教学课程资源库 更多>>

关键词： 初中数学   结构化视角   单元整体   教学设计  

摘要： 整体性是数学知识的典型特征,这提示数学教学有一定结构可寻.在初中数学教学过程中,经常会出现这样的情形:对某些知识点进行深化讲解时,后续内容被编写到下一个主题甚至下一册教材中,往往造成数学教学的割裂.因此,可以根据初中学生的认知规律,结合知识点之间的纵横关联,通过单元整体教学,实现对数学教学的整体把握、整体安排.在初中结构化教学阶段,要把控数学知识的整体结构,构建关联性并以循环推进为支撑,初步培养学生的数学核心素养.因此,初中数学教师在教学过程中,应当将学生学习能力的提升与教学单元进行合理、有效的结合,帮助学生拓展思维,增进对知识的理解程度.

关键词： 道路桥梁设   结构化设计   应用   安全  

摘要： 道路桥梁是城市基础性设施建设的重要组成部分,其建设质量的好坏对城市乃至整个社会的发展都有着至关重要的作用.随着交通工具数量的持续性增多,道路桥梁的使用寿命已经不能满足当前发展的需要.道路桥梁设计工作较为复杂,不仅要求较高,并且需要满足系统化的特征,提高适用性,保证施工的安全,加大成本控制.科学合理的设计对提高道路桥梁的整体质量能发挥出极高的效果.本文从结构选型以及节点构造两方面内容着手,对桥梁结构设计进行了详细分析,并介绍了结构化设计在桥梁建设中的应用,旨在为相关人员提供参考与借鉴.

关键词： 车地协同   联锁子系统   形式化方法   HCPN   状态空间分析  

摘要： 联锁子系统作为站内行车安全的关键保障,是车地协同下的列车运行控制系统的重要组成部分。传统联锁子系统存在地面集中控制失效风险大、列车自主化程度低等不足,为顺应精简系统结构、降低运营成本和提升列车自主化的列控技术发展趋势,设计一种车地协同下的联锁子系统用于城际铁路。考虑多车间的进路冲突是影响子系统功能实现的关键因素,提出进路预延伸策略以避免列车间的进路冲突。为确保联锁子系统功能安全,采用一种基于层次着色Petri网(HCPN)的系统功能建模与验证方法。通过对联锁子系统的主要功能实现过程—进路建立过程进行分析,提取子系统的功能需求,以此建立顶层需求模型。为缩小底层实现与顶层需求之间的差距,建立基于数据及行为低抽象度表达的模块层模型,并在其中引入死锁控制策略实现对系统功能逻辑的完整表达。以冲突进路建立场景为模型的输入参数,执行验证过程,通过对模型标准状态空间性能分析,实现对模型正确性的检验。在此基础上,采用分支时序逻辑ASK-CTL公式与状态空间搜索算法相结合的验证方法,完成对子系统功能安全性的检验。研究结果表明:模型的行为特性同子系统预期相一致,能够正确表达系统的行为。所设计子系统满足功能安全需求,可为底层实现提供依据。

ISBN: (纸本)9787111712732

关键词： 金刚石砂轮   选区激光熔化   结构化砂轮   飞溅   磨削加工  

摘要： 增材制造可以实现砂轮磨料层的三维结构化,提高砂轮容屑空间与冷却效率,降低磨削力和磨削温度,提高工件的磨削质量,同时可以提高砂轮结构的使用寿命。本文从磨削加工的角度探索结构化金刚石砂轮的设计理论,基于磨削力稳定性与冷却作用一致性构建砂轮结构的设计原则,开展金刚石砂轮选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成型特征与质量优化的研究,研究SLM工艺参数对金刚石砂轮成型特征的影响规律,探究金刚石飞溅对材料球化的影响关系,揭示SLM成型中金刚石飞溅的形成机理与对砂轮成型的影响机制,针对金刚石飞溅问题提出SLM/烧结复合工艺,并研究基于增材制造结构化砂轮的磨削性能。根据砂轮结构化参数对未变形切屑厚度以及传入工件的磨削热分配系数的影响,分别建立了结构化砂轮的磨削力模型与磨削温度模型,探究了结构化参数对磨削力与磨削温度的影响。结果表明结构化砂轮磨料单元在磨削区内的边界长度变化,直接影响磨削力的稳定性;结构化砂轮孔隙结构占比的周向变化,影响冷却作用的一致性,冷却作用随孔隙结构占比的增加而增加。从磨削力的稳定性与冷却作用的一致性两方面出发,提出了结构化砂轮的设计原则。探究了SLM工艺参数对金刚石砂轮成型特征的影响规律,建立了材料球化与砂轮表面形貌、显气孔率、抗弯强度的影响关系。结果表明材料球化是影响砂轮成型特征的关键因素,砂轮显气孔率随激光线能量密度(Linear Energy Density,LED)的增加先降低后增加,成型的砂轮抗弯强度最大为213.37 MPa。探索了镀铜金刚石、重熔策略以及复合结合剂对砂轮成型的影响规律,采用镀铜金刚石颗粒可以降低砂轮的球化尺寸与显气孔率,提高砂轮抗弯强度;重熔策略虽然可以降低砂轮的球化尺寸,然而对砂轮抗弯强度的提升有限;复合结合改善了对金刚石颗粒的结合状态,提高了砂轮基体硬度和材料的脆性。研究了金刚石颗粒的飞溅行为,分析环境气体、羽辉对金刚石颗粒的气固作用以及与熔池之间的气固液作用机制,揭示了金刚石飞溅的形成机理。结果表明SLM中高速喷射的羽辉和流动的环境气体是飞溅形成的主要原因,羽辉引起环境气体向熔池方向流动,环境气体的夹带作用使金刚石颗粒向熔池方向运动;动态变化的羽辉冲击熔池周围的金刚石颗粒形成飞溅;羽辉冲击熔池内部的金刚石颗粒使其脱离熔池表面张力的束缚而形成飞溅。通过对砂轮表面形貌演变的研究,明确了金刚石飞溅对砂轮表面材料球化的影响机制。金刚石飞溅引起的粉末团聚、金刚石/粉末团聚、粉末剥蚀区和冲击区影响粉层厚度的均匀性,逐层沉积之后的团聚材料和不连续熔道逐渐演化为球化材料。金刚石飞溅引起的球化机理,同样适用于其他颗粒增强复合材料,减小增强颗粒尺寸和体积分数,增加金属材料对增强颗粒的润湿性有利于减弱飞溅现象。针对SLM成型中金刚石飞溅引起的问题,本文提出了SLM/烧结复合工艺。探究烧结温度对砂轮显气孔率、抗弯强度、耐磨性的影响,烧结工艺可以提高砂轮的磨削比。通过制备内部具有正交结构和菱形结构的砂轮节块,探索了SLM/烧结复合工艺制造结构化金刚石砂轮的可行性。采用SLM/烧结复合工艺制备了三维结构化的V型槽结构砂轮和正交结构砂轮,与烧结金刚石砂轮对比研究砂轮的磨削性能。实验结果表明,V型槽结构砂轮能够有效地降低磨削力,提高钛合金磨削表面与亚表面质量。SLM/烧结复合工艺为结构化砂轮的增材成型提供了新思路。

关键词： 机床设备   SCADA系统   数据采集与监控   UML建模  

摘要： 随着工业4.0和智能制造的快速发展,对机床设备的实时可靠监控的需求日益急迫。传统数据采集与监控方式仅能实现单台或单元监控,很难实现设备之间的互联互通以及车间整体远程监控。这种监控方式不能满足车间高效运转的需求,对于突发情况等,不能及时得到解决。为此,本文阐述了机床设备SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统的发展现状和存在的问题,结合工业4.0和智能制造的背景提出了机床设备SCADA系统的架构,并对机床设备SCADA系统具体的功能进行了深入研究。主要研究内容和创新点包括:(1)针对多源异构的特点设计了 SCADA系统总体结构,总体设计了机床设备SCADA系统的组成成分。针对车间SCADA系统业务架构,从平台数据管理和基础服务、平台接口和监控管理三个方面进行了阐述。(2)为了解决老旧设备数据无法采集的问题,提出了互联互通的机床数据采集接口,打破了机床协议不一致导致的数据采集难问题。(3)建立了机床设备数据集成平台,提供工业数据服务、日志与权限管理、产品与设备数据服务。应用UML(Unified Modeling Language)建模技术,从系统管理员建模和车间操作人员层面进行了系统用户建模。从系统状态监控建模和信息获取建模角度进行了车间状态监控建模。从概念模型、逻辑模型和物理模型的构建顺序描述了产品质量监控的具体流程。最后,对系统异常监控进行了建模,考虑了系统管理员和车间操作人员出现误操作的情况,避免了人为因素的干扰。(4)将所提方法在江苏某机床股份有限公司进行了落地应用验证,实现了平台登陆、工厂介绍功能、人员管理、设备管理、销售管理、能源管理、生产管理、网络管理和质量管理,分别从不同角度对机床设备的生产过程进行管控,推进了应用机床设备数字化车间的进程。

关键词： 自动古籍处理   文本挖掘与可视化   诗歌智能分析   数字基础设施  

摘要： 清华大学“璇琮数字人文智慧平台”由针对古籍自动整理与知识挖掘的文本工具系统、协助研究与创作的诗歌智能分析系统以及包含传统文史与佛教、经学、天文学等研究数据的文献资源系统组成。文本工具系统下含古籍文本处理、文本挖掘与分析、视觉呈现三组模块，模块下的各子功能可根据应用需求实现流程化串联。诗歌智能分析系统以永明律与平仄律的批量自动分析、相似度与因袭关系发现及集句诗自动创作为特色功能，能够辅助古典诗歌的跨文本分析与知识图谱构建。文献研究资源提供图文对照数字化古籍资源与结构化明清小说语料，不仅广泛适用于平台各层级的功能，也是古典诗歌与小说研究的结构化专精数据库。该平台应用于教学，支持对自定义文本从自动句读、分词、实体识别等预处理阶段到风格计算、情感计量、主题模型、关系提取等任务端处理的一体化实现，并辅以案例进行成果展示，初学者可直接上手操作。未来将在开放、共建、共享的基础上，打造技术与人文实时交互的科研生态系统，创设与新时代教学相适应的应用场景，实现“人人皆可数字人文”的目标。

关键词： 结构化理财产品   碳金融   障碍期权   在险价值   蒙特卡洛模拟  

摘要： 随着国家“双碳”战略的提出,传统能源向绿色能源转型成为未来经济发展的大趋势。在这一发展趋势的推动下,我国绿色产业欣欣向荣,取得重大进展。绿色产业的发展离不开金融领域的融通支持,在政策导向下,各大金融机构也逐渐把完善绿色金融市场,丰富绿色金融产品种类作为业务开展的重点和创新点。然而,目前绿色金融产品市场还存在很大的缺口,产品的丰富性和市场的完善性还有待更深一步发展。同时,伴随《资管新规》的落地,银行理财业务面临重大挑战,急需转型升级。如何在理财业务转型升级之时,结合低碳政策导向,设计出更具有竞争力的绿色金融产品成为商业银行未来业务发展的核心。在这种背景下,推出一款可全民助力绿色产业发展的金融产品将会为商业银行在市场中占得先机,创造新的赢利点。基于以上背景,本文针对挂钩低碳板块股票的结构化理财产品设计展开研究。首先,对国内外研究学者在相关领域的研究理论做了系统的阐述,并对碳金融结构化理财产品涉及的相关概念和相关基本理论进行介绍,为后文的产品设计提供理论依据。其次,对碳金融理财产品的目标客户进行需求分析,并基于目标客户的收益风险偏好和投资特点,细化产品的各项参数和收益条款,设计一款以5只中国低碳板块行业龙头股为挂钩标的的碳金融6个月期结构化理财产品。再次,采用实证研究法对设计的碳金融结构化理财产品进行定价,选取与理财产品存续期限相同的样本期,以挂钩标的资产117个交易日的收盘价作为实证数据,分析标的资产价格时间序列所服从的概率分布,运用蒙特卡洛模拟法模拟资产价格的变化路径,确定本款理财产品的理论价格和期望收益率。最后,在产品设计部分完成后,对该款产品在不同情况下的收益和风险进行量化分析,并将该款产品与同类理财产品进行比较,分析产品的优劣势,针对本款产品的投资特点制定合适的营销推广策略以保证产品顺利发行。综上,本文研究的价值在于:一是通过设计一款挂钩标的新颖的碳金融结构化理财产品丰富绿色金融产品市场,为银行理财产品设计提供创新思路;二是运用Cholesky分解法结合蒙特卡洛模拟对多资产股票挂钩型结构化理财产品进行定价,丰富多资产挂钩产品定价研究的相关理论成果。

关键词： 蘑菇状微结构   结构化设计   可切换粘附性   磁场驱动   应变隔离效应   柔性可延展电子器件  

摘要： 蘑菇状微结构因其具备优异的粘附性,被认为是未来作为粘附材料最理想的结构之一,有望应用于转移印刷系统、软体爬行机器人、生物医疗器械等领域。作为一种仿生粘附材料,蘑菇状粘附材料的粘附性严重地依赖于结构的几何尺寸。近二十年来,国内外学者从结构的形貌对粘附性的影响、粘附界面的应力分布情况以及分离过程的界面失效形式等方面,对蘑菇状粘附材料的粘附机理开展了广泛的实验和理论研究。经过结构化设计的蘑菇状粘附材料,粘附界面的应力由边缘集中形式转变为中心分布形式,粘附界面的失效形式由边缘裂纹失效切换为中心裂纹失效,因此表现出更强的粘附性。然而,对于智能的拾取-放置系统,具备优异的粘附性显然已经不能满足快速切换粘附性的工程需求。自然界为研究人员提供了丰富的令人印象深刻的实用案例,例如壁虎和树蛙等爬行生物的脚趾结构。受生物灵感启发,可切换粘附性的粘附材料受到国内外研究学者的广泛关注。通过调控温度、光照、电压、磁场和力载荷等外部激励的方式,实现了反复切换粘附性的目的。尽管如此,目前报道的粘附性可切换的粘附材料受限于调控时间相对较长、适用性相对较差以及调控范围相对较小等不利因素,提出能够快速、可逆、可重复切换粘附性的智能粘附材料设计策略仍然是一项在技术和科学上的挑战。蘑菇状微结构不仅在用作粘附材料上具有优异的粘附性,还可以用作柔性可延展电子器件的支撑基体,并且蘑菇状基体表现出良好的应变隔离效应。柔性可延展电子器件在承受拉伸、压缩、弯曲、扭转等大变形的情况下,蘑菇状基体将大部分变形隔离在基体上,保证了电子器件的功能正常。但是,蘑菇状基体的应变隔离效应严重地依赖于结构的几何尺寸。因此,探讨和分析蘑菇状基体的几何尺寸对应变隔离效应的影响规律,对柔性可延展电子器件的结构化设计具有重要的指导意义,并且能够拓展蘑菇状基体在柔性可延展电子器件领域的潜在应用。本文以聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备的蘑菇状微结构为研究对象,探究了几何尺寸对粘附性和应变隔离效应的影响,并分别提出合理的结构化设计方案。针对粘附性可切换的粘附材料,提出了能够快速、可逆、可重复切换粘附性的智能粘附材料设计策略。本文的主要工作包括以下内容:(1)基于自主开发的蘑菇状微结构的制备方法,制备得到几何尺寸(端头和连接柱体的直径)按需要设计的蘑菇状粘附材料。对蘑菇状粘附材料开展了系统的粘附实验,探讨了加载条件(预压紧位移、保持时间和拔开速度)和几何尺寸对粘附性的影响,并且使用显微摄像机观察和捕捉了蘑菇状粘附材料在分离过程中的界面失效形式。结合有限元方法开展数值模拟计算,分析了结构的几何尺寸、界面的失效形式和拔开力的大小三者之间的联系。进而揭示了蘑菇状粘附材料的粘附机理,并且对蘑菇状粘附材料的粘附性需求给出了结构化设计的指导建议。(2)基于蘑菇状粘附材料的粘附机理,提出了采用磁场驱动方式实现快速、可逆、可重复切换粘附性的智能粘附材料设计策略。对智能粘附材料的几何尺寸和材料参数进行优化设计,获得了磁场驱动的最佳状态。凭借成熟的蘑菇状微结构的制备方法,制备得到经过结构化设计的智能粘附材料。开展系统的粘附实验,验证了智能粘附材料在选择性拾取以及拾取-放置两种操作中的可行性。拾取、转移、放置技术的示例说明了智能粘附材料具有显著的适用性。(3)蘑菇状基体凭借优良的应变隔离效应,被开发应用于柔性可延展电子器件的设计。以砷化镓薄膜太阳能电池为研究对象,开展了系统的数值模拟计算,探讨了蘑菇状基体的几何尺寸对应变隔离效应的影响。基于蘑菇状基体的应变隔离效应、结构稳定性和制备方法的难易程度,对蘑菇状基体给出了结构化设计的指导建议。将蘑菇状基体应用到高度可延展的电子皮肤,在对电子皮肤施加单轴拉伸载荷的情况下测试电子皮肤的感知能力,进一步验证了蘑菇状基体的应变隔离效应。