优化设计心得

优化设计心得一：幂函数教学优化设计心得

【摘要】幂函数是新课标教材新增的内容,新教材将幂函数研究的对象限定为五个具体函数,通过研究它们来了解幂函数的性质. 教材重在从图上看出图像的对称性,着重从对称的角度应用这一性质,也就是说,对奇偶性的要求较低,习题不需要过难,要循序渐进。在深入研究幂函数知识基础上,反复对教材进行钻研,对自己的学生了解,认真辅导的基础上设计我设计了教学过程。通过对幂函数的研究,培养了学生自主学习、合作交流的学习习惯,也培养了学生勇于探索,不断创新的思维品质

【关键词】幂函数;优化设计;类比研究

【中图分类号】G623.5 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)09-0277-02

幂函数是新课标教材新增的内容,而相比起人教版的旧教材,幂函数的地位和难度都有所下降,新教材将幂函数的位置放到了指数函数与对数函数之后,并且将幂函数研究的对象限定为五个具体函数,通过研究它们来了解幂函数的性质.教材从整数指数的幂函数自然引入,给出定义后,也只是推广到其他整数指数的情况,但是要指出x为其他实数时仍有意义,留待课外解决,对于函数的奇偶性,虽然给出了一般定义,但是应该知道,教材重在从图上看出图像的对称性,着重从对称的角度应用这一性质,也就是说,对奇偶性的要求较低,习题不需要过难,要循序渐进。

课外部分要求学生自己动手画函数的图像,通过它们的图像,让学生自己归纳出它们的性质。但要给学生留有充足的时间去完成。培养学生独立解决问题的能力和自信心。

在反复研究了教材对幂函数的内容知识设计意图的基础上,我又认真制定了幂函数知识的教学目标和教学重点难点 。通过对幂函数的研究,理解、掌握幂函数的图象与性质,并掌握研究幂函数的一般方法;

渗透分类讨论、数形结合的数学思想及类比、联想的学习方法,提高归纳与概括的能力;

培养积极思考,通过自主探索获取新知的学习习惯

本节课的重点内容是幂函数在第一象限的图象与性质及研究幂函数的一般方法.

对幂函数图象的共性的归纳是本节课的难点.

为了让幂函数的知识讲解有更好的完美教学效果,我设计制定了这样的教学过程。

1创设情境,建构概念

1.1定义的给出: 本节课教学任务较重,难度较大,但鉴于课前对相关知识的切入点进行充分准备,因此我采取了由指数函数直接引入幂函数定义的方法.指出对于关系式:ab=N,当底数a为常数,b作为自变量,N为b的函数时,就构成了指数函数;当指数b为常数,底数a为自变量,N为a的函数时,构成的函数就称为幂函数.

由此得到幂函数的定义:

形如y=xa(αIR)的函数称为幂函数.(目前我们只研究指数为有理数的情况)

1.2概念的辨析: 在给出了幂函数的定义后,请学生举出了大量幂函数的例子,目的在于对幂函数进行辨析,学生举的例子中含有已学过的函数y=x0,y=x,y=x2,因此通过这个环节使学生感知到幂函数并不是完全陌生的,学习幂函数是为了对幂函数进行更一般的研究.

2 联想类比,自主探究

2.1自主探究: 在这个环节中引导学生自由选择不同的幂函数,利用图形计算器通过画图,探究它们的图象与性质.并将自己的探究结果记录在表格中,在研究过程中,学生会选择幂指数不同的多个幂函数进行研究,分别记录它们的图象与性质,并在探究过程中对幂指数的作用进行了初步的探索.

2.2图象展示:在这一环节中我请学生将他们研究的幂函数从形态上看不同的图象分别画到黑板上,在学生的相互补充、我及时纠错和引导下,最终得到了十种不同形态的图象.由我补充了学生遗漏的y=x的图象,最后黑板上一共展示了十一种不同形态的幂函数的图象.

3 深入探究,归纳性质

3.1对图象的进一步探究: 在得到了十一种不同形态的图象后,我指出,幂函数的情况比指数函数和对数函数的情况复杂得多,继而提出问题:我们该如何去把握幂函数的图象呢?

学生提出根据幂指数的不同范围分α>1,0

>优化设计心得二：吉首某项目的结构专业优化设计心得>>（3375字）

摘 要：优化项目原结构设计的不合理性，尽量增加建设单位的使用与销售面积，在安全的前提下降低建设成本。

关键词：历史遗留工程；结构设计优化；结构型式及布置优化；新型材料

中图分类号：TU375

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2012）060138-02

1 项目概况

20xx年，受某建设单位委托，对一个历史遗留工程进行结构优化设计，现将设计心得记录如下。

本项目所在地吉首，20xx年因故停工。四栋高层建筑，分别为D、E1、E2及H栋。D栋为地下两层、地面以上为25层的高层建筑，屋面标高83.40m；E1、E2为地下两层、地面以上为28层高层建筑，屋面标高88.30m；H栋为地下两层、地面以上25层高层建筑，屋面标高79.00m。总建筑面积12.5万m2，已建约3.6万m2，优化部分建筑面积约8.9万m2。

D栋建筑带五层裙房（其中第五层原设计为一个转换夹层），其余三栋建筑均带三层裙房（其中三层原设计为一个转换夹层），裙房做商业用途，裙房以上为住宅。

四栋建筑结构均为部分框支剪力墙结构，均在裙房顶转换，均属高位转换。项目所在地吉首抗震设防烈度小于六度。

D栋原来已经施工到第五层（夹层），E1栋原已施工到转换层以上一层（第四层），E2栋原非塔楼部分已经施工到第四层，塔楼部分施工到地面一层。H栋西单元施工到转换层以上部分（第四层），余下两个单元施工到地面一层。优化前项目现状见图1、图2及图3；

2 原设计不足

2.1 E1、E2及H栋的第三层（夹层）裙房层高3.9m，而转换梁最高有3.0m高，本层变成了一个死层，即不能正常使用，也不方便检修（见现场照片图2）。

出现这个情况的原因是：1）转换梁最小受剪截面超限时（《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002第7.5.1条，本项目均采用2002版旧规，以下不赘述），转换梁高度增加太大。2）人为放大较多。裙房部分剖面图见图4；

2.2有不少转换梁的底面纵筋配筋不够，不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》

JGJ3-2002第10.2.8条规定。此条规定：框支梁设计应符合下列要求：梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率非抗震区不应小于0.3%。此条是强条。

估计是人为放大截面后，忽略了最小配筋率要求。

2.3 E1、E2及H栋夹层（转换层）层高3.9m，但转换梁梁高普遍为2.4~3.0m，出现大量的短柱，柱的剪跨比小于1.5。

2.4 D栋转换层层高4.5m，但上部结构剪力墙布置过多，位移角最大值1/4300*h，远小于《高规》之4.6.3条规定1/1000*h要求； 1）导致建筑上部结构刚度过大，转换层上部与下部结构的侧移刚度比不满足《高规》附录E之E.0.2条规定；本条规定：底部大空间层数大于1层时，其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比re非抗震设计时不应大于2。当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向风度的60%。

2）导致含钢量太高。D栋裙房以上部分结构布置平面图见图5；

2.5隔墙均采用当地常见的混凝土砌块，容重取到18.8kN/m3；相比实心烧结粘土砖的容重19.0 kN/m3，隔墙荷载容重取值过大。

2.6原设计仍然采用低强度钢材，梁柱箍筋均用HPB235（Ⅰ级钢），剪力墙水平及竖向分布筋和楼板钢筋均采用HPB235（Ⅰ级钢），梁柱纵筋均采用HRB335（Ⅱ级钢），不符合国家规范大力提倡采用高强度新型材料的精神。

2.7因为以上各种原因，所以该项目，标准层的含钢量达到了66.3kg/m2，明显偏高，过于浪费。

3 优化设计

3.1将所有未施工部分的隔墙墙材均改用加气混凝土砌块，加气混凝土砌块容重不大于6kN/m3，大大降低隔墙荷重。

3.2所有钢材均采用HRB400（Ⅲ级钢）。

1）随着生产工艺的进步与提高，高强度钢材与低强度钢材的材料价格也相差不多，通过钢材市场询价，常用的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢的差价在100元/每吨内。采用高强度钢材，可以大大降低含钢量，节省建安成本与造价。

2）箍筋采用Ⅲ级钢，减小了箍筋直径，减小了箍筋制作难度。

3）减少了钢筋送检批次。

4）减少钢筋种类，减少了材料出料出错概率。

5）采用三级钢箍筋后，也有一些不足的地方。比如，梁高较高时，采用较小直径的箍筋，立不稳，虽然节省了钢材，但钢筋绑扎时比较困难，钢筋笼容易变形，在以后的设计中吸取经验并加以改进。

3.3减少荷载、采用高强钢筋，采用宽度较大的转换梁，转换梁宽不小于高度的1/2；仔细核对计算书与计算模型，并采用PKPM之SATWE与TAT两个不同的计算程序对比计算后，E2栋转换梁最高2.2m，且仅有两根，大部分都在1.8~2.0m梁高。H栋转换梁梁高最高2.0m，大部分为1.8m左右梁高。

3.4 E1栋已经施工完毕，塔楼部分夹层无法使用已成事实，无法改变。裙房非塔楼部分净高最小尚有2.2m，另增设楼梯由二层上夹层，增加建设单位的使用面积近600m2。

3.5 E2栋的非塔楼部分裙房已经施工完毕，塔楼部分只施工到地面一层，将塔楼部分裙房顶（转换梁层）标高提高600mm，层高变为4.5m，错层高度在转换梁高度范围内，不影响水平力在本层的水平传递。加之梁高大部分为1.8~2.0m左右，有非常良好的使用空间，为建设单位增加使用与销售面积近2046.5m2。

3.6 H栋西端建筑纵向长度三分之一的范围，已经施工到转换层（第四层），施工缝穿过转换梁，所以不能采取E2栋局部提高层高的做法。但因为H栋层数相比较少，通过第3条所述的办法，转换梁梁高大部分在1.8m，还有1.9~2.2m的净高，较好地提供了新的使用空间，给建设单位新增了1181.2m2的使用与销售面积。

3.7 D栋的标准层结构平面布置进行优化调整，减少了剪力墙数量，取消了墙肢长度大于8m的长墙肢，墙肢长度大部分取在2m左右，核心筒适当开洞，从而降低了上部结构的刚度。优化后的D栋标准层结构平面布置图见图6；

3.8优化后，E2栋的转换层上下层等效侧向刚度比：

X方向下部刚度=0.2251E+08 X方向上部刚度=0.1655E+08 X方向刚度比=0.7353

Y方向下部刚度=0.2359E+08 Y方向上部刚度=0.1911E+08 Y方向刚度比=0.8098。

满足《高规》附录E之E.0.2条规定要求。

3.9优化后，D栋的转换层上下层等效侧向刚度比：

X方向下部刚度= 0.2683E+08 X方向上部刚度=0.2920E+08 X方向刚度比=1.08

Y方向下部刚度= 0.2834E+08 Y方向上部刚度=0.3023E+08 Y方向刚度比=1.09。

满足《高规》附录E之E.0.2条规定要求。

3.10采用高强度钢材后，计算配筋面积减少，比较显著的有两个部位：

1）梁柱箍筋，普通可以减少一个直径等级。尤其次梁，因为不参与整体刚度，且根据《混凝土结构设计规范》，非抗震区的非框架梁箍筋最小可以用到直径6，大大降低了钢筋用量。

2）板钢筋，除了大客厅板，大部分的板钢筋，在板厚100mm的情况下，基本上都是直径8间距200的板筋设置，大大减少了板钢筋用量。

3.11 H栋的原来施工缝留在了框支转换梁上，梁跨的三分之一处，为了加强新旧梁混凝土的咬合，防止在施工缝处出现剪切破坏，除了将旧混凝土面凿毛以外，还在旧混凝土梁断面上加装了抗剪钢板，钢板10mm厚，嵌入旧混凝土梁内100，外伸100，钢板与梁宽等宽，在梁高上下三分之一处各设一道。

4 优化结果与优化效益

4.1增加约4000m2的使用与销售面积，按商业面积5000元/m2的售价，增加近两千万的销售收入。

4.2通过以上优化措施后，标准层每平方米的含钢量降低到38.84kg/m2，每平方米减少约17.2kg用钢量。按5000元/吨的螺纹钢材料费，约节省780万的材料成本。

4.3已经封顶的D栋，见图7。

4.4已经拆架的D栋，见图8。

4.5根据建设单位提供的E1栋分层钢筋下料汇总表，总结出E1栋优化前后钢筋含量对比表，见表1。

5 结语

5.1建筑工程结构专业设计，最重要的是结构概念设计，针对具体项目的使用功能及具体项目情况，选用合理的结构型式。

5.2要尽可能地满足建设单位提出的使用功能要求，从结构专业角度出发，为建筑专业提供所需的建筑空间要求；

5.3在安全前提下，要尽可能地降低建筑安装施工成本，做到即安全又经济。

>优化设计心得三：机械优化设计心得体会>>（554字）

学习机械优化设计以前，总感觉企业的生产，人类日常生活中的劳动等都是一种简单的过程，总有一定的套路可循。但自接触了机械优化设计这门学科以后，让我认识到在人类的生产中，我们总是意向于得到我们最满意的效果，如加工零件怎样最省材料又不影响零件的加工，饭店厨师对于菜系的烹饪顺序等，看似很简单的问题，但其中却蕴藏着极大的智慧！就老师上课用以举例的割木材问题中怎样剧料使材料最省为例，细分下来积累的计算量足以令我们筛选一宿！总上的种种，就迫切的需要我们掌握一套系统的机械优化设计方法。

翻阅相关书籍，才了解到机械优化设计虽然只有从近代到现在短短几十年的发展历史，但是其体系的迅速完善我想是其他学科难以企及的。如今，机械优化方法也是各类决策方法中普遍采用的一种方法，机械优化设计作为一种现代化的设计方法已经广泛的机械设计中，并取得了良好的经济效益。在面对市场竞争日益激烈的大环境下，计算机处理技术日益改进，作为新产品的开发与改进环节中最重要的环节就在于如何大幅度的缩短产品的使用周期，如何提高新产品的设计质量，以及降低新产品的设计成本这些方面等对于企业缩减开发成本，更快的抢占同类产品的市场等具有决定性的作用！

我们应当与时俱进，跟上学科发展的势头，把机械优化设计作为学习生活中研究与关注的对象，在平时的处事中长存优化的思想。

 

第二篇：老机械设计工程师的工作心得

机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。

机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑望哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，

在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。如此，在设计过程中，就会规避一些不合理的结构，设计的质量自然提高不少，可是还不够，一个有十年八年的工龄的技工能提出比你更成熟的细节方案（尽管整体的设计统筹他们做不了），但是多少个不眠的夜晚设计出就这样一个结果，岂不是斯文扫地耶？唯一的解决办法，多看书。别人总结出来的通常与生产相结合，俱是心血的结晶。带着问题学，多想就能消化。再也不会说“只要保证同心度就行了”这样愚蠢的回答，关键是你已经指出保证同心度的方法，甚至前辈的错误。这个时候，没人再叫你小钱、小赵，连老板都叫你钱工、赵工，挺受尊敬的吧。摸摸下巴，胡子长出来了，尿布丢了，孩子叫妈了，呵呵成就感也来了。可是设计总是为了使用，好的设计必须具备一点点人性的，设计一套工艺装备，一试产，效率高质量好，老板来搞杯庆功酒。过了几天，发现人家弃之不用了，原因是操作者骂娘啊。用起来痛苦啊。而且要注意的细节又多，别个就是个操作工他要是考虑的那么多因素就不会还在那里做操作工了啊。设计不利于使用，就面临淘汰，有很多的成套设备，如汽车的发动机变速箱之类正常运转时“挺好的，“，可其中一个小键槽，一个轴承位，什么的地方坏了，整个就不能用，厂方只卖整件，要配件不卖，自己加强还真的没地方加了，换了几个厂去买，摆了一堆，用户只好敬而远之，立了个技改项目－－可怜的技改。这样的事情只要是在机械行业转的久的都会有所见所闻。使用根本就离不开维修，好的设计更不能忽视维修性。在一条大型的的生产线上，关键的设备，总共一年也

就维修那么两次，但是每此都要把设备大卸八块，行车叉车千斤顶撬杠十八般兵器还不够用，老师傅们还要自己专门动脑动手玩几样好用的专用家当来伺候，导致停产的损失已经超过设备本身的价值，真是个无言的结局。一套大型设备仅因更换一只油封什么的，都要几乎将整机完全分解，使用单位不骂设计干的是断子绝孙的玩意才怪，真的是设计者的悲哀。

我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实际上，我们99%的基因都是和大猩猩一样的。如果人类不是在继承大猩猩的基因基础上，有1%的突破，人类的出现是难以想象的，如果有人说我有志气，不需要继承大猩猩的基因，我自己搞一个100%纯人类基因，那您就是再过一亿年，也搞不出来一个人类来。所以说，不能为了创新，把旧有的东西全盘抛弃。原有的东西就如同一盘菜，创新就如同一点点调料，有了这么一点调料，菜的味道更加鲜美。但没有人为了纯鲜美，不要菜，光来一盘炒调料的。所以我们强调创新，但不能忘记继承，只有继承，没有创新，那是因循守旧，而只有创新，没有继承，那是空中楼阁。

1：1的克隆可能很多的人认为是最安全最省事的一种设计方式。但是作为从事设计行业的人来讲，克隆是一件可耻的事情。所谓一抄二改三创造。简练的概括了设计人员的成长之路。 刚入门的时候，只能照抄，但是在抄袭的同时要拼命的去理解原设计者的意图和思维，理解整个机器的传动，各个装置之间的相互关联，每个零件的相互关系，理解了之后就可以出图，图纸上就可以有明确的尺寸配合要求，形位公差约束。只知道画下来，随手胡扯几根线条上去，大概感觉机器精度比较高，就玩命的把精度往上提动不动就0.005，0.002，在图纸上大言不惭的签名在设计栏。号称自己搞的东西是很精密的。这种不知所谓的号称机械机械设计工程师的信手拈来满地都是。模仿优秀的作品是每一个设计师的必走之路。但是做设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。罗嗦的人搞出来的东西就是那么罗嗦的，小气的人搞出来的东西就是一副小家子气，不负责任的人搞出来的机器就跟那人的德行一样的不负责任。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样捣腾出来的东西就有了独特的灵魂。行家一看就知道，这是用心的杰作。

在抄袭的时候积累了经验就要抱着否定的态度学习。查阅资料，多看些经典的设计案例，和设计的禁忌，与自己接触过的一些东西进行对比，就有了大的提高。就可以在现有的机器上动手术。如：提高机器的附加值，完善更多的功能，让整机具备更高的可靠度。从而迎合高端的客户；或者进行结构精简，保留一些常用功能，降低成本，

满足些买不起那么也用不上多功能的客户的需求。做到这样就可以称的上做机械设计开始入门了。能不能成为世界级的发明家这个事情很难说的，呵呵。但是凭自己多年经历见识，将一些结构进行组合，变异，嫁接，创造一些新的东西是不难的。与其用一生的时间去研究永动机之类的高深课题，或者搞一些莫名其妙不能创造任何价值的所谓专利，不如用自己有限的生命去做些能在这个美丽的星球上留下点印记的事情。到时候老得快死了，临终的时候还会想到，活了这么多年，捣腾了那么多机器在地球上跑，足以含笑九泉。

一个真正谈的能称之为 机械设计工程师， 需要十年甚至十年以上的磨砺。还要有相当的天分以及勤奋和能造就人的环境。 天才等于99%的勤奋+1%的努力其实说的并不是只要下苦工就会有成就。这句话说的是若一个人对某个职业没有那1%天分，再勤奋也是没有用的。勤奋是一个发掘自己天分的一个途径，是有所成就的必须条件之一，而不是全部。绝对不是。

机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求

1、使用要求（首要考虑）：

1）零件的工况（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）；

2）对零件尺寸和质量的限制；

3）零件的重要程度。（对于整机可靠度的相对重要性）

2、 工艺要求：

1）毛坯制造（铸造，锻打，切板，切棒）；

2）机械加工；

3）热处理 ；

4）表面处理

3、经济性要求：

1）材料价格（普通圆钢与冷拉型材，精密铸造，精密锻造的毛坯成本与加工成本的对比，）；

2）加工批量和加工费用；

3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的规格，合理的加以利用）

4）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，用含油轴承替代车削加工的一些套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等）。 另外，还要考虑当地材料的供应情况

机械设计的基本要求

a) 对机器使用功能方面的要求要注意协调、平衡！防止木桶效应的出现

b) 对机器经济性的要求 设计经济性，在短的时间里投产上市，捞回开发期间的消耗，甚至边设计边制造

使用经济性 要有最佳的性能价格比（产品在小批量做开始赚了，再来改的更好）

2、对机械零件设计的基本要求

a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能 b) 要尽量降低零件的生产、制造成本

c) 尽可能多的采用市场常见标准件。

d) 对可能系列化的产品，尽可能的在开始设计的时候考虑零件的通用性，无法通用的也要尽可能的在结构上类似，以减少制造过程的工艺编排，夹具工装设计的工作量。