材料力学课程设计报告

第一篇：材料力学课程设计报告

（左侧装订，封皮标题居中）

材料力学课程设计报告

课设题目：（小二号，宋体；题目要细化）

单

位：理学院

专业/班级：工程力学16-1班

学生姓名：（小二号，宋体）

指导教师：闫龙海

一、前 言

1、材料力学课程设计的目的意义

本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。与此同时，进一步加强对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、计算机等）的综合运用，又为后续课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。

2、工程背景

（包括所选机械构件介绍、工程应用方面的背景等，要求附工程图片1张）

3、课程设计主要任务及要求

（1）查阅相关文献，介绍课程设计选题的工程背景（2）根据设计题目建立课程设计选题计算简图（3）绘制选题结构的内力图（4）列出理论依据和导出的计算公式（5）进行强度分析、变形计算（6）完成设计说明书。

1、设计题目简介

（简要介绍题目）

二、力学模型建立与内力分析

2、模型简化

（给出具体结构图形及力学简化模型图）

3、内力分析

手写

三、杆件设计与强度分析

1、手写

四、变形计算

1、手写

五、结 论

本次课程设计总结、收获或体会

参考文献： 备注：

1、表的标注方法（表中字体一律为5号）

表1 模型数据表

序号 1 弹性模量 200GPa 泊松比

0.3

长度a(m)

1.3

长度b(m)

2.3

长度c(m)

长度d(m)

0.4

2、图的标注方法（注意全文图统一大小，图形不要过大能够看清就可）

图1 蜂窝板切面

3、参考文献（字体为小四）徐丽娜.神经网络控制[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999: 66-89 2黄永兴,徐丽娜.我国股价指数的时间序列模型研究[J].安徽工业大学学报.2002,21(4):114-117 3 柳晓燕.一种NURBS曲线曲面形状修改的新方法[D].西安:西北大学硕士论文, 2007

第二篇：弹性力学读书报告

一 弹性力学的作用

1.弹性力学与材料力学、结构力学的综合应用，推动了工程问题的解决。弹性力学又称为弹性理论，是指被研究的弹性体由于受外力作用或由于温度改变等原因而发生的应力、应变和位移。

弹性力学的任务与材料力学、结构力学的任务一样，是分析各种结构物或其构件在弹性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度和刚度，并寻求或改进它们的计算方法。然而，这三门学科的研究对象上有所分工，研究方法也有所不同。

弹性力学具体的研究对象主要为梁、柱、坝体、无限弹性体等实体结构以及板、壳等受力体。在材料力学课程中，基本上只研究所谓杆状构件，也就是长度远大于高度和宽度的构件。这种构件在拉压、剪切、弯曲、扭转作用下的应力和位移，是材料力学的主要研究内容。在结构力学课程中，主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构，也就是所谓杆件系统，例如桁架、刚架等。至于非杆状的结构，例如板和壳以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构，则在弹性力学课程中加以研究。如果要对于杆状构件进行深入的、较精确的分析，也必须用到弹性力学的知识。

虽然在材料力学和弹性力学课程中都研究杆状构件，然而研究的方法却不完全相同。在材料力学中研究杆状构件、除从静力学、几何学、物理学三方面进行分析以外，大都还要引用一些关于构件的形变状态或应力分布的假设，这就大大简化了数学推演，但是，得出的解答有时只是近似的。在弹性力学中研究杆状构件，一般都不必引用那些假定，因而得出的结果就比较精确，并且可以用来校核材料力学中得出的近似解答。

虽然，弹性力学中通常是不研究杆件系统的，然而近几十年来，不少人曾经致力于弹性力学和结构力学的综合应用，使得这两门学科越来越密切地结合。弹性力学吸收了结构力学中超静定结构分析方法后，大大扩展了它的应用范围，使得某些比较复杂的本来无法求解的问题，得到了解答。这些解答虽然在理论上具有一定的近似性，但应用在工程上，通常是足够精确的。在近二十几年间发展起来的有限元法，把连续弹性体划分成有限个有限大小的单元，然后，用结构力学中的位移法、力法或混合法求解，更加显示了弹性力学与结构力学综合应用的良好效果。

此外，对同一结构的各个构件，甚至对同一构件的不同部分，分别用弹性力学和结构力学或材料力学进行计算，常常可以节省很多的工作量，并且能得到令人满意的结果。

总之，材料力学、结构力学和弹性力学这三门学科之间的界限不是很明显，更不是一成不变的。我们不应当强调它们之间的区别，而应当更多地发挥它们综合应用的威力，才能使它们更好地为我国的社会主义建设事业服务。

2.弹性力学在工程上的应用越来越深入，越来越广泛。

在工程中出现的问题习惯上有如下的一些提法，如强度、刚度、稳定性、应力集中，波的传播、振动、响应、热应力等问题，这些都是弹性力学应用研究的对象。强度问题是研究受载荷物体中的应力分布和应力水平，研究在怎样的载荷下不发生永久变形。刚度问题是研究受载荷物体在怎样的载荷下应变或位移达到规定允许的限度。稳定性问题是研究弹性结构或结构元件在静力或动力平衡时发生不稳定情况的条件。应力集中问题是研究当物体中有孔口或缺口存在时，在其附近发生应力增高现象。弹性动力学有波的传播、振动和响应等问题，由于考察的物体大小、形状，边界条件及其固有性质不同，以及所考察问题的外载荷和时间段的不同，故有上述问题的提法和分类，但本质上都和波的传播有关。在近代航天、航空、航海、海洋、机械、土木、化工等工程领域中不断地提出上述各种问题需要解决，在设计时要求高度的准确性，这都离不开弹性力学的应用，也在促进弹性力学的发展。

3.弹性力学的基础知识是正确利用有限元的基础。

目前，有限单元法已经在航空、造船、机械、冶金、建筑等工程部门广泛应用，并取得显著效果，它是一种行之有效的偏微分方程数值解的计算方法。现在各行各业都已经拥有了一定数量的商业有限元程序。如何使这些程序为更多的人掌握和应用，极大限度地发挥和应用这些程序解决工程问题，是非常重要的。但是有限元商业程序不是一个“傻瓜”式的应用程序，它是基于一定的基础理论知识，如用有限元求解结构的应力、应变问题就是基于弹性力学的知识建立起来的，对弹性力学知识的掌握和理解程度直接关系到有限元程序应用的效果。

二．弹性力学在常用坐标系下的基本方程

归纳从静力平衡，变形几何，应力应变三个方面的条件求得的基本方程有：

2.1直角坐标系中的基本方程： 2.1.1平衡微分方程：

其中，作用于物体体积上的应力为： A={，，，}，作用于微元体上的体力三个分量为：。

本式表示了应力分量与体力分量之间的关系，称为平衡微分方程，又成纳维叶（Navier）方程。2.1.2几何方程： 其中，，，，为6个应变分量；

，为3个位移分量。

2.1.3物理方程：

，以上公式就是各向同性材料的广义Hooke定律，表示了线性弹性应力与应变间的关系。

为横向变形系数（泊松比），E为拉压弹性模量，为剪切弹性模量，且。

2.2极坐标系中的基本方程： 2.2.1平衡微分方程：

图中所示即为极坐标系下扇形微单元体PACB的应力及应变分析，得到以下的平衡微分方程：

2.2.2几何方程：

在极坐标系中，通过对物体内一点P的两个正交线元（PA=dr,PB=）的变形几何分析，得到相应的几何方程。用

和分别表示线元PA和PB的相对伸长，即正向和切向正应变，用表示该两个正交线元直角的变化，即剪应变。用，分别表示P点的径向和环向位移。它的平面问题几何方程如下：

2.2.3本构方程: 只需将直角坐标系下本构方程的x,y用r, 替换即可得到极坐标系的本构方程，如下：

2.2.4边界条件：

力的边界条件：这里的外法向方向余弦（l，m）是对局部标架定义的，沿着r和方向的给定面力分量。

位移边界条件：

表示。

三．弹性力学解题的主要方法

3.1位移解法

以位移作为基本未知量，将基本方程化为用位移表示的控制方程，边界条件也化为用位移表示；在给定的边界条件下求解控制方程，从而求得位移解，然后将位移代入几何方程求导得到应变，再将应变代入本构方程得到应力解。此法的关键在于导出位移表示的控制方程，其方程如下：

通常称为拉姆（Lame）方程,即位移法求解的控制方程。

位移边界条件：。

3.2应力解法

以应力为基本未知量，将基本方程化为用应力表示的控制方程，边界条件也用应力表示，在给定的边界条件下求解控制方程得到应力解，将应力解代入本构方程得到应变解，再运用几何方程积分可以求得位移解。应力法的控制方程如下：

（1）平衡方程

（2）相容方程

应力法的边界条件如下：

由上面的公式可以看出：如果问题是常体力，单连通，应力边值问题，由于在控制方程和边界条件中都不含材料常数，因此应力解与材料无关。

四．例题

4.1如图所示单位厚度平板，两端受均布压力P作用下，上，下边界刚性约束，不考虑摩擦，不计体力，用位移法求解板的应力和位移。

解：由对称性及上，下边界的刚性约束条件可设： u=u(x),v=0（a）

代入拉姆方程式，第2式称为恒等式，第1式成为

（b）

解之得: u=ax+b(c)位移边界条件：由对称性

已自动满足。

（d）

将（c）式代入（d）式得： b=0 从而有 u=ax(e)待定系数a可以由位移表示的应力边界条件确定，为此将(e)式代入边界条件式得： 右边界：

第二个方程式为恒等式。

左边界结果相同。上，下边界，(f)，代入(f)式的第1式得

(g)，第一个方程式为恒等式；因为y方向已提位移边界条件，故第二个方程不能作为边界条件引入。

将(g)式代回（e）式得位移

再将（h）式及v=0代入以下方程：

（h）

得到应力分量：4.2 用应力法求解例4.1给出问题的应力和位移。

解：根据边界上的受力情况，我们试取。

（a）

显然，对于解(a)式，（1）已满足左右两侧的边界条件及上，下两侧无摩擦的已知条件；（2）满足了平衡方程式和相容方程式。本体为混合边值问题，待定常数A只能由位移边界条件（b）式确定。

（b）为此，必须由解（a）式解出相应的应变和位移。

将（a）式代入本构方程式得：

利用几何方程式得第1,2式积分

代入几何方程的第3式，并注意到（c）式得第3式，得

所以，其解为 于是

c）

（d）

e）

f）

（（（利用对称性条件

和

可得

再利用边界条件（b）式可解得

从而有应力和位移解：

（g）

4.3写出图中所示悬臂梁上边界和右端面的边界条件。

解：上边界（负面）上面力应面力上的负值，故有

。负面上的应力等于对 右边界（正面）上作用有y方向面力合力P，x方向合力为零，面合力矩为M。按上述面力合力和合力矩正负号规定，力P沿y轴负方向，故面合力为负（=-P，=0）；面按图示坐标系，正的力偶矩方向为逆时针方向，故题给力偶矩为负（mz=-M）,从而有以下应力边界条件：

第三篇：金属力学读书报告

金属力学读书报告

任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。

强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。

对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。

塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y表示。伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。

硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。

金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用ak表示，单位为J/cm2。冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定，即把被测材料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲断试样所消耗的冲击AK，然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性。ak值越大，则材料的韧性就越好。ak值低的材料叫做脆性材料，ak值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，工作时受到很大的冲击载荷，因此要用ak值高的材料制造。铸铁的ak值很低，灰口铸铁ak值近于零，不能用来制造承受冲击载荷。

第一章 合金强化

从根本上讲，金属强度来源于原子间结合力。如果一个理想晶体，在切应力作用下沿一定晶面和晶向发生滑移形变，根据计算，此时金属的理论切变强度一般是其切变模量的1/10～1/30。而金属的实际强度只是这个理论强度的几十分之一，甚至几千分之一。造成这样大差异的原因曾是人们长期关注的课题。直到1934年，奥罗万(E.Orowan)、波拉尼M.Polanyi)和泰勒(G.I.Taylor)分别提出晶体位错的概念；位错理论的发展揭示了晶体实际切变强度（和屈服强度）低于理论切变强度的本质。在有位错存在的情况下，切变滑移是通过位错的运动来实现的，所涉及的是位错线附近的几列原子。而对于无位错的近完整晶体，切变时滑移面上的所有原子将同时滑移，这时需克服的滑移面上下原子之间的键合力无疑要大得多。金属的理论强度与实际强度之间的巨大差别，为金属的强化提供了可能性和必要性（见形变和断裂）。可以认为实测的纯金属单晶体在退火状态下的临界分切应力表示了金属的基础强度，是材料强度的下限值；而估算的金属的理论强度是经过强化之后所能期望达到的强度的上限。

强化金属的方法有很多，例如冷加工、淬火以及机械热处理等；但最有效而又稳定的方法就是合金化。因为它除了强化金属以外，往往对其他性能也会有所改进，如提高淬透性、增强抗氧化能力等。一般合金化后，由于改变了组织从而强度有所提高的强化称为间接强化。合金化后直接提高了基体金属强度的称为直接强化。主要有直接强化中的固溶强化和间接强化中的弥散强化。1.1 固溶强化

融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。

其影响因素影响因素主要有以下几点：

（1）溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大，特别是当原子分数很低时，强化作用更为显著。

（2）溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大。（3）间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的，故其强化作用大于面心立方晶体的；但间隙原子的固溶度很有限，故实际强化效果也有限。

（4）溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的屈服强度随着价电子浓度的增加而提高。

固溶强化的程度主要取决于以下因素：

（1）原始原子和添加原子之间的尺寸差别。尺寸差别越大，原始晶体结构受到的干扰就越大，位错滑移就越困难。

（2）合金元素的量。加入的合金元素越多，强化效果越大。如果加入过多太大或太小的原子，就会超过溶解度。这就涉及到另一种强化机制，分散相强化。

（3）间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。

（4）溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作用越显著。固溶强化后的金属其屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属。绝大部分情况下，其延展性低于纯金属。导电性比纯金属低很多。抗蠕变，或者在高温下的强度损失，通过固溶强化可以得到改善。

固溶强化按溶质原子在基体中的分布情况可分为均匀强化和非均匀强化。均匀强化是指溶质原子混乱分布于基体中时的强化作用。非均匀强化指溶质原子优先分布于晶体缺陷附近、或作有序排列时的强化。1.1.1 均匀强化

如图所示，溶质原子混乱的分布于基体中，因为位错线具有一定的弹性，故对同一种分布状态，由于不同溶质原子与位错线的相互作用不一样，位错线的运动就有（a）（b）两种，（a）为相互作用强时，位错线便感到溶质原子密集，（b）为相互作用弱时，位错线便感到溶质原子较疏。

从表面上看，因为间隙式溶质原子固溶后引起的晶格畸变大，对称性差，故应属于（a），置换式的固溶后引起的晶格畸变小，对称性高，故应属于（b）。但事实上，间隙式溶质原子在晶格中，一般总是优先于缺陷先结合，所以已不属于均匀强化的范畴。下面我们还会看到，在均匀强化中，所谓位错与溶质原子相互作用强弱的说法是有局限性的。此外，上述均匀强化的机制显然也不适用于当溶质原子分布的十分密集，以至使位错线的弹性不能发挥的地步。这时，由于位错线附近溶质原子对它的作用有正有负，故平均后，其强化作用就为零了。

目前关于均匀强化有三种理论：Mott-Nabarro理论、Fleischer理论、Feltham理论。

由Mott-Nabarro理论可得

0Gb2c5/8(lnc)2

式中，0——外加切应力；

c——溶质原子浓度；

b——固溶原子与基体原子大小差引起的错配度。

上式在一般浓度范围内c2/3(㏑c)2可近似为1，故0Gbc。此即临界切应力与溶质原子浓度成正比的关系。此外，直接用基体同溶质的Goldschmidt原子直径差△D的对数与

2d τc/dc的对数作图，（以铜合金为例），所得结果如左图所示。看来除Ni以外各合金元素，基本上靠近一斜率为2的直线附近。

Fleischer理论有两个主要的特点，一为溶质原子与基体原子的相互作用中，除了考虑由于大小不同所引起的畸变外，还考虑了由于“软”“硬”不同，即弹性模量不同而产生的影响；另一为置换原子与位错的静水张压力的相互作用中，除了考虑纯刃型的以外，还考虑了纯螺型的。

显然，此图要比前面的图要好得多，两者之间成很好的直线关系，其斜率也正好等于3/

2、这说明既考虑溶质原子的大小，又考虑其“软”“硬”的Fleischer理论是比只考虑溶质原子大小的Mott-Nabarro理论更符合实验事实。除此之外，Fleischer理论还强调了合金强化中螺型位错的特殊作用。

Feltham理论既给出τ

0与浓度

c的关系，又给出与形变温度T的关系。不但如此，由于激活体积是θ的函数，而θ同时又依赖于合金元素浓度和温度。正好Basinski等人最近在20多种不同浓度二元固溶合金中，发现在同一温度下，它们的激活体积与屈服应力都落在同一曲线上。1.1.2 非均匀强化

首先由于合金元素与位错的强烈相互作用，使得在晶体生长过程中位错的密度大大提高，造成与纯金属截然不同的基本结构。这往往成为某些合金非强化的部分原因。譬如，铜中加入少量的镍，银中加入少量的金等。

此外，就目前所知非均匀强化的类型大致可分为浓度梯度强化，Cottrell气团强化，Snoek气团强化，静电相互作用强化，化学相互作用强化和有序强化等几种。

1.1.3 多重因素强化 多重因素强化是指合金中几种强化机制同时起作用的情况。以Au-Ag单晶为例，计算结果表明，当T=600K时，发现所得化学相互作用强化和短程有序强化对合金强化的贡献与实验结果符合的很好。表明Au-Ag合金单晶的强化机制为在均匀强化的基础上叠加了化学相互作用强化和短程有序强化。并且看到在低浓度时，前者起主要作用，在高浓度时，后者起主要作用。类似的多重因素强化作用在Cu-Au固溶体中也存在。1.1.4 固溶合金临界切应力与温度的关系

我们得到固溶合金的临界切应力与温度存在着如图所示的关系，可以看出，在A区低温部分有着明显的应力下降，并且此下降梯度对间隙式固溶体更为突出；B区中温部分出现一“平台”；C区高温部分应力又出现第二次下降。

关于此三区对应的机制，一般认为，低温区主要是Cottrell气团的贡献，在中温区主要是短程有序和Suzuki气团的强化作用，当温度接近高温区时，由于被破坏的溶质原子的平衡分布得以立即恢复，切应力有所降低，或者甚至变得比初始状态更为稳定，这时为进一步形变，切应力应有某些提高，从而上述平衡状态被重新破坏，如此反复就得到跳跃式流变。1.2 弥散强化

弥散强化在实际强化金属时是被广为应用的一种方法，它的特点在于不但效率高，而且热稳定性较好。获得这种强化的方法有很多，譬如相分解、时效、内氧化和粉末冶金等。

为了获得更普遍的意义，我们将弥散强化基本上分为两类，一为弥散相产生形变的，简称为第一类；另一类为弥散相不行变的，简称为第二类。一般共格的弥散相属于前者；部分共格和非共格的弥散相属于后者。但弥散相究竟形变与否显然和它的大小、形状以及试样的形变条件等都有关。1.2.1 弥散强化的机理

弥散强化机构的代表理论是位错理论。在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变。1.2.1.1屈服强度问题（1）奥罗万机构

按照这个机构，位错线不能直接超过第二相粒子，但在外力下位错线可以环绕第二相粒子发生弯曲，最后在第二相粒子周围留下一个位错环而让位错通过。位错线的弯曲将会增加位错影响区的晶格畸变能，这就增加了位错线运动的阻力，使滑移抗力增大。（2）安塞尔—勒尼尔机构

安塞尔等人对弥散强化合金的屈服提出了另一个位错模型。他们把由于位错塞积引起的弥散第二相粒子断裂作为屈服的判据。当粒子上的切应力等于弥散粒子的断裂应力时，弥散强化合金便屈服。

GbG 屈服应力2C式中 G—第二相粒子的切变模量；

C—比例常数，可以通过理论计算，通常约为30； —弥散粒子间距；

G—基体金属的切变模量；

b—柏矢矢量。从该方程式可以得出：

（1）屈服应力与基体和弥散相的切变模量的平方根的积成正比，也就是说与基体和弥散相的本性有关；

（2）屈服应力与粒子间距的平方根成反比。

（3）柏氏矢量是位错的重要因素，屈服强度的大小直接与位错有关。1.2.1.2 蠕变问题

金属在恒定应力下，除瞬时形变外还要发生缓慢而持续的形变，称为蠕变。对于蠕变，弥散粒子的强化有两种情况。

（1）弥散相是位错的障碍，位错必须通过攀移始能越过障碍

显然，位错扫过一定面积所需的时间比纯金属要长，因而蠕变速率降低。设粒子直径为d，粒子间距为，因每次攀移时间正比于d，攀移次数反比于，因而蠕变速率与d成正比。若第二相总量不变，粒子长大总伴随着粒子间距的增大，d和是按近比例增长的，因此，在过时效以前，蠕变速率不受粒子长大的影响。

（2）第二相粒子沉淀在位错上阻碍位错的滑移和攀移

这种具有弥散相的合金的抗蠕受能力与抗回复能力有对应关系。普悦斯顿(O．Preston)等人研究内氧化法弥散强化铜时，形变烧结铜合金的回复温度几乎接近熔点，而形变纯铜的软化在低于T熔点的温度即已完成。麦克林(D．McLean)认为滑移可以在几个面和几个方向上进行。实线代表滑到纸面上的位错，虚线代表运动出纸面的位错，在粒子之间两组可以相交而形成结点。点线表示在第三种平面上的位错又可与这两组位错形成结点，结果弥散粒子被这些位错乱网所联结。由于乱网中位错密度很高，造成强烈的应变硬化；同时，粒子又阻碍这些位错的滑移与攀移，因而得以保持这种硬化状态而不产生回复。这一过程是提高耐热强度的关键，因为一般加工硬化状态是容易获得的，但要保持到高温不回复则是不容易的。1.2.2 弥散强化材料的性能

弥散相除A12O 3外，发展了以下化合物：

氧化物：A12O3、ThO2、MgO、SiO2、BeO、CdO、Cr2O3、TiO2、ZrO2以及Y2O3和澜系稀土氧化物；

金属间化合物：Ni3A1、Fe 3AI等；

碳化物、硼化物、硅化物、氮化物：WC、Mo2C、TiC、TaC、Cr3C2、B4C、SiC、TiB2、Ni2B、MoSi2、Mg2Si、TiN、BN等。

在应用上取得一定效果的有TD-Ni及弥散强化无氧铜。

弥散强化材料固有的低延性，需要予以重视和研究改进，但弥散强化材料在性能上的优越性还是主要的。

其主要性能有：（1）再结晶温度高，组织稳定。（2）屈服强度和抗拉强度高。（3）随温度提高硬度下降得少。（4）高温蠕变性能好。（5）高的传导性。（6）疲劳强度高。

第二章 屈服现象

人们习惯用屈服应力来表征金属强度的一个参量，并认为它代表范性形变所需的起始应力。事实上，我们知道金属从弹性形变过渡到范性形变时，中间经过了比较复杂的过程。如图绘出了常见拉伸曲线中的典型屈服现象。其中（a）称为连续过渡，不出现突然屈服的现象；（b）和（c）是出现突然屈服的现象，而前者为非均匀屈服，后者则为均匀屈服。

以前人们所谓的屈服应力是对连续过渡而言，一般指的是上图（a）中的σy或其他认为的标准，对有突然屈服的现象而言（如上图中的（b）和（c）中标出），σU为上屈服应力，σL为下屈服应力。在非均匀屈服情况下，拉伸曲线中的平直部分，我们称之为Luders应变或屈服平台。

屈服问题的本身，除了由于它对金属由弹性形变过渡到范性形变这一质变的纯理论性质以外，在实际强度问题中，与其他现象的联系也是十分密切的。大量事实证明起始范性形变甚至与试样最后断裂间都存在着紧密的联系。2.1 非均匀屈服

这一现象最早是在ɑ-铁多晶中发现的，并且Low和Gensamer证明，经湿氢脱碳、氮的试样，室温拉伸时没有屈服现象，渗碳和渗氮之后才有此现象。

目前对于非均匀强化，比较全面的解释是Cottrell提出的理论。当外应力未达到σv之前，已有一些被钉扎的F-R源由于局部应力集中的关系而被激活，从而产生一定数量的位错，但由于晶界的阻碍作用而使这些位错不能跑出晶粒以外，故都沿它们自己的滑移面塞积在晶界前。这样，在相邻下一晶粒内距上述位错塞积群的头部逐产生一较大的应力。2.2 均匀屈服

均匀屈服在ɑ-Fe单晶中是常见的，即使经脱碳、氮，只要形变温度够低也能出现。在多晶中，经脱碳、氮后，试样的屈服也能由非均匀的变成均匀的。

均匀屈服的现象虽早已发现，但其物理实质还是Gilman和Johnston在Lif的研究中阐明的，他们认为均匀屈服与位错随形变的快速增值与位错滑移速度-应力的关系这两个因素有关。试样中起始的可动位错越小，m值越小，则屈服应力下降越明显。并且这种屈服机制不涉及需要某种外来原因造成的位错扎钉或塞积，而仅同材料本身的位错动力学特点有关，所以非均匀屈服又称静态屈服，而均匀屈服就称动态屈服。2.3 迟屈服现象

所谓迟屈服现象，就是指快速加载超过静态上屈服应力时，试样并不立即屈服而要延迟一段时间，此段时间便称为屈服时间，此现象便称为屈服现象。这种现象在很多体心立方金属中都发现。

尽管很多人提出了很多假设、公式和模型，但是迟屈服现象的微观机制到现在还不是很清楚。2.4 Hall-Petch公式

0kdn

式中，——晶格摩擦力；

d——晶粒直径；

k——常数。

根据大量实验事实指数n以选取1/2为最合适，对于亚晶粒n取1。此Hall-Petch公式不仅适用于上、下屈服应力，同时也适用于整个流变范围以至断裂。此时常数σi 和k有所不同。

Hall-Petch公式虽是一相当可靠的经验公式，但是要想利用它得出屈服、流变或断裂的微观结论时，则需要特别谨慎。2.4.1 i和k与各因素的关系

晶格摩擦力σ

固溶iL应包括与温度有关的一项σiL(T)和与结构(指位错状态、元素和沉淀相等)有关的一项σiL(st)，因为任一条直线外推到碳、氮含量为零时的值就是σiL(T)。σiL的其余部分即为σiL(st)。

iU和σiL基本上相σi与形变度的关系比较明确，除对应上、下屈服应力的σ同外, σi在所有实验中都随硬化而增加。但κ与形变度的关系的看法就比较分歧。一般说来，同样的碳、氮总含量，不同热处理或不同碳、氮总含量的试样，其所得的σi是不一样的，因为它们直接影响σi(st)。2.4.2 各种因素对屈服应力的影响

上屈服应力对应力集中非常敏感，因此，要想得到真正的上屈服应力必须最大限度的消除应力集中。下屈服应力对其也有影响，只不过没有上屈服应力那么严重。

一般形变温度对α-铁屈服应力的影响可分为三个区域即低温(室温以下)，中温(室温到200℃)和高温(200 ℃以上)Winlock在不同含碳量（0.06%-1.03％)的碳钢室温拉伸结果指出，随形变速度的增加σU和σL都增加，并与碳含量无关，不过σU增加稍快些。

有很多工作一再证明，晶粒直径越小，Δσ就越大。2.5 屈服机制

Cottrell对非均匀屈服机制作如下解释：首先他强调位错被钉扎有强弱两种之分，并且试样中局部的应力集中还是比较大的，譬如存在微观第二相以及滑移带的尖端等。当位错被钉扎得很牢时，也就是所谓的强钉扎时，可能在起锚前离应力集中更近的完整晶体处先产生了位错，于是所谓的Petch斜率κ就与形变温度无关；当位错被钉扎得不是很牢，也就是所谓的弱钉扎时，那么在同样的应力集中之下，可能被钉扎的位错先于在完整部分产生位错而起锚，这样κ值就与形变温度有关了。

Petch从晶格摩擦力σi进行阐述，得到上屈服应力的公式：

UiUilog101kd1/2 3Nd式中，N——上屈服时单位体积中形变晶粒数；

d——晶粒直径；

iU——晶格摩擦力；

i——形变速度增加10倍时i的增量。

对于非均匀屈服而言，原则上只要能使位错开始运动难于保持其运动就行，也就是承认非均匀屈服现象同金属中存在某种对起始滑移的障碍相联系。就均匀屈服而言，也只要可动位错密度和位错速度—应力指数足够小即可。但事实上，上述条件能否满足却因结构的不同而会有所不同。

屈服过程中的晶格摩擦力有派-纳力即晶格摩擦力中与温度有关的部分，螺旋位错上的割阶即晶格摩擦力来自螺型位错上的割阶，固溶原子气团，微观第二相，交滑移。

第三章 疲劳现象

在生产实践中，人们很早就发现，虽然加在机械部件上的应力远小于其断裂强度(甚至比屈服强度还低)时，但经多次循环后，此机械部件常常也会骤然断裂。这种金属在循环应力作用下发生断裂的现象就称为疲劳。

疲劳按应力状态可分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳及复合疲劳。按环境和接触情况可分为大气疲劳、腐蚀疲劳、热疲劳、接触疲劳。按断裂寿命和应力高低可分为高周疲劳（低应力疲劳，105次以上循环）、低周疲劳（高应力疲劳，102~105次循环之间）。3.1 金属疲劳断裂过程

尽管疲劳失效的最终结果是部件的突然断裂，但实际上它们是一个逐渐失效的过程，从开始出现裂纹到最后破坏断裂需要经过很长的时间。因此，疲劳断裂的宏观断口一般由三个区域组成，即疲劳裂纹产生区（裂纹源）、裂纹扩展区和最后断裂区。

金属疲劳裂纹大多产生于零件或构件表面的薄弱区。由于材料质量、加工缺陷或结构设计不当等原因，在零件或试件的局部区域造成应力集中，这些区域偏是疲劳裂纹核心产生的策源地。

疲劳裂纹产生后在交变应力作用下，继续扩展长大，每一次的应力循环都会使裂纹扩大，在疲劳裂纹扩展区留下一条条的向心弧线，叫做前沿线或疲劳线，这些弧线形成像“贝壳”一样的花纹，所以又叫做贝壳线或海滩线。

在最后断裂区，由于疲劳裂纹不断扩展，零件或试样的有效断面积逐渐减小，因此应力不断增加，当应力超过材料的断裂强度时，则发生断裂，形成最后断裂区。3.2 疲劳极限

当应力低于某值时，材料经受无限次循环应力也不发生疲劳断裂，此应力值即为材料的疲劳极限。

对金属疲劳寿命的估算可以有三种方法：应力-寿命法，即S-N法；应变-寿命法，即N法；断裂力学方法。

S-N法主要要求零件有无限寿命或寿命很长，因而应用在零件受较低应力幅的情况下，零件的破断周次很高，一般大于105周次，亦即所谓高周疲劳。一般的机械零件如传动轴、汽车弹簧和齿轮都是属于此种类型。对于这类零件是以S-N曲线获得的疲劳极限为基准，在考虑零件的尺寸影响，表面质量的影响等，加一安全系数，便可确定许用应力。

实验证明，金属材料所受循环应力的最大值max越大，则疲劳断裂前所经历的应力循环周次越低，反之越高。根据循环应力max和应力循环周次N建立S-N曲线。

3.3 疲劳硬化三阶段

Haigh最早根据疲劳过程中的发热现象，将整个疲劳过程分成三个阶段。一般来说当外加应力小于试样的疲劳极限时，开始发热速度很大，随后很快降到一定值。若外加应力大于试样的疲劳极限时，则发热速度随着开始的升高而很快下降到某一定值，然后又逐渐升高，到断裂前，其升高速度便陡增，出现明显的三个阶段。

第一阶段实际上是指开始循环头数千周时的起始硬化阶段，也有称为“热脉冲”的。这种起始硬化，对于确定退火金属在试验的其余期间的状态极为重要；第二阶段中，硬化和发热速度都先降到一较稳定值，随着应力的增加，硬化和发热速度又逐渐增加；第三阶段硬化和发热速度都增加很快，相当于疲劳断裂过程。

总的来讲，疲劳过程所引起的变化，其效果与淬火或辐照的作用很相似，能产生较多的点缺陷、割阶甚至蜷线位错。唯一不同之处在于它们只限于局部地区，尤其在相同负载下，表面对疲劳形变的影响比单向形变的敏感。疲劳硬化一般比单向的也大，与温度的依赖关系密切，热稳定性也较高。3.4 疲劳过程中组织结构的变化

疲劳与单向拉伸形变静态硬化曲线的特点大致相同，但其组织结构的变化却相差很远。（1）滑移带的特点

Ewing和Hamphrey最早用退火纯铁作转动弯曲疲劳试验，发现应力在屈服点以下时，经过几千次循环后，试样中少数晶粒内就出现细滑移线。随着循环次数的增多就有更多的滑移线产生，原有滑移线的滑移量也加大。特别是那些新产生的滑移线，多数处在原有滑移线的附近，形成滑核带。带与带间看不到滑移线，故其分布较静拉伸时显得更不均匀。交变应力越大，沿移带就越多，滑移带的长度和深度也越大。（2）挤出和侵入

挤出和侵入现象已是疲劳形变中的一个普遍现象，不过在纯金属和稳定合金中，其高度较低，约为1-2微米。挤出和侵入的现象与金属层错能的关系也是很特殊的，不像硬化与层错能成正比，而是层错能越低越容易出现挤出和侵入，譬如很多铝合金和铜合金的挤出和侵入都较纯铝和纯铜的明显，这样挤出和侵入的形成机制好像与交滑移无关。实验证明挤出扣侵入的出现可能与第二滑移系统的参与有关。

（3）疲劳后的位错状态

疲劳形变后的位错状态与疲劳应力的关系很大。以铝为例，Segall等人和Snowden的工作指出，一般高应力下的疲劳结果和单向形变的差不多，都为不同形式的位错胞。但低应力下疲劳时，却出现平行﹤112﹥方向的长位错环，位错上割阶密度也较大，以至出现蜷线位错，类似淬火处理。加入合金元素后(譬如A1-3％Mg合金)，更有利于位错偶束的出现。实验指出应变振幅的大小直接关系到疲劳试样中的位错状态，当应变振幅够大时，在1/4循环后就可得到位错胞结构。

3.5 疲劳与蠕变的交互作用 至今我们讨论疲劳或蠕变都是分开来研究的，但在实际情况中，它们往往总是共存的。因此有必要研究疲劳与蠕变的交互作用，可惜有关这方面的系统工作还不多，目前这方面的研究多数采用单向循环应力产生的疲劳蠕变和用颠值应力产生的一般蠕变的方法来进行，并称前者为动态蠕变，后者为静态蠕变。

借用Miner-Robinson指出的累积损伤法则，如累积是线性的，该法则建立在蠕变损伤分数υα和疲劳损伤分数υf之和等于1的假定上，如果累积是非线性的，则应加入交互作用项 ：

aB(af)1/2f1

式中，蠕变损伤分数：ai1Nti

tr疲劳损伤分数：fi1NNi NfΔti——在最大拉伸负载下停留的时间； tr——纯蠕变断裂时间；

Ni——为疲劳蠕变试验断裂的总循环次数； Nf——为纯疲劳断裂的循环次数； B——交互作用系数。

当B＝0时表明无疲劳蠕变交互作用；

当B＞0时为正交互作用，即断裂寿命比线性法则预期的要低； 当B＜0时为负交互作用，即断裂寿命比线性法则预期的要高。

根据试验结果，可以求出交互作用系数B，然后再把试验数据代入上式，便可估算零件的使用寿命。3.6 影响疲劳的因素

由于至今对金属疲劳的形变机制还不是很清楚，所以我们更应该注意各种因素对疲劳的影响，以弄清它的实质。此外，从应用的角度出发，研究一些因素对疲劳的影响也是完全有必要的。

影响疲劳的因素主要有：疲劳振幅，负荷系统，应力集中，温度，频率，试样大小及形状，试样表面，介质，组织结构。3.7 热疲劳

热疲劳就其字面上来说，应解释成是由于温度起伏而引起的热应力所产生的疲劳现象。不过就纯金属而言，热疲劳实质上是来自晶体各向异性所导致的热应力的作用，这一点在Boas和Honeycombe早期工作中已得到证实。如果试样本身存在着温度梯度(譬如表面与内部温度差别很大)，当然也能产生很大的热应力以至出现局部范性形变。如果温度变化又足够快，幅度又足够大，很明显表层膨胀产生的热应力超过其断裂强度后也会出现裂纹。

金属对热疲劳的阻力，不但与热传导、比热等热学性质有关，而且还与弹性常数、屈服强度等力学性质以及密度、几何因素等有关。所以一般脆性材料导热性差，热应力又不能得到足够的范性松弛，故热疲劳致裂的危险最大。

第四篇：高频课程设计报告

一 设计课题名称

单边带调制解调电路的设计

二 课程设计目的、要求与技术指标

2.1 课程设计目的

（1）巩固所学的相关理论知识；（2）掌握电子系统的一般设计方法；

（3）会运用multisim工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试,进一步完善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；

（5）掌握模拟电路的安装测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题；

2.2 课程设计要求

（1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；（2）安装调试所设计的电路，达到设计要求；（3）记录实验结果。

2.3 技术指标

（1）输入参考信号频率：5KHz；

（2）输入参考信号电压：60mV左右，调幅系数0.5；（3）载波频率：100KHz；（4）载波电压：60mV。

三 系统知识介绍

单边带调制技术是模拟调制中的重要技术，相对于幅度调制（AM）、双边带调制（DSB）、残留边带调制（VSB）而言，传输带宽仅为调制信号带宽，有效节约了带宽资源，且节约载波发射功率。本课程设计主要介绍单边带调制解调电路的设计。学习和掌握电路设计的方法和仿真软件，并综合运用所学知识完成常规调幅的设计。本设计的技术指标是采用乘法器来实现DSB的调制，然后经过带通滤波器滤除一个边带，得到单边带调幅波，解调时采用同步检波法实现。输入参考信号频率5KHz,电压60mV左右，调幅系数0.5，载波频率为100KHz，载波电压为60mV。

四 电路方案与系统、参数设计

4.1.单边带调制解调电路的总体方案

4.1.1单边带调制方案

所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。

由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制（SSB）。调制的方框图如下：

图一 调制的方框图

4.1.2单边带解调方案

解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。在本课程设计中我们采用同步检波的方式，由乘法器和低通滤波器组成。实现同步检波的关键是要产生一个与载波信号同频同相的同步信号。解调的方框图如下：

图二 解调的方框图

4.2工作原理

4.2.1 DSB信号的表达式、带宽

在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号

中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。

DSB调制器模型如图三所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域

t和频域表示式分别为SDSBtmtcosct，SDSB1McMc 2

图三DSB调制器模型

DSB信号的包络不再与成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即

BDSBBAM2Bm2fH式中，BmfH为调制信号带宽，fH为调制信号的最高频率。

4.2.2 SSB信号的产生及设计

由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制（SSB）。

产生SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。本课设我采用的是滤波法。

用滤波法实现单边带调制的原理图如图四所示，图中的HSSB为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将HSSB设计成具有理想高通特性HH或理想低通特性HL的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时HSSB即为HH，产生下边带信号时HSSB即为HL。

图四 SSB信号的滤波法产生

显然，SSB信号的频谱可表示为

SSSBSDSBHSSB1McMcHSSB 2原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。

从SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同，即

BSSB1BDSBBmfH 2式中，BmfH为调制信号带宽，fH为调制信号的最高频率。

由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半，即

PSSB11PDSBm2t 24显然，因SSB信号不含有载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。4.3 SSB信号的解调

从SSB信号调制原理图中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号信号的解调也不能采用简单的包络检波，如图五所示

成正比，因此SSB

图五 SSB相干解调

此时，乘法器输出

经低通滤波后的解调输出为mo(t)1m(t)4

综上所述，单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。缺点是单边带滤波器实现难度大。

4.4元器件与参数设计

4.4.1输入信号参数：

输入信号频率5KHz，幅度为60mV的正弦波。载波频率为100KHz，幅度为120mv的正弦波。4.4.2调制器参数：

因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。

二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类，其中常用的是 Level 7，Level 17，Level 23三种系列，它们所需的本振功率分别为7dBm(5mW)，17dBm(50mW)和23dBm(200mW)，显然，本振功率电平越高，相应的1dB压缩电平也就越高，混频器的动态范围也就越大。对应于上述三种系列，1dB压缩电平所对应的最大输入信号功率分别为1dBm(1.25mW)、10dBm(10mW)、15dBm(32mW)。

二极管环形混频器具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低（约6dB）、混频失真小、动态范围大等优点。

二极管环形混频器的主要缺点是没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中L端口到R端口的隔离度一般小于40dB，且随着工作频率的提高而下降。实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降5dB。4.4.3选择参数：

C3C2C

设计计算：

Q1

4.4.4低通滤波器参数

1RC5KHZ

由公式可得；

R1=R2=10Ω C5=C8=10uF 4.5 调制过程设计

图六 双平衡调制器的原理图

将载波和调制信号作为输入，得到的输出信号为已调波，这种电路称为调制器。平衡调制器产生抑制载波的双边带（DSB）信号或单边带（SSB）信号，在通信系统中得到了广泛应用。

图六是双平衡调制器的原理图，它由4个二极管和变压器构成。输入信号为调制信号u(t)vcost和载波信号uc(t)vccost。这样载波信号的正负控制着二极管的导通和截止。当载波信号为正半周时，二极管D1和D2导通，反之截止，当载波信号为负半周时，二极管D3和 D4导通，反之则截止。带通滤波器设计

带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备，比如RC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带(允许通过的频带)，同时限制所有通带外频率的波通过。但是实际上，没有真正意义的理想带通滤波器。真实的滤波器无法完全过滤掉所设计的通带之外的频率信号，在理想通带边界有一部分频率衰减的区域，不能完全过滤，这一曲线被称做滚降斜率(roll—of)。滚降斜率通常用dB度量来表示频率的衰减程度。一般情况下，滤波器的设计就是把这一衰减区域做的尽可能的窄，以便该滤波器能最大限度接近完美通带的设计。带通滤波器的电路形式有很多，这里我采用的是无限增益多反馈环型滤波器。

图七 带通滤波器

4.6 解调过程

解调是调制的逆过程，把有用的信号从高频载波上解调出来。在解调过程中，我采用的是同步检波法，关键在于产生一个与原载波同频同相的同步信号。解调过程电路图如下：

图八 解调过程电路图

低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频载波的部件。低通滤波器如下：

图九 低通滤波器

4.7仿真结果

输入信号如图

图十 输入信号

载波如图

图十一 载波

输出双边带信号如图

图十二 输出双边带信号

双边带频谱如图

图十三 双边带频谱

经过带通滤波器输出频谱

图十四 经过带通滤波器输出频谱

经过同步检波后输出图形

图十五 经过同步检波后输出图形

图十六 总电路图

将调制信号及载波信号耦合到二极管双平衡回路中，由于所选二极管导通电压的影响，导致输出的双边带波有失真，这也是本课设需要改进的地方。经过带通滤波器进行滤除其中一边带，提高发射效率，从而能减小发射所需的功率。这也是单边带优于双边带的一个特点。它避免的相移法的设备复杂及成本消耗增加。用相乘法进行解调，解调输出波形经过低通滤波器，可得到调制信号。

解调时的关键是要产生一个与载波同频同相的一个正弦波。这样才能得到较好的输出波形。

五 设计电路

i1iVSSD1＋VSD3i3VLRLS－＋R?RES21:1×2D4i4R?RES2VLVLS1×2:1VS－D2i2(a)原理电路

D1i1i＋VSD3i3D4VL－＋VSi4D2VL－i2(b)等效电路

六 实验分析与讨论

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

通过这次设计让我们真正理解了生活中日常见到的电子的装置的基本工作原理，认识到理论与实践之间的差距，联系实际的应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。在设计中难免会遇到很多学习中不会注意到的问题，比如说在调制中在取某些值后输出是失真的波形，在设计开始并没有想过会存在那样多的问题，当着手时才发现要完成一个信号的调制与解调，在元器件、电路和取值都要有一部分的要求，科学是严谨的，这更让我们一丝不苟起来。

此次课程设计主要针对幅度调制解调电路提出自己的设计方案，并利用仿真软件来实现自己的设计电路图。设计中用到了信号发生器、双平衡调制器、带通滤波器、同步检波器及低通滤波器等在高频电子线路课程中学到的知识。由于对所学电路不熟悉，导致在设计的过程中无法画出正确的电路图，算不出电路中元器件的参数，使得在设计过程中绕了许多弯路，做了许多的无用功。

设计过程中查阅了大量的有关高频电子线路设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在此次课设中，我学习了MultiSim仿真软件的运用，我们通过动手实践操作，进一步学习和掌握了有关高频原理的知识，加深了对幅度调制技术的认识。在设计时我们根据课题要求，复习了相关知识，还查阅了相当多的资料，这也在一定程度上拓宽了我们的视野，丰富了我们的知识。这次的高频课程设计重点是通过实践操作和理论相结合，提高动手实践能力，提高科学的思维能力，更在两周的时间了解了更多的有关调幅的课程精髓。

在此次课设中我还深刻的体会到了小组之间的合作精神的重要性，在设计过程和后期处理过程中都存在着繁重的工作压力，数据的处理，仿真软件的模拟等等，在此过程中如果没有小组之间的团队精神，个人很难或者说基本上根本就不能完成此次课设，因此在工作和学习过程中我们应该懂得团结互助的原则。

在实验室有限的条件和自己有限的知识里，非常感谢指导老师诲人不倦的精神，在接触课程设计之前，因为这门课程的难度很大。我对高频是敬而远之的心态，所有基础知识以及逻辑推理思维方面都是相当欠缺，在此我十分的感谢此次课设的所有的辅导老师，正是通过他们的认真传授和细心讲解我们才能如此顺利的完成此次课程设计。最后，特别感谢刘老师给我们这次课程设计的机会，感谢所有辅导老师的耐心指导和同学们热心的帮助。

在设计中也得到很多见识，获得或理解知识时的欣喜与在一个问题上的纠结都是很宝贵的，在这种情绪的反复中，认识到学习就是这样一个过程。不管过程怎样，以小见大的反射出以后学习的态度。

团队交流可以加深学习，找出问题，相互弥补不足，在资料的采集方面提高了不少效率，也提高的每个个体的兴奋度，真切体会团队学习给我们带来的快乐，学习是快乐的。

七 设计总结

（1）课程设计是培养我们运用所学知识发现、分析、提出和解决问题。通过这次课程设计让我们真正了解了生活中常见到的电子装备的基本原理，认识理论与实践的差别。本课程设计主要介绍单边带调制解调电路的设计。学习和掌握电路设计的方法和仿真软件，并综合运用所学知识完成常规调幅的设计。

（2）此次课程实际主要针对幅度调制解调电路提出自己的设计方案，并利用仿真软件开实现自己的设计电路图。设计中用到了信号发生器，等在高频电子线路课程中学到的知识。由于对电路不熟悉，导致在设计的过程中无法画出正确的电路图，算不出电路中元件的参数，使的在设计过程中绕了许多弯路，做了许多无用功。

（3）在课程设计过程中我们查阅了许多资料，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多课本上没有的知识，通过这次课程实际是我懂得了理论与实践结合的必要性，在此次课设中我还深刻的体会到了小组之间的合作精神的重要性，在设计过程和后期处理过程中都存在着繁重的工作压力，数据的处理，仿真软件的模拟等等，在此过程中如果没有小组之间的团队精神，个人很难或者说基本上根本就不能完成此次课设，因此在工作和学习过程中我们应该懂得团结互助的原则。

主要参考文献

[1] 蔡玉惠.基于Multisim 10的幅度调制与解调电路的教学仿真分析[J].职业与教育.2008,(8):46-47 [2] 田胜军.基于Multisim2001 的高频电路分析与仿真[J].现代电子技术.2006，（8）：100-102 [3] 候丽敏.通信电子线路，清华大学出版社，2008年11月 [4] 童诗白.模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社，2006 [5] 樊昌信.曹丽娜 通信原理（第六版）国防工业出版社，2010 [6] 杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计.哈尔滨工程大学出版社。

第五篇：课程设计报告

学 期：2014-2015-2 作 业：课程设计社会调研报告

班 级：社会工作131 学 号：1325012029

姓 名：蒋叶青

指导老师：钱雪飞老师

一.简介

时间：2015.5.26-5.28

地点：中国杭州

人物：南通大学社会工作131全体学生 钱雪飞老师 吴祁老师

二．摘要

步入大学两年，我已经深深系喜欢上了社会工作专业，同时，在大二的课程学习中，我也了解到一些关于老年人社会工作的相关知识，让我对社会工作专业有了更详细的认知。而在我们的课程实践周中，我们拜访了杭州市社会福利中心，更是让我充分了解了有关老年人社区工作的一些细节，为我以后的社工之路做了良好的铺垫。而后我们参观了拥有上百亿资产的娃哈哈集团，领略了作为大企业的风采。在杭州的第三天，我们集体参加了三墩镇社区服务中心的讲座，参观了该社区的一些福利项目，可以说该社区是以人性化为主，环境优良，设施齐全，治安良好的典范。

三．主要内容

（一）．杭州市社会福利中心

拱墅区和睦路451号

（1）简介

前往杭州的第一天，我们集体拜访了位于拱墅区的杭州市社会福利中心。杭州市社会福利中心是经市委、市政府确定的庆祝建国50周年重点建设项目和1999年市政府为民办实事工程之一。工程按国家级福利院标准建设，占地60亩，环境优越、清雅幽静，绿化率达60%以上，建筑面积为57200平方米，总投资1.6亿元，于1999年11月正式开业。而在2005年，该中心为了满足不同老年人服务的需求，重修2期，新增8号楼 350张床位，帮助了更多需要护理入住的老年人，让他们安享晚年。随着杭州市社会福利中心的发展，在2009年，该中心又新增了特护专区，专门为缺乏自理能力的老年人设立了558张床位，大部分为合订床位，解决了因人数太多造成的拥挤问题，同时，也便于护理人员的管理。开业至今，杭州市社会福利中心以其优良的环境，科学化的社区管理机制，人性化的服务，吸引了杭州市2000多名老年人前来入住。现在入住老人的平均年龄达到84岁，大部分均为有自理生活能力的健康老人。

参观期间，我们了解到，该中心是市民政局所属的国办社会福利事业单位，以自费寄养为主，具有生活、医疗、康复、文化娱乐等多种功能。我们参观了一楼的活动区，小卖部，医务室，健身房，康复理疗室等不同功能的活动室，我发现这些活动室环境干净整洁，设备齐全，布局合理，尤其是各个走廊均设有挂靠在墙面上的扶手，便于老年人搀扶同行，是非常人性化的设计。

通过讲解员与我们对话，沿途我们参观了一些老人的住所，我们了解到，中心设休养楼7栋，床位共1458张，分套间、单人间、双人间和多人间，内设有彩电、电话、壁柜及单独卫生间，每栋楼均配有空调和电梯。医疗护理设有诊断、检验、治疗、康复、观察室和护理病床。中心内有为老年人提供服务的健身房、阅览室、棋牌室、台球室、乒乓球室、网球（羽毛球）场、电脑室、歌舞厅等集体娱乐场所，另设有餐厅、洗衣房等老年人生活服务设施。本中心坚持休养、保健、康复并重的服务方向，本着为老年人服务的宗旨，按老年人的不同年龄、不同需要开展各项生活和医疗护理。

后来，我们自由活动参观时，我和一些同学遇到了住在该中心的一堆老夫妻，老爷爷在悠闲的荡秋千，老爷爷面容和善，已经90岁高龄，脸上洋溢着幸福的笑容，而老奶奶则在一旁陪着老爷爷。然后，我们和老奶奶进行了简单的对话。据老奶奶介绍，老奶奶是江苏常州人，她老伴是江苏无锡人，她随老伴来杭州工作，从退休后就应经搬过来了，自己的子女会抽空来看望自己。关于该中心的服务，老奶奶表示自己还算满意，护理人员会每天帮助他们清洁生活用品，对于该中心的收费服务，老奶奶表示能接受，在合理范围内。

（二）.哇哈哈集团

杭州市上城区清泰街160号

第二天，我们一行人参观了杭州娃哈哈集团，这次体验给了我很深的感受。娃哈哈创建于1987年，前身是杭州市上城区的一个校办企业经销部，从3个人、14万元借款白手起家，创始人宗庆后在30多岁时仍然很贫困，家庭非常贫困，共有兄妹5人，家庭成分差，父亲迁回杭州后找不到工作，全家只靠在杭州做小学教师的母亲的工资度日。后来他顶替母亲教职入工农校办纸箱厂做推销员，一步一步从推销员做到业务员，经销部经理，后来又做到了厂长，在他的一步一步努力下，他成为了娃哈哈集团董事长。在创始人宗庆后的领导下，现已发展成为一家集产品研发、生产、销售为一体的大型食品饮料企业集团，为中国最大的饮料生产企业，产量位居世界前列。在中国29个省市自治区建有80多个生产基地、180多家子公司，拥有员工3万名、总资产近400亿元。

我们随着讲解员的带领，参观了娃哈哈的饮料身生产过程，先进的生产设备和科学化的工作管理，让我深深感受到作为一家大型企业的风范魄力。

娃哈哈超越同行的科研开发能力、世界领先的自动化生产设备、厂商一家的市场销售网络、家喻户晓的品牌优势锻造了企业的核心竞争力，所有这些使娃哈哈成为目前中国饮料行业最具有活力、实力及发展潜力的企业。同时，娃哈哈也致力于通过自身的技术创新和努力，带动整个饮料行业的发展，与国际饮料发展水平接轨。

28年来，娃哈哈的发展得到了国家和社会的高度评价，先后获得了1000多项国家、省、市级荣誉称号，被国家有关部门授予“全国五一劳动奖状”、“全国食品工业科技进步优秀企业”、“全国质量管理先进企业”、“全国质量效益型先进企业”、“中国企业管理杰出贡献奖”、“全国对口支援三峡工程移民工作先进单位”、“全国东西扶贫协作先进集体”、“全国守合同重信用企业”、“全国工商企业信用评级AAA级信用单位”、“中国最受尊敬企业”、“中华慈善奖”、“国家西部大开发突出贡献集体”、“全国模范劳动关系和谐企业”、“全国就业先进企业”、“全国社会扶贫先进集体”等荣誉称号。

（三）.杭州市西湖区三墩镇西苑社区

第三天上午我们参观了位于杭州市西湖区的三墩镇西苑社区，虽然它不在市中心，但是一进大门我就能感受到作为一个高档社区的魅力。这里环境优美，社区干净整洁，防止外来不良人员入内，设有门禁系统，保安认真负责。该社区共有7000多人，作为学区房，这里房价高达2万/平米，该社区老年人较少，主要为中青年人。

该社区的附近学校是九年制义务教育，满足了大多数家庭的求学需求，它毗邻浙江大学，有良好的学风氛围。该社区设置有地下车位，住户需要交纳26万才能获得一个车位，虽然价格高，但是对于杭州市普遍的社区来讲，这是很低的价位了。儿它的地下车位等于小区面积，满足了住户需求，充分保证了住户的停车需要。

该社区注重文化娱乐多元发展，设立十多支文体队伍，每逢重要节日，社区居民自发排练表演节目，其中文体团队包括武术队，太极拳队，音乐队等，丰富了社区人员的日常生活，提升了整个社区的活力。

社区设有专门的保安队伍，24小时巡逻，社区的案发率较低。让我感到惊奇的是，社区设有专门人员，通过人民调解的方法，来解决关于社区内违规搭建，婆媳关系，教育，计划生育等问题，帮助社区人员调解内部矛盾，创造良好的社区生活环境。社区设有劳动保障，包括企业管理，安排企业退休人员工作，开展养生讲座，组织社区人员出门游玩等活动。

我们了解到企业退休人员可以获得政府社区提供的专款，2400元/年，另外还包括130元退休经费。

社区设有运动场地，包括足球场，篮球场，排球场等，方便社区居民开展多种多样的问题活动。而今年是《中小学场地对外开放 》第一年实施，这项规定的提出，方便了社区居民的健身运动，同时也给管理造成极大不便。为了防止外来人员擅自入内，社区设立了专门的监管人员，为市民开办运动卡，通过摄像录像记录的方式严格监管，为了支持该项政策的实行，市政府也拨款了2万元用于建设。

为了社区孩子的健康成长，社区开办了雏鹰乐园，培养孩子的兴趣爱好，组织孩子们积极参加各项活动。社区通过捐赠，开展图书漂流活动，设立电子阅览室使社区孩子们有了学习的动力。

同时，社区积极开展民政工作，为老年人办老年卡帮助他们生活出行。在城市管理工作中，社区部门专门跟物业探讨，积极解决社区内部的卫生状况，还社区居民良好的生活环境，（四）.杭州黄龙洞

我们参观了杭州黄龙洞，它位于栖霞岭后的山麓上，从岳庙边上一条山径上去全程行山路约1公里即到黄龙洞。

从马路上走到黄龙洞“福”字雕刻之间的沿途风景很好，有很多人在游玩，附近有黄龙体育中心，也是一个大的旅游集散中心，像上海原来的万体馆。从黄龙洞门口经过，不必买票，直接上山，可以上到栖霞岭，路上会经过牛皋墓，白沙泉，紫云洞，一路上风光不错。栖霞岭上可以看到西湖全景，视野很好，很多老人在上面锻炼。有次国庆从上面看断桥和苏堤，密麻麻一条蠕动的黑线，人真是多。从栖霞岭下来可以直接到岳庙门口，沿途有些小饭店，价格很便宜，据说栖霞岭的村民大部分都姓岳，是岳飞的后代。

它以缘为主题，龙为主景，将“缘景”和“龙景”有机结合，这就是黄龙洞圆缘民俗园，新西湖十景之一的“黄龙吐翠”。相传南宋年间，1247年，杭州出现大旱天气，宋理宗请来了江西黄龙山的慧开禅师到此作法求雨。有一天，雷声震地，山后一块石头突然裂开，裂口犹如龙嘴，喷出一股清泉流入碧池，民间传言黄龙随慧开前来解救干旱，于是便称此地为“黄龙洞”。清末时，黄龙洞才由寺院改为道观，规模不大，还是山林水洞名气更大。

黄龙洞很有古意，进门但见松篁交翠，山径幽深。主景有池，池后有山，水石交融。其山虽由人作，但却宛若天开，山崖之上饰有一龙头，泉水由龙嘴泻入池中，地中立石，上刻“有龙则灵”，洞边岩石上刻有“水不在深”，这是一座叠理很好的水假山，池边有亭有廊，可满足游人“常倚曲栏贪看水”的心理。池的对面有一组小庭院，植有各种竹类植物，其中以方竹最为著称，是一种名贵的观赏竹。池右假山的半腰有一人工造就的山洞即黄龙古洞，过去洞内有一座石刻的黄龙祖师像，即为慧开和尚。沿山径而上可至卧云洞，洞壑宽敞，常有雾气弥漫，因名卧云洞。

近几年来，黄龙洞接待人员全部古装打扮，池边亭檐上斜挂着“太白遗风”的酒旗，游人可入内小酌，凭栏观看前面亭子里的戏文。也可在黄龙古洞前聆听国乐古曲，音响经古洞反射十分宏亮，曲毕大有余音绕梁的感觉。黄龙洞已成为现代人寻古探幽的好去处。这里既有幽奇洞壑，精巧亭台；又有茂林修竹，怪石清泉，整座园林覆盖于森森的浓萌之中，显示出一派“藏龙卧虎”的神幽

（五）.杭州西湖

西湖，位于浙江省杭州市西面，是中国大陆首批国家重点风景名胜区和中国十大风景名胜之一。它是中国大陆主要的观赏性淡水湖泊之一，也是现今《世界遗产名录》中少数几个和中国唯一一个湖泊类文化遗产。

西湖三面环山，面积约6.39平方千米，东西宽约2.8千米，南北长约3.2千米，绕湖一周近15千米。湖中被孤山、白堤、苏堤、杨公堤分隔，按面积大小分别为外西湖、西里湖、北里湖、小南湖及岳湖等五片水面，苏堤、白堤越过湖面，小瀛洲、湖心亭、阮公墩三个小岛鼎立于外西湖湖心，夕照山的雷峰塔与宝石山的保俶塔隔湖相映，由此形成了“一山、二塔、三岛、三堤、五湖”的基本格局。

古往今来，不知有多少文人墨客浏览过西湖，写过多少令人痴醉的文章，千百年来广为流传，而我也独恋那西子湖畔的一潭令人心旷神怡，宠辱偕忘的水„„ 西湖之水是很绿的，也许是周围环绕着层层叠叠的苍翠欲滴的树木的缘故吧，使得这水那么绿，使人不敢相信自己的眼睛，仿佛春姑娘就住在湖底，摇动的水草呈现出翠绿颜色，闪亮闪亮的，太阳光一照，便活跃起来了，像一群舞者穿着闪亮的裙子在跳舞，舞姿那样整齐。那样优美，令人沉醉。“欲把西湖比西子，淡妆浓抹总相宜”想必大家都知道这一描写西湖美景的名句吧。的确，我也喜欢这句诗，因为同作者一样深恋着那西子湖畔，深恋着西子湖畔那一潭无以伦比的水。

（六）.塘栖古镇

塘栖古镇位于浙江省杭州市余杭区，在杭州市北部，与湖州市的德清县接壤，距市区中心约20公里，距区政府所在地临平约13公里，著名的京杭大运河穿镇而过，使其成为苏、沪、嘉、湖的水路要津，历朝历代以来，塘栖均为杭州市的水上门户。

以前河运盛行之时塘栖乃是江南十大名镇之首，由此就可以知道塘栖的繁华程度，并且可想而知的是塘栖已经距离京杭大运河终点站杭州市已经很近，它的繁荣也是必然的。另外，可以看的亮点还有乾隆御碑。

塘栖，地处杭嘉湖平原南端，是浙北重镇、江南水乡名镇、属杭州临平副城副中心。是闻名遐迩的“鱼米之乡、花果之地、丝绸之府、枇杷之乡”。

后记

如果还能再来一次旅行，我一定会把最美的景点记在心中，此次杭州之旅，让我长了不少见识。其中，令我感触最深的还是社会福利中心和三墩镇西苑社区，他们拥有规范化管理和人性化的设施服务，解决了入住居民的各项生活问题。同时，通过此次旅行，我也感悟到了作为一个社工，我不应该局限于书本知识，要多多拓宽视野，学习先进的管理和服务经验，以便未来更好的求职和发展。