时间：2023-03-23 15:21:40
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在发生地震时，地震源向地表传递地震波，建筑物受地震波的影响，特别是对民用建筑物影响，会出现建筑物摇动、结构发生振动、变形、甚至倒塌。所以，消能减震技术在建筑物的应用是缓解地震灾害冲击的重要选择。消能减震技术简单的来说，就是通过技术手段把地震灾害直接与建筑物的能量降低、减弱，把建筑物基础结构支撑点、剪力墙等构件设计成耗能部件，基础结构与建筑上部结构分离，通过耗能杆和阻尼器，防止地震能量向建筑物上部输入，达到保护建筑安全的目的。
2民用建筑结构设计的主要消能减震技术措施
民用建筑的消能减震措施非常之多，有对地基进行特殊处理的，有设置抗震装置的，也有对建筑结构上层进行设计的等。但在实际运用中，一个建筑物有可能都应用了以上几种措施，有些会更多。但总的来说，建筑物的消能减震设计关键还在于地基采用的特殊减震材料和建筑隔震层的设计。
2.1建筑消能建筑材料的应用
消能减震材料的应用主要作用于建筑的地基，地震对建筑物的直接作用也是地基，所以建筑物要达到消能减震的最佳效果是在地基上做一些主要的设计，这样也是最能达到效果，也是最直接的处理手段。建筑地基的隔震，通常是通过铺设一些特殊的材料来削弱地震时的地震波，把地震产生的能量吸收一部分，达到消除地震波对上层建筑的破坏。在民用建筑结构设计中，消能减震措施都使用传统的施工工艺，主要的材料是粘土和砂子，或者在地基上直接使用粘土和砂子垫层。随着科学的发展进步，国际上很多建筑物把沥青作为消能建筑的材料，并且达到很好的效果，现今已经得到了广泛的应用。
2.2建筑基础设置减震装置和隔离层的应用
减震装置和隔离层这种消能减震措施主要应用于建筑物在地基与建筑上部连接之间，减震装置的设置可以对地震能量降低2/3左右，通常采用的办法有摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等，应用比较灵活，对材料没有局限，可根据具体情况进行选择。建筑隔离层与隔离装置相比效果不是非常明显，它减震的效果在2/10左右，它的作用无法参与到建筑设计的整体中去，因此减震效果明显差一些。但它适用于旧房的减震改建，施工简单、易操作。所以两者都是我们设计者值得关注的，充分体现它们的区别和作用是关键。
3对于建筑物消能减震技术的主要措施
3.1消能减震技术应用的加固措施
近年来，自然灾害对建筑的损坏受到大部分人的关注，也是大家都关心的问题。随着这种安全意识的加强，民用建筑抗震加固是人们迫切的需求。消能减震的应用也直接关系到人民生命财产的安全，所以在设计的时候，要在地基部分采用特殊材料处理之外，还需要设计减震装置甚至是减震层来削弱地震对建筑物的作用力，确保能有效的对抗地震等自然灾害。针对建筑物的抗震加固，我们一定要根据建筑物的结构设计和基础条件等因素来完成相应的工作。
3.2在建筑物性能和需求的消能减震措施
在建筑物的消能建筑设计方法上，我们需要根据建筑物的基本性能和消能需求等作出有效的设计措施。而混合消能支撑系统（VD-BRB系统）是我们选择的最佳措施，它的主要设计方法是在建筑物的底层配置防屈曲消能支撑，并在其它的建筑层配置粘滞阻尼器。所以在我们对建筑物进行消能减震设计的过程中，要精确进行结构验算，在保证建筑物变形的最大限度、结构的最大承载力等是否符合规范要求，用最有力的数据来判断消能减震技术的可行。如果可行，就需要我们确定阻尼器的数量和最大优化它的布置方式，保证结构达到预先验算的结果；如果不能满足建筑物性能和需求的，需要我们及时调整方案，增加阻尼器的数量和布置方式进行消能减震加固。所以混合消能支撑系统（VD-BRB系统）是建筑物面对不同的性能和需求时，可以实现有效的管控，因为它的变量只有阻尼器的变化，可以根据实际需要进行设计和应用。所以它的有效主要体现在以下几个方面；
1）混合消能支撑系统（VD-BRB系统）有比较高的性价比；
2）对地震波能力可以第一时间反应和削弱消耗，降低建筑本身对抗的风险；
3）可配置子阻尼器合理的在各种自然灾害中发挥作用；
4）采用改进的基于性能和需求的消能减震方法进行加固设计比较便捷。
5）阻尼器的应用有利于改善结构薄弱层的抗震性能；
随着经济的发展，当前交通运输业尤其是民航业呈现快速发展的态势，但是由于受到内部和外部等不确定因素的干扰，飞机失事的概率逐渐增加［1］。救生舱中氧气的精准供应，可为救援人员以及被困人员提供可靠的救生舱内氧气资源使用数据，进而提高受困人员得生几率［2，3］。为了确保人民群众的生命安全，寻求合理的方法对飞机失事后救生舱中氧气系统进行准确建模和控制，成为相关人员分析的重点问题［4，5］。飞机失事后的救生舱相关参数具有随机性和不确定性，飞机失事后面临的破坏性和环境都是大随机事件，救生舱氧气系统的控制需要对压力、气体温度和氧气系统参数的时间差数据的准确掌握，实现氧气系统性能的定量评估，而这些参数又很容易受到失事时外部环境的影响，无法预先设定。传统的氧气系统控制模型无法准确评估参数在恶化环境下的变化过程，仅能通过设定固定参数评估短期机组氧气性能变化情况，存在较大缺陷。通过对救生舱氧气系统压力、气体温度和氧气系统参数的时间差数据的处理，获取分析机组氧气性能得有价值数据，提出一种基于改进遗传算法的自抗扰控制器氧气系统参数优化模型，塑造考虑控制约束的自抗扰控制器参数优化设计目标函数，通过一种改进自适应混沌遗传算法对氧气系统参数进行整定，实现失事飞机救生舱内氧气系统的有效控制。仿真结果表明，所提控制模型增强了系统得动态性和静态性，可有效应对系统参数的动态性，具有较高得控制性能。
2救生舱氧气系统数学模型
为了估测救生舱氧气系统的性能，首先需得到救生舱氧气系统压力P、气体温度T和氧气系统参数的时间差t。依据氧气系统结构该中含有一个压力传感器，可通过瓶体氧气压力进行读数。由于该系统不含温度传感器，因此对正常气密性下的某飞机1个月的108个数据点进行采集，完成对上述数据点氧气压力值、外界环境温度以及驾驶舱内温度的偏相关分析，从而得到瓶体内气体的温度。偏相关性分析通常应用于各种相关的变量中，清除其中的变量干扰后，得到两两变量之间的简单相关关系。采用偏相关来分析消除氧气系统本身的渗漏率干扰后，外界环境温度与驾驶舱温度对气瓶压力的相关性。通过偏相关对其进行研究可知，驾驶舱内温度、外界环境温度以及氧气系统压力参数和氧气压力的相关性。氧气压力值主要受外界温度以及驾驶舱温度的影响，并且受外界环境温度的影响更大一些。基于来自空客的资料，可将瓶体内气体温度拟合公式描述成T=(TAT+Tc)/2，其中TAT表示外界温度、Tc表示驾驶舱温度。在通过点与点相比得到压差的过程中，为了使点和点在同一标准下完成比较，通过理想气体方程P1/T1=P2/T2，将压力转变成相同环境温度下的压力PS，各点的压力值均具有可比性，从而可得航段渗漏率PL=PS/t=(PS1－PS2)/(t2－t1)，其中t1表示飞机着陆时间，t2表示为飞机起航时间。上述理想气体方程还可应用于任一温度下机组氧气系统压力的预测，从而降低了由于冬季航行前后温差较大而引起的需频繁更换氧气瓶的工作量，提高了工作效率。因为飞行航段时间间隔较短，系统压力值波动不大，易受到外界温度拟合精度以及压力传感器探测精度的干扰，造成最终得到的压力值变化很大。通过比较两个间隔超过24小时的点的压力值来解决上述问题，假设间隔24小时的渗漏率用PL24表示，为了清除采样过程中数据坏点的干扰，需完成对其的3天滚动平均，最终即可得到能够体现系统性能特性的24小时3天滚动平均渗漏率ΔPLavg24。ΔPLavg24=∑I=nI=1(PL24－1+…+PL24－n)/n(1)其中，n表示3天中点的总量。经以上处理后可基本得到研究机组氧气性能的有关数据。而对氧气系统效果的分析，和对氧气使用时间的估计则可采用一元线性回归法，其方法仅分析一个自变和一个因变量之间的统计关系。主要通过其分析标态氧气压力值PS和气瓶安装时间To的统计关系。假设PS和To的关系满足式(2):PS=U1+U2*To+_(2)其中，PS表示被解释变量，To表示解释变量，U1、U2表示待估计参数，_表示随机干扰项，其主要体现了PS被To解释的不确定性。通过普通最小二乘法对一元线性回归进行求解，具体的求解公式如下:Toavg=∑nI=1(To1+…+Ton)/n(3)PSavg=∑nI=1(PS1+…+PSn)/n(4)其中，Toavg表示解释变量均值，PSavg表示被解释变量均值。U2=∑［(To－Tovag)*(PS－PSavg)］/∑(To－Toavg)2(5)U1=PSavg－U2Tovag(6)氧气系统固有的气密性能随U2的降低而降低。U1值主要和各时间段有关，对性能分析不产生任何影响。该方法可完成氧气系统性能的机队排序，但是不能识别单机的性能恶化，仅可实现对未更换氧气瓶以及充氧数据的监控。而对于时间段较长的机组氧气性能改变的监测只能采用相互独立样本T检验的方法来完成，该方法能够分析短期机组氧气性能恶化的状态。该方法先采集前后两个时间段的PLavg24数据样本，通过比较上述两组数据的变化程度对机组氧气系统出现恶化的时间段以及恶化程度进行判断，该种方法不能完成整个机队的氧气系统性能排序。具体公式如下F=S21/S22(7)其中，S21表示上一时间段n项数据PLavg24的方差，S22表示下一时间段m项数据的方差，式(7F(n－1，m－1)分布，可采用差找F分布的方法得到F值，依据F对两组数据的差异性进行判断，若检测出两组数据相似概率低于2．5%，则可判断这两组数据有显著差异，从而基于两组数据的均值对氧气系统渗漏率的改便程度进行判断。
3自抗扰控制器氧气系统参数优化数学模型
遗传算法是一种依据生物遗传以及进化机制的适用于复杂系统改进的自适应概率改进算法。其模拟自然及遗传时产生的选择、交叉及变异等现象，从一个初始种群开始，在经过随机选择、交叉及变异处理后，得到一群更适应环境的个体，通过这样不停的进行繁衍进化，最终可获取到一群最适合环境的个体，从而得到失事飞机救生舱氧气系统控制问题的最优解。
3．1考虑控制约束的自抗扰控制器参数优化设计目标函数的建立评价失事飞机救生舱氧气系统性能的过程中，一般情况下会采用一个以失事飞机救生舱氧气系统瞬时误差e(t)为泛函的积分为目标函数，通过时间乘绝对误差积分准则(ITAE)对系统的动态性能进行评价，以时间乘与误差成绩绝对值的积分为性能指标，用式(8)描述JITAE=∫#0t|e(t)|dt(8)如果只考虑失事飞机救生舱氧气系统的动态特性，则给定的参数通常会造成氧气控制过大，不能实现预期的控制效果。由于氧气控制能量有限，所以将umax与umin作为一项重要的指标进行加权，则有Ju=umax－umin×∫#0|u(t)|dt(9)通过氧气控制能量受限以及氧气浓度误差泛函评价标准，采用权重系数法获取一个失事飞机救生舱氧气系统性能的评价指标，用式(10)描述J=Je+Ju=∫#0t|e(t)|dt+wk|umax－umin|×∫#0|u(t)|dt(10)通过上述过程可以得到目标函数的最优极小值，需要将其转化成极大值问题，因为J＞0，故取g=1=J。遗传算法是一种自由选择的算法，在进行迭代时一定会出现很多不可行染色体，为了使算法能够高效的识别同时越过不可行染色体，需使系统的输出误差不超过给定范围。对于不可行染色体，通过惩罚策略赋予其一个很小的惩罚值，融入惩罚策略的遗传算法适应度函数可描述成:maxf=1/Ju＜Umax，u＞Umin，|e|＜EPuUmax，u"Umin，|e|{E(11)其中，Umax与Umin分别表示氧气浓度控制量的惩罚上限及下限，符合UmaxUsatmax，UminUsatmin，其中Usatmax与Usatmin分别表示氧气浓度饱和输入的上下限，|e|表示氧气浓度控制误差允许范围，P表示很小的一个罚值。
3．2改进遗传算法自抗扰控制器氧气系统参数整定过程在实际应用时遗传算法会出现早熟收敛以及收敛效率低的现象，导致其不得不用很长的时间去寻找最优解。为了避免上述弊端，采用一种改进自适应混沌遗传算法完成失事飞机救生舱氧气系统参数的优化。该算法通过浮点数编码，依据个体适应度值的排序完成对父体的选择，并且结合了自适应交叉、自适应变异以及混沌移民，对失事飞机救生舱氧气系统得参数整定，其遗传算法整定流程图用图1描述。
3．2．1失事飞机救生舱氧气系统参数的编码通过经验设定法整定跟踪微分器、扩张状态观测器中饱和函数的幂指数a以及线性区域的边界d。进行简化操作后，遗传算法的搜索区域以及不可行染色体的个数均降低了，效率得以提高。变量的数量越多，计算精度越高，二进制编码的速度就越低，对于精度要求高，搜索范围大的遗传算法，可采用浮点数编码。而自抗扰控制器涉及到的参数很多，同时区间分布广，不适合采用二进制编码，所以在确定失事飞机救生舱氧气系统的参数时采用浮点数编码。
3．2．2失事飞机救生舱氧气系统参数初始种群的选取通过经验设定法确定一组失事飞机救生舱氧气系统参数。其中跟踪微分器参数r可通过对象的响应速度来确定，和扩张状态观测器有关的各种参数可通过提到的动态失事飞机救生舱氧气系统参数确定法来确定，非线性误差状态反馈失事飞机救生舱氧气系统参数可通过PD控制器控制一个积分串联型对象的参数来确定。失事飞机救生舱氧气系统参数需符合下式:u＜Umax，u＞Umin，|e|＜E(12)在失事飞机救生舱氧气系统参数附近大范围随机搜索符合式(12)的个体，直至得到的个体数目与遗传算法中群体大小相同，从而防止了很多的不可行个体的出现，提高了失事飞机救生舱氧气系统参数整定的效率，如图1所示。
4实验验证
为了验证本文模型的有效性，需要进行相关的实验分析。实验将飞机失事后气体压力为150Pa，气体温度为28℃的救生舱氧气系统作为仿真验证对象。传统控制模型与本文控制模型调节阶跃响应仿真结果对比用图2描述。传统控制模型与本文控制模型氧气浓度信号跟随仿真结果对比用图3描述。图2分析图2和图3可得，本文控制模型与传统控制模型相比，调节效率高，超调量小，达到了一个很好的控制效果。在系统运行的初始阶段，本文控制模型的响应速度很快，在时间为25s左右时，舱内氧气即达到人体能够适应的安全范围内，在300s内即达到稳定状态;超调最大值也在18%—23．5%安全范围内。在系统连续变动已知的时，本文控制模型与传统控制模型相比，调节效率更高，超调幅值更小，可以稳定的保持在人体可接受范围内。在系统达到稳定后，在400s—450s之间加入3．6V电压，本文控制模型可以以更短的时间，更小的超调达到稳定状态，动态响应效果好。救生舱是一个多参数、强耦合的复杂系统。在系统运行过程中，任意参数的变化都会影响氧气系统的模型结构，如飞机失事后救生舱气体压力变为180Pa，气体温度为30℃，则氧气系统模型发生改变，此时传统控制模型和本文控制模型阶跃响应仿真结果对比用图4描述。传统控制模型与本文控制模型信号跟随仿真结果对比用图5描述。分析图4和图5可得，当氧气系统模型改变后，本文控制模型变化不大，控制效果仍旧很好，而传统的控制模型动态性能下降，超调量升高同时调节速度更慢。通过上述仿真结果可以看出，本文控制模型的调节速度快，超调量小，达到了很好的效果。在救生舱系统参数改变后，本文控制模型与传统控制模型相比，有更好的自适应能力，使得系统氧气浓度可以一直保持在人体可承受范围内，有着更好的稳定性以及更高的调节效率。
5结论
从普遍意义上来说，实验过程中或多或少会遇见一些比较难的实验，但是要是不进行相关联系操作会使得技术人员当下无法熟练掌握相关技术，但是要进行成功几率比较低，再者技术人员需要针对元器件发生故障时候对电路或者其它部分产生什么样的影响，该采取怎么样的解决办法。单方面站在理论方面的角度来说，能够针对当时存在的问题进行具体分析，甚至是得到比较精确的数据效果，但是将其运用到实际过程中发现，纯粹的理论知识并不能够解决实际问题，相反倘若没有处理好会使得影响进一步扩大，但是将仿真技术应用到电子专业中能够有效解决这个问题，技术人员只要依据自身需要对相关参数进行适当调整，就能够顺利解决元器件出现问题的各种情况，从而在后期操作中有效提升工作效率，为其未来获得更深层次的发展奠定坚实基础。
2分析仿真技术的实验手段和应用实践
2.1实验手段
通过仿真技术对即将或者准备进行的实验的电路进行分析，也就是在这个过程当中需要输入电路实验信息，依据先前制定的计划执行，然后在这个基础之上进行分析处理，其主要包括很多方面：电路静态、动态特性以及传输特性等诸多部分，也可以依据实际情况进行处理，利用交换操作和合作对话等方式，在整体选择中选择最佳工作状态，最终完成打印和输出。根据之前制定好的计划，按照操作步骤进行操作，为实际电路的测量和计算机输出奠定坚实理论基础，将两者进行比较并找出其存在的差异。依据参数对相关设计进行相应的调整，在各方面都完成之后进行仿真设计，这样能够确保实验的顺利完成，也能够确保所获得的数据具有精确性，并且将所学理论知识更好的运用到实际中，解决更多的问题。
2.2模拟仿真技术的应用实践
在一些工作环境当中，模拟仿真技术在电子专业中到了的广泛认可和应用，从某种意义上来说这是对工作方式的创新，而技术人员也更加喜欢这种新型的工作模式，不仅可以提前避免危险和工作当中不正确的操作，能够将所学知识更好的运用到实际过程中。再加上模拟元器件同设备的相似度比较高，为技术人员进行专业学习提供了方面，且在参与到仿真实验过程中能够增强动手能力，自己安插元件，自己设置参数，能够独立解决实验中出现的问题，自己不仅仅在技能方面有了显著提升，自己对知识的运用能力也得到提高，为其未来更好的适应社会发展需要奠定坚实基础。
3结语
关键词：城镇规划建设；协调发展；基础设施建设
中图分类号：[F299.22]文献标识码： A 文章编号：
一、城镇规划建设的重要意义以及实现目标
为了逐步改善城乡经济发展的差距，促进城乡经济的全面协调发展，进一步全面提升我国经济发展品质的宏伟目标，农村城镇化建设是顺应社会发展的必然趋势与要求。自进入21世纪以来，我国加大了农村城镇化建设的力度，对推动农村经济快速发展具有重要作用，也为促进我国国民经济健康发展提供了重要保证。我国城镇规划建设主要是为实现以下两点战略目标：
以基础设施建设为中心，实现全面协调发展
实现全面协调发展是城镇规划建设要实现的首要目标。城镇规划建设必须紧紧围绕基础设施建设为中心，用科学的规划方案有序地开展并推进具有特色经济的城镇化建设工作，努力形成整体协调发展的格局。在进行城镇规划过程中，必须强调城镇经济与区域经济发展的协调、资源与城镇发展的协调以及基础设施与城镇发展的协调。我国大多数小城镇的建设缺乏科学的规划管理，呈现出规模较小、结构分布不合理以及发展水平较低等特点，因此城镇规划建设体系中必须重点明确核心城市的发展，科学合理地规划空间结构分布，提高改善城乡经济的发展。同时，要结合自身的实际情况特点，合理利用其各种资源，加强基础设施建设，促进合理、协调的城镇化体系的形成。
2、实现科学整合规划，缩小城乡经济发展的差距
城镇规划建设必须充分利用其区位条件优势，着重优先扶持发展核心城镇，并对其他小城镇按照自身的地域特征等等进行科学整合，采取以中心城镇发展带动小城镇发展的策略，从整体上提升农村经济发展的品质，逐步缩小城乡经济发展的差距，全面实现小康水平，促进国民经济的持续快速发展，这也是进行城镇规划建设所要达到的最终目标。
我国城镇规划建设管理的现状及存在的问题
1、城镇规划建设缺乏长远科学的规划
目前我国部分城镇规划建设缺乏长远科学的规划，主要体现在：第一，有些地区对自身客观条件没有全面地加以衡量，不顾及自身的经济发展水平与建设能力，而盲目地追随形势进行大规模地城镇化重复建设，结果不仅没有把城镇规划建设做好，还造成大量的资源浪费。第二，部分城镇的建设并不根据当地的实际情况特点来规划制定适合自己发展的道路，而存在盲目的攀比性，完全照搬别人的经验，而导致最后的规划建设具有很多的不合理性，不适合自己的道路不但不能推动当地经济的发展，相反会一定程度上阻碍其经济的发展。第三，在城镇建设规划过程中，把城镇的建设脱离了周围城市建设的体系，使得当地城镇的发展与周围大城市甚至周边的其他城镇发展出现脱节，以致于城镇的建设不能借助于大城市建设的带动作用，进而使得城镇的发展十分缓慢。
城镇建设资金短缺，基础设施建设滞后
财政投入不足，资金严重短缺是我国城镇化建设中存在的一大问题，这也是制约城镇化建设的主要因素。目前我国城镇化建设的主要资金来源还是依靠政府，融资体制过于单一，财政投入毕竟有限并不能充分满足建设的需要，从而使得部分基础设施建设明显滞后，很大程度上制约了城镇经济的发展。
城镇化建设规模偏小，缺乏有效的产业带动
我国农村城镇化建设的规模普遍较小，人口与产业的聚集力度与强度不够，在人力、技术等生产要素上对周边地区的吸引力不够，城镇的规模效应不明显，缺乏有效的产业来带动当地的经济增长，使得城镇的发展后劲不足，放缓了城镇经济的发展速度。同时，由于在中国经济飞速发展的当下，激烈的社会竞争大大增加了人口、技术以及资本等的流动性，给当地经济的发展带来了许多不确定因素，从而一定程度上加大了城镇化建设的规划难度，使得城镇规划建设不能得到充分的落实与发挥作用，进一步阻碍了城镇经济的发展。
结语
城镇规划建设是我国社会主义市场体制下实现可持续全面协调发展的必然要求，是顺应经济社会发展的必然趋势。城镇化建设的过程实质上就是不断缩小城乡差距、消除城乡二元体制结构的过程，推动城镇规划建设对我国农村经济甚至国民经济的发展都有着十分深远的意义。但目前我国城镇规划建设仍存在着一些问题，其制约着城镇经济的发展进程，而如何在明确分析问题的基础上相应提出合理的解决对策与方案，进一步搞好城镇规划建设工作，促进我国经济全面协调发展，是摆在我们面前十分严峻且值得深思的问题。
参考文献：
缓冲材料及其应用
1常用缓冲材料
发泡植物纤维是近几年来研究的一个热点，国内外都在努力开发这类材料。国外主要研究不添加化学发泡剂，通过水蒸气的作用发泡，形成颗粒型发泡纸浆；而国内则是采用发泡剂产生发泡，工艺较简单，但是生产和使用后对环境具有隐患，该技术还有待改进和提高。顺应当代环保及绿色理念，许多新型缓冲材料不断产生。成培芳等以淀粉/纤维作为原料制备可降解缓冲包装材料。Shi等和Lu等分别以向日葵茎秆和毛竹竹浆作为开发生物缓冲包装材料的原料，与发泡聚乙烯材料相比较，其物理特性和缓冲系数表现出更好的防护性能，并且安全无污染，可以替代石化产品作为新型的生物缓冲包装材料。
2缓冲材料的减振作用
研究各种缓冲材料的减振效果，有助于设计和开发减振包装。不同缓冲材料类型、缓冲材料的厚度、包装结构吸收振动冲击的能量不同，减振效果表现不同。缓冲材料对果蔬振动保护的作用主要在于缓冲衬垫对冲击能量的吸收、冲击对缓冲衬垫的压缩变形，缓冲材料的种类、厚度、包装结构对其减振效果都有一定的影响。了解各种因素对减振效果的影响对减振包装设计具有很强的理论指导作用。
2.1材料种类
具有高滞后吸收能量的材料，如塑料、纸板、泡沫、植物纤维等，均能够减少运输中振动损伤的程度，但是不同的缓冲材料对果蔬减振效果不同。Raghav和Gupta用宽松的水稻秸秆和纸碎片作为水果层之间的缓冲材料，发现没有缓冲包裹的水果比包裹的水果腐烂速度要快得多，说明水果层之间的缓冲材料有利于减少运输振动损伤。以竹篮为包装材料时芒果损伤程度严重，以泡沫网包裹的瓦楞纸箱对芒果具有最优的保护作用。纸包裹和泡沫网都能大大减少黄花梨的运输振动，泡沫网缓冲材料对于保持黄花梨贮运品质效果更好，而纸包装的黄花梨酶活性比泡沫网箱高出许多，但是硬度反而降低。Jarimopas等发现塑料和纸板均具有降低冲击损伤作用，但是纸板的减振效果优于塑料板，缓冲能量与苹果的大小无关。Chonhenchob和Singh认为纸板缓冲和泡沫网缓冲材料具有相似的保护作用，但是纸板包装更有利于番木瓜的成熟。但是Çakmak等认为在中长期高速运输过程中，纸板包装运输增加了果品内部的温度，导致果品品质的降低，而聚苯乙烯包装盒可以减小这种负面反应。李春飞等也发现，采用瓦楞纸板衬垫、发泡塑料网作缓冲包装时，均可有效地降低苹果损伤率，发泡塑料网对苹果的整体保护特性优于瓦楞纸板衬垫。
2.2材料厚度
不同厚度的缓冲材料产生不同的缓冲作用，在一定范围内，缓冲材料的厚度越大，缓冲吸收能量越大，减振效果好。多层瓦楞纸板能量吸收显著大于单层，多层瓦楞纸板抗冲击能力强，双壁瓦楞纸板箱较单壁有利于减少苹果的损伤率。当缓冲材料厚度超过一临界值时，甜罗望子损伤率不再发生变化，以30%5mm大小的泡沫球与甜罗望子混合在15cm直径、20cm高度的瓦楞纸箱中，甜罗望子的损害率最小。
2.3包装结构
包装结构的不同对缓冲性能也有一定的影响，卢立新等研究表明，瓦楞纸板衬垫与隔档可以减小梨损伤率达15%~25%，瓦楞纸板衬垫、隔档以及网罩的联合包装形式可以使梨损伤率减小35%~45%。实际物流过程中，果品常常堆积多层，研究发现多层苹果的总损失体积与其吸收总能量存在线性关系，而其中的单个苹果不存在线性关系，卢立新建立了多层果实跌落冲击模型。
包装箱所处堆码层数对果实的振动损伤有重要的影响，最上层包装箱内梨果实的损伤最大，最下层梨果实的损伤次之，中间层梨果实的损伤最小；在同一包装箱内，最上层梨果实损伤最大，中间两层次之，最下层最小。但是李春飞等研究发现，瓦楞纸板内部隔档可以减小苹果的损伤率，同一种缓冲包装的中间层苹果的损伤率最大，底层苹果损失率次之，顶层苹果损伤率最小。双壁瓦楞纸板箱较单壁减振效果较好，多层瓦楞纸板作为缓冲介质夹层结构减振效果较好，因为多层波纹夹层结构振动能量吸收显著大于单层结构，多层瓦楞纸板具有重复抗冲击能力，减小果实的振动损伤程度。
模拟振动试验
运输过程中不同路面造成的冲击和振动之间的加速度存在明显差异，在模拟振动损伤时，必须把冲击和振动分开，达到实际振动随机性。通过模拟运输试验，在实验室内再现实际运输环境，通过包装内果蔬的损伤情况来评定包装系统的减振效果，是目前开发或改进缓冲包装，解决果蔬运输损伤的最有效途径。康维民等通过模拟运输振动试验，确定了运输模拟试验的振动频率、振动加速度、振动时间参数。Thompson等通过模拟振动运输开发了一套新的水果包装系统，当结合一个塑料翻盖或瓦楞纸板控制器时，这套包装运输系统几乎可以防止梨的所有振动损伤。
1振动频率
通过模拟实际运输条件，在一定频率范围内进行振动扫描，确定共振频率。黄翔飞等发现，共振频率随着包装箱层数的增加而增大，箱内梨果实的共振频率随着激励源加速度的增加而减小。在相同加速度条件下，振动频率越小，梨越容易产生损伤。因此，果蔬损伤主要产生在低频范围内，Barchi等研究发现，在频率为13-25Hz范围内，枇杷损伤从底部到顶部逐渐加强。Shahbazi等模拟卡车运输西瓜的研究中也发现，在7.49Hz和13.03Hz产生损伤率峰值。但是，Berardinelli等模拟梨运输振动损伤时发现，振动频率与振动加速度会产生交互作用，在出现振动加速度峰值的频率范围内，不同包装箱所处位置所受的振动加速度不同，因此在减振包装设计时，应考虑到多方面的影响因素。
2振动加速度
振动加速度分为稳定振动条件和随机振动条件下的加速度，随机振动条件下进行模拟振动试验，以随机振动加速度进行实际运输时间的振动，水果的振动损伤和实际运输条件下的相同。振动时间和振动加速度具有相关性，为提高试验效率，缩短试验时间，在进行模拟振动试验时，可以通过改变振动加速度来确定振动时间。模拟振动时间越长，梨果实损伤越大。
振动时间对梨果实损伤也受到包装方式的影响，不同包装方式条件下，梨果实损伤随振动时间的变化不同。振动加速度越大，梨越容易受损伤，西瓜振动损伤随着加速度的增加而增加，而且西瓜肉的损害明显高于西瓜皮。货车前后部的振动加速度幅值最高峰分别是0.51和0.83m/s，车厢后部的振动加速度显著高于车厢前部，使得车厢后部的梨损伤要高于车厢前部同样高度堆放的。在车厢内同一位置，顶部塑料箱所受的振动加速度高于底部塑料箱，因此，装载顶部塑料箱内的梨损伤情况显著高于装在底部塑料箱的。但是Zeebroeck等研究发现在高峰值加速度时，位置从高往低，挤压不断加强，因此苹果受到的挤压损伤逐渐增加。
3振动损伤检测
果蔬模拟损伤运输过程中往复振动产生的损伤，可以根据Palmgren-Miner理论和S-N曲线来定量评价。果蔬因振动引起的机械损伤会产生一系列生理异常，影响果蔬的贮藏，如表皮腐烂、呼吸加强、乙烯释放量增多、电导率升高等。Jiang和Shiina研究表明，以表皮破损程度、呼吸和乙烯、电导率和吸光度为指标，可以评价振动引起的果蔬损伤程度。
由于果蔬损伤后能量吸收发生变化，可以通过能量吸收、声波和超声波、X射线、荧光、核磁共振等物理方法来检测振动损伤。通过实验室模拟公路运输果蔬所受的振动，可以从振动频率、振动加速度和振动时间等不同方面来研究果蔬振动损伤模型，有很强的理论指导意义和现实价值，有助于加强贮运中果蔬保鲜和减少果蔬损伤，同时也是减振包装设计步骤中关键的一环。
减振包装设计
减振包装，又称为防振、隔振包装，它是通过在包装内设计具有高阻尼特性的隔振垫层，使外界振动传递到被包装产品后，产品被激励的加速度不超过脆值，减小产品在功能和形态上的损伤。减振包装设计形式大致可以分为两类：一类是以防冲击破损为主的包装设计，应选择具有强压缩能力、高弹性的材料，适用于冲击破坏强度高于振动破坏强度的产品；另一类是以减振为主的包装设计，侧重强衰减能力、高阻尼特性材料，适用于由于长期运输振动易产生疲劳损伤、脆值低的产品，例如振动敏感性强的水果和蔬菜，因此果蔬的减振包装设计常以防振为主要目标。
减振包装设计的核心在于调节防振衬垫的传送率来控制产品的共振响应，产品、容器以及高阻尼性材料构成产品包装系统，可以看作“质量-弹簧系统”模型，当忽略外包装箱的弹性和缓冲材料的质量时，可视为单自由度线性模型。
果蔬减振包装设计必须按照一定的要求进行。首先，必须确定果蔬流通环境的条件，了解果蔬自身生理和力学特性，设计衬垫材料的结构和尺寸；然后，进行模拟振动损伤试验，确定振动环境条件，主要是振动频率、加速度及最大耐受时间；最后，确定在既定振动环境条件和损伤率下果蔬振动损伤脆值、疲劳损伤阈值，果品允许损伤率的确定要综合考虑果品自身特性、运输条件及综合成本等，确定衬垫材料的种类。在以上基础上，确定不至于引起果品过度损伤的系统振动传递率，选择合适的衬垫，设计合理的包装结构，最后进行振动模拟试验，进行试验校核。
论文关键词 纳米技术 刑事侦查 潜指纹鉴定
指纹又称之为手纹，指的是基于人体手部皮肤的纹理。由于指纹的生理结构及特征体系具有高度的特殊性，因此在刑侦领域中作为一种物证，其优越性十分明显。就目前而言，传统的潜指纹鉴定方法还存在一些明显的缺陷，例如：不具灵敏性、不具准确性以及在信息提取过程中常常受到限制等。近年来，随着纳米技术的日益成熟与完善，相关研究者开始研究纳米技术在潜指纹显现方面的应用。鉴于此，本课题对“纳米技术在刑事侦查潜指纹鉴定中的应用”进行分析与探究具有尤为深远的重要意义。
一、传统潜指纹显现方法应用现状分析
显现潜指纹只要是采用一种管线或者一种物质，将其作用在基于指纹印痕的汗液等物质中，让难以发现的汗液指纹变成可以看见的图像。因为指纹中存在的课题表面物质其种类具有繁多性，所以对于指纹显现方法的灵活性有了很高的要求。并且，以显现原理的异同为依据，可将潜指纹显现方法归分为三类：物理吸附法、化学显现法及光学显现法。
物理吸附法主要是对汗液物质的黏附作用进行利用，并把另一种物质吸附至指纹纹线上面，进而达到显色的效果。如果潜指纹中残留的指纹物质大约为750ng的情况下，利用此方法获取清晰度极高的指纹显现。化学显现法主要是对某化学试剂进行利用，然后和潜指纹上的汗液物质作用产生化学反应，让无色指纹编程有色且可见的指纹。如果基于潜指纹当中的指纹植物质的含量大约在150ng的情况下，利用此方法能够获取清晰的可见指纹。光学先宪法主要是利用光线作用在潜指纹上，让其产生光化学效应，进一步获取清晰的显现指纹。
虽然在长期的演变及技术进步之下，传统潜指纹的显现方法得到了广泛的应用；但是，仍旧存在一些问题。首先，很多客观条件不具理想型的指纹样品的显现方法需要进一步完善，如人体皮肤潜指纹。其次，现有的显现试剂与显现方法存在一定程度上的安全隐患。如使用刷显法的情况下悬浮在空气里的粉尘，这类型的粉尘会对技术人员的身心健康造成极其严重的威胁。最后，使用一些有色试剂会对物证的原始状态遭遇严重破坏，还有一些试剂因为价格昂贵，所以在实际应用中不具推广使用的价值。基于上述问题，进行有效解决是非常有必要的，这样才能为刑事侦查的时效性与科学性提供基础与保障。
二、纳米技术在潜指纹显现中的应用分析
将纳米技术应用在潜指纹鉴定中，其效果显著，有多方面的优点，例如：高效、无毒害、无损耗且价格不具昂贵性等。不但能够使指纹鉴定工作对灵敏度的高要求得到满足，而且还使现状之下传统潜指纹的显现方法得到了有效解决。下面笔者便从光致发光显现潜指纹与金属纳米颗粒显现潜指纹两大方面对其应用进行分析与探究。
（一）光致发光显现潜指纹
光致发光显现潜指纹主要是把物理、化学及光学检验三者有机结合的一种方法。利用此方法，灵敏度能够达到单光子水平。把纳米材料和指纹内残留的氨基酸及油脂等物质相融合，将纳米材料的光致发光现象充分利用，进而对几何指纹物质之后的纳米材料发出的荧光进行检测，最终获取清晰度高的指纹图像。该过程便是光致发光显现潜指纹的基本原理。并且，该方法需同时具备两大要素：其一，物质需要能够对激发光进行吸收，这样才能为后面的荧光发射奠定基础。其二，发射光波的厂与激发光波的长需不相同，这样方可在背景情况下对指纹纹线进行识别。现状之下，此方法在检测上常应用到的是具备荧光特性的有机物质。但是，此类物质存在一些明显的缺陷，例如：激发光谱不够宽、成像很难分辨等。并且，它的荧光性能常受到环境因素的强烈干扰，其物质的抗光漂白能力与荧光稳定性极差。另外，它的成像发光时间短暂，使成像技术存在明显缺陷。鉴于上述种种缺陷，刑侦技术人员逐步将研究的重点方向转入了新型光致发光材料的开发及利用上面。
为了使锡箔纸上所留下的潜指纹图像信息能够清晰地识别出，澳大利亚有研究者研制出了一种纳米复合物粉末，该纳米复合物粉末主要是合成壳聚糖包被的硫化镉量子点。另外，硅纳米材料因有很大的负载容量与高比表面积，因此受到了国内外刑侦科学范畴内的广泛重视。英国有研究者将疏水性硅纳米颗粒作为骨架，以离子互相作用为基础，进而和各类染料及荧光探针有效融合，最终融合成一些掺杂硅纳米颗粒。通过实践表明，该掺杂硅纳米颗粒能够在潜指纹的显影实验当中获得优良的效果。美国有研究者将不相同的二氧化硅纳米颗粒掺杂荧光Eu3+感光剂复合物，进一步实施潜指纹显影测试。结果表明，基于四乙氧基硅烷，把1，10- 邻二947氮杂菲作为感光剂，其效果最优化的是金属箔、玻璃以及绿色树叶中的潜指纹显影，展现出了基于刑侦范畴内，镧系元素配体掺杂的干凝胶的应用能力水平。
（二）金属纳米颗粒显现潜指纹
金属材料主要是使金属粉末形式和指纹物质发生物理吸附及静电吸附。进一步使指纹图像信息中的非渗透性客体表面展现出较为新鲜的特质。但是对于粗糙客体表面及遗留时间长的潜指纹显现，其能力是具有局限性的。并且，粉末会致使工作人员的呼吸系统造成极大的威胁性。
随着纳米技术的进步，使得传统金属材料的应用范畴得到了进一步的扩大。在潜指纹的显现中，尝试应用了各种纳米材料，例如二氧化钛、氧化铁以及金属硫化物等。在尝试过程中也获取了一些优良的效果。在这其中，金属纳米颗粒因其稳定性及物理、化学性质较为突出，所以成为了现状之下潜指纹显现范畴应用最具广泛性的金属纳米材料。
金属纳米颗粒具有独特的光学特性，主要体现为以表面为基础的离子体共振。它的颜色可能跟随颗粒半径、形状及基于表面的修饰分子的改变，进而呈现出宽光谱变化，表现最明显的宽光谱变化是由蓝色转变为红色。英国有研究者以金属纳米颗粒的表面为基础，进而对可替宁抗体构建的纳米颗粒进行修饰，采用基于荧光标记中的二抗清晰显示出潜指纹图像。与此同时，还可对该指纹遗留者所遗留下来的基于汗液里的尼古丁水平进行检测，对指纹鉴定中纳米材料的功能性应用进行了扩展。
随着纳米技术的进步，潜指纹检测技术中极其重要的一个发展方向便是荧光检测。有些纳米材料具有优良的光学性质，例如：荧光激发谱较宽、发射谱窄且对称以及发射波长且可调节等。为此，此类纳米材料很好地补充了传统荧光物质所存在的缺陷性。还存在有些纳米材料或者复合材料，具备一系列奇特性能，例如：具有表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等。并且可在荧光的产生上增强其效应，使指纹显现能力的精准度及灵敏度得到很大程度上的提升。另外，潜指纹检测技术中还有一个重要的发展方向便是多功能集成化与基于设计过程中的一体化。如对抗体等生物分子进行结合，此类杂化纳米复合材料不但可以显现指纹光学图像，还能够进一步使基于特征身份的多方面鉴别得到实现。
三、米技术在刑事侦查潜指纹鉴定中应用所存在的问题及策略
就目前而言，对于纳米科技人才的培养及研究工作的投入，我国表现的尤为重视。并建立了多个纳米研究中心，取得了一系列关于纳米科技的科研成果。但是，对于纳米技术与潜指纹相几何的研究工作尚且还处于起始阶段，所存在的问题具有明显性。
一方面，符合指纹显现要求及条件的纳米材料还处于研究阶段。适应潜指纹显现的纳米材料需具备三个条件：（1）荧光性能具备优良特性。（2）能够在水相中稳定分散。（3）与指纹物质结合时快速且稳固。纳米晶体的种类及尺寸决定了荧光性能，对于水溶性与同指纹物质的亲和力则需要以表面修饰为途径，进而加以改善。对于理想化的纳米材料，需具备以下结构：（1）一个半导体核，例如：CdSe，它的直径巨额东了荧光的波长。（2）一个具备较大化的且带隙的半导体外壳，例如ZnS，它可使量子的产率得到提升。（3）一个亲水层，例如：巯基乙酸，则需要保证自身的水溶性。
另一方面，全部光致发光法都会面对一个难处，那便是该怎么对背景荧光对于目标物质所产生的荧光干扰进行有效解决。在指纹显现的情况下，客体物质在受到光线激发之后，极有可能产生具有强烈特性的发射光，进一步致使指纹发射出的微弱荧光被掩盖。解决此类问题有两个有效策略：其一，尽可能让指纹所产生的荧光信号比背景荧光强，利用纳米半导体复合材料同指纹物质的选择性吸附能实现该方法。对纳米半导材料实施修饰措施以后，它能够对指纹物质进行主动识别，即以化学反应为途径，进而对指纹物质所处的位置有效指出。这样，当光源照射时，背景和指纹物质间，就能够很好地区分开来。其二，让指纹所产生的荧光颜色区别于背景荧光颜色，可以改善量子点的尺寸为有效途径，让其所产生和背景差别较大的颜色。这样，就算背景荧光没有办法消除，但通过滤光设备仍然能够方便地得到指纹物质的信号荧光。
关键词：发动机、机器、高科技、性能
Abstract: with the rapid development of national economy, automobile production increased year by year, our country more and more cars, cars are more and more complex. Especially the rapid development of science and technology, the automobile industry competition has changed from single performance competition steering performance, environmental protection, energy saving, comprehensive competition. Only the automobile engine, to cope with the world energy crisis and reducing the environmental pollution, the research and development work has focused on reducing fuel consumption, reduce emissions, lightweight and reduce wear and so on, to optimize the technology will be widely used in these studies.
Keywords: engine, machine, technology, performance
中图分类号：S219.031文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
发动机是一部由许多机构和系统组成的是将某一种型式的能量转换为机械能的复杂机器。其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。而汽车发动机是汽车的动力装置。由机体、曲柄连杆机构、配气机构、冷却系、系、燃料系和点火系（柴油机没有点火系）等组成。按燃料分发动机有汽油和柴油发动机两种。按工作方式有二冲程和四冲程两种，一般发动机为四冲程发动机。
随着世界能源问题和环境污染问题的日趋严重，飞机及汽车作为污染环境和消耗能源的大户，备受人们的关注。发动机燃烧过程直接影响节能和环保，对发动机燃烧过程优化的研究越来越受到重视。
发动机设计以结构、热力、燃烧、强度、振动、流体、传热等多个学科为基础，可变因素多，随机性大，是一个可变互耦系统的优化问题。多学科设计优化通过充 分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，因而在发动机传统设计流程图上有很大的应用优势。
发动机的优化涉及到多个目标，与单目标优化问题不同的是这些目标函数往往耦合在一起，且每一个目标具有不同的物理意义和量纲。它们的关联性和冲突性使得对其优化变得十分困难。多目标优化方法可以分为如下两大类并且已在发动机的优化设计中得到了应用。1.基于偏好的多目标优化方法此方法根据工程实际的具体情况，首先选择一个偏好向量，然后利用偏好向量构造复合函数，使用单目标优化算法优化该复合函数以找到单个协议最优解。如利用线性组合法对发动机的悬置系统进行多目标优化；利用加权法对液体火箭发动机的减损和延寿控制进行多目标优化。2.基于非劣解集的多目标优化方法 此方法首先需要找到尽可能多的协议解，然后根据工程实际情况，获得决策解。相比基于偏好的多目标方法，该方法更系统、实用和客观。如通过多目标遗传算 法，以单位推力、耗油率等为目标函数对航空发动机总体性能进行优化；基于多目标遗传算法对固体火箭发动机的性能和成本进行优化。在发动机的生产及实际使用中，总是存在着材料特性、制造、装配及载荷等方面的误差或不确定性。虽然在多数情况中，误差或不确定性很小，但这些误差或不确定性结合在一起可能对发动机的性能和可靠性产生很大的影响。对于此类不确定性问题的优化，传统的优化方法已无法解决，而必须求助于不确定性优化方法。 随着发动机质量越来越轻，而其功率和转速不断提高，振动和噪声问题越来越突出。振动不仅影响到发动机自身的强度和性能，而且会给车辆整体寿命和乘客舒适 性造成很大的影响。除了对发动机本身结构进行改进外，对发动机的减振系统进行优化也是一条提高车辆整体振动性能的有效途径。传统的弹性减振系统已无法满足 舒适性要求，未来的趋势是半主动减振和主动减振控制系统，即能根据发动机激励、路况、车辆行驶状态和载荷等自动调节系统参数，优化车辆动力学特性，实现主 动减振。车用发动机的减振系统是一复杂的非线性系统，而神经网络因其自身的非线性映射能力在未来发动机减振系统的优化设计中具有很大的潜力。另外，由于发 动机动力系统的复杂性，在模型、载荷、激励等方面都具有很大的不确定性，减振系统的优化不可避免地应考虑系统不确定性的影响，可以利用模糊集或区间数学理 论结合神经网络进行不确定性优化，以提高减振系统的可靠性和鲁棒性。
发动机的燃烧和排放系统直接影响到 发动机的燃油经济性、噪声、排放等重要指标，影响到汽车的节能与环保性能。对燃烧与排放系统的优化可从两个方面进行。一方面是燃料喷射系统的优化，可通过 电控单元精确控制各气缸的燃油喷射量，自由控制发动机的转矩，使得发动机具有良好的启动性能和最佳的输出响应特性，并使得气缸达到最佳混合气状态，提高燃 油热效率，降低噪声；另一方面是优化进气管系的结构参数，改进发动机燃烧室，优化压缩比。未来的燃烧与排放系统的设计，应当综合考虑喷射系统和发动机结 构，同时注重结构、燃烧、流体、噪声等不同专业领域的性能提高，进行多学科优化设计。汽油发动机的热效率为 20 %～30 % ,柴油发动机为 30 %～40 %。如能广泛地使用柴油机 ,将会节约大量燃料。柴油机的优点还在于它可以使用纯度比较低、价格比汽油便宜的柴油作燃料。据统计 ,将汽油机转换为柴油机 ,每升燃料的行程里程平均可增加 35 % ,同样质量和功率相同的柴油机与汽油机相比 ,油耗可降 15 %～ 25 %。因此 ,各汽车制造商都积极地增加柴油车的比重 ,目前绝大多数商用车都装备柴油机 ,而各汽车厂商提供的装有柴油机的轿车、行车也日益增多 ,如宝马、奔驰、奥迪、丰田、本田、马自达等都在全力开发并推出环保型柴油车。在欧洲 ,轿车柴油化的比例已高达 40 % ,且有不断上升之势。
综上所述，优化技术在发动机的设计 制造中占有非常重要的地位。包括常规优化方法和智能优化方法在内的优化技术已被应用于发动机设计。考虑到能源的短缺和环境问题的重要性，未来的车用发动机 优化设计的研究将是以节能和环保为重点的综合最优，应当建立并应用多种不确定多目标多学科优化理论方法、策略及算法；并应大力开发在一个优化平台上集成各 个学科设计要求的多学科多目标优化设计系统，该系统将具有更高的优化效率和较好的开放性，可以更好地适应未来汽车个性化设计的趋势。
摘要：
[1]汽车行业一体化 (质量、境、业健康安全)管理体系认证的研究 .吉林大学 . 2007中国优秀硕士学位论文全文数据库 .
[2 ]汽车驾驶员前方视野测量系统软件开发 .吉林大学 . 2007中国优秀硕士学位论文全文数据库 .
关键词：桥梁结构，风振，控制
1引言
随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。虽然这对于美观及经济性方面是有益的，但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分，在政治、经济领域占据着重要的地位，对于它们的安全性应给予格外的重视。现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。随着大跨度柔性桥梁的出现，风荷载往往成为结构上的支配性荷载。风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。桥梁受风力的作用后，结构物振动与风场间产生的互制现象―空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加，强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。例如，1940年11月7日，美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究，并由此发展了一门新的学科―桥梁风工程学。近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风害也时有发生，江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
2桥梁结构的风致振动
桥梁结构风致振动可分为两大类：一类为限幅振动，主要包括抖振和涡激振；另一类为发散性振动，主要包括驰振和颤振。
桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。根据现有研究成果，抖振虽然并不像颤振那样引起灾难性的失稳破坏，但是过大的抖振响应在桥梁施工期间可能危及施工人员和机械的安全，在成桥运营阶段则会带来结构刚度问题而影响行人和车辆的舒适性以及引起交变应力缩短构件的疲劳寿命。
气流绕过物体时，在物体两侧会形成不对称脱落的漩涡，从而形成交替作用在物体上的横风向的涡激力或力矩，结构在这种类似简谐力的作用下，就会发生横风向或扭转的涡激振动，并且在漩涡脱落频率与结构的自振频率一致时将发生涡激共振。对桥梁结构而言，除透风率大于50%的桁架主梁可以不考虑涡激振动外，一般均需对主梁整体的涡激振动。此外，大跨度系杆拱桥的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥和斜拉桥在施工阶段的独塔等也易于发生涡激振动。论文参考网。
浸没在气流中的弹性体本身会发生变形或振动，这种变形或振动相当于气体边界条件的改变，从而引起气流力的变化，气流力的变化又会使弹性体产生新的变形或振动，这种气流力与结构相互作用的现象称为气动弹性现象。气动力不稳定是一种典型的气动弹性现象。气流中的结构在某种力的作用下挠曲振动，这种初始挠曲又相继引起一系列具有振荡或发散特点的挠曲，这就是气动弹性不稳定。一切气动弹性不稳定现象都必含有因物体运动而作用在物体上的气动力，这种气动力就是自激力。桥梁结构的驰振与颤振是两种最主要的气动弹性不稳定现象，并可能造成严重的灾难性后果。
3桥梁风振的控制方法
对于大跨径桥梁，风致振动的形式多种多样，各种风致振动的机理也不同。单纯采用空气动力学措施并不能兼顾各个方面。理想的做法是选择适当的空气动力学措施，同时采用适当的振动控制措施(如增加阻尼器)来进一步抑制和减小桥梁结构风致振动。1972年Yao提出了结构控制的概念，将控制论引入了土木工程结构之中，从而开辟了崭新的研究领域。论文参考网。上世纪80年代以来，桥梁风振控制理论研究发展迅速，并且得到了实际应用。就目前技术水平而言，结构振动控制技术主要包括基础隔震、被动耗能减振、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制等。
基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周期，使基础隔震结构的基本周期远离地震动的卓越周期，使上部结构的地震作用、横向剪力大幅度减小。同时，结构在地震反应过程中大变形主要集中在基础隔震层处，而结构本身的相对变形很少，此时可近似认为上部结构是一个刚体，从而为建筑物的提供良好的安全保障。
结构耗能减振就是把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设计成耗能元件，或在结构的某些部位(层间空间、节点、连接缝等)装设耗能装置。在小幅振动时，这些耗能元件或耗能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现大幅振动时，随着结构侧向变形的增大，耗能元件或耗能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量。
结构主动控制是在结构受到外部激励而发生振动的过程中，利用外部能源瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性，以迅速衰减和控制结构振动反应的一种减振控制技术。结构主动控制需要实时测量结构反应或环境干扰，采用现代控制理论的主动控制算法在精确的结构模型上运算和决策最优控制力，最后作动器在很大的外部能量输入下实现最优控制力。在结构反应观测基础上实现的主动控制成为反馈控制，而结构环境干扰观测基础上实现的主动控制则称为前馈控制。
结构半主动控制是在主动控制的基础上提出的，是一种以参数控制为主的结构控制技术。它是根据控制系统的输入输出要求，利用控制机构来实时调节结构内部的参数，使结构参数处于最优状态。结构半主动控制的原理与结构主动控制的基本相同，只是实施控制力的作动器需要少量的能量调节以便使其主动地甚至可以说是巧妙地利用结构振动的往复相对变形或相对速度，尽可能地实现主动最优控制力。因此，半主动控制作动器通常是被动的刚度或阻尼装置与机械式主动调节器复合的控制系统。
混合控制是主动控制和被动控制的联合应用，使其协调起来共同工作。这种控制系统充分利用了被动控制与主动控制各自的优点，它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量，又可以利用主动控制系统来保证控制效果，比单纯的主动控制能节省大量的能量，因此有着良好的工程应用价值。
把经验和直觉推理、综合判断等人类生物技能应用于一般控制之中，使结构具有感知、辨识、优化和自我控制等功能的控制称为智能控制。论文参考网。结构振动的智能控制是国际振动控制研究的前沿领域，主要涉及智能材料、人工智能、自动控制、力学、电学、机械和计算机等多门学科。结构智能控制主要包括两类：一类是利用智能材料研制的智能减振控制装置对结构实施的局部振动控制；另一类是将模糊逻辑控制、神经网络控制和遗传算法等智能控制算法应用于结构的振动控制。由智能材料制成的智能可调阻尼器和智能材料驱动器等智能减振控制装置构造简单、调节驱动容易、能耗小、反应迅速、时滞小，在结构主动控制、半主动控制、被动控制中有广阔的应用前景。
对于桥梁结构的风振控制，应依据不同的部位，采取响应的振动控制措施。例如，对于桥梁主体的风振控制目前主要采用减振技术。比较成熟的控制装置有调谐质量阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）等，其中以TMD应用最为广泛。对于斜拉桥、悬索桥的索塔风振控制装置多采用主动质量驱动器（AMD）及悬挂式TMD。对于拉索振动控制，由于其振动机理比较复杂，因而拉索控制方式的探索也较活跃。大致有三种：其一，耗能减振方式，即采用高阻尼橡胶做成胶圈，安装在拉索的钢导管中。其二，采用专门的阻尼减振器，即在拉索与桥面相交处设置一对阻尼器，用以减小拉索自由长度，反馈拉索振动时的相对位移和相对速度。其三，采用减振副索，即用不锈钢丝绳将斜拉索连起来，借以增强拉索间的互相约束，增大附加阻尼。
4重点研究方向
鉴于桥梁风致振动控制当前存在的不足，应对其成桥后和施工状态下的风振理论及控制进行进一步的研究，主要有：空气振动的控制理论、控制措施、装置及相应的试验研究；数值模拟风洞及空气的动力稳定性计算的计算机仿真技术研究；大跨度桥梁结构体系的空气动力稳定性研究及相应的全桥模型实验；施工阶段空气动力稳定性研究及相应试验；空气动力参数的识别方法、评价及相应的风洞试验。以上问题的研究和解决势必为桥梁的建造产生直接的指导作用，使桥梁的振动控制研究更加科学、经济、可靠。
5结语
经过国内外学者、工程界人士的不断探索和实践，桥梁结构风振控制取得了丰富的研究成果和巨大的进展。虽然目前桥梁风振控制技术在工程中的应用还刚刚起步，还有许多问题尚未解决。但是相信随着科学技术的进步，有关各种技术难题会逐步得到完善，桥梁结构风振控制技术必将会被更广泛的应用到实际工程当中。
关键词：元器件；电子设备；抗振加固；设计
1 引言
为确保电子设备的可靠性，在进行力学环境试验前，一般应用有限元仿真手段对结构进行设计验证。通过有限元分析验证的电子设备，其结构及PCB在环境试验验证一般均不会出现强度破坏及刚度不够等问题。振动试验表明当前最易出现问题的是设备中的电子元器件。如DIP双列直插式封装、BGA球阵列封装、钽电容器件管脚由于疲劳而断裂、焊点脱落等[1]。综合考虑振动失效模式和产品特点、可靠性和成本等因素，电子设备中往往采用振动被动控制技术。其应用的振动控制的主要技术有隔振、去谐与去耦、振减振、结构刚化设计等[2]。而随着新型粘弹性（宽温域、宽频段、高阻尼）材料的研制成功，用粘弹性高阻尼材料制成的高阻尼减振器在电子设备上广泛使用[3]。
文章将以某印制板组件为对象提出减振措施，从结构刚化设计和阻尼减振两个方面提出两个抗振加固方案；通过力学实验比较措施的有效性，验证器件级抗振加固的效果，以达到元器件在电子设备中能够得到可靠应用的目的。
2 研究对象介绍
某印制板组件经简化后，由铝合金框架、印制板以及4个螺装器件组成，如图1。各零件之间连接均为螺钉紧固连接，印制板的外形尺寸为237mm×160mm×2mm。
图1 印制板组件示意图
2.1 方案一（结构刚化设计方案）
结构刚化设计，是通过提高结构刚度，达到提高设备谐振频率和提高机械强度的目的。方案一通过改变原有铝合金框架样式，将螺装器件从原有的安装在印制电路板上改为安装在铝合金框架上，实现提高结构刚度的目的。
图2 结构刚化设计组件示意图
2.2 方案二（阻尼减振设计方案）
T型阻尼减振器结构简单、使用方便，已广泛应用于多种设备中。方案二将螺装器件加装该减振系统后固定在印制板上，详图3。其中阻尼减振器主体部分选用某系列粘弹性阻尼材料制成。该材料是一种高分子聚合物，既有弹性固体性质，又表现出粘性流体特性。由于粘弹性材料兼具二者特性，在力的往复作用下既可以储存能量又可以耗散能量，起到阻尼减振的作用[4]。
3 减振措施有效性研究
3.1 随机振动试验
测点位置的确定及传感器的安装：将各方案中螺装器件顶面中心位置和印制板上表面中心位置定义为测点，并在每个测点安装一个加速度传感器，用于测量该点的加速度响应，如图4所示。对三种印制板组件方案进行相同条件的随机振动试验，得到频响曲线如图5。
图4 测点安装示意图及实物图
图5 螺装器件测点频响曲线图
图6 PCB中心区域测点频响曲线图
3.2 实验结果分析
通过综合分析频响曲线和响应数据，可以得到以下结论：
表1 试验数据统计
3.2.1 从表1可以看出方案二与原方案组件的谐振频率相同，均在118Hz附近，方案一的的谐振频率在在178Hz附近，这说改变铝合金框架样式对于提高组件谐振频率比较明显。而方案二采取的阻尼减振结构措施，仅在螺装器件处88Hz有尖峰出现，但响应峰值仍在118Hz处，并未影响整个组件的固有频率。
3.2.2 与原方案相比，方案一器件处均方根加速度降低8%，功率谱密度降低16.4%；PCB中心区域均方根加速度提高了25.4%，功率谱密度峰值降低9.9%。方案二器件处均方根加速度降低73.5%，功率谱密度降低80.1%；PCB中心区域均方根加速度提高了6.5%，功率谱密度降低41.3%。
4 结束语
综上所述，结构刚性化设计能够提高一阶谐振频率以及响应峰值下降，对于器件处抗振加固能够起到一定作用。但在宽带随机振动中，其它频段响应却因为结构动态特性变化而升高，因此整体效果并不明显。而采用阻尼结构抗振加固措施，器件处均方根加速度下降明显，其对功率谱密度峰值也起到了抑制作用，尤其是对高频部分作用非常明显。因此阻尼减振方案可以作为更为有效的抗振加固措施，提高电子设备中元器件及其组件的抗振性能。
参考文献
[1]叶松林.航天计算机的振动分析与减振技术研究[D].西安电子科技大学.
[2]张天琳.电子设备硬振设计的模态与分析成都电子科技大学硕士论文2007.
[3]李晓颜，等.某电子设备的阻尼减振设计[J].宇航材料工艺，2013年第1期.
