的检测工作，机床的主轴有偏差的能够立即检测出来，并能进行相应的准确的报警工作。本报警装置可以适用于普通金属切削类机床等旋转类机械的轴向位移的检测和报警。可以很简单方便地监测主轴在整个工作过程中的轴向位移。轴向位移又叫串轴，就是沿着轴线的方向上的直线位移。从轴向位移值可以了解到旋转部件与固定部件之间的轴向间隙。对于旋转类机械，轴承的位置精度要求非常高，大的轴向位移量将引起机器整体精度的很大程度地下降，对于金属切削机床将导致零件加工精度的直线下降，并且会引起机器本身大的机构的损坏，严重时会发生重大安全事故。轴向位移监视报警装置对止推轴承的损坏可作出早期报警和保护，同时可有效地监视主轴的轴向位移量，对机床提前作出预警，防止机床部件因轴承轴向间隙过大而损坏，很大程度上降低了机床的维护成本，提高了机床的安全性和稳定性。
5 结束语
现代的机床具备测试和校准技术越来越普遍，这样生产车间能够保证机床的精度和正常运行，并能对机床维护和维修提前作出安排，有利于管理人员对工厂的工作进行统筹安排。目前，很多工厂和大型车间都拥有了完善的机床检测体系和产品质量管理体系。本装置其实也是一种自主检测的装置。目的是保证主轴回转精度，保证机床的操作精度，降低摩擦和发热。从平时的检测着手，及时发现与处理机床轴承方面的间隙，提高机床工作效率、安全性、稳定性，从而提高机床自身精度、加工精度和使用寿命。
参考文献：
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[3] 伍良生，杨勇，周大帅.机床主轴径向回转误差的测试与研究[J].机械设计与制造，2009（01）.
[4] 马洪波.机床主轴轴承故障的振动诊断法[J].科技创新导报，2008（18）.
漫谈位移的特性 篇5
一、表述多样性
位移是仅由初末位置决定的一个物理量,当初末位置变化时,物体的位移就会发生变化,即一个物体在不同时间内的位移大小和方向都可能不同.另外,除了一段时间内的位移,还有某时刻相对某参照点的位移.如选修3-4中“机械振动、机械波”一章中提到的位移,都是把平衡位置特定为参照点,位移都是相对平衡位置的位移.
例1一物体在光滑水平面上的A点以一定初速度开始运动,同时受到一个与初速度方向相反的恒力的作用,经时间t0力的大小不变,方向相反,使物体回到A点时速度为0.试求,这一过程所需的时间?
解析:规定初速度v的方向为正方向,由题意可得,
因此所以这一过程所需的时间为.
点评:本题两个过程,初末位置发生了对调,以初速度v的方向为正方向,位移大小相同,而方向相反,注意这个特点也就找到了问题的突破口.
二、与路径无关性
位移是末位置相对初位置的改变,位移的这种性质,称为与路径无关性.运用这一性质解题,能够删繁就简,简单快捷.
例2风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力.如图1所示,在风洞实验室中有足够大的光滑水平面,在水平面上建立xOy直角坐标系.质量m=0.5 kg的小球以初速度v0=0.40 m/s从0点沿x轴正方向运动,在0～2.0 s内受到一个沿y轴正方向、大小F1=0.20N的风力作用;小球运动2.0 s后风力方向变为y轴负方向,大小变为F2=0.10N(图中未画出).试求:小球回到x轴上时的动能.
解析:设在0～2.0 s内小球运动的加速度为a1,则F1=ma1,沿y轴方向运动的位移设小球回到x轴上时的动能为Ek,由动能定理有:
代入数据解得Ek=0.28J.
例3一物体在与初速度相反的恒力作用下做匀减速直线运动,初速度v0=20 m/s,加速度大小为a=5 m/s2,求:
(1)物体经多少秒后回到出发点?
(2)由开始运动算起,求6 s末时物体的速度.
解析:(1)设经时间t1秒后回到出发点,此过程中初末位置相同,总位移x=0,选取质点初速度v0方向为正方向,物体做匀减速直线运动,则a=-5 m/s2,将a=-5 m/s2和x=0代入得:
(2)应用v=v0+at这一运动学的矢量公式,将a=-5m/s2和x=0代入,可得
点评:上述两个例题的求解,巧妙地运用位移与路径无关性,从而简化了繁难的解题,其简明扼要是显而易见的.
三、矢量性
位移是高中学生接触的第一个矢量,在运用位移公式时,除了要明确使用的位移公式是否已经规定了正方向,还要注意位移也可以分解.
例4如图2所示,光滑绝缘水平地面高h=0.80 m,地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接,A点距竖直墙壁s=0.60 m,整个装置位于水平向右的匀强电场中.现将质量为m=0.1 kg、电荷量为q=1×10-3C的带正电荷的小球(可视为质点),从平台上的端点N由静止释放,离开平台N点后恰好在A点切入半径为R=0.4 m的缘光滑圆形轨道,并沿圆形轨道运动到P点射出.图中O点是圆形轨道的圆心,B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点,AO与BO之间夹角为53°,求运动过程中,小球的最大速度.
解析:由运动的分解:
得:
所以即θ=37°.
设小球在A点切入的速度为vA,
所以
当小球到达与D点对称的G点时速度最大,如图5,此过程要求合力F的功,不知F与位移AG的夹角,故采用分解力的方式不好办.但位移AG也是矢量,可以位移AG沿力F的方向分解,由图知角AOG为直角,可得即为OG的长度,也就是等于R.
由动能定理得:
带入数据可得
浅谈位移电流 篇6
麦克斯韦的电磁理论在整个物理学上占着举足轻重的地位, 他将电场与磁场的所有规律联系起来, 建立了完整的电磁场理论体系。在这其中, 他所大胆提出的位移电流假设, 进一步揭示了电与磁之间的关系。位移电流是建立麦克斯韦方程组的一个重要依据。1864年12月, 麦克斯韦向英国皇家学会提交了自己的电磁统一理论, 并于次年发表了一篇完整的报告。此项工作为物理学、无线电通讯和电气工程学随后出现奠定了基础。但是该理论在提出指出并未受到足够的重视, 为了给麦克斯韦的理论打下坚持的基础, 一批物理学家足足花费了将近二十五年的时间为这一理论提供实验证据。并就此形成了一个麦克斯韦学派。
在1888年7月份的《物理学年刊》上, 海因里希•赫兹发表了题为《论空气中的电动力波动及其反射》的文章, 他发现当通过一组线圈对电容放电时, 产生奇特的现象, 即距离不远处的另一组完全相同的线圈会在其未相互连接的末端间出现弧光。出现的闪光是由于接收电磁波所导致的, 而电磁波则是由带有放电电容的线圈所激发的。
麦克斯韦假设光是一种电磁波。赫兹证实了很可能整个宇宙中的不可见电磁波都拥有类似可见光的行为, 它们在宇宙中的传播速度也与可见光相同。赫兹的研究工作使得科学家们接纳了麦克斯韦的理论, 在现代物理的绝大多数层面占据了核心地位。本文的后续章节安排如下:第二章简单介绍了位移电流的提出;第三章对比了位移电流与传统安培电流的异同;第四章介绍了位移电流对麦克斯韦方程组影响;最后, 文章总结了位移电流的特征及意义。
2位移电流的提出
我们知道静磁场之安培环路定理
两边取散度可得
但是在除了在稳定电流条件下, 此式是与连续性方程所矛盾的
将其带入连续性方程 (3) 中, 可得
式中
那么此时安培环路定理可以修正为
我们将 (4) 式称为时变条件下的电流连续性方程, 其意义是在时变电磁场中, 只有传导电流与位移电流之和才是连续的。
麦克斯韦提出的位移电流假说不仅使电流连续, 更重要的是它揭示电磁之间的相互激励机制, 从而为电磁波的产生奠定了理论基础。
3关于位移电流激发磁场与传导电流的异同
我们知道传导电流是自由电荷受电场力产生定向移动所形成的, 仅仅存在导体之间。而位移电流是由变化的电场产生, 是和电荷无关的纯位移电流。可以存在于导体、以及各种电介质中。
需要注意的是, 在导体中位移电流与传导电流相比有时是可以忽略的。我们可以用铜来举例说明。铜的电导率σ=5.8×107S/m, 相对介电系数为εr=1.设铜中的传导电流密度为J=exJmcosωt A/m2, 当铜中存在时变电磁场时, 位移电流密度为
其振幅值为
而传导电流的振幅值为
两者之比
从 (6) 的结果可以看出, 导体中, 若在低频段, 位移电流可以忽略, 而在高频段, 位移电流的占比越来越大, 不可忽略。
另外, 传导电流经过导体时会产生焦耳热。但对于位移电流来说, 它只是一种等效的“电流”, 所以并不具有这一特性, 不会产生焦耳热。
很多文献中都阐述了一个观点, 那就是“似稳条件下, 位移电流对于磁场的贡献为0”, 那么就此我们就发出疑问, 从安培环路定理看
位移电流与传导电流具有同等的地位。为何似稳条件下, 位移电流却失去了作用。
我们可以做一个简单的推理, 首先我们先对 (7) 式两边取散度。
将其分为x、y、z分量后求解再矢量合成可得
但是我们需要注意,
假设在似稳条件下, 按照静电场的性质, 那么
说明似稳条件下, 位移电流密度是无旋的。那么 (9) 式中在似稳条件下可以忽略。与毕奥-萨伐尔定律等价。也就是说, 位移电流在似稳条件下对于磁场的贡献为0, 磁场全部由传导电流激发。
我们继续发问, 位移电流到底起到一个什么样的作用?让我们把视线从似稳电磁场中移开, 根据法拉第电磁感应定律
带入式 (10) , 得到
将式 (11) 带入式 (8) , 得
当我们对式 (12) 求解也就是推迟势公式, 即
我们也可以这样解释, 磁场激发的根本原因是传导电流, 再通过电磁场的相互激励作用传向远方, 但对于远处的每一点来说磁场是由在这点周围变化的电场直接激发。所以传导电流在这方面是一个开拓者的角色, 而位移电流起的是一个传播者的作用。所以在似稳条件下, 忽略了推迟效应, 磁场由传导电流瞬时激发, 不需要电磁场的相互激励, 可以认为磁场全部由传导电流所激发, 位移电流贡献很小甚至近似为0。
4位移电流在麦克斯韦方程组中的作用
位移电流是麦克斯韦方程组中最关键的知识点。麦克斯韦的核心思想是:变化的磁场可以激发涡旋电场, 变化的电场可以激发涡旋磁场, 电场和磁场不是彼此鼓励的, 它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。麦克斯韦建立了完整的电磁场理论体系。这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组的微分形式:
麦克斯韦第一方程表面电荷产生电场, 麦克斯韦第二方程表面磁场是无源场, 磁感线总是闭合曲线, 麦克斯韦第三方程, 表明变化的磁场产生电场, 麦克斯韦第四方程, 表明传导电流和变化的电场 (即位移电流) 都能产生磁场。
5结语
我们可以知道, 位移电流与传导电流本质上并不一样。位移电流只是电位移矢量随时间的变化率。他们对磁场的激发方式也不同, 传导电流进行的是“源”对“场”的激发, 而位移电流进行的是“场”对“场”的激发, 表述的一种电磁相互激励的作用。另外我们还可以知道, 在近场区, 磁场是由传导电流和位移电流, 由于环境条件可以近似为似稳电磁场, 忽略推迟效应, 那么位移电流的影响可以忽略不计。但是在远场区, 传导电流的影响力减弱甚至为0, 这才体现位移电流的重要性。
参考文献
[1]谢处方, 等.电磁场与电磁波 (第二版) [M].北京:高等教育出版社, 1979.67-69, 310-312.
[2]吴大猷.理论物理 (第三册) 电磁学[M].北京:科学出版社, 1983.110-111.
[3]李元勋.真空中的“位移电流”和传导电流以同样规律激发磁场吗?[J].大学物理, 1995, (1) :22-24.
[4]尹绍全.关于位移电流容易混淆的几个问题.[J].四川师范大学学报.1998, (4) .482-485.
基坑水平位移监测方法分析 篇7
关键词：基坑,水平位移,监测方法,极坐标法
1 概述
在经济和科技蓬勃发展下,各种地下工程和高层建筑也越来越多,人们对建筑物的性能提出了更高的要求。基坑开挖,作为工程必不可少的环节,随着其开挖深度的增加,自身围岩稳定性降低的同时,对周边建筑物的影响也随之增加,可能会出现基坑塌方或者周边建筑物倒塌的潜在危害,所以对基坑进行水平位移监测必不可少。
水平位移监测主要是在可能产生不稳定滑坡(边坡)或者挖土工程周围的侧向运动方面应用,除此之外,也可用来监测软土地基处理等等。对于一个工程的水平位移监测而言,因为考虑到监测的工作量比较大,而且对测量结果的精确度要求也比较高,所以,在测量的过程中,通常是采用在施工场地周围布设基准控制网的方式。在基准控制网中包括基准点、工作基点和测点。基准点一般选用远离场地而且相对稳定的,随着基坑的开挖或者工程施工坐标不会产生变化的点。工作基点作为施工场地的临时控制点是场地周围便于监测而且相对稳定的工作基点,随着基坑的开挖,为了满足规定的精度要求,必须对工作基点包括基准点,定期进行检测,并与初始测量结果进行比较,有必要时进行修正。如果因为施工要求,基准点发生变化,需重新设定符合要求的基准点。
2 常用水平位移监测方法分析
常用的水平位移监测的方法有:测小角法、自由测站法和视觉线法[1]。
2.1 测小角水平位移监测方法
在施工场地比较开阔或者基坑形状比较规则的情况下,多用小角法来测垂直于基坑维护方向的位移。而作为小角法的基准点一般是布设在待测区内一定方向和一定距离以外,监测点的分布则应该尽可能与工作基点在同一直线上,这样一方面降低操作难度,另一方面也可减少误差。监测点和基准点布置如图1,而把监测点和基准点的连线作为零方向,用经纬仪在基准点处测得基准点与零方向的角度变化值Δa(如图2),则可计算得出水平方向的位移量ΔL[2]。
其中,Δa为角度变化量;ρ为换算单位,ρ=3600×180/π=260265;S为工作基点到监测点的距离,单位m。
由小角法的原理可以看出,水平位移的观测精度主要由水平角度a和距离S的观测误差来确定[3]。由此可以得出观测误差为
式中:mδ为水平位移误差,m△α为测角误差,ms为测距误差。
由上式可以看出距离误差相对于水平角误差对位移误差的影响很小,通常可以忽略。这种方法的优点在于方法简单、实际操作方便。但是也存在诸多不足,譬如,抗干扰性较差,而且对工程场地的质量提出了更高的要求,宜选择开阔的场地。
2.2 自由测站法的水平位移检测方法
自由测站法是在测量角度和距离的基础上,通过在基坑附近设置观测站以及观测点,确定坐标和方位角方向并建立自由坐标系。全站仪架设在观测站处,选择一个固定点作为基准点,分别观测各变形观测点的方向和距离,并将每次测量结果与第一次测量结果相比较,即可得出水平位移的变化值。
操作图示如图3,全站仪架设在点P,P点为待测点,A、B为已知点。分别照准A、B两点,便可测出测站P到点A、B的方向值γ1、γ2以及距离大小S1、S2,据此就可以求出测站点P的坐标[4]。
自由测站法相比于小角法精度上有了很大提高,可用于较为复杂的工程环境,如大型地下车库和人防工程等建筑基坑位移监测。而且在基坑开挖导致周边土体变形的问题上发挥了很大的作用。
极坐标法是在自由测站法的基础上确定各观测点的平面坐标值。极坐标法的原理[5]为:在确定测站P点坐标以后,通过全站仪观测出观测点i的水平角βi和水平距离Si,通过观测值(βi,Si)计算出平面坐标(xi,yi)。公式如下:
两边全微分,则有:
其中:(xp,yp)为测站点P的坐标;αPA为基准线PA的方位角。两次的观测结果差(δxi,δyi)就是i的水平位移。
则观测误差为:mi2+m2xi+m2yi
2.3 视准线水平位移监测方法
视准线法即在两个固定基准点设置经纬仪的视线作为基准线,在其视准线范围内选择多个位移观测点,并定期对观测点和基准线之间的距离进行观测,以此来求出观测点的水平位移量的方法[6]。视准线法因其操作简单、成本较少,因此得到了广泛应用。但是因其测量过程中视线过长,可能导致观测目标模糊,进而影响观测的准确性。
3 不同水平位移检测方法对比
自由测站法、测小角法、视准线法三种方法相比,测小角法和视准线法受基坑形状和建筑检测精度的影响较大,而且只能满足特定方向和特定角度的监测,自由测站法则不受土体变形影响,可监测变形体附近的观测点,而且自由测站法多与极坐标法结合使用。视准线法和测小角法的精度多受大气环境、监测环境以及选用仪器的影响,相比之下全站仪的使用则更加简便和高效,很大程度上提高了测量的精度和可靠性[7]。
简而言之,每种方法都各有利弊,在运用过程中应该因地、因时选择最快捷、经济、可靠的方法。
4 工程实例
以西安某高层建筑深基坑为例。此基坑开挖深度为:主楼为.37m,车库为13.27m。基坑工程安全等级为一级。拟建场地地形较平整,地貌单元属黄土梁洼,工程±0.00对应绝对标高为421.20m。基坑主要采用护坡桩加锚索支护,局部采用土钉墙支护方案。根据相关规范和施工设计图纸的要求,该监测项目的预警值为:地下车库20mm,主楼10mm。基坑形状和大小、基准点、测站点和各个观测点的布置如图4所示。
水平位移监测点的设置原则:选择在基坑边坡支护结构冠梁上,沿基坑周边布置,基坑周边中部、阳角处布置监测点。具体做法是将0.5~1m钢筋打入土体,钢筋顶端留10~15cm用混凝土稳固,顶部用电钻或钢锯做监测标志。监测点间距不大于20m,每边监测点数目不应少于3个。共布设监测点21个,实际监测点布置可以根据现场情况做适当调整。
P点开挖基坑附近一个已知高程及其坐标的点,将其作为观测站,在远离基坑一定距离选择相对稳定的A、B两点作为基准点,A、B两点相距98.451m。
监测仪器选用PENTAX R-322全站仪。标称精度指标分别为:测角2″,测距2+2ppm。采用自由测站法结合极坐标法,首先将全站仪架于P点,结合清华三维平差软件确定出基准点A、B的坐标,之后就对各个观测点逐一观测,形成闭合回路。为了保证监测的精确度,在每次监测观测点之前先将全站仪架于A点,复核P点坐标是否发生变化,而且在闭合回路中的每一个观测点观测时都应该进行盘左和盘右观测,以减少观测误差。部分观测结果见表1。
从表1数据看出,观测点S4初始发展速率比较快,水平位移比较大。考虑基坑开挖深度比较大,工期比较长,应及时采取加固措施,避免因基坑局部变形过大影响施工安全[8]。
5 结束语
伴随着我国经济的不断发展,人们对土地资源更高效的利用的意识也越来越强烈,高层建筑以及地下空间也拥有更大的发展潜力和前景。同时,深基坑的支护技术以及施工过程中相应的变形监测也显得尤为重要。本文简要分析了基坑水平监测常用的方法,明确了测小角法、视准线法以及自由测站法各自的原理和优缺点,并通过实例分析说明了极坐标法在工程中的应用。
参考文献
[1]赵鹏飞,潘国荣,谷川.基于精密测距和方向线偏移法的基坑水平位移监测[J].工程勘察,2009(10):87-81.
[2]祝昕刚.小角法在变形监测中的应用[J].地矿测绘,2011(4):38-39,42.
[3]胡园园,黄广龙,史瑞旭.深基坑水平位移监测方法的分析与比较[J].现代测绘,2012(01):40-44.
[4]何晖,邹升伟,李栋栋.基坑监测中两种监测手段相结合的应用及精度分析[J].甘肃科学学报,2015(03):59-61+73.
[5]杨雪峰,刘成龙,罗雁文.基于自由测站的基坑水平位移监测方法探讨[J].测绘科学,2011,36(5):153-154.
[6]郭美奇,陈赫.基坑水平位移监测中全站仪坐标法与经纬仪视准线法的精度比较[A].吉林省土木建筑学会.吉林省土木建筑学会2014年学术年会论文集[C].吉林省土木建筑学会:,2014:3.
[7]熊春宝,潘延玲,岳树信.基坑水平位移监测的方法比较与精度分析[J].城市勘测,1996(04):14-21.
隧道围岩位移的区间分析 篇8
1 区间分析基础
1.1 区间分析简介
区间分析法是在60年代后期发展起来的一个比较活跃的计算数学的分支。在各种计算中会遇到很多原有计算方法不能够处理的区间变量, 为此一些学者经过大量研究提出区间分析这一分析方法。R.E.Moore在1966年出版《Interval Analysis》奠定区间分析的理论基础, 在1979年又出版《Methods and Applications of Interval Analysis》将区间分析初步应用到某些实际领域。近年来, 区间分析已经成为处理区间变量的一个强有力工具。
1.2 区间的基本概念
对于给定的两数, ∈R, 若满足条件
则闭有界数集合X
就称为有界闭区间。其中, 称为区间X的下端点, 称为区间X的上端点。把R上所有有界闭区间所组成的集合, 记为I (R) 。由此反映区间几何特性基本量。对任意X∈I (R) , 定义
1.3 区间运算法则
本文介绍在I (R) 上的四则运算法则。对于任意区间
其四则运算为
2 围岩位移的区间分析
2.1 围岩位移的区间函数
在工程的实际计算中, 采用下式计算二次应力状态下洞室周围围岩的最大位移。
其中μ, E, θ, σ都是选用某一确定值, 这个确定值的获得主要通过工程类比法或者是大量的样本数据统计而来, 工程当中的样本获得需要投入大量的人力财力, 即使这样也不能真实、全面的反映岩体的情况。因此, 根据其自变量的特点, 将上式看作区间模型, 将围岩的参数值表示为区间。
2.2 围岩区间参数的选取
根据《公路隧道设计规范JTG D70-2004》, 不同围岩级别的水平均布压力如表1所示。
应用表1时必须满足条件
式中:H为隧道开挖高度, m;B为隧道开挖宽度, m。
同样, 根据《公路隧道设计规范JTG D70-2004》, 各级围岩的物理力学参数取值如表2所示。
根据表1、表2, 可以取得相应参数的区间, 由于区间分析中所使用的都是闭区间。以Ⅳ级围岩为例, 可取均布水平压力σx=[0.15, 0.3]q, 变形模量E=[1.3, 6], 泊松比μ=[0.3, 0.35]。
2.3 围岩位移区间函数的解法
大多数区间计算所得到的解区间往往产生扩张, 如何控制区间扩张是区间计算的关键之处。目前对控制区间扩张方法已有不少研究, 例如, 区间截断法、改进的区间截断法和区间扩张法等。本文采用区间扩张法来达到控制区间扩张的目的。
首先, 将围岩物理力学参数的区间向量X= (X1, X2, …, Xn) 划分为宽度相等的N个小区间, 即
现构造如下的区间扩张函数FN (X) :
根据区间函数的计算方法, 有
且存在常数K, 使
其中, K为常数, ω (X) 为区间向量的宽度。
可以通过控制N获得值域的任意精度, 即
ω (EN (X) ) =ω (F (X) ) -ω (珚f (X) ) 任意小。
2.4 围岩位移的区间分析
Ⅳ级围岩的区间参数:均布水平压力σx=[0.15, 0.3]q, 变形模量E=[1.3, 6], 泊松比u=[0.3, 0.35]。
为了便于计算, 取θ=45°处围岩为代表进行计算, 其他各处方法一致。当θ=45°时, 围岩位移的区间函数为
根据区间分析法, 计算的误差η可以按照相对精度要求ε控制, 即
本文取ε=95%:
1) 当N=N0=1时, 有
2) 当N=N1=3时, 有
3) 当N=N1=5时, 有
因此, 区间分析Ⅳ级围岩下隧道毛洞的位移为
其中, a为隧道半径, q为围岩竖向均布压力, q=γh。
3 结束语
通过区间分析方法的引进, 选取Ⅳ级围岩, 计算分析出隧道的径向、切向位移的具体区间范围。同样也可以算得其他各级围岩位移的区间解, 根据此结果可以查找各级围岩的径向、切向位移, 为工程实践提供指导。
参考文献
[1]王德人, 张连生, 邓乃扬.非线性方程的区间算法[M].上海:上海科学技术出版社, 1987.
[2]王继承, 苏永华, 何满潮.区间分析方法在深部岩体工程中的应用[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (21) :3835-3840.
[3]黄明奎.钢管混凝土构件力学性质的区间分析方法[J].四川建筑科学研究, 2009, 35 (2) :32-35.
[4]喻和平.区间分析理论及其在边坡工程中的应用[D].南京:河海大学, 2006.
[5]邱天.区间分析在边坡工程中的应用[D].南京:河海大学, 2006.
[6]夏永旭, 王永东.隧道结构力学计算[M].北京:人民交通出版社, 2004.
[7]吴明生, 刘会, 刘保伟, 等.隧顶溶洞下隧道围岩稳定性数值模拟[J].交通科技与经济, 2012, 14 (3) :35-40.
信息时代教学模式的位移研究 篇9
关键词：信息时代；位移；个体学习；电子点评；游戏参与；数字教材
一、信息时代教学模式位移的社会动因
信息时代是人类社会继农业社会、工业社会之后的新的社会形态。信息技术的发展给人类带来了新的传播方式、新的沟通方式、新的生活方式、新的娱乐方式、新的学习方式。而相对于现在的学校教育，还滞留在传统意义上如同标准化工厂的教学模式，用同样的教材及统一的节奏教导各种学科，生产出大量整齐划一的学生。这种工厂化的教学模式不仅无法发挥每个学生的潜能，更是造成知识无法有效传递这一困境。因此“以学生为主体”的教育模式改革，运用数字化技术作为学习的平台，针对学生量身打造和整合内容，让学生能在他们喜欢的地方、以他们喜欢的步调、符合他们智能类型的方法去学习，成为信息时代教学模式发展的必然趋势。
二、信息时代教学模式位移的主体驱动
当今社会互联网已经成为青少年使用的主要媒体。根据Kaiser家庭基金会的一项调查显示，现在的青少年平均每天花费6.5小时在各种电子媒体上，其中消耗在互联网上的时间则是最多的。尤其值得注意的是，学生们报告说他们的在线活动绝不是被动参与的，他们喜欢参加在社会化网络中具有高度创造性的活动。由此可见，从博客到各种在线社会化媒体，创建各种类型的数字内容已经成为大多数青少年生活的重要部分。需要提醒的是孩子们已经在线上了，作为教育工作者需要改变传统的教育方式，去接受和适应这个现实。
三、信息时代教学模式位移的转变方式
在现代互联网环境下，信息资源是开放的，传播媒介交流是多向的，传播系统是多媒体的，知识是跨越时空限制的.这些特点决定传统教学方式已经滞后于社会的发展，传统意义上的教学模式已不再适应新形势的需要。由此出现了基于信息时代的未来教学模式的位移研究。
位移是指物体在外来因素作用下引起的物体（质点）位置的改变。本文研究的信息时代学校教学模式就是在人机界面关系已成为人们新的接受信息的重要方式变更下，引起的教学时空的位移、教学资源的位移、教学本位的位移、互动方式位移和质量监控位移。
（一）集中授课向个体学习位移（教学时空位移）
个体学习，是以学生为中心展开的自主学习，具体来说就是教师将传统课堂上学习的内容（如：基本概念、原理、技能）录制成短视频，把看教学视频作为家庭作业布置给学生，让学生在家按照自己的进度、方式、地点、时间，自主的学习，空出的更多课堂面对面时间，来解决学生的疑问，发展学生高层次能力的一种新型自主学习方式。
教师是这个知识领域的专家，在传统课堂上，按班级为单位的集中授课，将宝贵的45分钟时间浪费在了传递一些简单、基础的理论知识上，而对于学生们更多的疑问、想法却没有时间进行深层次的解答和引导。对于学生来说，教师面对面的集中授课形式，都是一遍而过，对于有些当时没听懂的知识点却不同返回重听。而集中授课向个体学习位移就是试图解决这一尴尬场面，改变传统以教师为中心的一对多的授课形式，将一些基本的理论、知识录制成视频，让学生在家以自己为中心展开学习，根据自己进度看视频，提出个人的问题与教师或同伴交流。同时，学生可随时前后反复或跳着观看，或依关键字搜寻所需未听懂的片段。更重要的是当教师让学生采用此资源学习时，教师可以掌握每个学生观看的历史纪录，知道学习者的困难点在哪里。针对问题，教师将空出来的课堂时间更有效用来组织活动、解决学生的疑问、带动学生思考讨论，启发学生高级思维。无疑，教学时空的位移将是教学改革的必然之路。
（二）被动认知向游戏参与位移（教学本位位移）
游戏参与式学习，是将学生平时喜欢的游戏与学习关联起来，在教学过程中加入各种游戏元素（如积分和徽章奖励），模拟游戏的激励机制和奖惩机制，以游戏设计思想来激发学生学习的兴趣，提高学生学习的主观能动性，让学科教学变得有吸引力。
具体构想是，在游戏前学生使用学习指南完成相应课程基础知识、概念、技能的学习，获得基础奖励积分（相当于电脑游戏中的虚拟货币）；在游戏开始后，参与一些相关问答的回答和完成小测试，以成绩的分值来获得不同的奖励积分，教师下达游戏终极目标（即学习任务），学生再用奖励积分购买更多完成终极目标添彩的资源；游戏结束后，以终极目标完成得最优秀的获得胜利。传统的教学模式学生学习动机是被动的，学习兴趣是低下的，注意力是无法长期集中。而被动认知向游戏参与学习的位移就是试图用一种更强大的游戏化应用是把游戏的原理和机制整合进课程的底层内容中，提供具有娱乐价值、符合学生心理需求的学习程序和教学组织，激发学生学习的兴趣，提高学生学习的动机。
（三）课堂讨论向电子点评位移（互动方式位移）
电子点评是信息时代学生们利用平时的聊天工具如微博、Twitter等，对课堂学习内容进行提问、评论和资料分享，用这种在线数字交流方式与教师和其他同学进行沟通的一种新的对话与学习形式。
在传统课堂上，对于教师的提问或同学们的疑惑只有通过举手回答，这种课堂交流的方式对于那些害羞而很少举手的学生来说无疑是一种阻碍。在传统课堂上，学生们的现代化通讯工具被认为是干扰老师教学、学生学习的异物，有些学校、老师甚至要求课堂上禁止上网、关闭手机、上缴手机等行为来提高上课质量。试想以其说这样，何不尝试利用这些现代化交流工具为我们的课堂学习所用，让传统的课堂言语讨论向在线电子点评位移，增添一种高效的交流互动方式。对于这种高效的电子点评的交流方式，它有很多优点：第一，学生可以记录自己的课堂笔记，这个电子版本的课堂笔记可以与同学们分享，还可以被搜寻查询。第二，学生也可以通过在线阅读来补充讲座或课堂讨论信息，这样能让学生们快速分享出于课堂相关的更多的在线信息。第三，在教师讲课的同时，学生在线提问、评论和分享资料，而不必打断教师的讲解。难的问题被学生投票“推”出来，简单的问题则有同学帮老师回答而被“拉”了下去，而评论和分享资料能帮助学生对学习内容的理解和扩展等等。总而言之，电子点评是对传统课堂交流方式的一种高效补充，是让学生们用自己喜欢的工具，喜欢的交流方式进行课堂互动、学习，是信息时代的必然产物。
（四）纸质课本向数字教材位移（教学资源位移）
数字教材，就是信息时代背景下，为适应未来课堂的教学形式，将传统课堂使用的纸质教科书转变为数字电子教科书。其内容不但包括常规教学知识的图文描述、练习题；还包括视频讲座和自我测试小工具、重难点支架、概念图；以及互动活动、照片、自主绘图工具；学生可用触摸屏幕进行操纵和旋转3D图像，刷动手指勾画出需要强调的内容片段，并不离开当前页面创建笔记，且学习卡会自动出现你的笔记和勾画的内容；可以通过社交工具与同伴讨论和分享学习内容。由此可见，数字教材是为数字化学习量身定做的学习资料，是真正适应数字原住民学生们的理想学习教材，它将带给学生们更加引人入胜的学习体验和更加自能高效的学习内容。
（五）静态检查向动态监控位移（质量监控位移）
动态监控，也是基于数字化教学过程的教学督导，学生喜欢的学习工具，游戏式的教学组织对于一段时间的学习的确无可置疑，但学习是个持续的过程，要有效的坚持下去，传统课堂面对面静态检查已不能适应未来课堂的教学督导，取值而来的动态的数字监控成了保障数字化学习成效的必然手段。
在未来课堂上，教师可以使用Moodle跟踪学生在家学习的过程，检测谁看了影片并完成测验，这样更容易锁定那些学习有困难的学生。网络技术还可以捕捉每一个点击：哪些学生观看超过一次，他们在那里停顿了一下，他们犯了什么错误。这组数据对于了解学习过程是一个非常宝贵的资源，能帮助我们找出哪些策略才能真正最好的服务于学生。
结语
信息的高度发展的今天，作为教育工作者我们也应该告别工业时代的传统教学模式，重新设计和组织适应数字时代原住民学生们的课堂、教室、教材、互动方式、学习过程和学习监控，实现教学时空的位移、教学本文的位移、互动方式的位移、教学资源的位移和质量监控的位移，我们必须以新的方式对待我们的21世纪的学习者。
声屏障位移控制的分析 篇10
1.1 工程背景
本工程背景为北京枢纽既有西长线提速,根据环保专业要求,在北京市区内某段既有桥旁需增设声屏障。由于既有桥设计年代较早,直接在桥上设声屏障存在桥梁加固等诸多问题。故业主提出在桥两侧地面架设支架(包括钢支柱与钢拉梁),并在支架上设声屏障型钢柱的方案(见图1a))。其中支柱为与桥墩错开布置,设为8 m间距。H型钢柱为声屏障主要受力结构,每2 m设一根(见图1b))。整个支架结构主要受到作用在声屏障上风荷载的影响。
1.2 问题的提出
根据上述环保专业提出的要求,声屏障型钢柱柱顶的位移要控制在20 mm。整个结构从下至上由支柱、拉梁和型钢柱组成,故顶部型钢柱柱顶的最大位移(下文简称最大位移)也由三者位移叠加产生。通过分析可以得出型钢柱柱顶的位移为:
D=d1+θ1×H+θ2×H+θ3×H+d2 (1)
其中,d1为支柱柱顶的位移;θ1为支柱柱顶的转角;H为型钢柱柱高;θ2为拉梁受扭产生的整体转角;θ3为拉梁上翼缘受弯产生的变形转角;d2为型钢柱受弯产生的变形位移。
可见,最大位移与三者的刚度均有关系,其中型钢柱的截面已由环保专业给定,所以只能通过研究支柱与拉梁的截面来控制位移。
2 分析问题
2.1 基于MIDAS模型的分析
本文首先用MIDAS建了5榀支架的整体模型(见图2),并设计了两组截面尺寸,通过多次试算来考察梁柱尺寸与壁厚对柱顶最大位移的影响。尺寸表及计算结果如表1,表2所示。
通过表1和表2可知,随着梁柱截面尺寸及壁厚的增加,最大位移的减小值越来越小,即对位移的影响越来越小。
通过多次试算,得到当柱截面为500×550×14,梁截面为500×500×12时,型钢柱柱顶的最大位移为18.4 mm,发生在跨中的型钢柱柱顶。
由于MIDAS计算没有考虑构件局部变形的影响,即没有考虑拉梁上翼缘变形对型钢柱位移产生的影响,所以这样求得的型钢柱柱顶位移为:
D1=d1+θ1×H+θ2×H+d2 (2)
其中没有包含θ3×H的值。为了进一步研究θ3×H的大小,以及尝试寻找其他减小最大位移的途径,下文建立了更为详细的ANSYS模型。
2.2 基于ANSYS模型的分析
通过上节分析可知,本节主要研究拉梁局部变形对于型钢柱位移的影响,所以并未考虑下部支柱模型,只建了两支柱间的一段模型(见图3)。
这样求得的柱顶位移为:
D2=θ2×H+θ3×H+d2 (3)
相关参数为:梁截面500×500×12,型钢柱200×200×7.5×11,采用壳单元Shell181,单元尺寸50 mm,钢材为Q235,弹性模量E=2.06×105 MPa,泊松比v=0.3,非线性阶段的材料属性为双线性随动强化,屈服强度fy=235 MPa,屈服后切线模量取Et=1%E。约束加在拉梁两端底部与支柱连接的位置。
2.2.1 初始模型
本模型直接按照MIDAS的相关条件建模计算,计算分析后的最大位移为67 mm(见图4),发生在跨中的型钢柱柱顶与MIDAS模型的18 mm相差甚远,且这还未考虑下部支柱位移的影响。
究其原因,通过图5可以知道,拉梁上翼缘在与型钢柱连接处一定区域内,最大应力达到230 MPa,接近屈服强度。由于这一高应力区的存在,必定造成较大变形。
通过查看转角图,可得最大位移处型钢柱与梁翼缘连接处的节点转角约为0.018 rad,再乘上柱高3 580 mm,得64.4 mm(即式(1)中的θ3×H),接近柱顶最大位移值67 mm。可见,梁上翼缘的变形不仅会对型钢柱柱顶位移产生影响,而且在无任何加强措施下,这种影响非常大,起决定因素。MIDAS模型不能考虑构件局部变形的影响,导致了计算结果的失真。
2.2.2 加肋板模型
为了约束拉梁上翼缘的变形,本文尝试在拉梁与型钢柱连接处加了12厚的肋板。建模计算分析后,此时的柱顶最大位移降为11 mm。拉梁上翼缘处的最大应力也降低到67 MPa,肋板所受的最大应力为59 MPa,型钢柱所传来的弯矩基本由肋板承担,受力性能大大改善,如图6～图8所示。
将ANSYS结果与MIDAS结果对比。通过式(2)与图3可知,支柱顶的位移3.5 mm,支柱顶转角Rx=0.001 2,则型钢柱柱顶的位移减去支柱位移的影响后为:
θ2×H+d2=D1-d1-θ1×H=
18.4-3.5-0.001 2×3 580=10.6 mm。
ANSYS结果为:
θ2×H+θ3×H+d2=11.2 mm。
通过以上计算结果的分析对比可知:
1)当不考虑翼缘局部变形时,ANSYS模型与MIDAS模型的计算结果基本相同,相互印证了两个模型计算结果的可信度;2)加了肋板后的ANSYS模型与不考虑翼缘局部变行的MIDAS模型相比,两者的最大位移仅相差0.6 mm,可以认为当拉梁加了肋板后,翼缘的局部变形可忽略不计。
2.2.3 其他模型
上一小节只是研究了消除拉梁翼缘局部变形的方法,并不能进一步减小变形。本文先后计算了肋板加密、肋板加厚、拉梁翼缘与型钢柱连接处局部加厚等几种情况,最大位移均变化很小。说明以上几种措施对增加拉梁的整体刚度均没什么效果。
3 结语
本文通过MIDAS模型广度上的计算与ANSYS模型深度上的研究,再结合两者计算结果对比,得出了下列若干总结:1)通过加大梁柱截面尺寸的方法来减小柱顶最大位移,效果越来越不明显;2)当拉梁与H型钢连接处没有任何加强措施时,拉梁翼缘将产生很大局部变形;3)在拉梁与H型钢连接处加肋板,可以基本消除拉梁翼缘的局部变形;4)通过其他如肋板加密、肋板加厚、拉梁翼缘与型钢柱连接处局部加厚等构造措施,对位移均无显著改善。
参考文献
[1]平学惠,刘俊青.既有铁路声屏障设计问题与研究[J].铁道标准设计,2011,11(4):88-89.