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第1篇

【論文摘要】本文首先探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問(wèn)題，其次分析了納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)，最后電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究。因此，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

一、近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用

在電子技術(shù)中應(yīng)運(yùn)中，近似計(jì)算貫穿其始終。然而，沒(méi)有近似計(jì)算是不可想象的。而精確計(jì)算在電子技術(shù)中往往行不通，也沒(méi)有其必要。盡管近似計(jì)算會(huì)引入一定的誤差，但這個(gè)誤差控制得好，不會(huì)對(duì)分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆?，特別是如何應(yīng)用近似計(jì)算。

在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過(guò)程及結(jié)論。

二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題

由于納米器件的特征尺寸處于納米量級(jí)，因此，其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問(wèn)題需要解決，如電子在勢(shì)阱中的隧穿過(guò)程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此，納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工

要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋印⒐饪痰燃夹g(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中，不同層通常是由不同勢(shì)能的半導(dǎo)體材料制成的，構(gòu)建成納米尺度的量子勢(shì)阱，這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。

（2）分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線，但把這些元件組裝成一個(gè)可以運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個(gè)平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過(guò)陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機(jī)構(gòu)在這個(gè)方向上取得了可喜的進(jìn)展，但該技術(shù)何時(shí)能夠走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用，仍無(wú)法斷言。

（3）超高密度量子效應(yīng)存儲(chǔ)器

超高密度存儲(chǔ)量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來(lái)納米計(jì)算機(jī)的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒(méi)有可動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲(chǔ)手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲(chǔ)的量子效應(yīng)存儲(chǔ)器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。

（4）納米計(jì)算機(jī)的“互連問(wèn)題”

一臺(tái)由數(shù)萬(wàn)億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計(jì)算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局，而整體結(jié)構(gòu)問(wèn)題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問(wèn)題”。換句話說(shuō)，就是計(jì)算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問(wèn)題。納米計(jì)算機(jī)要把海量信息存儲(chǔ)在一個(gè)很小的空間內(nèi)，并極快地使用和產(chǎn)生信息，需要有特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的諸多元件，而納米計(jì)算元件之間、計(jì)算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的微型化而言，由于電線之間要相互隔開(kāi)以避免過(guò)熱或“串線”，這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制，連接的數(shù)量不可能無(wú)限制地增加。因此，納米計(jì)算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問(wèn)題急需解決。

（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)、性能分析模擬環(huán)境

當(dāng)前，分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計(jì)算、計(jì)算機(jī)并行技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展，利用這些技術(shù)建立一個(gè)能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)與性能分析的模擬虛擬環(huán)境，并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗(yàn)已成為可能。但由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問(wèn)題，目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。

三、交互式電子技術(shù)手冊(cè)

交互式電子技術(shù)手冊(cè)經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段，根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的定義：加注索引的掃描頁(yè)圖、滾動(dòng)文檔式電子技術(shù)手冊(cè)、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊(cè)、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的電子技術(shù)手冊(cè)和集成電子技術(shù)手冊(cè)。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術(shù)手冊(cè)并不存在，大多數(shù)電子技術(shù)手冊(cè)基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術(shù)手冊(cè)雖然代表不同的發(fā)展階段，但是各有優(yōu)點(diǎn)，較低級(jí)別的電子技術(shù)手冊(cè)目前仍然有著各自的應(yīng)用價(jià)值。由于類以上的電子技術(shù)手冊(cè)在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，電子技術(shù)手冊(cè)就是技術(shù)手冊(cè)的數(shù)字化。為了獲取信息的方便，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個(gè)良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術(shù)手冊(cè)的發(fā)展就是圍繞這一過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

四、電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用

時(shí)間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個(gè)參數(shù)，可由時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn)，兩者可共用的一個(gè)基準(zhǔn)。

1952年國(guó)際天文協(xié)會(huì)定義的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的，分別稱為世界時(shí)（UT）和歷書時(shí)（ET）。這種基于天文方面的宏觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備龐大，操作麻煩，精度僅達(dá)10-9。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù)，由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國(guó)相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn)，如（133Cs）頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后，將過(guò)去基于宏觀的天體運(yùn)動(dòng)的計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡(jiǎn)化，體積、重量大減??；另一方面使頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高（可達(dá)10-12—10-14量級(jí)，即30萬(wàn)年——300萬(wàn)年差1秒）。1967年第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過(guò)決議，規(guī)定：“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細(xì)能級(jí)躍遷的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間”。該時(shí)間基準(zhǔn)，發(fā)展了高精度的測(cè)頻技術(shù)，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長(zhǎng)度計(jì)量提供了新的測(cè)試手段。

總之，在探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問(wèn)題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)后，廣大科技工作者對(duì)電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識(shí)的初步了解和認(rèn)識(shí)。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時(shí)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會(huì)的構(gòu)建離不開(kāi)我們科技工作者對(duì)新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用，因此說(shuō)，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是不足為虛的。

【參考文獻(xiàn)】

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第2篇

畢業(yè)論文

一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)

自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開(kāi)始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意.

(一)"機(jī)電一體化"的發(fā)展歷程

1.數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁(yè);

2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''''''''帶來(lái)勃勃生機(jī);

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階.(二)"機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢(shì)

1.光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì).

2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。

3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡(jiǎn)單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí)，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體，但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點(diǎn)是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割?？磥?lái)，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。

5.微型機(jī)電化——微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒(méi)有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。

三、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品

機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、cad／cam系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。

四、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢(shì)和任務(wù)

機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢(shì)

1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機(jī)床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機(jī)電泵、生產(chǎn)過(guò)程的任務(wù)還未完成需要量的一半。

(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺(tái)機(jī)床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進(jìn)行改造；在已改造的近6500臺(tái)機(jī)床設(shè)備中，大約有15%需進(jìn)一步改造。

(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進(jìn)行改造；且610座已改造過(guò)的工業(yè)爐窯也很有進(jìn)一步應(yīng)用模糊技術(shù)進(jìn)行二次改造的必要。

(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應(yīng)用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設(shè)計(jì)，cad應(yīng)用率僅17%(而美、日等國(guó)已超過(guò)85%；國(guó)內(nèi)先進(jìn)地區(qū)也超過(guò)了30%)；cad的覆蓋率才達(dá)到11%(而全國(guó)cad應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達(dá)到35%，中小型骨干企業(yè)要達(dá)到15%—20%；到“九五”時(shí)，按國(guó)務(wù)委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價(jià)值的各種風(fēng)機(jī)電泵裝機(jī)容量50萬(wàn)千瓦，尚49萬(wàn)多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造的任務(wù)，占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。

(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬(wàn)元產(chǎn)值能耗折合標(biāo)煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重，而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。

2.北京用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場(chǎng)占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬(wàn)種，每年約開(kāi)發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長(zhǎng)。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場(chǎng)變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。

1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品約837種，在當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機(jī)械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機(jī)電一體化產(chǎn)品不到150種機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強(qiáng)；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機(jī)電一體化產(chǎn)品210種，機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬(wàn)元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費(fèi)用約300元，不是總成本的1%；與國(guó)外約28%的先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平相差一半左右。

3.北京用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來(lái)北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問(wèn)題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問(wèn)題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革，而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來(lái)新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國(guó)研制、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

(二)北京“機(jī)電一體化”工作的任務(wù)

北京在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。

1.北京應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(diǎn)

(1)大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺(tái)階

國(guó)內(nèi)外成功的范例表明，應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計(jì)算機(jī)和pid技術(shù)好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時(shí)要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù)，到2000年，對(duì)應(yīng)該進(jìn)行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進(jìn)電子信息技術(shù)改造完畢，其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。

(2)積極采用數(shù)控技術(shù)，機(jī)床高備改造要達(dá)新水平

對(duì)機(jī)床設(shè)備的改造重點(diǎn)應(yīng)放在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應(yīng)該改造的機(jī)床設(shè)備(8420臺(tái))的改造率要達(dá)80%以上，到本世紀(jì)末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)電泵改造要攀新高度

風(fēng)機(jī)、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)來(lái)抓。到1995年，應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機(jī)、電泵要改造完60%；到本世紀(jì)末，北京的風(fēng)機(jī)、電泵和其它調(diào)速電機(jī)要普遍；采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。

(4)優(yōu)先應(yīng)用cad／cam技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)水平提高要有新目標(biāo)

北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設(shè)計(jì)工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應(yīng)用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應(yīng)分別達(dá)到20%和15%，本世紀(jì)末，要力爭(zhēng)分別達(dá)到55%和45%。

2.北京機(jī)電一體化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的奮斗目標(biāo)

(1)總體目標(biāo)：到1995年全市的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種，2000年，應(yīng)不少于2000種，機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化率分別達(dá)到25%和60%。

(2)單項(xiàng)目標(biāo)：

·機(jī)床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達(dá)5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)16%；2000年，分別達(dá)12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費(fèi)用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·plc的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開(kāi)發(fā)能力要穩(wěn)居全國(guó)首位；“九五”北京要成為全國(guó)主要的plc生產(chǎn)基地之一。

·“電力電子”開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開(kāi)發(fā)技術(shù)。“九五”期間第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟(jì)批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，“八五”期間，開(kāi)關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達(dá)到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個(gè)具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

·模糊控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國(guó)模糊技術(shù)控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)基地，開(kāi)發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來(lái)；交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達(dá)到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀(jì)末，北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達(dá)到50%以上。

·其它機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：微機(jī)控制多色印刷機(jī)要穩(wěn)居全國(guó)第一；電子醫(yī)療儀器的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)爭(zhēng)取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國(guó)領(lǐng)先；在“八五”期間，以30萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來(lái)；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動(dòng)化裝置要上品種、上批量……

總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開(kāi)啟北京機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機(jī)電一體化”發(fā)展兩方面的目標(biāo)，那么，到本世紀(jì)末，北京就會(huì)形成一個(gè)銷售額超過(guò)200億元的機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機(jī)電一體化裝備銷售額可超過(guò)150億元；“電力電子”的銷售額可超過(guò)20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過(guò)15億元；汽車電子化、自動(dòng)化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過(guò)25億元。機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機(jī)電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。

五、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策

(一)加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃

目前，北京地區(qū)從事“機(jī)電一體化”研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計(jì)是。同時(shí)，市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃與規(guī)劃。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題，全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責(zé)成有關(guān)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開(kāi)發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!

(二)強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用

目前，北京“機(jī)電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。

“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……

(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度

優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過(guò)宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開(kāi)綠燈；盡力為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。

增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目?jī)?yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。

在經(jīng)濟(jì)政策上，要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì)；銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)項(xiàng)目上傾斜；成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金，支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。

(四)突出發(fā)展重點(diǎn)，兼顧“兩個(gè)層次”

機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計(jì)算機(jī))裝置，使“機(jī)械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就把“機(jī)械”與“電子”統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮，使“機(jī)械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。

我們認(rèn)為，北京“機(jī)電一體化”發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急，重中之重是：

抓緊開(kāi)發(fā)生產(chǎn)gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造；

抓緊推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，改造機(jī)床設(shè)備；開(kāi)發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；

第3篇

一、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢(shì)

自電子技術(shù)一問(wèn)世,電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的結(jié)合就開(kāi)始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機(jī)電一體化"技術(shù)之后有了明顯進(jìn)展,引起了人們的廣泛注意.

(一)"機(jī)電一體化"的發(fā)展歷程

1.數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世,寫下了"機(jī)電一體化"歷史的第一頁(yè);

2.微電子技術(shù)為"機(jī)電一體化''''''''帶來(lái)勃勃生機(jī);

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發(fā)展為"機(jī)電一體化"提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ);

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使"機(jī)電一體化"躍上新臺(tái)階.(二)"機(jī)電一體化"發(fā)展趨勢(shì)

1.光機(jī)電一體化.一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進(jìn)光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)是能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動(dòng)力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機(jī)電一體化是機(jī)電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì).

2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強(qiáng)的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成“自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點(diǎn)是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動(dòng)”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個(gè)系統(tǒng)。

3.全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡(jiǎn)單的“從上到下”的形勢(shì)而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)(工作)時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時(shí)，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)工作時(shí)，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機(jī)構(gòu)可為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供新型機(jī)體，但如何使這些新型機(jī)體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點(diǎn)是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割?？磥?lái)，機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長(zhǎng)的道路要走。

5.微型機(jī)電化——微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。當(dāng)將這一成果用于實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，就沒(méi)有必要區(qū)分機(jī)械部分和控制器了。屆時(shí)機(jī)械和電子完全可以“融合”，機(jī)體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機(jī)械學(xué)是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。

三、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品

機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、cad／cam系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)前景分析從略。

四、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”而臨的形勢(shì)和任務(wù)

機(jī)電一體化工作主要包括兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢(shì)

1.北京用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)中，有60%以上的企業(yè)用微電子技術(shù)改造機(jī)床設(shè)備、工業(yè)窯爐、風(fēng)機(jī)電泵、生產(chǎn)過(guò)程的任務(wù)還未完成需要量的一半。

(2)北京工業(yè)系統(tǒng)還有2000余臺(tái)機(jī)床設(shè)備亟需用微電子技術(shù)進(jìn)行改造；在已改造的近6500臺(tái)機(jī)床設(shè)備中，大約有15%需進(jìn)一步改造。

(3)北京工業(yè)系統(tǒng)尚有近250座工業(yè)爐窯亟需用電子信息技術(shù)進(jìn)行改造；且610座已改造過(guò)的工業(yè)爐窯也很有進(jìn)一步應(yīng)用模糊技術(shù)進(jìn)行二次改造的必要。

(4)北京工業(yè)系統(tǒng)cad應(yīng)用還有較大差距。目前，北京工業(yè)品設(shè)計(jì)，cad應(yīng)用率僅17%(而美、日等國(guó)已超過(guò)85%；國(guó)內(nèi)先進(jìn)地區(qū)也超過(guò)了30%)；cad的覆蓋率才達(dá)到11%(而全國(guó)cad應(yīng)用工程領(lǐng)導(dǎo)小組指出，“八五”期間大中型企業(yè)要達(dá)到35%，中小型骨干企業(yè)要達(dá)到15%—20%；到“九五”時(shí)，按國(guó)務(wù)委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業(yè)系統(tǒng)共有改造價(jià)值的各種風(fēng)機(jī)電泵裝機(jī)容量50萬(wàn)千瓦，尚49萬(wàn)多千瓦用變調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造的任務(wù)，占總?cè)蝿?wù)量的99.5%左右。

(6)工業(yè)是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業(yè)系統(tǒng)占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個(gè)能源嚴(yán)重缺乏的城市，1992年北京工業(yè)系統(tǒng)萬(wàn)元產(chǎn)值能耗折合標(biāo)煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家高近9倍。因此，北京工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的任務(wù)非常重，而電力電子技術(shù)是節(jié)能降耗的王牌。

2.北京用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場(chǎng)占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業(yè)產(chǎn)品大約有3萬(wàn)種，每年約開(kāi)發(fā)試制新產(chǎn)品3000種，更新周期很長(zhǎng)。由于更新?lián)Q代速度跟不上市場(chǎng)變化的需要，影響了北京工業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。

1993年，北京市工業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品約837種，在當(dāng)年生產(chǎn)的產(chǎn)品品種總數(shù)中僅占7.8%左右。其中：機(jī)械局系統(tǒng)主要產(chǎn)品約1200種，機(jī)電一體化產(chǎn)品不到150種機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例僅4%強(qiáng)；儀器儀表總公司系統(tǒng)主要產(chǎn)品350種，機(jī)電一體化產(chǎn)品210種，機(jī)電一體化產(chǎn)品所占比例為60%；輕工系統(tǒng)主要產(chǎn)品總數(shù)為649種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品15種，機(jī)電一體化、智能化產(chǎn)品所占比例約2.3%；汽車工業(yè)總公司系統(tǒng)平均每輛汽車的總成本為3.5萬(wàn)元，每輛汽車平均裝用電子產(chǎn)品的費(fèi)用約300元，不是總成本的1%；與國(guó)外約28%的先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平相差一半左右。

3.北京用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在北京工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重，且不少地處城區(qū)和近郊區(qū)。近年來(lái)北京的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問(wèn)題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問(wèn)題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問(wèn)題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功能強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場(chǎng)需要和用戶反映時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程做必要的調(diào)整、改革，而無(wú)須改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來(lái)新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。

另外，從市場(chǎng)需求的角度看，由于我國(guó)研制、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。

(二)北京“機(jī)電一體化”工作的任務(wù)

北京在機(jī)電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖谴龠M(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻(xiàn)。

1.北京應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作重點(diǎn)

(1)大力采用模糊技術(shù)，工業(yè)爐窯改造應(yīng)上新臺(tái)階

國(guó)內(nèi)外成功的范例表明，應(yīng)用模糊技術(shù)改造工業(yè)爐窯比單純用計(jì)算機(jī)和pid技術(shù)好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業(yè)爐窯時(shí)要大力推廣應(yīng)用模糊技術(shù)，到2000年，對(duì)應(yīng)該進(jìn)行改造但尚未改造的近250座工業(yè)爐窯要用模糊技術(shù)等先進(jìn)電子信息技術(shù)改造完畢，其中采用模糊技術(shù)改造要在80%。

(2)積極采用數(shù)控技術(shù)，機(jī)床高備改造要達(dá)新水平

對(duì)機(jī)床設(shè)備的改造重點(diǎn)應(yīng)放在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用上。根據(jù)需要和可能，到1995年，北京應(yīng)該改造的機(jī)床設(shè)備(8420臺(tái))的改造率要達(dá)80%以上，到本世紀(jì)末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調(diào)速技術(shù)，風(fēng)機(jī)電泵改造要攀新高度

風(fēng)機(jī)、電泵采用變頻調(diào)速后一般可節(jié)電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調(diào)速技術(shù)的推廣應(yīng)用作為重點(diǎn)來(lái)抓。到1995年，應(yīng)該采用變頻調(diào)速技術(shù)改造的風(fēng)機(jī)、電泵要改造完60%；到本世紀(jì)末，北京的風(fēng)機(jī)、電泵和其它調(diào)速電機(jī)要普遍；采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)。

(4)優(yōu)先應(yīng)用cad／cam技術(shù)，工業(yè)設(shè)計(jì)水平提高要有新目標(biāo)

北京工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，設(shè)計(jì)工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業(yè)系統(tǒng)cad的應(yīng)用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應(yīng)分別達(dá)到20%和15%，本世紀(jì)末，要力爭(zhēng)分別達(dá)到55%和45%。

2.北京機(jī)電一體化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的奮斗目標(biāo)

(1)總體目標(biāo)：到1995年全市的機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)應(yīng)不少于800種，2000年，應(yīng)不少于2000種，機(jī)電產(chǎn)品的機(jī)電一體化率分別達(dá)到25%和60%。

(2)單項(xiàng)目標(biāo)：

·機(jī)床數(shù)控化率：1995年，產(chǎn)量數(shù)控化率達(dá)5%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)16%；2000年，分別達(dá)12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產(chǎn)品的費(fèi)用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·plc的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間，開(kāi)發(fā)能力要穩(wěn)居全國(guó)首位；“九五”北京要成為全國(guó)主要的plc生產(chǎn)基地之一。

·“電力電子”開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產(chǎn)技術(shù)和第三代電力電子器件的開(kāi)發(fā)技術(shù)?！熬盼濉逼陂g第三代電力電子器件的生產(chǎn)要形成經(jīng)濟(jì)批量。在電力電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，“八五”期間，開(kāi)關(guān)電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產(chǎn)品；交流變頻調(diào)速裝置要達(dá)到批量生產(chǎn)程度；高頻電子鎮(zhèn)流器要能出口創(chuàng)匯；“九五”，北京要形成一個(gè)具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、推廣綜合配套能力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

·模糊控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：“八五”要把北京建成全國(guó)模糊技術(shù)控制器的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)基地，開(kāi)發(fā)出用于工業(yè)爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術(shù)控制系統(tǒng)典型產(chǎn)品來(lái)；交逐步將模糊技術(shù)應(yīng)用于家用電器中。1995年，空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器、電風(fēng)扇等家用電器產(chǎn)品模糊控制器的普及率要分別達(dá)到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀(jì)末，北京家用電器模糊技術(shù)普及率要達(dá)到50%以上。

·其它機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)能力：微機(jī)控制多色印刷機(jī)要穩(wěn)居全國(guó)第一；電子醫(yī)療儀器的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)爭(zhēng)取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產(chǎn)量上全國(guó)領(lǐng)先；在“八五”期間，以30萬(wàn)千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組為代表的發(fā)電設(shè)備要形成綜合配套能力，打出規(guī)模效益來(lái)；數(shù)字化、智能化儀器儀表，自動(dòng)化裝置要上品種、上批量……

總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是開(kāi)啟北京機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機(jī)電一體化”發(fā)展兩方面的目標(biāo)，那么，到本世紀(jì)末，北京就會(huì)形成一個(gè)銷售額超過(guò)200億元的機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)。其中，數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化印刷系統(tǒng)、新型電子醫(yī)療設(shè)備和數(shù)字化智能化儀器儀表等機(jī)電一體化裝備銷售額可超過(guò)150億元；“電力電子”的銷售額可超過(guò)20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過(guò)15億元；汽車電子化、自動(dòng)化智能化輕工民用電器產(chǎn)品銷售額可超過(guò)25億元。機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)不僅是北京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍，也是機(jī)電行業(yè)停工、待產(chǎn)、明虧、潛虧企業(yè)的出路所在。

五、北京發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策

(一)加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃

目前，北京地區(qū)從事“機(jī)電一體化”研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套發(fā)展策略和計(jì)是。同時(shí)，市政府各有關(guān)委、辦、局(總公司)也有不少相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃與規(guī)劃。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問(wèn)題，全市缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議市政府責(zé)成有關(guān)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出北京統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開(kāi)發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!

(二)強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用

目前，北京“機(jī)電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個(gè)“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)目前國(guó)家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。

“協(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過(guò)其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)整，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……

(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度

優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過(guò)宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機(jī)電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發(fā)展“機(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡可能為興辦開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開(kāi)綠燈；盡力為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。

增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制淘汰；大力提倡用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目?jī)?yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。

在經(jīng)濟(jì)政策上，要多給機(jī)電一體化科研攻關(guān)課題、開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目利用科技專項(xiàng)基金和科技三項(xiàng)費(fèi)用的機(jī)會(huì)；銀行發(fā)設(shè)貸款要多向機(jī)電一體化技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)合資和機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)項(xiàng)目上傾斜；成立“機(jī)電一體化”發(fā)展基金，支持機(jī)電一體化生產(chǎn)發(fā)展等。

(四)突出發(fā)展重點(diǎn)，兼顧“兩個(gè)層次”

機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一個(gè)層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，在傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計(jì)算機(jī))裝置，使“機(jī)械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個(gè)層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就把“機(jī)械”與“電子”統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮，使“機(jī)械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來(lái)的新產(chǎn)品起碼正做到機(jī)電一體化。

我們認(rèn)為，北京“機(jī)電一體化”發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急，重中之重是：

抓緊開(kāi)發(fā)生產(chǎn)gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應(yīng)用裝置——交流變頻調(diào)速器、逆變焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器等，用電力電子技術(shù)進(jìn)行的節(jié)能、節(jié)材為主要目的的技術(shù)改造；

抓緊推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，改造機(jī)床設(shè)備；開(kāi)發(fā)生產(chǎn)低、中檔數(shù)控系統(tǒng)；

第4篇

“其實(shí)不但是民用產(chǎn)品，在軍用產(chǎn)品中，電子陶瓷的使用也很多。我們現(xiàn)在主要研究的介電材料和壓鐵電材料都屬于它的范疇?！焙钣f(shuō)。從博士時(shí)期起，他就一直沉醉于電子陶瓷的研究，對(duì)他來(lái)說(shuō)，研究這種神奇的材料既是工作，也是樂(lè)趣。

打開(kāi)壓電材料發(fā)電之門

“我本科和碩士階段學(xué)習(xí)的是化學(xué)專業(yè)，后來(lái)考進(jìn)西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程系攻讀博士?！碑?dāng)時(shí)國(guó)家非常重視電子陶瓷行業(yè)的發(fā)展，而侯育冬的導(dǎo)師田長(zhǎng)生教授恰好就在上世紀(jì)90年代轉(zhuǎn)入這方面的研究。在他的引領(lǐng)下，侯育冬入了門?！拔液芨兄x我的博士導(dǎo)師，是他帶我發(fā)現(xiàn)了電子陶瓷的魅力，讓我愛(ài)上了這個(gè)研究領(lǐng)域。同時(shí)，我的老師還很重視研產(chǎn)結(jié)合，這對(duì)我的影響很大。”

2003年，侯育冬來(lái)到北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院工作，利用自身學(xué)術(shù)背景，著手組建先進(jìn)電子陶瓷材料與器件研究室。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，在國(guó)家和北京市政府的大力支持下，研究室建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已擁有國(guó)際一流的電子陶瓷制備與測(cè)試裝備。至今為止，侯育冬已經(jīng)主持了數(shù)十項(xiàng)國(guó)家和北京市各類科研項(xiàng)目，其中壓電陶瓷的研究是一大亮點(diǎn)。

當(dāng)今世界化石能源日益短缺，尋找和發(fā)展可持續(xù)性的新型能源，并進(jìn)行高效采集成為各國(guó)政府所面臨的緊迫任務(wù)之一。“機(jī)械振動(dòng)能在環(huán)境中普遍存在，例如機(jī)器的噪聲、人在地板上的行走、汽車的行駛等日?，F(xiàn)象，其實(shí)都可以造成振動(dòng)，而這種振動(dòng)是可以作為清潔能源加以利用的”，侯育冬介紹說(shuō)，以壓電陶瓷為核心的壓電能量收集器能夠捕獲環(huán)境中的振動(dòng)能，經(jīng)處理后可實(shí)現(xiàn)供電的目標(biāo)。

可新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)并不容易。壓電陶瓷一般為高阻電介質(zhì)，利用其轉(zhuǎn)換得到的電能具有高電壓、低電流的特性，功率較小，因而長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)利用其發(fā)電并未引起人們關(guān)注，但是隨著近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展掀起新一輪工業(yè)技術(shù)革新，轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)了。侯育冬告訴記者：“與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的低功耗微電子器件設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步在一定程度上解決了這一問(wèn)題，使利用壓電能量收集技術(shù)供電成為可能?！?/p>

在我國(guó)，與光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和熱電發(fā)電等新能源技術(shù)相比，壓電發(fā)電的關(guān)注度低，研究極為薄弱。為了提升我國(guó)在壓電發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)水準(zhǔn)，侯育冬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞高換能系數(shù)壓電陶瓷開(kāi)展一系列創(chuàng)新研究。他通過(guò)歸納總結(jié)壓電陶瓷材料性能調(diào)控方面的主要研究成果；比較能量收集用鉛基、無(wú)鉛壓電陶瓷材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換性能；討論具有高機(jī)電轉(zhuǎn)換性能壓電陶瓷材料設(shè)計(jì)方法等工作，指出了能量收集用壓電陶瓷材料研究發(fā)展中的主要問(wèn)題，并為進(jìn)一步開(kāi)展研究提供了新思路！

“在材料設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)有的用壓電陶瓷進(jìn)行能量收集的研究，主要通過(guò)大范圍的組分調(diào)控獲得機(jī)電轉(zhuǎn)Q性能優(yōu)異的材料體系，但由于缺乏普適的預(yù)測(cè)模型與理論支撐，性能提升起來(lái)非常有限，工作量還極大。”而在制備工藝方面，侯育冬認(rèn)為在未來(lái)的研究中，可采用化學(xué)法制備納米尺寸的前驅(qū)陶瓷粉體，結(jié)合熱壓燒結(jié)或是放電等離子燒結(jié)等特種燒結(jié)工藝，實(shí)現(xiàn)晶粒尺寸梯度化精確調(diào)控，在提升材料力學(xué)性能的同時(shí)，基于“尺寸效應(yīng)”遷移準(zhǔn)同型相界位置，從而獲得力電性能均衡的能量收集細(xì)晶陶瓷材料。同時(shí)，他還指出將不同介電與壓電活性的組元進(jìn)行拼接組合，設(shè)計(jì)復(fù)相結(jié)構(gòu)也是提升材料壓電收集特性的重要途徑?！澳壳埃芰渴占脡弘娞沾傻难芯咳砸糟U基PZT材料為主，其在軍事和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用短時(shí)間內(nèi)無(wú)法替代，但性能尚需進(jìn)一步優(yōu)化。而民用領(lǐng)域，特別是家用和醫(yī)療領(lǐng)域，對(duì)于壓電材料無(wú)鉛化的要求日益迫切?？墒呛豌U基材料相比，無(wú)鉛材料的機(jī)電轉(zhuǎn)換性能較低，退極化嚴(yán)重，機(jī)械力學(xué)性能尚不明確，還需要進(jìn)一步研究?！?/p>

壓鐵電陶瓷的設(shè)計(jì)，微結(jié)構(gòu)控制與力電行為物理機(jī)制研究，是侯育冬的另一個(gè)貢獻(xiàn)點(diǎn)。他發(fā)現(xiàn)了金紅石與鈣鈦礦類先兆性鐵電體中極性納米簇的誘導(dǎo)生成機(jī)制、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，并對(duì)寬頻介電弛豫譜進(jìn)行了解析研究；對(duì)多組元細(xì)晶壓電陶瓷體系晶粒進(jìn)行了多尺度生長(zhǎng)調(diào)控，總結(jié)了晶界與相結(jié)構(gòu)演化及相關(guān)力學(xué)與電學(xué)行為變化規(guī)律；研究了復(fù)雜體系壓電陶瓷過(guò)渡系摻雜元素的價(jià)態(tài)分布與缺陷結(jié)構(gòu)演變，提出新穎的等價(jià)摻雜誘導(dǎo)第二相生成機(jī)制，并明確了液相燒結(jié)行為及電學(xué)參數(shù)定向調(diào)控的關(guān)聯(lián)性。此外，侯育冬利用其深厚的化學(xué)功底，發(fā)展了熔鹽拓?fù)浠瘜W(xué)、膠體水熱化學(xué)和水基溶膠凝膠化學(xué)等新方法成功構(gòu)建出十余種不同尺度與取向結(jié)構(gòu)的壓鐵電納米材料，有力推動(dòng)了納米電子陶瓷器件的應(yīng)用化研究?！斑@就是學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲矣谢瘜W(xué)、電子學(xué)和材料物理等多個(gè)學(xué)科的科研背景。”侯育冬說(shuō)?？嘈你@研帶來(lái)的收獲是一百余篇高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文，這些發(fā)表在Acta Mater、J AmCeram Soc和Appl Phys Lett等頂尖學(xué)術(shù)期刊上的科研成果大大提升了我國(guó)在相關(guān)壓鐵電材料研究領(lǐng)域的國(guó)際影響力。研產(chǎn)結(jié)合者

在侯育冬的心中，理論研究很重要，實(shí)際應(yīng)用亦是關(guān)鍵，把這兩者有效地融合起來(lái)，是他一直在追求的目標(biāo)。“目前，中國(guó)的科研還存在一個(gè)問(wèn)題，就是學(xué)術(shù)研究與成果的實(shí)際應(yīng)用之間還是有割裂的，在科研成果應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化上，我們與國(guó)外有不小的距離。”侯育冬認(rèn)為，做科研可以多嘗試與企業(yè)合作，“這會(huì)使你更重視實(shí)際問(wèn)題，合作的過(guò)程還可能讓你的研究目的更明確”。

在這種思想的指引下，侯育冬帶領(lǐng)課題組深入開(kāi)展了電子陶瓷材料性能調(diào)控與器件應(yīng)用的關(guān)聯(lián)性研究。目前，已成功試制出多種重要的電子陶瓷元器件，例如超高溫大容量多層陶瓷電容器、多層壓電陶瓷變壓器和高頻高穩(wěn)定壓電陶瓷濾波器等，并以第一發(fā)明人獲授權(quán)十余項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。

侯育冬坦言，將成果應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)并不容易，“這個(gè)過(guò)程實(shí)際上需要花費(fèi)非常大的精力，一方面需要做調(diào)研；另一方面還要派人到企業(yè)工作，開(kāi)銷會(huì)增加不少，但是為了得到理想的結(jié)果，這么做還是值得的。”

“現(xiàn)在，我們重點(diǎn)關(guān)注新能源領(lǐng)域壓電能量收集器研究?！痹诒本┕I(yè)大學(xué)國(guó)際交流項(xiàng)目的支持下，侯育冬團(tuán)隊(duì)與歐洲丹麥的高校和企業(yè)聯(lián)合開(kāi)展“中丹高性能壓電能量收集器技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)”。經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，侯育冬課題組已經(jīng)設(shè)計(jì)并組裝可用于評(píng)價(jià)懸臂梁和疊堆模式壓電能量收集器發(fā)電特性的動(dòng)態(tài)測(cè)試樣機(jī)，該項(xiàng)成果可為制備高換能系數(shù)能量收集材料的器件化測(cè)試提供有力支撐，他也期望能夠?qū)⑵浔M快應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)中。

以己度人，侯育冬熱心于將科研路上的經(jīng)驗(yàn)傳授給學(xué)生，希望他們也成長(zhǎng)為熱愛(ài)科研專業(yè)，具有產(chǎn)業(yè)視野的復(fù)合型人才。對(duì)于學(xué)生的課題研究，侯育冬只抓大方向，給學(xué)生們一個(gè)較寬松的平臺(tái)，這么做是因?yàn)樗肱囵B(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，而不想讓其變成一個(gè)實(shí)驗(yàn)“操作工”。但他的“寬松”是以“計(jì)劃”為前提的，他每個(gè)學(xué)期都會(huì)給學(xué)生制定學(xué)習(xí)與工作計(jì)劃，要求學(xué)生每個(gè)月完成一些任務(wù)，以督促他們進(jìn)步。同時(shí)，侯育冬還鼓勵(lì)學(xué)生去參加國(guó)際相關(guān)會(huì)議和企業(yè)實(shí)踐，從而讓他們開(kāi)闊視野并提升實(shí)踐能力。

作為北京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)基地――“先進(jìn)電子陶瓷材料與器件”基地負(fù)責(zé)人，他將學(xué)生培養(yǎng)與基地建設(shè)融在一處。通過(guò)北京高等學(xué)校高水平人才交叉培養(yǎng)“實(shí)培計(jì)劃”項(xiàng)目――“耐高溫大容量多層陶瓷電容器瓷料的設(shè)計(jì)與合成”，侯育冬課題組與國(guó)內(nèi)最大的軍工陶瓷電容器生產(chǎn)商――北京元六鴻遠(yuǎn)電子技術(shù)有限公司合作組建“電子陶瓷材料”企業(yè)校外實(shí)訓(xùn)基地，他把學(xué)生真正推到科研與產(chǎn)業(yè)一線上去。

第5篇

關(guān)鍵詞：安徽 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 調(diào)整對(duì)策

1 安徽三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

改革開(kāi)放以來(lái)，安徽省在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面做了不少工作，并取得一定進(jìn)展。尤其從1995年以來(lái)的17年時(shí)間里，全省國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的三次產(chǎn)業(yè)構(gòu)成經(jīng)歷了由“二、一、三”演進(jìn)到“二、三、一”的過(guò)程。三次產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率，1995年分別為32.26∶36.46∶31.28，2011年分別為13.37∶54.44∶32.19。二、三產(chǎn)業(yè)已成為帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要力量。安徽作為中部地區(qū)，雖沒(méi)有東部沿海地區(qū)發(fā)展迅速，但通過(guò)工業(yè)強(qiáng)省戰(zhàn)略等一系列以依靠自身為主的政策也迅速走上了工業(yè)化的道路，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增速明顯，且第二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在GDP中所占的比重有較大幅度的增加，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有明顯改善。三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展變動(dòng)情況及所占GDP的比重如表1：

從三次產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況來(lái)看，1995-2011年17年安徽國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值上升趨勢(shì)明顯，1995年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值為1810.66億元，2011年即上升為15110.3億元，增長(zhǎng)了8.35倍，增長(zhǎng)快速。三次產(chǎn)業(yè)中，第二產(chǎn)業(yè)增速最快，增長(zhǎng)了12.46倍，其次是第三產(chǎn)業(yè)，增長(zhǎng)了8.58倍，第一產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)相對(duì)比較緩慢，僅增長(zhǎng)了3.46倍，但總體仍屬增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

從表1看出1995年三次產(chǎn)業(yè)在總值中所占比重相差不大，但第一產(chǎn)業(yè)占三次產(chǎn)業(yè)的比重則逐年下降，1995年到2011年下降了18.89個(gè)百分點(diǎn)；第二產(chǎn)業(yè)占三次產(chǎn)業(yè)比重在不斷上升，但在2002-2004年3年間有小幅的波動(dòng)，2004年后又逐年上升；第三產(chǎn)業(yè)所占比重在1995-2011年17年間表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，這17年間第三產(chǎn)業(yè)所占比重僅上升了0.91個(gè)百分點(diǎn)，不到一個(gè)百分點(diǎn)。

從表1可以看出安徽省1995年三次產(chǎn)業(yè)處于“二、一、三”的狀態(tài)，從1995-2005年11年間，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的比重有著一定的交替，但到2005年后，三次產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，工業(yè)增長(zhǎng)強(qiáng)勁，第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)在GDP中所占比重不斷下降。

按照發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展三階段規(guī)律，即第一階段：傳統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)階段，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要依靠農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)，該階段主要表現(xiàn)為大量低效率勞動(dòng)力停滯在農(nóng)業(yè)部門；第二階段：高速增長(zhǎng)的工業(yè)階段，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要由急速上升的工業(yè)制造業(yè)支撐；第三階段：經(jīng)濟(jì)進(jìn)入發(fā)達(dá)階段，工業(yè)制造業(yè)的貢獻(xiàn)率下降，技術(shù)含量較高的服務(wù)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和發(fā)展的貢獻(xiàn)逐步提高。從近幾年安徽省國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值構(gòu)成來(lái)看，其正處于第二階段。

2 安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式粗放，高耗能行業(yè)比重偏高 目前全省煤炭開(kāi)采和洗選、化學(xué)原料及化學(xué)制造品制造業(yè)、石油加工和煉焦及核燃料和有色金屬加工等六大高耗能行業(yè)增加值占GDP比重仍有10%左右。“粗加工、低技術(shù)”比重較大。安徽省高新技術(shù)產(chǎn)品占加工工業(yè)比重僅為18%左右。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)力量較為薄弱，其增加值僅占工業(yè)比重的4%左右。物耗高、能耗高、污染高的“三高”問(wèn)題依然突出。

2.2 行業(yè)集中度低，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力弱 安徽省工業(yè)門類比較齊全，但行業(yè)集中度較低，沒(méi)有形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)。煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采業(yè)、黑色金屬礦采選業(yè)、紡織業(yè)和紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)等39個(gè)大類行業(yè)中，行業(yè)集中度在10%以上的行業(yè)僅有8個(gè)，占全部行業(yè)的20.5%；在5%-10%的行業(yè)有6個(gè)，占15.38%；在5%以下的行業(yè)有23個(gè)，占58.97%。大多數(shù)企業(yè)規(guī)模偏小，規(guī)模經(jīng)濟(jì)沒(méi)有充分發(fā)揮。

2.3 創(chuàng)新機(jī)制缺乏，導(dǎo)致創(chuàng)新滯后 目前安徽省的創(chuàng)新機(jī)制缺乏。一方面，技術(shù)創(chuàng)新滯后。合肥是全國(guó)四大科教基地之一。2004年7月，科技部將合肥市作為全國(guó)第一個(gè)科技創(chuàng)新型試點(diǎn)市，同時(shí)合肥也是世界科技城市聯(lián)盟會(huì)員城市之一，科技實(shí)力雄厚，擁有以中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院為代表的國(guó)家和省屬科研單位70多個(gè)，擁有以中國(guó)科技大學(xué)為代表的各類高校50多所，博士授權(quán)點(diǎn)138個(gè)，有22個(gè)學(xué)科被認(rèn)定為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。雖然誕生了眾多世界第一，但傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)吸收科技創(chuàng)新成果的動(dòng)力和能力不足，高新技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢；另一方面，制度創(chuàng)新遲緩。制度創(chuàng)新是其他一切創(chuàng)新的根本保障。制度創(chuàng)新滯后將嚴(yán)重阻礙人們積極性和創(chuàng)造性的發(fā)揮。因?yàn)樵谥R(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人力資源已成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要源泉，區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更多地取決于其人力資本稟賦的產(chǎn)出能力。

3 安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的對(duì)策

3.1 大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，提高技術(shù)集約化程度 積極采用高新技術(shù)和先進(jìn)工藝設(shè)備，提升產(chǎn)業(yè)水平，促進(jìn)初級(jí)產(chǎn)品向精深加工產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，促進(jìn)低技術(shù)含量產(chǎn)品向高技術(shù)含量產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。以安徽省現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平，大范圍發(fā)展高技術(shù)不現(xiàn)實(shí)，但有選擇地發(fā)展部分高技術(shù)產(chǎn)業(yè)不僅是可能的，而且也是十分必要的。目前安徽省應(yīng)該有選擇地發(fā)展生物醫(yī)藥和信息產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。生物醫(yī)藥作為21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，成長(zhǎng)性較好，大力發(fā)展生物技術(shù)對(duì)于提高醫(yī)藥企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)能力和技術(shù)水平有十分重大的意義。并且安徽省已擁有安徽豐原藥業(yè)股份有限公司和安徽合肥神鹿雙鶴藥業(yè)有限公司等一些骨干企業(yè)，并有條件進(jìn)一步做大。在發(fā)展方向上，應(yīng)以現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)企業(yè)為龍頭，實(shí)行跨行業(yè)、跨區(qū)域的資產(chǎn)重組，組建一兩家大型企業(yè)集團(tuán)，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。近幾年安徽信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，電子信息制造業(yè)和信息服務(wù)業(yè)都以較高的速度增長(zhǎng)，目前已初步形成了以信息家電、電子基礎(chǔ)材料及電子元器件為支撐，以汽車電子、軟件為產(chǎn)業(yè)新興增長(zhǎng)點(diǎn)，以微電子、光伏電子、通信終端等為產(chǎn)業(yè)發(fā)展后勢(shì)的信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。在“十二五”期間應(yīng)該繼續(xù)貫徹和執(zhí)行《安徽省“十一五”信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，不斷改善和優(yōu)化信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，制定加快信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。

3.2 培育產(chǎn)業(yè)集群，發(fā)揮集聚效應(yīng) 產(chǎn)業(yè)集群具有加工配套能力強(qiáng)、市場(chǎng)信息交流快、規(guī)模經(jīng)濟(jì)顯著和降低勞動(dòng)成本等特點(diǎn)，因此，大力培育和引進(jìn)大企業(yè)，培育打造能夠影響、輻射、帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的龍頭企業(yè)，提高行業(yè)集中度是當(dāng)務(wù)之急。安徽應(yīng)發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，打造國(guó)內(nèi)外知名產(chǎn)業(yè)集群。安徽具有較為雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，不僅在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支撐，在當(dāng)前仍是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要力量?，F(xiàn)階段，安徽應(yīng)努力打造具有競(jìng)爭(zhēng)力的煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、橡膠制品業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)和電氣機(jī)械及器材制造業(yè)等產(chǎn)業(yè)群。

3.3 建立健全創(chuàng)新機(jī)制，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 自主創(chuàng)新是區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的現(xiàn)實(shí)選擇。因此，應(yīng)該建立和健全技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力機(jī)制和運(yùn)行機(jī)制，大力構(gòu)建以企業(yè)為主體的創(chuàng)新體系，以增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力。應(yīng)采取措施鼓勵(lì)“產(chǎn)學(xué)研”的有效結(jié)合，引導(dǎo)和推進(jìn)企業(yè)與高校、科研院所開(kāi)展緊密合作與交流，這樣既解決了設(shè)備的問(wèn)題，又解決了專業(yè)人員的問(wèn)題。同時(shí)也加快了高新技術(shù)產(chǎn)品的研制，提高了企業(yè)自主創(chuàng)新能力。

自主創(chuàng)新是強(qiáng)國(guó)之道，而制度創(chuàng)新則是自主創(chuàng)新的保證。因此制度創(chuàng)新是優(yōu)先需要解決的問(wèn)題。目前科技創(chuàng)新所面臨的體制、機(jī)制、政策等諸多問(wèn)題的解決，在很大程度上依賴于政府能否以改革的精神拿出創(chuàng)新型的新思路，同時(shí)政府應(yīng)努力創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)、高效、廉潔的政務(wù)環(huán)境，進(jìn)一步完善自主創(chuàng)新的綜合服務(wù)體系，制定和完善鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的政策措施，激發(fā)各類企業(yè)特別是中小企業(yè)的創(chuàng)新活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王露.安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、問(wèn)題及調(diào)整路徑研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（4）：47-51.

[2]吳雪.安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀分析與優(yōu)化對(duì)策[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（4）：7-10.

[3]王清穆，江三良.安徽省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的政策建議[J].鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)，2005，（6）：57-60.

第6篇

關(guān)鍵詞:唐山，臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)，空港城，規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，民航業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用和對(duì)區(qū)域的輻射作用也越來(lái)越強(qiáng)。我國(guó)不少地方利用新建或擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)的契機(jī)，在機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)活動(dòng)。伴隨著唐山空港城管委會(huì)正式成立，唐山空港城的規(guī)劃建設(shè)也正式拉開(kāi)序幕，由于空港城是一種新型的城市，在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一定義和發(fā)展模式，所以，本文就以唐山空港城的功能定位、產(chǎn)業(yè)選擇、布局原則、及實(shí)施體制進(jìn)行探索，供大城市空港城和其它新城的規(guī)劃參考。

1 空港城的概念

從城市規(guī)劃與大都市開(kāi)發(fā)角度來(lái)看，空港城的概念是建立在樞紐機(jī)場(chǎng)和新城規(guī)劃基礎(chǔ)之上的。從區(qū)域上看，空港城必須以國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)為依托，離開(kāi)了機(jī)場(chǎng)，就無(wú)所謂空港城；從產(chǎn)業(yè)上看，空港城的支柱產(chǎn)業(yè)是與機(jī)場(chǎng)和航空運(yùn)輸密切相關(guān)的產(chǎn)業(yè)；從功能上看，空港城具有一般獨(dú)立新城的特點(diǎn)，但因?yàn)樗菣C(jī)場(chǎng)地區(qū)的新城，所以又具有區(qū)別于其它新城的獨(dú)特的城市性質(zhì)。可以認(rèn)為：空港城是國(guó)際化大城市城鎮(zhèn)體系的重要組成部分，具有服務(wù)機(jī)場(chǎng)利用機(jī)場(chǎng)的特征。空港城是一種以國(guó)際樞紐機(jī)場(chǎng)為依托，包括客貨運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)加工、綜合貿(mào)易、商業(yè)服務(wù)、會(huì)議展覽、生活居住、園藝農(nóng)業(yè)和文娛體育等設(shè)施的，以航空產(chǎn)業(yè)為特色的綜合性新城。

2 國(guó)外臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

（1） 美國(guó)路易斯維爾機(jī)場(chǎng)城

美國(guó)路易斯維爾是美國(guó)交通運(yùn)輸?shù)臉屑~：為美國(guó)礦產(chǎn)、石油、糧食內(nèi)陸轉(zhuǎn)運(yùn)的主要內(nèi)陸交通樞紐。是傳統(tǒng)制造業(yè)中心，以電器、汽車和卡車生產(chǎn)為主。 從1997年起，政府多種措施吸引新產(chǎn)業(yè)，在保留原有產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，努力吸引新產(chǎn)業(yè)入住，包括降低稅收等多種措施。確立物流支柱地位，根據(jù)建議把現(xiàn)代物流確定為該市兩大經(jīng)濟(jì)支柱中最重要的支柱，采取大量切實(shí)有效的措施扶持物流業(yè)發(fā)展，并把UPS(美國(guó)聯(lián)合包裹公司)的發(fā)展作為重要目標(biāo)。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)多元化發(fā)展，原有的制造業(yè)仍然是重要的經(jīng)濟(jì)支柱，但同時(shí)帶來(lái)了更多高新技術(shù)的就業(yè)機(jī)會(huì)，服務(wù)業(yè)也成為地區(qū)主要經(jīng)濟(jì)部門。

（2） 雙流臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)

西南航空港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃面積60Km ，是省重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)，是成都市發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中南部副中心的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著產(chǎn)業(yè)載體的重要功能。

西南航空港經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)已形成了五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)：教育科研、生物醫(yī)藥、光機(jī)電、綠色食品加工、新材料。依托雙流機(jī)場(chǎng)的快捷運(yùn)輸，雙流縣發(fā)展高附加值出口創(chuàng)匯型和休閑觀光型農(nóng)業(yè)，打造萬(wàn)畝特色蔬菜園區(qū)、發(fā)展觀光體驗(yàn)農(nóng)業(yè)，設(shè)立新興農(nóng)業(yè)園區(qū)。2007年，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)出口創(chuàng)匯7000多萬(wàn)美元。雙流縣域經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力連續(xù)9年名列四川省“十強(qiáng)縣”榜首，躋身全國(guó)“百?gòu)?qiáng)縣”行列，基本競(jìng)爭(zhēng)力位居全國(guó)第45位。

（3） 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

國(guó)內(nèi)外發(fā)展實(shí)踐表明：空港正由“城市的機(jī)場(chǎng)”演變?yōu)椤皺C(jī)場(chǎng)的城市”，從一個(gè)單一的交通中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)以航空主業(yè)為依托，融合航空物流、國(guó)際商貿(mào)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等于一體、輻射周邊區(qū)域的經(jīng)濟(jì)中心，區(qū)域新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)與城市的成長(zhǎng)空間。 空港城成為城市拓展發(fā)展空間、發(fā)展經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和提升城市能級(jí)的一種重要模式。 空港城具有由內(nèi)向外擴(kuò)散的效應(yīng)，通常擁有6大產(chǎn)業(yè)特征（臨空指向性、技術(shù)先導(dǎo)性、市場(chǎng)速達(dá)性、產(chǎn)業(yè)聚集性、全球易達(dá)性和空間圈層性）、7大產(chǎn)業(yè)功能（商務(wù)辦公、商業(yè)服務(wù)、居住、文化娛樂(lè)、加工制造、會(huì)展、物流）。

3 唐山空港城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)總體規(guī)劃

3.1 功能定位

唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)的發(fā)展定位是唐山市臨空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心載體；唐山市主體功能區(qū)之一；以現(xiàn)代物流、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主要功能的現(xiàn)代化生態(tài)型臨空開(kāi)發(fā)區(qū)。

3.2具體產(chǎn)業(yè)選擇

空港地區(qū)產(chǎn)業(yè)的選擇應(yīng)結(jié)合唐山整體的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，同時(shí)在考慮空港自身的產(chǎn)業(yè)優(yōu)劣勢(shì)基礎(chǔ)上，突出和發(fā)揮空港地區(qū)獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)，發(fā)展高附加值、高技術(shù)、高回報(bào)產(chǎn)業(yè)。

空港城開(kāi)發(fā)區(qū)依托唐山三女河機(jī)場(chǎng)，借助交通、區(qū)位、資源等優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展科研、精密加工、生物醫(yī)藥等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展現(xiàn)代物流、大宗商品交易、金融證券、總部經(jīng)濟(jì)等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，大力發(fā)展新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、新信息技術(shù)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

3.3空港城開(kāi)發(fā)區(qū)的總體布局

(1)布局結(jié)構(gòu)模式

方格路網(wǎng)模式：在空港城概念性總體規(guī)劃的框架內(nèi)，考慮規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀基本無(wú)保留建筑和道路等設(shè)施，采用整體方格路網(wǎng)模式，以利于工業(yè)用地的使用和市政管網(wǎng)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)性，并利于形成規(guī)整有序、方正大氣的新區(qū)整體景觀格局。

(2)功能結(jié)構(gòu)與分區(qū)

規(guī)劃區(qū)功能結(jié)構(gòu)規(guī)劃為：“一廊、兩心、三軸、四片區(qū)”。

一廊：沿泥河設(shè)置的濱水生態(tài)走廊。

兩心：在現(xiàn)狀航站樓的北側(cè)設(shè)置空港城開(kāi)發(fā)區(qū)的行政中心，在未來(lái)新航站樓的南側(cè)設(shè)置臨空產(chǎn)業(yè)中心。

三軸：在南北兩個(gè)組團(tuán)內(nèi)各設(shè)置一條臨空產(chǎn)業(yè)發(fā)展軸，另外沿泥河設(shè)置一條生態(tài)景觀軸，使空港城的發(fā)展不僅有良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，同時(shí)，也有宜居生態(tài)的生活環(huán)境。

四區(qū)：根據(jù)空港城規(guī)劃區(qū)的功能需求，將用地劃分為四個(gè)片區(qū)，其中包括一個(gè)產(chǎn)業(yè)功能區(qū)、一個(gè)商業(yè)貿(mào)易區(qū)和兩個(gè)生活區(qū)。

南部產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)綜合了倉(cāng)儲(chǔ)物流和一類工業(yè)，其中倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)重點(diǎn)依托空港城產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)與機(jī)場(chǎng)區(qū)位優(yōu)勢(shì)，在機(jī)場(chǎng)航空物流引擎拉動(dòng)下，重點(diǎn)構(gòu)建依托唐山市“大產(chǎn)業(yè)”下的“大物流”運(yùn)輸體系，打造我國(guó)北方重要的現(xiàn)代綜合物流樞紐。一類工業(yè)主要為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，包括電子信息、精細(xì)陶瓷、生物技術(shù)、 汽車電子、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)五大產(chǎn)業(yè)。

商業(yè)貿(mào)易區(qū)東部以服務(wù)空港城居住區(qū)為主，西部則以發(fā)展小商品批發(fā)為主。

兩個(gè)生活片區(qū)是指位于規(guī)劃區(qū)北部的生活片區(qū)和規(guī)劃區(qū)東部的新民居生活片區(qū)。

3.4規(guī)劃實(shí)施

（1）開(kāi)發(fā)實(shí)施策略。作為一種新型的城市組成部分，唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)的功能和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有其特殊性，故在開(kāi)發(fā)建設(shè)中既要遵循一般新城中的普遍規(guī)律，也要考慮到唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)的特殊性。為使唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)順利啟動(dòng)，必須采取合理可行的開(kāi)發(fā)實(shí)施策略，重點(diǎn)是從政策指引、發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)施體制等方面取得突破。要加快吸引集聚臨空產(chǎn)業(yè)；鼓勵(lì)發(fā)展當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)；積極發(fā)展總部經(jīng)濟(jì)；促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更新升級(jí)；

（2）分期實(shí)施。唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)從規(guī)劃選址到啟動(dòng)實(shí)施，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，耗費(fèi)巨額資金，所以要遵循下列原則組織實(shí)施：依據(jù)樞紐機(jī)場(chǎng)客貨量預(yù)測(cè)和城市開(kāi)發(fā)投資，確定唐山空港城開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)劃目標(biāo)、階段、期限；近期建設(shè)不能影響后階段發(fā)展；充分發(fā)揮己建成的生活與交通設(shè)施，節(jié)省投資與土地；基礎(chǔ)設(shè)施先行，各階段先搞好空港城道路、市政工程，有利于總體布局的形成；近期應(yīng)發(fā)展為機(jī)場(chǎng)建設(shè)服務(wù)和保障機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)的產(chǎn)業(yè)。

（3）資金籌措。促進(jìn)資本社會(huì)化，開(kāi)創(chuàng)多元主體投資新格局。 拓寬投融資渠道，擴(kuò)大資金運(yùn)籌總量：1）充分動(dòng)員國(guó)內(nèi)財(cái)力，提高投資的統(tǒng)籌能力；2）積極培育資本市場(chǎng)，吸引社會(huì)閑散資金，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)其它省市企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)投資，擴(kuò)大直接融資規(guī)模；3）拓寬引進(jìn)、利用外資渠道。設(shè)立臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)建設(shè)專項(xiàng)基金。拓寬以債券融資的渠道。

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劉麗峰 沈陽(yáng)臨空產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃研究 碩士學(xué)位論文 2007.12

唐山空城經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)總體規(guī)劃 唐山市規(guī)劃編制研究中心 2011.10

唐山空港城概念性總體規(guī)劃 阿特金斯 2008.8

第7篇

論文關(guān)鍵詞:柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

配氣機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有重要影響。它的主要功能是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的換氣過(guò)程，根據(jù)氣缸的工作次序，定時(shí)地開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，以保證氣缸吸人新鮮空氣和排除廢氣’。在柴油機(jī)設(shè)計(jì)中，配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)占有重要地位，其設(shè)計(jì)一質(zhì)量不僅直接影響柴油機(jī)的技術(shù)性能、工作可靠性、耐久性和平穩(wěn)性，而且還決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊性和制造、使用的成本，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的研究都非常重視。

現(xiàn)今對(duì)柴油機(jī)的設(shè)計(jì)，一方面希望氣門加速度較大，以使氣門能夠迅速開(kāi)、關(guān)，從而得到較好的換氣效果，以提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性;另一方面，希望載荷保持相對(duì)較小，以減少加速度，從而減少振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)使用壽命、2。隨著計(jì)算數(shù)學(xué)和電子計(jì)算機(jī)在配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用，通過(guò)選用不同的凸輪型線、包角、重疊角、氣門直徑、升程等參數(shù)，進(jìn)行多種方案的計(jì)算，可從中選出最接近于所希望要求的方案，也可以通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，從而獲得接近于理想的充氣效率和配氣正時(shí)。目前，配氣機(jī)構(gòu)的研究在技術(shù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)方法上都取得了一定的進(jìn)展。

1技術(shù)應(yīng)用

1.1頂置凸輪軸技術(shù)

頂置氣門配氣機(jī)構(gòu).可以增大發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)，使燃燒室的結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)有較好的性能指標(biāo)。頂置氣門配氣機(jī)構(gòu)根據(jù)凸輪軸的放置位置可以分為下置型凸輪軸和頂置型凸輪軸。下置型凸輪軸配氣機(jī)構(gòu)會(huì)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的慣性力、振動(dòng)和噪聲，消耗較大的動(dòng)力。為了解決這一問(wèn)題，頂置凸輪軸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。頂置凸輪軸技術(shù)的一種方式是將凸輪軸置于氣門上方，從而省去了推桿、挺柱;另一種形式是將頂置凸輪軸放于氣門室罩內(nèi)，凸輪直接作用于氣門上，從而省去了搖臂。頂置凸輪軸能夠保證高速時(shí)氣門工作良好，零件慣性力較小，工作較為平穩(wěn)可靠。

1.2多氣門技術(shù)

配氣機(jī)構(gòu)改進(jìn)的關(guān)鍵在于如何提供更多的新鮮空氣，而增加氣門數(shù)則是提高流通面積、增加充氣系數(shù)最有效的方法之一。如用兩個(gè)進(jìn)氣門代替一個(gè)進(jìn)氣門，流通截面增加30%-35%，可以大大改進(jìn)充氣系數(shù)，并提升內(nèi)燃機(jī)功率。多氣門內(nèi)燃機(jī)還可以降低燃油消耗，減少排污。研究表明，4氣門內(nèi)燃機(jī)燃油耗比2氣門內(nèi)燃機(jī)燃油耗低6%-8%。因此，多氣門技術(shù)已成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要方向。

1.3可變配氣正時(shí)

常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的配氣相位是按內(nèi)燃機(jī)性能要求，通過(guò)試驗(yàn)確定較為合適配氣相位。為了在更大的曲軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高功率指標(biāo)，降低燃料消耗，現(xiàn)代多氣門內(nèi)燃機(jī)氣門開(kāi)啟相位可以改變，升程也可以改變，稱作可變氣門結(jié)構(gòu)一。通過(guò)可變配氣機(jī)構(gòu)對(duì)配氣過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，在低、中轉(zhuǎn)速時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度低，氣流動(dòng)力學(xué)特性較差，因而要求“縮小”相位重疊角，以減少混合氣倒流，保證低、中轉(zhuǎn)速時(shí)有較好的扭矩曲線形狀，顯著地降低燃油消耗率。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度快，氣流動(dòng)力學(xué)特性好，因而要求“放大”相位重疊角，從而使廢氣排出徹底，進(jìn)氣充分，可相應(yīng)增加內(nèi)燃機(jī)扭矩。目前，可變氣門正時(shí)配氣系統(tǒng)大致可分為兩種形式:一種稱為可變凸輪相位的配氣機(jī)構(gòu)，另一種稱為可變配氣正時(shí)及氣門升程的配氣機(jī)構(gòu)。

1.4創(chuàng)立性能優(yōu)良的凸輪型線

隨著計(jì)算數(shù)學(xué)發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，凸輪型線已經(jīng)從原來(lái)的幾何型線過(guò)渡到函數(shù)型線，如多項(xiàng)式高次方凸輪、復(fù)合正弦一拋物線凸輪、復(fù)合擺線凸輪、多項(xiàng)動(dòng)力凸輪、N次諧波凸輪以及分段函數(shù)凸輪等閻。這些凸輪型線的輪廓型線由連續(xù)變化的函數(shù)曲線所形成，其曲率半徑的變化是連續(xù)的，因而挺柱和氣門的加速度曲線甚至高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，其加速度脈沖相對(duì)較小，一般不會(huì)發(fā)生慣性力突變現(xiàn)象，在柴油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以減輕以至消除配氣機(jī)構(gòu)中接觸件的脫離和彈跳現(xiàn)象，改善配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能，同時(shí)其時(shí)面值也足夠大，對(duì)柴油機(jī)充氣性能有很大改善。

2設(shè)計(jì)方法

2.1由靜態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)渡到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

在靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，將配氣機(jī)構(gòu)看作絕對(duì)剛體，不考慮它在運(yùn)動(dòng)時(shí)的彈性變形，用該方法設(shè)計(jì)凸輪型線，主要用以下三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判別其好壞:

(1)靜態(tài)充氣性能。通常用挺柱升程、豐滿系數(shù)和時(shí)一面值來(lái)表示，希望此值越大越好。

(2)靜態(tài)加速度峰值。即挺柱的最大正負(fù)加速度值。其絕對(duì)值越小，凸輪軸的高速動(dòng)態(tài)性能越好。

(3)輪廓面最小曲率半徑或凸輪與挺柱表面的接觸應(yīng)力。設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，應(yīng)避免凸輪曲率半徑過(guò)小，否則會(huì)導(dǎo)致接觸應(yīng)力過(guò)大，使凸輪出現(xiàn)過(guò)早磨損。

用靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的凸輪，雖然加速度曲線不連續(xù)，配氣機(jī)構(gòu)慣性力可能會(huì)產(chǎn)生突變，時(shí)一面值較大5。但當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，配氣機(jī)構(gòu)的彈性變形會(huì)引起氣門的劇烈振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞氣門的正常工作，產(chǎn)生飛脫和反跳，這不僅加劇了柴油機(jī)的振動(dòng)、噪聲和零件間的磨損，還會(huì)使充氣效率下降，為了解決靜態(tài)設(shè)計(jì)的不足，人們提出了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方法。在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中，考慮到系統(tǒng)的彈性變形，氣門在工作中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能和平穩(wěn)睦，因此必須對(duì)配氣機(jī)構(gòu)在工作中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行評(píng)估。在動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，考慮彈性變形，把配氣機(jī)構(gòu)看成彈性系統(tǒng)，主要由下列指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)凸輪型線閻:

(1)氣門的動(dòng)態(tài)加速度峰值:根據(jù)單質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)模型或多質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)模型計(jì)算出最大加速度峰值和第一個(gè)負(fù)加速度峰谷，以及落座后的氣門動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

(2)動(dòng)態(tài)充氣性能:考慮進(jìn)排氣管壓力波動(dòng)、多缸機(jī)各缸的進(jìn)氣不均現(xiàn)象及配氣相位對(duì)充氣性能的影響。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)充氣性能的差別越來(lái)越大，這主要是由兩部分因素引起的，一是當(dāng)轉(zhuǎn)速提高，吸氣沖程時(shí)間縮短，進(jìn)排氣管壓力波的動(dòng)態(tài)響應(yīng)增大;另外一方面氣門發(fā)生脫離和反跳，破壞了正常的靜態(tài)充氣性能。

(3)挺柱與凸輪表面的動(dòng)力磨損情況以及氣門頭部的磨損情況。

2.2由孤立研究到系統(tǒng)研究

過(guò)去的配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，只單一研究凸輪，而沒(méi)有考慮其他零部件產(chǎn)生的影響。由于配氣機(jī)構(gòu)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，它由許許多多的零部件所組成，往往一個(gè)成功柴油機(jī)卜采用的凸輪應(yīng)用于其他類型的柴油機(jī)上不一定效果會(huì)好，凸輪必須和整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，良好的凸輪設(shè)計(jì)也必須與系統(tǒng)的其他零部件正確匹配，才能達(dá)到希望的效果困。

為了準(zhǔn)確研究配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能，了解氣門的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析方面，目前已采用了多種分析模型。其中比較基礎(chǔ)的是單自由度質(zhì)量模型。它是將機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化成由一個(gè)質(zhì)點(diǎn)、彈簧及阻尼器組成的系統(tǒng)，它把機(jī)構(gòu)的質(zhì)量簡(jiǎn)化到一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，把機(jī)構(gòu)的彈性等加到一個(gè)等剛度無(wú)質(zhì)量的彈簧上，阻尼等效到阻尼器上，該模型具有簡(jiǎn)單、方便等特點(diǎn)，可以滿足一般的低、中速柴油機(jī)的要求，但由于把質(zhì)量和剛度都等效到一個(gè)點(diǎn)上，不能求出機(jī)構(gòu)各部件的運(yùn)動(dòng)和受力情況，不能判斷機(jī)構(gòu)零件之間是否發(fā)生飛脫，也無(wú)法得知彈簧的振動(dòng)情況。為了克服單自由度模型存在的不足，發(fā)展了多自由度質(zhì)量模型。多自由度質(zhì)量模型具有比單自由度質(zhì)量模型更為真實(shí)反映實(shí)際機(jī)構(gòu)狀況的優(yōu)點(diǎn)，利用多自由度質(zhì)量模型能精確地研究各傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力情況，也能分析氣門彈簧的振動(dòng)情況。對(duì)于多自度質(zhì)量模型，最主要的問(wèn)題是計(jì)算的復(fù)雜性，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各種商業(yè)配氣機(jī)構(gòu)軟件的推廣，多自由度質(zhì)量模型已逐漸成為配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模的主要方式川。

2.3全面評(píng)價(jià)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

隨著設(shè)計(jì)要求的提高，在設(shè)計(jì)中需要考慮的因素越來(lái)越多，包括凸輪與挺柱間的接觸應(yīng)力，氣門加速度與落座反跳，凸輪與從動(dòng)件之間的飛脫，各零件之間的接觸應(yīng)力，氣門彈簧受力，配氣機(jī)構(gòu)的振動(dòng)、特性、充氣性能、平穩(wěn)性及配氣相位等，都必須顧及。由于可以選取的結(jié)構(gòu)布置，特別是凸輪型線的種類越來(lái)越多，為了選取一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，往往需要付出很大的工作量?，F(xiàn)在，一種能在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有生命力的機(jī)型，必須具有燃油消耗低、可靠性高、耐久性好、振動(dòng)和噪聲小、排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)良品質(zhì)，而這些均與配氣機(jī)構(gòu)的工作性能有著十分密切的關(guān)系，因此配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直受到內(nèi)燃機(jī)工作者的廣泛重視。

結(jié)合實(shí)際情況，全面評(píng)價(jià)配氣機(jī)構(gòu)系統(tǒng)必須按以下幾種方法進(jìn)行:

(1)正確合適的發(fā)動(dòng)機(jī)性能模型，要求與實(shí)際相符的進(jìn)排氣管道數(shù)據(jù)，包括管道長(zhǎng)度、管道內(nèi)外徑數(shù)據(jù)及管道彎角數(shù)據(jù)等，根據(jù)氣門升程和曲軸相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，研究配氣相位變化對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)的影響。

(2)良好的配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究模型。

(3)合適的凸輪型線設(shè)計(jì)和修改。

(4)重要接觸件受力和熱沖擊的有限元分析。

第8篇

[關(guān)鍵詞] 力學(xué) 學(xué)科 發(fā)展報(bào)告

福建省力學(xué)學(xué)科在廣大的省內(nèi)力學(xué)工作者長(zhǎng)期不懈努力下，通過(guò)與國(guó)內(nèi)外同行廣泛交流、相互學(xué)習(xí)，以及不斷從國(guó)內(nèi)外引進(jìn)優(yōu)秀力學(xué)人才，近十年來(lái)取得不少成果。目前，雖然總體上在國(guó)內(nèi)還無(wú)法處于先進(jìn)行列，但在某些領(lǐng)域的一些研究成果達(dá)到了國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)影響也日益增加。但是，福建畢竟是力學(xué)小省，從事力學(xué)研究的隊(duì)伍很小，真正從事力學(xué)理論、基礎(chǔ)研究的人才更少。迄今，我省高校還沒(méi)有設(shè)置力學(xué)專業(yè)，更沒(méi)有力學(xué)或航空航天學(xué)院。正因?yàn)槲覀儧](méi)有強(qiáng)大的力學(xué)研究隊(duì)伍，我們的研究成果不夠系統(tǒng)，也無(wú)法形成國(guó)內(nèi)外影響力大的研究團(tuán)隊(duì)。力學(xué)是目前世界上發(fā)展非?？斓囊粋€(gè)學(xué)科，是眾多工程技術(shù)的基礎(chǔ)，其研究成果被廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的航天航空技術(shù)、艦船技術(shù)、兵器技術(shù)、尖端的建筑領(lǐng)域、車輛技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、高速精密機(jī)床、電子技術(shù)、防震救災(zāi)等等。力學(xué)學(xué)科強(qiáng)的省份，其工程技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域普遍也強(qiáng)。由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限，福建省同其他一些省市一樣，對(duì)力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科重視不夠，導(dǎo)致工程技術(shù)人才隊(duì)伍總體素質(zhì)不是很高，研究后勁不足。除了高層建筑、大型橋梁、水庫(kù)等事關(guān)國(guó)計(jì)民生的大項(xiàng)目外，很少見(jiàn)到生產(chǎn)企業(yè)借助力學(xué)尋找疑難問(wèn)題的答案，或開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。為此，總結(jié)力學(xué)學(xué)科發(fā)展，不僅僅是有助于本學(xué)科更快更好的發(fā)展，更重要的是促進(jìn)力學(xué)對(duì)工業(yè)進(jìn)步的推動(dòng)作用。此外，還可以幫助年輕的力學(xué)工作者、力學(xué)愛(ài)好者，以及政府有關(guān)部門，更快更好了解我省乃至全世界力學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)、應(yīng)用與存在的問(wèn)題，促進(jìn)力學(xué)人才隊(duì)伍的發(fā)展壯大。雖然我省力學(xué)人才數(shù)量與培養(yǎng)機(jī)制在國(guó)內(nèi)處于劣勢(shì)，然而，力學(xué)學(xué)科也同其他學(xué)科一樣， 有能力、也期待在海西建設(shè)中發(fā)揮更大的作用、得到更快的發(fā)展。

目前，我省力學(xué)學(xué)科研究領(lǐng)域主要集中固體力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制、細(xì)觀力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面。研究?jī)?nèi)容既有理論方面的，也有許多工程實(shí)際應(yīng)用的，還有關(guān)于力學(xué)教育的。本學(xué)科報(bào)告將根據(jù)上述7個(gè)領(lǐng)域展開(kāi)。

1固體力學(xué)

固體力學(xué)研究變形固體在外界因素（如載荷、溫度、濕度等）作用下受力、變形、流動(dòng)、斷裂等。包括桿件及理想彈性體變形和破壞；變形固體塑性變形與外力的關(guān)系；細(xì)長(zhǎng)桿穩(wěn)定性理論；桿系結(jié)構(gòu)、薄板殼以及它們的組合體；裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及裂紋擴(kuò)展規(guī)律。復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能、變形規(guī)律和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。固體力學(xué)不但促進(jìn)了近代土木建筑、機(jī)械制造和航空航天等工業(yè)的進(jìn)步和繁榮，而且為廣泛的自然科學(xué)提供了范例或理論基礎(chǔ)[1-2]。大到橋梁、航天航空器、核動(dòng)力結(jié)構(gòu)，小到計(jì)算機(jī)芯片、生物組織以及近年來(lái)高速發(fā)展的微/納米機(jī)械等都需要借助固體力學(xué)理論和方法。

1.1 我省固體力學(xué)研究現(xiàn)狀

1.1.1 斷裂與疲勞方向

通過(guò)三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，分別跟蹤監(jiān)測(cè)了40Cr鋼及它的兩種表面處理試樣疲勞損傷過(guò)程，得出了40Cr鋼經(jīng)過(guò)兩種表面處理對(duì)其疲勞裂紋萌生壽命有顯著影響的結(jié)果，提出了對(duì)疲勞裂紋萌生壽命測(cè)量的一種新方法[3]。根據(jù)材料對(duì)稱循環(huán)持久極限和靜載強(qiáng)度極限，導(dǎo)出任意循環(huán)特征下材料持久極限的估算公式。通過(guò)非線性有限元方法對(duì)橡膠―鋼球支座的橡膠層與鋼球粘結(jié)界面上及橡膠中間層在扭轉(zhuǎn)載荷作用下存在中心裂紋和環(huán)形邊緣裂紋的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬，給出撕裂能與裂紋尺寸、載荷和橡膠層厚度的關(guān)系曲線[4]。針對(duì)抽油機(jī)井常用油管在循環(huán)載荷作用下的疲勞斷裂問(wèn)題進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。在實(shí)測(cè)油管載荷譜與應(yīng)變譜的基礎(chǔ)上應(yīng)用彈塑性有限元法計(jì)算油管螺紋內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，并進(jìn)行了有關(guān)的疲勞實(shí)驗(yàn)，以得到油管的疲勞強(qiáng)度。

* 第一執(zhí)筆人：嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動(dòng)與電子控制研究所所長(zhǎng)、教授。

1.1.2 板殼、薄壁桿件及復(fù)合材料方向

利用群論方法提出周期區(qū)域的分片正交多項(xiàng)式連續(xù)函數(shù)，在周期區(qū)域內(nèi)利用正交分片多項(xiàng)式逼近位移函數(shù)可以大大地降低計(jì)算量[5]。推導(dǎo)了一般各向異性板彎曲的積分方程，運(yùn)用加權(quán)殘數(shù)配點(diǎn)法求解了正交各向異性板彎曲的積分方程。提出了兩種新的近似基本解加權(quán)雙三角級(jí)數(shù)廣義各向同性板解析形式的基本解和加權(quán)雙三角級(jí)數(shù)的疊加。根據(jù)Timoshenko幾何變形假設(shè)和Boltzmann疊加原理，推導(dǎo)出控制損傷粘彈性Timoshenko中厚板的非線性動(dòng)力方程以及簡(jiǎn)化的Galerkin截?cái)喾匠探M;然后利用非線性動(dòng)力系統(tǒng)中的數(shù)值方法求解了簡(jiǎn)化方程組[6]。假設(shè)翹曲位移及切向位移的分布函數(shù)，考慮剪切變形的影響，利用最小勢(shì)能原理建立了單位均布畸變荷載作用下的薄壁桿件畸變角微分方程[7]。采用一般解法對(duì)該畸變角微分方程進(jìn)行求解，并推導(dǎo)求解的初參數(shù)法。采用加權(quán)余量法提出一個(gè)簡(jiǎn)支工字型梁在橫向荷載作用下臨界荷載的計(jì)算公式；利用這個(gè)式子算出的值與試驗(yàn)結(jié)果以及其它數(shù)值方法等得到的結(jié)果吻合得很好，說(shuō)明文獻(xiàn)[7]提出的公式能迅速、有效地計(jì)算薄壁桿件的橫向臨界荷載。以均布荷載下的拋物線鋼管拱為研究對(duì)象，在考慮雙重非線性的有限元分析基礎(chǔ)上，提出純壓鋼管拱穩(wěn)定臨界荷載計(jì)算的等效柱法[8]。提出了基于桿件連續(xù)分布的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，優(yōu)化結(jié)果不僅更接近理論解，而且克服了理論解的非均勻各向異性材料的制造困難，也完全避免了各種數(shù)值拓?fù)鋬?yōu)化普遍具有的數(shù)值不穩(wěn)定問(wèn)題[9]。

1.1.3 彈性動(dòng)力學(xué)方向

分析了一般粘彈結(jié)構(gòu)特征值問(wèn)題的特點(diǎn)，建立了一般粘彈結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析方法。與粘彈結(jié)構(gòu)已有的模態(tài)分析方法相比，該方法通用于更一般的粘彈結(jié)構(gòu)，在形式上不涉及粘彈本構(gòu)關(guān)系項(xiàng)，并只涉及一種模態(tài)向量[10]。導(dǎo)出了時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)計(jì)算擾動(dòng)的確定方法，并進(jìn)一步采用同步計(jì)算消除計(jì)算擾動(dòng)效應(yīng)和后續(xù)步計(jì)算消除計(jì)算擾動(dòng)效應(yīng)，兩種途徑抵消其不利影響?；贒istorted-Born Iterative方法，提出了一種求解彈性波強(qiáng)非線性逆散射問(wèn)題的迭代方法。在數(shù)值模擬運(yùn)算時(shí)利用矩陣法進(jìn)行離散處理，并采用正則化原理避免求解病態(tài)矩陣方程。應(yīng)用多重尺度法推得從平方非線性振動(dòng)系統(tǒng)勢(shì)能井逃逸的時(shí)間。近似勢(shì)能法用于克服非線性帶來(lái)的困難。推導(dǎo)了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方程。分析表明，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)量及動(dòng)量矩守恒關(guān)系得到的系統(tǒng)廣義Jacobi關(guān)系為系統(tǒng)慣性參數(shù)的非線性函數(shù)。證明了借助于增廣變量法可以將增廣廣義Jacobi矩陣表示為一組適當(dāng)選擇的慣性參數(shù)的線性函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)參數(shù)未知時(shí)由空間機(jī)械臂末端慣性空間期望軌跡產(chǎn)生機(jī)械臂關(guān)節(jié)鉸期望角速度、角加速度的增廣自適應(yīng)控制算法。在高速公路剛架拱實(shí)橋動(dòng)測(cè)及單車荷載作用研究基礎(chǔ)上，建立多車荷載激振模型，發(fā)展了研究剛架拱橋車激共振特性的可視化仿真方法，探討剛架拱橋在高速多車荷載作用下的共振條件，分析車距、車速和車數(shù)對(duì)豎向瞬態(tài)振動(dòng)峰值的影響，編制運(yùn)行多車荷載下振動(dòng)仿真分析可視化程序。提出了基于壓力傳感器的汽車重心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)理的力學(xué)模型。利用該模型能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車的整車重量、重心位置，提供安全裝載和安全車速監(jiān)測(cè)與報(bào)警，可為汽車安全系統(tǒng)提供可靠的重心計(jì)算力學(xué)模型，為研制汽車重心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了必要參數(shù)與依據(jù)。論述數(shù)值計(jì)算中新的小波基無(wú)單元方法，即用小波基函數(shù)取代傳統(tǒng)無(wú)單元方法中的冪級(jí)數(shù)基之后，使無(wú)單元法具有了小波變換的局域化和多分辨率等優(yōu)良特性，并能有效地克服有限單元法的網(wǎng)格敏感性和單元之間應(yīng)力不連續(xù)現(xiàn)象，從而不但拓展和豐富了無(wú)單元法的理論內(nèi)容，也為其工程應(yīng)用開(kāi)辟了新的途徑[11]。

1.1.4 工程應(yīng)用

推導(dǎo)了T型截面梁的彎矩-軸力-曲率關(guān)系，提出了分析大偏心體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量和梁彎曲性能的通用方法。比較荷載作用前后，轉(zhuǎn)向座和錨具的變形差，計(jì)算出體外筋的應(yīng)變和應(yīng)力。因此這一方法考慮了體外筋的變形協(xié)調(diào)條件，同時(shí)自動(dòng)地考慮了體外筋偏心距的損失。以B樣條函數(shù)結(jié)合配點(diǎn)法直接求解框剪間有限個(gè)作用力與力矩，導(dǎo)出的遞推公式對(duì)任意水平荷載可直接應(yīng)用。采用動(dòng)力特解邊界元法在時(shí)域內(nèi)求解壩-水-地基動(dòng)力相互作用問(wèn)題特性，研究了壩體、地基和系統(tǒng)阻尼對(duì)壩體的動(dòng)力特性、動(dòng)水壓力、動(dòng)力放大系數(shù)及穩(wěn)定系數(shù)的影響。提出了一種求解柔性多體系統(tǒng)控制方程數(shù)值方法，在每一時(shí)間步，利用Newmark-β直接積分法計(jì)算迭代初值，基于控制方程及約束方程的泰勒展開(kāi)，推導(dǎo)出Newton-Raphson迭代公式，對(duì)位移及拉格朗日乘子進(jìn)行修正。引用Blajer提出的違約修正方法對(duì)數(shù)值積分過(guò)程中約束方程的違約進(jìn)行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撐參數(shù)優(yōu)化的一種新的數(shù)學(xué)模型，在給定的幾條地震波作用下，在滿足框架的規(guī)范層間位移角限值要求下，框架各層安裝的耗能支撐剛度之和最小，從而實(shí)現(xiàn)安裝較少的耗能裝置而能達(dá)到相同的抗震要求[16]。

1.2 與國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的對(duì)比與不足

整體上，我省還沒(méi)有建立起幾個(gè)系統(tǒng)、穩(wěn)定的固體力學(xué)研究方向。與國(guó)內(nèi)外比較尚處于相對(duì)落后的研究水平。許多研究領(lǐng)域尚處于空白。系統(tǒng)性、原創(chuàng)性研究成果就更少了。

1.3 國(guó)內(nèi)外固體力學(xué)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

固體力學(xué)的研究對(duì)象向跨尺度和復(fù)雜性方向發(fā)展；研究手段以跨學(xué)科、交叉性和系統(tǒng)性為特色。 其基本理論以研究力與熱、電、磁、聲、光、化學(xué)及生命領(lǐng)域的相互作用，實(shí)現(xiàn)從原子、分子的微觀結(jié)構(gòu)到納米結(jié)構(gòu)、細(xì)觀顯微結(jié)構(gòu)，直至宏觀結(jié)構(gòu)的多尺度關(guān)聯(lián)理論框架的建立。固體力學(xué)可以將地震、邊坡失穩(wěn)、泥石流、礦井崩塌等自然災(zāi)害提煉成為具有群體缺陷、裂紋和裂隙的不連續(xù)、非均勻介質(zhì)的力學(xué)演化過(guò)程，預(yù)測(cè)和防范突發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。固體力學(xué)在陸地和海洋石油勘探采集和輸運(yùn)、核電技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)、高壩技術(shù)和高功率水力發(fā)電技術(shù)、大型工程結(jié)構(gòu)的選址等重大工程中也將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用。集傳感功能和驅(qū)動(dòng)功能為一體的智能材料和結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著許多與傳統(tǒng)領(lǐng)域不同的力學(xué)問(wèn)題。新型材料與結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合力學(xué)，包括力－電－磁－熱耦合場(chǎng)基礎(chǔ)理論與體系、破壞理論、智能結(jié)構(gòu)性能等是固體力學(xué)領(lǐng)域充滿生機(jī)的研究方向。 利用生物學(xué)和生物技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)材料與器件將極大地沖擊整個(gè)工程界、生物界和醫(yī)學(xué)界。

1.4 我省固體力學(xué)發(fā)展對(duì)策

目前普遍強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用的大社會(huì)背景對(duì)力學(xué)這門基礎(chǔ)性學(xué)科的發(fā)展是極為不利的。鼓勵(lì)自由探索，促進(jìn)系統(tǒng)性、原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性的研究工作是促進(jìn)力學(xué)學(xué)科發(fā)展的最重要基礎(chǔ)工作。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）固體力學(xué)作為影響廣泛的重要基礎(chǔ)學(xué)科，需要長(zhǎng)期、穩(wěn)定地投入。自由探索和基礎(chǔ)研究是科學(xué)新思想、新理論和新方法的重要源泉。需要以全面發(fā)展的觀點(diǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定地處理好基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和工程需求的關(guān)系，營(yíng)造在各方面都鼓勵(lì)創(chuàng)新的環(huán)境。

（2）人才培養(yǎng)，特別是充分發(fā)揮優(yōu)秀人才作用是力學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要源泉。建立有利于人才培養(yǎng)的長(zhǎng)期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才評(píng)價(jià)體系，力學(xué)學(xué)科的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)尤其要避免急功近利。各高校在力學(xué)學(xué)科的建設(shè)上不能以其能否直接解決工程實(shí)際問(wèn)題為取舍的依據(jù)，而要以現(xiàn)有人才和研究基礎(chǔ)為依據(jù)。穩(wěn)定、扎實(shí)的力學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)可以直接惠及眾多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

（3）從固體力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以及國(guó)家需求來(lái)看，目前的重要科學(xué)問(wèn)題和前沿領(lǐng)域主要有：微納米力學(xué)、多尺度力學(xué)與跨尺度關(guān)聯(lián)和計(jì)算、新材料與結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合力學(xué)、生物材料與仿生材料力學(xué)、科學(xué)與工程計(jì)算與軟件、儀器設(shè)備研制及實(shí)驗(yàn)力學(xué)新技術(shù)與新表征方法。國(guó)家建設(shè)需求的重要支撐點(diǎn)和應(yīng)用發(fā)展方向主要有：固體強(qiáng)度與破壞力學(xué)、計(jì)算力學(xué)軟件、固體力學(xué)在國(guó)家安全以及航空航天工程中的應(yīng)用、大型工程結(jié)構(gòu)與工業(yè)裝備的力學(xué)問(wèn)題、爆炸與沖擊力學(xué)、環(huán)境與災(zāi)害關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題等。

2流體力學(xué)

2.1 計(jì)算流體力學(xué)

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究流體的運(yùn)動(dòng)以及流體和其它介質(zhì)間相互作用和流動(dòng)的規(guī)律。流體涉及面廣，它可以是氣、水，也可以是油或其它流變物質(zhì)。流體力學(xué)在氣象、水文、石油勘探、船舶、飛行器和工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。流體力學(xué)數(shù)學(xué)上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各種變化。

空氣動(dòng)力學(xué)是流體力學(xué)針對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一個(gè)分支，也是流體力學(xué)研究的一個(gè)主要內(nèi)容。20世紀(jì)初，飛機(jī)的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。航空器的研究需要了解飛行器周圍的壓力分布、飛行器的受力狀況和阻力等問(wèn)題，這就促進(jìn)了流體力學(xué)在實(shí)驗(yàn)和理論分析方面的發(fā)展。20世紀(jì)中后期，流體力學(xué)開(kāi)始和其他學(xué)科互相交叉和滲透，形成了新的交學(xué)科，如物理-化學(xué)流體動(dòng)力學(xué)、磁流體力學(xué)等。

流體力學(xué)研究的手段主要有三：實(shí)驗(yàn)，理論分析，數(shù)值計(jì)算。理論分析是根據(jù)流體力學(xué)基本方程，通過(guò)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，得出各種定量和定性結(jié)果。由于流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，實(shí)驗(yàn)方法在流體力學(xué)中占有重要的地位。現(xiàn)代流體力學(xué)就是在純理論的古典流體力學(xué)與偏重實(shí)驗(yàn)的古典水力學(xué)結(jié)合后才蓬勃發(fā)展起來(lái)的。實(shí)驗(yàn)對(duì)于驗(yàn)證流體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，測(cè)定經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，解釋物理現(xiàn)象均有重要意義。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種高效計(jì)算方法的發(fā)展，使許多原來(lái)無(wú)法用理論分析或?qū)嶒?yàn)研究的復(fù)雜流體問(wèn)題有了求得數(shù)值解的可能性，形成了“計(jì)算流體力學(xué)”學(xué)科。從20世紀(jì)60年代起，在飛行器和其它相關(guān)工程的設(shè)計(jì)中，開(kāi)始大量采用數(shù)值模擬，使得數(shù)值模擬成為與實(shí)驗(yàn)和理論分析相輔相成的一個(gè)重要研究手段，并正在成為流體力學(xué)的主要發(fā)展方向。數(shù)值模擬方法特點(diǎn)如下：

①給出流體運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的離散解，而不是一般理論分析方法所關(guān)注的解析解；

②它的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展直接相關(guān)，因?yàn)閺?fù)雜的流動(dòng)問(wèn)題要求大計(jì)算量的運(yùn)算；

③若物理問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型是正確的，則可在較廣泛的流動(dòng)參數(shù)（如馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、氣體性質(zhì)、模型尺度等）范圍內(nèi)研究流體力學(xué)問(wèn)題，且能給出流場(chǎng)參數(shù)的定量結(jié)果。

廈門大學(xué)在計(jì)算流體力學(xué)學(xué)科開(kāi)展了多方面的研究，其主要研究力量分布在數(shù)學(xué)、海洋、化學(xué)、材料、物理機(jī)電等院系，并建立了多套高水平的大型計(jì)算服務(wù)器。特別值得一提的工作是：數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院在可壓和不可壓粘性流體數(shù)學(xué)模型的理論探索和高階數(shù)值模擬的研究中取得了具有國(guó)際水平的成果，豐富和發(fā)展了下面幾個(gè)重要方法:

2.1.1 譜方法（Spectral method）[17-19]。該方法是一類高階方法，它利用整體高階多項(xiàng)式逼近偏微分方程的解。它主要有兩種形式：從弱形式出發(fā)的Galerkin譜方法和從強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法，它們都可以認(rèn)為是加權(quán)殘差法的特殊形式。其中配點(diǎn)方法更像差分法，它要求在配置點(diǎn)上滿足原方程，與差分法不同的是：它用高階多項(xiàng)式的準(zhǔn)確求導(dǎo)代替了導(dǎo)數(shù)的差分逼近。Galerkin譜方法與有限元方法在原理上類似，都是先將偏微分方程定解問(wèn)題轉(zhuǎn)化成與之等價(jià)的變分形式，然后通過(guò)試探函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的選取來(lái)逼近解，它們的主要不同在于試探函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的選取以及高維情況下基函數(shù)的構(gòu)造。譜方法的收斂速度取決于解的正則度，當(dāng)解無(wú)限光滑時(shí)可以達(dá)到指數(shù)階收斂，即比任何代數(shù)階的收斂速度都快，這是譜方法相比差分法和有限元法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 擬譜法和譜元法[20-21]。擬譜方法（Pseudo-spectral method）是一類準(zhǔn)譜方法，可以通過(guò)從弱形式出發(fā)的廣義Galerkin譜方法構(gòu)造，也可以由強(qiáng)形式出發(fā)的配點(diǎn)法得到。兩者在某些特殊情形下是等價(jià)的，但對(duì)絕大多數(shù)問(wèn)題，配點(diǎn)法無(wú)法導(dǎo)出簡(jiǎn)潔的弱形式，導(dǎo)致理論分析十分困難?，F(xiàn)在配點(diǎn)法正漸漸淡出研究人員的視線?；趶V義Galerkin方法的擬譜方法的構(gòu)造分兩步：首先構(gòu)造問(wèn)題的Galerkin譜方法，然后利用高精度Gauss型數(shù)值積分近似弱形式中的積分。有別于標(biāo)準(zhǔn)譜方法中使用的正交多項(xiàng)式基，在擬譜方法中，基函數(shù)通常選擇基于數(shù)值積分的Lagrange多項(xiàng)式基，這給計(jì)算，尤其是非線性問(wèn)題的計(jì)算帶來(lái)了很大的便利。由于Gauss型數(shù)值積分的高精度，在大多數(shù)情形下擬譜方法的收斂速度與譜方法相同。傳統(tǒng)意義下的譜方法對(duì)于復(fù)雜區(qū)域的處理能力極其有限，這限制了它的應(yīng)用范圍。20世紀(jì)80年展起來(lái)的譜元法（spectral element method）很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。譜元法結(jié)合了譜方法和有限元法各自的優(yōu)點(diǎn)，既能處理復(fù)雜的計(jì)算區(qū)域，又有譜方法的高精度，它在不可壓流體的計(jì)算中取得了很大的成功，如今已是計(jì)算流體中最常用的方法之一。譜元法與hp-有限元方法很相似，但兩者在發(fā)展的初期有許多不同點(diǎn)，hp-有限元使用的多項(xiàng)式階數(shù)不高，所使用的基函數(shù)也與譜元法不一樣。不過(guò)隨著兩類方法的發(fā)展，它們呈現(xiàn)出越來(lái)越多的共同點(diǎn)，有些學(xué)者已把兩類方法歸結(jié)為同一種方法。由于譜方法還具有低耗散，低色散的優(yōu)點(diǎn)，如今它已成為湍流數(shù)值模擬的主要方法。

2.1.3 湍流大渦模擬（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流體運(yùn)動(dòng)主要有兩種形式，即層流（laminar） 和湍流（turbulence），層流是指流動(dòng)時(shí)流線相互平行的流動(dòng)，而湍流則是無(wú)規(guī)則脈動(dòng)的，有強(qiáng)的渦旋和摻混性。目前一般的看法是：無(wú)論是層流還是湍流，它們都服從Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流運(yùn)動(dòng)特征尺度的多樣性，一般來(lái)說(shuō)，直接數(shù)值模擬(DNS)僅局限于湍流機(jī)理的基礎(chǔ)理論研究和一些較簡(jiǎn)單的問(wèn)題。湍流大渦模擬（LES）是介于DNS和雷諾平均NS(RANS) 之間的一個(gè)折衷方法。LES需要的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)比DNS大大減少，這使得它能夠應(yīng)用于許多實(shí)際工程計(jì)算中。LES僅計(jì)算大尺度部分，而亞格子尺度運(yùn)動(dòng)（SGS）通過(guò)附加模型實(shí)現(xiàn)。目前廣泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“渦粘性” 模型及其變種，如“尺度相似性” 模型，“動(dòng)力學(xué)模型”，“代數(shù)渦粘性”模型和“重正化群”模型等，這些模型均在某些特定的情形和適當(dāng)?shù)募僭O(shè)下適用， 且跟所選擇的數(shù)值方法相關(guān)。較新的LES模型包括速度估計(jì)模型以及無(wú)(顯式)模型的單調(diào)積分LES(MILES)和譜消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非線性高頻限制器來(lái)限制高頻波段上的能量振蕩，可以起到與顯式SGS模型同樣的效果。而SVV-LES是在譜元法框架內(nèi)提出的，其基本思想是通過(guò)引入線性高頻粘性項(xiàng)來(lái)抑制可解尺度量在截?cái)囝l率附件的震蕩。與其它LES方法相比，SVV-LES簡(jiǎn)單且無(wú)附加計(jì)算量。

3計(jì)算力學(xué)

20世紀(jì)50年代，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算力學(xué)這個(gè)力學(xué)和科學(xué)計(jì)算的交叉學(xué)科得到了快速發(fā)展，特別是60年代后有限元法及其相應(yīng)軟件產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得計(jì)算力學(xué)這個(gè)新興學(xué)科迅速滲透到土木、水利、機(jī)械、航空、電子及生命科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）的重要核心內(nèi)容，也使得力學(xué)這個(gè)傳統(tǒng)的學(xué)科煥發(fā)了新的強(qiáng)盛的生命力。在當(dāng)今科學(xué)研究和工程實(shí)踐中， 科學(xué)計(jì)算已經(jīng)成為與科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)驗(yàn)并行的重要科學(xué)方法。2006年美國(guó)自然科學(xué)基金委員會(huì)了《基于數(shù)值模擬的工程科學(xué)》的研究報(bào)告，明確指出計(jì)算力學(xué)和數(shù)值模擬在工程科學(xué)發(fā)展中的重要地位。

近年來(lái)我省科技工作者在計(jì)算力學(xué)及其工程應(yīng)用方面開(kāi)展了積極的研究工作，取得了一定的科技成果。在計(jì)算力學(xué)方法方面，我省學(xué)者系統(tǒng)地發(fā)展了土木水利、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域常見(jiàn)的梁板殼結(jié)構(gòu)的高效無(wú)網(wǎng)格分析方法，該方法采用整體坐標(biāo)建立板殼無(wú)網(wǎng)格近似，不僅簡(jiǎn)便直接，適用于任意復(fù)雜形狀的殼體，并且可以避免參數(shù)變換，大大提高了計(jì)算效率。同時(shí)該方法利用穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)積分構(gòu)造離散方程，兼顧了穩(wěn)定、效率和精度，為快速準(zhǔn)確地分析和設(shè)計(jì)這種類型結(jié)構(gòu)提供了一種有效的數(shù)值工具。同時(shí)，針對(duì)福建省暴雨天氣常見(jiàn)的土質(zhì)邊坡失穩(wěn)而產(chǎn)生的滑坡問(wèn)題，建立了暴雨條件下土質(zhì)邊坡突發(fā)失穩(wěn)的大變形高效無(wú)網(wǎng)格模擬法，該方法可有效模擬失穩(wěn)剪切帶所引發(fā)的邊坡非線性大變形損傷破壞全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的高效無(wú)網(wǎng)格法全過(guò)程仿真分析，可為暴雨條件下邊坡工程的設(shè)計(jì)施工、滑坡災(zāi)害的預(yù)報(bào)、預(yù)防和加固處理提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，有重要的理論和實(shí)際工程意義。另外，在雜交元研究方面提出了基于基本變形模式的正交化單元構(gòu)造方法，不僅概念明晰，而且由于不依賴于材料參數(shù)而大大提高了計(jì)算效率。并且，在拓?fù)鋬?yōu)化方面提出了類桁架結(jié)構(gòu)連續(xù)體的拓?fù)鋬?yōu)化方法，有效地避免了棋盤格問(wèn)題。這些計(jì)算力學(xué)方法所取得的研究成果得到了國(guó)內(nèi)外同行的引用和認(rèn)可。

在工程應(yīng)用方面，我省學(xué)者對(duì)汽車減震及管道密封橡膠構(gòu)件的受力斷裂行為進(jìn)行了非線性有限元和無(wú)網(wǎng)格分析和模擬，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于大型土木結(jié)構(gòu)例如大跨橋梁、大壩與深水進(jìn)水塔以及深埋特長(zhǎng)隧洞等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有限元法進(jìn)行了動(dòng)力抗震抗風(fēng)分析，取得了滿意的結(jié)果，提供了有效的工程服務(wù)。另外，應(yīng)用從微觀第一原理到宏觀有限元無(wú)網(wǎng)格計(jì)算的多尺度高性能計(jì)算方法，成功地進(jìn)行了材料微觀設(shè)計(jì)。

雖然我省計(jì)算力學(xué)研究與應(yīng)用已經(jīng)得到快速發(fā)展，但在國(guó)內(nèi)仍然處于相對(duì)落后的地位，表現(xiàn)在原創(chuàng)性研究偏少，參與解決工程實(shí)際問(wèn)題不夠。當(dāng)前我省相關(guān)科研工作者應(yīng)抓住海西發(fā)展的大好時(shí)機(jī)加大科研力度，爭(zhēng)取在高性能計(jì)算方法、大規(guī)模工程問(wèn)題數(shù)值仿真分析、災(zāi)害條件下工程機(jī)構(gòu)性能的計(jì)算模擬及評(píng)估預(yù)防、先進(jìn)的汽車仿真方法與應(yīng)用以及高性能材料計(jì)算設(shè)計(jì)等方面取得新的突破，同時(shí)密切聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)提高解決海西建設(shè)中的工程技術(shù)問(wèn)題的能力。

4機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制

近年來(lái)，福州大學(xué)、廈門大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、華僑大學(xué)等在機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制方面做了不少工作。我省的機(jī)械動(dòng)力學(xué)與控制在以下幾個(gè)方面的研究在國(guó)內(nèi)具有較鮮明的特色和一定的影響力。

4.1 機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制問(wèn)題的研究

福州大學(xué)在單臂、多臂、柔性臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃、動(dòng)力學(xué)分析及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作。他們研究了載體姿態(tài)無(wú)擾、末端爪手障礙規(guī)避、機(jī)械臂關(guān)節(jié)受限等不同目標(biāo)要求下的多種運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃方法。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，分別給出了單、雙臂空間機(jī)器人關(guān)節(jié)空間軌跡及末端爪手慣性空間軌跡跟蹤的非線性反饋控制、變結(jié)構(gòu)滑?？刂啤erminal滑模控制、模糊變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合自適應(yīng)控制、終端滑模自適應(yīng)控制、魯棒自適應(yīng)混合控制、自適應(yīng)Backstepping滑?？刂?、自適應(yīng)模糊滑?？刂啤⒒谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)控制、基于速度濾波器的魯棒控制、模糊小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊基函數(shù)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)補(bǔ)償控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制及閉鏈雙臂空間機(jī)器人基于內(nèi)力優(yōu)化配置原則的滑模變結(jié)構(gòu)控制、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模補(bǔ)償控制等一系列相關(guān)的控制方案[23-35]。在柔性臂空間機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，給出了各類期望運(yùn)動(dòng)的Terminal滑模控制、Backstepping反演控制、于奇異攝動(dòng)法的Backstepping反演控制、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)控制及柔性振動(dòng)的快速實(shí)時(shí)抑制、運(yùn)動(dòng)模糊控制及柔性振動(dòng)主動(dòng)抑制、運(yùn)動(dòng)魯棒跟蹤控制及柔性振動(dòng)主動(dòng)抑制等多種控制方案。其成果以150余篇論文形式，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會(huì)議上發(fā)表與交流。此外，福州大學(xué)還開(kāi)展了爬墻機(jī)器人安全系統(tǒng)的控制研究，對(duì)其提出了變結(jié)構(gòu)控制方法、模糊控制方法等[36-37]。

4.2 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究

福州大學(xué)針對(duì)立井提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制、攤鋪機(jī)和振動(dòng)壓路機(jī)動(dòng)力學(xué)分析、以及汽車底盤動(dòng)力學(xué)控制[38-42]等方面進(jìn)行了系列研究，分析了影響提升設(shè)備動(dòng)力學(xué)特性的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)，提出了減少其工作過(guò)程振動(dòng)的變結(jié)構(gòu)控制與模糊控制方法；針對(duì)高等級(jí)道路建設(shè)中重要設(shè)備――攤鋪機(jī)的國(guó)產(chǎn)化改造與開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了其工作原理、動(dòng)力學(xué)特性等，建立了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型，確定了影響整機(jī)正常工作的動(dòng)力學(xué)特性及其影響因素；為消化吸收并趕超國(guó)外先進(jìn)的汽車電子控制技術(shù)，開(kāi)展了系統(tǒng)的汽車底盤總成的動(dòng)力學(xué)與電子控制技術(shù)的系列研究，其研究成果有助于相關(guān)新產(chǎn)品的問(wèn)世或改進(jìn)。福州大學(xué)還對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)弦線橫向振動(dòng)控制進(jìn)行了多種控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指導(dǎo)相應(yīng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

4.3 研究不足與展望

迄今，還沒(méi)有系統(tǒng)地將機(jī)械動(dòng)力學(xué)及其控制的研究成果應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)品的更新?lián)Q代中。目前，國(guó)內(nèi)急需高精尖機(jī)床的開(kāi)發(fā)技術(shù)與動(dòng)態(tài)分析優(yōu)化技術(shù)等。我省目前是工程機(jī)械大省，但還不是強(qiáng)省，進(jìn)一步提高相關(guān)產(chǎn)品性能與可靠性，仍然需要開(kāi)展大量的工作。我省的工程機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代（如集成優(yōu)化、計(jì)算機(jī)智能控制等）、工程機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與分析、汽車整車集成優(yōu)化與設(shè)計(jì)分析、新型汽車電子控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、高速設(shè)備性能分析與改進(jìn)、機(jī)械設(shè)備計(jì)算機(jī)智能故障診斷、微型機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等等，均以力學(xué)的分析研究為其成功的關(guān)鍵。

為改變這個(gè)落后局面，尤其是海西經(jīng)濟(jì)建設(shè)中更好發(fā)揮力學(xué)的作用，需要政府、企業(yè)、高校等投入更多人力物力，更積極主動(dòng)地對(duì)重要機(jī)械產(chǎn)品、大批量生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品與汽車等開(kāi)展機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析研究，對(duì)相關(guān)進(jìn)口軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或早日開(kāi)發(fā)出自己的專用機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析軟件，以提高企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力與開(kāi)發(fā)速度。同時(shí)增強(qiáng)完善實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)展動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)，以確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠性。積極利用國(guó)內(nèi)外的動(dòng)力學(xué)研究成果，開(kāi)展重要設(shè)備、大型設(shè)備、危險(xiǎn)設(shè)施或設(shè)備的動(dòng)態(tài)故障診斷研究，確保這些設(shè)備、設(shè)施安全可靠高效地運(yùn)行。

5細(xì)觀力學(xué)

細(xì)觀力學(xué)是固體力學(xué)的一大分支，即采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法分析具有細(xì)觀結(jié)構(gòu)的材料的力學(xué)問(wèn)題，是固體力學(xué)與材料科學(xué)的交叉學(xué)科，其發(fā)展對(duì)固體力學(xué)研究層次的深入以及對(duì)材料科學(xué)規(guī)律的定量化表達(dá)都有重要意義。

前幾年我省在細(xì)觀力學(xué)方面的研究進(jìn)展不多，近幾年來(lái)才有所發(fā)展。研究主要集中在PZT和PLZT鐵電陶瓷的電致疲勞機(jī)理，微觀電疇原位觀測(cè)，應(yīng)力、高溫、腐蝕性環(huán)境介質(zhì)等耦合作用下固體材料的微結(jié)構(gòu)和變形斷裂行為的演變規(guī)律等幾個(gè)方向：

①根據(jù)鐵電材料自發(fā)應(yīng)變與自發(fā)極化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自發(fā)極化過(guò)程中材料能量密度是變形梯度和電位移向量的非凸函數(shù)，從能量角度出發(fā)，導(dǎo)出鐵電鐵彈材料的自極化穩(wěn)定構(gòu)形所應(yīng)滿足的必要條件，利用兩電疇的Gibbs 自由能之差作為疇變方向的判據(jù)，由要求板的Gibbs 函數(shù)最小來(lái)確定疇變量的大小。②進(jìn)行了PZT 鐵電陶瓷四點(diǎn)彎曲試樣在交變力、交變電場(chǎng)及機(jī)電耦合疲勞作用前后的微裂紋和電疇的觀察，獲得裂紋擴(kuò)展與極化方向，加載類型之間關(guān)系。③發(fā)展了一種原位XRD觀測(cè)電疇系統(tǒng)，對(duì)電疲勞過(guò)程中PLZT鐵電陶瓷試樣表面X射線衍射峰隨疲勞次數(shù)的變化進(jìn)行了原位觀測(cè)。同時(shí)，利用SEM觀察了疲勞前后試樣的斷口形貌，并系統(tǒng)地進(jìn)行了電場(chǎng)特征和溫度對(duì)PLZT試樣電疲勞性能影響的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。④基于Raman散射原理，建立原位觀測(cè)電疇翻轉(zhuǎn)的Raman測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)三種不同預(yù)極化處理的PLZT試樣在靜電場(chǎng)作用、電循環(huán)作用下的裂紋尖端的疇變行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究；通過(guò)原位Raman觀測(cè)PLZT材料在準(zhǔn)同型相界附近的相變過(guò)程。⑤系統(tǒng)進(jìn)行牛皮質(zhì)骨在拉伸、剪切、撕裂三種載荷類型下的裂紋起裂韌性研究。研究了皮質(zhì)骨中礦物成分對(duì)皮質(zhì)骨動(dòng)態(tài)粘彈性性能的影響，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中的礦物質(zhì)成分存在將降低膠原纖維的可動(dòng)性，增強(qiáng)材料的粘彈性特性。⑥對(duì)牙齒等生物復(fù)合材料的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)牙齒具有很明顯的壓電效應(yīng)，壓電性能與濕度和細(xì)管的分布密切相關(guān)。⑦研究在不同保護(hù)氣氛中，不同退火溫度對(duì)碳化硅纖維的材料斷裂強(qiáng)度的影響，揭示了微結(jié)構(gòu)的演變和宏觀性能之間的相互關(guān)系。2004年3月29～31日，張穎教授于廈門組織召開(kāi)了全國(guó)細(xì)觀力學(xué)會(huì)議，清華大學(xué)，中科院力學(xué)所，浙江大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名高校和研究所的眾多教授、專家參加了本次會(huì)議。

細(xì)觀力學(xué)和微納米力學(xué)在全球、全國(guó)范圍內(nèi)正在迅速擴(kuò)展和深入，具有多學(xué)科交叉的強(qiáng)烈特征，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。我省學(xué)者在細(xì)觀力學(xué)方面和微納米力學(xué)方面的投入較少，今后應(yīng)該在非線性，動(dòng)態(tài)，多物理場(chǎng)，跨尺度、尺度效應(yīng)，微納米力學(xué)和器件等方面加大研究投入。

6實(shí)驗(yàn)力學(xué)

1991年，福建省力學(xué)學(xué)會(huì)成立了實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員會(huì)。福建省力學(xué)學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)力學(xué)專業(yè)委員掛靠福州大學(xué)土木工程學(xué)院。

為更好開(kāi)展實(shí)驗(yàn)力學(xué)工作，經(jīng)過(guò)多年多方面努力，我省實(shí)驗(yàn)力學(xué)條件不斷改善。2006年6月福州大學(xué)“工程結(jié)構(gòu)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”被批準(zhǔn)成立，2008年與臺(tái)灣大學(xué)聯(lián)合成立了“福建省海峽兩岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”獲批“福建省本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。2008年福州大學(xué)土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心擁有土木綜合實(shí)驗(yàn)館、工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)館、巖土及地下工程實(shí)驗(yàn)館、水利工程實(shí)驗(yàn)館等場(chǎng)館，總面積超過(guò)1.7萬(wàn)多平米，現(xiàn)有儀器設(shè)備總價(jià)值超過(guò)6000萬(wàn)元。其中裝備的美國(guó)MTS大型結(jié)構(gòu)加載系統(tǒng)價(jià)值超過(guò)1280萬(wàn)元，共有7個(gè)作動(dòng)器，具備靜載全過(guò)程、疲勞、多維擬靜力和多維擬動(dòng)力試驗(yàn)功能。此外，正在建設(shè)的“福州大學(xué)地震模擬振動(dòng)臺(tái)三臺(tái)陣系統(tǒng)”（價(jià)值2500余萬(wàn)元）包括三個(gè)振動(dòng)臺(tái)，其中中間為固定的4m×4m水平三自由度振動(dòng)臺(tái)，兩邊為2.5m×2.5m可移動(dòng)的水平三自由度振動(dòng)臺(tái)各一個(gè)，三個(gè)臺(tái)在12m32m的基坑內(nèi)呈一直線布置，其中邊臺(tái)最大可移動(dòng)距離10m，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)同步或異步地震輸入，拓展了地震模擬實(shí)驗(yàn)的空間，該臺(tái)陣系統(tǒng)將于2009年12月全面建成投入使用。該臺(tái)陣系統(tǒng)的建成將使福州大學(xué)成為目前世界上少數(shù)幾個(gè)擁有地震模擬振動(dòng)臺(tái)臺(tái)陣的單位之一。

7結(jié)構(gòu)力學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、道路工程、橋隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，另一方面，它又成為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)中起著承前啟后的關(guān)鍵作用。

為增強(qiáng)基礎(chǔ)教育并提高結(jié)構(gòu)力學(xué)在工程中的應(yīng)用，自上世紀(jì)90年代初，我省高校興起結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)法研究熱潮，把結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革推向新的高度，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了模塊結(jié)構(gòu)改革，將結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)型、擴(kuò)展型和研究型模塊。使用高等教育出版社出版的由龍馭球、李廉錕等教授主編的統(tǒng)編教材的同時(shí)，在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)部分，融入結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗震、車激振動(dòng)等學(xué)科前沿知識(shí)，增加了隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的內(nèi)容，補(bǔ)充和修正了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中關(guān)于“伴生自由振動(dòng)”的相關(guān)結(jié)論，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生原有知識(shí)的有機(jī)融合；有兩項(xiàng)重要教研成果：階梯形變截面梁“圖乘貼補(bǔ)簡(jiǎn)化”計(jì)算方法和剛架拱“考慮二階效應(yīng)影響線”問(wèn)題引入課堂討論，更新了教學(xué)內(nèi)容。

上世紀(jì)90年代末，我省結(jié)構(gòu)力學(xué)平面教材和多媒體立體化教材建設(shè)取得突破，先后出版了《結(jié)構(gòu)力學(xué)解題與思考》（陳，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999。2007年該書由煤炭工業(yè)出版社修訂再版）、《廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)及其工程應(yīng)用》（陳，中國(guó)鐵道出版社，2003）、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》（祁皚參編，清華大學(xué)出版社，2006）等。

正如王光遠(yuǎn)院士所指出，結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)科呈現(xiàn)出“從狹義到廣義，從被動(dòng)到主動(dòng)，從確定到不確定，并與結(jié)構(gòu)工程滲透融合”的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)在力學(xué)領(lǐng)域的理論研究已位居世界先進(jìn)行列，但在應(yīng)用軟件的研制方面落后了一大步，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件寥若晨星。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為專業(yè)基礎(chǔ)教育與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，體現(xiàn)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)教育思想；完善教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)際教學(xué)交流是當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)工科專業(yè)特點(diǎn)，面向能力培養(yǎng)、面向工程實(shí)踐、面向信息時(shí)代、面向一流水準(zhǔn)，應(yīng)是我省結(jié)構(gòu)力學(xué)研究與教學(xué)所追求的目標(biāo)。

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課題組成員：

1、嚴(yán)世榕，福州大學(xué)車輛振動(dòng)與電子控制研究所所長(zhǎng)、教授。

2、周瑞忠，福州大學(xué)土木工程學(xué)院教授（本文顧問(wèn)）。

3、周克民，華僑大學(xué)土木工程學(xué)院教授。

4、許傳矩，廈門大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授。

5、王東東，廈門大學(xué)建筑與土木學(xué)院教授。

6、陳力，福州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。

7、周志東，廈門大學(xué)材料學(xué)院副教授。