钢管和易拉罐下料数学建模

钢管下料问题

某钢管零售商从钢管厂进货，将钢管按照顾客的要求切割后售出，从钢管厂进货时得到的原料钢管都是19m。

(1）现在一客户需要50根4m、20根6m和15根8m的钢管。应如何下料最节省？

(2) 零售商如果采用的不同切割模式太多，将会导致生产过程的复杂化，从而增加生产和管理成本，所以该零售商规定采用的不同切割模式不能超过3种。此外，该客户除需要（1）中的三种钢管外，还需要10根5m的钢管。应如何下料最节省。

问题（1）分析与模型建立

首先分析1根19m的钢管切割为4m、6m、8m的钢管的模式，所有模式相当于求解不等式方程：

4k1?6k2?8k3?1 9的整数解。但要求剩余材料r?19?(4k1?6k2?8k3)?4。 容易得到所有模式见表1。

表1 钢管切割模式 模式 1 2 3 4 5 6 7 决策变量 用xi表示按照第i种模式(i=1,2,…，7)切割的原料钢管的根数。

以切割原料钢管的总根数最少为目标，则有

minz?x1?x2?x3?x4?x5?x6?x7 约束条件 为满足客户的需求，4米长的钢管至少50根，有

4m 4

一、概论

对实际现象的定量研究的重要性和挑战在于怎样去建立能够更好地了解该现象,并且可以应用数学方法来解决的数学模型(数学问题). 实际现象通常都是极为复杂的, 不经过理想化和简化是很难进行定量研究的. 因此, 数学建模的全过程大体上可归纳为以下步骤：

1. 对某个实际问题进行观察、分析(是否抓住主要方面);

2. 对实际问题进行必要的抽象、简化，作出合理的假设(往往是很不容易的); 3. 确定要建立的模型中的变量和参数; 4. 根据某种“规律”(已知的各学科中的定律, 甚至是经验的规律) 建立变量和参数间确定的数学关系 (明确的数学问题或在这个层次上的一个数学模型), 这可能是一个非常具有挑战性的数学问题;

5. 解析或近似地求解该数学问题. 这往往涉及复杂的数学理论和方法, 近似方法和算法; 6. 数学的结论能否展示、解释甚至预测实际问题中出现的现象, 或用某种方法 (例如，历史数据、实验数据或现场测试数据等) 来验证结

论是否合理、正确, 这也是很不容易的; 7. 如果第 6 步的结果是肯定的，那么就可以付之试用; 如果是否定的，那就要回到第 1 – 6 步进行仔细分析，重复上述建模过程。 因此，如果要对数学建模下定义的话,

数学建模第三次作业

下料问题 摘要

本文是针对如何对钢管进行下料问题，根据题目要求以及下料时有关问题进行建立切割费用最少以及切割总根数最少两个目标函数通过结果分析需要使用何种切割模式。

生产方式所花费的成本价格或多或少有所不同，如何选取合理的生产方式以节约成本成为了很多厂家的急需解决的问题。这不仅仅关系到厂家的利益，也影响到一个国家甚至整个人类星球的可利用资源，人们的生活水平不断提高对物资的需求量也不断上升，制定有效合理的生产方式不仅可以为生产者节约成本也可以为社会节约资源，以达到资源利用最大化。本文以用于切割钢管花费最省及切割总根数最少为优化目标，通过构建多元函数和建立线性整数规划模型，利用数学及相关方面的知识对钢管的切割方式进行优化求解最佳方案。 本文最大的特色在于通过求解出切割钢管花费最省及切割总根数最少时分别得出两种目标函数取最小值时的切割模式。通过结果发现两种目标函数取最小值时所需切割根数都一样。于是选择切割钢管花费最省为目标函数，此时的切割模式达到最少，这样既满足了总根数最小有满足了切割费用最小。

关键词：切割模式 LINGO软件 线性整数

一、问题的提出

某钢管零售商从钢管厂进货，将钢管按照顾客的要求切割后出售。从钢管厂

数学建模第三次作业

下料问题 摘要

本文是针对如何对钢管进行下料问题，根据题目要求以及下料时有关问题进行建立切割费用最少以及切割总根数最少两个目标函数通过结果分析需要使用何种切割模式。

生产方式所花费的成本价格或多或少有所不同，如何选取合理的生产方式以节约成本成为了很多厂家的急需解决的问题。这不仅仅关系到厂家的利益，也影响到一个国家甚至整个人类星球的可利用资源，人们的生活水平不断提高对物资的需求量也不断上升，制定有效合理的生产方式不仅可以为生产者节约成本也可以为社会节约资源，以达到资源利用最大化。本文以用于切割钢管花费最省及切割总根数最少为优化目标，通过构建多元函数和建立线性整数规划模型，利用数学及相关方面的知识对钢管的切割方式进行优化求解最佳方案。 本文最大的特色在于通过求解出切割钢管花费最省及切割总根数最少时分别得出两种目标函数取最小值时的切割模式。通过结果发现两种目标函数取最小值时所需切割根数都一样。于是选择切割钢管花费最省为目标函数，此时的切割模式达到最少，这样既满足了总根数最小有满足了切割费用最小。

关键词：切割模式 LINGO软件 线性整数

一、问题的提出

某钢管零售商从钢管厂进货，将钢管按照顾客的要求切割后出售。从钢管厂

数学建模

第31卷第1期2001年1月数学的实践与认识Vol131　No11　Jan.2001　

TheOrderandTransportationofPipelines

DINGYong,　XUEFei,G(SoutheastUn,Abstract:　Wealplanfortheorderandtransportationof

.Adiagrammaticmodelissetupforthefirstprobleminpitwo.Solutionoftheproblemisthenequivalenttowhichnobinthetrackofpipelines

theplanminimizessomeareaofaspecialdiagram.Theideaofflowinnetworkhelpstosetupanon2linearprogrammingmodelforthelastproblemwherethetrackisatreediagram.TheregularformofthemodelmakesitconvenienttofindthesolutionbyTheSASSystem.Themodelisalsousedtogiveana

钢管混凝土ABAQUS建模过程

Part模块

一、钢管

1.壳单元 概念：壳单元用来模拟那些厚度方向尺寸远小于另外两维尺寸，且垂直于厚度方向的应力可以忽略的的结构。以字母S开头。轴对称壳单元以字母SAX开头，反对称变形的单元以字母SAXA开头。除轴对称壳外，壳单元中的每一个数字表示单元中的节点数，而轴对称壳单元中的第一个数字则表示插值的阶数。如果名字中最后一个字符是5，那么这种单元只要有可能就会只用到三个转动自由度中的两个。 2.壳单元库

一般三维壳单元有三种不同的单元列示：

①一般壳单元：有限的膜应变和任意大的转动，允许壳的厚度随单元的变形而改变，其他壳单元仅假设单元节点只能发生有限的转动。

②薄壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。 ③厚壳单元：考虑了任意大的转动，但是仅考虑了小应变。

壳单元库中有线性和二次插值的三角形、四边形壳单元，以及线性和二次的轴对称壳单元。所有的四边形壳单元（除了S4）和三角形壳单元S3/S3R采用减缩积分。而S4和其他三角形壳单元采用完全积分。

3.自由度

以5结尾的三维壳单元，每一节点只有5个自由度：3个平动自由度和面内的2个转动自由度（没有绕壳面法线的转动自由度）。然而，如果需要的话，节点处的所

钢管订购和运输

摘要

本文根据问题的条件和要求，建立两个模型，两个模型均为单目标非线性规划模

型，并通过求解这两个模型，完整地解决了问题。

由于铁路运输费用函数具有不可加性，不能直接应用现有的最短路算法来求解铁路和公路交通网中任意两点间最小费用路问题。本文采用了一种分步递推算法，巧妙解决了这一问题。

在单目标非线性规划模型中，将管道铺设分为两个过程。先将钢管从钢管厂运到管道与道路交叉口，再从交叉口铺设到管道线上。这样，总的运输费用就化为两个过程的运输费用之和。本模型是以总费用为目标函数的非线性规划模型，利用Lingo 软件，求出问题一的最优解为1278632万元。

对于问题二通过对模型1的灵敏度分析，确定了S5钢厂的销价的变化对购运计划和总费用的影响最大，确定S1钢厂的生产上限的变化对物运计划和总费用的影响最大。 问题三模型的建立原理和问题一的相同，利用Lingo 软件，求得最优解为1407149万元.

关键词：Floyd算法 单目标非线性规划 灵敏度分析

1

问题重述

有7个生产厂，可以生产输送天然气主管道的钢管S1,S2,?S7。要沿着

A1?A2???A15的主管道铺设, 如题图一所示。图中粗线表示铁路，单细线表示公路，双细

1:（2-119）项目经理召开一次头脑风暴会议，识别在产品测试阶段发现的缺陷原因。项目经理应使用下列哪项工具或技术为这些原因排列优先顺序？ A. 名义小组技术 B. 帕累托图 C. 控制图 D. 散点图 答案解析：A。名义小组技术。用于促进头脑风暴的一种技术，通过投票排列最有用的创意，以便进一步开展头脑风暴或优先排序。为定义质量要求并规划有效的质量管理活动，也可使用其他质量规划工具，包括（但不限于）：头脑风暴。用于产生创意的一种技术，（将在11.2.2.2节定义），力场分析。显示变更的推力和阻力的图形。名义小组技术。先由规模较小的群体进行头脑风暴，提出创意，再由规模较大的群体对创意进行评审。B是对问题发生的频率或次数进行排序。A是延迟评判技术，对头脑风暴所产生的想法或意见进行优先排序。

2:一家全球性公司正处于部署一项产品的项目中途。然而，该产品的制造商发布了一个新版本。新版本必须安装在任何新部署的产品上。该产品的一个关键部件未在新版本上测试。公司希望在10月31日之前，赶在假日购物季时，在所有门店推出这项新产品。额外的测试会将项目的最终完成日期推迟一个月。 项目经理应该怎么做？

A. 暂停部署，直至10月31日之后，并利用这段时

关于一维下料问题的研究

摘要： “下料问题”是把相同形状的一些原材料分割加工成若干个不同规格大小的零件的问题．此类问题在工程技术和工业生产中有着重要和广泛的应用．在生产实践中通常要求解决用料最省、浪费最少等问题．下料问题即是其一。属最优化研究范畴．一维下料问题是生产实践中常见的问题，优化下料要求最大限度地节约原材料，提高原材料的利用率。本文介绍了两种方法，其一提出分支定界算法优化一维下料问题，并用MATLAB编写程序，通过计算机来完成这一复杂的过程。另一种方法-lingo，针对单一原材料的一维下料问题, 建立了整数规划模型, 然后将模型转化为求解最优下料方式问题; 利用lingo进行编程, 实现循环调用得到一维下料问题的局部最优解。实际上本文就是给出了解决适当规模下料问题的求解方法．该方法既可手工演算又可通过计算机求解。在实践中可以借鉴使用． Abstract： The “℃utting Stock Problem”is a problem of dividing raw materials in the same shape into several parts in different shapes． This kind of probl

湖南农业大学课程论文

学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 课程论文题目：数学建模 课程名称：数学建模 评阅成绩： 评阅意见：

成绩评定教师签名： 日期： 年 月

日

数学建模

学生：

(X学院，学号)

摘要： 本文要解决的问题小孩沿着曲线行走，玩具的运动轨迹以及产量关于温度的线性

回归方程。 首先，对问题进行重述明确题目的中心思想，做出合理的假设，对于玩具轨迹画图表明，并对符号做简要的说明。 然后，对问题进行分析，根据图示假设设立方程。最后使用MATLAB软件求解上述模型。

关键词：玩具轨迹 线性回归 预测区间 建立模型

一、 问题的重述

（一）玩具轨迹问题

一个小孩借助长度为a的硬棒，拉或推某玩具.此小孩沿某曲线行走，计算并画出玩具的轨迹。

（二）线性回归问题

考察温度x对产量y的影响，测得下列10组数据：

温度（℃）20产量（kg）13.22515.13016.43517.14017.94518.75019.65521.26022.56524.3求y关于x的线性回归方