建筑物旋转范文

建筑物旋转范文（精选9篇）

建筑物旋转 第1篇

关键词：大跨度悬挑旋转餐厅,框-筒结构,位移分析

由于高层建筑的兴起, 摩天大楼也成了现代化大都市的城市象征。而今天的高层建筑受环境和人类需求的影响, 在使用功能、空间构成模式和在城市中所起的作用等方面, 都发生了不小的变化。在摩天大楼兴建旋转餐厅也是大都市的时尚, 而在旋转餐厅就餐也是一种时尚。

旋转餐厅一般设置在高层建筑的顶部, 利用机械转动环形地面使顾客坐在餐厅旁可以边进餐边欣赏室外景色和当地的城市风光。旋转餐厅外形独特, 形式多样, 对建筑物的艺术形象有着很重要影响, 因此, 做好旋转餐厅设计, 使其实现功能和艺术形式的统一, 使建筑物与周围环境协调, 就成为一个值得探索的问题, 建筑设计要求多样化又反过来促进了旋转餐厅设计的多样化。

1 工程概况

某办公楼地面以上主体22层, 乙类建筑, 耐火等级为一级。地下设有一层, 为人防层, 层高为4.8m。地上 (以上) 分为两部分, 顶层为旋转餐厅, 层高4.8m。其余层均为办公层, 层高为3.6m。本工程主体高度为81.3m, 平面布置规则, 接近正方形, 经技术经济分析采用现浇框架核心筒体结构, 内筒为剪力墙结构。旋转餐厅是有框-筒结构中核心筒的大梁挑出支撑, 挑出长度为6m。旋转餐厅的平面图, 如图1所示, 构件的截面尺寸见表1, 结构参数, 见表2。本文就顶部的旋转餐厅水平位移进行分析, 说明采用框架核心筒体结构合理性。

2 高层结构的位移分析

2.1 水平地震作用下的位移

抗震设计要求结构在多遇地震作用下保持在弹性阶段工作, 不受损坏, 其变形验算的目的是对框架等较柔结构以及高层建筑结构的变形加以限制, 使其层间弹性位移不超过规范所规定的限制, 结构的刚度要求表达式为限制结构侧向变形。验算公式见 (1) 。

通过PKPM计算分析:在水平地震作用下结构的节点最大位移及层间位移角, 见表3。

从表3中可看出X方向随着楼层的不同, 层间位移、楼层最大位移均有增加的趋势;在22层旋转餐厅的层间位移有减小的趋势, 主要这层的刚度和质量比较大的原故, 有一定得抵抗变形的能力, 在16层层间位移角达到最大。最大层间位移与平均层间位移的比值满足《高层建筑设计规范》 (4.3.5) 不大于1.2的位移比的要求。

我国《高规》 (3.3.3) 条规定:计算单向地震作用时, 应考虑偶然偏心对结构的影响, 每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值ei一般取0.05Li。这一规定主要是考虑到结构的地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动、结构刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差以及在非弹性反应过程中各抗侧力结构刚度退化程度不同等原因引起的扭转反应增大。建筑结构的地震扭转耦联反应是地震破坏的重要因素, 有时甚至是地震破坏的主要因素。通过计算分析ei=0及ei=±0.05Li情况下23层X方向地震力作用下的楼层最大位移, 见表4。

从表4反映出及对结构的影响, 可看出考虑了偏移值, 结构的最大位移及最大层间位移都有所增加;结构每个楼层的最大位移与层平均位移的比值及最大层间位移与平均层间位移的比值均不大于1.2, 满足《高规》 (4.3.5) 条规定的要求, 可控制结构的扭转性能。并且看出考虑扭转对结构的节点最大位移、最大层间位移影响显著, 对层平均位移、平均层间位移没影响, 主要本结构属于扭转规则结构, 抗侧力构件刚度分布比较均匀。

通过计算分析, 由于结构X、Y方向的刚度相差不多, 图形的形状也基本上是一样的, X、Y方向的层间位移角均满足抗震规范的要求。

经过计算得知, 结构的抗侧刚度基本上由地震作用控制, 风荷载不起到控制作用。所以在此不再分析风荷载作用下的水平位移。

2.2 竖向作用下的位移

侧向位移是水平地震动的主要作用, 考虑竖向分量对水平侧移影响很小。

考虑竖向地震作用增加了竖向位移是比较显著的, 必然对结构的轴力有直接的影响。考虑竖向地震动分量与不考虑竖向地震动分量相比较, 梁跨中垂直位移峰值增加了, 这种增加会引起结构的破坏, 在结构的设计必然要考虑竖向地震的影响。

3 结论与建议

本结构在22层有旋转餐厅, 质量和刚度突变, 但通过PKPM的输出结果可看出的层间位移角的突变并不在旋转餐厅部位, 而是在中间的16层处。在地震波的作用下, 结构的薄弱环节发生在结构的中下部, 而不是在旋转餐厅部位。本结构考虑了偏移值, 结构的最大位移及最大层间位移都有所增加, 在结构设计时应重视扭转的不利影响;由此看来旋转餐厅由于其刚度比较大, 作用于旋转餐厅的地震作用影响比较大, 但对结构层间位移角、结构顶点位移影响较小。

旋转餐厅屋面为悬挑结构, 而且构件的悬挑长度比较大, 在竖向及水平地震力的作用下, 悬臂构件的变形很大, 且变形不一致;旋转餐厅的荷载是靠环形梁传递给框架梁的, 由框架梁传递到主体上的, 必然使框架梁及柱子的受力不均匀, 产生比较大应力集中, 在设计应予考虑, 并应采取可靠地构造措施, 加强建筑物的抗震性能及抵抗变形的能力。加强建筑物的抗震性能及抵抗变形的能力。大跨度悬臂粱端部都有比较明显的挠度。砼的徐变和收缩对大跨度悬臂粱变形的影响也是不能忽视的, 以后的工程予以考虑考虑。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程[G].中国建筑工业出版社, 2002.

[2]刘大海, 杨翠如.高层建筑抗震设计[M].中国建筑工业出版社, 1993.

[3]高层建筑设计规范[G].

建筑物旋转 第2篇

旋转拖把首先区别于传统拖把之处就是能够旋转。通过旋转产生的离心力的原理，利用一点人力就使拖把像在洗衣机里甩干的效果一样。那么，旋转拖把好用吗？

旋转拖把相对于传统的拖把而言，使用起来效果更佳。因为旋转拖把是一种新型拖把，可以克服了过去所有拖把的缺点，而且做到轻便易拿，清洗容易，双手完全不沾污，远离污渍和污水，连地面碎屑都轻松沾附。

另外，旋转拖把具有超强的吸水性，旋转拖把附赠的脱水桶，采用离心力原理，只要轻踩踏板，就能快速把水甩光光！旋转拖把的拖把头是由特制的超细纤维做成，超强的吸水性能保证拖地不再有水渍。

旋转拖把的优点首先在于其的出现着实让众家庭主妇省了不少力，扫把拖把这类清洁工具从来就少不了。其次，和普通拖把比起来，旋转拖把具有更强的吸水性，只要旋转就可以把水甩光，受到很多人的喜爱。其主要的特别包括如下：

1、新型脱水装置，也是采用人体工学设计原理，还可以自行控制布条干湿度。独特棉头纤维，吸水除污、耐磨抗菌，同时不会划伤各种地板。轻轻松松让您美美做家事，快速、舒适、更加健康合理。

2、可360度任意旋转的新型的旋转拖把头专利设计，最新的洗涤装置，轻轻一压，清洗棉头轻松简单合理。也不会刮伤各式各样的地板或者是其他的清洁面的精致表面。

3、独特旋转甩干功能，轻松保持拖把干净整洁。

怎么选购旋转拖把

既然旋转拖把相比于传统的拖把而言方便更多，那么，我们该如何挑选好的旋转拖把才好呢？

1、杆柄顺手好拿不易脱落转动。

2、拖把布面吸水力佳。

3、擦地拖把材质不掉屑。

4、拖布易拧干水分不耗力。

5、拖布易除脏清洁不黏附污垢。

6、需求不同来选择不同功能。

7、居家空间储放不占位。

另外，我们要选购合适的旋转拖把，还要注意其值得选购的理由，根据特点进行挑选：

1、挑选更省力、省时、省水的。洗拖把基本上是不必手接触到水。所以很力、省时；清洗拖把时，而且绝对干净。第一次的脏水不带到第二次里，所以很省水；所有动力都是物理原理，所以不必电，真正的环保产品。

2、挑选吸水性强、脱水性更强的。拖把头是用的超细纤维，普通棉拖布的三倍以上；耐磨抗菌，吸水性和吸附力超强。不会刮伤地板，纤维的接触面积大，与物体表面的接触面广，达到最佳的去污除尘效果；用途广泛，拖地、擦窗、擦车等通通搞定。

建筑物旋转 第3篇

关键词：煤层气,旋转控制头,旋转总成,温度场,影响因素

0 引言

我国煤层气通常埋藏于300 ~ 2 000 m地层,具有低压、低饱和、低渗透等地质特点。现阶段我国煤层气开采技术较为单一,大多数钻井技术及工具从石油钻井中借鉴。这不仅与煤层气开采的特殊工况不相符,也使得单井产量低、钻井成本高。专用钻采工具的匮乏严重制约了我国煤层气资源的大规模开发利用[1,2]。欠平衡钻井技术因其突出的储层保护能力和钻速较高的显著技术优势,在煤层气勘探开发领域得到了广泛应用[3]。据此技术,中国石油集团钻井工程技术研究院与西南石油大学联合研制了一种外挂式冷却润滑旋转控制头,在实际使用中取得了良好的效果[4]。本文介绍了一种基于前述旋转控制头的一种新型旋转控制头: 内置式冷却润滑旋转控制头,其主要区别在于将旋转控制头的冷却润滑系统简化为旋转总成的一部分,通过向冷却润滑系统中注入适量冷却润滑介质,利用结构、材料的导热性达到传热冷却和润滑的效果,大大简化了控制头的整体结构。

旋转控制头在工作中,旋转总成在轴承的支撑下与钻杆一同旋转,动密封系统为接触式密封,在高速旋转工况下,产生摩擦力矩而生成大量的摩擦热; 同理轴承组在巨大的外力作用下由于摩擦力矩的存在也会产生大量的热量,致使整个系统的温度升高。由轴承组和密封元件发热功率经验公式可知: 轴承组和动密封系统的摩擦力矩与钻杆转速相关; 动密封系统的摩擦力矩还与密封井压相关[5,6]。在井口偏心工况下轴承组( 轴承本身摩擦力极小可忽略不计) 和动密封系统会出现巨大的侧向力,进而会产生巨大的摩擦力矩。然而系统温升过高会导致系统零部件和润滑介质受热膨胀,致使旋转扭矩增大,严重时会使得零部件卡死,造成不必要的能量损失和机械事故; 严重时会带来井喷、爆炸、火灾、中毒等危害人员和环境安全的重大事故。因而,对旋转控制头旋转总成温升影响因素研究具有重大的社会和经济意义。

因此,本文建立了旋转总成1 /2 实体三维数值模型,分析不同工况因素( 密封井压、钻杆转速、井口偏心距) 对旋转控制头旋转总成温度场热平衡温升的影响[7]。研究结果为煤层气欠平衡钻井旋转控制头的优化设计、安装、维护和安全评估等提供理论参考依据。

1 旋转总成温度场数值计算

1. 1 导热微分方程及边界条件

对于三维、稳态、各向同性介质且有内热源的导热问题,其导热微分方程又称泊松方程为[8]:

式中: qv为物体内热源强度,表示单位体积单位时间内生成的热量,w/m3; λ 为物体导热系数,w/( m·℃ ) 。

对于稳态导热问题常见的边界条件有三种类型。

1) 第一类边界是已知任一瞬间物体边界上的温度值:

式中: S为边界线、边界面等。对于稳态导热过程,T0表示导热过程中给定的温度值,对于非稳态过程,T0是随时间变化的。

2) 第二类边界是已知任何时刻物体边界面S上的热流密度值,相当于已知任何时刻物体边界面法向的温度梯度值,其公式如下:

式中: q0为通过边界面S的热流密度。对于稳态导热过程,q0为常量; 对于非稳态导热过程,q0是随时间变化的量。如果物体边界面是绝热的,则T/n = 0,表示边界面上的温度变化率为0。

3) 第三类边界是已知边界面周围流体的温度Tf及物体与周围流体间的表面散热系数 α,其公式如下:

式中: Ts为物体表面温度值,温度Tf和散热系数 α可以是常量,也可以是随时间或( 和) 位置而变化的函数。

由公式( 1) ~ ( 4) 组成了各向同性介质中三维稳态温度场的混合边值问题。

1. 2 数值计算模型

因结构和生热源的一致性,建立1 /2 实体三维数值模型进行温度场分析。为简化计算且在对计算结果影响不大的条件下对旋转总成结构做出如下简化[9]: 将相关连接螺栓螺钉、弹簧卡圈、注油油杯、储油堵塞、旋转壳体等简化为一体; 轴承、动密封系统简化为圆环均匀实体,其模型如图1 所示。由于胶芯连接盘和密封胶芯完全处于钻井液强制对流环境中,其温升影响较小,此处分析将其忽略。

本文所述旋转控制头设计最大转速和密封井压分别为120 r/min和3. 5 MPa。在理想状态下,井口、转盘与天车完全同心是不存在侧向力的,然而实际工况中这种理想状态并不存在,即井口一定会出现偏心。根据钻井井控装置组合配套、安装调试与维护标准( SY/T 5964- 2006 ) 规定,防喷器安装井口偏心距应不大于10mm[10],而旋转控制头现场安装数据统计表明,最大井口偏心距达40 mm,严重影响旋转总成使用寿命和安装操作的安全性。

本文分析导热过程为稳态导热,导热系数 λ 和散热系数 α 为常量。定义空气自然对流系数10 ( W·m- 2·K- 1) ,空气强制对流系数30 ( W·m- 2·K- 1) ,钻井液强制对流系数1 000 ( W·m- 2·K- 1)[8]。其中旋转总成零部件的材料属性及其工作温度范围如表1 所示。

为了研究不同因素对旋转总成温升的影响,对工况做出如下假设: 计算工况参数设置如表2 所示,冷却润滑介质材料选用L - HL润滑油,设定环境温度为最高作业环境温度为Tmax= 40 ℃ 。

在旋转控制头使用过程中,止推轴承A、B不可能同时承受载荷,推力球轴承只能承受单向轴向力,因此在使用过程中有且仅有一个止推轴承受载,运转过程中止推轴承A受载。视轴承组、动密封系统为恒功率发热源( 某一特定工况下) ,旋转总成不同工况下热源生热率如表3 ~ 5 所示。

2 计算结果与分析

2. 1 密封井压的影响

旋转控制头在密封井口压力时,密封井压会对旋转控制头产生反作用力,由于结构原因致使密封压力的反作用力主要以上顶力的形式表现出来,作用于旋转总成下端面,通过中心管传递给止推轴承等。对于动密封系统密封井压对其的影响也是呈正相关的[4]。根据实际地质条件的不同,在煤层气欠平衡钻井作业中,密封井压也不尽相同。在T环境= 40 ℃ ,L偏心= 40 mm,n = 120 r /min,密封井压为1. 25、2. 00、2. 75、3. 5 MPa工况下,旋转总成热平衡温度场云图如图2 所示。

从图中可以看出,温升最快的区域主要集中在动密封系统周围; 处于钻井液强制对流环境中的钻转总成下端温升较为缓慢; 当密封井压到达设计额定压力3. 5MPa时,旋转总成的最高温升差值为30. 97 ℃ 。

从图3 中可以看出轴承组、动密封系统及L - HL润滑油的热平衡最高温升随密封井压的增大呈非线性增长,由此可知其是影响旋转总成温度场分布的主要因素之一; 其中对动密封系统的影响最为明显,其热平衡最高温升速率最大,高达35% 。

2. 2 钻杆转速的影响

由轴承与动密封系统的发热量计算公式可知,钻杆转速对轴承和和动密封系统的生热影响成正相关变化[5,6]。在P环境= 40 ℃ ,L偏心= 40 mm,P密封= 3. 5 MPa,钻杆转速为60、80、100、120 r/min工况下,旋转总成热平衡温度场云图如图4 所示。

从图中可以看出,温升最快的区域也主要集中在动密封系统周围; 处于钻井液强制对流环境中的钻转总成下端温升同样较为缓慢; 从图4( a) 可知在转速较低时( n≤60 r/min) ,整个旋转总成的温升范围都较小; 当钻杆转速到达设计额定转速120 r/min时,旋转总成的最高温升差值为29. 95 ℃ 。

从图5 中可以看出轴承组、动密封系统及L - HL润滑油的热平衡最高温升随钻杆钻速的增大呈非线性线性增长,说明其是影响旋转总成温度场分布的主要因素之一。总体来看,动密封系统和L - HL润滑油的温升速率较轴承组的大,径向轴承和止推轴承的温升速率较为平和,在19. 5% 左右。

2. 3 井口偏心距的影响

根据( SY/T 5964 - 2006) 规定,防喷器安装井口偏心距应不大于10 mm[10]。由于钻杆与旋转控制头的过盈配合,偏心距过大不仅仅会加剧胶芯的磨损,同时也会增大径向轴承的动态负载而增大其能量损失和磨损等。在T环境= 40 ℃ ,P密封= 3. 5 MPa,n = 120 r / min,偏心距分别为5、10、20、40 mm工况下,旋转总成热平衡温度场云图如图6 所示。

从图中可以看出,温升最快的区域也主要集中在动密封系统周围,且温升一直处于较高的数值范围内( 68.65 ~ 71. 99 ℃ ) ; 处于钻井液强制对流环境中的钻转总成下端温升,在四种不同偏心距工况下的变化趋势类似且温升数值变化也较小; 当钻杆转速到达设计额定转速120 r / min时,旋转总成的最高温升差值为18. 28 ℃ ,总体来看,各配件均有较高的温升。

从图7 中可以看出随着井口偏心距的增加,动密封系统和L - HL润滑油不同工况热平衡最高温升变化率较低,但两者的温升数值都较大,动密封系统为31 ℃ 左右,L - HL润滑油为27 ℃ 左右。轴承组随井口偏心距的增大热平衡最高温升数值升高,其中对径向轴承A的温升变化影响最为明显。

旋转总成轴承组、动密封系统和L - HL润滑油在表2 所设置的不同工况下,热平衡最高温度范围计算结果统计如表6 所示。对比表1 中旋转总成配件属性可知它们均处于正常运作所允许的温度范围内,说明该旋转控制头的冷却导热效果满足设计要求。

3 结论

1) 密封井压、钻杆转速、井口偏心距均是影响旋转总成温升的主要因素,旋转总成的重要配件和L - HL润滑油热平衡最高温升数值随三因素的增加呈非线性增大。在设计额定工况下( P环境= 40 ℃ ,L偏心= 40 mm,n = 120 r / min,P密封= 3. 5 MPa) 均处于安全运转的温度范围内,说明该旋转总成的优化满足设计要求。

2) 三影响因素的变化对旋转总成重要配件和L -HL润滑油温升的整体影响趋势为: 动密封系统> L -HL润滑油> 轴承组,说明动密封系统是旋转总成的主要热源点。后期优化设计可以考虑通过合理的材料和结构选型,以求达到相同动密封效果的前提下降低其发热量。

3) 井口偏心距的增大较另外两种影响因素的增大,对旋转总成重要配件和L - HL润滑油热平衡最高温升值影响更大,说明井口偏心距对旋转总成温升的影响更明显,进一步证实了旋转控制头安装过程中减少井口偏心距的重要性,其是保证装备安全运作的有力保障。

参考文献

[1]张卫东,孟庆春,魏韦.煤层气勘探开发技术进展与展望[J].中国煤层气,2009,6(5):11-13.ZHANG Weidong,MENG Qingchun,WEI Wei.Prospect of technology for exploration and development of CBM[J].China Coalbed Methane,2009,6(5):11-13.

[2]王益山,王合林,刘大伟,等.中国煤层气钻井技术现状及发展趋势[J].天然气工业,2014,34(8):87-91.WANG Yishan,WANG Helin,LIU Dawei,et al.State-of-theart and developing trend of CBM drilling technologies in China[J].Natural Gas Industry,2014,34(8):87-91.

[3]毕雪亮,张楠,陈勋,等.基于模糊综合评判法的欠平衡钻井方式优选[J].断块油气田,2015,22(1):116-119.BI Xueliang ZHANG Nan CHEN Xun,et al.Optimization of underbalanced drilling based on fuzzy comprehensive evaluation methods[J].Fault-Block Oil&Gas Flied,2015,22(1):116-119.

[4]魏晓东,王国荣,王斌,等.煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头方案设计[J].石油矿场机械,2010,39(9):29-33.WEI Xiaodong,WANG Guorong,WANG Bin,et al.Special RCH’s project design in CBM under-balanced drilling[J].Oil Field Equipment,2010,39(9):29-33.

[5]邓四二,贾群义,薛进学.滚动轴承设计原理(第2版)[M].北京:中国标准出版社,2014:75-99.

[6]孙立刚,张铎高.高压载荷下旋转动密封结构转动力矩分析[J].固体火箭技术,2012,35(2):244-247.SUN Ligang,ZHANG Duo.Analyzed on turning moment of revolving seal structure under high pressure load[J].Journal of Solid Rocket Technology,2012,35(2):244-247.

[7]赵军,李全明.氧化速度对硫化矿石堆积体温度场变化影响的数值模拟方法研究[J].中国安全生产科学技术,2015,11(4):59-63.ZHAO Jun,LI Quanming.Study on numerical simulation method of influence by oxidation rate to temperature field variation of sulfide ore deposit[J].Journal of Safety Science and Technology,2015,11(4):59-63.

[8]赵飞.纯电动汽车用永磁电机温度场分析[D].合肥:合肥工业大学,2013.

[9]李友荣,吴双应.传热学[M].北京:科学出版社,2012:3-12,15-39.

旋转木马的记忆 第4篇

幼时最纯白处，总有一匹马儿在飞，飞。

听过王菲的《旋转木马》，透明的声音，忧伤的格调。

(歌词)

拥有华丽的外表和绚烂的灯光

我是匹旋转木马身在这天堂

只为了满足孩子的梦想

爬到我背上就带你去翱翔

……

不可否认，歌中有着纯真眼眸的天真小孩令人喜欢，但是那匹带着孩子梦想飞到天堂的那匹马儿却更令人感动。

旋转木马似乎是很古老的娱乐设施了，想起来总感觉缥缈，但那明媚的回忆却是我不得不怀念。在炫目的彩灯中，骑上一匹彩色的马儿，感受它厚实的背，在镜中看到自己清澈的微笑与飞扬起的裙角，还有那匹向前奔跑不知疲倦的马儿。八音盒清脆的音乐随着马儿的飞奔而响起。一圈，两圈，三圈，幸福与温暖中看见飞逝的景物，有些小小的害怕，把头靠在马儿身上，闭上眼，享受这种美好。但是每次到了高潮部分，旋转木马就随着八音盒的盖拢而减慢，华丽的彩灯也在那一霎那熄灭。于是只好跳下马，抚摸一下它，然后又开始回味。

这是我记忆中的旋转木马，永远有最多的孩子围观，眼神羡慕。

旋转木马是不知疲惫的，一个又一个孩子带着小小的兴奋地爬上它的背，然后放心地趴在它背上随着它飞翔。旋转木马没有家，没有目的，只能在音乐中，在欢笑中，在梦想中，飞翔，旋转，旋转到忘记了自己的方向，好像一直在追逐着自己的过去。但是它从来也不感觉迷茫，因为伏在它背上的孩子眷恋于欢笑，让它也忘了只能原地奔跑的那忧伤。于是它们执着的跑，带着微笑跑，抬头遥望看不见的路，却依然，执着的向前方奔跑。

突然发觉马儿很像我们，真的。没有起点，也没有终点，虽望不见未来的路，但那些执着的纯真的梦想却一直指引着我们。就算只能在原地奔跑，就算知道自己最终将要停下，但是仍然怀着憧憬，期待着下一次的翱翔与光明。梦碎了算什么，希望破灭了算什么，只要我们，还拥有微笑，还拥有勇气，与下一次的奔跑的信心。

旋转木马，转啊转啊。

楼梯——旋转的韵律 第5篇

楼梯的功能性不言而喻, 它是居室中上与下的连接。因此, 对于安全性及便利性的要求, 就成为楼梯功能性要求的重点。

楼梯往往可以分为直梯、弧形梯、旋梯三种 (图1～3) , 或硬挺韵律, 或优美舒适, 或蜿蜒盘曲, 人们可以根据居室的实际情况, 选择不同类型的楼梯。

住宅的空间尺度、层高尺寸是固定的, 很难改变, 为了上下楼的方便与舒适, 楼梯就需要一个合理坡度, 楼梯的坡度过陡, 不方便行走, 会带给人一种“危险”的感觉。

对于楼梯的选择, 要根据家中的成员构成来具体安排。老人和孩子是首先要考虑的因素。坡度较缓、踏板较宽、梯级较矮的楼梯更适合这样的家庭 (图4) 。楼梯切忌各个台阶的忽高忽低, 特别是首、末两级。因此, 在构建楼梯时, 一定要仔细测量首末两级与地面、楼板的连接高度, 以达到所有台阶的均衡。

同时, 楼梯对于舒适性的要求也很高, 楼梯不仅要结实、安全、美观, 在使用时还不应发出过大的噪音。楼梯的所有部件应光滑、圆润, 没有突出的、尖锐的部分, 以免对使用者造成无意的伤害。如果采用金属作为楼梯的栏杆扶手, 那么最好要对金属的表面进行处理, 特别是在北方, 金属在冬季时的冰冷感觉, 会降低人的舒适感。

如果将楼梯以材质来区分, 大致可分为四类:

木制楼梯是目前市场占有率最大的一种楼梯 (图5) 。木质楼梯保暖效果好, 给人温馨的感受。但木楼梯的耐磨性较差, 不易保养和维护。

玻璃楼梯视觉效果简约时尚 (图6) , 更受前卫人群的欢迎。玻璃楼梯的优点是轻盈, 线条感性, 耐用, 不需任何维护, 缺点是会给人一种冰冷的感觉。用于踏板的玻璃一般是钢化玻璃, 承重量大, 以透光不透明的玻璃为最佳。

大理石楼梯更适合空间较大, 且室内已经铺设大理石地面的居室, 以保护室内色彩和材料的统一性 (图7) 。大理石踏板虽然触感生硬且较滑 (一般要加防滑条) , 但装饰效果豪华, 易于保养, 防潮耐磨, 广泛运用于空间较大的别墅之中。

铁艺楼梯, 其形式具有强烈的时代气息, 可复古, 可时尚 (图8) 。铁艺楼梯来源于工厂化设计和制造, 其造型新颖多变, 不占用空间, 安装拆卸也方便。

除此之外, 在楼梯的材质上, 很多人喜欢“混搭”使用, 比如木铁组合、不锈钢与玻璃组合等, 比起单一纯粹的材料来, 多一种元素的加入就会多一份情趣。 (图9)

楼梯是整个室内装修的一部分, 选择什么样的材料做楼梯, 必须与整个装修协调一致。而楼梯设置所形成的空间也应被精心利用。

惯量旋转椭球 第6篇

在刚体的任一转轴ON上, 截取失径undefined, 使undefined的大小满足

undefined

其中I为刚体对ON轴的转动惯量, k为任意给定的正的常数, ON轴的方向余弦为α, β, γ, 失径undefined的端点P的坐标为 (x, y, z) , 如图1所示。因为

undefined

所以我们有

Ixxx2+ Iyyy2+ Izzz2-Ixyxy-Izxzx-Iyzyz2=k2 (3)

其中Ixx=I1;Iyy= I2;Izz= I2是刚体对x, y, z三个坐标轴的转动惯量, Ixy;Izx;Iyz是惯量积。

(3) 式就是决定P点位置的方程式, 该方程是一个以O为原点的二次曲面方程。OP的长度越短, 则刚体对ON的转动惯量越大。在一般情况下, I≠0, 因而r≠∞, 即这个二次曲面没有无穷远点, 所以 (3) 式代表一个封闭的椭球面, 该椭球面即为刚体对O点的惯量椭球, 如图1中的椭球面[1,2]。

绕定点转动的刚体, 如果三个主转动惯量中的两个相等, 既I1=I2, 惯量椭球就变成旋转椭球形, 在1, 2两惯量主轴构成的平面内的各轴都是惯量主轴。如果I1=I2=I3, 惯量椭球就变为球形, 这时, 过定点的任意轴都是惯量主轴。一般的理论力学教材并不给出实例, 学生往往认为只有旋转椭球形刚体才满足惯量旋转椭球的条件, 球形刚体才满足惯量球的条件。实际上, 非旋转椭球形刚体和非球形刚体满足上述条件的例子举不胜举。

2 惯量旋转椭球实例

(1) 匀质长方体, 其长和宽相等。

设匀质长方体的质量为m, 长、宽、高相对长度分别为a、a、b, 该匀质长方体的三个几何对称轴x、y、z就是它的主轴, 如图2所示。设该长方体绕x轴, y轴, z轴旋转的转动惯量依次为I1, I2, I3。根据计算转动惯量的有关公式可得:

I1=Ix=m (a2+a2) /12

I2=Iy=m (a2+b2) /12

I3=Iz=m (a2+b2) /12

既有I2=I3。

(2) 三根均匀杆正交成一刚性支架, 交点处恰为各杆的中点, 其中两根杆的长度相等。

设均匀杆密度为ρ, 长度分别为a、a、b, 如图3所示。该支架绕三个几何对称轴的转动惯量依次为I1, I2, I3。则有:

I1= (a3ρ+b3ρ) /12= (a3+b3) ρ/12

I2= (a3ρ+b3ρ) /12= (a3+b2) ρ/12

I3= (a3ρ+a3ρ) /12= (a3ρ) /6

既有I1=I2。若

(3) 三根均匀杆正交成一刚性支架, 交点处恰为各杆的端点, 其中两根杆的长度相等。

设均匀杆密度为ρ, 长度分别为a、a、b, 如图4所示。该支架绕三个几何对称轴的转动惯量依次为I1, I2, I3。则有:

I1= (a3+b3) ρ/3

I2= (a3+b3) ρ/3

I3= (a3+a2) ρ/3

既有I1=I2

(4) 一刚性支架由两根等长的均匀杆和一根“半哑铃”状的杆正交而成。

交点恰为各杆的端点。

设沿x轴和y轴的杆质量为m, 长度为a, 沿z轴的杆长为a, 质量可不计, 另一端点连有一质量为m的质点, 如图5所示。该支架绕三个几何对称轴的转动惯量依次为I1、I2、I3。则有:

I1=Ix= (m a2) /3+ma2=4 ( ma2) /3

I2=Iy= (m a2) /3+ ma2=4 (ma2) /3

I3=Iz=2 ma2

既有I1=I2

上述四个例子中, 都有I1=I2, 该刚体对O点

对应有一惯量旋转椭球。若a=b, 则有I1=I2=I3, 该刚体对O点对应是一惯量球, 所有过O的轴都是惯量主轴。

3 小结

由以上分析和例子可以看出, 利用惯量椭球, 不仅在于使一个刚体对于过定点O所有转轴的转动惯量得到形象化的总体的表示, 还可以通过简化对于过O点的任一转轴的转动惯量, 同时也可以消去惯量积。满足惯量旋转椭球的刚体有许多, 若能快速准确的找出刚体相应的惯量椭球或惯量球, 使索求问题得以简化, 为我们分析解决问题提供了方便。另外, 我们认识和研究任何一个物理研究对象, 都不能只看它的表面意义, 而要从它的内在物理意义上去分析, 这样才能真正的理解物理对象。

摘要：对惯量旋转椭球的概念进行了较深入的讨论, 并列举几种满足惯量旋转椭球的刚体。

关键词：惯量旋转椭球,转动惯量,惯量主轴

参考文献

[1]周衍柏.理论力学教程 (第二版) [M].高等教育出版社, 1985.

旋转下落的小花 第7篇

现在动手跟我们一起制作两朵可爱的“小花”吧,从高空下落,它们也会“跳舞”呢!

方法一:

材料:

回形针、剪刀、长方形的纸

制作步骤:

1.按图示虚线对折。

2.把实线部分剪开,使剪开的部分前后分开。

3.在尾部折角处别上回形针。

4.从高处把“小花”抛下,你会看到,它会旋转着慢慢地落下来,就像在跳舞一样。

方法二:

材料:

回形针、剪刀、胶水、长方形的纸

制作步骤:

1.把纸片上的实线部分剪开。在剪开的纸条两端涂上胶水。

2.按照图示,将纸条两端用胶水粘合起来。

3.在粘合处别上别针。

4.从高处将制作好的“小花”抛下,看看它会如何下落吧。

实验小知识:

旋转式压机 第8篇

多用粉皮机

小型多用粉皮机技术是一种食品加工机械技术, 包括机箱和机箱内的输送料装置、熟化装置、成型传动机构及电机, 安装在机体内相连通, 组成为一体技术。是一种能够取代传统手工作坊, 生产出中国老百性喜爱食用的传统粉皮, 它克服了手工作坊劳动强度大.卫生条件差.生产效率低的情况。采用该小型粉皮机生产粉皮, 使用普通220V电源, 机型小, 维修、操作方便, 工艺简单, 一机可多用, 粮食、经济作物、粉都可以用来加工生产粉皮。

指纹旋转情况判定 第9篇

指纹识别技术 (Automatic Fingerprint Identification Technology) 的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分, 但用于识别的数据量相当大, 对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题, 而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得人们可以制造相当小的指纹图像读取设备, 同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外, 匹配算法可靠性也不断提高, 指纹识别技术己经非常实用。现代社会尽管各生产厂家都抱出极高的指纹识别率, 但在统一的标准指纹库上进行测试, 结果都不尽人意。所以在指纹识别算法的研究上, 还存在着许多要改进的地方, 这使得指纹识别算法研究还在继续。

影响指纹识别的因素有很多, 其中手指按压过程中的扭转、拉伸和按压力度等因素会是指纹产生变形, 这些都会影响指纹质量, 是多次录入的同一手指的指纹不能被指纹识别系统辨识, 这样给指纹识别带来困难, 直接导致识别错误。传统的基于细节点的指纹识别算法只利用了指纹图像中一小部分信息 (细节点) , 丢失了丰富的结构信息, 对于小面积指纹图像就可能因为缺乏足够的信息而影响识别率。而且细节点提取过程中, 由于噪声的影响, 很容易产生虚假的细节点和丢失真正的细节点, 在指纹的受损区域, 这种现象更为突出。本文将介绍在指纹采集过程中发生指纹旋转情况的判定方法。

1 算法主体思想

由于采集指纹时, 手指放置不与采集仪平行, 采集到的指纹会发生旋转, 如图1所示。这时, 各条脊线上曲率最大的点的连线与垂直方向成一定角度。指纹不发生旋转时, 各条脊线上曲率最大的点的连线与垂直方向近似平行。

基于上述思想, 本文提出一种全新算法判定指纹的旋转情况。这种方法简单易行, 在指纹录入阶段, 不需要跟库存指纹模板匹配, 直接就可以判定指纹旋转的情况。该算法基于已经细化的二值指纹图像。首先提取出指纹中心点, 以中心点为起点, 垂直往上搜索到第三个脊线上的点作为起点跟踪提取出一条脊线。然后继续以当前跟踪脊线的起点为起点, 垂直往上搜索到下一个脊线上的点作为新的起点, 跟踪提取下一条脊线。如此反复, 直到提取出所有中心点上方第三条脊线以上的脊线。若提取出的脊线条数小于5, 则从点 (centerx, c/2) (当图像长大于256时, centerx为220, 否则为110;c为图像宽) 处垂直往上搜索到第三个在脊线上的点, 跟踪提取出一条脊线。然后继续以当前跟踪脊线的起点为起点, 垂直往上搜索到下一个脊线上的点作为新的起点, 跟踪提取下一条脊线。如此反复, 直到提取出所有点 (centerx, c/2) (当图像长大于256时, centerx为220, 否则为110;c为图像宽) 以上的脊线。接着对提取出来的前5条脊线分别作二阶曲线拟合, 求出其上曲率最大的点。对5个曲率最大的点作一阶曲线拟合, 求得到的直线段L与垂直方向的夹角θ。当L在垂直线的左边时, 若θ大于10°, 则判定指纹左旋, 否则判定指纹不发生旋转。当L在垂直直线的右边时, 若θ大于10°, 则判定指纹右旋, 否则判定指纹不发生旋转。当L在垂直方向上时, 判定指纹不发生旋转。如图2所示。

2 中心点提取

本文的指纹旋转判定算法只是把中心点当作寻找脊线跟踪起点的参考点, 提取出其上方的脊线。所以对中心点提取算法提取出的中心点准确度要求不高, 只要能提取出中心点, 有个参考点即可。这里采用的是滤波法提取指纹中心点。如图3所示。

至于由于提取到的中心点错误导致提取不出5条脊线, 或者由于指纹中心点过于靠上而提取不出5条脊线, 则可以通过一个在指纹图像中心的点作为参考点, 重新进行脊线提取。如图4所示。

3 最大曲率点的求取

先是用脊线跟踪提取方法, 提取出参考点O以上第三条脊线起的所有脊线。然后对前5条脊线进行二阶曲线拟合得到其方程。根据其方程, 求出脊线上各点的曲率, 进而求得各条脊线上曲率最大的点。

3.1 脊线的二阶曲线拟合

对跟踪提取到的脊线, 分别用m-1次多项式P (x) =b1+b2x++bmxm-1对其上的各点 (x1, y1) , (x2, y2) , , (xn, yn) (xi<xi+1) (m<n) 进行曲线拟合。

按照最小二乘法原理, 拟合曲线要求

$Q={\displaystyle \sum _{i=1}^n[}{\rm P}(x)-y{}_i]{}^2(1)$

取最小极值, 即$\frac{\partial Q}{\partial b{}_i}=0$。

3.2 脊线上各点的曲率的计算

假设一条脊线的方程为y=f (x) , 则其上的各点的曲率可按照式 (2) 求得。

${\rm K}=\left|\frac{y{}^{¨}}{(1+y{}^{´2}){}^{\frac{3}{2}}}\right|(2)$

对提取到的前5条脊线, 分别求得其上最大曲率的点为P1, P2, P3, P4, P5。将这5个点拟合成直线段s。如图5所示。

4 判定方法

当直线段s在垂直方向左边时, 如图6所示。

若θ>10°, 则认为指纹向左旋转;若0θ10°, 则认为指纹不旋转。

若直线段s在垂直方向右边时, 如图7所示。

若θ>10°, 则认为指纹向右旋转;若0θ10°, 则认为指纹不旋转。

若直线段s垂直, 则认为指纹不旋转。

5 算法实现

5.1 主要数据结构

输入:细化的指纹图像

输出:指纹的旋转情况

I为矩阵rc, 存储二值化指纹图像。其中, r为指纹图像的长, c为指纹图像的宽。

D为rc矩阵, 存储指纹图像的4方向图。

R为rc矩阵, 为脊线标记矩阵。

end_left为52矩阵, 存储跟踪到的5条脊线的左端点坐标。

end_right为52矩阵, 存储跟踪到的5条脊线的右端点坐标。

max_x为15矩阵, 存储跟踪到的5条脊线上的曲率最大的点的横坐标。

max_y为15矩阵, 存储跟踪到的5条脊线上的曲率最大的点的纵坐标。

index_x为1800矩阵, 存储跟踪到的5条脊线上的点的横坐标。

index_y为1800矩阵, 存储跟踪到的5条脊线上的点的纵坐标。

centerx, centery分别为指纹中心点的横坐标和纵坐标。

5.2 实验结果及分析

本文的指纹旋转判定算法关键在于脊线曲线拟合的好坏。如果脊线曲线拟合得好, 求到的脊线上曲率最大的点就精确, 判定结果也就正确。由于脊线曲线拟合不好, 会造成求取最大曲率点的错误, 最终导致判定指纹旋转结果错误。如图8所示。

相比之下, 脊线的曲线拟合却重要得多。图8中, 虽说指纹中心点提取也有偏差, 但主要还是由于脊线曲线拟合出错导致判定结果错误。

对22幅细化的二值指纹图像进行实验, 其中有20幅能正确判定出指纹的旋转情况。

将旋转情况判定算法应用于指纹录入阶段, 引导用户采集到不发生旋转的指纹将大大提高现有社保指纹识系统的识别率。在现有社保指纹识别系统中, 对不发生旋转的指纹的匹配分数平均为40, 而对旋转指纹的匹配分数则仅为10以下, 大多数情况下匹配失败。

6 结束语

本文介绍了一种基于细化二值指纹图像的指纹旋转情况判定算法。它不需要同库存的指纹模板进行匹配, 直接在指纹录入阶段, 根据录入的指纹图像判定出指纹的旋转情况, 并对用户给出提示, 引导用户采集到不发生旋转的指纹图像。

摘要：指纹旋转对社保指纹自主识别系统的性能有负面影响。通过对旋转指纹的研究, 采取基于细化二值指纹图像, 直接根据录入的指纹图像就可以判定出指纹的旋转情况, 而不需要与库存模板进行匹配。它们能给出提示, 引导用户采集到不发生旋转的指纹图像。以此解决旋转指纹对指纹识别系统性能的负面影响。文中给出了提取指纹中心点的算法, 提出了一种新的基于细化二值指纹图像的脊线跟踪提取算法。