機械工程博士論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇機械工程博士論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。如今的累累碩果，源自劉宏民教授20多年始終不渝的報國之志和堅韌不拔的品格。

立志創新，敢于走前人未走過的路

1982年，剛從東北重型機械學院(燕山大學前身)冶金機械專業畢業的劉宏民又考入該校的研究生，繼續從事軋鋼設備及工藝方向的研究工作。在選擇自己的研究課題時，劉宏民面臨了一次人生的重大抉擇。劉宏民當時從事的是鋼材產品中最主要的產品――板帶鋼的板形控制理論的研究工作。板形(平直度和板凸度)是板帶材的重要質量指標，板帶軋機是板帶材生產的關鍵設備，板形控制是大中型板帶軋機的關鍵技術和高難度技術。那時我國板形控制技術整體水平與國際先進水平相比相對落后，制約板形控制技術提高的關鍵是關于板形理論和控制數學模型的研究滯后于技術的發展，缺乏先進的板形控制模型。當時，在板形基礎理論研究方面主要依賴國際上占主導地位的“變分法”、“三維差分法”、“有限元[條)法”、“邊界元法”等理論方法。面對我國板形控制理論自主創新能力不強，特別是核心競爭力不強，存在著較大的對外依賴的現狀，劉宏民沒有選擇跟蹤國際時興的板形控制理論方法的研究工作，盡管那樣做有現成的理論模型和軟件，也容易發文章；他決心走前人未走過的自主創新之路，用自主創新的科研成果推動科學和技術的發展進而推動社會進步，做出中國學者對人類的科學技術應有的貢獻，即使可能浪費幾年的時間甚至冒更大的風險，也在所不惜。

目標確定之后，劉宏民便義無反顧地踏上了充滿風險、挑戰和希望的自主創新之路。在向未知領域的艱難探索過程中，劉宏民克服了許多常人難以想象的困難，面對無數次的失敗，他百折不回；面對幾十元的助學金，他守住了清貧；妻子在外地讀書，孩子被送回父母家撫養，他能守得住孤獨；面對學術界浮躁、急功近利的不正之風，他又守住了寂寞。經過5年持之以恒的探索和努力，劉宏民終于在1987年攻讀博士學位期間首次提出了一種新的具有自主知識產權的應用于板帶軋制過程仿真的一種新的數值計算方法――“條元法”。“條元法”的優點是：使問題降維，計算量大大減少，適合工程應用，能夠分析其他方法目前尚未做到的大寬厚比(1000以上)的板帶軋制過程。“條元法”與傳統有限條法的區別是：傳統有限條法根據變分原理導出剛度方程，最后由剛度方程求解節線位移參數；而“條元法”是通過對整個變形區(所有條元)使用變分原理，由優化方法直接搜索使總功率為最小的節線位移參數，而避免了變分求導運算，形成節線載荷和單剛及總剛的運算，概念簡明清晰，運算更為簡單。以“條元法”為新的板形控制理論的核心和特色，劉宏民教授及其所領導的課題組又進一步提出了完整、系統、實用的板形控制理論模型體系，在板帶軋機板形控制的理論模型研究、仿真軟件開發和工程技術提升方面做出了重大的、創造性的成就和貢獻。其科研課題《板帶軋機板形控制的理論體系、數學模型、仿真軟件及其應用》經過近20年的逐步完善和發展，已成功地應用于國內寶鋼、攀鋼、邯鋼、西南鋁加工廠、西南精密帶鋼廠等大型鋼鐵企業，取得了巨大的經濟效益，僅在近5年內就獲得2億元的經濟效益。劉宏民教授的上述成就和貢獻，具有獨立的知識產權，他豐富和發展了板形控制理論，形成了自己的特色，為板帶軋機板形控制模型的研究開發提供了理論基礎和數字仿真工具，為提升我國板帶軋機板形控制水平，實現核心技術國產化，做出了重要貢獻。該成果獲2004年度國家科技進步二等獎，并被評為2004年度全國機械工業科學技術九大進展之首。

2005年7月，劉宏民課題組又承攬了大型成套工程項目，與凌源鋼鐵股份有限公司簽訂了900mm平整機組設備總包供貨項目，合同總金額160785萬元，創燕山大學單項科研經費之最。高校能承擔如此大的科研項目并不多見，它擴大了燕山大學的社會影響力。合同要求為用戶提供900mm平整機組機械、流體和電氣設備的設計、制造、供貨、調試、設備運輸、服務等，并對所設計和供貨的機組的可靠性、成套性和完整性負責。該機組年產11萬噸精密冷軋帶鋼，年產值約5億元。2007年2月，該項目已順利通過驗收。

劉宏民教授在科研領域為國家和社會做出的突出貢獻得到了黨和國家的充分肯定。劉宏民教授是國務院政府特殊津貼專家，教育部優秀教師，國家百千萬人才工程1997年度第一、二層次人選，先后承擔過多項國家與河北省的科研項目，其中“模擬軋制過程條元法”，1996年、2月獲原機械工業部科技進步二等獎：“板形控制的機理模型與條元分析方法”，2003年、月獲教育部提名國家科學技術獎自然科學二等獎；“工程三維軋制理論及其應用”，1997年3月獲原國家教委科技進步二等獎(甲類：自然科學獎)；“板形理論及其應用”，1998年12月獲國家機械工業局科技進步一等獎；“板帶軋機板形控制的理論體系、數學模型、仿真軟件及其應用”，2003年12月獲河北省科技進步一等獎，2004年12月獲國家科技進步二等獎。劉宏民教授出版專著兩部，在國內外發表學術論文100余篇。他還兼任中國金屬學會冶金設備分會副主任委員、中國機械工業科學技術獎重型機械專業評審委員會委員、《機械工程學報》和《工程力學》雜志編委等職務。

恪盡職守，勇于改革

劉宏民教授于2003年9月被任命為燕山大學校長。上任以后，劉宏民校長以改革為動力，以發展為主題，以超人的膽識和魄力不斷推進體制改革與機制創新。

2004年初，為全面提升學校的教學、科研和管理水平，

劉宏民校長與燕山大學領導班子其他成員團結合作，以求實創新的精神大膽進行師資隊伍與學科建設工程，科技創新工程，教學改革與教學質量工程，大學生素質教育和畢業生就業工程，研究生創新教育與優秀博士學位論文工程，大學科技園發展建設工程，大學文化研究與建設工程，學校管理科學化、制度化和規范化工程，校園環境與校園文化建設工程，后勤社會化改革工程等十大工程建設。十大工程實施以來，整個學校的教學、科研和管理水平有了全面的提升，學校面貌煥然一新。

2005年，燕大學科建設又取得了顯著成績，學校新增博士學位授權一級學科4個，博士學位授權二級學科、專業9個；新增碩士學位授權一級學科10個，碩士學位授權二級學科、專業20個；新增公共管理(MPA)專業學位授權點；新增2個省級重點學科。2004年和2007年，燕山大學有兩篇博士論文入選全國百篇優秀博士論文。2005年，燕大有2篇博士論文獲得全國優秀博士學位論文提名。2005年，在全國首次研究生教育評估中，燕山大學入選中國高校研究生教育綜合競爭力100強，排名第90位，位居河北省首位，在全國理工類高校中排名第38位。2005年，燕大科研到款總經費為1.55億，創學校歷史新高；學校獲國家“863”、“973”立項5項，合同額574萬元，再次刷新學校歷史記錄；獲得國家自然科學基金18項，總合同額達837萬元，立項數目、項目水平和立項經費為河北省高校之首位；獲國家科技進步一等獎、項，國家科技進步二等獎1項，省部級獎9項(其中教育部、河北省科技進步獎各一項)；亞穩材料制備技術與科學重點實驗室被科技部批準列入國家重點實驗室建設計劃；重型機械流體動力傳輸與控制實驗室、并聯機器人與機電系統實驗室通過了河北省科技廳組織的專家驗收，正式列入省級重點實驗室管理序列。2006年，實現了國防科工委與河北省共建燕山大學，教育部軋制設備及成套技術工程研究中心落戶燕大，當年燕大又入選2006年度“長江學者和創新團隊發展計劃”創新團隊名單。2007年，燕大又捷報頻傳：新增“控制科學與工程”、“儀器科學與技術”兩個博士后流動站，提前3年實現了燕大“十一五”發展規劃確定的目標；河北省首個一級學科國家重點學科(機械工程學科)落戶燕大，同時新增4個二級國家重點學科，提前完成了燕大“十一五”規劃確定的目標；“極端條件下的機械結構與材料學”實驗室被評為國防重點學科實驗室；全年科技經費到款在連續四年突破億元大關的基礎上再創新高，超過2億元。2008年，燕山大學有4個學科專業被評為國防重點學科專業。

廉潔自律，慎重用權

擔任校級領導職務以后，劉宏民教授對自己的要求更加嚴格，始終認真學習和貫徹執行黨和國家有關黨風廉政建設的有關規定。他經常告誡自己：手中的權力是黨和人民賦予的，“官”是自己為師生服務的崗位，“權”是為師生服務的工具，應當也必須運用黨和人民賦予的權力盡心竭力地為全校師生員工服好務。有了這種清醒的認識，劉宏民校長時時、處處、事事廉潔自律，慎重用權，而且主動自覺地接受群眾監督，自覺抵制權力腐敗。從2000年任副校長主管招生工作以來，他嚴格執行國家的招生政策和有關規定，自覺遵守招生紀律，學校招了八屆近6.2萬多名學生，沒有發生過一次違紀事件。

篇（2）

生物機械工程，融合了生物學、機械學和電子學等多項學科，目的是發明能植入或接入身體的機器，讓機器幫助殘缺的身體執行正常的生理功能，讓殘障人士實現身體的“自愈”，重新融入正常的社會生活。休·赫爾便是該領域的領軍人物之一。

“下面，我們歡迎來自MIT的休·赫爾教授（Hugh Herr）。”

在掌聲中，休·赫爾大步流星走上臺去。他身材修長，禮貌地與主持人握手，然后走向演講臺的中央。如果不是已經知道他受過截肢手術，鮮有人會關心他深灰色的褲子里到底有什么異樣。在一些演講中，他會挽起自己的褲子，讓觀眾看到他的機械腿：“多么漂亮和性感。”他稱呼自己是“由鈦、硅和碳以及各種零部件組成的生物”。

休·赫爾教授是MIT媒體實驗室（MediaLab）生物機械工程研究所主任，研究人與機器如何融合；也是“智行（iWalk）”公司的聯合創始人和首席科技官。他還有個身份，一名狂熱的登山愛好者——即使在他失去雙腿之后，仍是。

改變命運的登山事故

休·赫爾早早地便展現出了自己非凡的登山天賦。

在17歲事故發生之前，他已經因為登山而聞名全美。媒體報道他的運動成績，稱贊他為當時最優秀的登山運動員之一。1982年，發生在新罕布什爾州華盛頓山的一場暴風雪，將休·赫爾的人生軌跡徹底改變。在那場暴風雪中，他與一同登山的朋友迷失了方向，墜入峽谷，兩人在山中度過了3個溫度接近-30℃的寒夜。一直到第四天，他們才被發現并救出。“我根本顧不上管自己的身體狀況。”這是因為休·赫爾得知，在營救他們的過程中，一名志愿者因為雪崩不幸罹難，“救援人員因為我而犧牲，這樣的噩耗快要將我擊垮。”

一個醫療小組為保住這位登山天才的雙腿，對休·赫爾進行了數月的治療。但是，因為嚴重凍傷，休·赫爾雙腿膝蓋以下仍然全部被截去。“在手術之前，我已經做好失去雙腿的心理準備。但當我從術后麻醉醒來，望向我的腿，我仍然很驚訝——我的腿只剩下這么一點點。”

醫生同時對休·赫爾的登山生涯宣判了死刑。此前休·赫爾一直覺得，登山就是他生命的意義。“我對自己說，現在，我面臨著兩個選擇。”一個，是任自己墮入絕望的深淵，自怨自艾，感嘆命運的不公；另一個，是盡最大的努力，讓生命駛入充滿正能量的軌道。“我決定，一定要在有生之年做出有價值的事情，這才是對為我獻出生命的人最好的紀念。”

休·赫爾說，在這種潛在的強大情感支撐下，他得以離開病床，并重新挑戰山巔。

從頭再來設計假肢

僅僅數月之后，休·赫爾就干了一件醫生們斷言不可能的事情：重新攀登。他憑借自己設計的假肢，爬出了比事故前更好的登山成績。

雙腿健全時的休·赫爾是一個“冷漠”的學生，他并不是什么機械狂熱分子。他專注于機械修理，僅僅是因為那給他騰出了更多登山的時間。 然而事故之后，機械方面的知識突然變得“有用”了。“我第一次‘穿’上假肢的時候，身體疼痛，而且很不靈活。”那時休·赫爾已經學了一些制作方法，便開始對假肢進行改良。帶他重回登山運動的那套假肢，有堅硬“腳趾”，可以站在硬幣大小的巖石表面上。

被截去雙腿，讓休·赫爾對數學和科技的掌控能力顯現了出來。他著了迷奮發鉆研，先是在麻省理工學院獲得了機械工程碩士學位，后在哈佛大學取得生物物理學博士學位，并在做生物醫學器械博士后的時候，開始研究仿生腿的假肢機器人系統。“如何延續我的夢想？我給出的答案是，依靠科技。”

在寫博士論文期間，赫爾的雙手無法正常工作，于是他把鉛筆嵌在墨鏡框上，戴著墨鏡，用腦袋打字。曾與赫爾一同在哈佛大學共事過的教授克拉姆回憶說：“他當時快要累癱了。每走一步，他都在想著如何把假肢做得更好。”

為了讓假肢更好，在媒體實驗室內，休·赫爾也是這里各項發明的“試用者”。他的一位學生回憶道，在最近一次實驗中，新設計的一只假肢肢槽突然破裂，休·赫爾迅速抓住了旁邊的杠子才沒有摔倒。然后，他單腿蹦到最近的椅子上，坐下，和學生一起分析問題到底出在哪里。“在談話中我們仍彼此開著玩笑，幾分鐘過后，我回到電腦前，開始改進我的設計。”學生說，赫爾老師是名勇敢的實驗者。不斷嘗試、改進，無腿教授休·赫爾比健全人更能夠體察出假肢的好壞。

27年來，為了給自己一雙更好的腿，休·赫爾也設計了各種各樣的假肢。“當我還在和我的新身體打交道時，我把自己的腿看成一個巨大的鞋。一個人的鞋柜里可以有很多鞋子，所以一個人也可以有很多不同功能的假肢。”休·赫爾的衣柜里便掛著這“很多不同功能”的假肢——有的用來奔跑；有的用來走路并帶有防水功能；有的專為征服陡峭的巖壁或冰墻設計，帶有可以楔入細小石縫的腳趾——這顯然已經超過了人腿本身的功能……“經常有人問我，如果有一位仁慈的天使愿意滿足你一個愿望，你會祈禱你的雙腿回來嗎？”休·赫爾給出的答案是——當然不。“我的仿生腿已經成為我認知的一部分，”他說，“而且我會造出比人腿更好的腿來。”

改變殘疾定義

殘疾人可以擁有比正常人更好的腿？休·赫爾認為，這絕非天方夜談。

篇（3）

潛心探索提出故障診斷新方法

重大裝備的各類故障中，因結構裂紋導致的失效占60%以上。裂紋這一“隱形殺手”被形象地稱為重大裝備安全運行的“癌癥”，具有難發現、易擴展、強破壞的特點。何正嘉帶領課題組于上世紀90年代中后期重點研究裂紋動態定量診斷新技術，經過10余年的潛心研究和探索，發現并揭示了裂紋位置、裂紋深度與裂紋動態響應信號之間的內在聯系，發明了基于小波有限元模型的三線相交結構裂紋的動態定量診斷方法，實現了大型回轉機械結構裂紋動態定量診斷，解決了裂紋動態定量診斷這一國內外故障診斷領域的前沿與挑戰性難題。

在研究過程中，何正嘉首先建立了適宜結構裂紋故障診斷的小波有限元理論，采用多分辨多尺度小波函數替代傳統有限元的多項式插值函數，實現了結構裂紋的高精度建模。最終何正嘉研發出了機械結構裂紋定量診斷儀，可應用于汽輪機和航空發動機轉子等結構的裂紋診斷，對關鍵設備安全運行與避免災難性事故產生意義重大。

目前，該成果從基礎理論、技術實現到儀器開發，已經形成了一整套技術，在東方汽輪機公司、某航空發動機維修廠、西門子信號有限公司、上海寶鋼等50余家企業得到應用，獲得了良好的經濟效益與社會效益。針對某型號航空發動機高壓轉子內部裂紋因探頭不可到達而難以無損探傷的問題，利用小波有限元建模和動態測試，實現了裂紋定量診斷，成為某廠航空發動機安全保障中一種重要檢測技術。實踐證明，何正嘉所研制的機械結構裂紋定量診斷儀對裂紋位置與深度的定量識別誤差均在5%以內。這一成果填補了國內外在機械結構裂紋動態定量診斷領域的技術空白，能夠確保設備安全運行，避免因裂紋引起的災難性事故發生。

在裂紋動態定量診斷新技術研究的同時，何正嘉的主攻方向是機械故障非平穩高精度診斷領域。他在長期的研究中發現，傅里葉變換、小波變換、第二代小波變換、多小波變換等的共同本質是數學上的內積變換，由此揭示了不同機械故障高精度診斷的內積變換數學原理，并指出，構造和運用性能優良的基函數與動態信號進行內積變換，是提高機械監測診斷合理性和準確性的關鍵技術。

何正嘉率先將先進的非平穩信號處理方法引入機械監測診斷領域，提出了變工況非平穩機械設備運行故障診斷方法，從多尺度、多分辨時頻域提取故障信號特征，克服了采用傳統平穩信號診斷方法難以準確提取變工況運行設備非平穩故障特征的不足；最終開發了機械故障非平穩高精度診斷系列新技術。開發了機車走行部、發電機組等關鍵機械設備運行監測診斷系列實用技術和在線監測診斷網絡系統，開拓了機械故障非平穩高精度診斷的新領域。

繼往開來科研團隊促發展

何正嘉教授治學嚴謹，倡導團隊精神，在學術梯隊建設方面成績突出。擔任機械制造系統工程國家重點實驗室系統監控與診斷方向學術帶頭人，負責建設機械基礎實驗教學國家級示范中心。創建的“裝備智能診斷與控制”科研教學團隊擁有教授16名，其中教育部長江學者1名、教育部新世紀優秀人才6名、全國百篇優秀博士論文獲得者1名、交大騰飛教授3人；承擔國家級精品課程3門。為裝備制造學科發展凝聚了CAD/CAM、數控技術、故障診斷和減振降噪等一批骨干力量。他為人師表，舉賢薦能，甘為人梯，樂于奉獻，扶持青年學者成長為學科發展帶頭人，支持和幫助青年骨干教師主持或參與各類重大項目申報，在教學科研方面多次取得國家級成果獎勵。教學中，他負責并組織建設了機械基礎實驗教學國家級示范中心和3門國家級精品課程，何正嘉教授獲2008年陜西省師德標兵稱號、2010年全國優秀科技工作者稱號。

何正嘉在指導研究生的過程中投入巨大的精力，同步嚴格要求研究生不斷提升道德品質和學術水準。培養的博士研究生陳雪峰獲得了2007年全國百篇優秀博士學位論文，2008年入選教育部新世紀人才、2009年入選陜西省科技新星、2010年入選西安交通大學騰飛人才，陳雪峰教授已成為我校機械工程學科的教學科研骨干，主持2項國家自然科學基金、1項863項目以及多項橫向合作課題。培養的博士研究生訾艷陽教授2010年入選教育部新世紀人才，主持3項國家自然科學基金、1項863項目以及多項橫向合作課題，2009年當選機械工程學院分黨委副書記。培養的博士研究生向家偉先后以德國洪堡學者和日本JSPS學者的身份，出國深造。培養的胡橋博士2006年畢業后在西安705所工作，工作業績突出，目前擔任總工程師助理；祁克玉博士在212所勤奮工作，獲得了單位高度好評。

在科研中，他以西安交通大學機械裝備診斷與控制研究所所長、機械制造系統工程國家重點實驗室系統監控與診斷方向學術帶頭人的身份，領導開創了諸多創新性理論、技術與系統，推動了中國機械設備故障診斷的發展，被評為“全國優秀科技工作者”。他從事工礦企業設備狀態監測、故障診斷研究及應用四十余年，在機械設備結構裂紋定量識別、非平穩信號故障診斷和智能預示等方面開展基礎理論研究和重要工程應用，取得創新性成果。主持2項國家自然科學基金重點項目“大型復雜機電系統早期故障智能預示的理論與技術”(50335030，2004―2007)和“關鍵設備故障預示與運行安全保障的新理論和新技術”(51035007，2011―2014)以及4項國家自然科學基金面上項目；主持2項高等學校博士學科點專項科研基金資助項目“小波有限元理論與轉子橫向裂紋故障診斷的研究”（20040698026，2005―2007）和“優良特性多小波構造原理與機電設備復合故障診斷”(200806980011，2009―2011)；參加2項國家973項目“數字化制造基礎研究（2005CB724100, 2006―2010）”和“超高速加工及其裝備基礎研究”(2009CB724405，2009-2014)；負責20余項與企業合作項目。以第一完成人獲國家技術發明二等獎1項(2009年)、國家科技進步三等獎1項(1999年)和省部級一等獎2項、二等獎1項。授權發明專利6項。出版著作7部，350篇，其中SCI收錄72篇、EI收錄100篇，論著被國內外引用3613次。

篇（4）

通過提煉斯坦福大學人才培養方法的精髓，結合我校產學研發展思路，提出了基于學科型公司的直接面向企業需求的“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，即以實踐活動為中心的“三引”人才培養方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。

1.問題引領的學習方式

傳統的學習方式往往以教師對問題的描述為基點，傳授問題解決之道。對于基礎性教育中所探討的問題，傳統教授方法可以起到較好的學習效果，但是對于專業性較強的高等教育，學生沒有對專業問題的直觀認知，教師簡單的問題描述很難讓學生真正理解問題的本質，那么所謂對問題解決之道的理解也就浮于文字。因此，以直接面向市場需求的學科性公司為實踐平臺，嘗試讓學生在實踐活動中發現問題，然后再回歸課程中學習問題的解決辦法，繼而在實踐中解決問題，形成問題引領的學習方式，即強調以問題為基點、活動為載體，實踐中學習、研究、提升。

2.項目牽引的實踐活動管理方法。

充分利用學科型公司資源，對學科型公司的產品研發、設計、生產中的問題進行細分凝練，形成適合于大學生教學的小型項目，并與優秀本科生培養項目、省和校級大學生實踐訓練計劃項目、學校開放課題、暑期實踐課題、畢業設計課題等實踐環節相結合，為學生創造項目牽引的實踐機會，通過項目引導掌握實際項目的流程管理方法、技術開發流程、團隊協作機制等，使學生在真實的情境中主動去探索與解決問題，鍛煉學生的實踐工作能力和團隊協作精神。本專業近5年來，累計承擔江蘇省大學生實踐創新訓練計劃8項，18項共89人的學校開放課題，以企業項目為載體累計完成近200余人的畢業設計課題，45人的機械工程及自動化專業暑期社會實踐活動。

3.團隊指引的教授形式

本專業從“機電結合”的專業特征和合作精神的培養出發，實行團隊指引下的教授模式，強調以團隊形式開展各項活動。首先從師資隊伍入手，由具有不同專業背景的教師組建學緣結構復雜的團隊，協同指導綜合性課程設計、畢業設計及研究生學位論文等綜合性環節，真正實現“機電結合”的專業人才培養目標。聯合我校學科型公司（南京工大數控科技有限公司）聯合申報成功江蘇省大學生實踐教育中心，由6名企業全職人員和6名教師組建了數字化制造及測控技術指導教師團隊，結合公司的研發、設計項目，協同完成畢業實習、畢業設計、部分課程認知實踐、學校開放課題、省和學校實踐訓練計劃、暑期實踐等實踐教學任務。其次，以教師團隊的突出表現熏陶學生的團隊合作意識，鼓勵組隊參加實踐與學科競賽，鍛煉學生協作能力，實現共贏。開設“團隊項目與環保技術”課程，以環保技術為中心組織理論知識和實踐任務，學生以團隊方式完成實踐任務，每個成員各司其職，最后合作撰寫一份項目報告，并以PPT方式由全體成員分部分進行成果展示。通過該課程的學習，一方面使學生提高環保意識，將環保技術融入設計中；更重要的是通過團隊完成工作任務，綜合應用相關技能和知識，鍛煉學生的團隊協作能力和解決問題的能力。

4.具有豐富工程背景的師資隊伍

組成具有高水平工程實踐能力的教學團隊，以便保障“三引”人才培養方案的順利實施，是實現“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式的根本。國內更多高校強調教學與科研的結合來體現應用型教學團隊的構成，科研項目完成水平更多反映了教師隊伍的研究能力，而并非工程實踐能力。本專業以具有相同專業背景的本校教師創立的學科型公司為依托，直接面向市場產品設計需求，進行教師工程實踐能力鍛煉。結合省、市、區教授博士進企業活動，年輕教師以項目負責人、技術負責人、研發工程師身份直接參加學科型公司的產品研發、設計與生產，部分青年教師已成長為學科型公司技術帶頭人和骨干，扎實的工程背景使得人才培養的方向更貼近社會的需要。

二、實施成效

形成了“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，即以實踐活動為中心的“問題引領的學習方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養方案和具有豐富工程背景的師資隊伍。充分利用我校學科型公司的優勢資源，以問題為基點，以項目為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習。培養學生獲取知識和運用知識的能力、團隊工作能力、與人溝通和交流的能力以及創新的能力。并建立了具有可操作性、實用性和示范效果的，在“課堂理論教學”和“基地實踐教學”間互動的機電工程應用型人才教學方法，即實踐中發現問題，課堂中學習問題的解決之道，繼而在實踐中解決問題。提煉出優質課程教學活動流程：問題引導、課堂教學、實踐互動、反思深入。通過5年來的實踐，成果喜人。

具有豐富工程背景的師資隊伍初具規模，專業教師中近50%的教師在學科型公司結合自身研究方向開展工程能力鍛煉，并逐漸成長為學科型公司的骨干，1名教師受聘公司技術總經理，1名教師受聘公司總工程師，1名教師受聘公司副總工程師，2名教師受聘公司技術專家。豐富的實踐背景有效反饋到應用型人才的培養，出版實踐性教材5本，3名教師獲得校社會實踐先進個人，4人獲畢業設計優秀指導教師稱號， 1人獲校青年教師授課競賽一等獎，1人入選2012年江蘇省高校“青藍工程”骨干教師培育計劃。

本科生培養成效顯著、團隊意識強、綜合素質高、特色鮮明。獲得“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽機械類團體二等獎1項、個人一等獎2項、個人二等獎11項及優秀指導教師獎1人；獲得華東區CAD技能大賽機械類團體一等獎1項、個人一等獎1項、個人二等獎9項、個人三等獎4項；指導的畢業設計獲全國過程裝備設計大賽優勝獎1項；獲江蘇省大學生工程訓練綜合能力競賽團隊三等獎1項。畢業生受到大型知名企業青睞，一次就業率達到96%。同時也吸引越來越多的學生報考本專業本科生和研究生，本科錄取分數一直保持全校各專業前列，2013年研究生報名與招生人數比7：1，達到歷史最好水平，生源質量逐年提高。

研究生培養也卓有成效，培養的研究生實踐能力強，學術水平高，獲校優秀博士論文2篇，獲江蘇省研究生三好學生1人，獲中國寰球特等、巴斯夫、中圣、蘇州工業園獎學金等各類社會獎項10余次。畢業不足1年，部分畢業研究生已升任企業總工藝師、部長等高管職位。

三、結論

本文提出的“斯坦福式”機電工程應用型人才培養模式，以實踐活動為中心，實行“問題引領的學習方式、項目牽引的實踐活動管理方法、團隊指引的教授形式”的“三引”人才培養方案，建立了具有豐富工程背景的師資隊伍，符合當前我國對應用型人才培養的需要，順應卓越工程師培養計劃，成效明顯。總之，“源于問題，啟于實踐，團隊互助，能力提升”，切實實現“學以致用，用以促學”，是應用型工科大學學生培養的根本方法。

參考文獻：

[1]胡天鏈，戴馨，王姮.小團隊項目制在自動化專業創新教學中的探索與實踐[C].2007年中國自動化教育學術年會論文集，綿陽：2007.

[2]高宗澤，蔡亭亭.斯坦福大學的人才培養模式及其特點[J].外國教育研究，2009，36（3）：61-65.

篇（5）

中圖分類號：S624文獻標識碼： A

Several improvment ofGuarantee ability for Perfuming and charging equipment

Zhao mei-sheng

1、LingLingcigarette factory hunan tobacco industry CO.LTD

Keyword:Controloftemputure , Prevent errors, Quality

Abstract:Improvement forthedefectof Perfuming and charging equipment.Improve the controlabilitywith improvementofcontrolmode.Improve theequepmentability of Prevent errors.To achieve the purpose of Prevention of quality accident

前言：現在煙草行業香料廚房系統，加熱罐較多的采用夾層加熱溫度控制的穩定性有待提高，設備無防錯的功能。我們為提高此系統的工藝保障能力進行了針對性的研究，提出并實施相應的改進措施。

一、容易發生的問題

1、糖料的配置與貯存過程需要保持60℃左右的溫度，為保持此溫度要設置一套升溫與控溫系統。現系統是采用蒸汽夾層加熱的方式，這種加熱的方式具有升溫快的特點，但由于夾層中的蒸汽繼續與罐體進行熱交換，導致很大的升溫慣性。從而導致溫度超過工藝允許的±5℃允差范圍。

2、現場操作人員由于失誤或疏忽導致加香加料的比例設置錯誤，糖香料的牌號與現場生產的牌號不一致導致批次牌號施加了錯誤的糖香料，從而導致批次性材料報廢，造成重大的損失。

二、改進措施

1、溫度控制的技術改進及效果驗證

針對溫度控制超差的問題，目前我們的控制模式有兩種，一種是通過蒸汽盤管對貯存罐加熱，一種是通過罐體夾層直接通蒸汽加熱。這兩種模式各有利弊，通過蒸汽盤管對罐體加熱效率低，但穩定性好。通過罐體夾層加熱效率高，但溫度控制不穩。為了既保證效率又能控制穩定，我們選擇夾層加熱的罐體進行溫度控制改進，具體做法在接近溫度設定值時（一般差兩度左右）關閉加熱蒸氣，同時通過控制球閥向夾層注入壓縮空氣，將夾層中的蒸汽吹出，達到溫度控制穩定的目的。如果夾層中的蒸汽沒有有效排出，通過熱交換將有較大的溫升（料液不超過一半液位時表現更為明顯，達到10℃左右）具體見改進示意圖與溫度控制效果對比表。

A : 壓空吹掃溫度控制示意圖

B：料液貯存罐改進后，料液溫度變化數據跟蹤如下表

日期 料液溫度變化（℃） 備注

3月2日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月4日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月6日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。

3月9日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月11日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月13日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。

3月16日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月18日 1～3 深度保養后開機，對料液進行升溫。

3月20日 2～4 單休卡料，料液液位偏少。

3月25日 2～4 月底卡料，料液液位偏少。

注：改進前，深度保養后開機，對料液進行升溫，料液溫度變化3～7℃；單雙休卡料或月底卡料，料液液位偏少，料液溫度變化4～10℃。

2、防呆法的技術改進

操作人員在操作過程中，或多或少受情緒和精神狀態的影響，于是在操作過程中使操作人員象使用傻瓜相機一樣得心應手。我們總結了幾種操作人員參數設置錯誤可能導致的質量問題：

1）調制罐或貯存罐的溫度設置錯誤，有時操作人員由于數字或小數點按錯導致溫度超標，我們通過軟件按照工藝參數進行識別，超過工藝參數設定范疇參數設置無效，并在界面上予以提示，達到防錯的目的

2）對現場牌號與使用糖料牌號不一致可能造成的批次糖料使用錯誤，因為現場牌號與中控系統是一致的，但香料廚房的貯存罐的選用是人為操作的，如果選罐錯誤，那么整批煙葉都錯加糖料，我們通過遠程數據的傳送，將現場的牌號與香料廚房的貯存罐牌號進行對比，如不一致則出現報警，在沒過料之前將現場設備停止。調制罐調制好后輸送料到貯存管進行牌號對比，如貯存罐有料并有牌號且不一致則不能輸送到貯存罐。

3）各牌號的加香加料比例不一致，如操作工疏忽可能比例設置錯誤導致加香比例錯誤。為防止此類問題，根據工藝控制要求比例與品牌捆綁，如選擇牌號比例不對，則會報錯，此段設備則不能運行。

三、結論

1、通過對罐體加熱系統的改進，很好的解決了原系統升溫慣性的問題，提高了溫度控制穩定性問題。

2、通過對防錯軟件的開發，徹底杜絕了操作工出錯的可能性，防止了質量問題與事故的發生。提高了糖香料廚房設備對質量控制的保證能力。

參考文獻

篇（6）

Comparison of engineering educations between Chinese and British universities and thinking about training of innovative talents

Zhang Jun

Jimei university, Xiamen, 361021, China

Abstract: The comparison of engineering educations between Chinese and British universities was carried out. The training mode of innovative talents was discussed and some suggestions were proposed, according to characteristics of teaching of British universities in engineering and my own teaching situation.

Key words: engineering education; comparison; innovative talents

受國家留學基金的資助，筆者有幸于2006年在英國University of Newcastle upon Tyne大學進行為期1年的訪問合作。在這期間，利用閑余時間對該大學工科專業教學活動的各個環節進行了調研，也認真聽了多節本專業本科生及研究生的課程，進行了課堂教學觀摩比較。同時，也走訪了Cambridge University，Nottingham University等其他幾所知名大學，調研了他們的教學情況，對中英高等工程專業的教育理念、人才培養模式及教學改革等方面進行了一些比較，并對工科專業創新人才的培養進行了一些淺顯的思考。

1 英國大學的一些特點

1.1 學位及學制

英國大學學位包括學士、碩士及博士學位。本科大多數為三年制(少數地區大學本科為四年，如蘇格蘭一些大學)。碩士分為授課式碩士(Taught Course)和研究式碩士(Research Course)，授課式碩士學位課程以教學為主，主要是課堂講授，專題討論，考試及畢業論文等，一般為1年。研究式碩士主要以課題研究為主，學生在導師的指導下，選定研究課題并展開研究，時間一般為1～2年。博士主要是研究式的，學生在導師的指導下對某一課題進行獨立研究，并完成博士論文，時間一般為3～4年。英國碩士研究生教育體制具有一定的靈活性，授課式碩士可以滿足那些在本科階段后希望能在知識上進一步深化、但不愿意以后發展成為專業研究人員的學生的愿望，而研究式碩士則為那些以后希望從事專業領域研究的學生提供準備，這些學生往往轉化為博士。

1.2 導師制

英國作為現代大學的發祥地，高等教育有800多年的歷史，其在人才培養上的一個突出特點就是導師制[1]。每位教師作為2～3名學生的導師，有的大學每位教師帶5～6名學生。每周導師都會安排半天或1天的時間與學生進行一對一的會面，回答學習上的疑難，師生之間進行平等的爭論，學生可以挑戰教師的權威。導師制注重培養學生的自學能力、動手能力及創新能力，通過導師的言傳身教使學生養成批判地思辨、求證及創新的能力意識。導師制的好處在于導師對學生的學習情況及特長興趣等了如指掌，可以因材施教。

1.3 開放性及國際化

歐美國家高校的另一個突出特點就是開放性及國際化，教師及學生來源、學派關系、思想表達等方面呈現出開放的特征。如University of Newcastle共有學生17 000多人，其中就有4 000多海外學生，約占總學生數的24%，筆者所在課題組有5名教師，2名博士后，其中1名教師來自俄羅斯，1名博士后為荷蘭人，另外，還聘有挪威一所大學的教授為兼職教師。當然這種情況有其經濟、文化語言上的優勢(如英語在國際上的通用性、歐美國家經濟發達等)，但從另一方面也說明了他們的文化包容性以及學術上的開放自由性。另外，這種開放性還體現在廣泛的交流合作上，大學內部各學院之間、大學與大學之間、大學與工業界、大學與社區之間以及與海外大學之間在教學、科研、管理的各個層面都有著廣泛的合作與交流。如筆者所在的研究組就與德國、美國、日本及瑞士等許多大學和研究院有著廣泛的科研合作，筆者的合作導師還和意大利及印度的大學聯合培養博士生，研究組內的所有教師每年都會參加各種形式的國際學術會議。 幾乎每年也都有來自其他國家的訪問教授或客座人員來研究組從事合作項目研究，筆者所處的學院每周三都有教師或研究人員(本院、本校、外校或國外)作學術報告。正是這種開放性、交流與合作性才使學校更富有生機，也更具競爭力。

1.4 工科專業教學上的一些特點

英國是個傳統的工業強國，在大學工科專業教學上有自己的一些獨特之處，大致體現在以下幾個方面。

1.4.1 分層次、分類型的多樣化培養模式

在學位類型、專業方向、課程教學上都體現出明顯分層次、分類型的多樣化培養模式上。如研究生分為授課式、研究式類型。專業也根據學生興趣而有不同方向，如Newcastle大學機械工程專業分微機電、生物工程、設計及制造等不同方向。在課程教學上，也分階段及層次進行。如Newcastle大學機械工程的工程數學、材料科學等課程都分2個階段，在不同學年進行教學，這樣可以滿足不同專業學生的要求。這種分層次、分類型的多樣化培養模式為學生提供了廣闊的發展空間。

1.4.2 實踐性強

在工科專業學生學習中，30%～60%的課程內容為實驗課、課程設計、工程設計等，這是教學內容最核心的部分，其作用不僅僅是鍛煉學生的動手能力及實驗技能，更重要的是鍛煉學生自主解決實際工程問題的能力。一個實驗或設計題目往往要用到很多學科的知識，為了完成題目，學生就要自學很多知識，進行實驗方案確定、數據采集、數據分析及實驗結論、完成實驗報告等。

1.4.3 教學內容新，信息量大

英國大學很少有材，教師在教學內容上有較大的自主性。有時上課往往采用很多教材及文獻，教學內容更新較快，教師往往會融合一些自己的學習及科研心得在里面。

1.4.4 教學及考核形式多樣化

教學上有課堂講授、分組討論、專題講座、輔導課、課程設計等多種形式，其中課堂講授所占比重不大，更多的是分組討論、專題講座、輔導課。教學過程輕松自由，注重學生的廣泛參與及調動學生的自主學習精神。在考核方式上也體現出多樣化，如綜合性作業、論文、口試、演講等，其中論文、口試及演講占較大比重。

2 有關創新人才培養上的一些思考

2006年，國家制定了三大戰略和三大規劃，即《國家中長期科學技術發展規劃綱要(2006-2020年)》《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》，目標中都明確提出高校要培養更多的創新型人才，要把我國建設成為創新型科技強國。以下結合自己的教學實踐及所了解的英國工科教育特點談談自己的感想。

2.1 有關創新性人才的理解

實際上我國從20世紀80年代中期開始倡導培養創新型人才。2006年，在國家中長期發展規劃中明確提出“培養創新型人才，建設創新型國家”。許多學者給出創新性人才的定義[2]，如“所謂創造型人才，是指富于獨創性，具有創造能力，能夠提出、解決問題，開創事業新局面，對社會物質文明和精神文明建設作出創造性貢獻的人。這種人才，一般是基礎理論堅實、科學知識豐富、治學方法嚴謹，勇于探索未知領域，同時又具有為真理獻身的精神和良好的科學道德”。再如“創新型人才，是既能繼承前人的知識和成果，又能超越前人的成果，能創造性地分析問題和解決問題，具有首創精神的人才”。這里更多地強調了人才的創新意識、創新思維及創新能力。對于創新性人才，國外沒有專門地提及。英國大學對培養“人才”的定義是“學會思考、推理、比較、辨別和分析，情趣高雅，判斷力強，視野開闊的人”。牛津大學校長魯卡斯要求大學培養的人才“要有很高的技術，非常寬的知識基礎，有很強的個人責任感、革新能力和靈活性。個人能夠不斷地獲取新的技術以適應其需要”[2,3]。對比可以看出，國外對人才除了有創新能力的要求之外，還強調所應具有的知識體系、個人品德及對社會的責任感等。蘋果公司創始人喬布斯說過：“最永久的發明創造都是藝術與科學的嫁接。”誰都不否認喬布斯是一個創造天才，他不但是個技術天才，本人也有多方面的愛好，他崇尚東方的佛教，他還具有很高的藝術潛質。正是由于他身上的多種文化素養及資源才使得他不斷迸發出創造的火花，也成就了蘋果的輝煌。因此，知識體系、個人素養及人文品質也應是創新性人才不可或缺的要素。

2.2 自由開放的學術氛圍

自由開放的學術氛圍是培養創新人才的沃土，與美國及其他歐洲高校一樣，英國高校普遍具有較高的國際化程度，當然這種情況有其經濟、文化語言上的優勢(如英語在國際上的通用性、歐美國家經濟發達等)，但從另一方面也說明了他們的文化包容性以及學術上的自由性。文化層面的問題不是我們所能探討的，但良好的學術氛圍，來自不同國度的學者能在一起探討學術問題，能深入交換自己的觀點和對某一問題的看法，這時所有人沒有任何身份上的差別，教授、研究助理、學生在討論學術問題時都是平等的， 這種氛圍確實對研究者和學生有一定的吸引力，也更容易產生創新性的火花。所以，如何在大學內營造一種良好的文化氛圍與學術氛圍，對一所大學而言是極為重要的。

2.3 課程體系及教學方式改革

筆者來英國之前一直認為中國學生的基本理論要比國外學生扎實。來英國之后專門比較了一下中、英學生的學習情況及對所學課程的掌握程度，發現實際情況并非如此。英國學生普遍對所學課程的基本概念、基本理論要比中國學生掌握得深入透徹，他們對某一種理論(或公式)的來龍去脈及該理論的適用情況非常清楚。他們推導公式非常嚴謹，推導過程非常清楚，邏輯性很強。對這一現象筆者開始非常困惑，因為從中、英學生的學習年限上，中國學生占有很大優勢，如英國大學上3年、研究碩士以及博士基本沒有課程學習，只是做課題，而中國大學上4年，碩士、博士還要修很多學位課程。所以，中國學生的課程學習時間遠遠多于英國學生，為什么還會出現這種情況？筆者后來，仔細觀察和分析，并和一些英國教師交流后認為主要有這樣一些原因：(1)中國學生課程學習時間雖然長，但非專業課程占去很多課時，如中國學生要在英語學習上花費很多時間(對于本科生，很多學校的英語課程占總學時的1/4～1/3)，另外很多國內大學過于注重市場效應，開設很多計算機等應用性課程，而學生為了畢業能找到好的工作，將很多時間都用于英語、計算機等專業和技能的學習上。這樣算來，中國學生花費在專業課程上的學習時間其實比英國學生少。(2)由于國內各大學最近幾年普遍擴招，使師生比遠遠小于英國大學的師生比(如筆者目前研修的紐卡斯爾大學師生比約為1:12，有的大學甚至達到1:9，而國內大學為1:16～1:18)。在紐卡斯爾大學，常常能看到一個教授在辦公室輔導1～2名本科學生，而在中國這種情況很少，教師平均花費在每名學生身上的輔導時間極為有限，而且很多知名教授很少出現在本科生的教學課堂，這必然造成教學質量下降。(3)在教學方法及課程設置上，英國教師的授課形式很多，如講授、分組討論、實踐，有些課程甚至在實驗室上，教師在講授一門課程的主要的概念、理論時，準備得非常充分，除了講稿外，還準備了很多相關的論文，講得也非常仔細，將理論的產生背景、推導過程以及應用情況介紹得非常詳盡，下課后還會推薦很多相關論文及資料讓學生閱讀，而對于課程的非重要內容很少講授，完全讓學生自學，當然教師會提出一定的要求。課程考試的方式也很多，有筆試、大作業、論文、還有口試。記得筆者的合作導師辦公室有一塊黑板，他講授的課程結束時，所有學生都要在他辦公室一個一個將他們的大作業在黑板上給他演示。在課程設置上，英國學生的實踐環節很多，很多本科生都能自由進入實驗室，根據自己所學理論自行設計一些實驗方案，進行一些綜合性實驗，這進一步加深了學生對基本理論的理解，也了解了這些理論的應用。另外，英國學生參加課外科研活動的機會很多，除了參加一些教師的科研項目外，也可以申請學生科研課題，并且有機會得到大學或一些公司的資助。當然還有其他一些原因造成中、英學生的差距，這里無法一一細說。除了一些客觀原因之外(如教育經費投入、英國學生的語言優勢等)，筆者覺得我們在現有條件下至少在如下方面可以做一些改進：(1)合理、科學地設置課程，避免短期的市場效應，保障專業課程的學習

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時間。隨著大學教育國際化、科技交流的日益增多，英語學習也確實很重要，提高英語教學效果不一定要占去如此多的學時，而應該在實效性上下工夫。(2)為了提高學生的動手能力，很多大學工科專業都增大了實踐教學的比重(如增加實驗項目、課程設計等等)，這當然是必要的，但更重要的是如何提高實踐教學的質量及效果。如何使得學生能夠獨立完成查閱資料、擬定實驗方案、選定實驗方法、擬訂實驗步驟、分析系統性能、設計系統結構參數、構建或自行設計、制作實驗平臺并實際操作運行等實驗的全過程，同時形成完整的實驗報告。整個實驗過程不應僅僅局限于學生動手能力的提高上，而應使學生能夠具有獨立解決實際工程問題的能力，形成良好的工程設計素養。(3)在課程教學及考核上，應給教師一定的自由度，盡可能多樣化，注重培養學生對某一問題的獨立思維及辨別能力，使學生的自我學習、獨立思考、動手能力及創新能力得到綜合發展。(4)國內有一些大學也開始實行導師制，這當然也是創新人才培養的一個很好的嘗試，但這不應該只是形式上的導師制，學校應該提供相應的配套資源，如提供場所及經費，明確導師的權利及義務，導師也不應只是學業上的導師，還應對學生的道德形成、個人素養以及人生規劃起到積極的表率作用。

3 結束語

有關創新性人才的培養是一個很大的課題，對高校而言，也是一個長期的工作。如何借鑒國外經驗，結合自身特點，探索適合我國工科教育特色的人才培養途徑，仍需要高校及教師不斷探索人才培養規律，深化教學改革，才能最終形成適合自身發展的創新人才培養模式。

參考文獻

篇（7）

對初次出國的人來說，除了強烈的新鮮感，還有對新環境的困惑和不適應。如何盡快融入新的學習和生活狀態幾乎是每個留學生在異國求學的第一門必修課。語言障礙往往是初出國門的學子面臨的最大問題。相對于在英美國家留學而言，這個問題在歐洲的德國、法國等西方國家中更為凸顯。由于我在德國的研究學習沒有德語要求，我在國內的時候并沒有把德語當成一個很重要的預習項目，大以為學好英語就可走遍天下。出國前，我在國內的歌德學院“臨時抱佛腳”式地學習了80學時的初級德語，來到德國之后才發現這點德語實在是起不到什么作用。

最開始的那段日子是最難熬的，日常生活中的簡單交流我尚可勉強應付，但工作時就力不從心了。在研究工作中，德國同事雖然能講一口流利的英文，但往往更愿意與我講德語。尤其在研究小組開會，導師和其他同事介紹研究進展和研究計劃時，聽得我一頭霧水。我的導師年紀比較大，英語不是很好，更愿意用德語與我交流。更為嚴重的是，平時我需要閱讀大量與我研究課題相關的德文文獻。漸漸地，我意識到德語是我求學道路上的巨大障礙。

亡羊補牢，為時未晚！我認識了一些同是公派留學的前輩，在他們的幫助下，我進入大學開辦的語言班開始重新學習德語。通過持續高密度的德語課學習，我漸漸能順暢地與德國人交流，并能夠閱讀德文文獻了。最后，我突然發現，我竟然可以完整地讀完一本德文的博士論文了。

德國人――枯燥的愛聊天者

日子一天天地過去，我在德國的學習、工作和生活慢慢步入正軌，上午上德語課，下午去研究所上班，晚上回家做飯，每天按部就班地學習、生活。然而，在頭三個月的新鮮感消失殆盡之后，我開始對異國生活產生不滿。

在一個完全陌生的環境，面對完全陌生的人群，完全獨立地面對來自學習和生活的壓力，為模糊的目標獨自前行。這是一段看似浪漫，實則艱辛的苦行僧之旅，而這種艱辛很大程度上又是來自于一種莫名的寂寞。真如圍城一般，這是尚未踏出國門的同學無論如何也難以理解的。在他們看來，國外有不同的風土人情、人文景觀和異國文化，生活必然是豐富多彩的，何來寂寞之論呢？殊不知，這些只是生活中很小的一部分。

德國的日常生活對一個中國人來說，其實是很無聊的。德國人最習慣的娛樂活動就是開Party。德國人的Party說白了就是聊天，通常由主人邀請10～20人到家中，提供一些自助的食物和啤酒，然后就三三兩兩地開始了馬拉松式的聊天，經常可以從晚上八點持續到深夜。對于中國人來說，這種干喝啤酒干聊天的方式未免有些枯燥。而德國人則不然，記得有一次我即興翻譯了一段郭德綱的相聲，可愛的德國朋友們足足將這段笑話念叨了一年。

之后，我才知道，我的感受和大部分留學新生是一致的。國外的生活遠非想象中那么簡單和美好，在國外的求學壓力，遠比在國內的大得多。以前聽人說，國內的大學是“嚴進寬出”，國外的大學則是“寬進嚴出”。來到德國之后，我才理解國外大學是如何個“寬進嚴出”法。

“殘酷”的德國教育

德國的高等教育制度與中國的類似，也分為大學和職業學校兩種，大部分人都可以在高中之后選擇上大學。在大學的學習也相當自由，雖然規定了許多必修課和選修課，但學生還是可以自己選擇一個學期想上的課程數量和總數。考試需要提前預約，學生如果沒有考過某門課程的把握，可以選擇在本學期不參加該門考試。上課也很少有教授會像國內的老師一樣點名簽到，你甚至可以不去上課，只要你能學得好。只是有一條，所有規定的考試必須通過，不通過則必須重修。根據課程類型的不同，可以有1～2次重修機會，如果有任何一門重修不通過，則必須退學。退學的代價是，你在全德國任何一所大學內都不允許再讀該門專業。在這種情況，你只有兩個選擇：一是從頭再來，再讀一次大學，選擇另外一門專業；二是直接轉入職業學校。所以，德國的大學課堂里，往往在過完幾個學期后，人數就開始銳減，你身邊的人某一天就突然“神秘消失”了。這樣的中國留學生也不乏少數，他們所失去的不僅僅是大學的學位，更重要的是寶貴的時間。這種自由式的學習和高昂的失敗代價給予了留學生們巨大的精神壓力，需要他們獨自承受。在這種學習狀態下，失去了來自于父母、老師和同學們的督促，學習成為一項完全依靠獨立和自覺的任務。

苦盡甘來終不悔

篇（8）

中圖分類號:TG156文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)21-0005-02

在傳統的機械制造過程中,人們為了降低切削溫度、延長刀具使用壽命、改善加工質量和提高生產率,通常澆注大量的切削液。切削液在給人們帶來利益的同時,也帶來了一系列的負面影響,主要表現在如下三個方面:首先,切削液會造成環境污染,切削液在使用過程中揮發、飛濺及滲漏會造成生產現場環境惡化,使用完的切削液如未經處理或處理不當直接排放會污染水、土壤和空氣,影響動植物的生長,破壞生態環境;其次,切削液的購買、管理、使用、處理及廢棄排放需消耗大量的能源和資源;再次,危害工人健康。目前廣泛使用的切削液或多或少都含有對人體有害的化學成分,例如亞硝酸鹽、鉻酸鹽、氯化合物等。在高速或重載切削條件下,切削液破碎、汽化或發生化學反應,形成煙霧,釋放有害氣體和油霧,使得車間內空氣污濁,引發操作工人肺部與呼吸道的多種疾病,甚至是癌癥。面對降低成本,改善條件和保護環境的要求,“綠色切削”越來越受到人們的青睞,其中最小量技術MQL應用最為廣泛,是現代高新技術發展趨勢之一。

一、MQL技術的作用原理和特點

MQL切削技術的實現原理是利用噴嘴將壓縮空氣和微量的環保型切削液混合霧化后噴射到加工區,對加工區提供精確量的懸浮微粒,即懸浮微粒的直徑被保持到精確公差范圍內以保持最佳潤濕和屬性,對刀具和工件進行冷卻,減小刀具和工件之間的摩擦,抑制溫升,提高切削性能,如圖1所示。MQL加工技術,具有一系列優越性:(1)MQL技術所使用的切削液用量極少,一般為0.03～0.2L/h,而一臺典型的加工中心在進行傳統澆注式切削時,切削液用量高達20～100L/min,為MQL切削液用量的幾萬倍左右;(2)MQL技術所使用的切削液為環保型切削液,減少對人員和環境的危害;(3)切屑上幾乎無油,清潔和干凈的切屑經過壓縮還可以回收使用,不會污染環境。加工后的工件上附著的油很少,簡化工件清洗工序,或大幅度延長清洗劑的壽命;(4)省去消耗大量能耗的冷卻循環系統;(5)不需要切削液管理;(6)安裝方便;(7)提高生產率和加工質量。綜合考慮加工成本、生產效率、環境保護和勞動者健康等方面,MQL是一種綜合優化的切削加工方法。

二、MQL技術的研究和應用

20世紀90年代,美國W?Donald等學者對切削加工中有關切削液的適量問題進行了研究,在滿足加工要求的條件下,對切削液的濃度、工件材料、刀具類型等進行觀察,并對切削力、刀具磨損和表面粗糙度進行分析,得出了最適當的切削液用量。近十幾年來,在各國學者和工程師的努力下,MQL技術得到了深入的研究和廣泛應用:

巴西的Durval U.Braga等學者對鋁-硅合金A356進行了鉆削試驗,比較傳統澆注式切削(切削液:濃度4%的乳化液,流量:2.4m3/h)和MQL切削(切削液:礦物油,流量:10mL/h,空氣壓力/流量:4.5×105Pa/72m3h-1)的加工效果。MQL可以獲得比傳統澆注式切削更小的表面粗糙度,相同的刀具壽命。

ELID(Electrolytic In-process Dressing)是一種超精密鏡面磨削技術,日本的Y.Pan等學者為了減少磨削液對環境污染的影響,將MQL技術應用于ELID磨削中(磨削液流量:49mL/min,

27mL/min,6.4mL/min,空氣壓力:0.2MPa)。結果表明,通過MQL可以實現穩定環保的ELID磨削。

美國的C.Ju等學者對MQL的加工經濟性進行了研究,與傳統澆注式切削相比,MQL可節約20%的制造成本。

在傳統鉆削鋁-鈦多層復合板時,由于鉆削切屑的摩擦磨損作用,會導致鋁板孔呈喇叭形,質量難以保證。我國王成勇等學者將最小技術應用于鉆削多層復合板,結果表明,MQL技術能保證孔的加工質量。

三、MQL技術的關鍵點

(一)MQL噴霧系統

要進行MQL切削加工,其前提是配置相應的MQL切削液噴霧裝置,簡單地說,就是精密控制切削液量的噴液裝置。目前世界上主要應用兩種供液系統,每種系統分別有兩種形式,如圖2所示。(1)外置式供液系統:將切削液送入高壓噴射系統并與氣體混合霧化,然后通過噴嘴將霧滴尺寸達微米級的氣霧連續不斷地噴射到切削區,對刀具進行冷卻和;(2)內置式供液系統:通過主軸和刀具中的孔道直接將冷卻氣霧送至切削區域,進行冷卻和。根據加工需要,可將兩種冷卻方式配合使用,以獲得最佳冷卻效果。

在應用外置式供液系統時,切削液霧滴性質隨噴嘴與切削區方位、距離的不同而不同,進而影響切削加工質量。從噴嘴中噴出后的切削液霧滴顆粒在運行到切削區的過程中受到氣體宏觀流動和湍流脈動的強烈影響,從而不斷地與周圍流場進行質量、動量和能量交換,使得其運行速度和顆粒大小不斷地發生變化。如果噴嘴對準前刀面,霧滴逆著切屑流動的方向注入,滲透效果不佳。如果噴嘴對準后刀面,會受到后刀面處負壓區氣流場的卷吸作用,使切削液進入切削區較為容易。如果噴嘴對準刀刃兩側,會受到切削區周圍氣流場的有利載入作用,也可以取得良好的加工效果。因此,在實際切削加工過程中,噴嘴通常應位于后刀面或刀具側面處。此外,噴嘴距切削區的距離也是影響加工效果的一個重要因素,霧滴從噴嘴噴出后到達切削區,與刀具、工作接觸,出現噴霧撞壁現象。如果噴嘴距切削區距離過短,霧滴撞壁速度過高,則易反彈,不利于滲透,如果距離過長,霧滴撞壁速度過低,不能沖破切削區周圍氣流場的阻礙,也不利其進行切削區。只有距離恰當時,霧滴的速度和大小適中,切削液才能沉積在壁面進而滲透,才能起到良好的冷卻效果。

當鉆削、鉸孔和攻絲等長度/直徑比較大時,使用內置式供液系統比較合適。不管刀具的位置如何,刀刃上不斷有切削液的供給。正因為如此,內置式供液系統適用于不同尺寸的刀具。在深孔鉆削中,大的長度/直徑比使內置式供液系統成為絕對必要。但是當刀具或工件轉速較高時,切削液霧滴易粘在管壁上,并不能到達切削點。此時,可采用雙管道系統或將主軸內霧液通道改為非回轉結構,以抑制離心力的作用。

(二)MQL切削液

應用于MQL加工的切削液與傳統澆注式加工的切削液有著本質的不同,MQL中所使用的切削液除了應具備傳統切削液的冷卻、、清洗、防銹等功能外,還應具備無毒、不傷害操作者、不污染環境及不容易腐敗變質等性能。其可生物降解性、氧化安定性、儲存穩定性、冷卻性等指標均遠遠優于傳統切削液。目前MQL切削加工中常用的切削液為合成酯和植物油。

(三)切削液的最佳用量

應用MQL技術是在保證有效的前提下,盡可能減少切削液的用量,提高切削液利用的有效性。因此,切削液用量的確定是MQL技術中的核心問題。切削過程中的屬于邊界,邊界的效果與油量密切相關。對切削區進行有效,并不是切削液越多越好,而是存在一定的量值范圍,目前在實際應用通常切削液用量通常選為0.03～0.2L/h。

(四)切削用量

在切削過程中,切削液要起到有效的作用,切削液所形成的邊界膜必須保持一定的溫度。邊界膜的強度受切削區的溫度、載荷、化學變化多種因素影響。當切削區的壓力、溫度、摩擦副的相對運動速度超過了一定的范圍,則邊界膜不斷磨損、破裂并脫落,失效,摩擦副處于無的干切削狀態。因此,要保證的有效性,必須使切削區的溫度、壓力控制在一定的范圍內,而切削區的溫度、壓力反過來又受到切削液的冷卻效果、工藝參數的選取的影響,這也就是說切削區的溫度、壓力與切削液的冷卻效果、切削參數的選取相互牽連,相互制約。由此可見,要取得良好的切削效果,切削用量的選擇十分重要。實驗研究表明:在MQL中,較高的切削速度,較低的進給速度,較小的切削深度有利于良好的表面質量。

四、結語

MQL技術可以用極微量的切削液代替傳統的需澆注大量切削液的澆注式切削,減少與切削液相關的費用和工藝,保護環境和工人健康,實現綠色加工,它將是現代高新技術的發展趨勢之一,在制造業具有廣闊的工程應用前景和良好的社會經濟效益。

參考文獻

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[6]陳日曜.金屬切削原理(第二版)[M].北京:機械工業出版社,1994.

篇（9）

殷建華教授的人生經歷了曲折、艱苦和成功的喜悅。殷建華教授出身于湖北省崇陽縣白霓鎮。白霓鎮是鄂南因橋而興的湖北古鎮,歷史悠久,源遠流長,明嘉靖四十年(1561年)邑商熊白霓為方便百姓,捐資建橋于高堤河上,為銘善舉,故以“白霓”命名,至今已有四百多年歷史。白霓文化深厚,景觀璀璨,是中國民間藝術――提琴戲之鄉,廣泛流傳民間敘事詩《鐘九鬧漕》的產生之地。1977年在該鎮大市出土的商代銅鼓,距今已有3000多年歷史,成為崇陽古代文明象征。1979年,治內出土的獸面紋提梁卣是青銅藝術瑰寶,鎮西南金城山上有宋太史黃庭堅讀書的遺跡――金城墨沼,為“崇陽古八景”之一。建于后唐和宋代的崇陽歷史上著名的水利工程石枧堰,遠陂堰,至今已越千年;三國時期,東吳大將陸遜曾屯兵金城山;清朝晚期,將士與清軍血戰歇馬山。建于明清時代的石板街,全長317米,青石路、朱大門、馬頭墻、斗拱楣,雕欄畫柱,檐牙高啄,古樸黃雅,巷道曲折,斬紉巳,是中華傳統民居之寶貴遺產。

殷建華教授小時候,在石板街上古色古香的居屋長大。他在鎮上就讀于白霓小學,1968年底隨母親李鳳儀和哥哥殷建國從白霓鎮下放到堰下鄉第一生產隊務農,便在這里上金城中學,之后去白霓高中上學,1975年高中畢業后回到堰下鄉第一生產隊。他在農村種過田,在大市渡槽工地當農民工,之后到青山第三級水電站工地指揮部當文宣員,直到1977年冬季參加“”后的第一次高考,考上重慶建筑工程學院(現并入重慶大學)。

刻苦學習

批判性思維 創新性實踐

殷建華在重慶建筑工程學院水港系讀航道與港口工程專業,以優秀的成績于1981年底畢業,同年考上中國科學院武漢巖土力學研究所碩士研究生。從師于中國著名的巖土力學袁建新先生、袁先生1948考入土木系――1952年獲學士學位。1956年入美國路易維爾大學土木系,1957年獲碩士學位并受聘于美國波音飛機公司任副工程師。1958年底,袁建新先生通過印度駐華盛頓大使館與中國國務院取得了聯系,他沖破了重重阻撓,終于經香港于1959年元月抵達祖國。

殷建華在導師袁建新教授的指導下,順利完成了他的碩士論文《土的非線性剪脹應力-應變模型》。他指出了當時非常流行的用于土石壩和地基有限元分析的鄧肯-張非線性應力-應變本構模型中的缺點:此模型不能描述土的剪脹性和剪縮性。由此,殷建華提出了新的土的非線性剪脹應力-應變模型,作了試驗驗證,并將新的模型用于土石壩和巖土工程限元分析計算分析。

碩士畢業后,殷建華留在武漢巖土力學所工作,任助理研究員。作為“”后培養的第一批碩士生和年青研究人員,他參加了“”后的第一次全國土的剪切強度與本構關系會議。會議在湖北省武當山附近的老河口市召開。在會上,殷建華組織青年論臺,積極發言,受到老一輩的歡迎與肯定。

1986年9月,殷建華通過考試與挑選,得到中國科學院的獎學金,被公派到加拿大曼尼托巴大學土木系攻讀博士學位。在曼尼托巴大學他所有學的總共6門課,取得3個A+和3個A的優秀成績,是班上第一名。由此,他得到大曼尼托巴大學外國學生獎學金。他的博士學位研究是在著名的James Graham 教授指導下完成的。James Graham 教授曾任加拿大巖土工程學會主席和加拿大巖土工程刊物的主編。殷建華博士論文題目是《土的時間有關的應力應變本構模型》。對于土的時間有關的應力應變特性的建模研究是一個活躍的有著長期歷史的研究領域。早期的研究得追溯到十八世紀的Maxwell的流變模型和Kelvin的流變模型,許多中國學者在這個領域上也作出了巨大的貢獻。但先前的工作或模型都有一些局限性。殷建華基于前人的工作、科學原理和對土的蠕變行為的基本理解,建立了一個新的一維彈粘塑性本構模型,即非線性流變模型,是對線性的Maxwell的流變模型重大發展。該模型描述了土在一維任意荷載條件下與時間有關的非線性應力應變關系。模型被試驗數據驗證并用于固結分析中。殷建華教授歸納和闡述了一個重要的土的蠕變特性,即土單元的蠕變率僅與應力-應變狀態有關,而與加載路徑(或加載歷史)無關。該模型在提出之后又進一步得到發展,得到了更廣泛的應用。他只用了3年7個月的時間便完成了博士學位課程與研究,取得博士學位。當時在土木系,他是最短時間內取得博士學位的研究生。

博士畢業后,殷建華博士在加拿大東海岸一顧問設計公司工作兩年多,后在一研究中心工作兩年,于1994年來到香港一顧問設計公司工作,1995年9月加入香港理工大學,從助理教授,副教授,到2002年成為正教授。

殷建華教授現成為香港屈指可數的專業人士、工程師。他的人生之路真實地寫滿了努力與奮斗!

人們都說,三分天注定,七分靠打拚。殷建華教授的人生恰如其分地演繹了這句話的含義,從而給我們一個有力地啟發――做事情也好,做學問也罷,最重要的是靠自己的努力,堅持選擇,并拿出堅持不懈的努力和奮斗的勇氣!

而這,對于當下那些在生活面前彷徨無助,甚至開始困惑于自己專業選擇的年輕學子們,尤其有值得思索的意義。

努力成材學貫中西

2004年7月19日。這一天,殷建華教授應邀回到他曾經讀碩士和工作過的中科院武漢巖土力學所,為該所科研人員和研究生作了一場題目為“巖土工程發展過程研究方法、經驗總結和個人體會”的學術報告。報告中,殷建華教授從土力學的發展過程、個人的求學經歷、生活家庭的變化情況等幾個方面向該所在座的師生們作了生動具體的介紹,并號召學生們抓住現在的好機會,努力學習,為國爭光。

作為香港理工大學教授,知名的巖土工程師,殷建華教授經常應邀前往各高校作學術演講或者學術報告,往往能夠在高校引起強烈的反響,達到增進友誼、擴大共識、合作交流與共同發展的學術交流目的。但是,在中科院巖土所的這一場學術報告,帶給學生們的意義卻全然不同。

在中科院武漢巖土力學所學子們的心中,除了在學術的交流中增長見識外,他們的心中更受到一種精神的激勵,情不自禁地升起對上進的強烈渴望,因為為他們作學術報告的那一位教授,曾經就是他們的校友――1984年的碩士研究生。殷建華教授于2002年被聘為武漢巖土所巖土力學重點實驗室兼職研究員。在殷建華教授的心中,對中科院武漢巖土力學所是充滿了感情,所以這樣一場學術報告,他將自己的求學經歷和學術結合在一起,濃縮了自己這一段學術生涯的風雨歷程。那就是,從求學起,殷建華教授就一直用“努力”詮釋著自己的人生價值,正如同他自己所說:“人的一生,全靠自身努力,唯有努力不懈,才能成功。”

縱觀殷建華教授的求學經歷,從學士到碩士再到博士,字面上一切一帆風順,但是在實際生活中,卻是要付出許多努力和汗水。

殷建華教授在大學時選擇的專業,就是巖土工程。而巖土工程是一門很博大、很深奧的學問,以大學有限的知識面,去探索里面的奧秘,顯然是很艱難的。因為一個系統的科學,就好像源頭活水,支流旁支駁雜,衍生出很多很細的專業,讓人難以一一追根尋源。殷建華教授坦白說:“在進大學之前,對于這個專業,其實我不大懂。”

但是進了這個專業,真正了解了這個專業博大的系統之后,殷建華教授也依然是坦然面對,在研究生專業的選擇上,依然是選擇巖土工程,只不過,這個時候經過大學的系統學習,對這個專業有了一個一般的了解,殷建華教授因此朝著專業細化地方向發展。對此,殷建華教授作了一個形象的比喻:“就好像建房子,不是一家兩家公司,也不是一個兩個專業就可以做出來的。建房子,除了地基和結構,還涉及到建筑學、機械工程、通風等一系列的學問。”

有人說,學習是一顆辛苦、無味的種子,埋藏在你人生路上,你只有用汗水澆灌,才能結出美味可口的果實。的確,在一般人心中,巖土工程這樣的專業,每天要與數據打交道,時間長了會覺得索然無味,失去學習的興趣。殷建華教授在選擇武漢的中國科學院研究所之后,也是有過一陣子的迷惑,因為專業的細分遠遠不是大學時候所學可以比擬的。但是殷建華教授很快愛上了自己的專業,在他看來,這個專業是用來解決實際問題的,并不是很抽象,因此在長時間的學習中,他并沒有覺得枯燥。或許是抱著這樣的學習心態,加上自身刻苦的努力,殷建華教授取得了自己的進步,取得了讓別人看得見的進步。因此在拿到碩士學位之后,得到中科院的選派和獎學金前往加拿大攻讀博士學位。

努力付出往往和收獲成正比。在加拿大留學的日子,殷建華教授不負眾望,拿到了加拿大 Manitoba 大學優秀外國學生獎學金,所有功課都是班上第一名。之后,殷建華教授順利地拿到了博士學位,成為一名學貫中西的專家學者。而對于許許多多正在求學的學子們來說,殷建華教授的這一段求學經歷,卻如同一盞明燈,驅散了那些學生心中的迷惘,激勵著學生們努力、努力、再努力。

傳道授業不懈求索

古人曰:師者,所以傳道授業解惑也;現在我們說:教師是人類靈魂的工程師。從古到今,教師這個職業都是高尚的,受人尊重的。作為一名學貫中西的專家學者,殷建華教授最終將自己的角色定位在教師這個位置上,值得人尊敬。

選擇在香港理工大學任教,殷建華教授并不自恃學問高就傲物,而是從低做起,踏踏實實,一步一個腳印,對自己負責,也對自己的學生負責,從助理教授很快升到了副教授,隨后又在2002年升為正教授。

職稱的飛快提升,是香港理工大學作為一所名牌大學,對殷建華教授最大的肯定;而殷建華教授在教書育人的同時,也真正實現了自己的人生價值,將自己的專業作出了最大的貢獻。

當初,獲得博士學位后,殷建華教授并沒有急于回到國家,而是在加拿大東部城市的一個顧問設計諮詢公司和一研究中心分別工作過兩年。而移居香港后,也在一個顧問設計諮詢公司工作接近一年。可以說,這幾年的工作經歷,使得殷建華教授所學的理論知識,在實踐中得到了很好地印證,也很好地鍛煉了自己的能力,更增強自己解決實際問題的能力。而這些,更為他成為一名優秀的教授打下了良好的理論與實際相結合的基礎。

據了解,殷建華教授所指導的兩大學生畢業論文連續兩年 (1999-2000年, 2000-2001年)被香港工程師學會評為第一名,并得到獎金和證書。殷建華教授介紹說:“我們對教學很重視,也重視跟學生溝通。我們學校教學有一整套系統,很完善,也很出色,所以本科生從我們這里畢業都很有收獲,在社會上也很有改變。”

優秀的教師,培養出優秀的學生,但本質上,殷建華教授也是一名優秀的學者。他擔任高校聯工程師聯合會主席,將香港高校的許多工程界的朋友,匯聚在一起,在專業的碰撞間,實現聯會對香港、對國家更大的貢獻。

可以說,殷建華教授是國際巖土力學界十分活躍的青年專家學者,目前不僅擔任國際巖土力學計算方法與進展學會副主席、國際巖土力學與工程學會會員、中國力學學會巖土力學專業委員會委員、中國巖石力學與工程學會及地面巖石力學與工程專業委員會委員、中國地質學會及工程地質專業委員會委員、香港力學學會委員等職務,同時還擔任《加拿大巖土工程》學報副主編、國際《巖土力學與巖土工程》學報主編之一,美國《國際巖土力學》學報編委、國際《海洋地球資源與巖土工程》學報編委、《防災減災工程學報》編委、《巖土力學與工程學報》編委、《巖土工程界》編委、《結構工程進展》國際雜志編委。

積極參與國內、國際學術的同時,殷建華教授也有自己的學術研究,在科研上取得豐富的成果:首創性地給出等效時間定義和土的一維、三維粘塑性模型,并應用于土體完全耦合的固結分析;首創性地將Timoshenko Beam Model用于土工布加筋土地基模擬;提出有排水板和用非線性土的本構方程(維彈粘塑性模型)完全耦合的固結分析的有效的有限元方法;首創性地將填海造地工程和土的固結理論及分析與互聯網結合。

其中,殷建華教授取得4項專利,出版了2本專著和編輯了3本書籍,發表了300多篇學術論文, 其中102篇學術論文在國際科學引文索引數據庫中的科學期刊(Journals in Science Citation Index )上發表。

篇（10）

計算機圖形設計隨著社會的不斷進步和人們觀念的提高而不斷發展。通過計算機軟硬件的進步，計算機繪圖軟件也逐漸成為設計行業表現手段的主流。所謂計算機數碼圖形就是設計師通過計算機技術表現設計意圖，最終以電腦圖像的方式告知客戶，使客戶清晰理解設計師的設計意圖和創意，是一種對比傳統手繪更為直接，更加有效的表現方式。

一、計算機數碼圖形藝術設計的起源

計算機的出現和應用，使我們的生活日新月異。計算機數碼圖形起源于計算器圖形軟件技術的產生，計算機數碼圖形輔助設計的研究構想發端于20世紀50年代，但最早應用的計算機圖形技術是在1963年，美國麻省理工學院的研究人員伊凡?蘇澤蘭特在美國計算機聯合會會議上發表名為《畫板》的博士論文，從此開始了計算機圖形設計的發展歷程。他從1950年開始開發通過圖形技術來處理人與計算機交互對話的操作系統。1963年，這套以主機、顯示屏、光電筆和鍵盤為工作的圖形畫線系統得到實現。，這套圖形畫線系統的開發，使用戶可以運用電腦畫出直線、復雜曲線以及簡單的標準部件。

我國計算機圖形技術起源于20世紀70年代，與國外計算機圖形技術發展的軌跡相似，國內計算機圖形技術的研究與發展基本上是從各高等院校發展起來的。20世紀90年代，隨著我國現代化進程的迅猛發展以及計算機的普及，在藝術設計領域中，計算機數碼圖形技術開始逐漸被人們應用和認可。

二、我國計算機數碼圖形藝術設計的現狀

中國數碼圖形行業近幾年來一直保持著高速發展的狀態，備受矚目。目前，數碼圖形行業在我國已經形成一個以技術為基礎的視覺藝術創意產業。關于這個行業目前的現狀如何，主要從事哪些領域，以及發展趨勢和就業前景，都有很大的分析價值和探究意義。我國數碼圖形行業起步大約是從2000年開始，經歷了10年的發展，在北京、上海、廣州、武漢等幾個大的城市，有著相當好的發展勢頭，但相對于美國等國外發達國家而言，我國的計算機數碼圖形行業仍然處在相對幼稚的發展階段。隨著以計算機為主要工具進行視覺設計和生產的一系列相關產業的形成，數碼圖形的概念正隨著應用領域的拓展在不斷擴大，并在不同領域中呈現出不同的特點和趨勢。

數碼圖形行業是電腦技術和創意藝術的結合體，幾乎涵蓋了計算機技術進行的所有視覺藝術創作，包括游戲美術、三維動畫、影視多媒體特效、建筑設計等。縱觀2010年我國數碼圖形行業發展狀況，主要體現在以下四個領域：建筑效果圖、影視制作、動漫設計和游戲美術。

1.建筑效果圖。是指以虛擬現實技術為基礎，以建筑產品為對象的設計手段，充分地利用了模擬仿真技術，主要通過圖形軟件實現。建筑師可以虛構出一個三維場景，用動態交互的方式全方位展示自己的作品，讓客戶和消費者進行身臨其境的觀賞。數碼圖形技術帶出的建筑可視化產業，擁有著廣闊的市場前景，但目前國內建筑師在這方面的技術大多處于中低端水平，導致市場競爭異常激烈。

2.影視制作。數碼圖形影視制作主要體現在影視后期加工、欄目包裝和電視廣告設計等方面，運用電腦合成特效去實現攝像機和人工道具無法實現效果，在更好達到制作者意愿要求的同時，也給廣大電影電視觀眾帶來了前所未有的視覺盛宴。國內每年都會推出幾部以追求極致畫面水平和場景的電影電視作品，并且在商業運作機制的配合下，大都取得了相當可觀的贏利效果。然而，由于數碼圖形影視制作的成本極高，市場容量有限，再加上影視觀眾口味的日益挑剔，其帶來的商業贏利效果在逐步弱化。

3.動漫藝術。它是數碼圖形行業中最為人熟知的領域。近些年來，隨著國外電影類動畫大片在國內的火熱上映，精彩逼真的視覺效果帶來的巨大贏利，引發了我國動漫藝術產業革命的爆發。在政府的大力扶持下，我國培養出了大批動漫藝術專業人才，與此同時，從事動漫藝術開發創作的企業也日益增多，國產動漫作品也如同雨后春筍般相繼誕生。

4.游戲美術。相比于前面三個領域，從發展前景還是最終贏利效果上來看，數碼圖形游戲美術產業都明顯優勝。

憑借令人矚目的發展速度和不斷豐富的產業元素，網絡游戲出版產業正對經濟社會發展和人們的文化休閑生活產生越來越大的影響，成為我國文化創意產業中不可或缺的重要組成部分。

三、數碼圖形行業就業分析

數碼圖形行業的就業情況是近些年來的熱議問題。通過上述對2010年數碼圖形行業四大領域的市場狀況分析。從人才需求的角度上來看，目前，建筑可視化領域缺乏高端水平人才；影視制作領域由于制作成本昂貴，人行門檻較高，難以進入：動漫設計領域人才基本處于飽和狀態；游戲美術領域對數碼圖形人才的需求量最大，并且在未來五年內都將保持著較大缺口。

一個優秀的數碼圖形游戲人才，需要具備過硬的專業基礎和高端的技術水平。隨著國產網游進入新紀元的到來，游戲美術水平成為了最基礎的專業技術衡量標準。然而，目前我國高校并未設置游戲美術學習專業，而社會上絕大多數游戲動漫培訓機構也大都偏向于游戲程序開發和網頁設計類，這給廣大立志投身游戲美術行業的學生造成了無處投醫的局面。未來五年內，中國數碼圖形行業總體處于高速發展狀態，而游戲美術作為主力領域，未來市場前景不可估量，但隨著從業人數的增加，競爭也會愈演愈烈，因此，誰能盡早一步踏人游戲美術行業，誰就能率先獲得高薪的機會。

參考文獻：

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中圖分類號：TB857+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）46-0380-02

0 引言

20世紀以來，隨著科學技術、社會經濟的不斷發展，人民的物質生活不斷提高，人們對能源的需求越來越大，然而在目前這個依然以化石燃料為主要能源支柱的社會中，由于石油等化石燃料的短缺而造成的能源危機屢次出現，并且由于現代科學、工業技術如此發達，也造成了環境的污染以及由于二氧化碳的排放導致了溫室效應。對于目前人類來說，尋找一種干凈無污染的新能源顯得如此重要。

對于傳統的內燃機旋轉發電機來說，存在著效率低并且高排放等缺點，并且存在著中間機械傳動機構，增加了損耗，降低了效率[1]，而采用斯特林發動機與直線發電機相結合，減少了中間的機械傳動結構，使整個系統更緊湊、可靠，系統效率也得到大幅提升，相比于內燃機，斯特林直線發電機存在以下優點[2-4]：

（1）振動小、噪音低

斯特林發電機的工作腔與大氣隔絕，壓力上升的速率也不高，由于沒有傳動機構，所以運轉十分安靜，不必使用隔聲或消音裝置。

（2）排放低

斯特林發電機是外燃機，不像內燃機那樣需要每個循環與外界交換氣體，斯特林發電機的工作燃氣一直保存在氣缸內，而不需要與大氣交換氣體，因此它的排放很低，污染很小。

（3）結構簡單

無需燃氣壓縮機， 無需排氣裝置，比內燃機少50%的零部件，維護成本較低。

（4）燃料選材廣泛

連續燃燒加熱允許使用最廣泛的燃料和能源，其中包括氣體、液體、固體燃料以及各種再生能源。同時還可以直接使用放射性能源產生的熱量進行運行發電，這是其它原動機所不具備的能力。

（5）效率高

沒有連桿、軸或軸承，只有滑動配合，由工質本身作為劑，因而有非常高的機械效率。一臺輸出功率為1kW的斯特林發電機，機械效率可達90%多；而曲柄連桿式發動機的機械效率一般只有80%左右。

斯特林直線發電機因其存在以上一系列優點而備受人們關注，也決定了它在工業中的各個領域有著廣闊的應用前景。

1 工作原理

斯特林發動機是一種能以多種燃料為能源的閉循環回熱式發動機，與傳統的內燃機相比，斯特林發動機是一種外燃機，它是依靠外部的熱源對其密封在機器中的工質進行加熱，進行閉循環，就是說工作燃氣一直保存在氣缸內，而不需要與大氣交換氣體[5]。斯特林發動機在做功時，不是通過燃料在氣缸內部瞬間升到很高的溫度和壓力進行爆震去推動活塞，而是依靠外部的熱源對其熱膨脹氣缸持續傳熱，由機器內部不斷升溫升壓的工質去推動活塞做功，因此在工作時較內燃機要平穩，而且噪音要小很多，另外斯特林引發動機往維修需求較低，工作起來更高效、更安靜、而且更可靠。

斯特林直線發電機的結構如圖1所示，由斯特林原動機和直線發電機兩大部分構成，通過斯特林原動機的動力活塞與直線發電機的動子相連接。斯特林原動機屬于外燃機，在整個周期中為一個封閉的循環，主要由膨脹腔、壓縮腔、配氣活塞、動力活塞、加熱器、冷卻器、回熱器和氣缸這幾部分構成。靠近冷卻器一端的為壓縮腔，而靠近加熱器一端的為膨脹腔，而配氣活塞的運動可以調整壓縮腔與膨脹腔的氣體的比例，斯特林原動機的工作是通過外部熱源對于氣體進行加熱，從而使得膨脹腔內氣體壓力增大，首先推動配氣活塞運動，使得壓縮腔內的氣體壓力變大，從而推動動力活塞運動，帶動直線發電機的動子運動而發電的。

2 國內外發展現狀

十八世紀，由于當時蒸汽機工作很不可靠，并且效率很低，因此在1816年，英國人羅伯特？斯特林發明了斯特林發動機[6]，但由于當時缺乏良好的耐熱材料以及人們對斯特林發動機的性能了解很少，以致及其的效率和功率都很低，因此到十九世紀中葉的時候，當高效率的內燃機出現后，斯特林發動機的研制工作就停止了。而再一次開始斯特林發動機的研制就要到二十世紀了，1938年，荷蘭的飛利浦公司開始了現代斯特林發動機的研制工作，從20世紀的30年代至60年代，發展了現代的斯特林發動機，并用于發電、船舶、汽車、農業機械等領域。之后多家公司開始研究斯特林發動機，從技術繼承上來講，其中主要包括聯合斯特林發動機公司（United Stirling）、考庫姆斯公司（Kockums AB）、德國SOLO公司、美國STM公司（Stirling Thermal Motors.Inc）、美國SES公司（Stirling Engine Systems. Inc）等。歐美政府很重視斯特林發動機的發展和應用，尤其是將其應用于太陽能碟式熱發電系統中。從20世紀70年代起，經過四十年左右的發展，現在美國的幾十千瓦級的斯特林發動機技術已經很成熟了，而德國、瑞典等國家也有比較成熟的斯特林發動機技術。

美國Sunpower公司一直致力于對斯特林發動機的研究，1969年正式開始研究斯特林發動機，到現在，不管是作壓縮機，還是作原動機用，都處于世界領先地位，而單從作為發電機的原動機用來看，產品應用于航天、軍事、家用和工業研究等各方面領域。1984年Berchowitz D.M.就提出了斯特林發動機與直線發電機的一體化發電，并研制了一個3kW的樣機，該樣機運行時安靜，并且清潔度好[7]。而在1993年的時候就將斯特林直線發電機應用在了電動汽車上。在1995年的時候，研制出了功率從1kW到10kW的斯特林發動機，燃料采用天然氣[8]。同一年，研制出了一種水平對置的5kW斯特林發動機。而在最近十年里，2003年研制了一個35W的斯特林發動機用于太空能源應用中，并著手于提高效率和可靠性等方面，發電機效率為83%，系統效率為29%[9]。2005年，研究一種自由活塞斯特林直線發電機（FPSE）系統的控制方案，并將它應用于軍事中，作為士兵隨身攜帶的動力系統，原動機采用42W的自由活塞斯特林發動機，用來驅動直線發電機發電，輸出額定功率為35W，經過AC-DC轉化后，為用戶提供28V直流電壓[10]。同期，J.Gary Wood等人正在為NASA研究一種80W先進斯特林變換器作為航天中的能源供給用，該斯特林變換器熱端溫度能到850°C，當工作時溫度比為3.0，功率密度為90W/kg時，整個變換器效率達到了40%[11-12]。2007年，James Huth等人研制出了以JP-8為燃料，可隨身攜帶的35W的斯特林發電機系統作為軍事中士兵的能源，整個系統重2.1kg，熱能轉換到電能的效率為21%[13]。Sunpower公司目前所研制的斯特林發動機功率從35W到7.5kW，幾種典型的產品如表1所示，主要的還是1kW以下的，可以看出效率都高于30%。

3 斯特林直線發電機應用概述

由于斯特林直線發電機具有具有燃料來源廣、效率高、污染小和噪音低等優點，目前已經應用于很多領域。斯特林直線發電機對燃料的適應性很強，可用能源除了煤、石油、天然氣外，還可以利用太陽能、原子能、化學能以及木材、秸稈等農林廢棄物燃燒所放出來的熱能，而下面主要針對斯特林發電機利用太陽能、輻射能和生物能的應用進行介紹。

3.1 斯特林太陽能發電系統

太陽能熱發電技術中最具發展潛力的是碟式太陽能高溫發電技術，尤其是近幾年碟式斯特林太陽能發電技術更是令世界矚目，它具有光電轉換效率高、耗水量低、發電方式靈活及可逐步規模化等特點[14]。

20世紀70年代末到80年代初由瑞典USAB、美國Advanced Corporation、MDAC，NASA及DOE等開始對現代碟式太陽能熱發電技術進行研究。2006年，Infinia公司研制出一種“鍋蓋形狀”的太陽能發電機，和別的太陽能發電技術公司的手段不同，Infinia使用了類似衛星電視天線樣的碟形“鍋蓋”來搜集太陽熱能，其它公司多半使用方形的太陽能面板，在吸收熱能方面，碟形設計比傳統的太陽能面板跟有效。普通的太陽能面板的光電轉化率為12%到15%，部分面板能夠達到22%，Infinia鍋蓋接收面板可以達到24%。

3.2 斯特林輻射能發電系統

在宇航探測中，由于環境的惡劣，對于傳統的采用太陽能電池陣列和蓄電池來供電的系統有時在遠離太陽的區域內，無法得到充足的太陽能來保證太陽能電池板發電，然而卻有無窮無盡的輻射能供我們來利用，此時采用輻射能發電就體現出了足夠的優勢[15]。

美國宇航局（NASA）一直致力于研究斯特林發電系統在航天技術中的應用，研究了一種先進斯特林放射性同位素發電機ASRG（Advanced Stirling Radioisotope Generator）[16]。ASRG利用了Sunpower公司研制的先進斯特林變換器ASCs（Advanced Stirling Convertors），斯特林原動機帶動直線發電機發電，該直線發電機采用的是一種動磁型的結構，而原動機采用Sunpower公司型號為EE-35的斯特林發動機，功率為35W，整個系統的功率密度接近100W/kg，ASC的溫度比為3.1，工作頻率為105Hz；當熱端溫度為1123K時，電機轉換效率可達到38%。

3.3 斯特林生物能發電系統

斯特林發電機不僅能夠利用太陽能、輻射能等能源，還能利用沼氣、農業廢棄物、廢材等生物能進行發電，而這一點優勢在廣大的農村，鄉鎮企業、城鎮家庭有著廣闊的市場前景。

美國俄勒岡州科瓦利斯市廢水處理廠于2004年應用55kw商業Stirling發動機建立了一座利用廢水處理中產生的沼氣發電的示范工程，解決了當地因擔心使用內燃機發電系統會帶來新的空氣污染而不能被利用的沼氣的問題。

4 結論

近年來，隨著直線電機的發展，斯特林直線發電機得到了人們廣泛的關注，斯特林直線發電機振動小、噪音低、排放低、結構簡單、燃料選材廣泛以及效率高等優點使得它在工業各個領域中也得到了更廣泛的應用，隨著技術進步和新材料的開發，斯特林直線發電機的性能還有得到進一步的提高，應用領域得到進一步的擴展，很可能成為21世紀一種主要的動力裝置。

參考文獻

[1] 李慶峰，肖進，黃震.自由活塞式內燃發電機仿真研究.中國機械工程.2009，20（8）：911-915.

[2] 朱辰元.自由活塞式熱氣機發電技術在世界上的發展.上海節能.2009（8）：6-11.

[3] 李慶峰.自由活塞式內燃發電機的研究.上海交通大學博士論文. 2011.

[4] 李慶峰，肖進，黃震.自由活塞式內燃發電機研究現狀.小型內燃機與摩托車.2008，37（4）：91-96.

[5] 鄒隆清，劉洪碩，鄧十洲.斯特林發動機.長沙：湖南大學出版社.1985.