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马氏链模型及其一些应用毕业论文

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马氏链模型及其一些应用毕业论文

数学建模内容摘要:数学作为现代科学的一种工具和手段,要了解什么是数学模型和数学建模,了解数学建模一般方法及步骤。关键词:数学模型、数学建模、实际问题伴随着当今社会的科学技术的飞速发展,数学已经渗透到各个领域,数学建模也显得尤为重要。数学建模在人们生活中扮演着重要的角色,而且随着计算机技术的发展,数学建模更是在人类的活动中起着重要作用,数学建模也更好的为人类服务。一、数学模型数学模型是对于现实世界的一个特定对象,一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的假设,运用适当的数学工具,得到一个数学结构.简单地说:就是系统的某种特征的本质的数学表达式(或是用数学术语对部分现实世界的描述),即用数学式子(如函数,图形,代数方程,微分方程,积分方程,差分方程等)来描述(表述,模拟)所研究的客观对象或系统在某一方面的存在规律.随着社会的发展,生物,医学,社会,经济……,各学科,各行业都涌现现出大量的实际课题,急待人们去研究,去解决.但是,社会对数学的需求并不只是需要数学家和专门从事数学研究的人才,而更大量的是需要在各部门中从事实际工作的人善于运用数学知识及数学的思维方法来解决他们每天面临的大量的实际问题,取得经济效益和社会效益.他们不是为了应用数学知识而寻找实际问题(就像在学校里做数学应用题),而是为了解决实际问题而需要用到数学.而且不止是要用到数学,很可能还要用到别的学科,领域的知识,要用到工作经验和常识.特别是在现代社会,要真正解决一个实际问题几乎都离不开计算机.可以这样说,在实际工作中遇到的问题,完全纯粹的只用现成的数学知识就能解决的问题几乎是没有的.你所能遇到的都是数学和其他东西混杂在一起的问题,不是"干净的"数学,而是"脏"的数学.其中的数学奥妙不是明摆在那里等着你去解决,而是暗藏在深处等着你去发现.也就是说,你要对复杂的实际问题进行分析,发现其中的可以用数学语言来描述的关系或规律,把这个实际问题化成一个数学问题,这就称为数学模型.数学模型具有下列特征:数学模型的一个重要特征是高度的抽象性.通过数学模型能够将形象思维转化为抽象思维,从而可以突破实际系统的约束,运用已有的数学研究成果对研究对象进行深入的研究.数学模型的另一个特征是经济性.用数学模型研究不需要过多的专用设备和工具,可以节省大量的设备运行和维护费用,用数学模型可以大大加快研究工作的进度,缩短研究周期,特别是在电子计算机得到广泛应用的今天,这个优越性就更为突出.但是,数学模型具有局限性,在简化和抽象过程中必然造成某些失真.所谓"模型就是模型"(而不是原型),即是指该性质.二、数学建模 数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象,简化,假设,引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解.简而言之,建立数学模型的这个过程就称为数学建模.模型是客观实体有关属性的模拟.陈列在橱窗中的飞机模型外形应当象真正的飞机,至于它是否真的能飞则无关紧要;然而参加航模比赛的飞机模型则全然不同,如果飞行性能不佳,外形再象飞机,也不能算是一个好的模型.模型不一定是对实体的一种仿照,也可以是对实体的某些基本属性的抽象,例如,一张地质图并不需要用实物来模拟,它可以用抽象的符号,文字和数字来反映出该地区的地质结构.数学模型也是一种模拟,是用数学符号,数学式子,程序,图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略.数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识.这种应用知识从实际课题中抽象,提炼出数学模型的过程就称为数学建模.实际问题中有许多因素,在建立数学模型时你不可能,也没有必要把它们毫无遗漏地全部加以考虑,只能考虑其中的最主要的因素,舍弃其中的次要因素.数学模型建立起来了,实际问题化成了数学问题,就可以用数学工具,数学方法去解答这个实际问题.如果有现成的数学工具当然好.如果没有现成的数学工具,就促使数学家们寻找和发展出新的数学工具去解决它,这又推动了数学本身的发展.例如,开普勒由行星运行的观测数据总结出开普勒三定律,牛顿试图用自己发现的力学定律去解释它,但当时已有的数学工具是不够用的,这促使了微积分的发明.求解数学模型,除了用到数学推理以外,通常还要处理大量数据,进行大量计算,这在电子计算机发明之前是很难实现的.因此,很多数学模型,尽管从数学理论上解决了,但由于计算量太大而没法得到有用的结果,还是只有束之高阁.而电子计算机的出现和迅速发展,给用数学模型解决实际问题打开了广阔的道路.而在现在,要真正解决一个实际问题,离了计算机几乎是不行的.数学模型建立起来了,也用数学方法或数值方法求出了解答,是不是就万事大吉了呢 不是.既然数学模型只能近似地反映实际问题中的关系和规律,到底反映得好不好,还需要接受检验,如果数学模型建立得不好,没有正确地描述所给的实际问题,数学解答再正确也是没有用的.因此,在得出数学解答之后还要让所得的结论接受实际的检验,看它是否合理,是否可行,等等.如果不符合实际,还应设法找出原因,修改原来的模型,重新求解和检验,直到比较合理可行,才能算是得到了一个解答,可以先付诸实施.但是,十全十美的答案是没有的,已得到的解答仍有改进的余地,可以根据实际情况,或者继续研究和改进;或者暂时告一段落,待将来有新的情况和要求后再作改进. 应用数学知识去研究和和解决实际问题,遇到的第一项工作就是建立恰当的数学模型.从这一意义上讲,可以说数学建模是一切科学研究的基础.没有一个较好的数学模型就不可能得到较好的研究结果,所以,建立一个较好的数学模型乃是解决实际问题的关键之一.数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高同学们应用所学知识分析问题,解决问题的能力的必备手段之一.三、数学建模的一般方法建立数学模型的方法并没有一定的模式,但一个理想的模型应能反映系统的全部重要特征:模型的可靠性和模型的使用性建模的一般方法:1.机理分析 机理分析就是根据对现实对象特性的认识,分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,所建立的模型常有明确的物理或现实意义.(1) 比例分析法--建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法. (2) 代数方法--求解离散问题(离散的数据,符号,图形)的主要方法. (3) 逻辑方法--是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际 问题,在决策,对策等学科中得到广泛应用. (4) 常微分方程--解决两个变量之间的变化规律,关键是建立"瞬时变化率"的表达式. (5) 偏微分方程--解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律.2.测试分析方法 测试分析方法就是将研究对象视为一个"黑箱"系统,内部机理无法直接寻求,通过测量系统的输入输出数据,并以此为基础运用统计分析方法,按照事先确定的准则在某一类模型中选出一个数据拟合得最好的模型. (1) 回归分析法--用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法.(2) 时序分析法--处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法.(3) 回归分析法--用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法.(4) 时序分析法--处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法.将这两种方法结合起来使用,即用机理分析方法建立模型的结构,用系统测试方法来确定模型的参数,也是常用的建模方法, 在实际过程中用那一种方法建模主要是根据我们对研究对象的了解程度和建模目的来决定.机理分析法建模的具体步骤大致可见左图.3.仿真和其他方法(1) 计算机仿真(模拟)--实质上是统计估计方法,等效于抽样试验.① 离散系统仿真--有一组状态变量.② 连续系统仿真--有解析表达式或系统结构图.(2) 因子试验法--在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构.(3) 人工现实法--基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的可能变化,人为地组成一个系统.(参见:齐欢《数学模型方法》,华中理工大学出版社,1996)四、数学模型的分类数学模型可以按照不同的方式分类,下面介绍常用的几种.1.按照模型的应用领域(或所属学科)分:如人口模型,交通模型,环境模型,生态模型,城镇规划模型,水资源模型,再生资源利用模型,污染模型等.范畴更大一些则形成许多边缘学科如生物数学,医学数学,地质数学,数量经济学,数学社会学等.2.按照建立模型的数学方法(或所属数学分支)分:如初等数学模型,几何模型,微分方程模型,图论模型,马氏链模型,规划论模型等.按第一种方法分类的数学模型教科书中,着重于某一专门领域中用不同方法建立模型,而按第二种方法分类的书里,是用属于不同领域的现成的数学模型来解释某种数学技巧的应用.在本书中我们重点放在如何应用读者已具备的基本数学知识在各个不同领域中建模.3.按照模型的表现特性又有几种分法:确定性模型和随机性模型 取决于是否考虑随机因素的影响.近年来随着数学的发展,又有所谓突变性模型和模糊性模型.静态模型和动态模型 取决于是否考虑时间因素引起的变化.线性模型和非线性模型 取决于模型的基本关系,如微分方程是否是线性的.离散模型和连续模型 指模型中的变量(主要是时间变量)取为离散还是连续的.虽然从本质上讲大多数实际问题是随机性的,动态的,非线性的,但是由于确定性,静态,线性模型容易处理,并且往往可以作为初步的近似来解决问题,所以建模时常先考虑确定性,静态,线性模型.连续模型便于利用微积分方法求解,作理论分析,而离散模型便于在计算机上作数值计算,所以用哪种模型要看具体问题而定.在具体的建模过程中将连续模型离散化,或将离散变量视作连续,也是常采用的方法.4.按照建模目的分:有描述模型,分析模型,预报模型,优化模型,决策模型,控制模型等.5.按照对模型结构的了解程度分:有所谓白箱模型,灰箱模型,黑箱模型.这是把研究对象比喻成一只箱子里的机关,要通过建模来揭示它的奥妙.白箱主要包括用力学,热学,电学等一些机理相当清楚的学科描述的现象以及相应的工程技术问题,这方面的模型大多已经基本确定,还需深入研究的主要是优化设计和控制等问题了.灰箱主要指生态,气象,经济,交通等领域中机理尚不十分清楚的现象,在建立和改善模型方面都还不同程度地有许多工作要做.至于黑箱则主要指生命科学和社会科学等领域中一些机理(数量关系方面)很不清楚的现象.有些工程技术问题虽然主要基于物理,化学原理,但由于因素众多,关系复杂和观测困难等原因也常作为灰箱或黑箱模型处理.当然,白,灰,黑之间并没有明显的界限,而且随着科学技术的发展,箱子的"颜色"必然是逐渐由暗变亮的.五、数学建模的一般步骤建模的步骤一般分为下列几步:1.模型准备.首先要了解问题的实际背景,明确题目的要求,搜集各种必要的信息.2.模型假设.在明确建模目的,掌握必要资料的基础上,通过对资料的分析计算,找出起主要作用的因素,经必要的精炼,简化,提出若干符合客观实际的假设,使问题的主要特征凸现出来,忽略问题的次要方面.一般地说,一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题,即使可能,也很难求解.不同的简化假设会得到不同的模型.假设作得不合理或过份简单,会导致模型失败或部分失败,于是应该修改和补充假设;假设作得过分详细,试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去,可能使你很难甚至无法继续下一步的工作.通常,作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识,二是来自对数据或现象的分析,也可以是二者的综合.作假设时既要运用与问题相关的物理,化学,生物,经济等方面的知识,又要充分发挥想象力,洞察力和判断力,善于辨别问题的主次,果断地抓住主要因素,舍弃次要因素,尽量将问题线性化,均匀化.经验在这里也常起重要作用.写出假设时,语言要精确,就象做习题时写出已知条件那样.3.模型构成.根据所作的假设以及事物之间的联系, 利用适当的数学工具去刻划各变量之间的关系,建立相应的数学结构――即建立数学模型.把问题化为数学问题.要注意尽量采取简单的数学工具,因为简单的数学模型往往更能反映事物的本质,而且也容易使更多的人掌握和使用.4.模型求解.利用已知的数学方法来求解上一步所得到的数学问题,这时往往还要作出进一步的简化或假设.在难以得出解析解时,也应当借助计算机求出数值解.5.模型分析.对模型解答进行数学上的分析,有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况,有时是根据所得结果给出数学上的预报,有时则可能要给出数学上的最优决策或控制,不论哪种情况还常常需要进行误差分析,模型对数据的稳定性或灵敏性分析等.6.模型检验.分析所得结果的实际意义,与实际情况进行比较,看是否符合实际,如果结果不够理想,应该修改,补充假设或重新建模,有些模型需要经过几次反复,不断完善.7.模型应用.所建立的模型必须在实际中应用才能产生效益,在应用中不断改进和完善.应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的.参考文献:(1)齐欢《数学模型方法》,华中理工大学出版社,1996。(2)《数学的实践与认识》,(季刊),中国数学会编辑出版。

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先直白得讲性质: 当前的状态只和上一时刻有关,在上一时刻之前的任何状态都和我无关。我们称其 符合 马尔可夫性质。

下面是理论化的阐述: 设{X(t), t ∈ T}是一个 随机过程 ,E为其状态空间,若对于任意的t1

马尔可夫链 是指具有马尔可夫性质的随机过程。在过程中,在给定当前信息的情况下,过去的信息状态对于预测将来 状态 是无关的。

例子: 在今天这个时间点而言,过去的股价走势对我预测未来的股价是毫无帮助的。 PS:上面马尔可夫链中提到的 状态 ,在本例指的是 股价 。

在马尔可夫链的每一步,系统根据 概率分布 ,可以从一个状态变成另外一个状态,也可以保持当前状态不变。状态的改变叫做 转移 ,状态改变的相关概率叫做 转移概率 。

例子: 当前时间状态下的股价,可以转变成下一时刻的股价,股价的转变即 状态的改变 。这个状态现在可以上升(股价提高),状态也可以下降。我可以根据当前股票的价格去决定下一刻股价上升、下降、不变的概率。这种股价变动的概率称为 状态转移概率 。

马尔可夫链中的 三元素是 :状态空间S、转移概率矩阵P、初始概率分布π。

1、状态空间S - 例: S是一个集合,包含所有的状态 S 股价 ={高,中,低} ;

2、初始概率分布π - 例: 股价刚发行的时候有一个初始价格,我们认为初始价格为高的概率为50%,初始价格为中的概率是30%,初始价格为低的概率是20%。我们记股票价格的初始概率分布为:π=(,,);对应状态:(高、中、低); 初始概率分布是一个向量 ,如果有n个状态,π是n维向量。

3、转移概率矩阵P - 例: 现在有个股价为中,下一个时刻状态转变的可能性有三种,中→高、中→低、中→中;将三种转变的概率。此外当前时刻也有股票的价格属于低,对应的转变可能包括低→高、低→低、低→中;即每种状态都有可能转变成其他的状态,若一共有n个状态,形成的 转移概率矩阵 应该是n×n阶矩阵。这里需要注意的是,股价从高→低,和低→高的概率是不同的。

设将天气状态分为晴、阴、雨三种状态,假定某天的天气状态只和上一天的天气状态有关,状态使用1(晴)、2(阴)、3(雨)表示,转移概率矩阵P如下:

第n+1天天气状态为j的概率为:

因此,矩阵P即为条件概率转移矩阵。矩阵P的第i行元素表示,在上一个状态为i的时候的分布概率,即每行元素的和必须为1。

隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)是一种统计模型,在语音识别、行为识别、NLP、故障诊断等领域具有高效的性能。

HMM是关于时序的概率模型,描述一个含有未知参数的马尔可夫链所生成的不可观测的状态随机序列,再由各个状态生成观测随机序列的过程。

HMM是一个双重随机过程---具有一定状态的隐马尔可夫链和随机的观测序列。

HMM随机生成的状态随机序列被称为状态序列;每个状态生成一个观测,由此产生的观测随机序列,被称为观测序列。

思考: z1,z2...,zn是 不可观测的状态,x1,x2,...xn是 可观测到的序列 ;不可观测的状态觉得可观测序列的值(z的取值决定x的取值);

1、在 z1、z2 不可观测 的情况下,x1和z2独立吗?x1和x2独立吗?

回答: 这个问题可以回顾之前的 贝叶斯网络 来理解。 首先z1,z2都是离散的值,但x1的值可能是离散的也可能是连续的。比如z是天气情况,每天天气的改变是离散的。x是因为天气而改变的一些其他状态,比如x=(地面是否潮湿、路上行人数量、雨伞销售数量...); 在z1和z2不可观测的情况下,x1和z2不独立,x1和x2也是不独立的。

2、 在 z1、z2可观测 的情况下,x1和z2独立吗?x1和x2独立吗?

回答: 在z1和z2可观测的情况下,因为x1和z2的取值只和z1有关,所以就独立了。同样在给定了z1和z2的情况下,x1和x2也独立。

请回顾贝叶斯网络中的独立性问题来思考这个问题。 04 贝叶斯算法 - 贝叶斯网络

回顾: 一般而言,贝叶斯网络的有向无环图中的节点表示随机变量,可以是可观察到的变量,或隐变量,未知参数等等。连接两个节点之间的箭头代表两个随机变量之间的因果关系(也就是这两个随机变量之间非条件独立);如果两个节点间以一个单箭头连接在一起,表示其中一个节点是“因”,另外一个节点是“果”,从而两节点之间就会产生一个条件概率值。

PS:每个节点在给定其直接前驱的时候,条件独立于其非后继。

HMM 由隐含状态S、可观测状态O、初始状态概率矩阵π、隐含状态转移概率矩阵A、可观测值转移矩阵B(又称为混淆矩阵,Confusion Matrix);

π和A决定了状态序列,B决定观测序列,因此HMM可以使用三元符号表示,称为HMM的三元素:

S可以统计历史出现的所有状态; 初始概率分布π,统计S中各个状态各自出现的概率作为我们的初始概率分布π向量值;

S是所有可能的状态集合,O是所有可能的观测集合:

I是长度为T的状态序列,Q是对应的观测序列:

S={下雨,阴天,晴天};O={地上干,地上湿} I = {晴,雨,雨,阴,晴,阴} Q={干,湿,湿,湿,干,干}

A是隐含状态转移概率矩阵:

其中aij是在时刻t处于状态si的条件下时刻t+1转移到状态sj的概率。 a 晴雨 = 某天是晴天条件下,下一天是雨天的概率。 (某一时刻→下一时刻)

B是可观测值转移概率矩阵:

其中bij是在时刻t处于状态si的条件下生成观测值oj的概率。 b 晴干 = 某天是晴天条件下,某天是地是干的的概率。 (同一时刻)

π是初始状态概率向量:

其中πi是在时刻t=1处于状态si的概率。 π 晴 = 初始第一天是晴天的概率; π 雨 = 初始第一天是雨天的概率;

p(i t | .....) 表示在从 t-1时刻的观测值q t-1 ,一直到第1时刻观测值q1 的条件下,在第t时刻发生状态的概率。

性质1: 最终分析结果发现,在第t时刻发生状态的概率it只和t-1时刻有关。 性质2: 第t时刻的观测值qt只和第t时刻的状态it有关。

假设有三个盒子,编号为1,2,3;每个盒子都装有黑白两种颜色的小球,球的比例。如下:

按照下列规则的方式进行有放回的抽取小球,得到球颜色的观测序列: 1、按照π的概率选择一个盒子,从盒子中随机抽取出一个球,记录颜色后放回盒子中; 2、按照某种条件概率选择新的盒子,重复该操作; 3、最终得到观测序列:“白黑白白黑”

例如: 每次抽盒子按一定的概率来抽,也可以理解成随机抽。 第1次抽了1号盒子①,第2次抽了3号盒子③,第3次抽了2号盒子②.... ; 最终如下: ①→③→②→②→③ 状态值 白→黑→白→白→黑 观测值

1、 状态集合: S={盒子1,盒子2,盒子3} 2、 观测集合: O={白,黑} 3、 状态序列和观测序列的长度 T=5 (我抽了5次) 4、 初始概率分布: π 表示初次抽时,抽到1盒子的概率是,抽到2盒子的概率是,抽到3盒子的概率是。 5、 状态转移概率矩阵 A:a11= 表示当前我抽到1盒子,下次还抽到1盒子的概率是; 6、 观测概率矩阵 B:如最初的图,b11=第一个盒子抽到白球概率,b12=第一个盒子抽到黑球概率;

在给定参数π、A、B的时候,得到观测序列为“白黑白白黑”的概率是多少?

这个时候,我们不知道隐含条件,即不知道状态值:①→③→②→②→③ ; 我们如何根据π、A、B求出测序列为“白黑白白黑”的概率?

02 隐马尔可夫模型 - HMM的三个问题 - 概率计算、学习、预测

大学生数学建模竞赛简介 〔 作者:佚名 转贴自:本站原创 点击数:368 文章录入:admin 〕 1、数模竞赛的起源与历史 数模竞赛是由美国工业与应用数学学会在1985年发起的一项大学生竞赛活动,目的在于激励学生学习数学的积极性,提高学生建立数学模型和运用计算机技术解决实际问题的综合能力,鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动,开拓知识面,培养创精神及合作意识,推动大学数学教学体系、教学内容和方法的改革。我国大学生数学建模竞赛是由教育部高教司和中国工业与数学学会主办、面向全国高等院校的、每年一届的通讯竞赛。其宗旨是:创新意 识、团队精神、重在参与、公平竞争。1992载在中国创办,自从创办以来,得到了教育部高教司和中国工业与应用数学协会的得力支持和关心,呈现出迅速的发展发展势头,就2003年来说,报名阶段须然受到“非典”影响,但是全国30个省(市、自治区)及香港的637所院校就有5406队参赛,在职业技术学院增加更快,参赛高校由2002年的1067所上升到了2003年的1410所。可以说:数学建模已经成为全国高校规模最大课外科技活动。 2、什么是数学建模 数学建模(Mathematical Modelling)是一种数学的思考方法,是“对现实的现象通过心智活动构造出能抓住其重要且有用的特征的表示,常常是形象化的或符号的表示。”从科学,工程,经济,管理等角度看数学建模就是用数学的语言和方法,通过抽象,简化建立能近似刻画并“解决”实际问题的一种强有力的数学工具。顾名思义,modelling一词在英文中有“塑造艺术”的意思,从而可以理解从不同的侧面,角度去考察问题就会有不尽的数学模型,从而数学建模 的创造又带有一定的艺术的特点。而数学建模最重要的特点是要接受实践的检验,多次修改模型渐趋完善的过程。 3、竞赛的内容 竞赛题目一般来源于工程技术和管理科学等方面经过适当简化加工的实际问题,不要求参赛者预先掌握深入的专门知识,只需要学过普通高校的数学课程。题目有较大的灵活性供参赛者发挥其创造能力。参赛者应根据题目要求,完成一篇包括模型假设、建立和求解、计算方法的设计和计算机实现、结果的分析和检验、模型的改进等方面的论文(即答卷)。竞赛评奖以假设的合理性、建模的创造性、结果的正确性和文字表述的清晰程度为主要标准。 4、竞赛的步骤 建模是一种十分复杂的创造性劳动,现实世界中的事物形形色色,五花八门,不可能用一些条条框 框规定出各种模型如何具体建立,这里只是大致归纳一下建模的一般步骤和原则: 1)模型准备:首先要了解问题的实际背景,明确题目的要求,收集各种必要的信息. 2)模型假设:为了利用数学方法,通常要对问题做必要的、合理的假设,使问题的主要特征凸现出来,忽略问题的次要方面。 3)模型构成:根据所做的假设以及事物之间的联系,构造各种量之间的关系把问题化 4)模型求解:利用已知的数学方法来求解上一步所得到的数学问题,此时往往还要作出进一步的简化或假设。为数学问题,注意要尽量采用简单的数学工具。 5)模型分析:对所得到的解答进行分析,特别要注意当数据变化时所得结果是否稳定。 6)模型检验:分析所得结果的实际意义,与实际情况进行比较,看是否符合实际,如果不够理想,应该修改、补充假设,或重新建模,不断完善。 7)模型应用:所建立的模型必须在实际应用中才能产生效益,在应用中不断改进和完善。5、模型的分类 按模型的应用领域分类 生物数学模型 医学数学模型 地质数学模型 数量经济学模型 数学社会学模型 按是否考虑随机因素分类 确定性模型 随机性模型 按是否考虑模型的变化分类 静态模型 动态模型 按应用离散方法或连续方法 离散模型 连续模型 按建立模型的数学方法分类 几何模型 微分方程模型 图论模型 规划论模型 马氏链模型 按人们对事物发展过程的了解程度分类 白箱模型: 指那些内部规律比较清楚的模型。如力学、热学、电学以及相关的工程技术问题。 灰箱模型: 指那些内部规律尚不十分清楚,在建立和改善模型方面都还不同程度地有许多工作要做的问题。 如气象学、生态学经济学等领域的模型。 黑箱模型: 指一些其内部规律还很少为人们所知的现象。如生命科学、社会科学等方面的问题。但由于因素众多、关系复杂,也可简化为灰箱模型来研究。 6、数学建模应用 今天,在国民经济和社会活动的以下诸多方面,数学建模都有着非常具体的应用。 分析与设计 例如描述药物浓度在人体内的变化规律以分析药物的疗效;建立跨音速空气流和激波的数学模型,用数值模拟设计新的飞机翼型。 预报与决策 生产过程中产品质量指标的预报、气象预报、人口预报、经济增长预报等等,都要有预报模型。使经济效益最大的价格策略、使费用最少的设备维修方案,是决策模型的例子。 控制与优化 电力、化工生产过程的最优控制、零件设计中的参数优化,要以数学模型为前提。建立大系统控制与优化的数学模型,是迫切需要和十分棘手的课题。 规划与管理 生产计划、资源配置、运输网络规划、水库优化调度,以及排队策略、物资管理等,都可以用运筹学模型解决。

新型复合材料及其应用论文

纳米材料技术作为一门高新科学技术,纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文, 希望能对大家有所帮助!纳米材料与技术3000字论文篇一:《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高,因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性,具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性,引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一,纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料 一、 纳米材料的特性 当材料的尺寸进入纳米级,材料便会出现以下奇异的物理性能: 1、尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体的边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小,导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时,材料的磁性就会发生很大变化,如一般铁的矫顽力约为80A/m,而直径小于20nm的铁,其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中,不但可以改善聚合物的力学性能,甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应 一般随着微粒尺寸的减小,微粒中表面原子与原子总数之比将会增加,表面积也将会增大,从而引起材料性能的变化,这就是纳米粒子的表面效应。 纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044××1028013099从表1中可以看出,随着纳米粒子粒径的减小,表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中,这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应 微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化,这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用,如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等,都具有重要意义。 二、高聚物/纳米复合材料的技术进展 对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛,按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类: 1、高聚物/粘土纳米复合材料 由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区,其片层间距一般为纳米级,它不仅可让聚合物嵌入夹层,形成“嵌入纳米复合材料”,还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应,具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法,插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后,制成“嵌入纳米复合材料”,而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离,形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料 用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ,特别是近年来纳米级无机粒子的出现,塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高,而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由 发现,其直径比碳纤维小数千倍,其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高,脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂,而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa,比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 在电性能方面,碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比,碳纳米管有高的长径比,因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时,由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好,填入聚合物基体时不会断裂,因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明,在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级,从10-12s/m提高到了102s/m。 三、前景与展望 在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是:高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备,用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散,同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快,对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如:漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外,四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此,在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认,纳米材料由于独特的性能,使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景,纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用,粒子表面处理技术的不断进步,纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善,纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展,其应用前景会更加诱人。 参考 文献 : [1] 李见主编.新型材料导论.北京:冶金工业出版社,1987. [2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会. [3]rohlich J,Kautz H,Thomann R[J].Polymer,2004,45(7):2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二:《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》 【摘 要】作为一门高新科学技术,纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代,纳米科学得到迅速的发展,产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等,由此产生的纳米技术产品也层出不穷,并开始涉及汽车行业。 【关键词】纳米技术 包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展 纳米技术可应用在汽车的任何部位,包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如,在汽车车身部分,利用纳米技术可强化钢板结构,提高车体的碰撞安全性。另外,利用纳米涂料烤漆,可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分,利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面,利用纳米金属做为触媒,具有较高的转换效果。 由于纳米技术具有奇特功效,它在汽车上得到了广泛的应用,提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价,它不但决定着汽车的美观与否,而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外,还要求有优良的耐久性,包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中,作承受负载的填料,与骨架材料相互作用,有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明,将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中,可提高其机械性能,尤其可使抗划痕性能大大提高,而且外观好,利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中,可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。 纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料,加之其极微小颗粒的比表面积大,能在涂料干燥时很快形成网络结构,可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料,制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明,而且吸收紫外线,同时也可提高热稳定性,适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性,呈现出优异的物理性能:强度高,耐热性强,比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多,纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时,超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层,起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用,从而起到阻燃作用。 目前汽车设计要求规定,凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准,例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套,包裹线束的波纹管、胶管等,使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等,这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用,可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升,使塑料的物理性能得到明显改善。 抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力,因此这种塑料能够吸收和反射紫外线,比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后,其扩张强度损失仅为10%,如果作为暴露在外的车身塑料构件材料,能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中,可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成,可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单,广谱抗菌,24小时接触杀菌率达90%,无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品,它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用,只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用,能够完全填充金属表面的微孔,最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比,其极压可增加3倍-4倍,磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护,减小了磨损,使用寿命成倍增加。 另外,由于纳米粒子尺寸小,经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上,使机械转速加快、质量减小、稳定性增强,使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染,目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造,最大限度地促进汽油燃烧,使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为,汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后,可降低其油耗10%~20%,增加动力性能25%,并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%~80%。它还可以清除积碳,提高汽油的综合性能。更令人注意的是,纳米技术应用在燃料电池上,可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果,在室温常压下,约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放,故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中,橡胶助剂大部分成粉体状,如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言,纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂,而不再局限于使用炭黑或白炭黑,汽车中最大的改变即是,轮胎的颜色已不再仅限于黑色,而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上,新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异,例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域,随着纳米技术的进步,造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器,可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化,这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器,可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤,并对超标的尾气排放情况进行监控与报警,从而更好地提高汽车尾气的净化程度,降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功,产品整体性能超过国外的超微传感器,缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为,到2020年,纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高,导电性极强,兼具金属性和半导体性,强度比钢高100倍, 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料,使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气,并可做成燃料电池驱动汽车,储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。 结语 随着材料技术的发展,纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力,对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革,未来汽车技术的发展,有极大部分与纳米技术密切相关,纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言,纳米技术的有效运用,有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来,纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。 参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术,. [2]潘钰娴,樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版),2002. [3]周李承,蒋易,周宜开,任恕,聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术,2002,(1):18~21 纳米材料与技术3000字论文篇三:《试谈纳米技术及纳米材料的应用》 摘要:本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望,以供与大家交流。 关键词:纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年,著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品,这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初,德国科学家成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后,纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应,使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能,使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年,美国科学家成功地合成了碳纳米管,并发现其质量仅为同体积钢的1/6,强度却是钢的10倍,因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年,纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 纳米材料 纳米(nm)是长度单位,1纳米是10-9米(十亿分之一米),对宏观物质来说,纳米是一个很小的单位,不如,人的头发丝的直径一般为7000-8000nm,人体红细胞的直径一般为3000-5000nm,一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小,金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示,1埃相当于1个氢原子的直径,1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件:一是材料的特征尺寸在1-100nm之间,二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径,导致了高扩散率,它对蠕变,超塑性有显著影响,并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质,往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比,纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例 目前纳米材料主要用于下列方面: 高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中,力学性能提高约一个量级,还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤:起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂,可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals,德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场,已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金,该公司与用户合作,不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构,但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份,电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大,添加溶质并使其偏析在晶界上,以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应,可实现结构的稳定。例如,添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布,表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点,使管材的内涂覆,尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中,微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm,材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍,延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子,合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似,即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如,在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体,晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100~200nm,镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为~1GPa,拉伸韧性得到改善。另外,这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化,注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材,并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为:在1s-1的高应变速率下,延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向 经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索,现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子,纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测:不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。 近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向,如:(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势摘要:综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状,重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状。同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题,在此基础上展望了该复合材料的发展前景。关键词:SiCp /Al 复合材料; 制备方法中图分类号:TB333 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2011)12-0092-05Research Status and Development Trend of SiCP/Al CompositeZHENG Xijun, MI Guofa(College of Material Science and Engineer, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract:The development history, domestic and foreign research present situation of SiCP /Al composite wasintroduced, the research progress of preparation process for SiCP /Al composite were elaborated, the research on SiCP /Alcomposite was analyzed and the development prospect of the composite was put words:SiCp /Al composite; preparation methods收稿日期:2010-11-20作者简介:郑喜军(1982- ),男,河南西平人,硕士研究生,研究方向为材料加工工程;电话:;E-mail:《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术应用进行了广泛的关注和研究,从材料的制备工艺、组织结构、力学行为及断裂韧性等方面做了许多基础性的工作, 取得了显著的成绩。在美国和日本等国,该类材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟,在电子、军事领域开始得到实际应用。SiC 来源于工业磨料,可成百吨的生产,价格便宜,SiC 颗粒强化铝基复合材料被美国视为有突破性进展的材料, 其性能可与钛合金媲美,而价格还不到钛合金的1/10。碳化硅颗粒增强铝基复合材料是最近20 年来在世界范围内发展最快、应用前景最广的一类不连续增强金属基复合材料,被认为是一种理想的轻质结构材料,尤其在机动车辆发动机活塞、缸头(缸盖)、缸体等关键产品和航空工业中具有广阔的应用前景[5-7]。在1986 年,美国DuralAluminumComposites 公司发明了碳化硅颗粒增强铝硅合金的新技术, 实现了铸造铝基复合材料的大规模生产, 以铸锭的形式供给多家铸造厂制造各种零件[8-9]。美国Duralcan 公司在加拿大己建成年产11340 t 的SiC/Al 复合材料型材、棒材、铸锭以及复合材料零件的专业工厂。目前,Duralcan 公司生产的20%SiCp /A356Al 复合材料的屈服强度比基体铝合金提高75%、弹性模量提高30%、热膨胀系数减小29%、耐磨性提高3~4倍。美国DWA 公司生产的碳化硅增强复合材料随碳化硅含量的增加,只有伸长率下降的,其他性能都得到了很大提高。到目前为止,SiCp/Al 复合材料被成功用于航空航天、电子工业、先进武器系统、光学精密仪器、汽车工业和体育用品等领域,并取得巨大经济效益。表1 列举了一些SiCp/Al 复合材料的力学性能。目前国内从事研制与开发碳化硅颗粒增强铝复合材料工作的科研院所与高校主要有北京航空材料研究院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、国防科技大学等。哈尔滨工业大学研制的SiCw/Al 用于某卫星天线丝杆,北京航空材料研究院研制的SiCp/Al 用于某卫星遥感器定标装置[10-11]。国内到目前为止还没有出现高质量高性能的碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 虽然部分性能已达到国外产品的指标, 但在产品的尺寸精度上还存在不小的差距,另外制造成本太高,离工业化生产还有一段距离要走。2 铝基复合材料的性能特征(1)高比强度、比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的增强物,明显提高了复合材料的比强度和比模量, 特别是高性能连续纤维,如硼纤维、碳(石墨)纤维、碳化硅纤维等增强物,他们具有很高的强度和模量[1]。(2)良好的高温性能,使用温度范围大增强纤维、晶须、颗粒主要是无机物,在高温下具有很好的高温强度和模量, 因此金属基复合材料比基体金属有更高的高温性能。特别是连续纤维增强金属基基复合材料,其高温性能可保持到接近金属熔点,并比金属基体的高温性能高许多。(3)良好的导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积百分数, 一般在60%以上,因此仍保持金属的良好的导热、导电性能。(4)良好的耐磨性金属基复合材料,特别是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料具有很好的耐磨性。这是由于在基体中加入了大量细小的陶瓷颗粒增强物,陶瓷颗粒硬度高、耐磨、化学性能稳定,用它们来增强金属不仅提高了材料的强度和刚度,也提高了复合材料的硬度和耐磨性。(5)热膨胀系数小,尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强相碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数,特别是超高模量的石墨纤维具有负热膨胀系数, 加入相当含量的此类增强物可降低材料膨胀系数, 从而得到热膨胀系数小于基体金属、尺寸稳定性好的金属基复合材料。(6)良好的抗疲劳性和断裂韧性影响金属基复合材料抗疲劳性和断裂韧性的因素主要有增强物与复合体系制备工艺增强体含量(vol,%)拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiCP /2009Al 粉末冶金20 572 109 粉末冶金20 552 103 粉末冶金20 496 103 粉末冶金20 724 103 粉末冶金40 441 125 粉末冶金15 689 97 搅拌铸造20 350 98 无压浸渗30 382 125 表1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of aluminum matrixcomposite reinforced by SiC particle93Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月金属基体的界面结合状态、金属基体与增强物本身的特性以及增强物在基体中的分布等。特别是界面结合强度适中,可以有效传递载荷,又能阻止裂纹扩展,从而提高材料的断裂韧性。(7)不吸潮、不老化、气密性好与聚合物相比,金属性质稳定、组织致密,不存在老化、分解、吸潮等问题,也不会发生性能的自然退化,在空间使用不会分解出低分子物质而污染仪器和环境,有明显的优势。(8)较好的二次加工性能可利用传统的热挤压、锻压等加工工艺及设备实现金属基复合材料的二次加工。由于铝基复合材料不但具有金属的塑性和韧性,而且还具有高比强度、比模量、对疲劳和蠕变的抗力大、耐热性好等优异的综合性能。尤其在最近20 年以来, 铝基复合材料获得了惊人的发展速度,表2 列举了一些铝基复合材料的力学性能。3 主要应用领域 在航空航天及军事领域的应用美国ACMC 公司和亚利桑那大学光学研究中心合作,研制成超轻量化空间望远镜和反射镜,该望远镜的主镜直径为,仅重。ACMC 公司用粉末冶金法制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料还用于激光反射镜、卫星太阳反射镜、空间遥感器中扫描用高速摆镜等;美国用高体积分数的SiCp/Al代替铍材,用于惯性环形激光陀螺仪制导系统、三叉戟导弹的惯性导向球及管型测量单元的检查口盖,成本比铍材降低2/3;20 世纪80 年代美国洛克希德.马丁公司将DWA 公司生产的25%SiCp /6061Al 用作飞机上承载电子设备的支架,其比刚度比7075 铝合金约高65%;美国将SiCp/6092Al 用于F-16 战斗机的腹鳍, 代替原有的2214 铝合金蒙皮, 刚度提高50%,寿命从几百小时提高到8000 小时左右,寿命提高17 倍,可大幅度降低检修次数,提高飞机的机动性,还可用于F-16 的导弹发射轨道;英国航天金属及复合材料公司(AMC)采用高能球磨粉末冶金法研制出高刚度﹑ 耐疲劳的SiCp/2009Al, 成功用于Eurocopter 公司生产的N4 及EC-120 新型直升机[12];采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al 作为印刷电路板芯板用于F-22“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上, 以代替包铜的钼及包铜的锻钢,可使质量减轻70%,同时降低了电子模板的工作温度;SiCp/Al 印刷电路板芯板已用于地轨道全球移动卫星通信系统; 作为电子封装材料,还可用于火星“探路者”和“卡西尼”土星探测器等航天器上。美国采用高体积分数SiCp /Al 代替Cu-W 封装合金作为电源模块散热器,已用于EV1 型电动轿车和S10 轻型卡车上;美国将氧化反应浸渗法制备的SiC-Al2O3/Al 作为附加装甲,用于“沙漠风暴”地面进攻的装甲车;美国GardenGrove 光学器材公司用SiCp/Al 制备Leopardl 坦克火控系统瞄准镜。 在汽车工业中的应用由山东大学与曲阜金皇活塞有限公司联合研制的SiCp /Al 活塞已用于摩托车及小型汽车发动机;自20 世纪90 年代以来, 福特和丰田汽车公司开始采用Alcan 公司的20%SiC/Al-Si 来制作刹车盘;美国Lanxide 公司生产的SiCp/Al 汽车刹车片于1996年投入批量生产[13];德国已将该材料制作的刹车盘成功应用于时速为160km/h 的高速列车上。整体采用锻造的SiCp/Al 活塞已成功用于法拉利生产的一级方程式赛车。 在运动器械上的应用BP 公司研制的20%SiCp/2124Al 自行车框架已在Raleigh 赛车上使用;SiCp /Al 复合材料可应用于自行车链轮、高尔夫球头和网球拍等高级体育用品;在医疗上用于假体的制造。4 制备及成型方法一般来说, 根据铝基体状态的不同,SiCp/Al 的制备方法大致可分为固态法和液态法两类。目前主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法和挤压铸造法。 粉末冶金法粉末冶金法又称固态金属扩散法,该方法由于克增强相/ 基体增强相含量拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiC/Al-4Cu 15 476 92 /ZL101 20 375 101 /ZL101A 20 330 100 /6061 25 517 114 /2124 25 565 114 / 20 226 95 /Al 26 387 112 -表2 金属基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of metal matrix composite[1]94《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术服了碳化硅颗粒与铝合金熔液润湿困难的缺点,因而是最先得到发展并用于SiCp/Al 的制备方法之一。具体制备SiCp/Al 的粉末冶金工艺路线有多种,目前最为流行和典型的工艺流程为:碳化硅粉末与铝合金粉末混合一冷模压(或冷等静压)一真空除气一热压烧结(或热等静压)一热机械加工(热挤、轧、锻)。粉末冶金法的优点在于碳化硅粉末和铝合金粉末可以按任何比例混合,而且配比控制准确、方便。粉末冶金法工艺成熟,成型温度较低,基本上不存在界面反应、质量稳定,增强体体积分数可较高,可选用细小增强体颗粒。缺点是设备成本高,颗粒不容易均匀混合,容易出现较多孔隙,要进行二次加工,以提高机械性能,但往往在后续处理过程中不易消除;所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制,粉末冶金技术工艺程序复杂,烧结须在在密封、真空或保护气氛下进行, 制备周期长, 降低成本的可能性小,因此制约了粉末冶金法的大规模应用。 喷射沉积法喷射沉积法是1969 年由Swansea 大学Singer教授首先提出[14],并由Ospray 金属有限公司发展成工业生产规模的制造技术。该方法的基本原理是:对铝合金基体进行雾化的同时,加入SiC 增强体颗粒,使二者共同沉积在水冷衬板上, 凝固得到铝基复合材料。该工艺的优点是增强体与基体熔液接触时间短,二者反应易于控制;对界面的润湿性要求不高,可消除颗粒偏析等不良组织, 组织具有快速凝固特征;工艺流程短、工序简单、效率高,有利于实现工业化生产。缺点是设备昂贵,所制备的材料由于孔隙率高而质量差必须进行二次加工, 一般仅能制成铸锭或平板; 大量增强颗粒在喷射过程中未能与雾化的合金液滴复合, 造成原材料损失大, 工艺控制较复杂,增强体颗粒利用率低、沉积速度较慢、成本较高。 搅拌铸造法搅拌铸造法的基本原理[15-17]:依靠强烈搅拌在合金液中形成涡漩的负压抽吸作用, 将增强体颗粒吸入基体合金液体中。具体工艺路线:将颗粒增强体加入到基体金属熔液中, 通过一定方式的搅拌与一定的搅拌速度使增强体颗粒均匀地分散在金属熔体中,以达到相互混合均匀与浸润的目的,复合成颗粒增强金属基复合材料熔体。然后可浇铸成锭坯、铸件等使用。该方法的优点是:工艺简单、设备投资少、生产效率高、制造成本低、可规模化生产。缺点是:加入的增强体颗粒粒度不能太小, 否则与基体金属液的浸润性差, 不易进入金属液或在金属液中容易团聚和聚集;普遍存在界面反应,强烈的搅拌容易造成金属液氧化,大量吸气及夹杂物混入,颗粒加入量也受到一定限制,只能制成铸锭,需要二次加工。 挤压铸造法挤压铸造法是首先把SiC 颗粒用适当的粘结剂粘结,制成预制块放入浇注模型中,预热到一定的温度,然后浇入基体金属液,立即加压,使熔融的金属熔液浸渗到预制块中,最后去压、冷却凝固形成SiCp/Al。该方法的优点是:设备较简单且投资少,工艺简单且稳定性较好,生产周期短,易于工业化生产,能实现近无余量成型,增强体体积分数较高,基本无界面反应。缺点是容易出现气体或夹杂物,缺陷比较多,需增强颗粒需预先制成预成型体, 预成型体对产品质量影响大,模具造价高,而且复杂零件的生产比较困难。5 SiCp /Al 复合材料发展的建议与对策SiCp /Al 复合材料作为一种新的结构材料有着广阔的发展前景, 但要实现产业化还需做大量的研究工作。除了要对SiCp/Al 复合材料的制备工艺、界面结合状态、增强机制等方面的内容做进一步研究,其相关领域的研究及发展也应给予重视。 现有制备工艺进一步完善和新工艺的开发现有工艺制备方法虽然已经成功制造了复合材料,但很难用于工业化生产且尚处于实验室研究阶段[18]。SiC 颗粒存在于铝液中,使金属液粘度提高,流动性降低,铸造时充填性变差,当颗粒含量增加至20%或在较低温度(<730℃)时,流动性急剧降低以致于无法正常浇注。另外,SiC颗粒具有较大的表面积, 表面能较大,易吸附气体并带入金属液中,而金属液粘度大也易卷入气体并难以排出,产生气孔缺陷。因此,对现有工艺的进一步完善和新工艺的开发成为下一步研究工作的主要任务。 后续加工工艺的研究金属基复合材料的切削加工、焊接、热处理等后续加工工艺的研究较少,成为限制其应用的瓶颈。高强度、高硬度增强体的加入使金属基复合材料成为难加工材料[18-19],而由于增强体与基体合金的热膨胀系数差异大引起位错密度的提高, 也使金属基复合95Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月材料的时效行为与基体合金有所不同[20]。另外,增强体影响焊接熔池的粘度和流动性, 并与基体金属发生化学反应限制了焊接速度, 给金属基复合材料的焊接造成了极大困难。因此, 解决可焊性差的问题也成为进一步研究的主要方向。 环境性能方面的改善金属基复合材料的环境性能方面的研究, 即如何解决金属基复合材料与环境的适应性, 实现其废料的再生循环利用也引起了一些学者的重视, 这个问题关系到有效利用资源,实现社会可持续发展,因此, 关于环境性能方面的研究将是该领域今后研究的热点。由于铝基复合材料是由两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合在一起形成一类新的多相材料, 其回收再利用的技术难度要比传统的单一材料大得多。随着铝基复合材料的批量应用,必然面临废料回收的问题,通过对复合材料的回收再利用, 不但可减少废料对环境的污染还可减低铝基复合材料的制备成本、降低价格,增加与其他材料的竞争力,有利于促进自身的发展。文献[21]配制了混合盐溶剂, 采用熔融盐法成功地分离出颗粒增强铝基复合材料中的增强材料,研究结果表明,利用该技术处理颗粒增强铝基复合材料, 其回收利用率可达85%。6 结语与铝合金基体相比, 铝基复合材料具有更高的使用温度、模量和强度,热稳定性增加及更好的耐磨损性能,它的应用将越来越广泛。然而,在目前的研究中仍然存在许多疑问和有待解决的问题, 例如怎样去克服铝基复合材料突出的界面问题, 并且力求研究结果有助于改善生产应用问题; 在制备过程前后, 怎样通过热处理手段来改善成品的各方面性能;如何利用由于热失配造成的内、外应力使材料服役于各种环境。此外,原位反应中仍不免其他副反应夹杂物存在, 同时对增强体的体积分数也难以精确控制,这些都是亟待研究解决的问题。参考文献:[1] 于化顺.金属基复合材料及其制备技术[M].北京:化学工业出版社,2006.241.[2] 吴人洁.复合材料[M].天津:天津大学出版社,2000.[3] 沃丁柱.复合材料大全[M].北京:化学工业出版社,2000.[4] 毛天祥.复合材料的现状与发展[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2000.[5] 赫尔(Hull, D).复合材料导论[M].北京:中国建设工业出版社,1989.[6] 尹洪峰,任耘,罗发.复合材料及其应用[M].陕西:陕西科学技术出版社,2003.[7] 汤佩钊.复合材料及其应用技术[M].重庆:重庆大学出版社,1998.[8] 张守魁,王丹虹.搅拌铸造制备颗粒增强复合材料[J].兵器材料科学与工程,1997,20(6):35-391.[9] 韩桂泉,胡喜兰,李京伟.无压浸渗制备结构/ 功能一体化铝基复合材料的性能及应用[J].航空制造技术,2006(01):95.[10] 李昊,桂满昌,周彼德.搅拌铸造金属基复合材料的热力学和动力学机制[J].中国空间科学技术,1997,2(1):9-161.[11] 桂满昌,吴洁君,王殿斌,等.铸造ZL101A/SiCp复合材料的研究[J].铸造,2001,50(6):332-3361.[12] 任德亮,丁占来,齐海波,等.SiCp /Al 复合材料显微结构与性能的研究[J].航空制造技术,1999,(5):53-551.[13] Clyne T W,Withers P J.An Introduction to Metal MatrixComposites [M].London:Cambridge University Press,1993.[14] Lee Konbae.Interfacial reaction in SiCp /Al composite fabricatedby pressureless infiltration [J].Scripta. 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文关键词:金属基复合材料有效性能结构拓扑优化论文摘要:金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点,具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。由于制作工艺相对容易,和价格低廉,颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值,金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用,随着其价格的不断降低,它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来越广。为此全球各大公司和研究机构对它的研究和应用开发正多层次大面积地展开。笔者阅读了大量相关文献,进而综述了近些年来国内外学者对金属基复合材料的研究,具有一定的现实意义。一、颗粒随机分布金属基复合材料有效性能研究九十年代中期Povirk, Gusev等人就研究证明了可以用一个有限体积的代表体元来代替整体复合材料,模拟其细观结构,从而建立复合材料的宏观性能同其组分材料性能及细观结构之间的定量关系。随着计算机技术的高速发展,数值分析方法在复合材料力学分析中成为不可缺少的工具,在做计算数值模拟时,建立合适的数学模型,是进行数值模拟计算复合材料等效性能的基础。基于有限元法的多尺度等效性能计算是目前一种行之有效的研究复合材料细观结构与宏观力学行为之间关系的重要方法。采用这种方法的前提是建立复合材料的有限元模型,包括随机颗粒分布区域的几何建模和网格剖分,然后才能进行多尺度计算。对于复合材料等效性能计算的数值方法,国内外已经发展了名目繁多的各种数值方法。一般来说,可以分为反分析法、直接分析法。其中反分析法实质就是根据现场观测结果,来反演复合材料力学参数。反分析法主要依赖于材料程的实测位移、本构模型以及材料参数的假定。由于现场观测资料的获取受客观条件影响和对复合材料认识上的不足,往往造成模型和材料参数假定与实际差异很大,因而该方法在实际应用中遇到了一些困难。为此,人们试图选择另一种途径---直接分析法来预测复合材料的力学参数。由于离散元元方法没有很好解决对复合材料离散后的计算结果的误差,因此基于离散单元法计算宏观力学参数的研究较少目前主要是基于有限元法的数值分析法,其计算过程是首先建立颗粒材料的统计模型,然后模拟出不同尺度的复合材料"试件";这样得到的复合材料"试件",可以视为由基体和增强颗粒两部分组成,其力学参数可以在实验室分别确定,然后应用有限元方法进行分析,进而得到颗粒统计力学参数即。这一方法计算结果的正确性取决于颗粒统计模型的正确性以及有限元算法的合理性,这一过程虽然有误差,但是误差不会比原位实测更大。该方法的不足之处在于为避免尺寸效应,模拟不同尺度"试件"时,增加了计算成木,并且当计算尺度增大时,"试件"内的颗粒数目明显增加,给有限元的剖分和计算带来了困难。还有学者基于有限元方法,基于等效观点,对颗粒增强复合材料的等效性能进行了研究,即根据一定的等效原则,宏观地考虑颗粒对材料力学特性的影响,将整个颗粒增强复合材料均匀化、连续化,然后用有限元计算得到等效力学特性.按等效方式来分,主要有材料参数等效法、能量等效法等,这些等效方法有其适用的一面,但仍有一定局限性,例如等效体的尺寸效应问题等.关于材料参数的均匀化理论.作为一种研究复合材料宏观性质的新方法,数学家们已进行了大量的研究,例如、等针对小周期结构问题的渐进分析,给出了均匀化材料系数的概念;等对具有小周期结构的均匀化理论和一阶渐进分析理论进行了深入研究;和陈志明等在此基础上给出了一阶渐进展开有限元的理论估计;崔俊芝等针对小周期结构提出了双尺度祸合算法。针对具有对称性的基本胞体给出了高阶渐进展式和有限元估计,并把此方法运用到工程计算中,从而使的均匀化从理论分析进入了数值计算。阶段和实际应用阶段,使得微观构造十分复杂的非均质材料的宏观力学参数计算成为现实,并且给出了计算周期性编制复合材料的等效力学参数的双尺度方法。在进行等效计算时,首先需建立材料的单胞模型,如二维单胞模型、二维多颗粒单胞模型、三维单胞模型、三维多颗粒单胞模型及代表体单元模型。武汉理工大学的瞿鹏程教授等,根据扫描电镜试样截面细观图,建立了有限元模型,并且成功预测出了SiC颗粒增强Al基复合材料等效弹塑性力学性能特征曲线。Soppa根据体积含量10%Al2O3,增强6061Al基复合材料的实验细观图,构件有限元分析模型,观察残余热应力对PRMMCs变形和破坏的影响。Han等人采用三维多颗粒单胞模型研究PRMMCs的力学性能和裂纹的产生。二、复合材料微结构拓扑优化研究结构拓扑优化是结构形状优化的发展,是布局优化的一个方面。当形状优化逐渐成熟后,结构拓扑优化这一新的概念就开始发展,现在拓扑优化正成为国际结构优化领域一个最新的热点。以Roderick Lakes(1987,1993)提出的具有负泊松比系数的泡沫材料以及对通过不同组分材料的复合可以获得任何单相材料无法比拟的极端材料特性(如零膨胀系数、零剪切性能)新发现的阐述为标志,材料微结构的优化设计被纳入拓扑优化领域。特别是由Sigmund于九十年代中期提出来的,现在己经成为材料研究领域的前沿课题之一。而在2002年的第9届AIAA年会上Kalidindi等人提出了"微结构灵敏设计(MSD-Microstructure Sensitive Design)"概念,进一步完善与发展了微结构构型与组分优化设计的思想与体系。这些开创性的工作为复合材料与结构的拓扑优化设计奠定了坚实的基础,进一步促进了材料微结构的优化设计。复合材料的宏观性能可由微结构单胞使用均匀化技术得到,通过对微结构单胞进行拓扑优化设计可获得具有良好特性的复合材料,例如负的泊松比、负的热膨胀系数、零剪切性能以及良好压电特性的压电材料。对单胞的拓扑优化设计,问题可分为两类:一是满足本构模量等于给定值的最小体积百分含量问题;二是满足一系列体积约束和对称条件的极值材料常数问题。Silva基于均匀化方法展开了具有极端性能的二维和三维压电材料的优化设计;国内袁振、吴长春进行了极端性能的弹性材料优化设计,杨卫等采用优化准则法进行具有特定性能的微结构设计,实现了具有负泊松比的材料设计。基于传热性能的微结构优化设计目前还处于初期阶段,张卫红等基于均匀化方法进行材料的热传导性能预测,在给定材料用量下进行复合材料的设计,得到具有极端热传导性能的复合材料。拓扑优化兼有尺寸优化和形状优化的复杂性,微结构最终拓扑形式是未知的。以最小柔度作为目标函数的微结构拓扑优化而得到的蜂窝状结构,为标准的规则正六边行蜂窝结构。三、小结金属基复合材料是近年来迅速发展起来的一种高技术新型工程材料,以其优越的性能受到国内外的高度重视。SiC颗粒增强铝基复合材料是目前复合材料中最引人注目的体系之一,不论是在理论上还是在实验上均是理想的复合材料研究对象。本文综述了国内外对金属基复合材料的有效性能研究和复合材料微结构拓扑优化,对金属基复合材料研究具有一定的知道意义。

计算机及其应用毕业论文

随着科学技术的持续深入发展和我国经济水平不断提高,计算机的普及程度也在迅速扩充套件,计算机应用技术已经被广泛应用到各行各业中,并为这些行业的发展带了史无前例的推动作用。下面是我为大家整理的有关计算机应用毕业论文,供大家参考。

摘要:计算机应用基础不仅是技工院校计算机专业的核心课程,也是其他各个专业的基础课程。通过该课程的学习,可以有效地奠定技校生的计算机能力基础。因此,本文提出,教师在教学过程中应以培养学生计算机应用能力为出发点,采用专案驱动的教学模式,以实现教学目标。

关键词:计算机;基础;专案化

随着我国IT产业升级换代的步伐不断加快,企业对计算机专业技术人才的要求越来越高。一方面要求技工院校的毕业生必须具有扎实的计算机理论知识基础,另一方面在此基础上学生还应具备一定的语言程式设计、网页设计、区域网组建与维护能力,这就给当前的技工院校的计算机教学提出了新的课题。从最近几年毕业生的就业跟踪调查反馈中可以发现,不少学生由于计算机基础薄弱,直接影响到其在企业的上岗能力,更是影响到其后续的职业发展。因此,改进目前技工院校的计算机应用基础的教学已迫在眉睫。笔者学院经过几年的摸索与实践,逐步确立了专案化教学的模式。通过考核学生参加全国计算机等级考试的合格率,以及学生的就业上岗情况,我们发现专案化模式达到了预期的教学目标,学生的计算机应用技能均能得到极大的提升。

一、专案化教学模式

作为技工院校课程体系中重要一环的计算机基础教育,在以往的教学模式中始终存在着一个“误区”,即技校生只要掌握简单的操作技能即可,这就导致教师在教学过程中缺乏一个完整的体系,学生的计算机应用能力无法得到全面的发展。而专案化教学则是在充分掌握技校生的实际能力综合素质的基础上,结合不同专业对学生必需的计算机应用能力的要求,将教学内容分成若干个专案,每个专案均以实用为目的,理论部分简单明了,应用部分详细实用,这样就使得整个教学体系完整、结构清晰,教学双方可以根据各自的需求有针对性地组织、开展教学,从而有利于人才培养目标的实现。

二、采用专案化模式的现实意义

1.突出了计算机基础教学

技工院校由于其自身的人才培养定位,使学生掌握扎实的计算机应用技能成为其主要的教学目标。但受制于实际学制,学生在校学习时间短,采用专案化教学模式,则可以在最短的时间内使学生掌握足够的应用技能。

2.激发学生的学习兴趣

兴趣是技校生学好计算机以及专业知识的关键因素。但不少学生对计算机基础知识缺乏兴趣,将计算机基础的教学内容与学生的专业实际相结合,以一个个专案任务逐步地使学生体会到完成后的成就感,从而有效地激发了学生学习计算机基础的兴趣。

3.理实并举

近年来不少技工院校的计算机专业教师已经发现没有必需的计算机理论基础,那些“时髦”的专业技能终究是“无本之木”“无源之水”。因此,我们的每一个专案不仅要包括学生应该掌握的理论知识,同时还应配备相应的实训内容,这样既能便于教师的备课,还能便于学生巩固知识,更能便于学生课外自学。

三、技工院校计算机应用基础专案化教学实践

1.合理设定专案

在充分考虑当前技校生的实际学习需求以及将来就业需要的前提下,我们将计算机应用基础的教学内容与全国计算机等级考试一级MSOffice考点相结合,分别设定了掌握计算机基础知识、应用中文WindowsXP作业系统、应用文书处理软体Word2003、应用电子表格软体Excel2003、应用简报制作软体PowerPoint2003、掌握计算机网路基础知识等专案。每个专案都有重点提示和比较经典的习题,便于学生掌握所学内容。

2.任务驱动

根据技校生的兴趣点,我们在每个专案里又布置不同的任务,让学生在完成任务的过程中逐步形成科学思维的方式以及发现、分析、解决问题的能力。如在“应用简报制作软体PowerPoint2003”这一专案中,我们布置了认识PowerPoint2003、掌握简报的基本操作、编辑幻灯片、新增幻灯片中的物件、修饰简报、放映与列印简报等任务,并以例项为主线,使学生在应用例项的制作过程中掌握计算机的操作技能。

3.科学考核

以往计算机应用基础的考核主要采用理论考试的模式,有的则采用理论+实训的模式。由于技校生的生源素质参差不齐,考核方式采取“分层考核”,区别对待的方法。对基础薄弱的学生,考核他们掌握教师课堂所讲授内容的情况以及基本操作的正确步骤;对基础较好的学生则在此基础上,要有意识地扩充套件、提高,这样就能实现以考核促教学、以考核促实训的良好局面。

四、小结

总之,技工院校的计算机基础教学应遵循因材施教的教学原则,灵活运用专案+任务驱动的理实一体化模式来保证教学目标的实现。

【摘要】随着社会现代化程序的不断发展和科学技术的日益更新,计算机的应用变得越来越广泛。大专教学主要是为了培养学生的实际操作能力,提升学生在社会中的适应力,那么大专计算机应用基础课程就要更加的注重对学对学生解决问题技巧的提升,提升学生的创新意识。本文主要是对目前大专计算机应用基础课程的教学现状进行分析,并提出几点具体提升教学效率的策略和手段。

【关键词】大专;计算机应用基础课程;教学策略

计算机技术是适应时代发展和需要的一种新兴的技术手段,对于社会的发展具有积极的价值意义[1]。大专计算机基础课程有助于为社会培养更多的先进人才,满足社会发展的需求,但是在目前的大专计算机教学中还存在一些缺失和弊端,影响着大专计算机应用基础课程教学效率的提升和学生实际掌握计算机应用技术的提高。

一、大专计算机应用基础课程教学中存在的问题

1.教学方法落后。

传统教学观念和教学方式的影响一直是影响教学成效提成的阻碍,在大专计算机应用基础课程的教学中一些教师的教学方法太过于陈旧,还是一些简单的理论灌输,忽略了学生身心发展的需要和教学的最终目的。大专计算机应用基础课程更加注重于对学生实践能力和解决问题能力的增强,但教师的这一教学方式不利于学生能力的提高和应用能力的增强。

2.学生的积极性不高。

大专学生由于本身的文化水平和一些本科的院校存在一些差距,自控能力不强,另外再加上教师在讲课的过程中方法过于陈旧,导致学生的兴趣不高[2]。在课堂上缺乏自主的学习能力和思考能力,创新意识不强,并且自身没有明确的学习目标和人生目标,从而导致了整体学习效率的低下。

3.课程内容缺乏系统的联络。

目前在大专计算机应用基础课程的学习中各个知识模组之间的联络性不强,再加上学生本身自我能力水平的限制导致对一些知识无法做到自主的联络和整合,久而久之导致了各种知识过于分散,在对于知识的应用上面容易存在一些遗漏和忘记,在进行具体的操作时也无法将所学的知识合理的使用,从而降低了课堂教学的效率和知识的实用性。

二、大专计算机应用基础课程教学策略研究

1.不断的优化教学方法。

在大专计算机应用基础课程的教学中应该根据学生和社会发展的特点来不断的优化教学的方法,以此来更好的迎合学生的需求。例如在教学的过程中改变单一的教学模式,在一项知识的学习之后教师可以在班级内设立小型的技术比赛,检验学生学习的成效,同时也提升学习对课程学习的积极性。另外还可以为学生创立更多的实践机会,多去参加一些校外的实践活动,以提升学生实际的操作能力和解决问题的能力。

2.确定明确的教学目标。

教学目标的明确有助于保障计算机应用基础课程教学的顺利开展。无目标的教学往往是比较被动和杂乱的,所以教师应该明确自己的教学目标,对每一项知识让学生掌握的程度和学生达到的效果进行严格的规定,尽量的将教学掌握在自己的计划之中。要以社会的需求为主要的教学目标,使学生在进入社会之后更加的具有优势。另外还要在教学的过程中鼓励学生自身树立明确的目标,使学生对自己进行一个合适的定位,以做好进入社会的准备,增强对计算机应用技术的掌握程度。

3.因材施教,提升教学效率。

教师在进行计算机基础课程教学的过程中根据学生身心发展的差异和特点进行针对性的教育也是目前的有效教学策略之一。学生自我的差异导致对知识的接受能力上面存在一定的差距,如果在计算机的教学中教师对于有着自身差异的学生还是采取相同的教学方式,那么对于班级内的一部分学生是不太适合的。所以教师应该根据学生的成绩、性格等选择适合学生的学习方式[3]。另外计算机应用基础课程教师还要在课下的时候和学生多沟通、交流,以此来透视学生的内心,明白学生在学习的时候存在的一些缺失和不足,从而有助于在课堂上实施针对性的教学,提升教学的效率,优化教学策略。

4.提升教师的整体水平。

教师的整体素质直接影响着教学策略的有效开展和教学效率的提升,大专计算机应用基础课程的教学中应该对该专业的教师进行整体素质的不断提升,完善教师队伍的建设。学校应该对一些在职的教师进行专业的提高和培养,根据社会技术的发展优化教师队伍,使教师在自身的知识内容上面迎合时代发展的要求,并扩宽教师的知识面。在高素质队伍的支援下,学生对计算机应用基础课程的掌握才会更加的全面,学习效果更加的高效。

5.建立良好的师生关系。

良好的师生关系是保障教学顺利进行的基础。在教学活动中,学生某一门学科学习的兴趣和积极性完全取决于是否喜欢这门学科的老师,所以教师要根据学生的这个特点并对其进行有效的利用,用自己的幽默或者是人格魅力来吸引住学生,让学生喜欢上自己,以此来增强学生对于计算机应用基础课程的兴趣和学习的积极性[4]。

结束语

由上文可知大专计算机应用基础课程的学习对于学生实践能力的提升有着积极的意义,它更加注重于对学生实际解决问题能力的培养。针对目前教学中存在的一些问题需要教师在今后不断的优化教学方法,明确教育目标针对学生的特点因材施教,另外还要做到自身素质的不断提升,这样才可以更好的优化教学的策略,提升教学的效率,促进大专学生对计算机的应用能力和实际操作水平。

参考文献:

[1]赖薇.试论大专计算机应用基础课程教学改革[J].计算机光碟软体与应用,2013,19:244+246.

[2]陈宁宁.中职计算机应用基础迁移教学策略研究[D].辽宁师范大学,.

[3]郑康林.试论大专计算机应用基础课程教学改革[J].电子制作,2014,23:98+58.

[4]郑秀辉.中职学校计算机应用基础课程有效教学的研究[D].河北大学,.

计算机应用技术的毕业论文怎么写?学术堂给了九条建议:1、写论文是个系统工程.跟写paper不一样,所以从一开始就要有个整体思维和计划,比如文献管理,文献索引,数据管理,表格图片管理等等.建议一开始就建立一个文件夹,里面包括各个方面的子文件夹,分门别类,系统管理,事半功倍.2、写作讲究一气呵成.看很多人写论文,今天写了半页,明天写了几百字,痛苦至极.写之前莫不如先思考,理清思路,然后再动笔.有时候写顺了,一两天写出一个paper来都不奇怪.3、不要期待一稿定乾坤.写论文最重要的是第一稿,因为从无到有是最艰难的,第一稿出来之后再修改,无论修改意见多么尖锐和繁多,都不会太难.俗话说百炼成钢,论文也一样,往往最终稿跟第一稿相比总是面目全非的.所以,对于第一稿,要快,而不是要精.4、不要着急生成bibliography文献列表.因为这个文献列表一旦插入进来,在改动的时候总会一遍又一遍的更新,有的时候word也会崩溃,导致论文保存不当或者丢失.如果用endnote之类的软件,写的时候,在插入文献的地方用{作者名,年份等信息},最后一起生成列表就好.5、论文跟paper的思路还是有区别的.对于论文来说,精炼并不是最主要的要求,详实最重要.而对于paper,精炼最重要,因为杂志往往有字数限制而且精炼的文字会更被杂志青睐.所以,在写论文的时候,一定要力求详尽,尤其是第一稿,之后修改的时候可以略作删减.6、你总会发现,word会时不时"出问题".比如目录格式为什么总不对,为什么目录"只更新页码"的选项没有了,横页上怎么在左边插入页码,页脚的页码如何自定义,如何区分插入分页符和分节符等等.记住,一旦遇到类似问题,要第一时间弄清楚并解决.不是Word设计的有问题,是你还不会使用它.大部分时候,网上搜一下问题就解决了.这样这些问题就不会在后期困扰你.7、及时与导师沟通论文的写作进度和要求.每个导师都有不同的习惯,比如我在香港的导师非全稿不看,而现在的德国老板让我写完一章她就改一章.最终质量控制都在导师手里,所以沟通最重要.8、把论文当做你严谨科研的起点.大家都知道,论文没人看,就算最后存档在图书馆,可能永远也没有人看.但是,论文的写作过程中收获是写paper无法比拟的,论文写作的机会不多,也就是说,系统写一个作品的机会不多(那些可以出书的大牛略过哈).写paper多了,你会发现其实paper很好写,都是一个套路,论文则不然,论文太多系统的东西,方方面面十分广泛.所以,如果你将来真的打算做一个严谨的科学工作者,那么请认真的写好你的论文,就算它将来没有人翻阅.而且论文往往很长,而大部分都不愿意读自己写的东西,以至于论文很多地方可能自己都没有读过.9、论文文件命名.这是个小问题,每个人可能习惯都不同.我有个小建议,就是用论文名称_Version 年月日.比如AAA and BBB_V2_20130501.这里版本号很重要.有时候我们经常只放时间,但是到头来你会发现其实时间不重要,因为最终你浏览文件夹肯定要按照修改时间排序,而且很多时候去找以前的文件,时间你已经记不清了.这样版本就很有用,第一版是初稿,第二版是改过一次的,以此类推.当然,在时间后面还可以加上修改人的名字,证明是谁改过的等等.

计算机毕业论文

时间稍纵即逝,充满意义的大学生活即将结束,毕业生要通过最后的毕业论文,毕业论文是一种有准备、有计划、比较正规的、比较重要的检验大学学习成果的形式,那么问题来了,毕业论文应该怎么写?以下是我精心整理的计算机毕业论文,欢迎阅读与收藏。

摘要 :

近年来,随着计算机网络技术的迅速发展,全球已经步入信息化时代。人类对计算机的深入应用,使得计算机成为世代的宠儿。由于价格的降低,使得每个人都有自己的办公电脑。不仅便利了大家的生活,而且提高了工作效率,很多企业都选择信息化办公,提高企业的工作效率,降低运营成本,最终提高了企业的利润。当然我们在进信息化办公的同时,也要对计算机的应用进行关注。只有将计算机的应用更加深入,才能更好地进行信息化办公。本文将介绍如何利用计算机技术实现企业的信息化,为企业的信息化办公提高一些参考资料。

关键词 :

计算机技术;企业信息化;办公;网络技术

由于全球已经进入网络化时代,计算机技术在企业中也得到了极大的欢迎,因为利用计算机技术可以帮助企业提高工作效率,降低办公成本,节约人力资源,从而实现企业利润的最大化。现今社会的发展导致市场经济越来越激烈,企业为了能够在市场中站稳脚步,谋求更大的生存空间,就需要提高自身的发展,完善自身的管理。利用计算机技术来实现,极为稳妥。根据相关研究发现,企业还可以借助电子商务平台为客户提供网上咨询服务,有些企业还可以实现远程办公,提高员工的工作效率与工作热情,为企业带来更高的利润收入。我国目前的建筑设计存在着很多问题,由于市场的竞争,科技的进步都在不断地发展,但是管理体制也逐步走向完善阶段。但是由于建筑水平的进步太快,而导致建筑设计跟不上社会的发展,这种情况下,导致了一系列问题的发生。然而,建筑企业高层对建筑设计的方面不是很重要,管理水平也跟不上科技的进步,一直采取以前的设计方案,管理方案,导致劳动效率极低,资源浪费严重。其次,人员问题,建筑设计应该是由专门的设计人员负责,但是在很多建筑企业中,设计不是由专门的人员来负责,而是掌握在建筑企业高层的手中。就是,建筑设计师只负责设计,高层进行审批的局面。最后,就是设计师,操作人员,极其其他职工自身水平不够,缺乏基本的知识和经验。建筑设计师缺乏责任心这个问题很严重,他们对建筑设计追求不够完美,做事不够严谨,导致资源的浪费和重复施工现象严重,最终使得建筑企业的利润大打折扣。

1企业信息化发展概述

对企业信息化的认识

在经济高速发展的今天,计算机应用技术改变了人类的日常生活,网络技术的飞速发展带来了极大的经济效益,也改变了企业的日常办公方式,节约了企业的人力物力财力,提高了企业利润。因此信息化办公成为企业必不可少的一部分,对于计算机的应用也更为深入。企业为了更好的发展生产力必须要搜集相关的资料,因为这些可以提高企业在市场上的竞争力,然而企业的信息化管理就可以方便地实现资料的搜集与管理。企业可以利用现代的先进技术对信息资源进行综合管理,对资源进行合理的调配。计算机信息管理技术主要是用来替代之前人力进行操作的任何形式的数据资料,报表,财务统计,信息查找等。随着计算机技术的迅速发展,众多企业也纷纷简历自己的信息管理系统,企业之间的沟通交流也更多的使用电子信息交换技术。有相关研究表明,到2013年,我国网民数量超过六亿,使用互联网的企业也超过90%,而大型企业则全部接入互联网。这些数据表明,我国企业办公都走向了信息化,计算机技术也对人们的生活,学习,工作方式都带来了巨大的影响,企业也对计算机技术的应用越来越多,但是信息化发展水平还不是很乐观。

企业信息化的目的

企业信息化的目的就是为了提高企业的利润,也就是从某种程度上来说,就是开源,节流。其根本原因就是企业素质的提升,企业素质的好坏直接影响着企业的业绩,两者之间相辅相成,当然在不同的时期,二者有着不同的内容。现今社会,信息化时代已经成为当今社会的名词,企业的素质直接体现在信息技术的运用上,资源储备量,信息的管理方式都代表着企业的核心竞争力。企业的创新能力,服务质量还有供货速度都影响着用户的满意度,因为有了更多的对比,使得用户也格外挑剔,所以用户的满意程度代表着市场的占有率,如果企业的发展依旧得不到提升,那么企业的信息化也失去了应有价值。

企业信息化的优势

因为计算机技术的蓬勃发展促进了企业的信息化,使得企业职工在日常办公时操作更为简单。计算机的诞生就是为了给人们提供便利,将计算机技术应用在职工办公过程,就节约了一大部分时间,以往较为繁琐的办公方式,而且不易保存,利用计算机技术很方便地解决了这一问题。而且计算机技术能够有效的整合企业的需求,可以满足不同企业的办公需求,也就是同一个职工,可以胜任不同的企业需求。最为重要的是,计算机技术可以搜集各种信息,并且在短时间内进行传播,使得资源具有共享性,方便了企业之间信息的沟通和企业内职工的交流。

2计算机技术对企业信息化的影响

随着计算机技术的快速与持续的发展,企业的发展前景与计算机的应用技术也越来越亲近,二者已经有密不可分的趋势。计算机技术可以提高企业的核心竞争力,节约人力资源,以前需要大量的人来进行操作,现在只需要一台计算机就可以搞定。不仅可以提高企业职工的工作效率,而且提高了企业的管理水平。因此只要对计算机技术进行合理的应用,信息化办公带来的经济效益远远超出企业信息化办公设备的搭建所投入的资金。信息化办公对企业未来的发展前景有着极为重要的意义。

提高了企业信息的及时准确性

对于一个企业来说,完整的数据存储是必不可少的一部分。财务信息,职工信息,工程档案,统计报表等数据都是每个企业运行的基本数据。基本数据和基础信息的及时性是每个企业立足之本。企业的发展离不开这些数据信息,然而在计算机技术未曾发展之前都是靠纸质文档进行保存,然而纸质文档的保存使得文件很容易受到遭到丢失或者损坏,这些导致了资源的不完全,而且后期查找很不方便。计算机技术的出现就很好地解决了这些麻烦,利用计算机技术,建立起企业自身的数据库。将职工资料和统计报表,财务信息,企业内部信息之类的资料都对其进行录入存档。不仅保证了数据更新技术性与稳定性,而且能够实时查看,使得信息更加及时,精确。

优化企业的运行

完善企业管理计算机技术可以规范企业的工作流程,企业中人员调配是企业中最为关键的一环,落后的信息管理系统,会限制人力资源的发展,造成资源的浪费,导致成本的增加。根据当代的计算机的发展情况,企业配备一个专业的人力资源系统,专门负责企业的人事变动也是非常有必要的。然而信息化办公降低了企业对纸张的需求,节约了不必要的开支,改善了之前繁琐又复杂的工作方式,提高企业内部的管理效率。

提高工作的综合效率

计算机技术的发展,能够有效地利用企业资源,提高职工的综合效率。因为利用计算机技术,我们可以将每个职工进行统计分析,充分发挥职工的自身能力,提高企业的工作效率。因为职工能够充分发挥自己的能力,有明确的责任分工,这种责任分工能够在将职工的责任心在无形中提升,促进工作效率的提高,无形中也给职工带来了压力,为了适应公司的环境,就会不断地学习。这样就促进了企业的进步,提高职工的素质,为企业带来更多的经济效益。利用计算机技术给职工间搭建一个交流平台,使得职工间有着有效的沟通,可以增强职工的合作意识。另外,将内部信息设为共享资源,职工可以选择适合自己的学习资料,不停地完善自己,激发出自身的创新能力,发挥出最佳的实力。因此,将计算机技术引入到企业中是非常有必要的,可以促进企业综合实力的提升,提高职工的工作效率。

3如何利用计算机实现企业信息化

计算机技术在生产过程中的应用

在企业中,生产过程是极为关键的一部分,生产技术则是最后产品质量的重要保障。企业利用信息技术来监控整个生产流程,提高企业生产技术的自动化和管理水平,保障企业的产品质量。将计算机信息技术应用在生产过程中,对其进行实时监控,还可以提高产品的生产效率。其监控方法就是运用仿真模拟技术,自动控制技术来进行操作,利用计算机来辅助制造。这项技术主要应用在制造业的流水线上,常用的技术包括CAM,CAPP等。

计算机技术在企业内部信息中的应用

企业信息是企业的重要组成部分,代表着企业的核心竞争力,所以这些信息的管理更为重要。然而对于这些信息的管理则是十分繁琐的,不仅数量庞大而且波及面广。企业的人力资源信息可以给企业高层提供准确的人力调配,企业的财务信息可以提供企业的收支情况等等。因此企业信息利用计算机开发管理系统来进行管理是非常有必要的。借助计算机技术可以将企业资源进行整合,将数据进行统一的管理,给管理人员提供了极为便利的条件。比如在企业的信息管理中有独自的系统,比如产品数据,职工信息,企业策划案等等分类进行管理,不仅方便了后期的查找,而且对后期资料的更改和添加也提供了便利。企业在引入计算机技术的时候,也要考虑到自身情况,寻找适合自己的方案。

计算机技术在供应链中的应用

现今激烈的市场竞争使得企业生产不能在停留在原来的生产机制中,而是应该创新生产以及供应链条,而计算机信息技术就可以实现企业发展的目标,企业可以利用计算机技术建立起一套完整的生产、供应以及销售平台,对于企业的发展有着非常重要的作用。由于市场经济的竞争越来越激烈,企业原来的生产机制已经跟不上时代的发展。创新生产及供应链是极为有必要的。创新供应链就是将供应链进行信息化管理,从采购到存储加工到最后成品的销售都需要形成一套完成的链式流程。

4总结

综上所述,计算机技术对于企业信息化有着重要的影响,计算机设备的普及以及对计算机的深入应用,对人们的生活办公都造成了巨大的影响。近年来,企业使用信息化办公可以提高企业信息的及时性和准确性,提高企业职工的综合效率。因此要提升企业的核心竞争力,就需要促进企业的信息化。

参考文献:

[1]陈香生.计算机应用技术对企业信息化的影响分析[J].中国商贸,2011(22).

[2]文勋,文金萍.浅析计算机应用技术对企业信息化的影响[J].计算机光盘软件与应用,2013(2).

[3]李滔.分析企业信息化如何受计算机应用技术影响[J].计算机光盘软件与应用,2013(15).

[4]张新刚.计算机应用技术对企业信息化的影响分析[J].计算机光盘软件与应用,2013(7).

[5]昌文鑫.浅析计算机应用技术对企业信息化的影响[J].数字技术与应用,2014(3):211-212.

【摘要】众所周知,21 世纪是一个信息时代,科学技术迅猛发展,电脑也普及于每个家庭中,掌握一定的计算机基础已经被认为是当今合格人才的最基本的必备素质之一,也是科学发展和信息化时代的要求①。当然,作为一名计算机管理人员,要具备一定的先进管理理念、学校也应该建立科学的管理制度,保障对计算机实验室硬件的'管理以及软件的维护,使计算机实验室永远处于一个安全的、规范的的环境中。

1 计算机实验室管理中的所存在的问题

首先是环境问题,在高校中,计算机实验室可谓被认为是使用频率最高的实验室之一,几乎所有的教师的教学授课和学生的课后学习都在使用计算机,在这使用的过程中很少有时间去清理卫生,再加上实验室空气不流通,就会导致计算机内部积累大量灰尘,最后的结果就是计算机内部一些元件的老化甚至完全损坏。再者,计算机会散出很多的热量,在这期间空调也会发散出很多的热量。这也就是造成室内环境干燥、产生静电、计算机硬件频繁发生故障的主要原因。其次是硬件故障问题。由于机箱内部厚厚的灰尘、实验室的温度过高、室内的静电效应、一些不必要的人为原因等等,都会使计算机硬件出现一定的故障。而计算机的硬件设施一旦损坏,设备必须重新购买更新,这时出现的故障又不能及时得到处理,正常的实验教学工作机会收到严重的影响。

最后是计算机软件问题。为了满足不同学科的不同的授课实践,实验室中的计算机会尽力安装多种不同操作系统,当然,每种操作系统下又会匹配不同的应用软件。这样就会出现一个软件本身的兼容匹配问题,而且计算机操作员的操作水平各不相同、能力也有迥异之分。计算机毕业论文范文比如:我们在使用的过程中经常会无意地删除一些系统文件和应用程序,最后会造成无法正常启动计算机,系统运行不稳定或者应用软件根本就无法正常工作。当然我们最为熟悉也是最头疼的就是病毒的出现。这也被认为是计算机管理的难题之一。例如有一次上课上,好不容易做了两天的作业,最后就因为实验室的电脑有病毒,自己的优盘插上后直接中毒了,真是功亏一篑啊。还有一次,因为上网的时候注意力不集中,收到一个好友的信息包,后来不假思索的直接打开了。结果电脑直接蓝屏了。最倒霉的是,自己把信息报下载到E盘,重装系统之后还是不行,病毒直接又会“跳出来”。后来重新分区,重新组装才得到进一步解决。也就是说,病毒会把互联网、U 盘等当作一种媒介质来进行传播,一旦一台计算机感染病毒,就会传播到整个局域网覆盖的所有计算机。这样,计算机运行速度就会明显降低,甚至造成系统瘫痪和整个局域网的瘫痪,严重影响正常的教学工作。

2 计算机实验室管理解决策略

完善计算机实验室各种规章制度

要管理好计算机实验室,制定并完善实验室的规章制度是前提,这对实验教学秩序正常进行具有非常重要的意义。目前进行实验的人数施越来越多,相应的实验室的教学任务也大大增加,这也是目前大众化教育特点之一。首先,为了更加充分地、有效地、合理地利用自己的实验室,我们应该对已有的规章制度进行合理完善②。例如:1)计算机实验室使用条例;2)实验技术人员岗位责任制;3)计算机实验室设备管理制度;4)计算机实验室环境卫生管理制度;5)教师上机守则等。通过制定这些规章制度,目的是为了让学生、教师及管理人员的行为更加规范,无规矩不成方圆么。这才是保证实验室秩序井然、卫生整洁的基本原则,这才是这些设备和资源得以充分利用的前提条件。

建立一支高素质的实验室管理人员队伍

一名合格的实验室管理人员,不仅要有丰富的计算机知识,还要有很强的较动手能力,当然,管理人员的服务水平也很重要。因为,实验室管理人员素质高低,低则决定一节课的课堂教学效率;高则直接影响实验室的整体工作效率。这就需要实验室管理人员要直接参与实验室的建设、严格遵循管理与积极维护工作,否则,实验室的管理将会是形同虚设,不堪一击。为此,我们要对实验室管理人员责任心、吃苦耐劳精神、业务精通熟练程度甚至是个人的行为品质都要进行严格的把关,严格的考察③。首先,要对他们进行必要的素质教育,增强其积极向上的心态,充分认识到该项工作的严谨性,提升其服务育人的态度,爱岗敬业的精神。因为,实验室的许多工作很繁琐,设备会经常出现问题,需要管理员进行经常性的维修,这就对管理人员的耐心提出了考验。计算机毕业论文其次,要认真学习相关的专业知识,使自己业务水平逐渐提高,毕竟计算机发展非常 迅速,更新速率非常快,这也就要求我们的工作管理人员要博览群书,积累很多经验,提高解决与处理问题的能力,这样遇到问题才能迎刃而解,更好地为师生服务。

强化计算机实验室软硬件管理与软件维护

利用Ghost软件恢复系统在计算机实验室的设备很多,相应的一些软件管理与维护工作也很麻烦,因此,要采取科学合理的管理方法。比如:在对计算机的系统进行安装时,最关键的是母机的制作,要经过反复的和严谨的考虑,因为这对系统安装与资料恢复是最重要的④。还有我们经常使用硬盘保护卡,这样可以进一步提高软件系统的安装与硬件的维护效率,所以,就是一个不错的选择。它本身就支持CMOS保护,这样,硬盘参数类型即使被修改也能够很快还原,以前的许多操作如删除、格式化等都限制了学生的创造力,束缚了学生的想象力,有了该保护卡之后,省去了很多不必要的担心。比如:不小心关机后担心系统原有文件丢失,对学生的动手能力是一种极大的提高,也为实验人员的工作带来了很多便利。

事实证明,利用网络化进行计算机实验室管理中的系统软件的安装与维护,是未来高校对计算机实验室进行规范、合理管理的一种趋势。

【参考文献】

[1]邓小莉.对我校计算机实验室管理的研究及思考[J].电子制作,2013(18).

[2]康华.计算机实验室管理与维护的分析[J].科技信息,2010(21).

[3]孔艳莉.计算机实验室管理中的问题及解决办法[J].吉林省经济管理干部学院学报,2013(4).

[4]辛华.浅谈高校计算机实验室的管理[J].高校实验室工作研究,2013(2).

注释:

①李成侠.浅谈职业学校计算机教学[J].才智,2011(23).

②王祖析.浅论新形势下高职院校计算机实验室管理创新[J].湖北广播电视大学学报,2008(12).

③朱单,赵美芳.高校公共计算机实验室的科学管理[J].黑龙江科技信息,2009(16).

④徐飞.浅析高校计算机实验室管理[J].科技信息,2005(5).

一、定义计算机毕业论文是计算机专业毕业生培养方案中的必修环节。学生通过计算机毕业论文的写作,培养综合运用计算机专业知识去分析并解决实际问题的能力,学有所用,不仅实践操作、动笔能力得到很好的锻炼,还极大地增强了今后走向社会拼搏、奋斗的勇气和自信。 二、分类计算机毕业论文一般可分为四大类:1计算机信息管理2计算机应用3计算机网络4计算机软件三、计算机毕业论文研究方向计算机毕业论文的研究方向,通常有以下四类: 1.完成一个不太大的实际项目或在某一个较大的项目中设计并完成一个模块(如应用软件、工具软件或自行设计的板卡、接口等等),然后以工程项目总结或科研报告、或已发表的论文的综合扩展等形式完成论文。 这类项目的写作提纲是:1)引言(应该写本论文研究的意义、相关研究背景和本论文的目标等内容。);2)×××系统的设计(应该写该系统设计的主要结论,如系统的总体设计结论(包括模块结构和接口设计)、数据库/数据结构设计结论和主要算法(思想)是什么等内容。);3)×××系统的实现(主要写为了完成该系统的设计,要解决的关键问题都有什么,以及如何解决,必要时应该给出实验结果及其分析结论等。);4)结束语(应该总结全文工作,并说明进一步研究的目标和方向等)。2. 对一个即将进行开发的项目的一部份进行系统分析(需求分析,平台选型,分块,设计部分模块的细化)。这类论文的重点是收集整理应用项目的背景分析,需求分析,平台选型,总体设计(分块),设计部分模块的细化,使用的开发工具的内容。论文结构一般安排如下: 1)引言(重点描述应用项目背景,项目开发特色,工作难度等) ;2)项目分析设计(重点描述项目的整体框架,功能说明,开发工具简介等);3)项目实现(重点描述数据库设计结果,代码开发原理和过程,实现中遇到和解决的主要问题,项目今后的维护和改进等,此部分可安排两到三节);4)结束语。3.对某一项计算机领域的先进技术或成熟软件进行分析、比较,进而能提出自己的评价和有针对性创见。这类论文的写作重点是收集整理有关的最新论文或软件,分析比较心得,实验数据等内容。论文结构一般安排如下: 1)引言(重点描述分析对象的特点,分析比较工作的意义,主要结果等) ;2)分析对象的概括性描述;3)分析比较的主要结果(如果是技术分析,给出主要数据,如果是软件分析,给出代码分析结果,实验过程等) ;4)分析比较的评价和系统应用(可以给出基于分析比较的结果,提出某些设计实现方案,和进行一些实验工作 ;5)结束语。4. 对某一个计算机科学中的理论问题有一定见解,接近或达到了在杂志上发表的水平。这类论文的写作重点是收集整理问题的发现,解决问题所用到的基本知识,解决问题的独特方法,定理证明,算法设计和分析。论文结构一般安排如下: 1)引言(重点描述要解决的问题的来源,难度,解决问题的主要方法等) ;2)基本知识(解决问题涉及的基本定义,定理,及自己提出的概念等);3)推理结论(给出问题解决方案,包括定理证明,算法设计,复杂性分析等) ;4) 结束语。 四、计算机毕业论文的构成一般,一份完整、规范的计算机毕业论文应大致包括以下项目(各院校要求不完全相同):摘要及关键词Abstract and Keywords目录正文第一章 引言1、本课题的研究意义2、本论文的目的、内容及作者的主要贡献 第二章 研究现状及设计目标1、相近研究课题的特点及优缺点分析2、现行研究存在的问题及解决办法3、本课题要达到的设计目标 第三章 要解决的几个关键问题1、研究设计中要解决的问题2、具体实现中采用的关键技术及复杂性分析第四章 系统结构与模型1、设计实现的策略和算法描述2、编程模型及数据结构第五章 系统实现技术1、分模块详述系统各部分的实现方法2、程序流程第六章、性能测试与分析1、测试实例(测试集)的研究与选择2、测试环境与测试条件3、实例测试(表格与曲线)4、性能分析第七章 结束语致谢参考文献五、完成计算机毕业论文的各个环节:1、计算机专业实践环节形式:毕业设计2、毕业论文实践环节应注意的事项(1)、“毕业论文”实践环节在全部毕业学分中占有一定学分;(2)、“毕业论文”实践环节从起步到毕业答辩结束历时至少4周以上;(3)、“毕业论文”实践环节包括两部分内容:①完成“毕业论文”所开发的应用程序;②针对所开发的应用程序书写“毕业论文”说明书(即论文);3、毕业论文实践环节应先完成的工作在毕业论文实践环节之前,应向有关主管设计工作的单位或老师上报如下材料:(1)《毕业论文实践环节安排意见》(包括领导小组名单,毕业班专业、级别、性质、工作计划安排、实践环节工作步骤,指导教师名单,学生分组名单)、(2)《毕业论文(论文)审批表》一式两份(要求认真审核、填写指导教师资格,包括职称、从事专业、有何论著,每人指导学生不得超过一定人数,兼职(或业余)指导教师指导学生数根据情况酌减)。4、关于“毕业论文”工作的过程步骤:(1)、“毕业论文”题目的选择选题时应遵循以下原则:①选题必须符合计算机专业的综合培养要求;②应尽可能选择工程性较强的课题,以保证有足够的工程训练;③毕业论文工作要有一定的编程量要求,以保证有明确的工作成果;④选题原则上一人一题,结合较大型任务的课题,每个学生必须有毕业论文的独立子课题;⑤选题应尽量结合本地、本单位的教学、科研、技术开发项目,在实际环境中进行。总之选题要体现综合性原则、实用性原则、先进性原则、量力性原则等选题时要达到以下目标:①选题与要求提高综合运用专业知识分析和解决问题的能力;②掌握文献检索、资料查询的基本方法和获取新知识的能力;③掌握软硬件或应用系统的设计开发能力;④提高书面和口头表达能力;⑤提高协作配合工作的能力。(2)、“毕业论文”题目审核有关单位将毕业学生选择的题目填写在同一个“毕业论文(论文)审批表”中的“毕业论文安排表”相应栏目中,,审核通过后方可开展下一步工作。(3)、“毕业论文”应用程序开发实施(大致用时安排)①需求分析阶段(约一周时间完成)②系统分析阶段(约一周时间完成),同时完成毕业论文说明书前两章资料整理工作。③系统设计阶段(约一周时间完成)④代码实现阶段(约三周时间完成)同时完成毕业论文说明书第三章、第四章资料整理工作。⑤系统调试阶段(约二周时间完成),同时完成毕业论文说明书第五章资料整理工作。⑥投入运行阶段(约一周时间完成),同时完成毕业论文说明书中第六章资料整理工作。⑦毕业论文说明书的整理定稿阶段(约二周时间完成)

母函数及其应用毕业论文

一、函数内容处理方式的分析在整个中学阶段,函数的学习始于义务教育阶段,而系统的学习则集中在高中的起始年级。与以往相比,课程标准关于函数内容的要求发生了比较大的变化。 1. 强调函数背景及对其本质的理解无论是引入函数概念,还是学习三类函数模型,课程标准都要求充分展现函数的背景,从具体实例进入知识的学习。以往教材中,将函数作为一种特殊的映射,学生对于函数概念的理解建立在对映射概念理解的基础上。学生既要面对同时出现的几个抽象概念:对应、映射、函数,还要理清它们之间的关系。实践表明,在高中学生的认知发展水平上,理解这些抽象概念及其相互之间的关系存在很大困难。而从函数的现实背景实例出发,加强概念的概括过程,更有利于学生建立函数概念。一方面,丰富的实例既是概念的背景又是理解抽象概念的具体例证;另一方面,在实例营造的问题情境下,学生能充分经历抽象概括的过程,理解概念内涵。2.加强函数思想方法的应用函数是刻画现实世界变化规律的重要数学模型。因此,函数在现实世界中有着广泛的应用。加强函数的应用,既突出函数模型的思想,又提供了更多的应用载体,使抽象的函数概念有更多的具体内容支撑。比如,新增加的内容“不同函数模型的增长”和“二分法”,前者通过比较函数模型的增长差异,使学生能够更深刻地把握不同函数模型的特点,在面对简单实际问题时,能根据它们的特点选择或建立恰当的函数模型反映实际问题中变量间的依赖关系;后者充分体现了函数与方程之间的联系,它是运用函数观点解决方程近似解问题的方法之一,通过二分法的学习,能使学生加深对函数概念本质的理解,学会用函数的观点看待和解决问题,逐渐形成在不同知识间建立联系的意识。二、函数内容编写的基本想法函数的内容包括:函数概念及其性质,基本初等函数(Ⅰ),函数与方程,函数模型及其应用。以理解函数概念本质为线索,既可以将这些内容有机地组织为一个整体,又可以让学生以它们为载体,逐步深入地理解函数概念1.内容组织的线索:函数概念本质的理解函数概念并非直接给出,而是从背景实例出发采用归纳式的教材组织形式引入。由于函数概念的高度抽象性,学生真正理解函数概念需要一个漫长的过程,需要在不同层次上、从不同角度给学生提供理解和巩固函数概念的机会。首先,在分析典型实例的共同特征的基础上概括出函数定义后,通过讨论函数的表示、基本性质初步理解函数。它们分别是从函数的表现形式和变化规律两个方面丰富对函数概念的认识。然后,以三类基本初等函数为载体巩固函数概念,在学习了函数定义、基本性质之后,从一般概念的讨论进入到具体函数的学习。指数函数、对数函数和幂函数的概念及其性质都是一般函数概念及性质的具体化。以一类具体函数为载体,在一般函数概念的指导下对其性质进行研究,体现了“具体──抽象──具体”的过程,是函数概念理解的深化。最后,从应用的角度再一次巩固并提升对函数的理解。对一个概念真正理解的一个判断标准就是看看是否可以运用概念解决问题。教材最后安排函数的应用,包括二分法、不同函数模型的增长差异以及建立函数模型解决实际问题,就是期望学生能在“用”的过程中提高对函数概念的理解。2.突破难点的主要方法:显化过程,加强联系函数概念的理解贯穿了函数内容学习的始终,同时它也是教与学的一个难点,在教材编写中应采用什么方法突破这个难点,帮助学生更好地理解函数概念?对于形成函数这样抽象的概念,应该让学生充分经历概括的过程。概括就是把对象或关系的某些共同属性区分和固定下来。这就要求我们在编写教材时充分展示概括过程,并要充分调动学生的理性思维,引导他们积极主动地观察、分析和概括。教材选择了三个有一定代表性的实例,先运用集合与对应的语言详细地分析前两个实例中变量间的依赖关系,给学生以如何分析函数关系的示范,然后要求学生仿照着自己给出第三个实例的分析,最后通过“思考”提出问题,引导学生概括三个实例的共同属性,建立函数的概念。在这样一个从具体(背景实例)到抽象(函数定义)的过程中,学生通过自己的思考从分析单个实例上升到概括一类实例具有的共同特征,更能理解概念内涵。作为中学数学的核心概念,函数与中学数学的许多概念都有内在联系,这种联系性为理解函数概念提供了众多的角度和机会,因此加强函数与其他数学知识的联系是函数概念教学的内在要求。例如,函数有多种表示方法,加强不同表示法之间的联系和转换,使学生学会在面临一个具体问题时能根据问题的特点灵活选择表示的方法,就是促进理解的一个手段。教材通过例题给出高一某班三位同学在六次测试中的成绩及相应的班平均分的数据,要求分析三位同学的学习情况。解决这个问题的关键就是根据函数的表格表示法与图象表示法的特点,将表格表示转化为图象表示。又如,函数与现实生活有着密切的联系,所以在编写教材时注重加强函数与现实生活的联系,像由背景实例引入概念,在例题和习题中安排一定量的应用问题(碳14的衰减,地震震级,溶液的酸度等)都体现了函数与实际生活的外部联系。再如,从运用函数观点解决方程问题的角度介绍二分法,体现出函数与方程间的联系等等。三、函数内容编写中的几个关键问题1.实例如何选择无论是加强概念背景,还是突出知识的联系与应用,能达到很好效果的重要因素就是要选择合适的实例。那么,如何选择实例才能有助于学生的学习呢?对于起到不同作用的背景实例和应用实例,标准并不完全相同。但总的来说,一是实例的背景知识应该尽量简单,这样可以避免因背景的复杂性而影响对数学知识本身的理解;二是实例应丰富,这样有利于全面、准确地理解知识,不会产生偏差;三是实例应贴近学生生活、具有一定的时代性,这样才会引起学生的共鸣,激发学习的兴趣。比如,介绍函数概念时,教材选择了用解析式表示炮弹飞行的问题、用图象表示南极臭氧空洞的问题、用表格表示恩格尔系数的问题,第一个问题是学生在物理中就很熟悉的,后两个问题是日常生活中经常提及的,背景相对来说比较简单,学生就不会因为需要了解过多的背景知识而冲淡对函数概念的学习。而且重要的是,这样的三个问题包括了不同的函数表现形式,利用它们概括函数概念,就可以消除初中学习中可能存在的一些认识偏差,使学生认识到无论表示形式如何,只要对于每一个x,都有一个y与之对应,就是函数,而这正是函数的本质特征。再如,根据汽车票价制定规则写出票价和里程间的解析式,并利用解析式为售票员制作出我们在汽车上经常看到的“阶梯形票价表”这类问题,贴近学生生活并具有现实的应用价值,能引发学生的兴趣和学习的积极性。2.概念如何展开对于突破函数概念这个难点,可以在整段函数内容的学习中采用显化过程、加强联系的方法。那么具体地,在从三个方向巩固函数概念理解时,如何展开像函数的单调性、二分法这些概念,才能让学生掌握它们,从而达到巩固理解函数概念的目的呢?函数的性质就是研究函数的变化规律,这种规律最直观的获得来自于图象,图象的上升、下降就是单调性。问题在于如何帮助学生从几何直观上升到严格的数学定义。同样地,二分法也需要经历一个由直观认识到数学定义的过程。为此,就需要将直观到严格数学定义的过程划分成几个层次,为学生搭建认识的台阶,使他们逐步地获得概念。比如,介绍函数单调性时,首先给出一次函数和二次函数的图象,观察它们的图象特征,即上升或下降;然后用问题“如何描述函数图象的‘上升’‘下降’呢”引导学生用自然语言描述出图象特征;最后思考“如何利用解析式f(x)=x2描述‘随着x的增大,相应的f(x)随着减小’……”,将自然语言的描述转化成数学符号语言的描述,并一般化得到单调性的数学定义。通过这样的三步,利用数形结合的方法展开单调性的概念,既有助于学生通过自己的努力获得概念,而且也从数和形两个方面理解了概念。3.函数内容中使用信息技术的点及方式在数学课程中使用信息技术已经毋庸置疑,同样地,信息技术的使用也是教材编写中最为关注的问题之一。那么,在函数中有哪些适合使用信息技术的内容,如何使用,以及在教材中使用的方式是怎样的?信息技术具有强大的图象功能、数据处理功能和良好的交互环境,利用这些优势,在函数这部分内容中可以使用信息技术的点主要有:求函数值、做函数图象、研究函数性质、拟和函数等。运用常见的一些软件,如excel、几何画板等就可以轻松地作出函数图象,这在讨论不同函数模型增长差异时发挥很大作用,从几幅图就能直观发现增长的差异;运用计算器可以解决二分法中计算量大的问题,从而将更多精力关注到二分法的思想上,认识到函数和方程间的联系;而计算机的交互环境则为学生的自主探究提供了强有力的平台,丰富了学习方式,如讨论指数、对数函数性质时,可以充分演示出图象的动态变化过程,这样就能在变化中寻求“不变性”,发现函数具有的性质。教材编写时一方面在适合使用信息技术的地方给予提示,如“可以用计算机……”等;另一方面通过拓展栏目详细地介绍一些信息技术应用的专题,如“用计算机绘制函数图象”重点介绍使用常用软件做函数图象的方法,“借助信息技术探究指数函数的性质”给出探究的情境,要求学生亲自利用信息技术发现规律,“收集数据并建立函数模型”介绍了如何用信息技术拟合函数,等等。通过这些方式,可以为教师和学生提供使用信息技术的机会和空间。

【摘要 】 本文论述了网络通信监测的实现原理与实现过程,遵照国际标准化开放系统互联(OSI)七层体系结构,利用网络驱动接口规范WinDis32 技术,实现了在应用层对数据链路层的控制,完成了对网上流动数据帧的实时截获、解封与分析。

关键词】 网络分层 WinDis32技术 网络信息截获 数据帧 NDIS网络适配器

1.前言

随着计算机网络技术的发展,各类网络规模的扩大,远程访问的增加,虚拟专用网(VPN)的出现和Internet的普及,网络安全性已成为计算机网络领域一门重要的研究学科。

网络监控是保障网络安全性的基本措施之一。网络监控,用于监测网上流动信息,并对网络信息给予适当控制。网络监控,可用于调试网络应用程序,判断应用程序是否正确地发送或接收了数据包。网络监控,还可用于监视网络信息,杜绝不健康站点的不健康内容,维护网络环境。应用于安全防范,可监视我方信息内容、保障网络安全,截获情报、分析怀有敌意方的网站。在计算机网络上实施有效的攻击与保护,是网络监控技术在军事上的重要发展方向之一。

本文论述的网络通信实时监测的实现,是用于特殊目的数据通信程序设计的突破口,是网络监控技术的'基础部分,其实现基于网络体系结构与WinDis32技术。

2.网络体系结构

现代计算机网络设计是按高度的结构化方式进行的,国际标准化组织(ISO)为更广泛的计算机互联制定了标准化的开放系统互联(OSI)网络体系结构,如图1所示。

OSI参考模型用结构描述方法,即分层描述的方法,将整个网络的通信功能划分为七个部分(也叫七个层次),每层各自完成一定的功能。由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。两台网络主机之间进行通信时,发送方将数据从应用层向下传递到物理层,每一层协议模块为下一层进行数据封装,数据流经网络,到达接收方,接着再由下而上通过协议栈传递,并与接收方应用程序进行通信。

在通用网络中,数据链路层由网络适配器实现,本文中网络通信监测的立足点在于数据链路层,基于电缆是固有的广播性介质,通过对网络适配器的控制,实时截获与分析经过网络适配器的所有网上流动信息。

技术

WinDis32全称为Win32 NDIS(Network Driver Interface Specification)网络驱动接口规范,用于开发Windows产品,可在Windows 9X和Windows NT上直接访问NDIS媒体访问控制(MAC)驱动接口。图2显示了Windows网络驱动组件与Win32 NDIS结构组件:

图网络驱动组件与Win32 NDIS结构组件

WinDis32网络组件由四部分组成:NDIS适配器、PCANDIS5 NDIS协议驱动、W32N50 WinDis32 API DLL、WinDis32应用程序。WinDis32应用程序调用动态链接库提供的API应用程序接口,通过NDIS协议驱动模块,实现对NDIS适配器进行的存取操作。网络驱动接口规范NDIS的主要特征是所有适配器相关驱动均由NDIS接口打包,例如,最底层NDIS NIC驱动不能对网卡直接执行I/O,它通过NDIS打包服务来访问硬件;高层Windows NDIS网络组件使用NDIS打包界面与适配器相关驱动通信。只有NDIS协议驱动可以调用NDIS打包,访问NDIS适配器。

WinDis32应用程序接口函数包括:W32N_OpenAdapter(),打开一个已被命名NDIS适配驱动器,若操作成功,则生成一个面向适配器对象WinDis32适配器句柄,这一句柄被随后多个在该适配器上操作的W32N_XXX函数所用; W32N_CloseAdapter(),关闭已打开的适配器句柄;W32N_PacketRead(),数据帧读操作;W32N_PacketReadEx(),数据帧异步读操作;W32N_PacketSend(),发送数据帧操作;W32N_PacketSendEx()、W32N_MakeNdisRequest()等等。

WinDis32技术使得从Win32应用层进行NDIS请求如同在一个内核模式的驱动器内部进行请求一样简单,并支持多个网络适配器同时打开,完成各自的信息发送与接收。

4.网络信息监测的实现

网络信息监测程序分为信息截获与信息分析两大部分,其中信息截获程序流程如图3所示,采用多进程与多线程技术,完成数据的实时截获。

其中网络适配器列表通过读取系统注册表生成;网络适配器详细信息包括适配器型号、网络适配器物理地址、传输最大帧、传输速率以及机内标识符,通过函数W32N_MakeNdisRequest()获得。

协议过滤部分是包括PCAUSA端口的PCANDIS5协议驱动,BPF过滤器是由UNIX环境到Windows的模拟机制,为Win32应用程序提供了一种普通而又便利的机制,可过滤指定协议,由协议驱动执行,拒绝不想要的数据帧。支持协议包括:传输控制协议TCP、互连网协议IP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP、互连网控制报文协议ICMP、互连网组管理协议IGMP、Novell SPX/IPX协议IPX、用户数据报协议UDP、NetBEUI协议、AppleTalk协议。

信息分析部分利用已获知的媒体访问控制协议,提取出数据帧中的有效域值,如源主机物理地址、目的主机物理地址、帧长度等。并同时为每一被截获的数据包打上时标,注上序列号,为下一步数据重组提供可靠依据。

接收数据帧显示与信息统计结果范例如下:

包序列号:0000000032 时间:0005860470 msec 长度:54/54

Ethernet 目的: 源: 类型:0x0800

000000: 00 40 05 39 A2 B0 00 00 : B4 86 74 FA 08 00 45 00 .@.9......t...E.

000010: 00 28 26 03 40 00 20 06 : A3 25 64 64 64 7A 64 64 .(&.@. ..%dddzdd

000020: 64 65 04 06 00 8B 00 40 : BF 14 00 6C 24 B9 50 10 de.....@...l$.P.

000030: 22 38 12 EA 00 00 : "8..............

包序列号:0000000033 时间:0005860764 msec 长度:109/109

Ethernet 目的: 源: 类型:0x0800

000000: 00 40 05 39 A2 B0 00 00 : B4 86 74 FA 08 00 45 00 .@.9......t...E.

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5.进一步研究与发展

本文所研究的网络信息监测属于计算机网络系统安全对策研究的一部分,属于网络信息监测的基础性研究。以此研究成果为基础,可进行进一步的软件开发,从而实现网络通信状况实时监测、情报获取、网上各站点地址分析、站点类型分析,为计算机网络的安全维护提供监测手段,因此,具有特别的意义。

参考文献:

32 文档

2.刘锦德等计算机网络大全电子工业出版社

Jamsa等INTERNET编程电子工业出版社

C++技术内幕清华大学出版社

5.廖湖声面向对象的Windows程序设计基础人民邮电出版社

6.张国峰C++语言及其程序设计教程电子工业出版社

7.汤子瀛等计算机操作系统西安电子科技大学出版社

8.刘彦明等实用网络编程技术西安电子科技大学出版社

9.何莉等计算机网络概论高等教育出版社

10.杜毅Unix系统组网技术电子工业出版社

1 北方民族大学毕业论文(设计) 开 题 报 告 书 题目 姓 名 学 号 专 业 数学与应用数学 指导教师 北方民族大学教务处制 2 北方民族大学毕业论文(设计) 开 题 报 告 书 2014年 3月 12 日 姓 名 院(部) 数信学院 课题性质 学 号 专 业 数学与应用数学 课题来源 老师提供 题 目 探索“积分学”所蕴含的数学美 一、 选题的目的、意义(含国内外相同领域、同类课题的研究现状分析): (一)、选题的目的 (二)、选题的意义 3 二、本题的基本内容: 课题任务、重点研究内容、实现途径、方法及进度计划 4 三、推荐使用的主要参考文献: 四、 指导教师意见: 签章: 年 月 日 五、院(部)审查意见: 签章: 年 月 日还有毕业论文(设计)开题报告 姓名性别学号学院专业年级论文题目 函数极值的探究与应用 □教师推荐题目 □自拟题目 题目来源题目类别指导教师选题的目的、意义(理论意义、现实意义): 选题目的:为进一步研究有关函数极值在不同的情况下的求值问题,特别是当函数是一元、二元或者多元时的极值求解。为学习函数极值问题提供一个比较全面的介绍,从而给学者在函数极值的求解提供充足的知识。理论意义:整合函数极值的有关求解问题,有助于函数极值的更进一步研究。现实意义:为初学函数极值问题提供有关的资料,也为考研及掌握函数极值提供较全面的知识准备。选题的研究现状(理论渊源及演化、国外相关研究综述、国内相关研究综述):函数极值是有关函数的一个重要的研究课题,它对于掌握函数有着重要的作用。目前在有关的研究中都有关于函数极值的讨论,并在不少的学报及学术性论文中都有关于函数极值问题的有关见解,同时这些学者都研究的比较透彻、全面。论文(设计)主要内容(提纲):本文重点介绍了有关函数极值的求解问题及其运用。比较系统的介绍当函数是一元、二元及多元时函数极值的不同求解方法,及有关函数极值的定理及证明。 在介绍各元函数求解方法时给出了相应的函数极值求解的例题,有助于理解求函数极值的有关定理,并对函数极值求解的掌握。拟研究的主要问题、重点和难点: 研究的主要问题:不同元函数的极值求解的相关定理及其证明。重难点是这些定理的证明及应用问题。研究目标:给出有关不同元函数的极值的求解定理。 研究方法、技术路线、实验方案、可行性分析:研究方法:分析和综合以及理论联系实际的方法; 技术路线:理论研究; 实验方案:参照书本的相关知识,及相关文章; 可行性分析:综合各种函数极值的求解问题,从而得出自己的研究。 研究的特色与创新之处:综合不同元的函数,给出不同元的函数极值的相关定理与证明,总结出比较系统的有关函数极值的求解问题。进度安排及预期结果: 第七学期第十五周之前:开题报告; 2010年寒假期间:搜集、整理资料,构思、细化研究路线; 第八学期第一至六周:撰写论文,完成“研究路线”中的前四个阶段; 第八学期第七、八周:撰写论文,给出简化阶梯形矩阵在向量空间中的若干重要应用; 第八学期第九周:按照琼州学院教务处制定的《毕业论文撰写规范》排印论文; 第八学期第十周:做好答辩前的准备工作。参考文献: [1] 华东师范大学数学系编.数学分析(第三版)(上)[M].北京:高等教育出版社. [2] 方保镕等.矩阵论[M].北京:清华大学出版社.2004(11). [3]吉艳霞.求函数极值问题的方法探究[J].运城学院学报.2006, [4] 李关民,王娜.函数极值高阶导数判别法的简单证明[J].沈阳工程学报.2009. [5] 李文宇.求多元函数极值的一种新方法[J].鸡西大学学报.2006. 指导教师意见:指导教师签名:年 月 日 答辩小组意见:组长签名:年 月 日 备注:1、题目来源栏应填:教师科研、社会实践、实验教学、教育教学等;2、题目类别栏应填:应用研究、理论研究、艺术设计、程序软件开发等。

风能及其应用论文

随着经济的快速增长,风电技术也在不断的改善,给人们的生活带来了许多方便.下面我整理了风电技术论文3000字,欢迎阅读!

促进风电发展的技术解决方案

【摘要】随着经济的快速增长,风电发展的技术也在不断的改善,给人们的生活带来了许多方便,但是,随着技术的发展,在风电发展这方面发现了许多的问题需要解决,本文就从促进风电发展的技术解决方案这方面来研究研究。

【关键词】风电发展;技术解决方案

中图分类号:X703文献标识码: A

一、前言

促进风电发展的技术解决方案是我国面临的一个重大的课题,在我国社会水平的发展,科学技术也在不断的发展,所以,在以后的日子中,需要科学技术人员在促进风电发展的技术解决方案这个方向做出很大的付出。

二、影响海上风力发电技术方面的因素

1、风资源评估

风资源评估是风电场开发建设的首要步骤,是进行风场选址、机位布局、风机选型、发电量估算和经济概算的基础.在宏观分析选址上,根据当地的气象部门的统计数据,获得辽宁沿海的几个城市的气象特征分别如见表1、图1所示.

表1辽宁省部分沿海城市风资源情况

营口、盘锦、大连、锦州等地区按照风能资源上分处于风能丰富区和风能较丰富区,并且临海处于渤海湾内,风速平稳、风浪较小,从宏观风资源角度上看非常适合海上风资源的开发,若要进一步的微观选址则需要建立一整套完整的测风系统以获得准确的技术数据.

2、海床考察与基础建设

海床的条件直接关系到基础采用的形式,基础的成本目前占单机总成本的19%,并且不同情况下的使用环境、造价都是不同.对于我国海上风力发电机基础,通常采用4种基础形式:单桩基础、三脚架或多支架基础、沉降基础和浮运式基础.其使用海域范围如图2所示.

图2根据水域深度海上风力发电机基础应用范围的划分

其中的单桩基础适于浅水、滩涂,并且安装简便,但是不能移动,不适合软海床.三角架或多支架基础适合于水深30m以上的水域,其基础非常坚固,但费用昂贵,很难移动,也不适合软海床.而沉降基础适用于深度不太大的软海床海区,并且安装方便,但海床表面不平时需要进行平整处理,建造费用高.浮运式基础适合于50m以上的水深,其本质就是一艘发电船,并且只适合深海域.辽宁沿海风速平稳,海床下降平缓,海床地质相对坚硬,比较适合应用单桩基础.

三、我国风电发展应重视的问题

1、风电规划过于粗放

(1)风电项目地方建设规划与全国整体规划衔接不够。各地区在开发规划风电基地时,主要是依照当地风能资源情况制定风电的规划规模和建设时序,而很少考虑电力系统的电源结构、电网输电能力、风电消纳市场等因素。各地政府确定的风力发电规划远远大于国家总体规划,使风电项目的规划发展没有体系性和衔接性,而且“十一五”以来,我国风电发展标准多次修改,对风电产业的总体指导性作用不能很好的体现。

(2)风电项目发展与水煤等其他电源规划协调不够。由于风能资源具有间歇性、随机性和不可控等特征,因此风力发电就不可避免的具有着随机和局部反调峰的这种特性,对系统的安全运行带来许多影响。电网系统能够消纳风力发电的规模大小,主要因素在于整个系统的合理规划程度和资源的优化配置情况。国外发达国家的水油气电源比重较高、系统调峰能力充裕,而我国则恰好相反,我国的情况是富煤缺油少气,在目前的电源结构中,煤电装机容量占到全国总装机容量的75%以上。水力发电中大部分是径流式电站、在丰水期是不能够进行调峰的,而核电站目前不参与调峰,因此整个电力系统的调峰能力严重不足,导致我国大部分地区电网的风电消纳能力受到限制。

(3)风电开发与电网规划建设配套不够。我国陆地可开发利用的风能资源主要集中分布在东北、西北、华北北部这“三北”地区,技术可开发量占到全国陆地风能总量的95%以上,我国风能资源基本上与用电负荷逆向分布。在风能富裕集中的“三北”地区,电网建设规模相对较小、且用电负荷有限,风电出力很难就地消纳。这与欧美等西方发达国家“小规模、分布式,低电压、就地接入”的风电发展方式显著不同,由于我国特有的地理、气候等因素制约,我国的风电开发不可避免的具有“大规模、集中开发,远程输送”特性,这就面临着更加复杂的技术挑战。风电的大规模开发必须依托坚强、灵活的电网来实现,且电网的建设周期相对与风电项目要长,因此风电和电网的规划和建设必须相互兼顾、配套开发,不能出现脱节现象。而当前,各地的风电项目规划不参照当地的电网建设计划和进度进行,使建好的风电场无法完全、稳定的接入电网,存在不协调情况。

四、风电前景展望

1、保守模式

这种模式假设中国风电按照常规方式发展,风机质量及供应能力基本保持目前的发展水平。在该模式下,减排温室气体压力不大,且中国风电发展还存在较多的限制性因素,电网建设落后于风电建设速度,电网瓶颈问题未得到有效解决,风电产业的总体投入相对较少,使得风电产业发展一般。这样在 2020 年前后,风电发展依旧比较缓慢;之后,一些问题得到初步解决,2030年以后,风电产业开始快速发展。若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年之前我国风电年新增装机容量将保持在 GW 左右,累计装机容量将达到150 GW;之后,年新增装机容量保持在 1 GW,并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 250 GW、350 GW 和 450 GW。

2、乐观模式

这种模式考虑到目前中国风电资源潜力、环境约束、社会总成本等因素,考虑到政府发展目标和产业发展水平,同时假设开发商对目前的风电市场充满信心。在该模式下,中国风电发展存在的问题将得到有效解决,如电网瓶颈问题初步消除、风电价格体制进一步完善、风电设备攻关技术取得进展等。中国风电产业各时间段发展较为均衡,风机制造业和风电市场开发保持合理的速度,电力和电量输送能力基本满足风电发展需求,电力系统具备一定的调度运行能力,中国风力资源得到较充分的开发。这种模式是一种平衡、稳健的发展模式,接近现实发展水平。若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年我国风电累计装机容量将达到 200 GW,占世界装机容量的 20%,年发电量实现 440 TW・h,创收 2 500 亿人民币。2020 年之后,年新增装机容量保持在 1 GW,并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 200 GW、400 GW 和 500 GW。

3、积极模式

这种模式充分考虑了温室气体的减排压力,国家加大投资力度,积极推进技术研发能力,使得产业发展和基础研发同步提高,电网建设和区域连接得到充分解决,电力系统具备灵活的调度能力;同时国家积极推出各项风电产业激励政策,法律条款能够运行到位,有效解决了各利益主体间的关系。国家发展目标与风电发展速度达到一致,配套的风电服务业也得到新的提升和快速发展。在该模式下,风电发展呈现高速发展趋势,风机制造和市场开发保持快速发展,电网技术、电力系统技术和风电应用技术有了质的突破,风电在电力结构中的比例迅速增长。这种模式是一种超前发展模式,若以这种发展模式进行,根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计,2020 年前,我国风电年新增装机容量保持在 GW 左右,累计装机容量将达到 230 GW,之后,年新增装机容量保持在 GW,并于 2030、2040 和 2050 年分别实现累计装机容量 380 GW、530 GW 和 680 GW。

五、政策层面的解决策略

1、加强需求侧管理,推动风电多样化利用由于目前储热技术的成本远低于储电成本,为充分利用低谷风电,丹麦大部分终端用户配备了电锅炉、热泵等电采暖设备,将低谷剩余的风电转化为热能供暖,有些还通过储热装置,变储电为储热,大大减少了低谷弃风。我国风力资源多集中在东北和西北这些冬季采暖期长、采暖负荷较大的地区,如果将风电场的建设与地区供热结合,在原有供热锅炉的供热区域或新增的供热区域,试点电采暖,对于提高风电消纳、减少煤炭消耗都具有重要意义。结合用户侧电力需求管理,推动风电多样化利用,积极探索用户侧利用低谷电能的方式,也是提高风电利用率的重要途径。

2、积极开展风电低谷电价试点

充分调动更广泛的电力需求侧资源的关键在于电价激励。国外风电大国依托其成熟的电力市场,充分发挥风电运营成本低的优势,实现了风电的充分消纳。随着我国风电规模的扩大,低谷风电弃风限电问题日益突出。我国可借鉴西班牙、丹麦的风电电价模式,遵循不打破现行上网电价体系、衔接现行风电标杆上网电价的基本原则,试点风电低谷上网电价。初步考虑,风电低谷上网电价由 2 个部分构成:一部分为政府补贴电价(即当地火电机组脱硫标杆电价与当地所属风资源区风电并网标杆电价的差价),维持不变;另一部分为低谷电价,可根据低谷风电特定用途倒算,如采用低谷风电供电锅炉采暖的,可按不高于采用燃煤锅炉采暖成本倒算,也可采用风电边际电量成本计算。

六、结束语

综上所述,就促进风电发展的技术解决方案这方面而言,为了找到促进风电发展的技术解决方案,科学技术人员不仅在技术方面努力,还得总结以前的不足加以改正,解决存在的问题也会是一大进步。

参考文献

[1]于晗 基于概率的含风电场电网的输电系统规划方法研究 华北电力大学2008(5):02-05

[2]刘威 赵渊 周家启 计及风电场的发输配电系统可靠性评估 电网技术 2008 (13) :69-74.

[3]孔维政 美国风电发展面临四大挑战 风能 2013 (1):36-40

[4]苏晓娟 德国风电发展新趋势与投资分析 风能 2012 (6):58-64

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在简单回顾人类对风能的认识及风能开发史的基础上,重点介绍了当前世界上风能资源开发利用 的现状、风电业发展特点及趋势,以及国际上一些主要风能开发国家的风能开发利用政策、实施特点及启示;最后基于当前世界风能开发业发展形势,认为风能将是21世纪人类理想的替代能源。 关键词:风能;开发现状;开发政策 � 1风能及其特点 风是一种自然现象。由于不同地表(如海洋、森林、田野、山岳和沙漠等)在白天受太阳照射以及晚上吸放热的特性不同,对空气加热(或放热)的差异,造成了空气的流动,通常人们将垂直上下的流动称为“气流”,将水平流动称为“风”。由于空气是有一定质量的,因而其流动时必然具有一定能量,这就是风能。它可通过如下公式加以测算:�� E=1/2g ρAV3(kg·m/s)�� 式中:A——空气流动面积(m�2);V——风速(m/s);ρ——空气密度(kg/m�3);g——重力加速度(m/s2)。� 上式如按kW计量只需乘以转换系数1102即可。� 据理论测算,全球大气中总的能量是1017kW,而且是可再生的,据估计大约有×1012kW的蕴藏风能可以被开发利用,这个价值至少比世界上可利用的水能大10倍〔1〕。� 风能作为一种天然能源,与其他能源尤其是矿物能源相比,它有如下几个特点:� (1) 蕴藏量丰富。大家都知道与常规能源相比,水能巨大,殊不知风能是全球水能的10倍多,我国仅陆地上就有风能资源大约×109kW。[1]�� (2) 可以再生,永不枯竭。风能是太阳能的变异,只要太阳和地球存在,就有风能,它取之不尽,用之不竭,是可再生的。� (3) 清洁无污染,随处都可开发利用。煤、石油、天然气的大量消耗,核电站的广泛建设,均会给人类生活环境造成极大污染和破坏,危害人类健康,而风能开发就没有这样的弊病,而且风能开发利用越多,空气中的漂尘和降尘会越少。另外,风能的开发也不存在开采和运输问题,无论何地(海边、平原亦或山区)都可建立风电站,就地开发,就地利用。即使要远程运输也是通过电网,相对要简便且不会造成污染和环境问题。� (4) 随机统计性。风能从微观短时间上来看是随机的,忽大忽小,忽左忽右,这就决定了风能的不可控特性;然而,从宏观长时间上来看,风能还是具有一定的统计规律特性的,在一定程度上又是可以预测和利用的。

风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带,如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家,中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。中国东南沿海及附近岛屿的风能密度可达300瓦/米2(W/m2)以上,3~20米/秒风速年累计超过6000小时 。内陆风能资源最好的区域 ,沿内蒙古至 新疆一带,风能密度也在200~300W/m2,3 ~20米/秒风速年累计5000~6000小时。这些地区适于发展风力发电和风力提水。新疆达坂城风力发电站1992年已装机5500千瓦,是中国最大的风力电站在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主,以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是:投资少、工效高、经济耐用。目前,世界上约有一白多万台风力提水机在运转。澳大利亚的许多牧场,都设有这种风力提水机。在很多风力资源丰富的国家,科学家们还利用风力发动机铡草、磨面和加工饲料等。利用风力发电,以丹麦应用最早,而且使用较普遍。丹麦虽只有500多万人口,却是世界风能发电大国和发电风轮生产大国,世界10大风轮生产厂家有5家在丹麦,世界60%以上的风轮制造厂都在使用丹麦的技术,是名副其实的“风车大国”。截止到2006年底,世界风力发电总量居前3位的分别是德国、西班牙和美国,三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%。此外,风力发电还逐渐走进居民住宅。在英国,迎风缓缓转动叶片的微型风能电机正在成为一种新景观。家庭安装微型风能发电设备,不但可以为生活提供电力,节约开支,还有利于环境保护。堪称世界“最环保住宅”就是由英国著名环保组织“地球之友”的发起人马蒂·威廉历时5年建造成的,其住宅的迎风院墙前就矗立着一个扇状涡轮发电机,随着叶片的转动,不时将风能转化为电能。我国风力资源丰富,可开发利用的风能储量为10亿千瓦。对风能的利用,特别是对我国沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,具有十分重要的意义。现在,无论是在广阔的草原,还是在杲杲的山岭,我们都会看到一座座能抗风暴袭击而稳定运行的风力发电站。每当大风来临,收集机就会自动调转方向,迎接风的犀利,任凭风力有多大,来势有多猛,它一概取之,转成电能储存起来,为人们提供电力。这样,即使在远离城市的乡村和牧场都可以用上电,过上幸福的生活。风能利用存在一些限制及弊端

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