优化设计2023化学答案

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

高中化学作业优化设计研究

作者：钟子云

来源：《新课程·教研版》2010年第19期

摘 要:目前,高中化学教学已经进入了基础教育新的课程体系的全面实施阶段。客观来讲,高中化学传统的作业观已经不能适应新课程实施的要求。因此在施行新课程标准的背景下,对高中化学作业优化设计研究,具有非常重要的意义。 关键词:高中化学 作业 优化设计 一、引言

当前,高中化学教学已经进入了基础教育新的课程体系的全面实施阶段,但是纵观国内对于高中化学教学的研究,多是从教学方法和教学效果的角度进行研究,研究高中作业创新的很少。客观来讲,高中化学传统的作业观已经不能适应新课程实施的要求。因此,在这个背景下研究如何按新课标和学生的认知能力优化设计高中化学作业显得尤为重要。 二、传统作业模式存在的弊病 (一)目标欠明

传统作业的功能定位于“巩固知识、强化技能”上,过于注重作业的认知作用,而相对忽视作业的育人作用,忽视作业对学生整体发展的促进作用。总认为“做比不做好”。这种认识的狭隘加上应试

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

高中化学作业优化设计研究

作者：钟子云

来源：《新课程·教研版》2010年第19期

摘 要:目前,高中化学教学已经进入了基础教育新的课程体系的全面实施阶段。客观来讲,高中化学传统的作业观已经不能适应新课程实施的要求。因此在施行新课程标准的背景下,对高中化学作业优化设计研究,具有非常重要的意义。 关键词:高中化学 作业 优化设计 一、引言

当前,高中化学教学已经进入了基础教育新的课程体系的全面实施阶段,但是纵观国内对于高中化学教学的研究,多是从教学方法和教学效果的角度进行研究,研究高中作业创新的很少。客观来讲,高中化学传统的作业观已经不能适应新课程实施的要求。因此,在这个背景下研究如何按新课标和学生的认知能力优化设计高中化学作业显得尤为重要。 二、传统作业模式存在的弊病 (一)目标欠明

传统作业的功能定位于“巩固知识、强化技能”上,过于注重作业的认知作用,而相对忽视作业的育人作用,忽视作业对学生整体发展的促进作用。总认为“做比不做好”。这种认识的狭隘加上应试

第一题

考察温度对烧碱产品得率的影响，选了四种不同温度进行试验，在同一温度下进行了5次试验（三数据见下表）。希望在显著性水平为0.05。 1. SSE的公式

2. SSA的公式

3. 将表格粘贴进Excel，然后进行数据分析，勾选标于第一行，显示在下面

P=0.001799，远小于0.05，所以是显著的 4. 打开Minitab，复制表格，“统计”“方差分析”“选单因素未重叠”“响应C1C2C3C4” 点击“比较”勾选第一个，确定 结果: 工作表 3

单因子方差分析: 60度, 65度, 70度, 75度

来源 自由度 SS MS F P 因子 3 84.15 28.05 7.96 0.002 误差 16 56.40 3.52 合计 19 140.55

S = 1.877 R-Sq = 59.87% R-Sq（调整） = 52.35%

平均值（基于合并标准差）的单组 95% 置信区间 水平 N 平均值 标准差 ------+---------+---------+--------

第一章习题答案

1-1 某厂每日（8h制）产量不低于1800件。计划聘请两种不同的检验员，一级检验员的标准为：速度为25件／h，正确率为98％，计时工资为4元／h；二级检验员标准为：速度为15件／h，正确率为95％，计时工资3元／h。检验员每错检一件，工厂损失2元。现有可供聘请检验人数为：一级8人和二级10人。为使总检验费用最省，该厂应聘请一级、二级检验员各多少人？ 解：（1）确定设计变量；

根据该优化问题给定的条件与要求，取设计变量为X = ???x1??一级检验员???； ??x2??二级检验员?（2）建立数学模型的目标函数；

取检验费用为目标函数，即：

f(X) = 8*4*x1+ 8*3*x2 + 2（8*25*0.02x1 +8*15*0.05x2 ） =40x1+ 36x2

（3）本问题的最优化设计数学模型：

min f (X) = 40x1+ 36x2 X∈R s.t. g1(X) =1800-8*25x1+8*15x2≤0

3·

g2(X) =x1 -8≤0 g3(X) =x2-10≤0

g4(X) = -x1 ≤0 g5(X) = -x2 ≤0

优化设计：就是在规定的设计限制条件下，运用最优化原理和方法将实际工程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为工具进行 寻优计算，在全部可行设计方案中，寻求满足预定设计目标的最佳设计方案。

优化设计的方法：首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型；然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上进行寻优运算求解，得到一组最佳的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。

优化设计的步骤：（1）设计课题分析（2）建立数学模型（3）选择优化设计方法（4）上机计算求优解

上述优化设计过程的四步其核心是进行如下两项工作：

一是分析设计任务，将实际问题转化为一个最优化问题，即建立优化问题的数学模型； 二是选用适用的优化方法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计方案。

数学模型三要素：设计变量（独立）：目标函数的极小化minf(x)：约束条件：g(x)<0 等值线有以下几个特点：

(1) 不同值的等值线不相交；

(2) 除极值点外，在设计空间内，等值线不会中断； (3) 等值线充满整个设计空间；

(4) 等值线分布的疏或密，反应出函数值变化的慢或快；

(5) 一般来说，在极值点附近，等值线近似是同心椭圆族，极值点就是椭圆的中心点。 在设计空间内，目标函数值相等

现代设计方法参考书目:

1、陈继平. 现代设计方法， 华中科技大学出版社。 2、高健. 机械设计优化基础， 科学出版社，2007，9

3、刘惟信. 机械最优化设计，第二版，清华大学出版社。 第一章习题

例2 某工厂生产甲乙两种产品。生产每种产品所需的材料、工时、电力和可获得的利润，以及能够提供的材料、工时和电力见表。试确定两种产品每天的产量，以使每天可能获得的利润最大。

设每天生产甲产品x1件，乙x2件，利润为f(x1,x2) f(x1,x2)=60x1+120x2

每天实际消耗的材料、工时和电力分别用函数g1(x1,x2)、g2(x1,x2)、g3(x1,x2)表示： g1(x1,x2)=9x1+4x2 g2(x1,x2)=3x1+10x2 g3(x1,x2)=4x1+5x2 于是上述问题可归结为： 求变量 x1,x2

使函数 f(x1,x2)= 60x1+120x2极大化 满足条件 g1(x1,x2)=9x1+4x2≤36

优化设计

什么是优化设计?

优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等）最小。也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。

设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自然频率，材料特性等。实际上，所有可以参数化的ANSYS选项都可以作优化设计。（关于ANSYS参数，请参看ANSYS Modeling and Meshing Guide 第十四章。）

ANSYS程序提供了两种优化的方法，这两种方法可以处理绝大多数的优化问题。零阶方法是一个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数的工程问题。一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。

对于这两种方法，ANSYS程序提供了一系列的分析——评估——修正的循环过程。就是对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正设计。这一循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。

除了这两种优化方法，ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率。例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。随机

现代设计方法参考书目:

1、陈继平. 现代设计方法， 华中科技大学出版社。 2、高健. 机械设计优化基础， 科学出版社，2007，9

3、刘惟信. 机械最优化设计，第二版，清华大学出版社。 第一章习题

例2 某工厂生产甲乙两种产品。生产每种产品所需的材料、工时、电力和可获得的利润，以及能够提供的材料、工时和电力见表。试确定两种产品每天的产量，以使每天可能获得的利润最大。

设每天生产甲产品x1件，乙x2件，利润为f(x1,x2) f(x1,x2)=60x1+120x2

每天实际消耗的材料、工时和电力分别用函数g1(x1,x2)、g2(x1,x2)、g3(x1,x2)表示： g1(x1,x2)=9x1+4x2 g2(x1,x2)=3x1+10x2 g3(x1,x2)=4x1+5x2 于是上述问题可归结为： 求变量 x1,x2

使函数 f(x1,x2)= 60x1+120x2极大化 满足条件 g1(x1,x2)=9x1+4x2≤36

地下室抗浮设计优化学习

随着经济的发展,高层建筑的增多,大部分高层建筑都下设单层或多层地下室,当抗浮设计水位较高时会承受较大的水浮力.在优化项目中,经常发现有些工程抗浮设计浪费严重.

一、整体抗浮

1、确定是否需要整体抗浮

依据《地基规范》5.4.3条

建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算,并应符合下列规定：

1对于简单的浮力作用情况,基础抗浮稳定性应符合下式要求：

——建筑物自重及压重之和（kN）；

式中：G

k

N

——浮力作用值（kN）；

w,k

kw——抗浮稳定安全系数,一般情况下可取1.05.

2、整体抗浮的解决方案

（1）配重法

适用于结构自重与地下水浮力相差不大的情况.可采取如增加覆土厚度、采用配重混凝土等具体手段.

（2）设置抗拔桩

适用于水浮力较大的情况.

（3）设置抗浮锚杆

同样适用于水浮力较大的情况,但要特别注意抗浮锚杆对施工工艺要求较高.分为岩石锚杆和土层锚杆两种,岩石锚杆适用于基础直接坐落在基岩的情况,锚杆直接插入基岩灌浆,岩石锚杆抗拔力较大.若在一般图层中,则为土层锚杆,但淤泥质土等土质条件不好情况下不可采用.

（4）浮力消除法

采取疏、排水措施,使地下水位保持在预定的标高之下.

二、局部抗浮

结构构件的强度验算、变形验算和裂缝验算.

三、抗浮优化案例分析

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

摘 要

单级圆柱齿轮减速器是原动机和工作机之间的减速传动装置，它广泛应用于日常生活和生产中，但传统设计中仍存在着体积过大、效率过低的问题，因此有必要对齿轮减速器进行优化设计。针对一级齿轮减速器，选取合理的设计变量，以减速器体积最小为目标建立优化设计的数学模型，用MATLBAB并且根据齿宽系数、模数、齿轮的应力和轴的弯曲强度等约束条件来确定约束函数。对机械校核得出优化出的参数是满足约束条件，实现了齿轮减速器体积最小的优化目标。

关键词：单级圆柱齿轮减速器；MATLAB优化工具箱；优化设计

I

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

目 录

摘 要 ..................................... 错误！未定义书签。 1设计任务 .................................... 错误！未定义书签。 2优化设计的数学模型 ........................................... 2

2.1建立数学模型 ...........................................................