随着微电子产品对安全散热的要求越来越高，热界面材料也在不断的发展。导热脂是最早的一种热界面材料，曾经被广泛使用。但因其操作使用难度大、长期使用易失效等缺点，目前己经逐步让位于其它新型的热界面材料，主要有如下3大类：(1)砧结固化导热胶；(2)相变材料；(3)导热弹性体材料。
纤维增强树脂基复合材料层合结构具有比强度高、比刚度大、阻尼特性好、疲劳寿命长、结构可设计性强等优点,在航空、航天及一些特殊领域中被广泛使用。然而,复合材料的各向异性,非均匀性等特点给复合材料结构的力学分析带来了一系列的挑战。尤其在航空航天领域,飞行器在运行过程中所处的环境和所受的载荷都非常复杂。除了考虑飞行器在这些复杂环境下的自振特性和确定性外载作用下的动力响应外,考虑随机性外载的影响也不容忽视。随机振动理论和方法就是处理这类问题的先进思想和重要手段,但在国内外航空航天领域中还很少实际应用,主要原因之一就是现有随机振动分析方法复杂而且低效,这在很大程度上限制了飞行器设计水平的提高。虚拟激励法是高效精确的随机振动分析方法,迄今已经在大跨度结构抗震、抗风,海洋平台和汽车随机振动等多个工程领域被数以百计的专家针对各工程领域的特点予以发展而取得很多实际成效。但是迄今为止,这一有力的工具却并未在航空航天领域被充分认识和应用,在这些具有战略意义的重要领域中,所应用的随机振动分析方法依然复杂低效,缺乏创新意识。本论文针对这一现状,依据航空航天领域材料和结构的复杂性,以及飞行器所处环境的复杂性,将虚拟激励法作了有针对性的发展,以完全自主版权的DDJ有限元程序系统为开发平台,完成了求解复合材料结构随机振动的高效精确分析程序。本论文中,着重对如下问题进行了研究:1.建立了基于Mindlin一阶剪切变形理论的复合材料层合板有限元分析模型,推导了层合板的有限元列式,在DDJ程序平台上对复合材料层合板的自振频率和模态进行了分析。将虚拟激励法引入到航空航天领域广泛使用的复合材料层合结构的随机振动分析中,针对复杂的复合材料结构有限元模型和非经典阻尼体系,发展了包含全部参振振型和随机激励点之间耦合项的随机振动高效求解方法,比较圆满地解决了传统计算方法精度差、效率低的应用障碍。2.本文推广虚拟激励法于敷设粘弹性阻尼层的复合材料层合结构的平稳和非平稳随机振动分析,建立了高效精确计算方法。尤其是综合考虑了粘弹性阻尼材料的性能参数随频率变化的特点以及复合材料层合结构本身的模态阻尼,建立了组合系统的非经典阻尼表达。为了解决随频率变化的非经典阻尼体系的平稳/非平稳随机响应,本文结合精细积分方法提出了一种直接解法,只需用原系统的实模态对虚拟激励法做出相应的发展,就可精确地求解频变阻尼系统的随机振动。据此对飞机水平尾翼的复合材料安定面结构进行了模拟研究,从精细的计算模型及合理的计算结果可以看出,本文所提出的方法对于这类相当复杂的复合材料结构的随机振动分析十分有效。3.研究飞机对大气紊流响应的主要方法是随机振动功率谱法。用高效、精确的分析方法计算不同飞行环境下飞机的响应,以预测飞机疲劳寿命和可靠度等是航空工程领域研究热点。本文在考虑了二维平面流中简谐振动平板产生的非定常力基础上,又按照虚拟激励法的特点同时考虑了竖向简谐风的影响,进而研究了复合材料二维机翼的大气紊流响应。随机激励谱选用了Dryden紊流频谱模型。结果表明,在处理二维机翼在大气紊流响应的随机问题中,基于简谐响应分析的虚拟激励法不但是精确算法,而且效率非常高,具有很大的实用优势。发展这一方法对于该领域的数值计算是很有价值的。4.计算流体动力学(CFD)是研究流体动力学的有力工具。本文为计算机翼颤振/抖阵分析中的气动参数,首次使用雷诺平均湍流模型对二维翼型截面的颤振导数进行了求解。基于等最新提出的CFD网格控制算法以及所建立的数值风洞,计算了结构简谐运动下的气动力,并识别了湍流场中NACA0012翼型的颤振导数。将由此得到的颤振导数和气动力应用到大气紊流引起的随机振动计算中,并将计算结果与基于Theodorsen函数得出的响应解析解进行比较,得到了相当满意的一致。本文计算的CFD气动参数充分考虑了气体的分子粘性和紊流粘性,其作用相当于附加阻尼,因此比Theodosen函数方法限制更少、应用范围更广,而且在此基础上还可以考虑三维流和可压缩性。因此本文实施的基于CFD的气动力计算方法具有广阔的应用前景,将成为应用虚拟激励法于航空航天结构时确定气动参数的有力工具。可以说,这一成功的尝试为随机振动方法更广泛地应用于航空航天工程走出了很重要的一步。
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【嵌牛导读】： 像鸟儿一样灵活自由的飞翔，一直是人类梦寐以求的理想。人类很早就认识到鸟儿可以根据飞行状态适时调整飞行姿态，以最佳效率完成滑翔、盘旋、攻击等动作。随着飞行器设计对于高机动性、高飞行效率和多任务适应能力等综合设计需求的不断提高，像鸟儿一样高效灵活的智能变形飞行器研究逐渐成为学术界和工程界的研究热点。 【嵌牛鼻子】： 智能 变形飞行器 高效灵活 【嵌牛提问】： 智能变形飞行器的研究进展如何？其关键性技术有什么新近突破？ 【嵌牛正文】： 北大西洋公约组织对智能变形飞行器做出过如下定义：通过局部或整体改变飞行器的外形形状，使飞行器能够实时适应多种任务需求，并在多种飞行环境保持效率和性能最优。由此可见，智能变形飞行器是一种具有飞行自适应能力的新概念飞行器，其研究涉及非定常气动力、时变结构力学、气动伺服弹性力学、智能材料与结构力学、非线性系统动力学、智能感知与控制科学等多个学科前沿和热点，代表了未来先进飞行器的一种发展方向。智能变形飞行器具有巨大的应用前景，以美国航空航天局设想的未来智能变形飞机为例，通过新型智能材料、作动器、传感器和控制系统的综合运用，飞机可以随着外界环境变化，柔顺、平滑、自主地不断改变外形，不仅保持整个飞行过程中的性能最优，更能提高舒适性并降低成本。 正是因为其巨大优势和应用潜能，国内外涌现出了多种多样的智能变形设计理念和尝试，比如自适应机翼、主动柔性机翼、主动气动弹性机翼、智能机翼、智能旋翼、变体飞行器等。本文按照翼面变形方式对来智能变形飞行器的最新进展进行了归类和总结，详细介绍了机翼智能变形的变展长、变弦长、变厚度、变后掠与变弯度等多种实现类型，提炼了智能变形机翼实现的几项关键技术，通过本文介绍可对智能变形飞行器的设计思路及关键技术有更加丰富的认识和了解。 变形机翼的分类与进展 机翼平面形状合理改变可改善飞行器的气动性能。下表列出了机翼参数变化对气动性能的影响，可以看出，通过合理改变机翼形状参数，可以改善飞行器的气动特性和操纵性能，带来增大升力、减小阻力、增大航程与航时等好处，可使飞行器能够高效地完成多种飞行任务。由于机翼形状参数带来的影响多样，机翼变形的设计方式也多种多样。本文针对研究最多的变展长、变弦长、变厚度、变后掠和变弯度等变形形式，分别展开介绍。 1.变展长 展长伸缩是最简单直接的机翼变形方式。展长变化有如下的优点：增大变形飞行器的机翼展长，相当于增大其翼面积和展弦比，可以带来升阻比提高，航程和航时增大的目的；机翼在停放时收缩，可显著减小飞行器的占用面积；当两侧机翼展长不同时，左右升力不对称造成的滚转力矩，可便于飞行器的横航向操纵。 早在1929年，美国设计师Vinent就首次提出了变展长机翼的设计思想，并成功制作试飞了GX-3验证机。1931年，俄国科学家Makhonine设计制作了MAK-10飞机，其展长可从13米增大到21米，改变量超过60%。1947年出现的MAK-123飞机和1972年出现的FS-29飞机均属于变展长飞机，但由于早期的变形机构均过于笨重和庞大而未能得到推广。 “伸缩翼”是近年来新提出的变展长设计理念。2003年美国国防预防研究计划局实施的变形飞机结构项目(MAS)中，伸缩翼就是三种主变形方案之一（其余为折叠机翼与滑动蒙皮机翼，后文详述），该设计以“战斧”巡航导弹为对象，巡航飞行时机翼展开获取最大升力、高速俯冲时翼面收缩提高机动性，但由于翼载荷太大、机翼太薄，伸缩机构无法安置，计划未能推广。西北工业大学的王江华等人对伸缩翼巡航导弹的气动外形进行了优化研究，研究表明，伸缩翼设计可使导弹燃料消耗减少12％，明显提升导弹性能。2007年，马里兰大学的Julie等人以充气伸缩粱当作驱动机构，通过机翼伸缩改变升力和控制滚转，并进行了风洞试验，经试验其展弦比可最大变化230%，升阻比最大可到16，但蒙皮偏软产生的寄生阻力使气动性能受一定影响。 总体看来，变展长机翼仍需解决伸缩机构的结构减重设计、适应高速飞行的机翼降厚度设计、弹性蒙皮的连续密封性设计等一系列问题，距离工程应用仍有一定距离。 2.变弦长 与变展长机翼的控制效果类似，变弦长机翼也是通过机翼变形引起展弦比和翼面积的合理变化，达到优化飞机升阻比、飞行速度和机动性的目的。 变弦长理念的最典型应用就是传统飞机的襟副翼设计，通过丝杆机构驱动襟副翼弦向变形可以显著改善飞机的起降性能及滚转机动性。对于飞机翼面本身，由于存在梁架、油箱等设备干扰或翼型较小、空间不足等问题，变弦长设计的难度很大，国内外相关研究也相对较少。早在1937年，俄国科学家Bakashaev就设计并制作了第一架变弦长飞机RK-1，飞机通过6个弦向可伸缩的相互叠加的机身实现弦长改变，其初代飞机翼面积变化为44%、改进型变化高达135%，验证了通过伸缩机构改变弦长的可行性。 近年来，以美国CRG公司为代表的科技公司，通过使用复合材料及智能材料重新开展变弦长机翼研究。2004年，CRG公司的Perkins等人将压缩比高达400%的形状记忆合金材料用于变弦长设计，实验表明材料经过加热可以达到预期变形量，但由于形状记忆合金不稳定，冷却后无法恢复至原始形态。2005年，CRG公司的Reed等人设计了一种翼肋相互穿插的变弦长机翼，在直流电机和导杆的驱动下，机翼面积可以增大将近80%，但是该设计同样存在机构复杂、表皮材料恢复力太低难以回到变形初始状态的问题。2011年，宾夕法尼亚州立大学的Barbarino等人将可压缩的蜂窝细胞结构应用在直升机叶片的弦向变形设计中，变形蜂窝结构可经受循环驱动、其弦向变形可增大30%左右，此外，值得一提的是设计者通过对柔性蒙皮预拉伸保证了机翼表面的连续光滑性。 在形状记忆合金和复合材料蜂窝结构等新材料新技术的推动下，近年来涌现出了较多的变弦长机翼概念，但面向工程应用，这些新材料的性能稳定性仍有待提升。 3.变厚度 变厚度设计是指在不引起机翼形状明显变化的前提下调整机翼的轮廓线，是一种微幅变形设计。机翼厚度改变可以改善翼型的高低速气动性能，具有避免或延迟附面层分离、控制转捩位置、控制激波从而降低波阻和抑制抖振等优点。 早在1992年，美国的Austin等人就设计了一种基于桁架结构的变厚度机翼，设计者在桁架上布置线位移驱动器，通过激励驱动器，可以调节桁架上各条支杆的长度，从而达到调整翼型厚度、优化气动效率的目的。近年来，加拿大国家研究中心进行了一系列变厚度机翼的理论研究及试验验证工作。2007年，该中心的Coutu等人设计了一种自适应变厚度机翼，机翼由刚体部分、柔性蒙皮和安装在机翼内部的驱动器构成，机翼蒙皮采用碳纤维复合材料制作，具有良好的柔性和足够的支撑刚度，在驱动器的激励下机翼厚度产生变化，并有效提高了机翼的层流效应。2008年，该中心的Andrei等人在机翼上表面厚度方向设计激励装置，通过对17种不同翼型外形进行数值仿真，均得到转捩位置向后延迟的结论，证明周期性驱动激励可应用于转捩控制中。2009年，在Andrei的研究基础上Grigorie设计了一个用于变形控制的自适应神经模糊控制器，控制器根据压力传感器采集的翼型表面压力，计算参考翼型与优化翼型之间的压力变化，首次实现了压力变化和转捩位置的直接关联。此外，2009年，英国布里斯托尔大学的Stephen等人采用压电材料作为驱动器，安装在机翼蒙皮上表面，通电后驱动器产生固定频率振动，从而改变蒙皮表面的边界层流动，风洞试验表明该驱动方法可使机翼阻力降低、升力提高。 变厚度机翼设计，通过对翼型进行微小改变，就可实现调节流场流动、改善气动性能等目的，伴随着压电陶瓷等新型智能材料的发展，必将在未来工程应用中产生更多的应用尝试和更大的经济价值。 4.变后掠 低速飞行时小后掠角有助于提升机翼的效率，高速飞行时大后掠角有助于降低波阻，不同飞行状态后掠角自主变化，成为兼顾高低速不同气动性能的最有效手段。正因为此，变后掠技术也成为最早成熟应用于型号的改变机翼形状技术。 自上世纪40年代至70年代，变后掠技术已成功应用于多种战斗机和轰炸机，如：米格-23、F-14、狂风、B-1B轰炸机等。但早期的变后掠技术因机构及操纵复杂、故障率高、维护困难，且限制了飞机载荷、外型、隐身等性能的提高，逐渐被双三角设计、鸭翼、大边条设计、翼身融合技术所取代。 进入21世纪，随着新材料新技术的发展与运用，变后掠飞行器性能也得到发展和提高。2004年，弗吉尼亚理工大学的Neal等人设计了一种可自适应变形的无人机模型，除了机翼展长能改变17%、机身尾部能压缩12%、机翼能够扭转20°以外，该无人机的后掠角能够从0°变化到40°，风洞实验验证了无人机模型在多种变形形式下的有效性。2006年，佛罗里达大学的Grant等人通过研究海鸥的飞行姿态，设计了一种多节点变后掠微小型飞行器，飞行器机翼的内外翼两部分具有独立的变后掠机构，仿真显示其具有很好的转向能力和抗侧风能力。2013年中国航天空气动力技术研究院的陈钱等人对飞机外翼段大尺度剪切式变后掠方式进行了设计与分析，并通过风洞试验验证变后掠机翼在蒙皮、结构、驱动、控制等方面满足气动特性研究需求，准定常气动特性曲线显示出变后掠机翼的较大气动效益。 最值得一提的是美国NextGen公司针对MAS项目设计的滑动蒙皮变后掠飞机MFX-1，与传统的机翼埋入机身的变后掠方式不同，该飞机的弦长增减可独立于后掠角而改变。2006年MFX-1首飞成功，在185~220km/h的速度下成功将翼展改变30%、翼面积改变40%、后掠角从15°改变到35°，且整个过程不超过15s，试验结果成功证实了飞行器在飞行过程中大面积改变机翼形状的可行性，在变形飞行器的工程应用上具有很强的指导意义。 5.变弯度 机翼产生升力的最基础要素是弯度，改变弯度可以有效地控制机翼表面的气流分离情况，可显著提高飞行器的飞行机动性能，尤其是对于通常处于低雷诺数飞行条件下、性能主要取决于层流边界层流动的低速飞行器。 国内外对变弯度机翼已经开展了许多研究，如1981年任务自适应机翼(MAW)项目中的机械铰链式变弯度机翼、1992年Powers等人在F-111战斗机上安装的机械式变弯曲机翼和2004年马里兰大学的Poonsong等人设计的机械式多关节变弯度机翼。由于机械结构复杂和质量笨重，大多数的变弯度机翼都没有得到推广。 近年来，智能材料和先进制造工艺的发展为变弯度机翼提供了良好的材料和技术基础。2003年，弗吉尼亚大学的Elzey等人设计了一种形状记忆合金驱动的链环式变弯度机翼，在机翼截面内产生很大的弯曲变形。2009年，德州农工大学的Peel等人自制了通过对中央翼盒内的气袋加压驱动机翼前后缘变形的机构，经测试在气袋所能承受的最大压力下，翼型头部最大变形14°、尾部最大变形13°、且变形后蒙皮仍能保持光滑连续。2011年，瑞士结构科技中心的Hasse等人提出了“带肋结构”的概念，并应用于变形机翼设计，设计者通过采用分布式柔性带肋结构代替了传统的铰链结构，具有几何变形大、承载能力高和重量轻等优点，地面试验表明，带肋结构设计可实现翼型从NACA0012到NACA2412之间自主变化。2015年，美国空军实验室的James等人设计了基于“顺从机构”的保形翼面，顺从机构可将智能材料的作动位移放大并传递给前后缘，使翼面操控需要的能量更低，去掉操纵面还使机翼的重量减轻、成本也更低，其试验模型展长为米，在气动载荷作用下弯度变化超过6%、最大升阻比变化约1倍左右。2015年，意大利的Alessandro等人设计了基于“非对称结构”的保形机翼，其设计思路与“顺从机构”相似，也是设计巧妙的传力机构，将作动位移放大传递至前后缘，该设计可有效避免变形产生的局部应力，设计者通过地面试验证明了非对称蜂窝结构自主变形的先进性，并分析了结构的典型失效形式及大变形引起的强非线性响应问题。2015年，英国斯旺西大学的Benjimin等人在生物学的启发下提出了“鱼骨主动弯曲变形”的概念，利用鱼骨结构减小翼型的弦向刚度，实现翼型变弯度控制，风洞试验表明，相同试验条件下，变形翼相对传统机翼的升阻比可提升20%~25%，该概念可应用于固定翼、直升机、风力机以及潮汐泵的叶片设计。2016年，瑞士复合材料及自适应结构实验室的Francesco等人设计了可代替副翼的“增强褶皱蒙皮”机翼，在电流作用下后缘的褶皱蒙皮可伸缩变形并推动尾部上下弯曲，风洞试验表明该设计可提供高频滚转控制力有效替代副翼功能，此外，由于机翼的形状连续该设计可显著减小零升阻力。 目前，国外对变弯度机翼的研究相当重视，伴随着智能材料的发展涌现出了多种多样的设计理念。基于变弯度的保形翼面设计，既可以通过翼面的弯度改变控制气流的分离、提高飞行器的气动性能，又可以通过对不同弦截面设置不同弯度实现翼面的翘曲、控制飞行器的滚转机动，可有效代替襟副翼等控制面，具有较高的应用价值和工程可实现性。 变形机翼的关键技术 根据以上介绍可知，虽然机翼变形的方式多种多样，但是所有变形机翼都离不开大尺度光滑连续的柔性蒙皮结构、轻质高效的变形驱动系统和快速灵敏的传感控制系统。因此，实现机翼变形的关键技术可以归为以下几类： 1.光滑连续的柔性蒙皮技术 变形机翼与常规机翼相比对蒙皮结构提出了新的要求，即蒙皮不仅要保持常规蒙皮重量轻、在面法向刚度大、可以承受并传递气动载荷的特点，同时还要具备足够的光滑连续性和大尺度变形特性。因此，将传统材料和新型材料相结合，在结构设计上进行创新，设计重量、变形能力和承载能力满足变形方案的柔性蒙皮结构，是未来智能变形飞行器设计的一项重要挑战。 2.轻质高效能的变形驱动控制技术 变形机翼的驱动及控制也是智能变形飞行器设计的关键技术之一。智能变形飞行器的驱动装置应具备重量轻、分布式、高效能、响应快、低能耗、易控制等特点。传统的电机和液压驱动方式过于笨重而复杂难以适应设计需求，基于智能材料的新型驱动装置应作为后续发展的重点，比如磁致伸缩驱动器、压电陶瓷驱动器和形状记忆材料驱动器等。 3.适应大变形的分布式传感网络技术 结构智能变形需要实时检测并感知周围环境与自身状态的变化，这就需要机翼上布满可感知各种信息的传感元件，并构成一个分布式的多传感网络系统。传感元件不仅要保证足够的精度和快速响应特性，还必须适应智能变形飞行器大位移大应变的运动特点，这对传感元件和传感网络提出了新的要求，也是未来面临的挑战之一。 智能变形飞行器设计是一项在民用和军用飞行器领域都有广泛应用前景的新技术，可推动新型智能材料、仿生设计、结构优化设计、先进传感技术、多信息融合技术等学科领域的发展，对未来新概念飞行器的预研和技术储备具有深远的意义。本文对智能变形技术的总结归纳，可以为智能变形飞行器领域的设计发展提供相应的参考。
卡诺定理错误及热力学第二定律逻辑推理不成立的证明学物理者必知的逻辑证明卡诺定理错误 及热力学第二定律不成立 源自科技创新导报2010年25期10页 邮箱: 源自科技创新导报2010年25期10页本文旨在探索没有任何假说条件下，认识物质的物理规律时如何遵守逻辑规则推理形成正确结论，今后不被证明存在错误。亚里士多德物理学关于重物下落更快的理论存在一千多年后，某一天被伽里略是用一根绳子链接轻重物体时，推证亚里士多德的物理学错误。我做了一个试验：用两个乒乓球，一个注满水，一个是空的，然后同时从高处落下，现象确实是重的下落更快。说明伽里略的发现并没有改变现象，伽里略和亚里士多德都看见了重物下落更快。但是现象还不是科学，亚里士多德的物理学错误。卡诺定理存在同样的严重缺陷——我们在卡诺热机的内部加入固体物质后产生了随意改变它的热容的新情形，发现卡诺热机的内部热容可以任意改变。实质上就使得理想过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变，据此可知在不留下痕迹时热机效率可以大于η。这样逻辑推理就能证明卡诺定理错误。不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。摘 要：新型理想热机就是在卡诺热机的内部增加了固体物质，因此可以随意改变卡诺热机的内部热容，以前科研工作者还没有发现卡诺热机存在可以随意改变热容这个严重问题。对它的循环工作进行分析发现最高理想工作效率大于η，这样从逻辑形式上证明卡诺定理不成立。关键词：卡诺热机，卡诺定理，热力学第二定律自然界的热量通过温差的形式能转化为有用功后输出动力。1824年，法国工程师卡诺经过对蒸汽机的研究，总结了蒸汽机循环工作的四个过程，即高温恒温膨胀过程、绝热膨胀过程、低温恒温压缩过程、绝热压缩过程。提出了被称为卡诺热机的理想热机 [1]，证明了利用温差的形式产生动力的热机使热量完全转化为有用功的最高工作效率η为[2]：η=(T1-T2)/T1 （式中η卡诺热机效率，T1表示高温，T2表示低温。）卡诺还在证明卡诺热机的循环工作效率的基础上建立了卡诺定理[2]：在理想条件下，任何热机使热量转化为有用功的效率不可能大于η[3]，任何热机无法从单一热源获得有用功。后来，克劳修斯在卡诺定理的基础上建立了热力学第二定律。根据热力学第二定律，热机从单一热源取热作功，就要产生熵 (痕迹) [4]。1新型理想热机 图1 新型理想热机图1是新型理想热机或系统。系统内部分为两部分：上部装有活塞，活塞下面装有理想气体，中部是一块导热良好的隔板把系统隔开为上下两部分，下部装有固体物质。可见，新型理想热机就是在卡诺热机的下部增加了固体物质。卡诺热机的内部增加了固体物质后，我们可以利用固体物质随意改变它的内部热容。当卡诺热机没有增加固体物质时，其内部热容为理想气体的热容Cr气。然而，在增加了固体物质后，其内部热容变为理想气体的热容Cr气和固体物质的热容Cr固之和即: Cr气 + Cr固 。卡诺热机内部增加了固体物质后再进行绝热膨胀或压缩过程时，其内部的温度变化△T与活塞运动距离S的关系为： △T= k×S× P÷Cr（式中△T温度变化，K：k关系常数：S活塞运动距离,m：P压强，kgf / m2：Cr内部热容。）令温度变化△T时，其内部热容Cr越大，要求活塞运动距离S越大。理想气体压强P越大，则要求活塞运动距离S越小。如果再在理想条件下分析利用固体物质随意改变卡诺热机的内部热容，那么逻辑推理就能够证明卡诺定理逻辑上不成立：首先，取卡诺热机置于低温T2之中，在它的内部增加固体物质，使其内部热容随意变大为理想气体热容Cr气的4倍，开始让其从低温T2状态{P2、V2、T2}进行绝热压缩过程达到高温T1状态{P1、V1、T1}[5]，设定活塞压缩的运动距离为1米。然后，先让其在高温热源T1之中进行高温恒温膨胀从热源T1中取热输出功，令活塞膨胀1/2米的运动距离。之后，把卡诺热机内部的固体物质取出，使其内部热容恢复到理想气体的热容Cr气。这时，再让其从高温T1{P1/2、V1/2、T1}开始进行绝热膨胀过程，因为卡诺热机的内部热容变得很小，只有绝热压缩过程的1/4倍，那么，活塞膨胀只需要余下的 1/2 米的运动距离，最后就能够回到低温T2状态{P2、V2、T2}上复原。由于它的膨胀复原过程中存在高温恒温膨胀取热输出功。整个循环工作中其膨胀过程输出功大于压缩过程耗用功，所以，它改变内部热容后获得的效率逻辑上大于η。如果把这个过程循环下去，它就能够不断从单一热源T1取热输出有用功。由于我们在高温T1之中取出了固体物质，这不是痕迹。仍然可以利用固体物质改变卡诺热机的内部热容输出有用功：我们可以另取一个卡诺热机，置于高温T1之中，在它的内部增加固体物质改变内部热容为Cr气的4倍，开始，让其从高温T1状态{P1、V1、T1}进行绝热膨胀过程达到低温T2状态{P2、V2、T2}，并且设定活塞膨胀的运动距离为1米。然后，（利用绝热膨胀得到的输出功）对其进行低温恒温压缩在低温热源T2之中放热耗用功，令活塞压缩1/2米的运动距离。之后，把卡诺热机内部的固体物质取出，使其内部热容恢复为Cr气。这时，再让其从低温T2进行绝热压缩过程，因为它的内部热容变得很小，只有绝热膨胀过程的1/4倍，那么，活塞压缩只需要余下的 1/2 米的运动距离，最后就能够回到高温T1状态{P1、V1、T1}上复原。由于它的压缩复原过程中存在低温恒温压缩放热耗用功。结果是其膨胀过程输出功大于压缩过程耗用功。这样就让高温T1之中的固体物质又回到了低温T2，不会留下痕迹。以上利用固体物质改变卡诺热机的内部热容的两个方式中，关键是存在高温恒温膨胀从高温热源T1中取热输出功，与低温恒温压缩在低温热源T2之中放热耗用功，从而保证了它在改变内部热容后复原时获得的效率逻辑上大于η。证明卡诺定理错误。因此：在增加了固体物质后的卡诺热机进行的绝热膨胀和压缩工作过程中，如果我们利用固体物质的热胀冷缩、热磁、热电这样几种物理性质来对外做功，同样有改变卡诺热机的内部热容的效果，并且在改变它的内部热容的贡献中也不留下任何痕迹。所以：热力学第二定律结论不成立。亚里士多德物理学关于重物下落更快的理论存在一千多年后，某一天被伽里略是用一根绳子链接轻重物体时，推证亚里士多德的物理学错误。我做了一个试验：用两个乒乓球，一个注满水，一个是空的，然后同时从高处落下，现象确实是重的下落更快。说明伽里略的发现并没有改变现象，伽里略和亚里士多德都看见了重物下落更快。但是现象还不是科学，亚里士多德的物理学错误。卡诺定理存在同样的严重缺陷，我们在卡诺热机的内部加入固体物质后产生了随意改变它的热容的新情形。实质上就使得理想过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变，据此可知在不留下痕迹时热机效率可以大于η。不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。现代又出现了一类新型热机和装置，例如日本研制的“热磁发电机”[7]、中国制造的“无偏二极管’’[8]。反映出自然界还存在一个热动力原理。今后：根据这个新型热机探索物理可以揭示更多的热动力规律。[1] 印永嘉、李大珍编：《物理化学教程》，高等教育出版社，1990年修订本。 [2] 靳海芹 ,王筠.热机及其效率研究[J] .湖北第二师范学院学报,2009,26( 8) [3]董艳红.卡诺定理的证明[J] .佳木斯大学学报(自然科学版),2009,27(4) [4]路俊哲 ,吴建琴 ,马晓栋.关于熵的理解上的几个问题[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2007,26（1） [5]吴建琴 ,马晓栋.循环过程的基本特征[J] .新疆师范大学学报(自然科学版),2008(2) [6]孟振庭 .热量概念的进一步探讨[J].陕西师范大学学报(自然科学版) [7]日本新技术情报志[R].1983（10） [8]徐业林.单一室温环境获得能量的实验与研究[M]. 第一版.科学出版社,1988
热机热引擎或称热机是能够将热源提供的一部分热量转化成为对外输出的机械能的机器。热机对外输出的机械能称为输出功。热机的工作模式一般可以简化为热力学循环的模型，热机的种类也按背后不同的热学模型命名，比如卡诺热机、迪塞尔热机等等。此外，按照热源或工作特性，也各自有约定成俗的名称，如柴油机、汽油机、蒸汽机等等。热机可以是开放系统，也可以是封闭系统。热源可以是使用煤的蒸汽炉，汽车发动机的燃烧室，也可以是太阳能的蒸汽炉，地热和核反应堆。热机分为内燃机和外燃机两种。人们一方面利用已经有的热能，或者燃烧燃料来创造热能给热力发动机，而另一方面却在浪费很多的热能，比如很多电厂不得不利用大量的水来冷却。法国工程师尼古拉·卡诺在1824年的研究推出了卡诺定理。这个定理表示即使是一个理想热机，它利用热能转化成机械能的效率也低于100%。这个公式是：效率 = 有用功/注入系统中的能量对所有热机对一个卡诺热机来说，这个公式变为：在这里，是高温热源给工作系统的热量，是低温热源给工作系统的热量（是负值）。熵变化量表示变化量卡诺热机中之图上之点，最后会回到原来的点，所以代入熵变化量式子将上式代入上上式只适用于卡诺热机根据卡诺提出的定理：在这里，和是温度以卡尔文为单位，等号仅当热机循环是可逆的时候成立。从而我们可以得出：[1]从这个公式我们可以看出，要得到100%的效率，低温热源需要在绝对零度下，或者高温热源温度无限大。
法国数学家和工程学家萨迪·卡诺的父亲拉札尔·卡诺（Lazre Nico－las Carnot，1753—1823）率先研究了这类问题，在他的著作中讨论了各种机械的效率，隐讳地提出这样一个观念：设计低劣的机器往往有“丢失”或“浪费”。当时，在水力学中有一条卡诺原理，就是拉札尔·卡诺提出的，说的是效率最大的条件是传送动力时不出现振动和湍流，这实际上反映了能量守恒的普遍规律。他的研究对他的儿子有深刻影响。1824年萨迪·卡诺发表了著名论文《关于火的动力及适于发展这一动力的机器的思考》，提出了在热机理论中有重要地位的卡诺定理，这个定理后来成了热力学第二定律的先导。他写道①：“为了以最普遍的形式来考虑热产生运动的原理，就必须撇开任何的机构或任何特殊的工作物质来进行考虑，就必须不仅建立蒸汽机原理，而且要建立所有假想的热机的原理，不论在这种热机里用的是什么工作物质，也不论以什么方法来运转它们。”卡诺取最普遍的形式进行研究的方法，充分体现了热力学的精髓。他撇开一切次要因素，径直选取一个理想循环，由此建立热量和其转移过程中所作功之间的理论联系。他首先作了如下假设：“设想两个物体A与B，各保持于恒温，A的温度高于B；两者不论取出热或获得热，均不引起温度变化，其作用就象是两个无限大的热质之库。我们称A为热源，称B为冷凝器。”如图2－4。
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材料力学小论文圆形薄板小挠度不同约束下的挠度计算分析 12151196 背景在材料力学课程中，第七章主要内容是梁的弯曲变形，通过对梁进行有限元 分析，导出了梁在不同约束、不同受力情况下的小挠度公式。但是在实际的工程 应用中，还有另外一种比较常见的情况——薄板的受力，书中没有讨论。本文将 就一种特殊情况，即圆形薄板受均布载荷情况下的小挠度计算分析。 建模计算分析 圆形薄板的受力模型及其基本假设 查阅相关资料，并结合书本知识，先讨论均布载荷为横向轴对称的情况，并 做出如下基本变形假设： 板弯曲时其中面保持中性，即板中面内各点无伸缩和剪切变形，只有沿中面法线 变形前位于中性面法线上的各点，变形后仍位于弹性曲面的同一法线上，且法线上各点间的距离不变； 平行于中性面的各层材料互不挤压，即板内垂直于板面的正应力较小，可忽略不计。 则据此，使用有限元法可以推得受轴对称横向载荷圆形薄板小挠度弯曲微分 方程为： 为距圆心距离为r处的横向剪力，对D 其中h为圆形薄板的厚度，μ 为材料的泊松比。 圆形薄板内力计算和挠度、转角方程 将圆形薄板加上集度为q 的均布载荷，如图所示： 则由静力学平衡方程有： 对上式中的变量r连续三次积分得： 由于r=0处的w应该为有限值，则应该有C2=0，最终得到： 其中C1、C3需由边界调节确定。 几种不同约束条件下的计算 圆周处为固定支座 由于圆周处的约束为固定支座，不允许有挠度和转角，则有边界条件 64所以有圆周固定支座的转角、挠度方程为： 圆周处为简单支座（不约束转角） 此时有约束条件： 圆心处为固定或简单支座 若为固定支座，此时有约束条件： 周处为简单支座的情况下，圆周处不限制转角，这与圆心处有约束的情况相同，则用可以得到这两种圆心约束的情况下，挠度、转角方程的值与 中互为相反 分析与总结 受均布载荷的圆形薄板不同约束下的挠度 因为圆心的约束情况可以等效于圆周简单支座约束，所以本部分只讨论前两 种约束的挠度。 固定支座时，最大挠度在中心，为： 64简单支座时，最大挠度在中心，为： 结果分析 可见固定支座时的最大挠度要小于简单支座时的情况，所以若要减小变形，应采用固定支座的约束形式，工程中一般使用的都是介于固定和简 单之间的约束。 在板材的材料和载荷都确定的情况下，减小半径和增加板的厚度都能够减小挠度，从而减小变形。 总结 本文通过查阅相关文献得到受均布载荷圆形薄板挠度的相关计算公式，再应 用到两种简单的约束条件下，得到了挠度的计算公式。但是由于模型约束强度选 取不同，简单支座的挠度计算公式与资料中的结果有差别，但误差并不大，在一 定范围内可以得到好的结论。
材料论文包括很多方面，像（材料科学）里面说的一样，什么碳纤维材料，什么高分子材料，等等，你都可可了解下，对你写论文有一定的帮助的~
在一篇论文中，规范的论文格式有助于信息交换与处理及学术成果的评价。下面是我整理的2000字小论文格式，欢迎大家阅读。2000字小论文格式 2000字小论文格式一： 毕业 论文内容和格式 学位论文用纸规格为A4，页面上边距和左边距分别为3 cm，下边距和右边距分别为 cm。页眉：奇页页眉为“长治学院本科毕业论文(设计)”，偶页页眉为论文题目(不包括副题目)，居中，5号宋体字，页边距为2 cm。页脚：需设置页码，页码从正文第一页开始编写，用阿拉伯数字编排，正文以前包括摘要的页码用罗马数字，一律居中。 1、封面：封面内容包括论文题目、指导教师、学生姓名、学号、系(部)、专业、毕业时间等信息，此页不编排页码。 2、题目：题目应概括整个论文最主要的内容，恰当、简明、引人注目，力求简短，严格控制在20字以内。 3、摘要：① 正论文第一页为中文摘要，学位论文摘要约300~500字，应说明工作的目的、研究 方法 、结果和最终结论。要突出本论文的创造性成果或新的见解，语言力求精炼。为便于文献检索，应在本页下方另起一行注明本文的关键词(3~5个);② 英文摘要在文后(参考文献后)，内容与中文同，不超过250个实词，上方应有英文题目。第二行写学生姓名，指导老师…等信息;关键词，应与中文对应，便于交流。外文论文(设计)的中文摘要放在英文摘要后面编排。 中文摘要： (1)标题小4号黑体，行距，段前0行，段后0行; (2)主体部分用小4号宋体，倍行距; (3)关键词：小4号宋体。 英文摘要： (1)题目用小2号Times New Roman，行距，段前0行，段后0行; (2)主体部分用5号Times New Roman，倍行距; (3)关键词：小4号Times New Roman。 4、目录：应独立成页，包括论文中全部章、节的标题(即一级、二级标题)及页码。目录要求标题层次清晰，应与正文中的标题一致，附录也应依次列入目录。 (1)“目录”二字，中间空2格，小2号黑体，段前段后行距; (2)主体部分用小4号宋体，左对齐，段前段后为0，倍行距; 5、引言：在论文正文前，应阐述本课题研究的目的、意义、对本研究国内外研究现状有针对性的简要综合评述和本论文所要解决的问题等。 6、正文：是学位论文的核心。写作内容可因研究课题性质而不同，一般包括：①理论分析;②研究材料和实验计算方法;③经过整理加工的实验结果的分析讨论，与理论计算结果的比较;本研究方法与已有研究方法的比较等。 (1)正文部分 ① 正文标题：1级标题：黑体4号字，段前行，段后行;2级标题：宋体加黑，小4号字，段前行，段后0行;3级标题：楷体GB2312，小4号字，Times New Roman;② 正文内容：宋体小4号字，首行缩进，行距。引言和正文凡是引用文献处，应在引用句后括号[ ]内标明1 2 3 ，上标。示例为：[1]。 (2)量和单位 各种计量单位一律采用国家标准GB3100—GB3102-93。非物理量的单位可用汉字与符号构成组合形式的单位。 (3)标点符号 标点符号应按照国家新闻出版署公布的“标点符号使用方法”的统一规定正确使用，忌误用和含糊混乱。 (4)外文字母 外文字母采用我国规定和国际通用的有关标准写法。要分清正斜体、大小写和上下脚码。 (5)公式 公式一般居中放置;小4号宋体，公式的编号采用阿拉伯数字分级编写，用括号括起写在右边行末，公式与编号之间不加虚线。公式下有说明时，应在顶格处标明“注：”。较长公式的转行应在运算符号处。 (6)表格和插图 ① 表格。每个表格应有自己的表序和表题。表内内容应对齐，表内数字、文字连续重复时不可使用“同上”等字样或符号代替。表内有整段文字时，起行处空一格，回行顶格，最后不用标点符号。 表序及表名置于表的上方，中文五号宋体字，Times New Roman.，表采用阿拉伯数字分级编写。表格用三线表。表头文字宋体加粗，表内文字宋体5号。 ② 插图。每幅图应有自己的图序和图题。一般要求采用计算机制图。 图序及图名置于图的下方，中文为五号宋体字，5号Times New Roman.。图采用阿拉伯数字分级编写。 ③ 图、表中的附注写在图或表的下方，小5字体，字母顺序编号。 7、结论：结论应该明确、精炼、完整、准确。是最终的、总体的结论，不是正文中各段小结的简单重复。应认真阐述自己的创造性工作在本领域中的地位和作用，自己的新见解的意义，也可以在结论中提出建议、研究设想、仪器设备改进意见、尚待解决的问题等。 8、参考文献：参考文献一律放在文后，其书写格式应根据GB3469-83《文献类型与文献载体代码》规定，以单字母方式标识：M专著，C论文集，N报纸 文章 ，J期刊文章，D学位论文，R研究 报告 ，S标准，P专利。 (1)只列作者阅读过，在正文中被引用过，正式发表的文献资料。 (2)标题4号黑体;主体部分可按一般学报格式，5号宋体字，包括作者、 题目、来源(出版期刊名称、年份、卷数、期数和页数。书籍须注明 出版单位和年份)。段落倍行距。 9、致谢：英文摘要之后。应以简短的文字对在课题研究和设计 说明书 (论文)撰写过程中曾直接给予帮助的人员(例如指导教师、答疑教师及其他人员)表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。字数不宜超过300字。 10、附录：最后一页。 2000字小论文格式二：学位论文书写及印刷要求 1、学位论文一般1万字内，用计算机双面打印，字迹要清楚，标点符号要正确。 2、学位论文封面采用全系统一格式(见附件模板)。书脊应包含论文题目和作者姓名，要求用宋体字书写。 3、提交的论文，应是根据评阅人和答辩委员的意见认真修改过的，正文中的错别字率不得超过1‰，标点符号一律中文状态下输入的。【如：，;。()】;图表清晰(最好是非复印件，尤其是彩图)，以确保质量。 2000字小论文格式 范文 ：《计算机教学探讨》 摘要：本文作者结合实际工作 经验 ，分析介绍了做好中等职业技术学校计算机教学的方法，供大家参考。 关键词：计算机;教学;探讨 计算机技术发展到今天, 这门科学已经是一门可简可繁,可易可难的学科。在今天,就算是一位电脑方面的专家也只能说是在某一方面比较精通,而不可能做到软、硬件兼顾,面面俱到,这对于我们的职校学生来说更是如此。职业学校的计算机教学重点应该放在培养技能,解决实际问题上。对于一般的职业技术学校来说，由于学生生源的多层次，以及他们自身原有对计算机相关知识认识的不同，相应地给计算机的教学带来了很大的困难，而作为职业学校的计算机教学，要培养的是适应社会需要的具备综合职业能力的新型应用型人才，因此就必须在确立以能力为本位的指导思想基础上，加强对学生创新精神和创新能力的培养，不断提高学生的操作技能，让其在实践中发挥想象，同时让想象的事物在实践中得以实现。所以，为提高计算机学习的教学质量，我认为应采取如下几种计算机 教学方法 。 1 有效地调节计算机的教学内容 对于即将走向社会的职业中学的学生，就业前的 教育 是为受教育者就业作准备的，作为教师应当教会他们哪些内容呢?亚里斯提说“：应该向孩子们传授他们成人后能用得上的知识。”所以我以为：首先，要让他们学会有效地获取信息，信息获取的方式较多，可通过调查表、谈话、书籍阅览、拍摄等方式，在信息时代，更重要的是要会通过网络进行搜索、传输、收发、交流相关信息;其次，要学会运用软件进行信息的处理，如用 Word 进行文字的编排，用 Excel 进行电子表格的处理，用 Photoshop 对图片、图像进行处理;最后，要会对信息进行发布，可利用 Powerpoint 制作多媒体报告或利用 Front-page 进行网页的制作。许多常用的软件在操作上都具有许多共性，作为教学的任务是教会学生使用软件的方法，而使用软件的能力必须在其操作过程中去逐步掌握，所以我们必须加大对基本软件的教学，让学生从学习中提出问题，并带回课堂让教师进行释疑，通过这样的方法提高学生的学习兴趣和能力。 2 有目的地组织学生进行教学实践 有目的而学，学有所用。通过在课堂教学之前布置一些与下一步教学有关的任务，可以使学生感觉到下一步教学的重要性和兴趣，把他们的无目的学习变成有目的学习。教学中，首先由教师借助多媒体教学，采用电化教学的方法一边讲授，一边演示，让学生在课堂上就能看到各种各样的操作效果，使学生在上机时就能有针对性地进行练习，对所学内容能很快掌握。接着进行范例分析，并提出创作任务，让学生自主设计、自主寻找素材资料、自主制作完成，再由同学和老师对电子作品进行评价。学生带着任务学习，并将任务化解在自己的电子作品中，从而在完成任务的过程中学会了创作的方法与技巧，体会了创作的艰辛与喜悦。例如，用 Word 设计班级小报及个人自荐书，用 PowerPoint 制作电子 演讲稿 等。可以自制演示软件，向学生展示一些电子作品，利用交替变换的精美画面，刺激学生的感官，让学生持久拥有积极的心态和强烈的求知欲，对接下来的教学会大有帮助。 3 激发学生兴趣，提高学习效率 兴趣能激发和引导人们在思想、情感和意志上去探索某种事物的真相，是学习和创造的重要前提，是成功的先导。如果教学中不能使学生感兴趣，只是生硬的讲给学生听，那会使学生的求知过程变成麻木的机械记忆，渐渐产生厌烦感。因此在教学中，教师要采取各种教学方法挖掘、激发学生兴趣，促进学生兴趣的生成，使学生处于一个积极主动的学习状态。同时经常采用鼓励和表扬的语言、动作等，让学生体验到学习的乐趣，形成学习的内动力。如使用教师制作的一些可由学生自行执行的 Authorware 教学课件，其中既包括有教师录制的教学录像、书本知识、还有丰富多彩的练习题，通过学生自已动手、自我学习，既培养了学生的观察力、 想象力 ，又提高了学生的学习兴趣，把“苦学”变为“乐学”“愿学”。 4 让有能力的学生成为教师的助手 教师在向学生传授知识的过程中，尤其是学生在进行实践活动的过程中，应注意发挥其主导作用，不应过多地去干涉学生的学习活动，要让他们自已动手，自己思考，相互讨论，找到解决问题的方法，充分相信他们的能力，发挥他们的主体作用，挖掘其潜力，这样，教育的创造性本质才会真正体现出来。教师可将学生分成几个小组，从中挑选出有学习计算机兴趣，而且成绩好、素质高，积极性、协调能力、组织能力强的学生，担任各组的组长，明确组长的工作职责。在学生进行练习时，教师主要是进行巡视，注意一下学生经常发生的错误，帮助组长解决他们自已也不能解决的问题，并将其整理归纳，到了离下课还有 10 分钟的时候，让所有的同学都暂停操作，将本节课的重点说明、常见的操作错误及其更正方法进行讲解，难点问题进行反复论述。这样一节课下来，无论是教师还是学生，都觉得这节课上得实实在在，能够达到知识的积累、能力的进步的目的。 5 强化上机操作技能训练 学习经验 告诉我们,计算机只靠背课本是远远不够的。要想学好计算机,必须多实践,所以,计算机的实习课和上机考试尤其重要。这就要求教师不仅要重视上课的授课内容,更要把实习课安排得很精彩。中等职业学校向社会输送的是中等专业技术人才，更侧重于实践操作的能力，社会人才市场要求学生具备的基本素质之一就是要具有较强的计算机操作技能。教师要针对每一个学生的实际情况，把握好尺度，分层次推进。对学习速度快的学生，应充分挖掘潜力，不断提高;对学习速度慢的学生，则注重增强其自信心，通过反复强化练习，使学生实实在在掌握这门技术。在操作过程中，教师指导学生以理论知识为基础，充分发挥自己的想象力，去设计与制作。学生反复练习，教师及时 总结 ，使学生将理论转化为操作技能，掌握操作技术。同时，在上机过程中，要有意识引导学生观察思考，使学生养成认真观察屏幕、使用帮助信息等习惯，并能够对屏幕显示的信息进行分析得出相应的结论，使学生在实践中发现新的方法，学到新的知识，从而培养学生的观察能力和思维能力。有压力才会有动力。为使学生增加压力感，增强学习的主动性，必须调动学生，引入竞争机制，使学生有成就感，激发并保持这种成就感。这是因为，在学习中取得成功是学生精神力量的唯一源泉，使学生不断体验成功的乐趣是自主学习不断深化的重要保障。 6 结束语 教师要多动脑筋，不断探索，选择最合适的方法，带领学生走向知识的殿堂，使每堂课都取得良好的效果。职业学校计算机教学应使学生终生受益，无论学生今后从事何种职业，他们在学校学到的知识和培养的能力都应该是有用的。计算机是一门不断更新的课程，教师应该转变观念，切实改进教学手段和教学方法，有步骤有计划地过渡到“教师指导下的以学生为中心”的教学模式上，充分调动学生的能动性，使学生主动建立起知识和能力的个人框架结构。 参考文献： [1] 刘师良.中职院校计算机教学问题和对策[J].河南职工医学院学报,2011，(10). [2] 刘友林. 中职院校计算机教学的几点思考 [J].科 技 资 讯,2012，(09). [3] 谢泽琛. 中职院校非计算机专业计算机课程的教学改进策略探讨[J].中国教育技术装备 ,2011，(1). [4] 郑莹. 中职院校计算机教学改革探究[J].科技创新导报 ,2011，(5). 猜你喜欢： 1. 一般论文书写格式范文 2. 学术论文写作标准格式要求 3. 手写小论文格式 4. 一篇完整的论文格式 5. 手写小论文格式模板