【关键词】辅导 毕业论文 三阶段教学法
【中图分类号】C41 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0056-01
将要毕业的本科生走进实验室参加教师的科研活动,在教师的辅导下进行试验以完成他们的毕业论文,是大学教育中很重要的环节。这一环节对大学生的实践分析能力、开拓创新能力和综合素质的培养都起着重要的作用。本文通过辅导毕业论文的教学实践,提出了三阶段教学法,以期提高本科生的科研素质及创新能力,使以传授知识为主要特征的“教学型”教学向以培养主动探索为主要特征的“创造型”教学转变。
1 进入课题教学阶段
通过师生相互选择,学生进入教师的研究课题,学生拿到任务书后需进行科研课题调研,若调研思路和方法正确,则可较快进入课题。此时教学重点是引导学生学会如何进行科研课题调研,此阶段的教学可称为“一进一出”,一进:即走进图书馆,图书馆存有大量图书资料和网上资源,学生可通过正确的查阅资料的方法查阅参考资料和相关文献.一出:即走出去与课题合作者交流,进一步了解课题性质、目的和意义,增加感性认识。在深入消化吸收的基础上,撰写文献综述和开题报告。
由“一进一出”拓宽了学生思维能力,使学生了解了本专业的前沿课题,将学过的专业知识与生产科研实际相结合,加深了对专业知识的理解,固化了综合性理论知识,提高了学习的主动性、积极性。
2 试验教学阶段
试验是在人为控制条件下有目的地进行的一种实践活动,试验设计与分析,简称试验统计,是数理统计的一个分支．试验统计的内容一般包括两部分:一是对试验进行周密而审慎的设计、实施而得到数据,二是对数据进行数理统计分析,得到客观而合宜的结论。[1]
根据试验统计的内容,将此阶段的教学分为两部分试验设计教学和试验分析教学。
2.1 试验设计教学
学生进行试验前,对试验设计思想是不清楚的,如何使他们迅速理解和掌握试验设计方法是在试验教学阶段中首先要解决的问题。在这一阶段,教学的重点是调动学生的主动性,培养学生自学能力,可通过向学生推荐有关文献的方法,让学生自主的查阅文献,初步建立试验设计的基本思想,理解试验与数理统计分析是相互关联不可分割的一个整体．用数理统计来分析数据,只能在试验数据满足一定条件和假设时才有效．因而在试验前就必须对试验进行周密审慎的设计,使其满足统计方法的要求。好的试验设计可以使研究得到满意的结果;未经审慎设计的试验得到数据多数情况人们不能置信。[1]在学生有了一定基础按照试验设计方法提出自己的试验方案后,再与学生共同探讨,并利用多媒体等教学方式将试验设计方法的精髓展现给学生,重点使学生明确试验设计的目的,要解决的问题是什么,问题的类型是什么、解决问题的途径是什么,选择的试验工具是否与问题的类型相符合。并对学生的设计方案进行点评,鼓励学生发表自己的见解,在学生自学与教师讨论相结合的框架下,学生理解了试验设计法就是“偷工加料法”[2]的真实含义。以固结压缩正交试验设计为例,当主因子A和交互作用B之和大于15时,他们从交互作用B入手,看哪些交互作用可省略？在试验因子不改变的情形下,争取有效地减少试验次数,而达到相同甚至更好的结果。在主因子A和交互作用B之和小于15时,他们巧妙运用直交表,通过决定因子、决定交互作用、将因子与交互作用先绘成点线图、再利用点线图去选择最恰当的直交表等步骤,试验因子可得到增加,试验规模可进一步扩大。这样带有科学性、创新性的试验设计方案就更合理、更完善了。
2.2 试验过程教学
在试验设计方案通过后,学生按照自己的设计方案进行试验,在试验过程阶段学生已从简单的验证某一原理,在相同的仪器上做相同的试验等传统学习模式提高到进行一定的具有开创性的科学研究工作,为他们未来的创造性工作打下较好的科学研究基础过程。
在此阶段学生遇到的问题最多,教学重点是引导学生注重试验策略,在试验中筛选主要因子,找出最佳生产条件,并在试验中证实最佳生产条件有再现性。在试验因子较多的情况下,学生往往会对试验结果没有与自己原来的设想一样而感到困惑,这时启发学生分析各因素的效应及因素间的交互效应,对试验结果进行解释筛选主要因子,使学生明白了判断筛选主要因子是否成功可进行变异数分析,若出现了显著因子且这些显著因子的累积贡献率在70%以上则认为筛选成功。此后学生在采用多水准试验找出最佳生产条件时,会主动进行试验分析,当变异数分析中不出现显著因子时可得出成本低、质量好的最佳生产条件。由于此阶段试验误差由随机因素造成,各因子皆不显著,因此每一因子的各项水准均可使用,即可达到成本低廉且又容易控制的目的。随之再作一批样品看是否为最佳,在试验中证实最佳生产条件有再现性就是较容易的试验阶段。
试验结束后,教师与学生一起对试验结果进行讨论分析并总结。教学不再强调是否获得正确的结论,而是强调过程和对结论的解释,尤其是对与预期相反的结果进行探索性分析,以期培养学生严谨的科学思维能力和创新素质,推进科研工作的进一步深入,同时也是教学相长的实践过程。
3 论文撰写教学阶段
此阶段是培养学生论文写作能力的过程,目的是培养学生逻辑思维能力和书面表达能力。其内容是指导学生建立合理的论文框架,正确应用规范性、科学性学术语言,按照论文标准完成写作。教学中首先由师生互动,在讨论中学生思考了论文的阅读对象是哪些人群？论文的目的及主题是什么？然后要求学生认真考虑论文题目。要明白研究问题和研究方向的区别,学生在对比不同论文题目的过程中,理解了好的论文题目应尽可能的直接点明主题,即应尽可能包括研究问题的主要关键词,又要兼顾简明扼要,避免繁琐。在建立论文体系时,通过论文结构大纲将各个环节的相互联系按顺序排列。在论文内容撰写中要求学生对所做试验内容细化到别人可以按照论文中的方法重做的程度,使试验成果具有可重复性。当学生在论文中提出新发现、新观点、新理论时更要引导他们注重旁征博引,分析论证,注重逻辑思维的严密性和语言表达的准确性。论文结尾部分注重引导学生分析该研究还存在哪些不足和进一步的研究方向,使学生了解科学研究就是前仆后继的过程,前人的研究成果就是后人继续研究的铺垫,这样科学研究才能一步步地进行下去。在论文初稿完成后,指导学生进行反复修改、润色,使达到语言表达准确分析归纳合理,论文细节符合要求。
4 结论
进入课题试验论文撰写三阶段教学法,有效提高了学生的主观能动性、科学思维创新性,有利于学生理论联系实际,学会全面分析问题和妥善解决问题,掌握科学研究的方法、策略,培养了学生论文写作以及规范科学性学术语言的能力。
参考文献
关键词：结构试验 结构理论
0 引言
工程结构试验是一项科学实践性很强的学科，是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺以及探索结构设计新理论的重要手段，在工程结构科学研究和技术革新等方面起着重要的作用。
1 沿革
最早的结构试验是意大利科学家伽利略在17世纪完成的悬臂梁试验，其梁强度理论经由其后的胡克的材料弹性说明，贝努利、欧拉等的构件变形问题，库伦的中性轴假想，打下了今天弹性理论材料力学的基础。我国十分重视工程结构试验学科的建设及其发展。1956年起在高等院校中设置“建筑结构试验”课程。在直接为生产服务方面和工程结构系统科学研究方面，对结构的材料性质，基本构件和结构整体工作性能等，进行了大量的实物或模型的静、动力试验，获得了许多试验成果，提出了符合中国实际情况的设计参数、工艺标准、计算公式、设计理论、施工工艺，为制订各种规范、规程提供了基本依据。
2 工程结构试验及其一般过程
2.1 工程结构试验的任务 工程结构试验的任务是在结构或实验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力等）或其他因素（温度、变形沉降等）作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频率等）后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
2.2 工程结构试验的分类 根据试验研究目的，主要分为生产鉴定性试验和科学研究性试验。
2.2.1 生产鉴定性试验 生产鉴定性试验以直接服务于生产为目的。以工程中实际结构构件为对象，通过试验或检测对结构作出技术结论，通常解决以下问题：①检验或鉴定结构质量。对一些比较重要的结构，建成后通过试验，综合性地鉴定其质量的可靠度。对于预制构件或现场施工的其他构件，在出厂或安装之前，要求按照相应规范或规程抽样检验，以推断其质量。②判断结构的实际承载力。当旧建筑进行扩建、加层或改变结构用途时，往往要求通过试验确定旧结构的承载能力，为加固、改建、扩建工程提供数据。③处理工程事故、提供技术依据。对于遭受火灾、爆炸、地震等原因而损伤的结构，或在建造使用中有严重缺陷的结构，往往要求通过试验和检测，判断结构在受灾破坏后的实际承载能力，为结构的再利用和处理提供技术依据。
2.2.2 科学研究性试验 科学研究性试验的目的是为结构的理论计算和研究服务。它按照事先周密考虑的计划来进行。试验的对象是专为试验而设计制造的。突出研究的主要问题，消除一些对结构上实际影响的次要因素，使试验工作合理，观测数据易于分析和总结，达到理论研究的目的。①验证结构设计理论的假定。在结构设计中，人们常对结构构件的计算图式和本构关系作某些简化假定，通过试验来加以验证，满足要求后用于实际工程中的结构计算。在结构静力和动力分析中，本构关系的模型化则完全是通过试验加以确定的。②提供设计依据。我国现行的各种结构设计规范除了总结已有的大量科学实验的成果和经验外，为了理论和设计方法的发展，还进行了大量的结构试验以及实体建筑物的试验，为编制和修改结构设计规范提供试验数据。对于特种结构，应用理论分析的方法达不到理想的结果时，用结构试验的方法确定结构的计算模式和公式的系数，解决工程中的实际问题。③提供实践经验。一种新材料的应用，一个新结构的设计
或一项新工艺的施工，往往要经过多次的工程实践和科学试验，从而积累资料，使设计计算理论不断改进和完善。
2.3 工程结构试验加载设备与测量方法
2.3.1 加载设备 一般供试验用的加载装置除实物加载外，可用千斤顶、液压试验装置、计算机与加振器联机系统、模拟地震振动台、人工爆炸等，以模拟对结构或构件的实际的各种作用。在全部试验承力装置中有支座、支墩、反力架、反力墙及试验台座等。
2.3.2 测量方法①机测法。利用机械仪表测量所需的数据或参数，机测法适应性强、简便、可靠、经济，是结构试验中最常用的测量手段。②电测法。通过传感元件把试验需要测量的数据或参数，转换为电阻、电容、电感、电压或电流等电量参数，经放大器放大，然后进行测量，由指示记录设备记录和显示，这种转换和测量技术称为非电量电测技术，具有准确、快速测量、自动控制、连续记录和远距离操纵等优点。与计算机联机，还可根据测量结果自行判断和运算。③光测法。利用光的准直性对测量参数放大、转换、实现连续记录，阻尼小、响应快（如光线示波记录仪）。也可利用光敏材料的物理化学原理和力学特性在偏振光作用下产生的光学效应，测定应力场（如光弹仪），简便、可靠、直观性好；及激光测量位移和激光全息的应用。④其他方法。利用光、电、磁、声等间接物理量与材料或结构构件某一性能间的关系为基础进行测量。如超声波探测仪利用超声波在混凝土中传播速度测定混凝土强度。分析处理结果，再还原成某种模拟量并显示出来，使数据的采集、测量和分析处理自动化。
2.4 工程结构试验的一般过程 工程结构试验大致可分为试验规划、试验准备、试验加载测试和实验资料整理分析四个阶段。
2.4.1 试验规划阶段 试验规划是指导整个试验工作的纲领性技术文件，因而试验规划的内容应尽可能地细致和全面，规划的任何一点疏忽可能导致试验的失败。
科学研究性试验的规划，首先应根据研究课题，了解其发展现状和前景，并通过收集和查询有关文献资料，确定实验研究的目的和任务，确定试验的规模和性质；在此基础上决定试件设计的主要组合参数，并根据试验设备的能力确定试件的外形和尺寸；进行试件设计及制作；确定加载方法和设计支承系统；选定量测方法；进行设备和仪表的率定；作好材料性能试验或其他辅助试件的试验；制定试验安全防护措施；提出试验进度和技术人员分工；编写材料需用计划，经费开支及预算，试验设备、仪表及附件清算等。
2.4.2 试验准备阶段 试验准备阶段是将规划阶段确定的试件按要求制作安装与就位，将加载设备和测试仪表安装就位，并完成辅助试验工作。试件制作完毕后，要进行实际几何尺寸的测量和外观质量检查，达到设计要求的才能安装就位。加载设备和测试仪表安装就位前，应完成相应的设备调试与仪表标定工作，性能正常的才可正式安装。辅助试验完成后，要及时整理试验结果并作为结构试验的原始数据，对试验规划阶段确定的加载制度控制指标进行必要的修正。
2.4.3 试验加载测试阶段 对试件施加外荷载是整个试验工作的中心环节，参加试验的每个工作人员应各就各位，各尽其职，做好本岗工作，试验期间，一切工作都要按照试验的程序进行。对试验起控制作用的重要数据应随时整理和分析，必要时还应跟踪观察其变化情况，并与事先计算的理论数据进行比较，如有反常现象应立即查明原因，排除故障，否则不得继续加载试验。
试验工程中除认真读数和记录外，必须仔细观察结构的变形，混凝土结构的裂缝出现、走向及宽度，构件的破坏特征等。试件破坏后要绘制破坏特征图，有条件的可拍成录像，作为原始资料保存，以便研究分析时使用。
2.4.4 试验资料整理分析阶段 通过试验准备和加载试验阶段，获得了大量数据和有关资料后，一般不能直接回答试验研究所提出的各类问题，必须将数据进行科学的整理、分析和计算，做
到去粗取精，去伪存真，最后根据试验数据和资料编写试验报告。
以上各个阶段的工作性质虽有差别，但它们都是相互制约的，各阶段的工作没有明显的界限，制定计划时不能只孤立地考虑某一阶段的工作，必须兼顾各个阶段的特点和要求，做出综合性的决策。
3 工程结构试验在工程结构理论发展中的作用
现代科学研究包括理论研究和试验研究，理论的发展需要试验来验证。受弯梁断面的应力分布的研究，经历了由假设—简单试验—理论分析—试验检验的阶段，前后二百多年的时间，说明了试验在理论发展中的作用和地位。
科学的发展都是以技术的突破为转机的。试验验证理论，而理论的发展又将试验推向更高的阶段。结构试验与结构理论的发展是联系紧密，相互促进发展。理论分析的方法虽然给出了结构应力分析的基本方程式，在解决实际问题时，采用解析方法常会遇到计算方面的困难，只能对有限的一些简单问题得出精确解。如几何形状、边界条件、承受荷载复杂的结构，常需要进行一些假设，而假设与实际影响的大小，要通过试验验证。因此，所得结果为近似的，还要用试验证实能否用于实际工程。对于一些三维问题、应力集中和非匀质材料结构，仅靠理论解析方法求解十分困难，有时得不出结果，需要用试验的方法得出计算的公式。
结构试验是研究和发展结构理论的重要手段。从确定结构材料的力学性能到验证梁、板、柱等单个构件的计算方法及至建立复杂结构体系的计算理论，都离不开试验研究。钢筋混凝土结构和砖石结构的计算理论大都是以试验研究的直接结果作为基础的。工程结构都是以各种工程材料为主体构成的不同类型的承重构件相互连接而成的组合体。为满足结构在功能及使用上的要求，必须使得这些结构在规定的使用期内能安全有效地承受外部及内部形成的各种作用。为了进行合理的设计，工程技术人员必须掌握在各种作用下结构的实际工作状态，了解结构构件的承载力、刚度、受力性能以及实际所具有的安全储备。在应力分析工作中，也可以采用实验应力分析方法来解决。特别是计算机技术的发展，它不仅为用数学模型方法进行计算分析创造了条件，同样为结构试验实现自动化提供了有利条件如：实现荷载模拟、数据采集和数据处理，使结构试验技术的发展，产生了根本性的变化。计算机也加强了人们进行结构试验的能力。因此，结构试验仍然是发展结构理论和解决工程设计方法的主要手段之一。在结构工程学科的发展演变过程中结构试验本身成为一门真正的试验科学。
实践是检验真理的唯一标准。科学实践是人们正确认识事物本质的一个源泉，可以帮助人们认识事物的内在规律。在工程结构学科中，人们为了正确认识结构的性能和不断深化这种认识，结构试验也是一种已被实践所证明的行之有效的方法。
参考文献
[1]王天稳.土木工程结构试验[M].武汉：武汉理工大学出版社.2006.
[2]易伟建，张望喜.建筑结构试验[M].北京.中国建筑工业出版社.2005.
【关键词】烹饪本科专业 试验设计与统计 重要性 教学措施
【中图分类号】TS20-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）17-0049-01
一、引言
《试验设计与统计》是研究数据信息处理以及试验设计方法的一门课程，对于科学研究具有极强的指导作用，因此在生物、农学、医学、化工、经济管理等很多专业都开设了这门课程。近些年来在食品科学与工程专业也广泛开设了这门课程，实践表明对学生的科研能力的培养起到了重要的作用。但是目前在烹饪本科专业开设《试验设计与统计》课程的还不多见。[1]本课程作为对数理基础要求较高的课程，学生在学习过程中难免会感觉枯燥，缺乏学习兴趣，而且在教学过程中教师的教学方法也存在一些问题需要引起重视。基于此，本文对在烹饪本科专业加强《试验设计与统计》课程的重要性及有效的课堂教学措施进行了分析。
二、烹饪本科专业加强试验设计与统计课程的重要性
对于学习烹饪专业的本科生，有别于普通的技校或职业技术学院培养出来的学生，既要继承祖国烹饪的精湛技艺，也要掌握对传统烹饪进行理论研究的本领。烹饪本科专业的学生在课程安排中往往都是兼顾传统烹饪技能技法以及现代食品科学理论，所以在中国传统食品的研究方面具有得天独厚的优势。但是要发挥这一优势，必须要具备较强的科研能力和专业素养。而对于烹饪专业的本科生来讲，科研能力恰恰是一个短板，主要表现在对于试验设计和实验数据的分析处理方面的能力不足。所以在烹饪本科专业中加强《试验设计与统计》课程的教学应该引起足够的重视。虽然在我国高校的烹饪专业中《试验设计与统计》课程基本都是属于选修课的范畴，但无论是教学管理人员还是教师都应该重视这门课程的各个教学环节，学生更应该把这门课当做是进行科研的重要工具认真的学好。烹饪本科专业中《试验设计与统计》课程的主要内容涵盖数据资料的搜集和整理、假设检验、方差分析、回归分析与相关分析、正交试验设计等。在烹饪专业中，该课程带给学生的不仅仅是数理统计的基础知识，还包含烹饪专业领域中数理统计知识的实践展现，对烹饪本科专业学生的实践能力提高具有非常重要的意义。
但是笔者通过对部分高校烹饪本科专业开设的《试验设计与统计》课程分析发现，存在着一系列需要引起重视的问题。1）由于该课程理论性较强，对于以实践为主的烹饪专业学生在学习上适应起来较困难。这就容易造成学生在面对该课程时无从下手，不知道该制定何种学习目标;2）学生对《试验设计与统计》课程在烹饪本专业所体现的价值认识不足，这和学生尚处于理论学习阶段是分不开的;3）《试验设计与统计》课程教学过于传统化和模式化。教师往往采用“填鸭式”教学，在课堂上一味向学生“灌输”知识，造成学生的兴趣缺失，提不起参与学习的积极性。[2]
三、在烹饪本科专业加强试验设计与统计课程教学的有效措施
1、“启发式”教学模式的使用
由于《试验设计与统计》课程理论性较强，教师更应该结合自身的科研实践，为学生打造理论联系实际的教学方法。因此，“启发式”教学模式的使用可以起到不错的效果。在教师对相关章节的教学过程中，可以专门安排一定的时间用于学生的讨论，同时鼓励学生提出在学习过程中遇到的问题。教师还可以结合自身的科研项目，让学生参与进来，对获取的试验结果进行分析和讨论。[3]这样，就很好地让学生将理论和实践联系起来，也提高了他们综合动手能力的运用。在这种“启发式”教学模式的使用中，学生还可以加强对统计理论的理解，巩固了课程知识，同时也让学生感受到这门课程的应用价值，从而激发学生学好这门课程的欲望。
2、案例教学法的科学使用
在烹饪本科专业的《试验设计与统计》课程中应用案例教学方法无疑是使学生将理论和实践深入结合的最好方法，其对于学生深刻理解统计的基本理论、基本方法以及培养学生实际应用能力具有重要的意义。这是因为案例教学法往往具有生动、形象的特征，让学生面对的不再是枯燥的理论教学课堂。由于《试验设计与统计》课程的本质所决定，教师在课程上往往会进行过多的公式推导，这种形式的授课对于数学基础相对来讲普遍较差的烹饪专业学生来说，很难提起他们的参与兴趣和积极性。在案例教学方法的模式下，可以让学生亲自参与到案例的解决中去，引导学生利用课程中的基本原理进行案例问题的解决。例如，科学试验研究步骤和程序，借助常见的试验内容为实例，就可以实现抽象的统计原理转变为学生熟知的感性的具体事例。学生不仅在其中激发了学习兴趣，而且对烹饪专业相关知识也有了自己的理解和分析。另外，采用案例教学法还可以丰富课堂的教学内容，增强学生使用统计原理解决实际问题的能力，从而为下一步深入学习其他相关课程的内容打好基础。
3、现代信息技术的合理使用
现代教学技术是提高教学质量的重要手段和方法。作为基础理论课程，多媒体技术可以促进文字、图像、动画和声音等教学材料的有机融合，促进不同统计方法在案例中的有效展示。信息量大、形象生动、具体化，对提高学生学习的主动性和自觉性作用很大。同时也能减轻教师工作强度，促进教学质量的提高。另外，和多媒体教学相比，传统的板书教学方法也有其独特优势。能给学生足够的时间来消化，理解多媒体教学内容，是对多媒体教学技术的有益补充。经过实践证明，在烹饪本科专业的《试验设计与统计》课程中应用这种多媒体教学为主、板书教学为辅的教学方式能大大提高教学效果。
四、结语
综上所述，在烹饪本科专业中加强《试验设计与统计》课程教学可以为社会培养出更多高质量的烹饪人才，弥补人才需求的缺口，具有非常重要的现实意义。在课程的实际教学中，教师应该结合课程和专业实际情况，采取不同的教学模式，使学生更易于接受理论性较强的《试验设计与统计》课程，以培养他们实际的动手能力。
参考文献：
[1]曾祥云.烹饪与营养教育专业建设思考[J].扬州大学烹饪学报，2006（1）：40-42.
[2]周鑫斌，赖凡，刘峰.《试验设计与统计分析》课程教学改革探索[J].安徽农业科学，2010，38（28）：16042-16043
关键词：结构试验结构理论
0引言
工程结构试验是一项科学实践性很强的学科，是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺以及探索结构设计新理论的重要手段，在工程结构科学研究和技术革新等方面起着重要的作用。
1沿革
最早的结构试验是意大利科学家伽利略在17世纪完成的悬臂梁试验，其梁强度理论经由其后的胡克的材料弹性说明，贝努利、欧拉等的构件变形问题，库伦的中性轴假想，打下了今天弹性理论材料力学的基础。我国十分重视工程结构试验学科的建设及其发展。1956年起在高等院校中设置“建筑结构试验”课程。在直接为生产服务方面和工程结构系统科学研究方面，对结构的材料性质，基本构件和结构整体工作性能等，进行了大量的实物或模型的静、动力试验，获得了许多试验成果，提出了符合中国实际情况的设计参数、工艺标准、计算公式、设计理论、施工工艺，为制订各种规范、规程提供了基本依据。
2工程结构试验及其一般过程
2.1工程结构试验的任务工程结构试验的任务是在结构或实验对象上，以仪器设备为工具，利用各种实验技术为手段，在荷载（重力、机械扰动力、地震力、风力等）或其他因素（温度、变形沉降等）作用下，通过测试与结构工作性能有关的各种参数（变形、挠度、位移、应变、振幅、频率等）后进行分析，从而对结构的工作性能作出评价，对结构的承载能力作出正确的估计，并为验证和发展结构的计算理论提供可靠的依据。
2.2工程结构试验的分类根据试验研究目的，主要分为生产鉴定性试验和科学研究性试验。
2.2.1生产鉴定性试验生产鉴定性试验以直接服务于生产为目的。以工程中实际结构构件为对象，通过试验或检测对结构作出技术结论，通常解决以下问题：①检验或鉴定结构质量。对一些比较重要的结构，建成后通过试验，综合性地鉴定其质量的可靠度。对于预制构件或现场施工的其他构件，在出厂或安装之前，要求按照相应规范或规程抽样检验，以推断其质量。②判断结构的实际承载力。当旧建筑进行扩建、加层或改变结构用途时，往往要求通过试验确定旧结构的承载能力，为加固、改建、扩建工程提供数据。③处理工程事故、提供技术依据。对于遭受火灾、爆炸、地震等原因而损伤的结构，或在建造使用中有严重缺陷的结构，往往要求通过试验和检测，判断结构在受灾破坏后的实际承载能力，为结构的再利用和处理提供技术依据。
2.2.2科学研究性试验科学研究性试验的目的是为结构的理论计算和研究服务。它按照事先周密考虑的计划来进行。试验的对象是专为试验而设计制造的。突出研究的主要问题，消除一些对结构上实际影响的次要因素，使试验工作合理，观测数据易于分析和总结，达到理论研究的目的。①验证结构设计理论的假定。在结构设计中，人们常对结构构件的计算图式和本构关系作某些简化假定，通过试验来加以验证，满足要求后用于实际工程中的结构计算。在结构静力和动力分析中，本构关系的模型化则完全是通过试验加以确定的。②提供设计依据。我国现行的各种结构设计规范除了总结已有的大量科学实验的成果和经验外，为了理论和设计方法的发展，还进行了大量的结构试验以及实体建筑物的试验，为编制和修改结构设计规范提供试验数据。对于特种结构，应用理论分析的方法达不到理想的结果时，用结构试验的方法确定结构的计算模式和公式的系数，解决工程中的实际问题。③提供实践经验。一种新材料的应用，一个新结构的设计或一项新工艺的施工，往往要经过多次的工程实践和科学试验，从而积累资料，使设计计算理论不断改进和完善。
2.3工程结构试验加载设备与测量方法
2.3.1加载设备一般供试验用的加载装置除实物加载外，可用千斤顶、液压试验装置、计算机与加振器联机系统、模拟地震振动台、人工爆炸等，以模拟对结构或构件的实际的各种作用。在全部试验承力装置中有支座、支墩、反力架、反力墙及试验台座等。
2.3.2测量方法①机测法。利用机械仪表测量所需的数据或参数，机测法适应性强、简便、可靠、经济，是结构试验中最常用的测量手段。②电测法。通过传感元件把试验需要测量的数据或参数，转换为电阻、电容、电感、电压或电流等电量参数，经放大器放大，然后进行测量，由指示记录设备记录和显示，这种转换和测量技术称为非电量电测技术，具有准确、快速测量、自动控制、连续记录和远距离操纵等优点。与计算机联机，还可根据测量结果自行判断和运算。③光测法。利用光的准直性对测量参数放大、转换、实现连续记录，阻尼小、响应快（如光线示波记录仪）。也可利用光敏材料的物理化学原理和力学特性在偏振光作用下产生的光学效应，测定应力场（如光弹仪），简便、可靠、直观性好；及激光测量位移和激光全息的应用。④其他方法。利用光、电、磁、声等间接物理量与材料或结构构件某一性能间的关系为基础进行测量。如超声波探测仪利用超声波在混凝土中传播速度测定混凝土强度。分析处理结果，再还原成某种模拟量并显示出来，使数据的采集、测量和分析处理自动化。
2.4工程结构试验的一般过程工程结构试验大致可分为试验规划、试验准备、试验加载测试和实验资料整理分析四个阶段。
2.4.1试验规划阶段试验规划是指导整个试验工作的纲领性技术文件，因而试验规划的内容应尽可能地细致和全面，规划的任何一点疏忽可能导致试验的失败。
科学研究性试验的规划，首先应根据研究课题，了解其发展现状和前景，并通过收集和查询有关文献资料，确定实验研究的目的和任务，确定试验的规模和性质；在此基础上决定试件设计的主要组合参数，并根据试验设备的能力确定试件的外形和尺寸；进行试件设计及制作；确定加载方法和设计支承系统；选定量测方法；进行设备和仪表的率定；作好材料性能试验或其他辅助试件的试验；制定试验安全防护措施；提出试验进度和技术人员分工；编写材料需用计划，经费开支及预算，试验设备、仪表及附件清算等。
2.4.2试验准备阶段试验准备阶段是将规划阶段确定的试件按要求制作安装与就位，将加载设备和测试仪表安装就位，并完成辅助试验工作。试件制作完毕后，要进行实际几何尺寸的测量和外观质量检查，达到设计要求的才能安装就位。加载设备和测试仪表安装就位前，应完成相应的设备调试与仪表标定工作，性能正常的才可正式安装。辅助试验完成后，要及时整理试验结果并作为结构试验的原始数据，对试验规划阶段确定的加载制度控制指标进行必要的修正。
2.4.3试验加载测试阶段对试件施加外荷载是整个试验工作的中心环节，参加试验的每个工作人员应各就各位，各尽其职，做好本岗工作，试验期间，一切工作都要按照试验的程序进行。对试验起控制作用的重要数据应随时整理和分析，必要时还应跟踪观察其变化情况，并与事先计算的理论数据进行比较，如有反常现象应立即查明原因，排除故障，否则不得继续加载试验。
试验工程中除认真读数和记录外，必须仔细观察结构的变形，混凝土结构的裂缝出现、走向及宽度，构件的破坏特征等。试件破坏后要绘制破坏特征图，有条件的可拍成录像，作为原始资料保存，以便研究分析时使用。
2.4.4试验资料整理分析阶段通过试验准备和加载试验阶段，获得了大量数据和有关资料后，一般不能直接回答试验研究所提出的各类问题，必须将数据进行科学的整理、分析和计算，做
到去粗取精，去伪存真，最后根据试验数据和资料编写试验报告。
以上各个阶段的工作性质虽有差别，但它们都是相互制约的，各阶段的工作没有明显的界限，制定计划时不能只孤立地考虑某一阶段的工作，必须兼顾各个阶段的特点和要求，做出综合性的决策。
3工程结构试验在工程结构理论发展中的作用
现代科学研究包括理论研究和试验研究，理论的发展需要试验来验证。受弯梁断面的应力分布的研究，经历了由假设—简单试验—理论分析—试验检验的阶段，前后二百多年的时间，说明了试验在理论发展中的作用和地位。
科学的发展都是以技术的突破为转机的。试验验证理论，而理论的发展又将试验推向更高的阶段。结构试验与结构理论的发展是联系紧密，相互促进发展。理论分析的方法虽然给出了结构应力分析的基本方程式，在解决实际问题时，采用解析方法常会遇到计算方面的困难，只能对有限的一些简单问题得出精确解。如几何形状、边界条件、承受荷载复杂的结构，常需要进行一些假设，而假设与实际影响的大小，要通过试验验证。因此，所得结果为近似的，还要用试验证实能否用于实际工程。对于一些三维问题、应力集中和非匀质材料结构，仅靠理论解析方法求解十分困难，有时得不出结果，需要用试验的方法得出计算的公式。
关键词：直叶片垂直轴风机 双向多流管理论 正交试验 极差分析
引言
直叶片垂直轴风力机是一种特殊的风力机[1]。它无需迎风系统，具有传动简单、叶片不扭曲、制造容易、成本低、发电机安装位置一般不需太高等优点。研究垂直轴风机风轮的空气动力学性能是垂直轴风机总体与结构设计的基础和关键，直接影响到整个风机的风能利用率。
功率是衡量风力机优劣的重要指标，垂直轴风力机各设计参数对功率影响很大，本文采用垂直轴风力机双向多流管理论模型进行分析计算，在风轮中，叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度是影响风轮效率的主要因素。为此以风轮输出功率最大为性能指标，选取对风率有直接影响的因素作为自变量，采用正交试验优化设计方法对风轮进行优化，对正交试验结果进行极差分析，得到四个主要因素对风率大小的影响程度。通过关注主要的影响因素，来提高垂直轴风机的空气动力学性能。
1、垂直轴风力机功率影响因素分析
1.1直叶片垂直轴风力机双向多流管理论
在双向多流管理论[2]模型中，风轮被分为上风轮和下风轮。在每一个风轮都有一前一后两个透平。在适当的尖速比下其计算精度比多流管模型高，本文即采用双向多流管理论对垂直轴风力机的功率进行计算。直叶片垂直轴风力机风轮俯视结构如图1所示，双向多流管模型如图2所示。
根据文献[3]中对双向多流管理论的推导，可知直叶片垂直轴风力机上风轮、下风率系数、功率关系关系式分别如式（1）、（2）所示：
由关系式（1）、（2）可得风轮的总功率、功率系数：
式中， 为风轮实度， ； 为流管数； 为尖速比， ； 为风轮半径； 为诱导因子， ， 为流管尾流速度， 为来流速度； 、 分别为法向力系数、切向力系数。
1.2叶率影响因素
通过双向多流管理论的计算，H型垂直轴风力机叶率与叶片安装半径 、叶片数 、叶片弦长 和叶片高度 有着紧密的联系。当尖速比和叶轮叶片的翼型确定之后，需要根据设计目标确定整个叶轮的叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度。由此可知，叶率系数的主要影响因素为叶片安装半径 、叶片数 、叶片弦长 和叶片高度 。
2、风率影响因素的正交试验设计
2.1正交试验设计
正交试验设计也称为正交设计（orthogonal design），它是一种用来科学地设计多因素试验的方法。该方法通过利用一套规格化的正交表安排试验，再用数理统计方法对得到的试验结果进行处理，从而得出科学结论。
试验设计是以正交表作为基本工具，正交表是采用组合数学理论构造的一种数学表格，均衡分布是正交表的核心思想[3]。在正交试验中试验指标是指用来衡量或考核试验效果的质量指标，影响试验指标的参数称为因素，因素在试验过程中变化的各种状态称为水平。
2.2正交试验的因素与水平确定
由第一节的关系式（1）～（11）可知，直叶片垂直轴风机风轮气动性能与叶片安装半径、叶片数、叶片弦长和叶片高度有紧密联系，故以这4个参数作为正交试验的因素，以叶率的大小作为正交试验的性能指标进行正交试验。
本文选取直叶片垂直轴风机叶轮的来流风速为 =9m/s，尖速比为 =3.5 ，叶片翼型为NACA0018，叶片安装半径R的范围取0.9—1.2m，叶片数N取2—5，叶片弦长c的范围为0.08m—0.14m，叶片高度H的范围为0.8—1.4m。按照以上4个因素的取值范围，每个因素取4个水平，因此选用4水平表；本试验不考虑交互作用，一共有4个因素，因此选 最合适[4]。其正交试验的因素水平表如表1所示。
2.3正交试验方案组合
根据双向多流管垂直轴风力机理论，应用MATLAB编程，输入风轮的基本参数得到风轮的功率。试验方案组合及各试验指标结果如表2。
2.4极差分析
从表2中的试验结果看出，第4号试验的功率最大，为580.72W。但第4号试验方案不一定是最优方案，还应该通过进一步的分析寻找出可能的更好的方案[5]。用 、 、 、 表示风率在每一水平下的平均值，如表3所示，从理论上算出最优方案为R取0.9m，N取5，C取0.14m，H取1.4m，画出因素的趋势图，如图3。
图3 因素水平趋势图
由因素水平趋势图可看出：功率随着叶片安装半径的增大先减少再缓慢增加；随着叶片数的增加而增大；随着叶片弦长的增加而逐渐增大；随着叶片高度的增加而缓慢上升。
由表3中的极差分析可知：因素N的极差最大，因素H次之，因素C较次之，因素R最小，表明叶片数因素对风率影响程度最大，叶片高度因素对风率影响程度次之，叶片弦长因素对风率影响程度再次之，叶片安装半径因素对风率影响程度最小。由于风率值越大越好，因此取R=0.9m，N=5，C=0.14m，H=1.4m为最优组合。即通过正交试验优化设计所得到的直叶片垂直轴风机风轮空气动力性能最优的一组风轮参数为R=0.9m，N=5，C=0.14m，H=1.4m。
3、结论
1.由垂直轴风力机的设计计算模型双向多流管理论模型的分析可知，影响垂直轴风力机功率的主要因素有叶片安装半径 、叶片数 、叶片弦长 和叶片高度 。
2.采用双向多流管理论，用MATLAB编程，对直叶片垂直轴风力机在不同风轮参数下风轮的功率进行计算。
3.在使用正交试验优化设计方法选择各个因素的水平时，人为地根据其常规取值范围选取为整数，不需要圆整处理。通过正交试验优化设计所得到的最优解与一般优化设计所得的结果类似，能够达到对直叶片垂直轴风机风轮进行优化的目的。
参考文献：
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[3] 巫发明，王立鹏，杨从新，等.基于遗传算法的直叶片垂直轴风力机风轮优化设计[J].西华大学学报（自然科学版）.2009，28（5）：36—39.
[4] 薛明志，左秀会，钟伟才等. 正交微粒群算法[J]. 系统仿真学报，2005（12）：2908—2911.
关键词：试验设计；时效性；统计分析；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0080-02
随着试验设计与统计学知识在各个学科和专业中的应用日益广泛，试验设计与统计越来越受到学生的重视。《试验设计与统计》已成为农业与资源类专业的一门极为重要的专业技能课程，其主要任务是：以农业与资源等专业的基本理论与基本知识为基础，掌握综合运用以试验设计为基础，以统计学为原理，进行结果分析与讨论的串联各学科知识的综合应用型知识。
《试验设计与统计》是一门典型的交叉型课程，该课程综合性强，多学科集成，知识点多，具有学科与技术的统一性，发展与内容更新的快速性，渗透性强，研究对象多，应用范围广等特点。教学内容广泛，涉及面广，主要包括：统计学基本理论知识、试验设计及相关应用、方差分析、多因素相关性研究等。该课程涉及的知识涵盖统计学、专业课知识等，因此，学习该课程要求具有一定的数据分析、计算机应用、数学等学科的基础知识以及程序设计与开发的相关知识。
正因为《试验设计与统计》课程的特殊性，表现为：（1）统计分析技术本身由于其相关领域的发展而不断向前发展，导致相关教材中的一些内容明显滞后，许多最新的技术方法和知识不能及时纳入教材。（2）在教学方法上主要采用以教师为中心的授课方式，教学内容过多，在学生动手能力和表达能力的培养上缺乏有效途径。该课程本身就是以统计学技术理论为依托，以计算机为工具的技术学科，其实习课程要使学生正确使用相关工具实现数据分析的全过程。传统课堂教学方法以讲授为主，不能满足该课程的直观性和动态性的教学需求，无法激发学生们对信息技术课程的兴趣，难以培养具有较强实践和创新能力的环境与资源信息技术专业人才。（3）传统的实验课程教学，主要是学生按照老师的讲解操作，遇到问题时，举手提问，教师走到学生位置上，进行相应的单独辅导，随后学生根据教师的提示操作，而其他学生无法了解，其教学方式基本是属于一对一的，教学效率低下。（4）传统的教学方法无法实现在真正让学生自行试验田间设计、分析试验结果的实践尚未开展的情况下，让学生自己设计方案与技术路线来解决问题，以提高他们的综合分析能力和创新能力的目的。
针对试验设计与统计课程教学的一些问题，国内的众多高校进行了试验设计相关课程的教学改革。以农业、园艺等研究领域为对象，许明等，于晓芳，周鑫斌等对相应课程的教学改革进行了探索；吴良欢等，张红等，徐向华等探讨了试验设计的应用教学改革；陈炳灿，覃海元研究了其他领域的试验设计与统计课程的教学改革和实践，而对于农业资源类学生所设的试验设计与统计的教改的时效性不强。
本人自2010年工作以来，一直担任《试验设计与统计》课程的教学工作，在之前的教学过程中，注重课程内容的教学改革和教学方法手段的创新，通过不同的授课手段去全面调动农业资源类专业学生学习试验设计的主动性和积极性，培养学生的实践动手能力和创新能力，提高学生对统计技术的应用技能，基于以上现状，我们从以下几方面对该课程进行改进：
一、教学内容
将教学与科研相结合，紧跟学科发展方向，增加前沿性知识讲解和分析，给学生展示该课程与科研的紧密结合性，以本人所在学科为例，许多老师都有部级、省部级科研项目，每年都有大量的科研，可以以最新发表的论文作为辅教材料；增加学生与毕业导师的互动，提高学生学习该门课程的针对性认知，使得他们明白统计学知识和毕业论文的相关性；增强统计学术语的中英文表述，统计学追根溯源来自西方科学，因此，了解其英文表述将增加对其确切含义的理解，有利于今后的正确使用；增加数据分析过程中理论讲解与上机相结合，以此使得学生在掌握基本运算的前提下，领会软件处理数据的快速性和准确性；结果表述的规范性，统计分析的结果需要准确的表征，现今这方面的培养比较匮乏，查看文献也会发现即使在研究人员中，对统计结果的表述也是良莠不齐，漏洞百出，最常见的问题之一就是显著性结果的表征，一般都有英文字母“P”来表示，那这个“P”需不需要大写，需不需要斜体，这些看似简单的小问题，却道出了对统计学真正把握的大问题，不能一笑了之，要认真对待。
二、教学方法和教学手段改革
探索“多媒体+演示+网络课堂+实践”为一体的教学模式。在现有PowerPoint、板书等课堂教学模式基础上，增强课堂授课的信息量和可视性；通过选择具有代表性的演示系统进行演示，可以使学生能更加形象直观地理解所学知识；利用本校丰富的网络资源优势，建立网络课堂，作为课堂教学的补充，上传课程资料，布置任务作业，作业网上提交，网上答疑等，提高课程教学质量和效益；注重实践课程，重点介绍试验设计的实际应用，数据分析如何处理试验结果等的应用，提高学生动手能力和实践能力。
三、实践教学改革
实践教学是试验设计课程教学中不可缺少的重要环节，对提高课程的教学质量具有重要作用。注重更新实验教学内容，提高实践教学在课程教学中的比例。采用多种课程实践教学方式，主要包括以下几个方面，（1）课内实践：将理论课和实验课相互结合和穿插，实验课教学时间安排应以课程中的有关内容为主线，通过实验课，让学生理解、掌握和巩固所学的理论知识，并培养基本技能。（2）第二课堂：鼓励学生参与到试验设计应用性强的教师科研项目或课题中，让学生在实践过程中领悟到理论和实践的相互关系，培养学生实验设计、统计、解决实际问题、从事科研工作的能力。（3）研究式教学：由学生自己设计实验项目内容，并通过亲自实施项目来达到知识综合应用和能力培养的目的。通过以上的尝试我们发现实践环节还存在一些问题，学时数偏少，学生对真正数据分析缺乏系统认知，无法养成独立思考解决问题的能力。因此，这方面的培养需要进一步加强，使学生在这个过程中强化所学，突出重点，理解分析结果，用实际能力解决实际问题。同时，在授课过程中，学生对老师的依赖程度较大，这不利于学生自我思考能力的提高。要给学生独立思考的时间，启发他们触类旁通的能力，这样不仅可以让学生掌握了解这门课相关的能力，也可以让他们意识到统计学的魅力所在，运用到其他领域中去。
四、考核方式改革
试验设计与统计是一门理论性与应用性并重的课程，考核内容应包括基础知识、基本理论、基本技能、应用能力、创新思维和创新能力等，因此，建立“笔试、野外试验布置、上机操作、作业、论文、课程设计”相结合的考试评价方式有利于学生的学习，课程设计主要考核学生的实践能力和工程能力。尤其是通过必要的上机考试，可以进一步加深学生对于借助计算机和最新的统计软件，解决统计学新问题和复杂数据处理的优越性与便利性的理解，让学生提高学习统计学的兴趣。
在之前的一系列尝试中，本人对试验设计与统计有了更进一步的认识，今后该科的学时数有相当程度的增加，这对如何安排课程计划有了新的挑战，在之前的基础上，加大了实践教学的比例和课时数，这为系统培养学生的动手解决实际问题能力创造了机会，同时理论课也有不同程度的增加，可以更好阐述之前尚未涉及的一些知识，使学生全面认知这门课，为今后的学习打好结实的基础。
通过《试验设计与统计》课程的教学改革与实践，全面调动农业资源类专业学生学习试验设计的主动性和积极性，培养学生的实践动手能力和创新能力，提高学生对统计技术的应用技能，全面提升该课程的教学质量。
参考文献：
[1]许明，冀瑞琴，王玉刚.园艺专业“试验设计与统计分析”课程教学改革与设想[J].沈阳大学学报（社会科学版），2013，15（3）：351-353.
[2]于晓芳.农学类专业《试验设计与统计分析》课程教学改革的探讨[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2013，15（1）：57-58.
[3]周鑫斌，赖凡，刘峰.《试验设计与统计分析》课程教学改革探索[J].安徽农业科学，2010，38（28）.
[4]吴良欢，楼建悦，赵启泉.提高农科研究生试验设计与统计教学质量的途径探讨[J].高等农业教育，2001，（增刊）：89-90.
关键词 模拟件；局部应力；模拟理论
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0222-01
0 引言
在工程中，零部件投入使用前需要知道其大概的疲劳寿命以便更好的指导以后的生产应用。因此，需要对零部件进行疲劳实验，以获取其疲劳寿命相关数据。然而，实际中很多零部件结构复杂、造价昂贵，用实际零部件进行疲劳实验，不可避免地带来费用的上升及周期的延长，从而造成会造成人力、财力上的不必要浪费。所以，建立一种简单、实用的模拟试验，用设计相似的等效模拟件代替真是零部件进行疲劳实验以获取其疲劳参数，评估活塞寿命可靠性的补充手段。
1 国内模拟件的研究现状
国内有关构件模拟理论的资料比较欠缺，模拟件理论及技术还不成熟。
国内空军第一研究所的赵福星等人初步从事模拟件设计的理论研究。他将疲劳寿命模型作为疲劳模拟件设计的主要依据，研究分析后提出了常用的低循环疲劳寿命模型：Neuber模型，用到名义应力范围量Manson-coffin模型，用到应变范围量应变分布影响系数寿命模型，用到应变范围量，是改进了Manson-coffin的模型，其应用范围覆盖从应力疲劳到应变疲劳的全部区域。
赵福星等提出了设计模拟件的4条基本原则：与构件材料及其性能一致、设计温度与构件试验温度相等、最大应力点应交范围和应交分布影响系数k与构件相等、应力集中部位的几何形状与构件相似或相近。
并且，他们提出了五种可以作为相应模拟件设计的典型的模拟件：中心孔板、大R应力集中板、小R应力集中板、拉压应力槽板、枞树型榫头试件。在寿命计算中引入影响函数，提高了构件疲劳寿命估计准确度，模拟了构件危险点的应力应变过程，要求理论应力集中系数、模拟危险点附近的应变范围分布一致，保证模拟件和构件危险点的应变范围gv和平均应力相同、模拟件和构件危险点附近在虚拟裂纹经过的路径上、在小于的范围内，要有近似的应变范围分布参数Q、H[1，2]。
洪都航空工业集团605所的叶彬等人在研究应力场强法在飞机结构抗疲劳设计中的应用时，提出细节疲劳试验件设计的基本原则：危险部位的结构细节保持不变；危险部位尽量处于试验件的中心；试验件的载荷按危险孔依应力场强法的基本假设确定。其中前两个原则与传统做法相似，最后一条是基于应力场强法的观点所提出的[3]。
空军第一研究所的李伟和史海秋在对航空发动机涡轮叶片疲劳蠕变分析研究的基础上提出了相应的模拟件设计原则：1）叶片被考核区域必须得到真实模拟；2）试验件截面设计要有效排除附加弯矩在加载方向的影响；3）考核区域应设计为试验件的最薄弱截面，以最大限度地保证试件在预期的部位失效[4]。
沈阳航空发动机研究所的黄致建等工作人员利用变摩擦系数接触边界元方法，对等厚盘燕尾形榫联接表面的接触参数进行了计算分析。并依据其计算结果以及对分离出的榫头/榫槽的受力分析，设计出一种在单向加载疲劳机上进行模拟实际工况的燕尾形榫联接微动损伤试验的试验件[5]。
鲁华平等依据局部应力应变法原则，对销钉孔部位提出了一维伴随试棒的设计准则，即试件与危险点的应变(应力)变程相等，同时在一维设计准则的基础上加入了应力梯度因素提出了二维模拟试件的设计准则，即试件与危险区内的应力梯度基本相当。
东北大学李爱依据局部应变法原则，提出了模拟试件与危险点的等效塑性应变和等效总应变相等的设计原则。提出的模拟件设计的一般思想以及一般步骤，在不断的尝试以及非线性有限元分析的基础上，最终完成了飞机模拟件的设计，获取了合理的模拟件的结构尺寸，同时验证了以局部应变法为依据的构件模拟理论的正确性与可行性。
东北大学李莉依据局部应力法原则，提出了三种设计准则，即模拟试件与两者最大应力点的三向主应力比值相等，六向应力分量比值相等和应力梯度相等，并且分别设计了模拟试件。应用局部应力法设计模拟件。
西北工业大学的陆山等建立基于应力寿命二维模拟试件设计准则，提出了具有任意最大应力梯度路径的模拟试件优化设计方法，包括自动搜索第一主应力最大梯度路径和应力分布，以及模拟试件的二步优化设计策略，提出了模拟试件弹性和弹塑性设计等价原则。通过某模拟试件设计例说明了方法的应用。基于应力寿命模型提出了针对具有未知最大主应力梯度路径的二维模拟试件设计方法。针对某风扇盘榫槽部位进行弹性和弹塑性二维模拟试件设计，并探讨模拟试件弹性和弹塑性设计等价原则。
2 国外模拟件研究现况
目前国外对模拟件的非保密研究资料很少。
C．Ruiz对模拟实际工况的燕尾形榫联接微动损伤试验件的设计方法进行了研究，他在设备上投入了大量资金，建成250-KN双轴疲劳试验机，并设计一试验件，通过水平和垂直方向分别加载，模拟实际上的榫槽联接情况。
3 结论
本文对近几年来，模拟件理论的发展现状进行详细介绍，并总结了每一阶段的研究成果，找到模拟件的设计方法，以及优化手段。
参考文献
[1]赵福星，杨兴宇.发动机构件低循环疲劳模拟试验件设计方法[J].燃气涡轮试验研究，2003，2：50-52.
[2]赵福星，史海秋，耿中行.一种适用于应力疲劳和应变疲劳的通用寿命模型[J].汽车工程，2003，1：140-145.
[3]叶彬，姚卫星.飞机结构细节疲劳寿命的应力场强法探析[J].洪都科技，2001，4：14-18.
关键词：桥梁；预制单梁；静载试验
中图分类号：U448 文献标识码：A
随着近年来公路建设的发展，各种桥梁的建设也日渐增加，而因造价、工期、施工难度等各种因素的影响，大部分桥梁预制、吊装的组合梁（板）桥，而在架设梁（板）前对单梁（板）及在成桥后对全桥做静载试验检测设计是否安全、施工质量是否满足规范及设计要求的重要手段，在此，本文以《郑卢高速洛宁至卢氏段土建二标大元中桥25m箱梁后张法预应力混凝土箱梁静载试验报告》为例，对架设前单梁（板）静载试验的步骤及操作技术作分析。
一、工程概况
郑卢高速洛宁至卢氏段土建二标大元中桥设计荷载等级为：公路-I级，桥梁上部结构采用25m装配式预应力混凝土（后张法）箱梁（混凝土标号为C50），先简支后连续结构体系。
由委托单位确定的静力荷载试验梁为：19-5号箱梁（中跨边梁），试验梁混凝土已达到龄期。设计单位要求的19-5号箱梁（中跨边梁）试验梁跨中截面最大控制弯矩均为：2860kN/M。
二、参照规范及试验判断标准
1 参照的设计规范与标准
1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；4）《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）。
2 承载能力判断标准
根据施工图设计文件和遵循的设计规范，预应力混凝土箱梁的力学性能设计要求为：
1）设计跨中弯矩作用下，预制预应力混凝土箱梁抗弯承载能力满足要求；2）试验荷载作用下预制箱梁的最大竖向挠度，不超过1/600L，L为计算跨径；3）预应力混凝土构件满足预应力构件对裂缝的要求；4）主要测点的相对残余变位和相对残余应变不超过20%。
根据以上原则，推出判断构件承载力状态的主要标准为：试验荷载作用下，预应力混凝土箱梁控制截面挠度和应力（变）测试数据小于计算结果，即：校验系数应小于1.
三、试验观测内容
1）试验梁在各级荷载作用下跨中、L/4、3L/4的挠度；2）试验梁在各级荷载作用下跨中、L/4、3L/4截面的应变情况；3）试验梁在荷载完全卸除后变位和应变的恢复情况；4）试验梁在荷载作用下的裂缝等病害的发展、开展情况。
四、试验方法
1 试验加载方案
试验加载按跨中弯矩等效原则、采用在试验梁跨中顶面施加集中力的方式。试验梁的支撑长度为23.5m，
根据跨中截面弯矩等效原则，19-5号箱梁（中跨边梁）换算成控制集中试验荷载为：p=487kN。
正式加载前对试验梁进行预加载，使结构进入正常工作状态，预加荷载取为最大试验荷载的30%左右，预压时间控制在10分钟，以消除支点和仪器接触等不利影响，卸载10分钟后正式试验。
正式试验加载，每级加载后持续10分钟再观测、记录数据。卸载分三级卸载，分别为60%、30%、0。
2 检测内容及量测仪器设备
1）测量梁跨中、1/4跨、3/4跨处正截面的应变及其分布情况。使用应变片及静态数据采集仪等设备；2）测量梁支座处、跨中、1/4跨、3/4跨处的竖向位移。使用百分表位移计、磁性表座等设备；3）试验梁在荷载完全卸除后变位和应变的恢复情况；4）观测梁跨中处附近下边缘表面的裂缝开展与发展情况。
3 测点布置
（1）应变测点
试验箱梁跨中、1/4跨、3/4跨截面在底面和侧面腹板上设置应变测点。应变测点布置方案如图1、图2所示，每片试验梁共计16个应变测点。
（2）挠度测点
试验箱梁在支座处、跨中、1/4跨、3/4跨处布置竖向位移测点点。位移测点布置方案如图1、图2、图3所示，每片试验梁共计10个位移测点。
五、19-5号箱梁（中跨边梁）试验结果分析
1 试验梁挠度测试结果与分析
经过支座变形修正和测试误差处理后，19-5号箱梁在各级试验荷载作用下各测点的挠度测试结果与分析列入表1中。
分析可知：
实测最大级试验荷载作用下跨中截面挠度最大值为13.71mm，理论挠度值为14.42mm，挠度校验系数为0.95，满足相关试验标准的要求。
由试验结果知，在最大级试验荷载作用下，梁体的最大挠度为13.71mm，挠跨比F/L=13.71/23500=1/1714，远小于1/600，说明试验梁的结构刚度满足设计要求。
2 试验梁应力（变）测试结果与分析
经过测试误差处理、将测试应变转化为应力，19-5号箱梁在各级试验荷载作用下各测点的应力测试结果与分析列入表3中。
分析可知；
试验梁在最大试验荷载作用下，实测梁体跨中截面下缘的最大拉力为5.85MPa，理论计算值为9.2MPa，应力校验系数为0.64，满足相关试验标准的要求。
3 试验梁残余变形测试结果与分析
试验荷载完全卸除后，19-5号箱梁各测点的残余挠度测试结果与分析列入表4中，残余应变测试结果与分析列入表5中。
分析可知：
试验荷载完全卸除后，试验梁的最大相对残余挠度为11.3%，最大残余应变为10.8%，均小于20%，满足相关试验标准的要求。
4 试验过程中试验梁结构状况检查
在试验梁静力荷载试验过程中，经仔细检查，在跨中和其他结构部位未见任何由于试验荷载作用而产生的结构病害；试验梁结构未有任何异常情况发生。
六、试验结论
根据静力荷载试验结果分析，可以得到如下结论：实测最大级试验荷载作用下跨中截面挠度最大值为13.71mm，理论挠度值为14.42mm，挠度校验系数为0.95，满足相关试验标准的要求。试验挠跨比F/L=13.71/23500=1/1714，远小于1/600，试验梁的结构刚度满足设计要求。
试验荷载完全卸除后，试验梁的最大相对残余挠度为11.3%，最大残余应变为10.8%，均小于20%，满足相关试验标准的要求。
在试验梁经理荷载试验过程中，经仔细检查，在跨中和其他结构部位未见任何由于经验荷载作用而产生的结构病害；试验梁结构未有任何异常情况发生。
综上所述，试验梁19-5号箱梁（中跨边梁）抗弯承载能力满足设计要求，在最大设计荷载作用下，试验梁刚度满足规范要求，试验梁处于弹性工作状态。试验梁结构性能满足设计及相关规范要求
关键词：工科学生；毕业设计；人才；毕业生
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0180-02
一、高校毕业生与社会人才需求的差距
毕业季百万高校毕业生涌入到人才招聘市场，为谋求一个良好的工作而日夜奔走，但同时电视求职类节目中各招聘者大呼千里马难求。造成供求紊乱局面的主要原因是高等院校培养出的人才同需求存在一定的差距[1，2]。大学生在接收四年的全面且规范的高等教育后，无论知识还是素质层面都有了显著的提高。但据多数进入企业的应届毕业生反应，对职场中的基本常识和工作中必需的职业技能缺乏了解；学院所学知识在工作应用少；理论脱离实际，动手能力差，这些束缚了他们工作后的发展。进入企业后往往需要重头开始学习。同时，企业反映毕业生能力与企业需求有差距。从校园到社会企业衔接不当，是产生以上问题的主要原因。
二、工科学生本科毕业设计现状调研
毕业设计是学生从校园走向社会企业的一个重要过渡阶段。在这个过程中，学生培养独立思考解决问题的能力；学习如何将所学知识转换为有社会价值的生产力；缩短进入社会、企业后的适应期；为今后的顺利工作积累经验。因此完善毕业设计成为高等教育的一个重点。通过调查分析整理多所高等院校的工科毕业设计情况，了解到目前毕业设计（论文）总体质量普遍较高：综合性设计在原理上创新性较高，具有较高的工程应用价值，解决了实际问题。总体情况如下[3，4]：毕业设计（论文）分为综述类、研究类和设计类三大类。毕业设计分为开题、中期检查及论文答辩三个环节。开题包括选题、制定工作计划、调研和搜集有关资料及文献阅读。为确保毕业设计及时保质保量的完成，学院在毕业设计中期组织中期检查。同时毕业设计中也存在一些问题：研究类毕业设计过分强调机械制图的作用忽略其他工程能力锻炼形式，设计类毕业设计产品设计过程单一、片面与企业需求脱节，设计类毕业设计机械制图的绘制方式过于局限。下表中列出了国内多所工科院校毕业设计中研究类和毕业类毕业设计要求对比。
三、存在的问题及建议
1.增强研究类毕业设计工程能力训练的全面性。研究类毕业设计，以攻克技术难题为出发点在设计、组织实验的基础上，对实验结果进行比对、分析，最终解决实际生产生活中的技术难题。研究类毕业设计的工程基本训练包含实验、系统调试、工程实践、机械制图等。机械制图不是工程基本训练的唯一方式。对于选择研究类毕业设计的毕业生，今后工作用到机械制图的领域很少，而且机械制图能力在本科教学和课程设计中已经得到训练，因此，在毕业设计中将机械制图作为强化实践能力的主要手段浪费了学生的时间和精力。理论分析计算、实验研究和设备使用与调试或计算机软件使用，这些是科学研究和工程技术的基本，也是今后工作的重心。因此研究类毕业设计应将工作重心转移到试验台架的搭建，实验测量、系统调试、工程实践这些同样能锻炼学生实践能力的工作上，强化工程能力训练的全面性。可以根据实际情况将工作量和成果的学术意义作为工程基本训练量化的衡量标准[5]。
2.强化设计类毕业设计产品开发流程的完整性。设计类毕业设计，根据实际应用要求设计某些机构或设备实现特定的功能，整个产品开发过程是一个完整的系统体系。但是很多工科的毕业设计一般是是先按照设计要求画出图纸，然后再根据图纸写出约1.5万字的说明，这与企业产品设计流程概念相违背。现代企业的产品设计开发中采用的是V模式设计流程[6]，开发过程大致包括：市场定位，需求分析，功能需求建立，系统设计，结构设计，三维实体仿真，功能测试、验证，系统测试，验证，出二维零件图，制造。工科毕业设计强化的只是产品设计中的工作图设计这一环节。学生进入产品设计领域还是零基础，需要重新学习。故设计类毕业设计应该从市场需求出发，强化产品开发流程的完整性，熟悉产品开发流程的各个环节。
现代社会掌握先进技术，富有创新能力和实践能力的高端技术人才的需求日益增大。传统应试教育下培养出的人才同社会需求存在一定的差距。毕业设计是由校园到社会的过渡阶段，是培养创新能力，独立解决实际问题能力，是缩短这一差距的必要手段。因此为了满足社会人才需求，对工科本科学生毕业设计提出以下建议：首先，增强研究类毕业设计工程能力训练的全面性，研究类毕业设计应将工程能力训练的重心转移至试验台架的搭建，实验方案实施、试验系统调试、工程实践上；其次，强化设计类毕业设计产品开发流程的完整性，设计类毕业设计应该从市场需求出发，强化产品开发流程的完整性，使学生熟悉产品开发流程的各个环节；最后，提高设计类毕业设计的机械制图方式的灵活性，工科院校设计类毕业设计应灵活掌握手工绘图、二维计算机辅助绘图和三维实体造型三者的比例，提倡使用计算机绘制方式，不必拘泥于图纸的数量和形式。
参考文献：
[1]沈颂华.浅析社会对工程技术专业人才需求的多样化与高等学校工科专业人才培养目标的定位[D].第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册），2004.
[2]陆英杰，娄华.改革专业教学与社会人才需求对接[J].科技信息，2010，（5）.
[3]李海志，谭海鸥，董超俊.产学合作与工科专业毕业设计，高等工程教育研究[J].2004年01期.
[4]吉林大学毕业设计（论文）管理办法，北京航天航空大学毕业设计（论文）实施办法，清华大学本科生综合论文训练教学管理办法，哈尔滨工业大学毕业设计（论文）教学大纲，西安交通大学毕业设计（论文）实施办法，四川大学毕业设计（论文）教学大纲，哈尔滨工程大学本科生综合论文训练教学管理办法，中南大学毕业设计（论文）管理办法，华中科技大学毕业设计（论文）工作条例
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