DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. BVQCAD系统开发 2.1. 系统的总体结构 BVQCAD系统分为四个模块，分别是零件建模模块、装配体模块、工程图模块和分析模块。 零件建模模块用来生成三偏心金属硬密封蝶阀每个零件的模型，并将每个零件放在固定文件夹中为装配体和工程图模块做准备；装配体模块能自动生成装配体；工程图模块可以自动生成蝶阀每个零件的工程图；分析模块实现蝶阀中重要零件的有限元分析，如阀轴、蝶板等。系统总体结构如图1所示，系统工作流程如图2所示。 图1. BVQCAD系统总体结构框图 2.2. 自动建模 三偏心金属硬密封蝶阀参数化设计的总体思路如下： 1) 根据客户提交的订单，提取到参数化设计系统所需的驱动参数，如蝶阀的公称尺寸DN、蝶阀的公称压力PN和蝶阀的结构长度L。 2) 根据零件的几何关系，将零件建模顺序拆分为多个特征，从每个特征中提取建立该特征所需的参数。 3) 根据零件之间的数学关系，将从零件每个特征中提取出来的参数建立起数学关系，可以根据计算公式、国家标准关系和经验公式等，找出驱动参数与这些提取的参数之间的关系，实现驱动参数带动特征参数的联动效果。 4) 结合SolidWorks API函数与数学模型，将数学模型编入VB程序中，提取驱动参数为入口参数，其他建模参数为出口参数，达到入口参数与出口参数联动的效果，以实现参数化建模。 5) 利用VB6.0可视化特点，建立人机交互界面，将编写的程序放入可视化界面中，实现人机交互参数化建模的效果。 自动建模设计方案流程图如图3所示。 图2. BVQCAD系统工作流程图 图3. 自动建模方案流程图 2.3. 自动装配 本系统自动装配的思路是利用SolidWorks自带的装配体自动更新功能实现自动装配。利用装配体与零件之间具有的联动关系，改变蝶阀每个零件的尺寸，使其联动的装配体也发生改变，从而实现蝶阀的自动装配。具体的操作步骤如下： 1) 制作三偏心蝶阀零件的模板文件。 2) 将蝶板零件按尺寸位置的配合约束关系手动装配在一起，制作一个蝶阀装配体模板。 3) 利用Visual Basic6.0建立装配体人机交互界面。 4) 写一段调用并更新固定文件夹内装配体的代码，插入到Visual Basic6.0建立的人机界面中。 5) 用户改变蝶阀零件的参数，装配体随着零件的改变发生联动改变，实现自动更新。 2.4. 自动成图 本系统自动成图的主要思路是利用零件与工程图之间的联动关系，用Visual Basic6.0建立人机交互界面，在界面中写入调用工程图并自动更新的代码。具体的操作步骤如下： 1) 制作三偏心蝶阀零件的模板文件。 2) 从三偏心蝶阀的零件图生成相应的工程图，并标注尺寸，材料明细表等内容，将其做成三偏心蝶阀工程图的模板。 3) 用Visual Basic6.0建立人机交互界面，在界面中写入调用工程图并自动更新的代码。 4) 用户改变零件图参数，零件图发生改变。 5) 更新零件模板，工程图自动更新，三偏心蝶阀系统实现自动出工程图功能。 2.5. 自动分析 Visual Basic6.0引用simulation模块之后即可调用simulation模块的API函数，编写有限元分析的代码，实现SolidWorks自动有限元分析。对蝶板有限元分析的思路是，根据流程找到每一步流程所涉及的API函数，建立算例，添加材料，添加约束等。蝶板静力学有限元分析的步骤如图4所示。 图4. 蝶板有限元分析流程图
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user: 3. BVQCAD系统主要模块的运行 3.1. 零件建模 在零件建模的总参数输入界面上，有工作压力、公称直径和结构长度的选择，如图5所示。这些参数的选择是用户在定制三偏心金属硬密封蝶阀时要求的参数，属于驱动参数。除了三个驱动参数，界面上还有参数检验，是为了检验驱动参数输入是否正确。 图5. 参数输入界面 零件建模界面如图6所示。下面以阀轴为例，说明零件建模模块系统的建立。在图6中点击“阀轴建模”，出现如图7所示的阀轴参数化设计界面。界面主要包括如下内容： 1) 自动生成的参数区域。 2) 需要选择的参数区域。 3) 视图显示区域。这块区域是阀轴的工程图，图中标注了参数，用户可以根据这些参数来更好的判断生成参数的含义和需要选择参数的含义，完成阀轴的建模。 4) 功能区域。 根据阀轴参数化模型的几何模型和数学模型，将阀轴分为7个特征，每个特征提取了各自的参数，根据这些特征和参数结合SolidWorks API函数，可以将建模步骤用编程的方式实现，将入口参数和出口参数之间的关系输入程序中，即可实现零件的参数化建模，如图8所示。 图6. 蝶阀零件建模界面 图7. 阀轴参数化设计界面 图8. 阀轴零件图 3.2. 自动装配 在装配体模块主界面，单击“建立装配体”即可生成三偏心金属硬密封蝶阀的装配体模型，如图9所示。上述程序在运行前，首先需要在零件建模模块更改三偏心蝶阀零部件的尺寸，然后进行“自动装配”操作，程序会自动将模板相对应的文件更新为当前新的零件。最后更新装配体，实现自动装配。 图9. 三偏心蝶阀装配体模型 3.3. 有限元分析 进入蝶阀有限元分析模块，主界面如图10所示。本系统主要对三偏心金属硬密封蝶阀的主要零件蝶板进行静力学有限元分析，单击“有限元分析”即可生成三偏心蝶阀蝶板有限元分析的应力应变状态。如图11所示。 图10. 三偏心蝶阀有限元分析界面 图11. 蝶板静力学分析结果
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user: 4. 结论 本文以三偏心金属硬密封蝶阀为研究对象，采用参数化建模、VB程序开发，通过API函数调用SolidWorks和Simulation的建模与分析功能，完成了一套集成一体化快速修改CAD系统的开发。得到主要结论如下： 1) 开发出一套应用于三偏心金属硬密封蝶阀系列化产品进行快速设计及修改的3DCAD系统。在用户给出主要驱动参数后，系统可以实现三偏心金属硬密封蝶阀各个零件的自动建模、零件之间的自动装配、各个零件的工程图以及有限元分析报告的生成，功能全面，体现了集成一体化特性，用户界面友好，操作简便。 2) 该系统通过函数传递，功能调用及程序控制，形成了基于零件模型及参数自动传递模式下，调用Simulation功能完成零件自动有限元静力学分析的方法，解决了基于SolidWorks系统实现自动有限元分析的难题。 3) 本系统完善了集成一体化快速设计CAD系统的功能，通过正确使用API函数和程序创新，大大提升了BVQCAD系统的使用体验。设计效率和质量大幅提升，满足了三偏心金属硬密封蝶阀快速修改设计的实际需要。
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user: 摘要 为分析无头铆钉的铆接变形过程，采用ABAQUS软件建立仿真模型，从金属流动角度分析铆接变形过程的五个阶段：初始放置阶段、铆钉压缩阶段、填充阶段、镦头成形阶段、弹性回复阶段。铆钉越长，镦粗现象越明显，干涉量越大。钉孔直径增大，干涉量减小。相同尺寸的无头铆钉的干涉量大于有头铆钉。
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user: 1. 引言 目前，机械化、自动化是航空航天铆接装配制造技术发展的必然趋势，自动化铆接不仅大大提高了生产效率，减轻工人的劳动强度，而且保证了产品质量的一致性 [ 1 ] [ 2 ]。有头铆钉手工铆接工艺技术成熟，但与自动钻铆设备匹配性差，当送钉杆直径较大时，会出现送钉杆与桁条立筋干涉的现象，根本原因是铆钉钉头尺寸大于钉杆。无头铆钉的出现恰可解决这一难题，无头铆钉是一种没有铆钉头的实心圆杆干涉铆钉，它具有以下优点：1) 铆接后沿铆钉杆全长可形成较均匀的干涉配合，成倍地提高连接结构的疲劳寿命；2) 采用无头铆钉干涉配合的铆接，能够可靠地保证铆钉自身的密封性 [ 3 ]。 无头铆钉一般用于自动钻铆设备，当装配件下架后往往还需要二次上架补铆一定数量的铆钉。尽管补铆的铆钉数量很少，但二次上数控托架、定位等却要花费很多时间，影响整个自动钻铆设备的高效利用，从而增加产品制造成本。因此有必要展开无头铆钉架下铆接的工艺参数研究。本文以ABAQUS软件为基础，分析无头铆钉铆接变形的过程，以双面鼓形镦头为例，进行了以下分析：不同铆钉长度对镦头尺寸和干涉量的影响，不同钉孔直径对干涉量的影响，有头铆钉和无头铆钉的性能对比。
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user: 2. 仿真模型的建立 铆接过程中铆钉各点位移、应变和应力对称于铆钉轴线，而夹层材料在铆接过程中塑性影响区材料各点位移、应变和应力也对称于铆钉的中心轴，因此在数值模拟中的集合模型采用轴对称模型。模型中只取中轴面的1/2。铆钉和夹层网格均采用轴对称应力单元CAX4R，有限元模型及网格划分如图1所示。 图1. 有限元模型及网格划分 2.1. 材料选型及参数 本文仿真选用的无头铆钉材料为2A10，T4状态，其弹性模量为71 GPa，泊松比0.31，密度2800 Kg/m 3 ，其应力应变关系如图2所示。铆接件材料选2A12，T4状态，其弹性模量为72 GPa，泊松比0.31，密度2800 Kg/m 3 [ 4 ]。铆接工具铆接时变形较小，故仿真中以刚性平面代替。 图2. 2A10铝合金材料应力–应变关系图 2.2. 接触和摩擦处理 相互作用的切向行为为罚函数，摩擦系数为0.17。法向行为为硬接触，为分析铆接后的残余应力，允许接触后分离。 2.3. 载荷和边界条件 对上下方刚性平面施加完整约束，模拟铆枪枪头和顶铁(或枪头)实际工况；由于整个模型为轴对称建模，所以在中轴线处对模型的横向位移进行约束。 铆接成形时间较短，且整个过程中冲击力变化起伏较大，以冲击力的方式施加载荷显然不能实现，所以对上下方刚性平面施加纵向的位移约束，模拟对铆钉的位移载荷。
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user: 3. 铆接变形过程模拟分析 按铆钉镦粗情况将铆接变形分五个阶段 [ 5 ] [ 6 ] 1) 初始放置阶段：将铆钉放置在预先开有孔的被连接件中，用专用工装保证两边的外伸量一致，如图3(a)所示。 2) 铆钉压缩阶段：从压铆头和铆钉接触开始，钉杆逐渐被镦粗，随着压铆头位移的增大，压铆力逐渐增大，铆钉的钉杆从弹性变形逐渐转换到塑性变形。这一阶段中只有铆钉的挤压变形，铆钉和钉孔之间还未接触，如图3(b)所示。 3) 钉孔填充阶段：压铆头继续移动，铆钉和钉孔开始接触，接触面积逐渐增大，铆钉的径向变形受到约束，对被铆接件形成横向挤压，这一阶段铆钉中金属变形以向下流动为主，直到钉杆在整个钉孔轴向完全填充，如图3(c)所示。 4) 镦头成形阶段：在径向成形进一步受到约束时，在被连接件外的铆钉端开始局部镦粗，镦粗部分和被连接件表面相接触，在两者表面的摩擦力作用下，铆钉中金属流动方向由向下流动逐渐改变为向侧向流动，镦头逐渐增大，对被连接件形成轴向挤压，直到压铆头运动到指定的行程后，形成完整镦头，如图3(d)所示。 5) 弹性回复阶段：在压铆头运动到指定的行程后开始逐渐远离墩头，镦头和压铆头逐渐分离。铆钉和被铆接板上的弹性变形逐渐回复，如图3(e)所示。 图3. 铆钉变形过程。(a) 初始阶段；(b) 压缩阶段；(c) 填充阶段；(d) 成形阶段；(e) 回复阶段
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user: 4. 无头铆钉干涉量影响因素分析 4.1. 干涉量计算方法 铆接干涉量有绝对干涉量和相对干涉量两种，绝对干涉量为铆后孔径或钉径减去铆前直径，相对干涉量还要除以铆前直径，相对干涉量更能反应干涉情况。计算干涉量，在杆径位置取四点求平均值，取点如图4所示。 相对干涉量计算公式为： δ = D − D 0 D 0 × 100 % 式中，D 0 —铆前直径，D—铆后孔径或钉径。 图4. 干涉量计算取值示意图 4.2. 铆钉长度对铆接成形的影响 航空航天领用对产品重量要求严格，一个铆接成形的壳体上会有成千上万颗铆钉，铆钉长度较长则会使壳段产品重量增加，铆钉长度较短则连接强度不够 [ 4 ]。本文的研究以常用的Φ4铆钉为例，钉孔直径为Φ4.1，连接件的夹层总厚6 mm，选择铆钉长度为15 mm、16 mm、17 mm、18 mm来分析，保证成形时间一致，查看铆接成形后的镦头直径、镦头高度和干涉量。仿真结果如表1、图5所示。 Table 1 Data sheet of rivet interference of difference length 仿真序号 铆钉长度 (mm) 镦头直径 (mm) 镦头高度 (mm) 干涉量均值(%) 直径1 (mm) 直径2 (mm) 直径3 (mm) 直径4 (mm) 1 15 6.0307 2.0376 0.44 4.1056 4.1056 4.1290 4.1056 6.0247 2.0465 2 16 6.3608 2.0462 0.45 4.1298 4.1050 4.1056 4.1340 6.3744 2.0380 3 17 6.6888 2.0330 0.48 4.1356 4.1058 4.1052 4.1314 6.6884 2.0480 4 18 6.9871 2.0434 0.50 4.1346 4.1060 4.1060 4.1350 6.9863 2.0432 表1. 不同铆钉长度干涉量数据表 图5. 铆钉长度干涉量关系图 由仿真结果知，随着铆钉长度的增加，干涉量逐渐增大。因仿真中设置不同长度的铆钉成形后的镦头高度基本一致，故铆钉长度越长，成形后的铆钉镦头直径越大，镦头直径大，说明在镦头成形阶段铆钉镦粗现象明显，铆钉对连接件的轴向及侧向挤压越明显，干涉量就大。由测量的四处直径知，离镦头越近的干涉量越大，此处的镦粗现象更明显。 4.3. 钉孔直径对铆接成形的影响 铆钉直径4 mm，铆钉长度16 mm，设置不同的钉孔直径Φ4.1、Φ4.2、Φ4.3，铆钉在钉孔直径成形过程中，由于钉杆存在镦粗的情况，钉孔直径的增大使得钉杆镦粗阶段时间延长、铆钉对连接件的轴向及侧向挤压越小，使得上下干涉量相较于小钉孔更加均匀，但相对干涉量逐渐减小，如表2所示。 Table 2 Interference data table of difference nail hole diameter 试验序号 钉孔直径 (mm) 镦头直径 (mm) 镦头高度 (mm) 干涉量均值(%) 直径1 (mm) 直径2 (mm) 直径3 (mm) 直径4 (mm) 1 4.1 6.3608 2.0462 0.45 4.1298 4.1050 4.1056 4.1340 6.3744 2.0380 2 4.2 6.2566 2.0414 0.31 4.2208 4.2040 4.2044 4.2224 6.2552 2.0453 3 4.3 6.1861 2.0420 0.22 4.3188 4.3009 4.3006 4.3172 6.1581 2.0417 表2. 不同钉孔直径干涉量数据表
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user: 5. 有头铆钉和无头铆钉的对比 航空航天常用铆钉为半圆头铆钉、90˚或者120˚沉头铆钉，为分析有头铆钉和无头铆钉的铆接性能优劣，以直径Φ4为例做仿真试验。设置钉孔直径Φ4.1，连接件的夹层总厚6 mm。选用的无头铆钉长度为16 mm，有头铆钉的长度为11 mm，保证铆钉外伸量一致。得到的仿真数据表如表3、图6所示。 Table 3 Interference data sheet for ordinary and headless rivet 试验序号 铆钉形式 镦头直径 (mm) 镦头高度 (mm) 干涉量均值(%) 直径1 (mm) 直径2 (mm) 直径3 (mm) 直径4 (mm) 1 有头铆钉 6.1891 2.0618 0.24 4.1036 4.1029 4.1039 4.1289 2 无头铆钉 6.3608 2.0462 0.45 4.1298 4.1050 4.1056 4.1340 6.3744 2.0380 表3. 有头铆钉和无头铆钉干涉量数据表 图6. 铆接成形后的应力云图。(a) 普通铆钉；(b) 无头铆钉 在初始放置阶段，有头铆钉的镦头侧外伸量为3 mm，无头铆钉的两侧外伸量均为3 mm。在铆钉压缩阶段，有头铆钉进行单侧压缩，无头铆钉是双侧压缩。在钉孔填充阶段，有头铆钉对被铆接件事单向横向挤压，无头铆钉对被铆接件是双向横向挤压。在镦头成形阶段，有头铆钉单侧形成双面镦头，无头铆钉双侧形成双面鼓形镦头。 无头铆钉因双面挤压，故靠近镦头两侧干涉量均较大。有头铆钉单面成形镦头，离镦头越远，干涉量越小，整体干涉量均值小于无头铆钉。同样外伸量下，有头铆钉的镦头直径小于无头铆钉，因有头铆钉要填充两个连接件的钉孔间隙，故在无头铆钉的外伸量及长度选择时，可适当小于有头铆钉。由应力云图可知，应力最大均集中在镦头附近，无头铆钉的应力分布相比有头铆钉更均匀。
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user: 6. 结论 通过ABAQUS仿真模型，分析铆接成形时金属流动情况，铆钉先进行径向向下镦粗，直至与钉孔接触开始横向挤压，然后铆钉侧向流动形成镦头。铆钉越长，镦粗现象越明显，干涉量越大。钉孔直径的增大，钉杆镦粗时间长，干涉量有所减小。相同条件下无头铆钉的干涉量大于有头铆钉。 本文仅定性分析参数不同干涉量变化趋势，铆接真实干涉量还需做试验研究，实际铆接有很多因素不可控，如不能保证两边伸出量完全对称，需进一步进行试验研究来验证仿真模型、探究铆接规律。
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user: 摘要 介绍了冷却风扇的性能参数及无因次性能曲线的性质，分析了风扇匹配设计选型流程，并给出了应用实例。应用无因次性能曲线，对风扇进行匹配和筛选，既能检验定型产品的匹配性能，也能大大减少新产品设计中设计和试验工作量，节约成本，提高效率。
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user: 1. 研究背景 冷却风扇是推土机冷却系统的重要组成部分之一，其设计必须保证推土机在任何工况下水温都维持在一个合适的范围内，以确保发动机获得最佳的动力性、经济性以及良好的排放性，但由于尤其风扇的匹配设计、生产等环节专业性要求高，而目前主机厂家一般通过散热器厂家计算仅获得风扇匹配的最终结果，不能了解详细的计算分析过程。此外风扇厂家官网上提供的仅仅是风扇的无因次参数曲线，如图1所示。而风扇匹配性能在产品的开发阶段并没有完全暴漏出来并加以解决，导致后期需要花费大量人力、财力进行改进设计。 如何利用现有风扇信息及前期整机设计经验，在产品设计阶段合理评价风扇性能及匹配情况对工程机械整机冷却系统性能稳定性显得尤为重要。 目前衡量风机、风扇等主要通过无因次性能参数进行性能评价，无因次参数是衡量不同形式的风扇流量、压力及功率特征值大小的性能物理量，用以代表风扇的性能，凡是满足性能相似的风扇，其无因次参数都是相同的。本文将通过无因次参数计算现有风扇性能并分析复合散热器匹配情况，为主机厂风扇性能评价提供方法。 图1. 现有问题局限性分析
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user: 2. 冷却风扇形式及参数 2.1. 冷却风扇的形式 冷却风扇的作用是当风扇旋转时带动空气，使其通过散热器，以增强散热器的散热能力，加速循环水的冷却。目前工业中使用最多的风扇分为离心式和轴流式风扇 [ 1 ]，推土机发动机冷却系统基本采用轴流式风扇，即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动。相对于离心式风扇，其特点是结构紧凑、效率高，在系统中布置方便，在相同静压下流量较大。根据目前风扇的控制策略不同，常见的风扇传动形式如图2所示，传动形式由整机的空间布局、应用工况及成本等多方面决定，无论哪种传动形式，风扇自身的性能参数保持不变。 图2. 冷却风扇驱动形式 2.2. 风扇相关参数 2.2.1. 风扇性能参数 风扇性能参数种类繁多，这里不再一一赘述，仅介绍几个与本文相关的参数。 冷却系统的散热量H：冷却系统散热量与发动机型式及冷却系统结构有关，散热量越大，所需要冷却的风量也越大。一般是通过台架试验进行测定，也可以根据经验公式估算。 H = A g e N e h u 3600 (1) 式中，A为发动机传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比；g e 为发动机燃料消耗率，单位为kg/kW∙h；N e 为发动机的功率，单位为kW；h u 为燃料的热值，单位为kJ/kg。 风扇流量Q：风扇的流量一般由根据散热器的散热量确定，即散热器的散热量等于冷却系统的散热量，计算公式如下。 Q = H ( t a 2 − t a 1 ) ρ c p (2) 式中，t a 1 为空气通过散热器前的温度，t a 2 为空气进入散热器后的温度， ρ 为空气的密度，c p 为空气定压比热 风扇静压P：风扇提供的冷却空气必须有一定的压力，以克服空气流道的阻力。 P = Δ P K + Δ P D (3) 式中， Δ P K 为散热器风阻，其数值大小由散热器本身性能及风扇流量所决定， Δ P D 为风道系统的风阻(散热器除外)，一般是由实验得到。 进风系数：风扇在推土机工作状态的流量肯定小于只考虑风扇及散热器下的理论匹配流量，二者的比值称为进风系数，通常取0.6~0.7 [ 2 ]，风扇的设计要以推土机最恶劣工况作为计算依据。 2.2.2. 风扇无因次参数 由于不同转速下风扇性能都由同一组无因次参数计算得出，所以不同转速下的风扇性能曲线的形状相似。只根据一条无因次性能曲线，就可以知道某个系列的风扇性能参数 [ 3 ]。风扇的无因次参数主要有以下几种： 1) 压力系数 P ¯ P ¯ = P ρ u 2 (4) 式中，P为风扇的静压，单位Pa；u为风扇外径旋转角速度，单位m/s。 2) 流量系数 Q ¯ Q ¯ = Q π 4 D 2 u (5) 式中，Q为风扇的流量，单位m 3 /h，D为风扇的直径，单位m。 3) 功率系数 N ¯ N ¯ = 1000 N π 4 D 2 ρ u 3 (6) 式中，N为风扇消耗的功率，单位kw。 4) 效率 η η = P ¯ Q ¯ N ¯ (7) 风扇的总效率较低，一般只有0.3~0.5 [ 3 ]。 将 u = π D n 60 的带入式(4~6)，可以得到： P = P ¯ ρ u 2 = 0.00274 P ¯ ρ D 2 n 2 (8) Q = Q ¯ π 4 D 2 u = 0.04108 Q ¯ D 3 n (9) N = N ¯ π 4 D 2 ρ u 3 / 1000 = 1.127 × 10 − 7 N ¯ ρ D 5 n 3 (10) 从式(8~10)可以看出，在相同的转速n及直径D下，输送相同的风量时，压力P与压力系数 P ¯ 、流量Q与流量系数 Q ¯ 、功率N与功率系数 N ¯ 都是成比例的，即对于不同类型的风扇来说， P ¯ 、 Q ¯ 、 N ¯ 越大，则与之对应的P、Q、N越大，可以说风扇的无因次参数 P ¯ 、 Q ¯ 、 N ¯ 分别是衡量各种不同类型风扇的P、Q、N大小的特征值。
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user: 3. 实例分析 此部分主要通过两个应用实例，说明如何应用1小节中的内容进行风扇的匹配选型。实例1：是M型号推土机，根据发动机曲线及散热要求，匹配后的冷却风扇外径为外径1000 mm；实例2：是某型号汽车，经散热系统计算选型后，外径为260 mm的冷却风扇。 图3. 不同转速下匹配结果 图4. 风扇与散热器性能匹配图 3.1. 实例应用一 M型号推土机主要施工工况：道路修建；铲刀主要进行土方运输、推筑道路路基，后工作装置三齿松土器主要用于开挖有裂纹的岩石，破碎冻土等，实地工作气温浮动范围：18℃~41℃，对散热系统冷却性能要求较高。根据发动机性能曲线，由散热器厂家进行散热系统匹配计算并进行冷却风扇选型，综合上述推土机应用工况，推荐使用1000 mm外径尺寸的Z型冷却风扇，风扇稳定转速：1500 rpm~1700 rpm。 本例中根据厂家推荐，我们已知的信息只是风扇在3种不同转速下(1500 rpm、1600 rpm、1700 rpm)的匹配结果，见图3 (曲线分别代表风压及功率随风量值不同的变化趋势，其中包括对应的风扇效率)。 根据图3中的散热器、风扇性能曲线与上述公式(4~6)可以分别得到散热器的流量–风阻图与风扇的无因次性能曲线。根据无因次性能曲线就可计算出在任一转速下风扇的流量–静压图，即可通过调整匹配转速可以对现有的匹配状况进行评价，见图4所示。 从图4(b)看出，根据不同转速下风扇的流量–压力曲线计算得到的风扇无因次性能曲线是一样的。图中的微小波动是从匹配结果中提取数据的误差引起的。此外，根据图4(c)得到的匹配流量与散热器厂家提供的匹配结果也是吻合的。 3.2. 实例应用二 某型号汽车：普通城市公路工况，散热系统最恶劣工况即城市夏季高温。同样的，根据工况及发动机性能曲线要求，匹配得到外径260 mm的冷却风扇。 本例中我们已知散热系统的匹配信息如图5所示。 图5. 散热器及风扇相关参数 结合图5与上述公式(8~10)可得到风扇与散热器在不同转速下的匹配图(见图6)， 图6. 风扇与散热器性能匹配图 该款车计算得到的空气流量为1000 m 3 /h，取进风系数为0.7，则其理论匹配流量为1428 m 3 /h，即风扇与散热器的匹配流量必须大于1428 m 3 /h时，在实车工作状态下，风扇才能提供大于1000 m 3 /h的风量。根据图6，当流量为1428 m 3 /h时，散热器阻力大约为150 Pa。通过曲线拟合得出如果需要满足流量为1428 m 3 /h，静压为150 Pa，风扇转速应在2900 r/m以上，此时风扇效率约为26%，基本上处于风扇最高效率点附近，与实际匹配结果相吻合。 综合上述两个实例，根据无因次性能曲线对冷却风扇性能进行反推是有效的，当然，在风扇设计过程中，不但要求得到效率高而性能良好的风扇，而且要求它的性能曲线与发动机空气道的阻力特性曲线得到最佳的配合 [ 4 ]，因此，实际中完成风扇与冷却系统的匹配后，需要根据所选风扇从流量、静压、效率、消耗功率等多个方面与冷却系统匹配的结果，综合评价风扇性能的优劣。在满足冷却系统对风扇流量和静压要求的情况下，效率最高，功耗最小无疑为风扇优选的原则。
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user: 4. 结论 随着非道路排放法规的不断升级，推土机动力系统要求冷却系统能够满足更高的散热量要求，这就要求冷却风扇的散热能力更强。在整机设计阶段，全面掌握风扇的性能参数，保证整机产品可靠性显得尤为重要。 本文通过对冷却系统开发过程中遇到的实际问题分析，提出根据无因次性能曲线衡量风扇与散热器的匹配状况，并结合两款整机应用实例，说明此方法的可行性与有效性，整机设计可借助无因次性能参数进行风扇性能验证，减少了新产品设计中设计和试验工作量，节约成本，提高效率。
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user: 摘要 过去，语料库曾经是少数专业人士如语言学或语言测试学专家使用的工具；但现在随着电脑技术的广泛普及和教学理念的更新，基于语料库的研究方兴未艾。其中，语料库软件AntConc的基本功能使得量化学生语言水平变为可能。本文旨在探索语料库建设的方法，主要从词汇和搭配两个方面，对学生的写作能力进行数据分析和给学生提出可量化的评估建议。
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user: 1. 绪论 1.1. 研究背景目的 自上世纪90年代开始，语料库语言学以及电脑技术蓬勃发展。语料库曾经是一片无人熟知的领域，而现在无论在语言学还是外语教学，语料库都占有一席之地，且势头越演越烈。语料库研究属跨学科的研究，涉及到语料库的建库方法以及学习者语料库的分析研究，其理论基础涉及到语言学和教学法的相关理论。如今，现在便捷的电脑技术，辅以语料库相关知识和软件，可以使任意一名普通的语言研究者能够更好地量化教学效果。借助语料库他们可以对学生的问题有更全局的了解，以量化的方式评估和测量。值得一提的是，基于语料库的研究和应用对外语教学带来了许多革新性的影响 [ 1 ]。本文旨在讨论语料库的建库方法，分析学生在英语书面语的表现情况，基于语料库数据分析来提供相应的解决方案。 1.2. 语料库的定义 从字面上来看，语料库“corpus”一词在拉丁文原意为“主体，躯体”。如今corpus指的是经文本处理，以电子形式储存的大型文本库。值得一提的是，语料库的文本是根据特定的采样标准，为了达到特定目的而建设 [ 2 ]。通过对这些样本的分析研究，本文旨在揭示目的语言的内在规律特点，而这些特点都是可延伸，可扩展到语言本体的。 总的来说，语料库软件是教师分析语言的利器。比如说单语语料库软件AntConc。AntConc由日本早稻田大学的Laurence Anthony教授开发。AntConc原本只运行于Windows和Mac系统，用于简单共现(concordance)。现已发展为世界知名的多功能语料库软件。 [ 3 ]
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user: 3. 语料库应用的优势和局限 总而言之，对于教师和研究者而言，使用语料库工具的优势主要在于： 1) 量化评估。使用者可以通过数据来对学生的词汇丰富度和搭配强度进行精准有效的评估，评估之后这些数据以可视化的方式展示给学生，从而让学生清楚地了解自己写作用词和搭配上的优点和缺点，同时教师可以根据这些结果对学生进行写作反馈，引导学生扬长避短，提高写作整体用词和搭配的质量； 2) 数据留存。通过积累和留存学生写作的数据，教师和研究者可以预测之后的学生学习轨迹，从而制定更有针对性、个性化的学习路径，使用更符合学生水平的材料作为写作范本，提高教学效率。 虽然语料库给写作研究带了不少便利，但其缺点和限制也同样明显。 1) 操作复杂。作为一门新兴学科，基于语料库的写作研究无疑是跨学科的，不仅需要语言学的相关理论，还需要相关的电脑理论和操作等。如此复杂的理论基础和操作阻碍了语料库在师生之间的普及。建立小型语料库至少需要数月的投入和努力，且需要良好的计算机操作能力，更不用说更大型语料库的建设。进入语料库获取相关信息也需要较高的数字和编码能力； 2) 规模有限。目前我们可针对搭配和词汇分析，但还缺乏更方便有效的方法理论来探索更深层次的内部文本属性，目前尚且无法用AntConc对句子或者段落为单位进行分析和研究。这些问题有望在将来随着科技的发展得到进一步探索和解决。
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user: 摘要 目的：了解冬春季新型冠状病毒肺炎疫情抬头期间武汉高职学生对新冠病毒疫苗接种态度及影响因素。方法：采用方便抽样，对武汉市664名某高职院校学生进行问卷调查，问卷内容包括一般资料调查表、新冠肺炎认知调查表、新冠病毒疫苗认知调查表、新冠病毒疫苗态度调查表。结果：高职学生对新股病毒疫苗接种态度的总平均分为(3.18 ± 0.92)分。多元回归结果显示，是否愿意做核酸检测、新冠肺炎信息了解程度、自感新冠肺炎对身体健康威胁程度、重点人群、接种地点、不良反应是影响高职学生对新股病毒疫苗接种态度的因素(β = −0.13~0.39，均P < 0.05)。结论：武汉市某高职院校学生对新冠病毒疫苗的接种态度处于中等水平，且受核酸检测、新冠肺炎了解程度、对身体健康威胁程度越高等多方面影响，提示高校应采取针对措施提高学生对新型冠状病毒疫苗的接种态度从而尽快达到群体免疫。
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user: 1. 引言 随着冬春季到来，新型冠状病毒肺炎(简称“新冠肺炎”)疫情防控形势日益严峻。安全有效的疫苗是预防病毒性疾病的最有力手段 [ 1 ]，我国从7月份以来已有多个新型冠状病毒疫苗(简称“新冠病毒疫苗”)进入III期临床试验 [ 2 ] [ 3 ]。研究表明形成新冠肺炎群体免疫所需的疫苗接种覆盖率为人群的55%至82% [ 4 ] [ 5 ]，因此了解群众对新冠病毒疫苗的接种态度至关重要。 现阶段已有针对意大利 [ 6 ]、英国 [ 7 ] [ 8 ]、美国 [ 9 ] [ 10 ] 和马来西亚 [ 11 ] 人群的新冠病毒疫苗接种态度或接种意愿的调查。在我国2020年春季针对昆明市某医院门诊就诊患者进行了新冠病毒疫苗接种意愿调查 [ 12 ]。现阶段冬季新冠肺炎疫情加重，虽然我国群众对其他各类疫苗接种总体处于支持的态度 [ 13 ]，但是我国群众对新冠病毒疫苗的接种态度尚未被充分调查研究，并且尚未有针对武汉市学生群体的新冠病毒疫苗接种相关调查。 因此，本研究旨在调查武汉市某高职院校大学生对新冠病毒疫苗接种态度现状水平及影响因素，为高职院校开展有针对性的新冠病毒疫苗接种宣传教育提供依据从而在人群中尽快达到群体免疫。
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user: 2. 对象与方法 2.1. 对象 本研究运用网络问卷，采用方便抽样法，对武汉市某高职院校计算机专业学生进行问卷调查。调查时间为2020年12月21~27日。采用Kandell的样本估计方法，样本量为问卷条目数的10倍。本次调查问卷共 36个条目，并考虑20%的问卷填写不合格率，故设定本次样本含量为432。共回收问卷692份，有效问卷664份，有效回收率为96.00%。调查征得信阳师范学院伦理委员会的同意。 2.2. 方法 调查问卷是由检索并阅读相关文献的基础上 [ 8 ] [ 11 ] [ 14 ]，并且基于当前新冠病毒疫苗的情况，参考中华人民共和国国家卫生健康委员会发布的相关新冠病毒疫苗会议记录 [ 15 ]，结合武汉某高校在校大学生的实际情况，请相关专家予以修改意见后最终形成的。问卷由4部分组成：1) 一般资料调查表：包括年龄、性别、民族、生源地、宿舍常住人口数、每月生活费、年级、是否愿意做核酸检测、是否曾经做过核酸检测、是否被诊断过新冠肺炎及是否家人或朋友呗诊断过新冠肺炎共11道题。2) 新冠肺炎认知调查表：包括新冠肺炎信息了解程度、自感新冠肺炎对身体健康威胁程度、自感新冠肺炎对精神健康威胁程度、自感今后感染新冠肺炎的易感程度共4道题。3) 新冠病毒疫苗认知调查表：用于调查高职学生对新冠病毒疫苗的接种认知。该调查表包含3个维度共10个条目：重点人群维度(3个条目)指高职学生感知自身居住及健康条件对新冠病毒疫苗接种的影响程度；接种地点维度(3个条目)指高职学生感知新冠病毒疫苗接种地点对接种的影响程度；不良反应维度(4个条目)指高职学生感知新冠病毒疫苗接种不良反应对接种的影响程度。4) 新冠病毒疫苗态度调查表：用于调查高职学生对新冠病毒疫苗的接种态度，共4个条目。 新冠病毒疫苗认知调查表和新冠病毒疫苗态度调查表采用Likert 5级评分：无、较小程度、一般程度、较大程度、非常大程度，分别赋值为1~5分。计算调查表各维度平均得分及问卷平均得分，各维度平均得分 = 维度总分/维度条目数，问卷平均得分 = 问卷总分/总条目数。本次研究中，新冠病毒疫苗认知调查表各维度Cronbachα 系数为0.897、0.911、0.797，新冠病毒疫苗态度调查表问卷Cronbach α系数为0.857。 2.3. 统计方法 采用SPSS 21.0软件进行统计分析。采用例数、均数 ± 标准差进行统计描述。并采用独立样本t检验、单因素方差检验、多元线性回归的统计方法分析高职学生对新冠病毒疫苗接种态度的影响因素，以P < 0.05表示差异有统计学意义。
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user: 3. 结果 3.1. 高职学生对新冠病毒疫苗态度及认知情况 高职学生对新冠病毒疫苗态度的总平均分为(3.18 ± 0.92)分，处于中等水平。高职学生对新冠病毒疫苗认知调查表中，重点人群维度的总平均分为(2.54 ± 1.00)分，接种地点维度的总平均分为(1.84 ± 0.89)分，不良反应维度的总平均分为(2.06 ± 0.77)分。 3.2. 高职学生一般资料对新冠病毒疫苗态度得分的比较 被调查的664名武汉高职学生中，不同的每月生活费、是否愿意做核酸检测的高职学生对新冠病毒疫苗态度有统计学意义(P值均 < 0.05)。其中，每月生活费为1000~1500元的高职学生对新冠病毒疫苗态度高于其他生活费的学生；愿意做核酸检测的高职学生对新冠病毒疫苗态度高于不愿意做核酸检测的学生。见表1。 Table 1 Comparison of attitudes to COVID-19 vaccination among 664 higher vocational students in general data ( x ¯ ± s 组别 人数 态度得分 t/F值 P值 年龄 ≤18 309 3.22 ± 0.85 1.04 0.300 >18 355 3.15 ± 0.97 性别 男 498 3.21 ± 0.91 1.42 0.157 女 166 3.09 ± 0.94 民族 汉族 652 3.19 ± 0.92 1.32 0.188 其他 12 2.83 ± 0.96 生源地 城市 140 3.28 ± 0.99 1.47 0.142 农村 524 3.15 ± 0.90 宿舍常住人口数 ≤4 182 3.18 ± 0.95 0.06 0.953 >4 482 3.18 ± 0.91 生活费(元/月) <1000 127 3.01 ± 1.03 3.97 0.019 1000～1500 419 3.23 ± 0.86 ≥1500 118 3.10 ± 0.97 年级 一年级 418 3.16 ± 0.93 0.54 0.590 二年级 246 3.20 ± 0.90 是否愿意做核酸检测 是 579 3.26 ± 0.88 5.77 <0.001 否 85 2.61 ± 0.99 是否曾经做过核酸检测 是 406 3.14 ± 0.94 1.09 0.278 否 258 3.23 ± 0.87 是否被诊断过新冠肺炎 是 6 2.63 ± 1.38 1.49 0.137 否 658 3.18 ± 0.91 是否家人或朋友被诊断过新冠肺炎 是 8 3.00 ± 1.51 0.34 0.744 否 656 3.18 ± 0.91 表1. 664名高职学生一般资料对新冠病毒疫苗态度得分的比较( x ¯ ± s ) 3.3. 高职学生新冠肺炎认知对新冠病毒疫苗态度得分的比较 被调查的664名武汉高职学生中，不同的新冠肺炎信息了解程度、自感新冠肺炎对身体健康威胁程度、自感新冠肺炎对精神健康威胁程度、自感今后感染新冠肺炎的易感程度的高职学生对新冠病毒疫苗态度有统计学意义(P值均 < 0.05)。见表2。 Table 2 Comparison of attitude scores of COVID-19 cognition to COVID-19 vaccination among 664 vocational college students ( x ¯ ± s 组别 人数 态度得分 F值 P值 新冠肺炎信息了解程度 无 12 1.56 ± 0.96 12.65 <0.001 较小程度 48 2.95 ± 0.99 一般程度 379 3.16 ± 0.82 较大程度 174 3.35 ± 0.91 非常大程度 51 3.31 ± 1.13 自感新冠肺炎对身体健康威胁程度 无 10 1.56 ± 0.92 9.85 <0.001 较小程度 9 2.47 ± 1.06 一般程度 42 3.02 ± 0.84 较大程度 202 3.17 ± 0.82 非常大程度 402 3.25 ± 0.93 自感新冠肺炎对精神健康威胁程度 无 18 2.28 ± 1.33 4.84 0.001 较小程度 34 3.05 ± 1.08 一般程度 139 3.15 ± 0.73 较大程度 242 3.21 ± 0.83 非常大程度 232 3.25 ± 1.01 自感今后感染新冠肺炎的易感程度 无 287 3.01 ± 1.04 5.18 <0.001 较小程度 269 3.34 ± 0.77 一般程度 95 3.22 ± 0.83 较大程度 7 3.46 ± 0.47 非常大程度 7 2.83 ± 1.37 表2. 664名高职学生新冠肺炎认知对新冠病毒疫苗态度得分的比较( x ¯ ± s ) 3.4. 高职学生对新冠病毒疫苗态度的多元线性回归分析 以高职学生对新冠病毒疫苗态度的总平均分为因变量，以单因素分析中有统计学意义的8个变量为自变量，进行多元线性回归。自变量赋值方式为：每月生活费(<1000 = 1，1000~1500= 2，≥1500 = 3)；是否愿意做核酸检测(是 = 1，否 = 2)；新冠肺炎信息了解程度(无 = 1，较小程度 = 2，一般程度 = 3，较大程度 = 4，非常大程度 = 5)；自感新冠肺炎对身体健康威胁程度(无 = 1，较小程度 = 2，一般程度 = 3，较大程度 = 4，非常大程度 = 5)；自感新冠肺炎对精神健康威胁程度(无 = 1，较小程度 = 2，一般程度 = 3，较大程度 = 4，非常大程度 = 5)；自感今后感染新冠肺炎的易感程度(无 = 1，较小程度 = 2，一般程度 = 3，较大程度 = 4，非常大程度 = 5)；重点人群(连续型变量)；接种地点(连续型变量)；不良反应(连续型变量)。结果显示，是否愿意做核酸检测、新冠肺炎信息了解程度、自感新冠肺炎对身体健康威胁程度、重点人群、接种地点、不良反应是影响高职学生对新冠病毒疫苗态度的因素(P值均 < 0.05)。见表3。 Table 3 Multiple linear regression analysis of higher vocational college students’ attitude towards COVID-19 vaccination (n = 664 常数与自变量 B值 标准误 β值 t值 P值 常数 1.51 0.28 5.36 <0.001 是否愿意做核酸检测 -0.36 0.10 −0.13 −3.77 <0.001 新冠肺炎信息了解程度 0.15 0.04 0.13 3.68 <0.001 自感新冠肺炎对身体健康威胁程度 0.13 0.05 0.11 2.59 0.010 重点人群 0.35 0.04 0.39 10.09 <0.001 接种地点 −0.10 0.04 −0.09 −2.22 0.027 不良反应 0.12 0.05 0.10 2.35 0.019 表3. 高职学生对新冠病毒疫苗态度的多元线性回归分析(n = 664) 注：R 2 = 0.265，调整R 2 = 0.256，F = 29.46，P < 0.001。
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user: 4. 讨论 武汉高职学生对新冠病毒疫苗的接种态度关系到能否充分调动学生群体积极接种疫苗从而达到群体免疫。本研究调查结果显示，武汉市某高职院校学生对新冠病毒疫苗的接种态度处于中等水平。在我国患者群体调查中愿意接种新冠病毒疫苗的门诊患者占绝大多数 [ 12 ]。针对六个国家的急诊科医务人员调查显示三分之二的医务人员愿意给子女接种新冠病毒疫苗 [ 1 ]。在马来西亚群众中有一半的参与者明确表达了新冠病毒疫苗的接种意愿 [ 11 ]。在意大利群体调查中有意接种新冠病毒疫苗的意大利群众比例为59%，但是Palamenghi等人根据既往意大利群体对疫苗接种意愿与实际接种行为存在较大差异的原因，指出意大利群体对新冠病毒疫苗接种意愿的比例较低尚且达不到群体免疫所需的接种率 [ 6 ]。被调查的武汉高职学生对新冠病毒疫苗的接种态度尚处于中等水平的原因可能为：1) 现阶段国内冬季疫情虽有抬头趋势但是总体而言武汉市高职学生群体对国内疫情防控处于乐观的心态；2) 高职学生对自身身体状况及校园生活环境处于较为放心的状态。 本次研究结果显示，愿意做核酸检测的高职学生对新冠病毒疫苗的接种态度高于不愿意做核酸检测的学生对新冠病毒疫苗的态度。可能原因为不愿意做核酸检测的武汉高职学生对新型冠状病毒的检测及预防事情处于消极态度。本次研究结果显示，武汉高职学生新冠肺炎信息了解程度越高对新冠病毒疫苗的接种态度越高。在国内人群中针对新冠肺炎信息了解程度的调查结果显示总体了解程度为中低水平，尤其是新冠肺炎传播途径的了解程度最差 [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]。美国成年群众中的调查结果指出如果他们的医疗保健人员建议他们进行接种新冠病毒疫苗，那么他们更有可能接种新冠病毒疫苗 [ 9 ]。因此，针对武汉高职学生需要在校园公众号或者班级群中积极散布关于新冠肺炎及新冠病毒疫苗的全面信息技资讯，以提高学生群体对新冠病毒疫苗的接种态度及接种率 [ 11 ]。 本次研究结果显示，武汉高职学生自感新冠肺炎对身体健康威胁程度越高对新冠病毒疫苗的接种态度越高。这与其他结果相类似，Williams等人 [ 8 ] 结果显示新冠肺炎的健康威胁程度是促进英国老年人及慢性呼吸道疾病患者接种新冠病毒疫苗的因素之一。新冠肺炎具有高度传染性、对健康威胁较大，以及对可能死于新冠肺炎的恐惧，使得英国老年人及慢性呼吸道疾病患者更加乐意接种新冠病毒疫苗，并认为新冠病毒疫苗可以帮助维持长期健康获得抗体和免疫新冠肺炎 [ 8 ]。 本次研究结果显示武汉高职学生对新冠病毒疫苗的认知方面，重点人群维度处于较低水平，即武汉高职学生感知自身生活及健康水平较高，自身不是新冠病毒疫苗接种的高危人群。Wong等人 [ 11 ] 针对马来西亚群众的调查显示，尽管许多人担心感染新冠肺炎病毒但相对较少的人认为自己是感染的高风险人群。这表明有必要提高高职学生对新冠肺炎感染风险的认识。因为在许多传染病暴发中，高风险认识转化为预防行动，并被发现可加强流行病控制 [ 19 ]。本次研究结果显示，高职学生感知自身越是重点人群，越对新冠病毒疫苗的接种态度更高。这与其他结果相类似，马拉西亚群众感知新冠肺炎易感性越高与新冠病毒疫苗接种意愿增加有关 [ 11 ]。因此，高职院校对学生新冠肺炎卫生干预项目的重点是增加学生对接种新冠病毒疫苗益处的认识和对新冠肺炎易感性的认识。 本次研究结果显示武汉高职学生对新冠病毒疫苗的认知方面，接种地点维度处于较低水平，同时高职学生自感新冠病毒疫苗接种难度越小对新冠病毒疫苗的接种态度越高。本次研究结果显示武汉高职学生对新冠病毒疫苗不良反应的认知处于较低水平。这与其他结果相类似，在急诊医务人员调查结果中由于新冠病毒疫苗不良反应而选择不接种新冠病毒疫苗的只占总调查人数的20%，明显低于由于H1N1疫苗不良反应而选择不接种H1N1疫苗占总调查人数的80% [ 1 ]。可能是因为在本次调查期间新冠病毒疫苗尚未有严重不良反应的新闻报道 [ 1 ]。本次研究结果显示，高职学生自感新冠病毒疫苗接种不良反应越小对新冠病毒疫苗的接种态度越高。这与美国及英国的人群调查新冠病毒疫苗不良反应结果相一致 [ 8 ] [ 9 ]。由于新冠病毒疫苗仍在开发或测试阶段，群众对新冠病毒疫苗的接种态度障碍主要在于新冠病毒疫苗的安全性和有效性 [ 8 ] [ 20 ]。部分英国调查者认为新冠病毒疫苗的开发可能过于匆忙，新冠病毒疫苗接种安全性在开发过程中可能被忽视，因此在接种新冠病毒疫苗之前希望确保新冠病毒疫苗安全有效 [ 8 ]。Dong等人 [ 20 ] 调查指出中国公众对新冠病毒疫苗的期望最首位为有效性高，其次是保护时间长、不良事件极少。 本研究根据相关研究及会议制定了新冠病毒疫苗接种态度问卷，探索了武汉高职学生的一般资料、新冠肺炎认知及新冠病毒疫苗认知对新冠病毒疫苗接种态度的影响。随着冬春季新冠肺炎在国内防控形势日益严峻，本研究结果将为高职院校提高学生疫苗接种接种率提供参考依据从而尽快达到群体免疫。但本研究仍然存在一些不足之处：本研究的调查对象为计算机专业群体，未来进一步了解不同专业大类学生对新冠病毒疫苗接种态度的区别。其次，本研究为量性研究，未来可以对学生群体进行质性研究从而更深刻了解学生对新冠病毒疫苗接种态度的影响因素。
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user: 摘要 智能化和现代化进程驱动下，数据已经成为企业重要的生产材料之一。目前企业的大屏数据可视化需求日益增长，已经成为目前可视化领域的一项热门应用。文中主要对大屏数据可视化系统搭建方法进行分析，提出一种基于原型法的大屏数据可视化前端开发方法，其主要基于原型开发软件Axure和Ajax技术框架，并实现了一种不需要使用超文本标记语言进行大屏数据可视化搭建的系统，为前端开发人员提供了便利。实践结果表明，该系统成本低、易部署、可扩展，能够快速实现前后端分离的大屏数据可视化系统开发。此外，本文将搭建系统应用于蚕桑企业的数据展示，打破传统模式中原型系统仅用于设计展示的局限，在短时间内快速实现大屏数据可视化，对相关工作的开发人员有参考价值。
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user: 1. 引言 随着科技进步与发展，大数据时代的到来意味着数据已经在人们日常生活中占据越来越重要的地位。不同企业、不同领域都会产生各种各样类型的数据，但是这些数据往往是冗余且无法直接发挥作用价值的，现代技术常采用数据可视化来为人们提供一种易于理解的视觉感知形式。在此基础上以大面积屏幕为显示载体，从而实现数据展示的技术就叫做大屏数据可视化。大屏数据可视化通常借助图形设计、色彩选择以及布局排版等手段为用户提供良好的视觉体验，因此大屏数据可视化不仅能够在信息显示、数据分析以及监控预警等方面发挥重要作用，更是对企业文化的宣传与展现 [ 1 ]。 近年来，由于蚕桑领域的现代化、智能化转型升级，生产环节中的数据统计工作量也随之增加，因此，越来越多企业在蚕桑养殖过程中使用现代信息技术来辅助生产。同时，借助大屏数据可视化技术将生产过程中产生的数据呈现在LED大屏幕上的企业需求也随之增多。大数据与可视化技术的结合带来了两个问题，一方面数据爆发式增长使海量动态数据的展示成为新难点，另一方面异构数据的多样性呈现方式增加了复杂性 [ 2 ]。本文基于桑蚕养殖领域有关企业对智能蚕房大屏数据可视化的需求，采用原型法设计并实现了一种简单快捷的大屏数据可视化搭建方法，为蚕桑领域的智能化转型升级提供帮助。通过本文提出的方法能够省去传统模式下使用HTML语言进行网页开发的前端人员的工作，将Axure生成的页面直接与后台关联，实现数据传输与更新，从而大幅度减少大屏数据可视化系统的开发时间。
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user: 2. 相关研究 2.1. 原型法开发模式概述 大屏数据可视化技术是集科学技术与艺术设计美学于一体的综合性、跨学科技术。由于大屏制作设计环节基于企业需求，而企业客户对于大屏风格样式的需求又会受到企业文化、艺术素养、情感倾向、审美观念等因素的影响 [ 3 ]，因此采用原型法完成大屏数据可视化设计是比较科学高效的风格定义手段。原型是一个可实地运行的模型，有正式产品的主要特征，一般是软件系统的最初版本，软件原型能够以最少的费用和最短的时间完成开发，并反映最终产品软件的主要特征 [ 4 ]。使用原型法进行软件开发的模式符合大屏数据可视化对于界面美观的需求，能够在与用户沟通确定需要展现的大屏显示内容、确保设计的色彩风格符合用户喜好的基础上来进行大屏数据可视化的技术开发。同时，大屏数据可视化系统一般不存在复杂运算，处理过程较为简单，因此与原型法开发模式中适合处理过程明确、简单的小型系统这一特点相吻合。 原型法的基本思想是在限定的时间内用最经济的方法开发出一个可实际运行的系统模型。原型设计能够体现产品设计中的多元化和直观化 [ 5 ]，需要尽可能的与用户产生联系。因此，原型法开发模式非常重视用户的项目参与度，用户能够在运行使用原型的基础上对其进行评价并提出修改意见，评价过程反复进行，直到满足用户需求。以原型为共同预研，实现用户与开发者的双向沟通，能够消除用户与开发组之间的隔阂，确保项目开发的软件与用户的需求规格相一致。因此原型法开发模式最大的优点在于能够满足用户的多样化需求，保证系统开发的实用性和可用性，从而降低开发风险。 传统的快速原型法开发模式过程一般大致需要经历需求分析与调研、原型设计、软件设计、开发编程、测试与投入使用六个步骤 [ 6 ]。由分析人员与用户密切沟通，在用户的配合下迅速确定项目系统的基本需求，并将其特征用适合原型的方式描述，以满足开发原型需要 [ 7 ]。完成分析评估后，使用专门软件对其进行原型设计，在基本需求的基础上尽快实现一个可行的系统。原型法开发模式中，原型设计阶段应重视开发者与用户的协调性，通过开发者与用户的充分沟通纠正交互中的误解和分析中的错误 [ 8 ]，确保开发者制作的原型界面与运行效果能够满足用户对系统的需求后，将原型提供给软件开发人员参考，完成前后端开发编程，最后经测试再交予用户并投入使用。 2.2. 传统原型法开发模式的弊端 原型法遵循了人们对事物的认识是循序渐进和螺旋式上升这一客观规律，通过在产品设计环节对不同形式的原型进行试验和探讨，从而使产品更贴近用户需求。然而，以目前在软件开发编程环节项目开发的业界标准使用方式前后端分离模式为例，如图1所示为基于原型法的前后端分离开发模式流程，尽管原型法开发模式能在开发前期设计出符合用户需求的系统，为后续系统的可行性提供保障，从而节约测试成本，但其缺点也非常明显。原型法只能缩短用户与软件需求定义间的距离，并不能消除这个距离。传统的基于原型法的软件开发模式往往只将原型作为与用户沟通交流的工具，原型系统得到用户的确认后一般就会被抛弃。尤其是大屏数据可视化一类的软件开发，借助Axure等原型设计软件制作的原型只能确定项目的功能需求、确定设计的色彩风格等开发人员仍需重新进行开发编程，因此，原型系统无法提供技术支持、无法从技术层面为开发人员减轻负担，前端开发人员的工作量依然非常庞大，其不适合大型、复杂项目的开发。 图1. 基于原型法的前后端分离开发模式流程图 原型开发工具Axure作为业内常用的产品原型交互软件，Axure能以高保真的WEB及移动端原型与用户进行沟通和交流，是目前主流的交互原型设计软件，在操作难度、设计效率等方面具有很大优势 [ 9 ]。然而Axure软件自动生成的基于HTML、JavaScript和CSS的网页一般是静态页面，只能完成简单的交互。且由于自动生成的网页代码可阅读性差，由Axure软件自动生成的网页只能为后期开发工作中前端人员提供浏览功能，前端开发人员一般不会在原型HTML代码上进行修改或优化。这表明原型设计阶段生成的系统雏形无法参与后续前后端分离的开发环节，前端开发人员仍需从零开始进行网页代码的编写，会对前端开发人员的工作量造成极大负担，使项目的开发成本大幅提高、开发效率显著降低。 因此，本文对传统原型法进行改进，提出一种能够在Axure中完成完整的前端开发，使Axure生成的页面能够完成与后台和服务器的数据交换，而不仅仅是一个展示用的静态文档，在Axure中引入Ajax技术框架使网页实现异步更新，在不重新加载整个网页的情况下对网页的某部分进行更新 [ 10 ]。本文提出的基于Axure的大屏数据可视化方法不再需要前端开发人员对Axure生成的HTML网页进行重构或优化修改，且对后台的逻辑要求极低，只要求后端提供与前端一致的数据接口。
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user: 4. 测试与评估 开发完成后软件系统运行界面如图6所示。大屏正中央的区域为地图区域，采用不同位置或大小的矩形对不同房间进行区分，并以地图定位气泡表示当前显示数据信息对应的具体房间。地图左侧的两个模块分别实现每个房间自身六个数据的信息展示。底部的折线图引入highcharts技术框架动态展示每个房间对应的十二小时内的实时温湿度信息，以图表形式直观的对该房间的温湿度信息进行分析与展示。右侧三个模块实现工作情况的展示以及企业宣传视频的播放。当后台数据变化时，可视化界面中的曲线、数据实时发生变化。 图6. 页面加载事件中使用Ajax技术的流程图 测试期间，软件执行其功能时，响应和处理时间及资源消耗均在可接受范围内；操作界面简洁易懂，各种信息易于理解；测试期间未出现数据丢失、系统紊乱或死机现象，具有较好的稳定性和安全性。 造成Axure在传统原型法中的局限性的原因之一正是其自动生成的JavaScript文件可读性差，导致前端开发人员不能对其直接进行修改。因此，本文提出的基于Axure的智能蚕房大屏数据可视化技术在传统的基于原型法的前后端分离软件开发模式上进行改进和创新，采用在Link to external URL类型的Open Link事件中执行Ajax代码的方法，能够在Axure自动生成的JavaScript文件中直接将使用Ajax技术框架的JavaScript代码构建在其中，从而实现与后端的连接。如图7所示为本文提出的优化的基于原型法前后端分离开发模式流程。将Axure这一原型开发工具参与到前后端分离的开发环节中，充分利用Axure自动生成的网页包含HTML、CSS、JS等网页渲染必要组成部分的这一特点，将Ajax技术框架融合到Axure中，减去了前端开发人员根据原型开发HTML页面一步，相较于传统的基于原型法前后端分离模式开发过程更加快速简单。同时，保留前后端分离开发模式，将前后端代码进行解耦，使得开发人员能够各司其职，前端使用Axure专注页面表现，后端专注高性能和业务，两者并发进行，保证项目的可维护性和可扩展性、提高开发效率。 图7. 基于原型法的前后端分离模式开发流程图 采用本文提出的基于原型法的大屏数据可视化方法完成的系统兼顾界面的美观性与功能的全面性，能够很好的将相对抽象的复杂数据以易理解的可视化方式给用户带来良好的体验与表达，从而辅助蚕桑养殖领域相关人员的工作，建立起用户与数据之间的辅助决策枢纽 [ 3 ] [ 5 ]，同时也是对企业文化的良好宣传与展示，最终实现数据与商业之间的完美结合。