时间:2022-02-11 07:04:55
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇汽车安全气囊论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
[题目]随着汽车进入寻常百姓家,人们对驾驶汽车的安全性越来越关注。在新型汽车的方向盘和前排乘客座位前的仪表板内都有折叠安全气囊,该安全气囊中含有叠氮化钠(NaN3)50 %、硝酸钾、二氧化硅粉等。
(1)一旦汽车发生有足够强度的意外碰撞时,一个碰撞传感器将激活特定的电路,使叠氮化钠放电并在0.03 秒内全部分解,生成钠并放出单质气体X,则X的化学式为__________,写出该分解反应的化学方程式为__________________。
(2)生成的金属钠与硝酸钾发生二次反应,又有X生成,同时生成氧化钾和氧化钠,请写出该反应的化学方程式___________________________;将该反应中的氧化剂与还原剂填入下列空格中,并标出电子转移的数目和方向。
其中产物氧化钾和氧化钠,能与安全气囊中二氧化硅发生反应,生成硅酸盐。
(3)碰撞后瞬间释放的气体使安全气囊胀大,从而能阻挡人体前冲。若安全气囊内放有260 克叠氮化钠,产生的气体有______升(假定此时气囊内压强为101325 Pa,温度为300 K)。在此后的0.1 秒内,气体通过气囊上的小孔迅速消散,气囊收缩。
(4)在上述安全气囊的配方中二氧化硅的质量分数至少为_______________。
(5)气囊中的二氧化硅是为了与氧化钾和氧化钠发生反应生成硅酸盐,这一步有必要性吗?请谈谈你的看法:______________________________。
[命题意图]本题是受一道初中试题[1]的启发创作而来。以汽车发生意外碰撞时安全气囊中的物质发生的化学反应为载体,融化学反应原理、氧化还原反应的概念及其方程式配平、阿佛加德罗定律、化学计算等知识于一体,实现了“情境载体――知识融通――能力实现”的基本命题思路,对学生接受与处理信息的能力、思维能力、计算能力和科学素养等进行综合考查。本题以生活实际中情境为切入点,期望引导学生关心生活、科技和社会现实,激发学习兴趣,促进学生感悟、体验化学的价值与意义等情感目标的落实,发挥考试的教育功能。
[试题点评]
1. 情境来自现实,贴近学生生活。随着社会的发展,汽车、汽车安全气囊对学生来说都不再是陌生的话题,不少学生家里都有私家车。解决汽车安全气囊中的化学反应问题,让学生感受到化学就在自己身边,联通化学知识与现实生活,使学生培增学习化学的兴趣,从而运用化学的理念思考和解决现实问题――而这正是科学素养的体现之一。
2. 弘扬化学学科的价值。汽车安全气囊可提高汽车安全性的作用无容置疑。本题让学生领略和感受到化学的价值和意义,为学生树立积极健康的学科形象,拓展知识视野。试题的内容和解题的过程有着鲜活的时代气息。
3. 体现人文关怀、体现绿色化学的思想。安全气囊中的主要反应结束之后,对产生的K2O和Na2O的处理,正是从环保角度思考,使解题过程充分体现科学和人文的融合。
4. 强调主干知识。试题考查的内容――化学反应原理、氧化还原反应方程式配平、氧化还原反应的概念、阿佛加德罗定律、化学计算等都是化学学科的主干知识。主干知识的考查一直是高考重点,上述这些主干知识也一直是高考的重中之重。
5. 问题设置由易到难,具有较好的梯度。第一问是叠氮化钠的分解,题干的表述非常清楚, X是氮气可以说是一目了然。第二问是钠与硝酸钾的反应,对反应产物题干中亦有明确的表述,用化合价升降法配平此方程式、标出电子转移的数目及方向也是最基本的要求,难度大于第一问。第三问要求算出300 K时的氮气的体积,必须先根据第一、二问的方程式算出氮气物质的量,氮气在标准状况下的体积,然后根据阿佛加德罗定律算出300 K的氮气体积。第四问由化学方程式算出K2O和Na2O的物质的量,再由碱性氧化物和酸性氧化物反应的方程式算出所需SiO2的物质的量,然后根据叠氮化钠的质量与百分含量算出SiO2的质量分数。最后一问,要求学生从题干中提取信息,K2O和Na2O会随气体一起从气囊中散出,会喷到驾驶员、乘客身上以及环境中,联想到K2O和Na2O都是典型碱性氧化物,极易与水反应生成具有强腐蚀性的强碱,对驾驶员、乘客与环境都有危害,利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐。本问对学生提取信息的能力、思维能力、语言表达能力要求较高。
[试题解析]
(1)叠氮化钠分解,题干的表述非常清楚,不难得到X是氮气,但需要注意的是在书写化学方程式时叠氮化钠的分解条件――放电。
(2)钠与硝酸钾的反应,反应的产物题干中亦有明确的表述,用化合价升降法配平此方程式、标出电子转移的数目及方向也是最基本的要求。
得到产生氮气物质的量共为6.4 mol,设气囊温度是300 K,要算氮气的体积必须根据阿佛加德罗定律:同压下,一定量气体物质的体积之比等于温度之比,即6.4 mol×22.4 mol・L-1/273 K=V/300 K,求算出300 K时氮气的体积。
(4)根据方程式②算出K2O和Na2O分别是0.4 mol和2 mol,再根据方程式:
算出所需二氧化硅的最小质量:2.4 mol×60 g・mol-1=144 g,这是与氧化钾和氧化钠恰好反应所需的二氧化硅质量,其质量分数为:
144 g×0.5/260 g=0.277。
(5)从材料中提炼信息:气体会通过气囊上的小孔迅速消散,不可避免氧化钾和氧化钠也会从气囊里散出,就会与驾驶员和乘客的皮肤直接接触,生成对人和环境都有危害的物质,所以利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐。
[答案]
(1)N2 , 2NaN3 2Na+3N2
(2)10Na+2KNO3K2O+5Na2O+N2
(3) 157.5; (4) 0.277
(5)有必要。因为氧化钾和氧化钠都能与水反应生成强碱。氧化钾和氧化钠随氮气从安全气囊逸出,就可能与驾驶员和乘客的皮肤直接接触,在与空气环境中可发生反应生成强碱,对人和环境都有危害。所以,可利用它们与二氧化硅反应生成无毒、无污染的硅酸盐把它们处理掉。
参考文献:
[1]汪朝阳.新课程课标下的命题趋势[J].化学教学,2005,(1~2):97~99.
关键词:CAN传输应用发展
一、CAN总线简述
(一)CAN总线产生与发展
控制器局部网(CAN-CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网,由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。
由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广,导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此,1991年9月PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并了CAN技术规范(VERSION 2.0)。该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规范版本1.2中定义的CAN报文格式,而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式。此后,1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具一数字信息交换一高速通信控制器局部网(CAN)国际标准(IS011898),为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路。
(二)CAN总线特点
CAN总线是一种多主总线,通信速率可达1MBPS。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
(1)CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能。
(2)CAN总线采用短帧结构,每帧有效字节数最多为8个,数据传输时间短,并有CRC及其他校验措施,数据出错率极低。
(3)CAN总线上某一节点出现严重错误时,可自动脱离总线,而总线上的其他操作不受影响。
(4)CAN总线系统扩充时,可直接将新节点挂在总线上,因而走线少,系统扩充容易,改型灵活。
(5)CAN总线最大传输速率可达1Mb/s(此时通信距离最长为40re),直接通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)。
(6)CAN总线上的节点数主要取决于总线驱动电路。在标准帧(11位报文标识符)可达110个,而在扩展帧(29位报文标识符)其个数几乎不受限制。
如前所述,各节点直接挂接在总线上,从而构成了多主机结构,即每一个节点都是一个主机,因而CAN是一种多主方式的串行通信总线。CAN能够使用多种物理介质,如差分驱动平衡绞线,单线,光纤等。最常用的就是双绞线。总线上的数据可具有两种互补的逻辑值之一,显性和隐性。显性表示为逻辑“0”,隐性表示为逻辑“1”。在ISO的标准中两条总线上的电平如表一所示。如果总线上的两个控制器同时向总线上发送显性电平和隐性电平,则总线上始终是显性电平。
在CAN总线中,以报文为单位进行信息传递且各节点使用相同的位速率。CAN总线上任意两个节点之间的最大通信距离与位速率有关,表二列出了相关数据。这里的最大通信距离指的是同一总线上两节点问的距离。
CAN实现总线分配的方法,可保证当不同的站申请总线存取时,明确地进行总线分配。这种位仲裁的方法可以解决当两个站同时发送数据时产生的碰撞问题。不同于Ethemet网络的消息仲裁,CAN的非破坏性解决总线存取冲突的方法,确保在不传送有用消息时总线不被占用。甚至当总线在重负载情下,以消息内容为优先的总线存取也被证明是一种有效的系统。虽然总线的传输能力不足,所有未解决的传输请求都按重要性顺序来处理。在CSMA/CD这样的网络中,如Ethemet系统往往由于过载而崩溃,而这种情况在CAN中不会发生。
(三)CAN总线的组成
CAN数据总线由一个控制器,一个收发器,两个数据传输终端以及两条数据线组成。除数据传输线外,其他元件都置于控制单元内部。控制单元功能不变。
(1)CAN控制器
CAN控制器是用来接收控制单元中微电脑传来的数据,对这些数据进行处理并将其传往CAN收发器。同样CAN控制器也接收CAN收发器传来的数据,对这些数据进行处理并将其传往控制单元中的微电脑。
(2)CAN收发器
CAN收发器将CAN控制器传来的数据转化为电信号并将其送入数据传输线。它也为CAN控制器接收和转发数据。
(3)数据传输终端
数据传输终端是一个电阻器,其作用是防止数据在线端被反射,并以回声的形式返回。数据在线端被反射会影响数据的传输。
(4)数据传输线
数据传输线是双向对数据进行传输的。两条传输线分别被称为CAN高线和CAN低线。为了防止外界电磁波的干扰和向外辐射,CAN总线将两条线缠绕在一起。
这两条线的电位相反,如果一条是5V,另一条就是0V,始终保持电压总和为一常数。通过这种方法,CAN数据总线得到了保护,使其免受外界的电磁场干扰。
二、CAN数据总线的传输原理
图一为电动汽车CAN总线系统原理框图。该CAN总线系统由中央控制器,电池管理系统,电机控制系统,制动控制系统,仪表控制系统组成。各个控制器之间通过CAN总线进行通信,以实F传感器测量数据的共享以及控制指令的发送和接收等,并使各控制器的控制性能都能有所提高,从而提高系统的控制性能.通信的信息类型为信息类和命令类.信息类主要是发送一些信息,如传感器信号,诊断信号,系统的状态。命令类则主要是发送给其他执行器的命令。通信有以下主要内容。
1、车辆起动时的自检。中央控制器负责向各个模块发送自检命令,并收集各个模块的返回信息,通过分析处理,及时地发现问题,解决问题。
2、加速过程通信。加速操作时,中央控制器采集加速踏板信号,根据控制策略,通过CAN总线设置电机转速,电池管理系统等参数。
3、制动过程通信。制动过程中,制动踏板信号直接下传到ABS控制器,同时通过CAN总线上传到中央控制器。中央控制器根据控制规划,通过CAN总线设置电机转速,电池管理系统等参数。
4、周期性数据刷新通信。电机控制器采集电机的电枢电流,电机转速等信息,判断是否缺相,接收设定转速;电池管理控制器采集电池温度,荷电状态等信息;接收是否充电指令及充电门限系数;制动控制器采集车轮转速信息,接收执行制动指令;仪表控制器采集并显示电机转速,车速,电池的荷电状态值等信息。
5、运行过程中监控。在车辆运行过程中,检测总线上数据帧的收况,及时发现总线异常,自动做出紧急处理,甚至向驾驶员发出警报。
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关键词:车载网络;车身系统动力传动系统;安全系统;信息系统
中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 10-0000-01
Vehicle Networks and Information Systems Technology Applications and Development
Dong Hui,Wang Zhen
(Southeast University,Nanjing211189,China)
Abstract:Hyundai Motor-vehicle network is the inevitable trend of development of electronic technology,this article on the need for vehicle network formation and its application are analyzed,and prospects of development of the network board has done a study to better understand the new generation of automotive electronic control system.
Keywords:Vehicle network;Vehicle powertrain systems;Security systems;Information systems
一、汽车的网络化
在传统汽车中,开关、继电器、电磁仪表等与电子相关的零部件构成了汽车电器,它们之间信息交互是建立在点对点电气信号连接基础上的。电气信号的种类也局限于模拟信号和开关信号。实施信号连接的电线束,通常称为线束。
汽车中电器的技术含量和数量是衡量汽车性能的一个重要标志。汽车电器技术含量和数量的增加,意味着汽车性能的提高。但汽车电器的增加,同样使汽车电器之间的信息交互桥梁――线束和与其配套的电器接插件数量成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束总长度为45米;而到了2002年,一辆汽车所用的平均线束总长度达到了4000米。线束的增加不但占据了车内的有效空间,增加了装配和维修的难度,提高了整车成本,而且妨碍了整车可靠性的提高。
为了在提高性能与控制线束数量之间寻求一种有效的解决途径,在20世纪80年代初,出现了一种基于数据网络的车内信息交互方式――车载网络。
汽车制造商根据各个地方不同速度的要求,将会制定出几个不同标准的车载网络。“对于所有的汽车制造商来说,车载网络中的很多运行都涉及到工业标准,”通用汽车公司的一位研究电子动力传输的专家Dennis Bogden说:“如果你获得高速的数据是通过链接一个网络,而低速的数据又是链接另一个网络的话,我们就早已经停止了各种各样的技术尝试,因为我们需要的仅仅是一个车载网络。”
二、车载网络的应用
车载网络按照应用加以划分,大致可以分为4个系统:车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。
在动力传动系统内,动力传动系统模块的位置比较集中,可固定在一处,利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素―跑、停止与拐弯这些功能用网络连接起来时,就需要高速网络。
动力CAN数据总线一般连接3块电脑,它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑(动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑)。总线可以同时传递10组数据,发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据,每一数据组传递大约需要0.25ms,每一电控单元7~20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS/EDL电控单元发动机电控单元自动变速器电控单元。
与动力传动系统相比,汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此,线束变长,容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系统中,因为人机接口的模块、节点的数量增加,通信速度控制将不是问题,但成本相对增加,对此,人们正在摸索更廉价的解决方案,目前常常采用直连总线及辅助总线。
三、汽车网络的发展
近两年在中国生产,价格在8万元~20万元之间,采用车载网络的轿车、SUV情况。价格在20万元以下的轿车属于普及型轿车,但车载网络却在近两年在中国生产的普及型轿车中占据了相当大的比重,说明车载网络已在轿车中进入产业化阶段,它不再是高档轿车独享的专用高级技术。说明CAN总线已成为普及型轿车车载网络的主流。
在车载网络的发展过程中,通信介质已日益引起关注,目前POF已得到大量应用。此前德国宝马汽车公司宣布在2002年3月上市的最高级新款轿车“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF车载网络的汽车已经开始进入实用阶段。
数据通信对速度的要求是永无止境的。在车载网络的发展过程中,介质的通信速度是制约车载网络应用和发展的一个重要因素。POF在汽车上的成功应用,不但推动了以Byte flight、Flex Ray和MOST等现有的以POF为介质的高速车载网络的产业化应用,而且为下一代车载网络的发展创造了条件。随着人类生活空间的拓展,IT融合于汽车之中是未来发展的必然趋势,而作为IT装置之间实施信息交互媒介的网络,将会有更多类似于IEEE 1394、Bluetooth等IT领域应用的网络向汽车渗透。
随着中国经济的高速发展,面对中国巨大的轿车市场,世界上各大汽车制造商纷纷与国内汽车制造厂合作生产轿车,并且所生产轿车的技术含量正逐渐与世界同步。据相关资料报道,近年来在国内生产的轿车中,汽车电子在汽车中所占的比例及其汽车电子的技术含量已超过世界轿车的平均水平。
目前国际汽车工业广泛采用系统开发、项目平台、全球采购、模块化供货等运作方式。最近上海、浙江、广东已在不同程度上起动了汽车电子产业。政府的支持、市场的需求为中国汽车电子的发展提供了良好平台。车载网络是典型的实时嵌入式网络系统,而中国拥有较多的嵌入式系统开发人员,提供了大量的人才储备。这是中国汽车电子的发展机遇,也是具有自主知识产权车载网络在中国的发展机遇。
车载网络作为连接车内机械、电器和电子信息的纽带,是整车的核心技术,而国内汽车工业的现状将注定具有自主知识产权的车载网络的大量运用还需要汽车企业和相关技术开发商付出大量的努力。
参考文献:
论文摘要:汽车产业现代化对汽车维修行业的从业人员提出了新的要求,要掌握机电一体化维修技能的汽车修理人员才能满足市场需求。技工学校汽修专业应制定合理而科学的教学计划和大纲,优化课程设置,采用先进的教学手段,开展校企联合,培养出适合维修技术发展的人才。
目前,在汽车修理行业中,为了找到合适的高级技工,不少汽车修理厂之间不得不互相“挖墙角”,一再提高工资、福利等待遇。除此之外,由于现代汽车工业和营销理念的发展,整个汽车市场已着力于开发售后服务这一新的利润增长点,每年有大量的新增岗位从中诞生。
现在,国家已将“汽车运用与维修”专业列人紧缺人才培养计划,进行重点扶持,我校也已将汽车专业作为核心专业,列为专业建设的重中之重,努力打造使之成为我校的品牌专业。新的教学大纲和课程设置正在不断改革。同时积极投巨资建立汽车教学大楼及添置实习设施。相信通过不断的汽车专业课程的实践与探索,必将大大地促进汽车专业建设,到时,办学特色更加鲜明,师资队伍得以锤炼,整体素质得以提升。也将更好的服务于我市的汽车行业的发展。
目前许多职业类学校、教育专家都已意识到专业课程的改革迫在眉睫,随着工业化、市场化的进程的加快,以“能力本位”课程论为主导,建立针对性与适应性相结合,课程结构模块,理论与实践相结合的新的课程模式,并制定相应的课程评价体系,保证了教学改革的顺利实施,是培养技能型人才,适应市场经济的需要的一个保证。
一、汽车产业现代化对汽车维修行业的要求
随着当代高新技术的快速发展,90年代以来,以电子装置为主的高新技术产品在汽车产业领域中的广泛应用,使得现代汽车已发展成为集计算机技术、光电传输技术、新工艺和新材料于一体的高科技载体。诸如电控燃油喷射系统、自动变速器、ABS(制动防抱死系统),SRS(安全气囊),AC(空调)、电控悬架以及驾驶员交通信息系统等“机电一体化’,的汽车总体构建中,电子装置的比例越来越大,汽车由以机械装置为主向机电结合的科技型产品转变。这就决定了汽车维修人员在掌握传统的机械维修技术的同时,还必须尽快掌握现代电子维修技术。
1.现代化汽车产业对汽车维修人员知识结构的要求
随着现代化的高新技术产品在汽车产业中的广泛应用,修理人员以机械装置为主的汽车维修方式已经不适应维修以机电一体化为特征的现代汽车的要求。据劳动部门从200()年7月1日起实施的《招用技术工种从业人员规定》中指出,对维修类职工的技能要求在加工、安装、操作、维修、检测等五类职工中是最高的;而在维修类中又以对汽车维修类人员的技能要求为最高。这是因为要从事对现代汽车的维修,除了掌握机械类的专业知识外,还要懂得信息传感技术、数据处理技术以及新材料、新工艺等方面的知识,具有使用新设备的操作技能所以说,当代对汽车维修人员的要求是尽快使自己成为知识型的技能型人才。
2.汽车维修手段的现代化
尽管我国当前汽车维修业的技术水平依然滞后于新款车型的技术开发,也总将随着汽车现代化的日新月异而快步迈进高科技领域。面对着众多的现代化汽车,我们对汽车的维修观念也必须随之而更新,要从凭经验、感观为主的传统维修方式转变为“检查靠资料,拆装靠设备,检测靠仪器”的现代汽车维修方式。以对汽车的检测为例,在轿车中,大多数都装备了电控单元,它除了控制汽车的运行状态外,还具有判断、记录汽车故障的功能,诊断设备通过接口与汽车电控单元相连,读取故障代码,向汽车维修人员提供故障的症结所在。近来,汽车远程诊断技术的推开又势必推动我国的汽车维修技术、维修方式迈上又一个新的台阶。
3.汽车维修方式的科学化
当代的汽车维修方式正发生着明显的变化,具有着两大特点:
其一、是从在汽车出现了故障后再去修理,向“定期检测、强制维护、视情修理”方向转变。也就是说,当汽车运行一定路程或时间后,就要进行强制维护,视检测情况做适度维修,从而确保了汽车的良好运行状态,降低了故障率。可以说,这种汽车维修理念上的更新所带来的社会效益和经济效益将是难以估计的。
其二、是以汽车维修从“修旧式”向“换件式”转变。以往的汽车修理主要是对受损部件的修复,但任何维修后的部件在性能上是要打折扣的,如果采用“换件式”的维修方式,用新部件换下受损部件,从而既保证了汽车维修的质量,又缩短了维修的时间。这就意味着提高了汽车的营运效益。这种汽车维修方式的转变,势必大大提高了对汽车修理工的知识、技能等方面的要求;而电脑调漆技术的应用则使原来的汽车维修漆工失去了用武之地,从而要求对汽车维修的工种结构加以调整,实现工种结构上的升级和优化。
二、现代汽车产业对技工学校汽修专业的要求
现代汽车的技术装备水平的不断提高,要求汽车维修人员只有掌握机电一体化的基础知识,熟悉现代汽车的结构、传感技术、计算机应用、液压控制和自动控制技术等方面的知识,才能够对现代汽车的故障进行检测和维修。那么,怎样才能使当前技工学校汽修专业的学生能够适应现代汽车维修业的要求呢?
1.制定合理而科学的教学计划和大纲,优化课程设置
汽车维修专业的课程设置必须符合以机电一休化为特征的汽车产业的需要,着重于应用型技术课程的开设。如电子技术原理、控制技术原理、计算机应用原理、接口技术、汽车电器设备和汽车诊断检测技术等课程,这些课程内容必须与当代汽车的发展水平相适应。要紧密联系实际,要以当今具有代表性的轿车作为典型,及时补充更新教材,让学生了解最新的汽车技术水平及发展趋势。
要培养出合格的汽车维修人员就必须用新的教材来代替陈旧的教材,课程的设置也应做相应的重组。教学的实践使我们感受到,传统的《汽车修理》课是对以机械装置为主体的汽车进行故障的判断和对受损部件进行修复,显然这样的课程内容是不适应对现代汽车维修的需要。如果能够以电子技术为基本内容的《汽车检测与维修》来替代内容陈旧的的《汽车修理》课程,学生就可以系统的学习现代汽车的检测手段和维修方式,掌握先进的汽车维修技能。
2.采用先进的教学方法
技工学校的培养目标是以体现技能为主,必须积极推进教学思想的更新,推进教学方法和手段的改革。结合汽车维修业的特点,应充分运用现代化教学手段和实物教学手段,构建“理实‘一体”课堂,改变以往重理论、轻实践的“表面式”教学方式,使学员动脑动手,理论实践融会贯通,知识和技能同步养成。同时,要注重加强学员的创业意识教育和创业能力的培养,使其能很快适应市场需求,抓住机遇,主动创业。
3.加强学校同汽车维修企业的联合,抓好实习基地的建设
【关键词】:隔震;消能;振动控制
中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:
1地震的危害
建筑物除了承受竖向荷载外,还要承担风和地震水平荷载的作用,建筑物越高,水平荷载效应就越明显。我国41%的国土、50%以上的城市位于地震烈度7度以上的地区,面临的地震灾害形势非常严峻。地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一,对人民的生命和财产安全造成很大的危害。
1976年唐山发生的7.8级强烈地震,顷刻间,百余万人口工业城市被夷为平地,造成24.2万人死亡,16.4万余人重伤。唐山地震的直接经济损失近百亿元,震后重建投资达百亿元。2008年汶川大地震是中华人民共和国自建国以来影响最大的一次地震,直接严重受灾地区达10万平方公里,遇难69227人,受伤374643人,失踪17923人。直接经济损失达8452亿元。
自1900年有记录以来,我国死于地震的人数达55万之多,占全球地震死亡人数的53%。地震成灾面积达30多万平方公里,房屋倒塌达700万间。随着经济的高速发展,城市化使人口和财富高度密集,强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大,地震后的修复和城市的复兴就越有难度,对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。
2传统抗震方法
地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害,通常的建筑结构设计采用的是抗震设计,强调的是“抗”,即采用“延性结构体系”适当控制结构物的刚度,但容许结构构件(如梁、柱、墙、节点等等)在地震时,进入非弹性状态,并且具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反映,使结构物“裂而不倒”。
这种体系在很多情况下是有效的,但也存在很多局限性:首先,由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态,对某些重要的结构物是不容许的(纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等);其次,对于一般性建筑,当遭遇超过设防烈度地震时,由于主体结构已发生严重非弹性变形,在地震后难以修复或在强地震中严重破坏,甚至倒塌,其破坏程度难以控制;再次,随着地震强度的增大,结构的断面和配筋都相应增大,造成经济“浪费”。
3隔震、消能减震理念
3.1隔震与消能减震原理隔振、减震控制的基本原理是在结构构件之间或建筑物与基础之间设置隔震、减震装置,通过隔震、减震装置的耗能特性,减小振动能量向周围环境的传递,达到减小振动对周围环境影响的目的。
3.2隔震与减震方法
3.2.1粘弹性阻尼结构粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明,在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应40%~80%,可确保主体结构在强风和强震中的安全性,并使结构在强风作用下,结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下,顶部几层有明显的不舒适感,安上粘弹性阻尼器后,不再有不舒适感,效果良好。若采用加大刚度的方法来获得同样的效果,需要把现有的柱尺寸扩大一倍,粗算价值约800万美元,显然采用增加刚度的办法是难以接受的,而采用粘弹性阻尼器所用的试验及安装费用仅70万美元。在北京的银泰中心也设置了粘滞阻尼器,试验结构证明有很好的减振效果。由此可见,采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。
3.2.2吸能减震吸震减震是通过附加子结构,使结构的震动发生位移,即使结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配,从而达到减小结构震动的目的。目前,工程结构应用的吸震减震装置主要有:调谐质量阻尼器(简称TMD)、调液(柱)阻尼器(简称TLD或TLCD)、悬吊质量摆阻尼器(简称SMPD)和质量放大器。屋面上的水箱也起到一定的减震效果,相当于TMD。
3.2.3金属阻尼器是在框架中加屈曲约束支撑,在常规荷载下,起到支撑的作用,而在地震作用下,金属支撑通过塑性变形来消耗地震的能量,从而起到保护主体结构的作用。这在抗震加固的工程中得到广泛的应用。拟建的首都规划大厦设置了柱间“人”字型支撑,大大减小了地震力的影响。
3.2.4冲击减震冲击减震是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到交换动量和耗散动能进而实现减小结地震反应的技术。实际应用时,一般在结构的某部位(常在顶部)悬挂摆锤。结构震动时,摆锤撞击结构使结构震动衰减。另外,摆锤还兼有吸振器的功能。
3.2.5智能减震体系以上方法均为被动的控制地震力的方法。现在随着科技的发展,主动和半主动控制也正在被广泛地研究中,它是在不同学科和专业之间开展合作和交叉研究,开发使用的感应和接收装置、结合控制专业的配套技术,形成新的产业,以支持新技术的推广应用。结构振动控制的研究和应用需要将传统的建造技术与高新技术相结合,使结构的安全保障系统成为智能结构的重要组成部分。如在建筑物基础安装像汽车安全气囊的感应气垫,一旦地震来临,纵波感应器启动,在横波能量对建筑物造成破坏前感应气垫膨胀并把来自于纵波的能量进行消能,实现了像汽车一样的智能减震体系。
3.3隔震与消能减震的效果
3.3.1有效地减轻地震反应从振动台地震模拟试验结果及美国、日本建造的隔震结构在地震中的强震记录得知,隔振体系的结构加速度反应只相当于传统结构(基础固定)加速度反应的1/10~1/3。这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的,从而能非常有效地保护结构物或内部设备在强地震冲击下免遭任何毁坏。
3.3.2保持结构的弹性工作状态在地面剧烈震动时,上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。这既适用于一般民用建筑结构,确保居民在强地震中的绝对安全,也适用于某些重要结构物和重要设备(如医院、实验室、核电站)。
3.3.3降低建筑物造价从汕头、广州、西昌等地建造隔震房屋得知,多层隔震房屋比传统多层隔震房屋节省房屋土建造价:7度区节省3%~6%,8度区节省8%~14%,9度区节省15%~20%,并且安全度能大大提高。
3.3.4抗震措施简单抗震涉及的对象从考虑整个结构物的复杂的不明确的抗震措施转变为只考虑隔震装置,简单明了。结构物本身与一般非地震区的做法无异,设计施工大大简化。
3.3.5震后修复方便地震后,只对隔震装置进行必要的检查更换,而无需考虑建筑结构物本身的修复,地震后可很快恢复正产生活或生产,能带来明显的社会效益和经济效益。
3.3.6提供设计空间在满足设计要求的情况下,结构构件的尺寸可能做的很小,这样能够留给建筑师更大的创作空间,做出更加纤细灵巧的建筑物。
4结语
耗能减震技术为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一条崭新的途径,它克服了传统结构“硬碰硬”式的抗震设计方法,具有概念简单、减震机理明确、减震效果显着,安全可靠等特点。虽然现有的规范和规程对这方面阐述的不够完善,现行的国内软件也没有提供这方面的计算程序,但耗能减震技术以其不可忽视的优点,将成为21世纪建筑减震防灾的重要手段和方法,为减轻地震对人类造成的危害作出巨大贡献。
参考文献
[1]郭靳时等.结构隔震设计方法与应用[J].吉林建筑工程学院学报.2005,(1):15-17.
[2]董艳英.阻屈耗能支撑系统耗能的全过程有限元分析[D].河北理工大学,2005.