機械工程中用到了哪些數值方法

A. 求數值計算方法在某個專業中(機械專業,控制工程等等)的應用論文一篇

黃土路基溫度場數值分析掌
王鐵行劉明振魯潔
(西安建築科技大學土木工程學院陝西西安710Q55)
摘要基於黃土高原的氣候特徵及現有文獻，提出了模擬黃土高原氣候因素的地表溫度場數值
計算方法，並模擬氣溫、輻射量、濕度等邊界條件，經過對黃土高原邊界因素的分析研究，確定了適
於黃土高原的模型參數。對西安和延安兩地地表溫度的計算結果與實測結果的對比分析表明了文內方
法的合理性，分析了黃土路基溫度場隨氣候的動態變化。探討了溫度梯度對非飽和黃土路基穩定性的
影響，表明外界條件的晝夜變化對路基路面溫度的影響不超過30 cm。
關鍵詞黃土溫度氣候路基數值分析
1引言
路基直接受到諸如輻射、蒸發、濕度、風速等氣
候因素及路基地表形態的影響，其土體溫度場是變化
的。溫度變化引起水分遷移使含水量變化.^引，並
引起土體凍融相變使水份向凍融界面運移。溫度變化
導致工程土體濕度場變化，進一步導致強度場變
化¨卜p1，常常導致一系列病害的發生。路基工程橫
向熱差異問題及其導致的病害問題，即工程中的陰陽
坡問題，主要與路基陰、陽坡面受到的輻射等氣候因
素的差異有關。這方面研究成果目前較少。本文模擬
黃土高原氣候變化過程及路基地表形態，就黃土路基
溫度場的數值計算方法及溫度場的變化過程進行
探討。
2黃土路基溫度場數值模型及參數取值
輻射、蒸發、濕度、風速等因素隨時間變化。黃
土路基溫度場屬非穩態相變溫度場，其基本方程為
([K]+訾)四={P|t+岩四一山(1)
式中[K]為溫度剛度矩陣；[Ⅳ]為非穩態變溫矩
陣；{r}為溫度值的列向量；△f為時間步長；{P}為合
成列陣，下標f為時間。
{P}是綜合考慮相變、輻射、對流、蒸發的列
陣。輻射列陣包括太陽輻射列陣、大地輻射列陣和大
氣輻射列陣。各個列陣參見有關文獻∞1。參考有關文
獻¨卜歸1，取黃土地表大地輻射黑度為0．68，取黃土
地表對太陽輻射的吸收率為O．78，瀝青路面對太陽
輻射的吸收率為0．90。大氣輻射黑度z：與大地對大氣
輻射的吸收率口』的取值比較復雜，其值與氣溫、雲
量、濕度、粉塵含量等因素有關，氣溫和濕度不僅可
以反映空氣中水蒸氣的多少，也可以反映雲量水平
高低。
本文選取氣溫和濕度作為氣候的特徵指標確定Z：
與盧：經過分析，並考慮到計算中z：與盧7的乘積作為
一整體，得到z：盧』確定關系式
Z2盧』=，+0．006t+0．004Sd (2)
式中Z為氣溫，』(℃)；s。為相對濕度，(％)；廠
拳國家自然科學基金項目(50308024)。
王鐵行，男，教授。
為綜合考慮其他因素影響的區域性系數，西安取值
0．20，延安取值0．25。西安和延安地區每月平均氣溫
及相對濕度見表l。
表1氣溫和相對濕度表
』 以東西走向路基為例，路基邊坡坡率1：1．5，依
據文獻[10]方法計算得到路基南坡面和北坡面的
坡面系數如表2所示。
表2南坡面和北坡面的坡面系數表
萬方數據
·2· 全國中文核心期刊路基工程2008年第3期(總第138期)
3計算結果及分析
採用前文方法，模擬當地氣候條件對西安和延安
地表溫度進行計算，計算及實測得到平均地表溫度隨
時間變化，計算與實測結果較為一致。
以西安地區東西走向路堤為例對路基溫度場進行
計算分析。路基邊坡坡率1：1．5，寬度10 m，高度4
m，瀝青路面。計算得到不同月份路基日平均溫度分
布如圖1、圖2所示。
{
越
磺
溫度，℃ 溫度，℃
O 10 20 30 0 10 20 30
2
4
鑫6
聰8
10
12
2
逞4
嫠6
8
10
12
2
{4
越
璐6
8
lO
12
溫度，℃
0 10 20 30
2
乓4
蓑6
8
lO
12
2
逞4
嫠6
8
10
12
溫度，℃
0 lO 20 30
圖1路基陰坡面溫度隨深度分布圖
溫度，℃
O 10 20 30
溫度，℃
0 10 20 30
{
魁
聰
{
越
賺
溫度，℃
溫度，℃
O lO 20
圖2路基陽坡面溫度隨深度分布圖
圖l為路基陰坡面平均溫度隨深度分布；圖2為
路基陽坡面平均溫度隨深度分布。圖中顯示不論在陰
坡面還是陽坡面下，溫度沿深度分布均隨季節變化。
計算表明，冬季淺層土體平均溫度較低，3 m深度范
圍沿深度存在明顯的增溫梯度。因非飽和土體水分具
有從高溫區域向低溫區域遷移的特點，在溫度梯度作
用下，冬季土體水分不斷向地表遷移。當地表土體凍
結時，源源不斷地遷移水分逐漸凍結，在凍結層發生
凍脹，甚至出現高含冰凍土。凍結層春季融化後因強
度急劇降低，可造成溜方等病害，或形成疏鬆層，易
於遭受雨水沖刷。夏季淺層土體平均溫度較高，3 m
深度范圍沿深度存在明顯的負溫梯度，負溫梯度具有
抑制蒸發勢導致土體水分向地表遷移蒸發。
比較圖1和圖2看出，陰坡面和陽坡面的溫度分
布在夏季差別小，冬季差別大。夏至差別最小，冬至
差別最大。陽坡面和陰坡面在冬季出現較大溫差，易
於導致陰陽坡面出現不同凍結狀態。圖中顯示出西安
地區陽坡面一年四季不凍結，而陰坡面在冬季凍結。
在黃土高原北部寒冷地區則出現凍結深度差異等
問題。
圖3給出了路面下深度2 m和4 m處路基橫向溫
度分布。圖中顯示出，7月份路基溫度呈吸熱型，越
靠近坡面，溫度越高，溫度梯度越大。而1月份路基
溫度呈放熱型，越靠近坡面，溫度越低，溫度梯度越
大。路基中部區域溫度橫向變化較小，但隨著深度增
加，7月份2 m深度處的溫度高於4 m深度處。1月
份2 m深度處的溫度卻小於4 m深度處。
ZU
＼ J6 ／
、、、．—．，．一——，———．．．／
12
囂s
贈4
距中心距離，cm
(a)7月(深度2m)
p刪
＼ 越16 ／
＼ 望!至。／
8
4
一10—8—6—4—2 0 2 4 6 8 10
距中心距離，cm
(b)7月(深度4m)
距中心距離／c「 距中心距離，cm
(c)1月(深度2m) (d)1月(深度4m)
圖3路基橫向熱分布圖
黃土路基溫度場隨氣候的動態變化，特別是溫度
梯度的存在，對考慮溫度影響確定非飽和土路基滲透
系數、確定非飽和土水勢、進行非飽和土路基水分場
計算是有價值的。
上述對路基日平均溫度進行了計算分析。為了進
一步探討晝夜路基溫度差異，將每日分為兩個時間段
進行計算。計算得到路基路面白天平均溫度分布和路
基路面晚上平均溫度分布。表面因直接承受晝夜外界
條件變化，白天和晚上溫度差別較大。這一差別隨季
節是變化的，7月份差別最大，超過30℃，1月份最
小，約為7℃。但在深度30 cm處，白天平均溫度和
晚上平均溫度幾乎是相同的，其差別可忽略不計。因
此，外界條件的晝夜變化對路面溫度的影響不超過
30 cm。當深度超過30 cm時，可不考慮外界條件晝
夜變化影響。當深度小於30 cm時，宜考慮晝夜比較
萬方數據
鄭健龍等：膨脹土路基溫度現場觀測分析與研究·3·
膨脹土路基溫度現場觀測分析與研究木
鄭健龍繆偉
(長沙理工大學公路工程學院湖南長沙410076)
摘要為了研究自然氣候條件下膨脹土路基內部土體溫度變化規律，在某膨脹土路堤內部進行
了一年多的現場跟蹤觀測，分析了不同位置土體溫度隨時間的變化規律，發現了不同深度溫度變化滯
後性和溫度場分布季節差異性，並對其特點和形成原因進行描述和解釋。根據溫度變幅標志，推測出
了當地膨脹土氣候劇烈影響深度，可作為相關工程處治的參考依據。
關鍵詞膨脹土溫度現場觀測氣候影響深度
1前言
膨脹土是一種粘粒成分主要由親水性礦物(蒙脫
石、伊利石)組成的高液限粘土，其主要特徵表現為
吸水顯著膨脹軟化，失水急劇干縮開裂。大量研究表
明，氣候干濕循環作用是引起膨脹土路基淺層破壞的
根本原因，因此，土水關系成為膨脹土研究的重點和
熱點，而對溫度這一同樣受氣候直接影響的指標則沒
有引起足夠的重視。
從熱力學理論和非飽和土理論來看，溫度對非飽
和土的性質影響很大。首先，非飽和土的吸力一般定
義為土中水的自由能狀態，溫度升高，土體水分勢能
增加，吸力降低，抗剪強度降低.。其次，土體中濕
度場和溫度場是耦合作用、相互影響的。也就是說土
壤水分的運動不僅僅是因含水量的分布不均衡引起
的，溫度梯度的存在也是驅使水分遷移的原因。由此
可見，研究膨脹土路基中的溫度在不同氣候條件下的
變化規律，具有極其重要的理論意義和工程實際
意義。
曩交通部西部交通建設科技項目(2002 318000)。
鄭健龍，男，教授，博士，博士生導師。
2觀測方案的設計和實施
在已進行的非飽和土溫度變化規律研究中，楊果
林等通過膨脹土路基模型試驗，得到了在積水、日
照、陰天和降雨4種模擬氣候條件下，膨脹土路基中
溫度的變化規律舊-。劉炳成等在多種條件下，對非飽
和多孔土壤中溫度和濕度分布的動態特性進行了室內
試驗研究，分析了溫度效應對水分運移的影響」J。為
了真實、准確地了解膨脹土路基在自然氣候條件下，
其內部土體溫度變化規律，本次研究採取了現場跟蹤
觀測。觀測地點設在南(寧)友(誼關)路寧明段
Al(2+412斷面，位於項目組「土工格柵加筋包邊處
治方案」試驗路段內，格柵包邊寬度為3．O m，路堤
填料採用寧明灰黑色膨脹頁岩風化破碎土HJ，共埋設
了溫度感測器、含水量探頭、土壓力盒、水平位移
計、剖面沉降管，垂直測斜管共6種觀測元件。其
中，為了保證觀測的精度和穩定性，選用了長沙金碼
高科公司生產的JMT一36型溫度感測器，其主要技術
指標為：測量范圍一20—110℃，精度+O．5℃，線
性誤差+0．3℃。溫度感測器沿橫向布置了7個，距
邊坡水平距離分別為0．4 m、0．9 m、1．5 m、2．2 m、
3．O m、4．0 m和13．0 m，距路基頂面的距離均為3．5
大的溫度變化。土表面因其吸熱性小於瀝青路面，外
界條件的晝夜變化引起路基溫度的變化小於瀝青路參考文獻：
面，故可認為，外界條件的晝夜變化對路基溫度的影[1】王鐵行，陸海紅·溫度影響下的非飽和黃土水分遷移問題探討·岩土力
響也不超過30 cm。Ⅲ蓋二=』0，：∑翟：％蝌，．w．鼬。一～。。。。。m。
4 結論(33)：483—500．
溫度變化可導致黃土路基出現一系列病害問題， [3]黨進謙，李靖·含水量對非飽和黃土強度的影響·西北農業大學學報，
特別是陰陽坡及其導致的病害問題，主要與陰、陽坡[4]磊Z芸茹茹五學研究中的若干新趨勢．岩土工程學報』200l。
面受到的氣候因素的差異有關。本文基於黃土高原的23(1)：l-13．
氣候特徵及現有文獻，提出了模擬黃土高原氣候因素[5]劉保健'支喜蘭，謝永利等·公路工程中黃土濕陷性問題分析·中國公
的地表溫度場數值計算方法，並模擬氣溫、輻射量、[6]譬盞≮=：蓋翟=二310 N嶇N。耐。d A蒯岫。‰訓
濕度等邊界條件，經過對黃土高原邊界因素的分析研一Te。二咖。i：』Qi。ghai—ibet之。一．萎ien。i。。h抵二E，2002，45
究，確定了適於黃土高原的模型參數。進一步對西安(4)：433一「3．
塑堊耋要嫠筻鎏薴結量復窶型笙墨竺翌皆坌要耆翌! 罱蠢羹言：妻言蓮囂篡囂i艾奏≥誓蓄蠱釜}土i翥，』
本文方法的合理性，對東西走向坡面的計算結果揭示高蘭霸：薪』：『纂譽?葫籍桑蕃劃茹茹二；度場的數值模型．重
了陰陽坡面地表溫度的差異性，對陰陽坡面地表溫度慶大學學報，2003，26(6)：66—69．
的差異性隨季節的變化規律進行了探討。外界條件的[10]王鐵行·岳彩坤·模擬氣候因素的黃土路基地表溫度數值分析．路基
晝夜變化對路基路面溫度的影響不超過30 cm。
工程-2008t(1)：1也收稿日期：2007一04—20
萬方數據

B. 常見機械圖樣主要採用什麼原理繪制尺寸數值一般以什麼為單位

機械加工行業的尺寸單位為：mm（毫米）。

C. 線性代數在機械工程中有哪些運用

參考一下：

一、機械工程的服務領域:
凡使用機械、工具，以至能源和材料生產的部門，無不需要機械工程的服務。現代機械工程有5大服務領域 ：①研製和提供能量轉換機械，包括將熱能、化學能、原子能、電能、流體壓力能和天然機械能轉換為適合於應用的機械能的各種動力機械，以及將機械能轉換為所需要的其他能量的能量變換機械。②研製和提供用以生產各種產品的機械，包括農、林、牧、漁業機械和礦山機械以及各種重工業機械和輕工業機械等。③研製和提供從事各種服務的機械，如物料搬運機械，交通運輸機械，醫療機械，辦公機械，通風、採暖和空調設備以及除塵、凈化、消聲等環境保護設備等。④研製和提供家庭和個人生活用的機械，如洗衣機、電冰箱、鍾表、照相機、運動器械和娛樂器械等。⑤研製和提供各種機械武器。
二、線性代數的課程內容：
線性代數是為培養我國社會主義現代化建設所需要的高質量專門人才服務的。通過本課程的學習，線性代數大致可分為兩部分，其一是以演算法為主的行列式、線性方程及矩陣的理論，其二是空間論，主要包括線性空間、線性變換、標准形、歐幾里德空間等。
在機械工程領域復雜線性方程組的數值求解是經常遇見的問題，而且機械工程中的一些多解問題，例如機構轉配構型，機器人機構樹狀解和設計方案的多解問題等，常常需要線性代數中線性方程的一些理論求解。並且線性代數中的公式通用於能淬火硬化的各種碳素鋼及合金鋼。實際上,這些方程可以當作是一種定量尺度,廣泛用於設計或選擇鋼種、制定或修訂標准、控制熔煉成分等方面。此外,這也有助於建立關於成分、組織和性能的完整的計算體系。這為機械工程領域作出了巨大的貢獻。
行列式在數學分析、幾何學、線性方程組理論、二次型理論等多方面的應用，這就為我們以後所學的線性方程組奠定了基礎。
矩陣理論包括：線性空間，線性變換，內積空間，正交投影，Jordan標准型，范數理論等。
在矩陣的理論中，有個矩陣圖法。矩陣圖法在工程管理中的用途十分廣泛，①當生產工序中存在多種不良現象，且它們具有若干個共同的原因時，搞清這些不良現象及其產生原因的相互關系，進而把這些不良現象一舉消

除。②有助於研製新產品或改進老產品的切入點，保證產品的質量特性並提高生產效率等。
按照現行的國際標准，線性代數是通過公理化來表述的。它是第二代數學模型，其根源來自於歐幾里得幾何、解析幾何以及線性方程組理論。我本人有個打算，就是讀完大學後考研。上網查下資料，在考研的科目中，就有線性代數這門課程，所以學好線性代數是很有必要性的。並且，因為個人學的是機械工程，如果不熟悉線性代數的概念，像線性性質、向量、線性空間、矩陣等等，要去學習自然科學，研究新產品，基本都很難實現了，線性代數就涉及到其中。雖然它並不是全部，但學習好是需要的，這就為自己的專業及前途打好基礎。

D. 現代機械的設計方法有哪些

1）信復息論方法, 如信息分析法、制技術預測法等。它是現代設計方法的前提。

2）系統論方法, 如系統分析法、人機工程以及面向產品生命周期的設計。

3）控制論方法, 如動態分析法等。

4）優化論方法, 它是現代設計方法的目標。

5）對應論方法, 如相似設計、反求工程設計等。

6）智能論方法, 如CAE 、並行工程、人工智慧等是現代設計方法的核心。

7）壽命論方法, 如可靠性設計、價值工程和穩健性設計等。

8）離散論方法, 如有限元和邊界元方法。

9）模糊論方法, 如模糊評價和決策等。

10）突變論方法, 如創造性設計等。它是現代設計方法的基礎。

11）藝術論方法 , 如藝術造型等。

E. 在機械工程中常見的有哪些參數的測量

這個就多了去
拉力測試等力方面的
結構方面的
自然是長寬高，圖紙形位公差等等

F. 機械制圖里，HRC62-65數值的含義是什麼

HRC62-65數值表示洛氏硬度62-65。
機械制圖是用圖樣確切表示機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。圖樣由圖形、符號、文字和數字等組成，是表達設計意圖和製造要求以及交流經驗的技術文件，常被稱為工程界的語言。另外機械制圖也是大多高等院校機械類及相關專業開設的一門基本必修課程之一。機械制圖方面的參考書籍主要有北京理工大學出版社和北京大學出版社出版的《機械制圖》。

尺寸標注
（GB4458.4-84）
1．基本規則
(1)圖樣中的尺寸，以mm為單位時，不需註明計量單位代號或名稱。若採用其他單位則必須註明相應計量單位或名稱。⒈尺寸界線尺寸界線用細實線繪制，一般是圖形的輪廓線、軸線或對稱中心線的延長線，超出尺寸線約2～3mm。也可直接用輪廓線、軸線或對稱中心線作尺寸界線。尺寸界線一般與尺寸線垂直，必要時允許傾斜。
(2)尺寸線尺寸線用細實線繪制，必須單獨畫出，不能用其他圖線代替，一般也不得與其他圖線重合或畫在其延長線上。並應盡量避免尺寸線之間及尺寸線與尺寸界線之間相交。尺寸線應與所標注的線段平行，平行標注的各尺寸線的間距要均勻，間隔應大於5mm，同一張圖紙的尺寸線間距應相等。
標注角度時，尺寸線應畫成圓弧，其圓心是該角的頂點。
(3)尺寸線終端尺寸線終端有兩種形式，箭頭或細斜線。如圖1－9所示。箭頭適用於各種類型的圖樣。當尺寸線終端採用細斜線形式時，尺寸線與尺寸界線必須垂直。同一張圖樣中，只能採用一種尺寸線終端形式。採用箭頭形式時，在位置不夠的情況下，允許用圓點或斜線代替。
(4)尺寸數字線性尺寸的數字一般注寫在尺寸線上方或尺寸線中斷處。尺寸數字不能被任何圖線通過，否則應將該圖線斷開。
2．各類尺寸標注示例
(1)線性尺寸的注法線性尺寸的數字應按圖1-11a中所示的方向注寫，即以標題欄方向為准，水平方向字頭朝上，垂直方向字頭朝左，傾斜方向時字頭有朝上趨勢。
(2)角度尺寸注法標注角度時，尺寸數字一律水平書寫，即字頭永遠朝上，一般注在尺寸線的中斷處。
(3)圓、圓弧及球面尺寸的注法
[1]標注圓或大於半圓的弧時，應在尺寸數字前加註符號「Φ」；標注圓弧半徑時，應在尺寸數字前加註符號「r」。尺寸線應通過圓心，終端為箭頭。
[2]當圓弧的半徑過大，圖紙范圍內無法注出圓心位置時，可將尺寸線只畫一部分。
[3] 標注球面的直徑或半徑時，應在符號「Φ」或「r」前加註「s」。
(4)小尺寸的注法對於小尺寸，在沒有足夠的位置畫箭頭或注寫數字時，箭頭可畫在外面，或用小圓點代替兩個箭頭，尺寸數字也可採用旁註或引出標注。
(5)弦長和弧長的標注弦長和弧長的尺寸界線應垂直於弦的垂直平分線。標注弧長尺寸時，尺寸線用圓弧，並應在尺寸數字上方加註符號「⌒」。
(6)其他結構尺寸的注法
[1] 光滑過渡處的尺寸注法 在光滑過渡處注尺寸，必須用細實線將輪廓線延長，從交點處引尺寸界線。尺寸線應平行於兩交點的連線。
[2] 板狀零件和正方形結構的注法板狀零件的厚度可在尺寸數字前加註符號「t」。標注機件的斷面為正方形結構的尺寸時，可在邊長尺寸數字前加註符號「□」或注「邊長×邊長」。
[3]均勻分布成組結構的注法均勻分布的成組結構，標其中一個，在尺寸標記組成是 「個數×尺寸（均布）」的形式。當成組結構的定位和分布情況明確時，可不標注其角度並省略「均布」二字或用EQS代表「均布」二字。

G. 機械設計中的插值法如何使用

插值法主要用於道路橋梁，機械設計，電子信息工程等 很多工科領域的優化方法。

這個一般在設計手冊里查數據時會用到。一般機械設計查表時默認採用線性插值法，說白了就是一個一次函數圖像的一段線段，兩個端點是設計手冊里已經給出的點，你要查的點在這條線段的區間內，用簡單的相似三角形就可求解，當然圖中只是一種情況，還有一種負斜率的情況。

插值法計算公式：Y=Y1+(Y2-Y1)×(X-X1)/(X2-X1)。

插值法又稱「 內插法」，是利用函數f (x)在某 區間中已知的若干點的 函數值，作出適當的特定函數，在區間的其他點上用這特定函數的值作為函數f (x)的近似值，這種方法稱為插值法。如果這特定函數是 多項式，就稱它為插值多項式。

樣條插值

樣條插值是一種改進的分段插值。

定義 若函數在區間〖a，b〗上給定節點a=x0<x1<；…<xn=b及其函數值yj，若函數S（x）滿足

⒈ S（xj）=yj，j=0,1,2，…，n。

H. 機械工程訓練實訓中有哪些數控加工方法

機械工程訓練實訓中的數控加工方法包括車削、銑削、刨削、磨削、拉削、鑽孔、擴孔、鉸孔、研磨、珩磨、拋光、超精加工等。
數控加工是指由控制系統發出指令使刀具作符合要求的各種運動，以數字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術要求和加工工藝要求進行的加工。它泛指在數控機床上進行零件加工的工藝過程，用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法，是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現高效化和自動化加工的有效途徑。
根據專業教學要求，《數控加工實訓》課程是數控技術專業的一門專業課。通過《數控加工實訓》課程的學習能使學生掌握數控機床的基本編程和操作方法；使學生完成中等復雜零件程序的編制與加工，為學生畢業後走向工作崗位奠定堅實的基礎。
數控加工實訓教學目標是通過對簡單零件編程與加工，使學生能夠完成中等復雜零件程序的編制與加工並達到國家中級操作工標准，少數學生接近高級操作工水平。