資源簡介

第一單元 結構與設計
1.結構：
是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
（從力學角度來說，結構是指可以承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。）
結構多種多樣且決定著事物存在的性質
2.構件：
一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構件。
3.根據構件的受力和變形的形式，我們可以將構件分為受拉、受壓、受剪切、受彎曲、受扭轉這五種基本形式
4.結構的類型
從力學架構與形態方面，通常有：
⑴實體結構：結構本身是實心的結構。
受力特點：外力分布在整個體積上
⑵框架結構：結構體由細長的構件組成的結構
受力特點：既能承受豎向重力荷載，也能承受水平方向的荷載
⑶殼體結構：層狀的結構。
受力特點：外力作用在結構體的表面上。
5.組合結構：由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成。
e.g.埃菲爾鐵塔
6.結構的穩定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
★荷載：外力
7.影響結構穩定性的因素：
⑴重心位置的高低
如果重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，就是穩定的，不會出現傾倒。
⑵結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
支撐面越大穩定性越好
⑶結構的形狀
三角形構成穩定的幾何結構。
★物體在靜止狀態與運動狀態下穩定性的條件也不相同。
8.注意物體在靜止狀態下和運動狀態下的穩定性也是不同的
9.人們可以利用不穩定的結構實現某些功能
e.g.地動儀
e.g.將啤酒瓶倒置在地上，利用它來感知地震現象
10.結構的強度
是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
11.內力：
⑴當構件受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用發生改變，產生一種抵抗外力與形變的力，稱之為內力。
⑵內力反映了材料抵抗外力破壞的能力。
12.應力
⑴應力就是構件的單位橫截面積上所產生的內力。
應力=F/S
⑵可以作為表示結構構件強度的基本指標。
13.影響結構強度的主要因素
⑴結構的形狀
⑵結構的材料
⑶結構的連接
①鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可以相對轉動
②剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。
14.結構設計的目標及要求——以一種或幾種功能的實現為基本目標
——滿足設計規范，滿足使用者的基本需要。
15.結構的改變可以導致功能的變化
13.賞析結構設計作品，可以從技術與文化兩個角度進行。
①技術：結構的使用功能的實現，結構的穩固耐用，結構造型設計的創意和表現力，材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度
②結構的文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反應的時代、民族、習俗方面的特征，結構的個性特征等
第二單元 流程與設計
1.時序：時間上的先后順序
時序分為可顛倒和不可顛倒的
2.環節：
完成某個具體目標、組成某項生產或某個活動過程的若干階段或小的過程。
環節是一個相對的概念，依據問題性質的不同，環節的劃分可能會有所不同
3.流程：
一項活動或一系列連續有規律的事項或行為進行的程序。
4.流程可以用文字、表格、圖示等方式表達，有些還可用模型、動畫等方式表達。
流程的表達一般采用流程圖的方式
5.流程的作用和意義：
⑴提高生產效率、保證產品質量：如自動化生產流水線
⑵使生活合理有序：如列車時刻表
⑶使生活質量更高：如炒菜時要在出國前放碘鹽
⑷使生活更安全：如要先做皮試再打針
⑸使生活效率更高：如切菜、煮飯與炒菜的流程安排
6. 流程設計的目標：
①工作生活方面：如何節省時間、提高工作效率、提高工作質量
②生產活動：提高效率、提高質量、節省資源、安全生產、提高經濟效益、提高管理水平
7.流程設計活動應考慮的基本因素
材料、工藝、設備、人員、資金、環境
8.流程的優化：
對流程的改進過程
⑴內容
①工期：縮短總工期
②工藝：如法蘭的切削法和少切削法
③成本：如郵遞員投遞線路的優化
④質量
⑤技術
⑵條件
建立在設備和工藝水平提高的基礎上，建立在對流程內在機理進一步研究的基礎上。
第三單元 系統與設計
1.系統：
由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，稱為系統。
2.要素是構成系統最主要的元素
3.構成系統的條件
⑴必須有兩個或兩個以上的要素才能組成系統
⑵要素之間相互聯系、相互作用，按照一定方式形成一個整體
⑶整體的功能是局部所沒有的。
4.系統有大有小，有復雜有簡單，根據一定的標準可以劃分為若干子系統
4.系統的基本特性
⑴整體性：最基本的特性
系統的整體功能大于組成系統的各部分的功能之和
⑵相關性：組成系統的各要素之間或系統整體與部分之間的相互聯系、相互作用
⑶目的性：區別不同系統的標志
⑷動態性：任何系統都是處在運動變化和發展之中的
⑸環境適應性
5.系統分析：
為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、實驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統提出改進方案的過程。特點：完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題
6.系統分析的一般步驟
⑴明確問題，設立目標
⑵收集資料，制定方案
⑶分析計算，評價比較
⑷檢驗核實，作出決策
7.系統分析的主要原則
⑴整體性原則：如丁謂修復皇宮
⑵科學性原則：如種水稻“三三進九不如二五一十—”
⑶綜合性原則：如中西醫結合
8.系統的優化：
是指在給定的條件下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化。不同的目標對應著不同的優化結果。
9.系統的優化手段——線性規劃
目標：以最小的成本獲取最大的利潤等
10.系統優化應考慮的三個因素
目標函數、約束條件、影響因素
第四章 控制與設計
1、控制的定義
人們依照自己的意愿和目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標發展
2、控制三要素
控制的對象、控制要達到什么目的、控制的手段
3、控制的分類
按照人工干預的情形：人工控制（手動控制）、自動控制
按照執行部件的不同：機械控制、液壓控制、氣動控制、電子控制
4、控制系統的定義
朝著人們的意愿或目的發展的有機整體，一般由控制器、執行器和被控對象組成。分為開環控制系統和閉環控制系統。
5、干擾的定義
除輸入量以外，引起被控量變化的各種因素
干擾可以使環境引起的，也可以是人為地
6、在一般的控制系統中，干擾是需要克服的；但在有些情況下，可以利用干擾因素實現某種目的
7、反饋
在自動控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較
核心是通過反饋來減少被控量的偏差

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