时间：2022-03-07 08:54:03
导语：在设计概论论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。
2相似模型构建
2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。
2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。
3实例分析
笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。
4结束语
以等离子工作腔为分界面，次临界包层被分为内包层和外包层两部分［9］，考虑能在ITER装置上实现包层便利地安装拆卸，在总体结构上，次临界包层在环向360°被设计成36瓣。单瓣包层分别由第一壁（FirstWall，简称FW）结构、支承结构、燃料区结构、产氚区结构、锆包壳结构和出入口汇管结构等组成，环向张角为10°，径向厚度为0．47m，极向高度为10．24m，在三维空间上呈“D”字型结构，如图1所示。
2第一壁结构
第一壁结构是次临界包层的重要功能部件，它需要承受热载荷、14MeV高能中子和带电粒子辐照的同时作用。为了提高第一壁材料抗辐照损伤的能力，选用低活化铁素体／马氏体（RAFM）F82H钢材料。第一壁结构如图2所示，在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构，其目的是使第一壁与燃料区一侧的锆包壳相互嵌合以固定第一壁，第一壁径向厚度为10mm，内外包层面向等离子体面积分别为7．55m2和13．89m2，结构体积为0．21m3，质量为1．69t。
3支承结构
支承结构由极向纵骨、加强筋板、周向筋骨、径向筋骨等结构组成。经分析，次临界包层结构在运行工况下受力复杂，共需承受重力、系统压力和热应力三种主要外载荷，单瓣包层重量约30t，系统压力是燃料区内嵌冷却剂管道所承受的15．5MPa水压，热应力为燃料区中大量U－10Zr合金的裂变释能而产生的沿极向和径向的温度梯度分布。为了实现对整个内外包层在极向的结构支承，在内外包层中分别设计有4根极向纵骨，纵骨在内外包层截面中的设计位置示意如图3所示。在周向和径向设计加强筋板、周向筋骨、径向筋骨以提高包层的稳定性以及整个支承结构的刚性。支承结构是由具有优良抗弯和抗压性能的SS316L（00Cr17Ni14Mo2）不锈钢通过焊接加工制成，它是整个包层的支承和固定结构［10］。以内包层为例。
4燃料区结构
燃料区结构由裂变燃料U－10Zr合金、内嵌冷却剂压力管和支承结构中的加强筋板及部分径向筋骨组成［11］。4．1燃料区燃料区是组成次临界包层活性区的基本结构单元，其主要功能是实现中子倍增和通过核反应而产生大量裂变能，它是包层的主要释热部件。燃料采用U－10Zr合金，这主要是由于U－10Zr合金燃料铀密度高，Zr对中子吸收少，实现能量输出与放大性能好；二是合金燃料导热系数大，利用内嵌冷却剂压力管能够及时地带走活性区核热；三是合金燃料可以更容易地进行“简单干法”后处理，可把燃料加热到1700℃左右，达到沸点的裂变碎片便可去除燃料区。加强筋板和部分径向筋骨承担作用在燃料区的外载荷并把这些载荷传递到支承结构上，同时加强筋板还兼顾对内嵌冷却剂压力管的定位与导向作用。4．2内嵌冷却剂压力管燃料区中6层内嵌冷却剂压力管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，且按照三角形交错排列。由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了管间距离和铀－水体积比变化。外包层6层冷却剂管道按48根与47根相间排布，共有285根，内包层6层冷却管道按32根与31根相间排布，共有189根。
5产氚区结构
产氚区是整个聚变－裂变混合能源系统实现氚自持的关键功能结构，产氚区结构由氚增殖剂小球区、慢化冷却水管、管间连接板、“蛇形”氦气回路和支承结构中部分径向筋骨组成［12］。产氚区中的慢化冷却剂管道和氚增殖剂小球区在空间上是互相独立的单元。在结构上，为了保证燃料区中富余的中子进入产氚区后进一步被慢化再与锂－6反应而生产氚，并及时带走一部分多余的核热，产氚区中慢化冷却管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，由慢化冷却管和管间连接板把产氚区分成9层，各层之间的空间便构成了氚增殖剂小球填充区。为了形成“蛇形”氦气回路，管间连接板的高度不等，形成高低错位设计以便控制氦气流动方向，部分径向筋骨承担作用在产氚区外载荷和传递来自燃料区的外载荷到支承结构上。同样，由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了慢化冷却层和氚增殖剂厚度的相应变化。
6锆包壳结构
锆包壳是核燃料裂变产物的主要屏障，燃料区和产氚区均有锆包壳完全包覆，从而防止裂变产物泄漏到活性区或整个包层，燃料区和产氚区的锆包壳为一种箱匣式密封结构。对于燃料区锆包壳，由于在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构（图2），相应地在燃料区径向内侧的锆包壳上设计有对应的燕尾槽，如图7所示。为了保证锆包壳的结构密封，在燃料区径向内侧锆包壳的周向侧设计有金属型挤压密封卡槽，如图8所示。从图3可以看出，有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位，相应地在燃料区径向外侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨半槽。对于产氚区锆包壳，由于有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位（图3），相应地在产氚区径向内侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨的另一半槽。同时由支承结构可以看出，在周向两侧和径向外侧设计有径向和周向筋骨，相应地在产氚区周向两侧和径向外侧的锆包壳上设计有筋骨贯穿槽。
7出入口汇管结构
由于受ITER装置本体结构空间的约束［13－14］，次临界包层的出入口汇管只能在有限空间中实现各类功能管道的汇总，其中包括燃料区中的大量内嵌冷却剂压力管、产氚区中慢化冷却水管和氦气管。考虑大量冷却剂压力管与汇总管之间焊接的可操作性，在燃料区的上下端部先设计一个焊接顶盖。燃料区的内嵌冷却剂压力管先汇入上下环形总管中，该汇总管再与ITER上下端口出入口总管相接并引出到外面的主回路系统。在产氚区中，慢化冷却管和氚载带管均采用“蛇形”流气结构设计，这样9层慢化冷却管只需要汇总一次后连接慢化冷却总管，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统。对于氚载带管，先在产氚区上下端设计有出气和进气槽，然后再通过氚载带管把进出气槽的载带气体引入到氚载带气总管内，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统，以出口为例燃料区和产氚区汇管结构如图11所示。
8结论
1．1问题提出
中部某城市西二环路过路箱涵B3600H1800，建于20世纪90年代中期，箱涵顶板为钢筋混凝土预制盖板，侧墙为砖砌体，底板为钢筋混凝土结构。市政管理部门2014年汛前检查发现:该砖混箱涵部分混凝土盖板混凝土保护层开裂脱落、钢筋锈蚀，侧墙表面砂浆严重碳化。随后委托一家工程检测单位对盖板及侧墙进行了检测和评定。
1．2检测评价与建议
外观检测描述:混凝土、砂浆表面均严重碳化;快车道段过路箱涵38块混凝土盖板，有7处存在混凝土大面积剥落、钢筋外露锈蚀严重;盖板板缝间有明显水痕迹存在、局部有砌块下坠露出;墙体砂浆部分剥落露出砖墙，砖间砂浆被冲蚀，部分砖块破损开裂。检测结果:钢筋混凝土盖板的混凝土强度实测值为C18．8，小于设计值C25;砌筑墙体强度实测值为8．1MPa，小于设计值10．0MPa;混凝土的保护层厚度实测平均值为28．4mm，小于实测的平均碳化深度33．5mm，钢筋易锈蚀。评价与建议:根据实测结果与设计图纸比较，箱涵盖板、砖砌墙体强度已达不到设计指标，且碳化腐蚀严重，外观破损严重，存在安全隐患。建议对箱涵进行修补、加固或改建等措施，以排除隐患、满足防洪排涝及安全使用要求。
2原因分析
2．1车辆超载的影响
现状二环路为城市主干道，是过境车辆的主要通道。道路的通行车流量超出原设计标准，车辆超载现象严重，重载车的冲击力对箱涵的破坏较大。超载会增大箱涵结构疲劳应力幅度，引起盖板开裂，危害箱涵的安全性和耐久性。
2．2盖板的保护层厚度不足
由检测报告知，部分盖板的混凝土保护层厚度未达到设计要求(30mm)，这样在长期的车辆动荷载作用下，盖板底部的裂缝会不断加宽、加深，造成混凝土脱落，钢筋锈蚀，导致盖板承载力降低。
2．3环境的影响
该箱涵长期处于高湿环境，涵内污水中释放出的腐蚀性气体，会加速盖板和砖墙的碳化，加快盖板裂缝中钢筋的锈蚀，进而促使裂缝进一步变宽变深，造成箱涵顶板钢筋锈胀，裂缝不断扩大，引起钢筋保护层脱落，严重影响到盖板的承载能力。
3盖板加固设计方案的比选
3．1粘贴碳纤维复合材法
粘贴碳纤维复合材法是将碳纤维复合材粘贴在要补强的原混凝土结构表面，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝同受力，以增大结构的承载力。其优点:抗拉强度高，方便快捷，施工效力高，没有湿作业，不需要大型施工机具，无需现场固定措施，施工占地少，材料质量轻且薄，基本上不增加原结构自重及原构件尺寸。其缺点:对环境要求较高，适用于无化学腐蚀环境。本箱涵是预制钢筋混凝土盖板，其底部结构修补平整难度较大，不易保证质量，如钢筋有重大锈蚀，存在向外膨胀力，粘贴碳纤维布很难约束，修复不平整也起不到相应加固设计效果。且进行加固时应采取措施卸除或大部分卸除作用在结构上的活荷载。另外，箱涵内壁处于高湿环境，涵内污水中释放出的腐蚀性气体对粘贴的碳纤维布会产生不利影响。
3．2喷射混凝土法
此法是通过植筋将钢筋网片固定在盖板底面，利用压力枪将配比好的混凝土施加压力均匀的喷涂于箱涵盖板底面。准备工作包括检查锚筋、喷涂面、喷浆机和防护服等安全性，以喷头均匀分阶段和层次喷射，并及时处理掉落的混凝土残留。由于箱涵内可操作空间有限，施工难度大，且喷射混凝土强度难控制，强度高，来不及施工，强度低无法保证质量;另外，由于预制盖板板缝间的渗水使得喷射的混凝土层易滑落流淌，不易粘结，施工时在重力作用下脱落量大，很难达到加固设计效果。
3．3钢丝绳网片—聚合物砂浆加固法
钢丝绳网片—聚合物砂浆外加层加固技术是将钢丝绳网片固定在被加固构件上，并用紧线器对钢丝绳进行预紧，在被加固构件表面涂刷一层粘结剂后，再采用喷涂或抹压方法将渗透性聚合物砂浆粘合于原构件的混凝土表面，使之形成具有整体性的复合截面，以提高原构件承载力及延性的一种直接加固技术。加固后的截面尺寸增加不大，但能有效地提高结构整体的承载力、刚度、抗裂性和延性。聚合物砂浆是一种聚合物水泥类增强抹面砂浆，具有良好的柔韧性及粘结性能，抗冲击、耐久、防水性能好，施工方便，无毒、无味、不燃，属绿色环保材料，其耐久性接近普通混凝土，是一种广泛的理想加固材料。通过综合比较，确定本箱涵盖板采用钢丝绳网片—聚合物砂浆加固。
4箱涵盖板加固设计
1)应先清理、修补原构件:盖板底面旧混凝土应凿毛、充分湿润，钢筋锈蚀处应除锈，对已松散、剥落等缺陷的部分应予以剔除，清洗冲刷干净后涂刷界面剂，再用聚合物砂浆进行修补整平，经修补后的基面要适时进行保湿养护。2)钢丝绳网片安装:钢丝绳网片下料钢丝绳网片的端部用固定结固定在固定板上顶板端部下面钻孔胶粘螺杆植入混凝土中作为固定板的支点钢丝绳网片调整、定位钢丝绳网片绷紧、固定。3)基层清理养护:清理、修补后的基层要注意养护并保持湿润。4)界面剂配制、涂刷:基层养护完成后即可涂刷界面剂，界面剂应做到随用随搅拌，涂刷应均匀，特别是被钢绞线网片遮挡的基层。5)聚合物砂浆抹灰施工:聚合物砂浆配制第一层聚合物砂浆抹灰后续聚合物砂浆抹灰。6)养护:应采取可靠的保湿养护措施，养护时间应大于7d。
5加固设计应注意的事项
1)采用钢丝绳网片—聚合物砂浆加固，对市政构筑物工程要合理采用该技术，对受弯构件和大偏心受压构件较为适用。2)在加固前应对基层混凝土的抗压强度进行检测，基层混凝土的抗压强度实测值不应低于C15，并采用实测值进行计算。3)对板底钢丝绳网片张紧时，其预张紧力要适度，本工程预张紧应力取0．3frw。预张力会使板截面偏心受压，产生反向弯矩，其作用效应应小于原板截面上恒载引起的效应，否则板顶面会因张拉发生反向挠曲而发生开裂。4)加固完成的构件在养护期内不得有外力扰动，并尽快施工保护面层。
6结语
W1标段在全线共有5个新老管道接管点（终点老沪闵路处管道为新建管道，目前没有通水），分别是华泾港南侧1个接管点、淀浦河南北侧2个接管点、外环线南北侧2个接管点。新管道建成后根据老管接入点，分成3段。分别为工程起点（华泾港）—淀浦河北侧，淀浦河南侧—外环线北侧，外环线南侧—工程终点（老沪闵路）。
2各新老管道改接方案分析
2.1华泾港南侧管道改接点（改接位置一）
本管道改接点位于华泾港南侧虹梅南路红线内第1个污水总管转折井，为避开规划高架辅道桥墩基础，转折井南侧管道管位需要向东调整。本管道改接点地处虹梅南路西侧、中环高架下面，区域现状交通压力和环境压力相对较小，同时结合现状污水总管延伸管段较短的特点，本管道改接点最终采用临时外包井施工法和延伸管段维护开挖埋管施工法进行管道改接。
2.2淀浦河北侧管道改接点（改接位置二）
本管道改接点位于淀浦河北侧的现状顶管工作沉井，刚好处于徐汇秀水苑小区出入口，且离最近的居民楼只有4m距离。若采用围护开挖施工，势必会对居民建筑地基、居民生活环境、小区出入通产生非常大的影响。本着尽量减少施工面的原则，通过不同施工法的综合分析比较，本管道改接点最终采用局部垂直顶升施工法和大部分地下施工法进行管道改接，具体新老管道改接设计方案流程示意图见图4。
2.3淀浦河南侧管道改接点（改接位置三）
本管道改接点位于淀浦河南侧的现状顶管接收沉井，地处虹梅南路道路红线外，且远离周边建筑设施，施工时交通和环境影响低，所以本管道改接点采用较常规的现状井增设外包井施工法进行管道改接。
2.4A20外环线北侧管道改接点（改接位置四）
本管道改接点位于A20外环线北侧的现状φ2000mm污水倒虹管（倒虹穿越φ3500mm黄浦江引水管）。因污水倒虹管北段管位与规划虹梅南路高架桥墩基础冲突无法利用，同时考虑到新建φ2000mm顶管埋深较浅（比现状φ2000mm倒虹管浅3.2m）等因素，所以本管道改接区域采用现状污水倒虹管增设外包井施工法和外包井2次挖深施工法进行管道改接。
2.5A20外环线南侧管道改接点（改接位置五）
本管道改接点位于A20外环线南侧的现状φ2400mm污水总管。本管道改接点处的外环线南侧污水交汇井为现状φ2400mm6支流、φ2000mm和φ2400mm虹梅南路污水总管（外环线为界）汇流到外环线φ3000mm污水总管的交汇点。若采用现状交汇井外包井形式进行管道改接，一方面施工改接时现状交汇井井壁凿除工期长，需要3个支流上游污水泵站及总管下游污水泵站参与，调度时间长，操作难度大；另一方面现状交汇井凿洞接入会导致3个支流流向相互冲突，严重影响吴闵污水外排总管系统的正常运行，所以本处管道改接点最终采用现状φ2400mm污水管增设外包井施工法进行管道改接，以保证管道改接时尽量少影响吴闵污水外排总管系统的正常运行。
3结语
选择所需要的各单元设备和连接方式；确定需要研究的过程替代方案，列出主要设计变量（如原料配比、反应时间、操作温度、压力等）；估计最佳的生产条件；确定最佳的过程方案；在流程图上标出哪些设备应间歇操作，哪些应连续；哪些生产步骤应在一台釜内进行或每一步生产均单独釜进行；为改善装置操作的时间排列，何时采用并联的间歇设备较为有利；需多少台中间贮罐，如何布置；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值时，要寻找其他方案或终止项目。
2第二层：确定流程图输入-输出结构（原料-产品）
每一步反应进料在加料前是否需要预处理；副产物是移出还是循环；是否需要采用气体循环和放空；某些反应物是否值得回收并循环；有多少种产品产出；确定输入-输出结构的设计变量（如原料配比、反应时间、操作温度、压力等）以及与之相应的投资变化；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。
3第三层：流程图的循环结构
需要多少个反应器系统，反应器系统之间是否涉及分离问题；需要多少物料循环使用；在反应器进料中是否有过量反应物；是否需要气体压缩机和制氮机，费用几何；反应器是绝热操作或用直接加热或冷却，加热或冷却采取何种介质；是否考虑改变平衡转化率，如何改变；反应器费用对经济潜力的影响多大，经济潜力=产品价值-原料费用；最后进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。
4第四层：分离系统的总体结构
反应器的出料有三种可能：如为液体，需考虑液体分离系统；如为两相混合物，可把化工反应器制成带有相分离功能；如全是蒸汽，需考虑蒸汽回收系统。（1）蒸汽回收系统①确定最佳位置，是在反应器出口直接接冷凝器还是经过一段冷却管路后接冷凝器。②选择最经济的蒸汽回收系统，是依次用循环水冷却—新鲜水冷却—低温水冷却；还是一步到位的直接用低温水冷却。（2）液体分离系统①如果轻组分会污染产品，应该怎样将其去除；②这些轻组分去向应是什么；③是否需要循环与反应物形成共沸物的组分，或是应分割这些共沸物；④蒸馏可以完成哪些分离；⑤采用何种形式的塔，怎样排列顺序；⑥若蒸馏不可行，应怎样完成分离；（3）进行工程经济考核决策，如经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找其他方案或终止项目。
5第五层：热交换器网络
以能量集成分析为出发点计算换热器网络的最低热量和冷量，热交换器网络其实就是节能设计。使反应系统以最低的加热量和冷却量，并以最低能耗和最少换热器台数来实现最佳的生产目的。其基本过程为：向高于夹点温度的过程供热；向低于夹点温度的过程移出热量；确定换热设备台数；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益成负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。除上述五层分层决策外，还要考虑安全环保方面的制约条件，只有这些全部满足经济考核决策要求，这个项目才是成功的项目。
6结论
1风扇上盖的注塑模具设计
基于UG的注塑模具设计的主要流程是:在UG建模环境下创建塑件的三维模型;在UGMoldWizard设计环境加载塑件;对塑件进行模具分型和结构设计。具体设计过程如下:
1)创建塑件三维模型
根据提供的塑件样品，在UGModeling模块下灵活运用各种建模命令，创建风扇上盖的三维模型如图1所示。
2)注塑模具总体结构的确定
针对这个模型，为了保证模具的质心尽量靠近其几何中心，又要尽可能的简化模具结构，拟采用一模一腔的设计思路;由于零件对底面、侧面粗糙度要求不高，可选用大水口系统模架;为了提高加工效率和节省成本，定模型芯和动模型芯均采用整体嵌入式结构。将创建好的零件三维模型文件拷贝到即将建立的模具结构项目文件所在的目录下，然后用UGMoldWizard模块所对应的工具条中的按钮(Load)打开项目初始化对话框，材料选择ABS+PC;收缩率为1．0055，输入相应的参数后，进入UGMoldWizard模具设计系统项目初始化如图2。
3)分模
分模是注射模具设计的最重要的一环，它是用分模面将包含模具型腔的体积块分开成动模型芯和定模型腔，而分模面就是动模型芯和定模型腔的接触面。分模一般按以下步骤进行:修补塑件;提取塑件的分型线;生成分模面;分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。对于具有孔或者槽的塑件，在分模前需要修补好这些结构。修补分为片体修补和实体修补，风扇上盖由于具有开放的空间，需要采用实体修补，经实体修补后的风扇上盖产品和相应的实体修补块如图3所示。图3修补塑件塑件修补好后，开始提取塑件的分型线。分型线是产品的最大轮廓线，是产生分模面的基础。电池扣分型线可以通过搜索修补好的塑件的边线获取，自动搜索分型线，如图4所示。图4分型线分模面是以产生的分型线为基础，采用有界平面的方法获得。然后提取区域，使得构成塑件的所有面都被指派到型芯侧或型腔侧。如果面的总数等于型芯和型腔的面的总和，则可以通过自动或分步的方法进一步获得型腔和型芯，如图5。
4)确定模架和模具标准件
针对型芯和型腔的大小，选择合适的模架。选择大水口系统模架，如图6所示，系统自动载入模架。接着为模具选择标准件，包括主流道衬套、定位环、顶针、拉料杆、复位弹簧、垃圾钉、支撑柱等。
5)创建浇口特征
调用浇口命令，编辑参数，再点击“浇口点表示”，选择“面上的点”，在弹出的“Pointmoveonface”对话框编辑参数，单击确定完成“浇口点”的创建。在“浇口设计”对话框中点击应用，系统弹出“点构造器”对话框，选择“浇口点”，在“矢量构造器”对话框中选择－ZC，完成浇口的创建(图7)。6)冷却系统设计利用冷却系统特征，分别创建冷却系统的水道特征、堵头特征、水管连接特征等。这套模具的冷却系统主要是用来冷却成型型腔，可以创建形冷却水道示意图，如图8所示。
2电脑风扇型腔高速加工技术的应用
高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面品质、刀具磨损以及加工成本。不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大差异，目前尚无完整的加工数据，可根据实际选用的刀具和加工对象参考刀具厂商提供的加工用量选择。一般的选择原则是中等的每齿进给量fz，较小的轴向切深ap，适当大的径向切深ae，切削速度［6］。电脑风扇型腔数控加工在DMU60T加工中心上进行，采用的数控系统是西门子840D。风扇型腔如图9型腔，材料是模具钢P20，选用的刀具是TiAlN涂层刀。加工参数设置如表1所示。
1)粗加工策略
粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓，保证后续半精加工或精加工余量均匀，以利于粗加工刀路的平稳、高效。UG型腔铣程序分层切除风扇上盖型腔零件材料，UG软件粗加工最常用的粗加工方式有平面铣、型腔铣和插铣［7］。高速铣削粗加工采用型腔铣(跟随周边)，其下切或行间过渡部分应该采用斜式下刀或圆弧下刀，并且尽量采取顺铣的加工方式，刀具路径的尖角处要采用圆角的光顺处理，这样才可能保持刀具负荷的稳定，减少任何切削方向的突然变化，从而符合高速加工的需求。根据粗加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图10。利用设定较小的切削步距和切削深度，并考虑切削深度和进给率的合理搭配，以便保持刀具的切削载荷恒定，进而保持恒定的材料切除率［8］。
2)半精加工策略
半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀。UG加工软件应用其中的参考功能，其残留粗加工能自动识别上一道工序的残留区域和拐角区域，自动判别在上一道工序留有的台阶的层间进行切削，系统智能地优化刀具路径，使用户能够获得空走刀最少的优化的刀具路径。根据半精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图11。
3)精加工策略
精加工的主要目标是获得几何尺寸、形状精度及表面品质的工件，保证加工的零件符合设计要求的表面品质和尺寸精度。UG的精加工的连接处应尽量采用圆弧或螺旋等方式切入切出工件，要尽量减少抬刀次数和减少刀具路径频繁的方向变化。使用UG进行高速精加工，不仅要注意使用拐角过渡光顺、圆弧进退刀加工策略外，最好把零件表面分为陡峭区域和非陡峭区域分别进行精加工，以保证恒定的残留高度。陡峭区域适合选用等高轮廓铣方式，其中切削参数选项中的层之间连接方法选择直接对部件进刀方法，该种层间连接方法中间不抬刀，生成的刀具路径连续光滑，没有不同层高之间的刀轨移动，避免了由于抬刀和进刀频繁对零件表面品质的影响。非陡峭区域适合选用固定轴轮廓铣方式，可通过设置刀轴的方向、投影矢量和驱动方法等在复杂轮廓表面上生成刀具路径。根据精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图12。
4)清根加工策略
使用UG清根加工方法能够沿着部件表面形成的凹角与沟槽生成刀轨，系统根据加工最佳法则自动确定清根的方向和顺序［9］。用该驱动方法创建刀具路径时，系统使刀具尽可能与部件几何保持接触，减少刀具的非切削运动，进一步优化了刀轨。当塑料模具中出现复杂的型芯或型腔时，使用该策略可减少精加工或半精加工的时间，并可确保余量均匀，保证刀具路径平滑光顺，切削负荷均匀一致。
结语
高职环艺专业学生在校时间只有3年，由于受目前国家高考体制制约，高职环艺专业所招的学生基本上有以下两个类型：第一类是以前学过美术，有一定美术基础，但在文史或数理方面基础较差；第二类是文化素质还可以，但原来没有学习过绘画技能，美术基础欠缺。因此，在短短三年时间内，完成高职环艺专业学生教育培养目标，必须对课程设置进行改革。
（一）创新高职环艺专业课程设置基本原则
1.预见性原则
这是面向21世纪，培养适应社会需要的高职环艺专业人才的前提，也是高职环艺专业发展的基本动力，只有对社会、市场需求进行认真研究，准确预测，课程设置才能有的放矢。
2.适应性原则
环艺专业是一门综合性很强的交叉学科，它所涉及的学科范围广、内容多。而高职学生在校时间短、实践任务重，总学时不可能增加太多，因此必须对教学内容和实践项目进行符合社会和专业需求的取舍。力求避免教学资源的损失和浪费，做到人尽其才、物尽其用，使教学工作在有限的课时内收到最合理、最经济、最有效的教学成果，达成培养目标。
3.特色性原则
要紧紧围绕环艺专业培养目标，办出高职环艺专业特色，即要突出高素质、应用型，这是由高职的培养目标、生源和社会需求所决定的。在改革高职环艺专业课程设置时必须牢牢掌握这一原则。
4.创新性原则
创新是设计的灵魂，环艺专业集艺术与工艺于一体，创新是它的主要特征，也是生命活力之所在。树立以培养学生创新思维，提高创新能力为主的课程设置理念。
（二）改革高职环艺专业课程设置的思路
高职环艺专业的课程设置要体现高职教育特色，努力培养学生的创新思维和能力，紧紧围绕“厚基础、宽口径、专业化、应用型、高素质的培养目标”。教学内容强调基础知识扎实，专业面宽泛，改变目前围绕室内设计为中心构建课程体系的思路。
1.必修课的公共课模块
总学时按原课程设置550学时基本不变，在原有的8门课基础上增加“当代中国经济与政治”“大学语文”和“文献检索”三门课程。同时调整各课程的学分数和课时数。“思想和中国特色理论”由60学时调整为36学时；“高职英语”由180学时调整为144学时；“就业指导”由40学时调整为18学时，以体现高职教育宽口径、厚基础的教育目标，改变浙江省高职环艺专业公共基础课程设置口径不够宽的缺点。
2.专业基础课模块
适当增加课时数，专业基础课由原来360学时增加到414学时。专业基础课在保持原有的五门课基础上增加：“艺术概论”“设计史”“建筑概论”三门课程。同时调整各门课程的课时数与学分，素描与色彩由120学时调整为108学时，学分也由8学分调为6学分。构成、计算机辅助设计、设计与速写三门课程由60学时调整为54学时，学分由4学分调整为3学分。
3.专业课的设置总课时基本不变，较大幅度调整课程设置
保持原设置的6门课程外，增加“设计程序”“景观设计”两门课程，同时大幅度调整教学内容，对现有教学大纲和教学内容进行改革和创新。积极吸纳近几年专业领域内的新知识、新技术。力求体现环艺专业研究最新成果，体现高职环艺专业学生高素质的要求。
4.提高学生专业实践课的学习效果
积极引入项目教学法等先进的实践课教学手段，选择企业实践设计的典型案例作为教学载体引导专业实践课教学，提高学生兴趣，发挥学生的主观能动性，启发学生学习的自觉性，提高学习效果。
5.选修课的设置总课时基本不变，大幅度增加选修课的课程设置
门数由原来的9门增加至15门，增幅达60%，以增加学生选课的余地和兴趣。同时，提高选修课的学分数量，以提高学生对选修课的重视程度。并以学科发展与社会需求为导向，积极开设符合高职环艺专业发展需要的特色课程，以提高学生的社会适应性，使学生就业竞争力提高。
二、结语
结合这几年的教学经验，本人认为课程内容应结合最近几年来该专业学生毕业从事的工作岗位特点，对本课程内容做有目的的删减和整合。例如，对于数控专业来说，在铰链四杆机构章节中，重点应该结合日常生活和生产实践介绍四杆机构的应用和特性，而对于四杆机构的设计内容，可以简单介绍甚至可以忽略，或对于接受能力强的学生做适当引导，安排其自学。另外，目前的教学内容偏重理论，比较抽象，学生听课枯燥，教学效果不佳。任课老师需根据课程教学大纲基本要求，对知识进行整合。例如，以一个实践工程为例，把大纲要求掌握的知识点运用到此工程上，把抽象的理论知识转变为形象直观的实际应用，这也为学生日后走上工作岗位奠定了坚实的基础。
二、课程教学方法改革
打破传统的教学方式，现在提倡理实教学相结合，但是《机械设计基础》理论教学还是占主要课时。如何提高课堂教学效率，是本课程教学方法改革的关键之处。传统的课堂教学方式都是“教师讲，学生听”的填鸭式教学，学生对课堂不感兴趣。师生之间没有互动或互动很少，课堂教学效果很难有提高。为了打破这种现状，我校很多老师开始尝试采取分组讨论、启发式、项目式等教学方法，课堂气氛相对较活跃，既提高了学生的参与性，又激发了学生的创造性。本人在本课程的教学过程中，主要尝试了分组式讨论教学法和案例教学法两种新的教学方法。分组式讨论教学模式，每组分4~6名学生，专门设计学案在课前下发给学生，根据学案内容，让学生在课堂上进行小组讨论，再由小组学生轮流发言。案例教学法是利用生活生产中的实例进行知识的讲授。在理论知识的基础上，结合生产中实例进行讲授。例如，在讲常用机构分类、特点及应用时，可以直接让学生观看汽车雨刮器、牛头刨床、揉面机、插床等机器的运动视频，这样可以直观地反映知识内容，增加学生的学习兴趣，使学生较快地理解和掌握所学内容。
三、考核评估体系改革
关键词：电气；设计；电气保护；防雷
Abstract: With the development of intelligent popularization in our country, used in the electrical building design more and more, but the problems are more and more, which makes the quality of electrical design is more and more low, quality of electrical design of building quality seriously affects the quality of building engineering, this shows the importance of electrical design. I then discuss the problem of building electrical design and improvement measures.
Key words: electrical; design; electrical protection; lightning protection
中图分类号：TU2文献标识码：文章编号:
引言：电气设计是建筑工程重要的内容之一，然而目前，有关建筑电气设计的标准，没有引起专业人员的足够重视，家庭住宅的电气安装比较混乱，电气设计不够规范，许多住宅的电气安装没有考虑家用电器普及和快速发展的态势，埋下了安全隐患。相关工作人员应从安全性、可靠性、经济性及节能性等方面进行综合分析，不断的研究探讨、总结经验，为建筑电气设计的安全与进步做出贡献。
一、建筑电气设计中的一些问题
建筑电气主要包括供配电系统、照明系统以及电力系统。如今科技的发展促使建筑物的电气设备种类不断增多，地位越来越重要，作用也越来越大。电气化程度的提高一方面给人们提供了更人性化的服务而另一方面也增加了建筑电气设计的复杂程度。但是在实际的设计过程中，土建工程与电气设计不能够很好的进行配合，这样一来就给建筑电气安装施工和维护带来了很多困难，如果处理不当甚至还会给日后带来巨大的安全隐患。以下就列举一些建筑电气设计中的常见问题：
1、埋地线布局不合理
电气设计是整个建筑工程项目的一个组成部分，和其他施工项目有着多方面的联系，尤其与土建施工的关系最为密切。电源的进户，明暗线路的敷设，防雷和接地装置的安装，配电箱的固定等都需要在土建施工中预埋构件和预留孔洞。同时建筑电气设计与土建工程配合施工的好坏也直接决定建筑使用质量的高低，所以在具体的施工过程中一定要注意相互之间的协调配合，如果片面的只考虑某一个专业或者工种自身的工作，必然会影响到其他专业及工种的施工状况。例如在建筑当中变压器柜一般都是安装在基础型钢座上，而基础型钢座是在土建工程时直接与接地干线焊在一起的，因此使得变压器柜要进行单独安装，当往往在安装的过程中会出现基础型钢座尺寸与变压器柜的尺寸不相符，安装接口匹配不到一起迫使对基础型钢座进行改造，这样一来不仅对地面结构造成了破坏
2、电气保护设计
建筑要求保护接地的设备非常多，有强电设备、弱电设备以及一些正常情况下不带电的导电设备与构件，均必须采用有效的保护接地。如果采用TN-C系统，将TN-C系统中的中性线同时用做接地线；或者在TN-S系统中将中性线与保护线接在一起，再连接到底板上去；或不设置电子设备的直流接地引线，而将直流接地直接接到保护线上；或者干脆把中性线、保护线、直流接地线混接在一起。以上这些做法都是不符合接地要求的而且是错误的。
3、建筑防雷设计
雷电会严重破坏建筑电力系统线路以及设备，电力设施在受益于最新电子技术的极大方便同时，也受到其一旦损坏就损失巨大的困扰。所以采用科学有效地防雷措施是电力系统防雷工作的关键所在。而目前很多建筑工程没有明确防雷类型，而且有的工程采用低压架空进线，在设计中没有架设避雷器，或者采用含静电、控制以及其它系统电缆进出线的，没有要求进出线端将电缆的金属外皮与电气设备接地相连。
二、解决建筑电气设计的几点措施
1、供电电源及电压的选择
针对建筑电气设计中的供电设计主要包括对电源及电压的选择问题，对电源及电压的选择主要是根据供电系统及长远的使用情况来考虑的，此外还需要考虑到电荷的性质及设备的相应的情况，只有这样才能很好地保证供电系统的正常运行及提高供电的可靠性，并且为了满足现代对供电的使用情况，在一般情况下，需要至少配置两个独立的电源，并且在使用过程中将两者配合使用，最好设计相应的紧急发电系统，这样可以保证应急供电。对于我国的一些建筑主要是采用10kv的等级，但是对于电量大的一些需要还是最好选择使用35KV的进行供电。
2、高压接线设计
设计师在进行高压接线设计时，需要进行详细的设计，只有好的设计才能在使用低成本的情况下提高经济效益。好的高压接线设计可以保证其安全性、合理性、科学性、经济方便等优点。可见在进行高压接线设计时根据实际情况，这样才能更好的设计高压接线的设计。现代在建筑中一般是采用独立的两个电源进行供电，并且针对高压通常是采用单线分段的形式，并且自行切换，两个电源是互备使用。电源是一主一备使用时，一般是不使用分段的形式，并且针对其中回路情况多的现象，才考虑分段的方法，并且对于电源的进线方式通常是采用架空或是埋入地中的形式，针对于高压系统及低压系统一般是采用放射的方式。目前的高层建筑主要是采取插接母线槽的方式，并且一般在每层中都设置了配电房间，并且在设置中应该考虑其中的经济花费问题，只有这样才能更好的进行电气的设计工作。
3、低压的配电线路设计
对于低压的配电线路的设计问题，首先需要明确各区域需要的配电箱总数及相应的分箱的位置，此外还需要考虑到各支路的走向问题，相应的管材型号问题等，这些在进行低压配电线路设计时都需要考虑的，并且针对于低压的配电系统中使用的开关，主要是使用低压的断路，并且在设计工程中，对于其中的重要设备一般是采用备用与主用同时进行，只有这样才能更好的避免其中电路出现问题。
4、电气设备的选择
建筑电气设计中的电气设备的选择问题，也是其中非常重要的部分，根据现代大家生活的要求及科技水平的不断提高，对电气设备的要求也在不断地提高，主要是需要电气设备有很好的防潮、防火、防污染等。在引进电气设备上需要从两个方面对问题进行考虑：第一，要考虑到电气设备的使用性能，并且要符合国家的相应的规范及要求;第二，在选择设备时要根据此设备的主要功能方面，并根据经济情况作出相应的选择，并且由于我国目前在大力提倡节能，减少污染使用环保产品等，这也就需要工程师在对电气设备的购买中需要考虑到的问题，只有引进良好的电气设备才能使得整个电气系统更好的运行。
5、接地及防雷装置安装的控制
接地的问题主要涉及到了接地极的位置问题及相应的防腐问题，一般在进行焊接过程中需要将扁钢弯成一定的弧度或是直角的形状，并刷上一定的沥青或是油漆等，这样一方面可以提高相接处性能，另一方面还可以起到防腐的作用。在防雷设置方面采用主结构中的钢筋筋作为防雷的引下线，需要使用到两根或是以上的主筋，对于屋顶上的防雷可以使用突起的金属建筑等并与避雷线相连。
6、对电气调试阶段的控制
主要是对电缆进行施工过程中需要判断接线是否正确，并且还需要使用校正仪对其进行相关的校正，此外在设备使用前还需要对设备的外壳进行一定的检查，检查其地线是否接地，并对转子的灵活性及旋转方向进行判断是否正确，在送电前还需要对过载电流进行相应的调整，并对其正常运行数据做好记录，并及时发现其中的问题，及时的解决其中出现的问题。
建立规范化安全准则，创新建设思想观念
“安全建设，生命至上”，这是在建筑电气建设中首要的准则，建设管理部门要牢牢树立安全建设的意识。要改变过去以“建设速度为中心”的不良观念，如果片面地降调建设的速度，一味地追求进度，那么带来的安全隐患必将是灾难性的。在整个的建设过程中要时刻保持安全思想，发动全员开展自检，自检与制度检查结合，形成自检自改，在不断地自我检查中发现新的技术和安全问题，要及时采用补救措施，将建设的危险性降低到最小。
要建立完善的安全准则体系，建筑电气设计本身就是一种较为严谨的技术，它的建筑工程提供电力以及燃气等资源，既然是电力和燃气其中就必然具有一定的危险性，所以，建立规范化的准则体系则是重要的环节。建筑电气设计中安全准则的建立要在平常的建设实践中不断规范完善，要在施工的现场加强教育管理，增强安全教育效果。
鼓励建筑施工人员要牢固树立坚持安全操作方法的信心，养成安全操作的良好习惯。然后是管理制度和安全教育与训练，这是制度建设和管理建设的部分，这些安全制度的建设是建筑电气设计中安全施工的理论指导。总之，说到底，这些制度的建设的根本核心是以人为本、安全第一。
四、结语
随着经济水平的日趋发展，居民家用电器逐渐增多，住宅设计由原来纯照明向多功能的方向发展，电气线路、 配电设备也越来越复杂，但是建筑电气的设计问题涉及到安全的问题，所以要在设计过程中注意各方面的问题，以保证其质量。
参考文献：
[1]蔡永忠.浅谈建筑电气安装工程的质量控制[J].科技资讯.2008(1)
[2]郑修慧.建筑工程电气施工应注意的几个问题[J].建筑电气.2006(3)
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