土木工程研究生論文范文
時間:2023-03-24 16:46:43
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篇1
關鍵詞:土木工程類專業;碩士研究生;自我培養
中圖分類號:G643;TU37 文獻標志碼:A 文章編號:10052909(2017)02003105
碩士研究生階段的教育在教育目標、教育主體定位和教育形式等方面,都與之前的本科階段、中學階段和小學階段具有本質的區別。從教育目標來看,研究生階段教育的目的是將研究生培養成為具有獨立科研能力的科研工作者和職業工程師,強調自主科研和工作的能力[1]。從教育主體定位來看,研究生在整個教育過程中處于主體地位,與本科及之前階段以教師教學為主的定位有很大差異[2]。從教育形式來看,研究生階段的教育更加強調自我培養和自我教育,絕大部分的教育過程需要研究生通過自主學習完成,研究生導師一般只發揮引導和指導作用[3]。
因此,能否在兩到三年的研究生學習階段實現良好的自我培養,就成了研究生教育成敗的關鍵。近年來,隨著專業碩士研究生制度的實施和研究生教育從精英教育向大眾教育的轉變,研究生數量迅速增加,生源質量良莠不齊。很
多研究生對研究生教育階段強調自我培養的特點認識不足,在研究生學習階段仍然是本科甚至高中時期的學習態度和方式,以致培養效果難以令人滿意。
究其原因,除了對研究生階段自我培養的特點認識不足之外,一個很重要的原因是對自我培養的目標和方法缺乏理性的認識,需要進行深入的指導。為解決這一問題,本文擬從研究生培養工作的實際出發,對土木工程類碩士研究生自我培養的目標、方法和途徑進行討論,旨在為土木工程類研究生的培養提供理論上的參考和建議。
一、 研究生自我培養的必要性和可行性
所謂研究生的自我培養,是指以研究生自身為教育主體,在自我意識的支配下,根據社會需求和自身發展的需要,發揮主體能動性作用,把自己作為教育的實施者和接受者,不斷進行自我開發和自我教育,優化知識結構和能力水平,最終實現研究生階段培養的目標,成為滿足社會需求的科研工作者和技術工程師[4-5]。
研究生階段教育的最大特點就在于研究生的自我培養和自我教育[6],這是由研究生階段的培養目標決定的。研究生階段教育的最終目的,是培養一批能夠獨立進行科研工作的科技工作者,以及能夠在企事業技術崗位解決實際問題的技術工程師[7]。要想獲得獨立的科研能力和工程實踐能力,就必須具備自主發現問題和解決問題的能力。而這些能力的培養,必須也只能通過自主科學研究和自主工程實踐獲得[8]。此外,是否具備基本的自主科研能力和工程實踐能力,也一直是各高校衡量研究生培養質量的重要標準。部分高校甚至直接以這兩項能力作為研究生畢業和獲得碩士學位的基本條件[9]。因此,以培養自主科研能力和工程實踐能力為目標進行自我培養,是研究生階段教育的必然要求。
研究生階段的學習和生活呈現出很大的自主性和獨立性[10]。研究生導師在研究生教育過程中的定位,是科研工作上的指導者和合作者,并以此為基點,對研究生的學術道德和價值觀進行引導[11]。除此之外,研究生自主把握工作和學習的各個階段,有足夠的時間和空間自主規劃,自我學習,為研究生的自我培養提供了主體條件上的可行性。事實上,是否能夠有效利用這種自主性,抓住機會進行自我培養,一直都是研究生培養成敗的關鍵。
二、 土木工程類專業碩士研究生自我培養的目標和內容
土木工程類專業碩士研究生培養的最終目標,一是使研究生具備基本的科研能力,以滿足業之后以一個獨立的科研工作者的身份從事本專業科研工作的需要;二是具備一線的工程實踐能力,以滿足畢業之后從事結構設計或現場施工工作的需求;除此之外,還必須培養一定的人際交往能力。因此,具體而言,土木工程類專業碩士研究生應當著重在專業知識水平、基礎科研能力和實踐工作能力等三個方面進行自我培養。
(一)專業知識水平的培養和提高
具備深厚的專業基礎,了解本專業的研究特點、研究方向以及基本理論和方法,是順利開展研究生階段學習和科研工作的前提條件,這也是研究生入學考試和面試衡量學生是否具備入學資格的重要標準。但是,隨著近年來碩士研究生數量的迅速擴張,新入學研究生的專業知識水平并不能令人滿意。以某校土木工程和防災減災工程專業碩士研究生的面試為例,一位面試教師提問了一個基本的結構力學問題,即力法基本方程的實質是力的平衡方程還是位移協調方程?就這么一個二選一的問題,參加面試的數十位學生回答正確的不到一半,絕大多數都是僅憑字面意思勉強回答甚至完全是瞎蒙胡猜。另一位教師提問地震烈度的概念,能將這一概念與地震震級區分開并解釋清楚的更是寥寥無幾。帶著這樣的專業基礎知識開始研究生階段的學習和研究,效果如何可想而知。
因此,研究生階段自我培養的第一課,就是夯實專業基礎,把本科階段沒有學好而研究生階段又顯然會用到的高等數學、結構力學、結構設計等課程查漏補缺,提高到本科畢業生應該有的水平。在此基礎上,還要把研究生階段開設的數學分析、有限元方法、結構動力學、彈塑性理論等專業基礎課學好學透,為后續即將開展的科研工作做好準備。
除了課堂學習之外,研究生階段的學習還應該包括一個很重要的方面,即自學能力的培養。與本科生階段主要依靠教師傳授專業基礎知識、培養專業思維能力不同,研究生階段最重要的是要學會如何發現問題和解決問題。當今時代是一個知識大爆炸的時代,是多種學科融匯交流的時代。研究生在開展科研工作的過程中,必然會遇到很多以前沒有接觸過的知識,甚至不同的專業和學科的知識。這就只能通過各種渠道查找資料,自我學習,不斷積累,培養自我學習的能力和習慣,實現自我教育,最終解決所遇到的問題。而終身學習和自我教育,正是作為一名科研工作者所必須具備的基本素質之一。
(二) 基礎科研能力的培養
一般而言,科研能力的根本是科學思維能力和科學研究方法,這也是研究生階段需要著力培養的目標之一。所謂的科學思維能力,是指應用專業知識發現問題、研究問題和解決問題的科學思維方式。所謂科學研究方法,是指采用理論研究、試驗驗證、統計分析對科學問題進行研究的方法。科研能力的培養是一個抽象的潛移默化的過程。這就需要研究生集中精力,刻苦鉆研,全身心地投入研究生階段的研究和學習,一點一點地積累提高,最終實現科研能力的全面提升。
科研能力的培養包括很多方面,本文僅就開展科學研究所必須具備的一些基本工作能力進行深入討論。這些基本工作能力一般包括辦公軟件的使用能力、專業軟件的使用能力、文字表達能力和專業英語水平等。
辦公軟件的使用能力是進行一切文字工作的基礎。在研究生進行開題報告、中期考核、畢業答辯的過程中,必然會用到以下軟件:word、PowerPoint、Excel。這些軟件看上去很常見,但很多本科畢業生都只停留在會打開、輸入、關閉的水平,遠遠達不到研究生利用這些軟件完成論文寫作任務的目標。研究生階段使用word,目標就是撰寫論文。要做到會用word排版,正確處理標題、目錄、圖表、段落、參考文獻等,按照要求寫出格式規范、排版合理的畢業論文。PowerPoint是研究生用于做報告和答辯的必備軟件,要求做出來的幻燈片界面美觀,條理清楚,能準確無誤地表達研究生的全部科研成果。Excel是一個功能強大的軟件,科研論文所需數據的匯總和統計、圖表的設計和制作都可以用它來完成。
專業軟件的使用是當代研究生必須具備的能力之一。對于土木工程類專業的研究生來說,AutoCAD是最基本的制圖工具,其重要性自不必多說。除此之外,還需要掌握本專業廣泛使用的各種專業軟件,如結構設計所需的Sap2000、理正工具箱,結構分析所需的ANSYS、ABAQUS,編程所需的Matlab等。當今時代,用專業軟件解決問題已經成為科研工作的基本要求,不會使用這些基本的工作軟件,就無法開展科研工作。
文字表達能力是研究生撰寫論文和進行學術交流
必備的另一項能力,而這一點又恰恰是很多土木工程類專業研究生的短板。土木工程類專業一般屬于純工科專業,大部分學生從高中畢業后就很少接受文字表達能力的訓練。特別是本科畢業做的是畢業設計,沒有寫過畢業論文,失去了一次重要的科技文獻撰寫能力的培養機會。造成的結果就是文字表現能力較差,往往需要走很多彎路才能達到撰寫科技論文的水平。因此,土木工程類專業的碩士研究生需要在研究生學習階段有意識地培養語言文字表達能力,特別是要熟悉和掌握撰寫科技論文所需要的特有的客觀理性的文字表述方式。
科研工作基本能力的第四個方面,是專業英語水平。閱讀英文專業文獻、用英語撰寫論文是科研工作的基本需求。我國的英語教育從初中甚至從小學就開始,到研究生階段至少經過了10年的學習,但實際的效果卻并不能令人滿意。很多研究生在寫論文時用到英文題名和摘要,第一反應就是利用網絡上的翻譯軟件。部分研究生論文的英文題名和英文摘要甚至是用翻譯軟件直接翻譯一下就粘貼上去了,錯漏百出,笑話滿篇。因此,提高專業英語水平,是研究生階段必須保質保量完成的一項重要學習任務。
(三)工作能力的培養
研究生階段學習的最終目標是要進行工作實踐,很多研究生一畢業就會進入設計和施工單位工作。因此,工作能力的培養也是研究生階段自我培養的重要內容之一。
在研究生階段培養實踐工作能力具有得天獨厚的優勢。在這一時期,研究生是作為一個基本獨立的科研工作者來完成自己的課題,與導師和其他同學是交流與合作的關系,因而攻讀研究生的過程也就自然而然成為工作能力的培養過程。
對于研究生來說,工作能力包括科研能力、實踐能力和工作素質等多個方面。其中科研能力和實踐能力都需要在工作和學習中逐漸積累和培養。本文僅就個人工作素質進行簡單探討。
個人工作素質的第一點,是工作中的自我定位。工作是有分工的,在任何一項工作中,都會有人主導,有人配合,有人把控大局,有人執行細節。在工作中擺正自己的位置,是一切工作得以順利完成的保證。如果人人各行其是,最終的結果必然是一事無成。研究生階段的學習是研究生科研工作的起點,在后續的科研和實踐工作中,都必須保持謙虛謹慎的態度,尊重導師,尊重身邊的同學和同事,積極主動地向他們學習。只有這樣,才能不斷提高自己的水平,實現研究生階段自我培養的目標。
個人工作素質的第二點,是要有責任心,勇于擔當。做事情有始有終,是研究生應當持有的基本工作態度。接受任何工作任務之后,應該以積極主動的態度考慮如何保質保量地完成。遇到困難要學會利用學校和單位提供的各種資源積極解決,而不是稍遇挫折便打退堂鼓。最不可接受的態度是,稍遇困難不僅止步不前,還不積極與導師或上級溝通,工作任務擱置半個月甚至一兩個月,直到再次被問起才告知遇到問題未能繼續。這樣消極負面的工作態度,在任何工作單位都是不能被容忍的,在研究生階段必須絕對避免。研究生應珍惜和抓住研究生階段學習的大好時機,培養優秀的工作素質,是研究生階段自我培養的又一重要任務。
三、 土木工程類專業研究生自我培養的基本途徑
篇2
關鍵詞:加權余量法圓形隧道 權殘方程 內力計算
中圖分類號:U45文獻標識碼:A 文章編號:
一、前 言
水力工程涵洞和鐵路隧道等工程廣泛采用著圓拱形結構其合理計算應遵循與周圍地層共同工作原理.不計彈性抗力的自由變形方法 ,原則上可用于松軟地層中的隧洞分析,然而,鑒于松軟地層含義的相對性,如預先認定不免帶有一定的盲目性.計入假設的彈性抗力方法 ,則由于該抗力不盡符合共同工原理,所得結果將具有一定的任意性.把周圍地層的連續彈性抗力僅簡化為若干法向彈性支承反力的鏈桿法,則需將結構分割較多的直梁單元才會有較好的精度,而這將使各項工作量加大;重要的是該法還沒有也難以考慮切向彈性抗菌素力的作用.加權余量法在我國正日益廣泛地被引入結構分析領域[4, 5] 由于其原理統一,計算簡便準確、,并容易在計算機上實施等優點,為同時考慮法向和切向彈性抗力時地層中圓形隧道的合理計算提供了便利條件.
二、控制微分方程和邊界條件
圖1示地層中單位厚度圓形隧道結構的計算簡圖,承受豎向荷載qV、水平側向茶載qH(θ) 、自重G和水壓力或灌漿壓力ρ0(θ)等主動荷載的作用;結構、荷爾蒙載均為正對稱,頂點O為坐標原點,RH為計算半徑,h為壁厚,H為頂點水頭,rs為水的容量;上部兩側各為45°范圍為不計彈性抗力的脫離區.脫離區的范圍與結構在qV、qH(θ)以及G等作用下產生的變形狀態有關,一般只能用迭代法逐次接近;根據大量試驗和工程實踐經驗總結,該脫離區一般約為2×34°-2×45°, 我國水工隧洞設計規范推薦2×45°,故本文將此值作為已知條件引入計算簡中.
從圖1中截取微分單元RHdθ(圖2),其中w(θ)為法向位移;V(θ)為切向位移;kw w(θ)、kV V(θ)分別為法向、切向彈性抗力,kw 、kV分別為法向、切向地層彈性抗力系數;各項荷載、抗力及結構的彎矩M(θ) 、剪力Q(θ)和軸力N(θ)均為以圖示方向為正; rh為鋼盤混凝土容重.
可忽略軸力產生的切向應變:
由于結構對稱,故只需對右半部分進行分析,在=0和θ=π處應滿足如下位移和應力邊界條件:
三、伽遼金權殘方程通式及內力通式
設法向位移試函數
= s°(m)sin(mθ)Amcos(mθ) (10)
滿足式(9)所有邊界條件,并使C=0
由于qV在θ=π/2處和彈性抗力在θ=π/4處出現間斷性,故將式(10)代入式(8)所得殘函數有3種形式:
在0-π/4子域:
式中:
s° (m)=m5-2m3+m; s (m)= s° (m)+ ƒ(mkw+kv/m)(12)
取權函數集Wj(θ)=cos(jθ)(j=1,2,3,…,n),相應其任一項的全域伽遼金權殘方程為
WjRIdθ= Wj RI1dθ+ Wj RI2dθ+Wj RI3dθ=0(13)
將式(11)代入后,注意到(圖1):
qH(θ)=0.5(qH1+ qH2) -0.5(qH2-qH1)cosθ,
sin2θcos(jθ)dθ=[sinθ+sin(2+j)θ]/2,
qH(θ)sin2cos(jθ)dθ=( qH1+ qH2)sin2cos(jθ)dθ-( qH1+ qH2)×(sinθcos(jθ)dθ+sin3θcos(jθ)dθ);
(2)p0(θ)=rs(H+ RH-RHcosθ),=rsRHsinθ,
cos(jθ)dθ=rsRHsinθcos(jθ)dθ.
于是得到全域伽遼金權殘方程(式13)的通式:
(s° (m) sin(mθ)cos(jθ)dθ+s(m)sin(mθ)cos(jθ)dθ)Am
=ƒ(-2rh+ rsRH)sinθcos(jθ)dθ+ƒ( qH1-qH2)( sinθcos(jθ)dθ, (14)
(j=1,2,3,…,n)
式中:
sin(mθ)cos(jθ)dθ= (15)
將對應于各權函數Wj(j=1,2,3,…,n)的權殘方程依次組合并寫成求解Am的矩陣形式為:
Am=[Km,j ] Tj (16)
當選定試函數項數m后,權函數項數即一定(j=m),所以, Am的系數矩陣[Km,j ]和荷載項列陣 Tj 均可預先由式(14)列出供實用;劃去相應的行和列,它還可以用于項數小于m的情況.
由式(6)、(3)、(1)分別列出內力 通式為:
在求0-π/4域的軸力時,應令km=0;求π/2-π域的軸力時,應令qv=0。
計算表表明,試函數取至8項已有較穩定結果能滿足工程設計要求,茲列出m≤8相應的式(16)、(17)的具體生生世世[見附錄式(18)-(22)]以便實際使用.
四、算例
圖3巖層中鋼筋混凝土圓形隧洞結構,RH=1.35m,h=0.2m,EI=1.69×104kNm2,rh=24.53kN/m3,rs=9.18kN/m3,qv=333.43 kN/m,H=10m, kw= kv=1.96×104 kN/m3 .計算其內力。
解:取m=1-8,由式(12)算出s°(m)和s(m),匯同其它已知值由式(16),(18),(19)解得
將Am代入式(20)-(22)即得各項內力值(表1).表中還列出了目前常用的假定地層抗力法(O.EByraeba法)和自由變形法以及本法不計切向彈性抗力( kv=0)的結果,以資比較.
參考文獻
[1] 范欽珊工程力學2005年.8月
[2] 王煥定結構力學2006年.8月
[3] 計志也,泥漿中空蝕特性研究.第三屆全國空化學術討論會論文集,1995年.
[4] 陸力,固液兩相流中的空泡潰滅研究.清華大學水利系博士研究生論文,1988年.
[5] 黃繼湯,空化現象研究中高速攝影技術的應用,清華大學學報,1988年第29卷第5期.
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