模型設計論文范文第1篇
摘要：在機械設計中，常見的三維機械設計軟件品種繁多，各有側重，如SoildWorks、ProE、Catia、UG等，設計人員應根據自身設計領域、設計要求合理選擇適宜的設計軟件。UG軟件是三維設計軟件中的優秀產品，在汽車制造、模具設計、機械設計等領域應用廣泛，其造型靈活方便，曲面功能強大，集成了CAD、CAE、CAM等強大套件，可精確描述機械設計中各零件設計參數、運動仿真等參數。本文深入分析了UG軟件各模塊功能，并以壓鑄機取料手結構設計為例，詳細分析零件建模、虛擬裝配、運動仿真等過程，以期為機械設計研究提供有益參考。
關鍵詞：機械設計;UG軟件;CAD;CAE;CAM
UG軟件（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的產品設計解決方案，可為用戶產品設計和加工過程提供數字化造型和驗證手段，可滿足用戶虛擬化產品設計、工藝設計需求及各種工業化需求。由于UG軟件是一種交互式計算機輔助設計（CAD）/計算機輔助制造（CAM）系統，其功能強大，可實現各種復雜實體和造型建構，能夠為CNC加工、模具設計、二次開發設計等提供有效的設計平臺。如基于UG軟件刀具庫選擇初加工、半精加工、精加工等參數標準化，實現刀具軌跡延伸、縮短、修改等設計，并實現機械加工制造中按需設計。本文在研究UG軟件設計內容和特點的基礎上，研究了機械設計中UG軟件CAD模塊、CAM模塊和CAE模塊功能，并結合齒輪減速器設計分析了UG軟件設計流程和設計內容，以期為機械設計中UG軟件應用提供有益參考。
1 UG軟件概述及特點
1.1 UG軟件概述
UG軟件是美國UGS公司研制的三維立體設計軟件，是當前機械設計領域廣泛應用的輔助設計、研究、制造軟件。在機械設計領域中，UG軟件可按需生成三三維模型，并可在機械設計中實現有限元分析，從而顯著提高在機械設計的可靠性，為機械設計和數控機床加工、生產提供有力支持。同時，UG軟件可面向多個領域提供多類型開發模塊，支持多級用戶開發。借助UG軟件三維展示與設計，可實現產品造型設計、裝配式仿真、運動仿真干預檢查、運動軌跡干預檢查等，可及時發現機械設計中的錯誤，確保機械產品設計精確。此外，借助有限元分析，可對機械零件設計是否滿足設計要求進行判斷，當設計滿足設計要求時，可對產品設計進行二維設計和加工仿真驗證，經驗證合格后直接用以機械設備加工生產。當產品設計不滿足設計要求時，可根據設計反饋信息修改設計方案調整后后進行有限元分析。通過UG軟件應用，有效改善了傳統的機械設計中僅能出具二維圖紙或二維裝配圖且無法準確預測機械機構運行中各零件是否存在干涉、驅動力是否滿足、運動部件行程是否達到要求等細節問題，防止機械設計中存在各種隱患和漏洞，提高機械設計的可靠性、準確性。
1.2 UG軟件特點
UG軟件具有顯著的特點，主要體現在（1）設計界面交互，改善了其他設計方法的局限性，提高了機械設計效率;（2）軟件操作界面可根據實際需求或個人偏好定制;（3）軟件可需求自由定制工具條;（4）UG軟件操作遵循動態交互原則，可通過簡單操作設計對象實現機械設計;（5）實際設計中，設計人員點擊操作次數顯著減少，有利于提高設計速度和設計效率;（6）智能化操作效率高，可快速完成目標選擇任務，節省大量設計時間。
2 UG軟件在機械設計中的應用研究
在機械設計中，UG軟件可根據其功能模塊劃分為CAD模塊、CAM模塊、CAE模塊等。
2.1 CAD模塊
CAD模塊可實現設計文件的基本操作，包括文件的打開、查看、存儲、著色、擴大、縮放、測量、分析、布局等操作。由于機械設計中零件設計具有一定的差異性，各零件設計方法、構造存在顯著差異，但由于UG軟件具有簡單易學的阿特點，設計人員可根據實際需求選擇工具欄內工具或命令完成不同零件的參數化操作。同時，由于參數化設計與對應命令之間存在一定的關聯性，可快速、精準完成設計修改，并在設計修改后無需再調整關聯設計即可自動調整，減少了關聯調整步驟和操作，有效避免了因遺漏其他操作而造成機械零件設計錯誤，為設計人員集中精力進行零件設計提供了良好的條件，提高了機械零件設計的先進性和可靠性。
2.2 CAM模塊
CAM模塊主要面向機械設計提供多種功能加工模塊，該模塊可在一定條件下滿足各級用戶觀察需求，觀察內容包括刀具移動、圖形編輯、圖形修改等內容。同時，該模塊包括多種加工和設計任務等程序，可實現的任務類型包括鉆孔、攻絲等，功能菜單可根據用戶實際需求修改或自定義菜單，可提高用戶設計中零件粗、精加工操作，并為參數標準化提供支持。
2.3 CAE模塊
CAE模塊是一種高度集成化的實用工具模塊，可在短時間內完成零件有限元處理，完成設計階段零件設計有限元分析任務，并可通過設計優化得到高品質的設計產品，能夠在保證產品設計質量的基礎上進一步縮短機械零件設計時間。CAE模塊可將零件設計模型轉換為可用于有限元分析的工具，不僅可在設計模型上完成網格劃分，還能夠在特定條件下實現交互式劃分，能夠根據設計人員設計需求提供基本定義功能。在前后置處理完成后，CAE模塊可將在有限元分析結果輸出至以有限元為核心的解算器中并完成后續計算內容，在計算完成后以圖形或動畫形式輸出設計結果，并可根據形式要求輸出云圖、等值線圖等形式，可滿足機械設計人員多元化需求。
3 基于UG軟件的壓鑄機取料手結構設計
以某壓鑄機取料手結構設計為例，其設計過程為UG零件建模、虛擬裝配、運動仿真等
3.1 零件建模
由于UG軟件具有良好的實體建模功能，設計人員可根據零件外形繪制草圖，添加零件尺寸約束，并通過拉伸、旋轉、掃面、放樣、切分、倒角、布爾運算、抽殼等命令完成各零件設計（如圖1所示），并在零件裝配中及時發現零件設計中尺寸參數存在的沖突問題并予以修改。在取料手結構設計中，機械零件裝置包括旋轉裝置、水平移動裝置、豎直移動裝置等，涉及的裝置運動方式是電機驅動、齒輪齒條轉動、皮帶輪傳動、氣缸驅動等，需建模零件涉及機架、電機、氣缸、齒輪、齒條、卡爪、直線導軌等，經繪制完成后放入取料手結構設計文件夾內（如圖2所示）。
3.2 零件虛擬裝配
UG軟件提供了3種虛擬裝配方法，包括自底而上的裝配、自頂而下的裝配、混合裝配。
采用自底而上的裝配方式時，先創建部件幾何模型，再依次組合完成各零件裝配，最后生成裝配部件，完成整體裝配。該方法是機械設計中最為常見的設計方法;采用自上而下的裝配方式時，可在裝配層上建立零件模型，并在建立其他零件設計的同時完成裝配，即再裝配文件中創建零件模型;采用混合式裝配方式時，可根據裝配設計需求靈活選擇自底而上裝配或自頂而下的裝配方式。在該零件設計中采用混合式裝配方式，在裝置裝配完成后對每個零件進行著色。以齒輪為例。齒輪裝配方式包括面結合、對齊、定向三種約束條件，當約束條件不具備時無法完成齒輪嚙合，需要在嚙合齒輪上建立參考平面。建立參考平面時，先選中齒輪漸開線分度圓上一點，通過該點建立參考平面使其垂直于齒輪，即齒輪輪廓法線方向。并按相同方法在另一齒輪上設計參考平面，在兩個參考平面上建立相對關系，即可實現齒輪的嚙合。在虛擬裝配過程中，如發現零件設計存在干涉或配合關系不合理的情況，應返回三維零部件狀態修改，修改完成后繼續進行虛擬裝配，通過不斷設計、裝配、修改和完善，直至整個裝配過程完成。
3.3 裝置運動仿真
零件裝配為系統后，需對裝置運動軌跡進行分析，檢查各零件運動軌跡和運動干涉情況，并通過三維動態仿真模擬真實的機構運動。動態仿真前，可對每個零件進行編號處理，并將每個零件按序設置為運動最小單元和副定義單元間運動，零件間的運動副主要包括旋轉副、移動副、圓柱副、齒輪副等，完成運動副定義后可點擊UG軟件動畫按鈕觀察零件運動軌跡，并借助Interference功能檢查裝置運動干涉，并可借助Aninmation選項獲得運動過程速度、加速度等參數。在該裝置運動仿真中，創建相對運動部件集合共計7個連桿，包括固定機架部分、水平橫移部分、豎直部分、機械手水平旋轉部分、機械手豎直旋轉部分和卡爪開團部分，并按需加載模型材料特性，包括材料力學特性、彈性模量、泊松比、密度等參數，并根據裝置機構動作設置運動副，包括滑動副、旋轉副、齒輪副、齒輪條副，設置每個運動副時間函數，設計每個周期內完成所有運動參數。
3.4 添加機構載荷
在機構運動仿真后，為確保裝置設計與真是的工程狀態相符，可通過向機構添加一定的外載荷使其運動狀態與真實狀態相吻合。在取料手結構設計中，可在機構兩連桿、運動副或連桿與機架之間添加機構載荷，用于模擬兩個零件之間的彈性連接、模擬彈簧和阻尼狀態，并對機構傳動力、原動力等多零件之間的相互作用進行檢查。
3.5 運動驅動、關鍵運動與運動仿真
運動驅動是裝置產生運動的原動力。根據運動驅動形式可分為恒定驅動、 簡諧運動驅動、運動函數、關節運動驅動等。取料手機構為低速機構，設計齒輪轉速速率為10r/min即可滿足裝置功能需求。在設置運動驅動、關節運動和運動仿真時，需要設定的運動時間和解算步數越多，其分析結果越準確，但其花費的時間也越多。
3.6 仿真結果輸出
運動仿真分析時，仿真結果輸出生成一組數據表，可記錄整個仿真過程中各零件位移、速度、加速度、受力等參數信息，仿真結果可以表格或圖形形式輸出，設計人員咋可根據輸出結果分析裝置設計成果。
4 結論
在機械設計中，虛擬設計是一種全新的設計理念，是當前技術革新的重要標志，UG軟件高度集成了CAD、CAM、CAE等模塊，具有強大的建模分析能力，可利用其裝配功能可實現實現模擬裝配、干涉檢查、機構仿真等功能，能夠及時發現機械設計中存在的錯誤，減少因設計錯誤造成的各種問題，縮短機械產品研發周期，并通過有限元分析、運動分析、運動仿真等功能對機械產品設計進行可靠性研究，對機械產品在質量和性能具有積極的促進作用。
參考文獻：
[1]陳華.UG軟件在工業產品設計中的應用[J].科技風，2019（27）：5-6.
[2]方芳.三維軟件在機械加工中的應用[J].黑龍江科學，2017，8（08）：170-171.
[3]孫燕燕.UG軟件在農業機械裝置設計中的應用[J].農業科技與裝備，2017（02）：26-28.
[4]朱小川.UG軟件在建立機械電子產品三維設計平臺中的運用[J].科技風，2015（05）：104.
[5]鄧婕.淺談UG軟件在機械設計中的應用與研究[J].露天采礦技術，2012（02）：61-63.
[6]王燦.基于UG軟件的機械零件設計研究[J].裝備制造技術，2009（07）：35-37.
[7]郝喜海，林益平.UG軟件及其在包裝機械設計中的應用[J].包裝與食品機械，2001（03）：26-28.
作者簡介：涂祖蕾 性別：女 年月： 1978年9月 民族：漢族 籍貫：云南昭通 學歷： 碩士研究生，職稱：講師 研究方向：機械制造及自動化
模型設計論文范文第2篇
摘 要：建筑實體模型制作中的地形制作方法已沿用多年，因其操作相對簡單、易于掌握而沿用至今。隨著科技的發展、設備性能的提升、軟件的完善，行業、教學中對模型制作的效率、精度也有了更高的要求。本文試圖通過作者的教學實踐，探索地形制作高效、精確的新方法。
關鍵詞：建筑模型;地形制作;方法探索
0 前言
在建筑景觀實體模型的制作中，地形的表達是其重要的組成部分。在常規制作方法中，基本為以利用瓦楞紙板、木板、雪弗板等成品板材疊加而成的等高線地形，和以黏土、石膏等可塑性材料制作的堆疊地形兩種形式。在實際操作過程中，雖然制作工序相對簡單，但比較耗時，且精度欠佳，若要嚴格準確地表達設計地形，則需要花費較多的時間與精力。
筆者在多年從事模型制作教學中發現，學生在制作建筑景觀模型時，地形塑造方面常要耗費較多時間，但成果有時卻不盡如人意。若要快速、準確地制作場地地形，需要借助CNC數控設備，但數控設備的相關軟件學習門檻較高，不容易掌握，更重要的是，該類軟件非環境設計專業學生所必修的學習內容，不在教學計劃之內。因此，以本專業相關軟件為基礎，結合CNC數控設備制作建筑地形模型，是提高制作效率及精度的可行辦法。
1 準確、高效地制作地形模型的方法
通過對不同材料的嘗試，以及建模軟件SketchUp及其插件的研究，作者探索出一套相對簡單、快捷、高精度且易于掌握的地形模型制作方法。
1.1 材料選擇
使用CNC設備制作地形模型，應使用體塊類材料進行制作。通過對木材、泡沫板等材料的嘗試，發現仍有許多不足。木材因硬度原因，需分層雕刻切割，否則會發生斷刀情況，因此制作速度較慢;泡沫板材因過于疏松和不耐高溫，會造成粘刀和精度不足的問題，也不是理想材料。在通過對其他相關行業調研后，發現可以使用410代木這一材料進行制作。410代木為不飽和樹脂材料，常用于雕刻、模具生產行業的小樣試產。其密度較低、結構疏松，卻有一定的硬度，保持性較好，因而受到行業廣泛應用。在地形模型制作中，可利用這一材料的特性，結合CNC設備，快速制作地形。
1.2 軟件操作
SketchUp是建筑領域最基本的三維建模軟件，是學生、設計師必須掌握的基本技能。因此，結合該軟件制作地形模型，是提高效率、簡化流程的理想方案。
第一，三維地形的制作。利用數控設備制作實體地形模型，需先在虛擬三維空間中制作出虛擬地形。在已有等高線草圖的前提下，在AutoCAD軟件中進行描繪，而后將描繪線條導入SketchUp軟件中，將等高線拉伸至設計高度，通過“ToPoShaper”這款插件，自動生成地形。
第二，將虛擬地形轉為CNC設備可識別的圖紙。CNC設備常用的軟件之一為ArtCAM，此軟件可利用灰度圖生成刀具路徑。雖然SketchUp軟件本身不支持導出灰度圖紙，但通過對插件的研究，發現可以通過“Color By Z”這款插件中按高程顯示顏色的功能，把最高點顏色設置為白色，最低點設置為黑色，即可生成地形的灰度圖。
第三，灰度圖的導出和處理。在SketchUp軟件中，先將相機調整為平行投影，然后選擇頂視圖視角，將陰影關閉，取消天空和地面的顯示，將背景色設為純白色。通過以上設置，可以導出平整的地形灰度圖。由于插件自身的原因，導出的灰度圖是由不同三角圖塊組成的圖像，還需在PhotoShop軟件中進行模糊、平滑處理，消除生硬的三角圖塊。至此，灰度圖紙處理完成，可導入ArtCAM進行操作。
第四，ArtCAM軟件中的處理。在ArtCAM軟件中，導入處理好的地形灰度圖，結合模型制作的尺度要求，經過比例換算，確定導入尺寸，設定模型高度。由于灰度圖紙分辨率的關系，導入后還應做進一步柔化平滑處理，一般柔化程度在30%～40%即可。然后，便可選擇合理的刀具，進行雕刻輸出。
第五，雕刻輸出。在雕刻輸出時，如果為實木材料，則需要先分層粗雕，然后再用精細刀頭精雕，避免機器發熱、斷刀;若選擇410代木材料，則可直接選擇精雕刀具，一次雕刻成功。
第六，地形模型后續處理。地形模型雕刻完成后，即可對地形進行噴漆、著色等處理，可選用自噴漆、丙烯等材料進行噴涂或涂刷，待干燥后，便可進行植草、增加配景配飾的工作。
2 結語
通過對地形模型制作方法的探索，可極大地提高建筑、景觀模型的制作效率，通過測算，實際制作地形所用的時間比采用等高線地形、堆疊地形制作方法所用時間節約60%以上，且精準程度有了極大的提高。尤其是對SketchUp等軟件的利用，降低了CNC設備的使用門檻，便于學生、設計師直接使用。不僅在日常教學中，起到提高學生制作效率、增加學生興趣、提升模型精細度的作用，在行業實際應用中，也便于設計師與模型制作技師的溝通交流和生產效率的提高。
參考文獻：
[1] 艾相仁，黃國安，李鵬程，邱唐勝.模型制作工藝的創新與應用[J].住宅與房地產，2017（32）.
[2] 李文貞.建筑模型制作的實踐與思考[J].城市建設理論研究（電子版），2017（28）：200.
作者簡介：劉冰（1982—），男，遼寧人，同濟大學風景園林專業碩士，工程師，教師，研究方向：景觀設計，環境藝術設計。
模型設計論文范文第3篇
畢業論文是各個高校都非常重視的一個教學環節,是學生大學四年學習的總結,是培養學生運用所學知識解決實際問題的標識,也是學校衡量學生學習成果的標準,更是學生邁入社會的一道門檻。因此,高校畢業論文管理工作是一項非常關鍵的任務。由于我校是一個新辦本科院校,在校生達10032人之多,目前對于學生管理、教務管理、學生成績管理都趨于網絡化,而對于畢業論文管理還處于人工管理階段,又適逢我校處于本科教學評估階段,迫切需要一個管理平臺,提高畢業論文質量。
本文設計的畢業論文管理平臺,可以把教師、學生和管理人員從繁瑣的畢業論文事務中解脫出來。通過該管理平臺,學生可以網絡選題、下載各種文檔、提交審批表、開題報告、中期自查表、可以和指導老師交流互動,指導老師可以隨時掌握學生論文進展情況,并及時幫助學生解決疑難問題。從各個角度實現畢業論文管理的自動化、數字化、網絡化。提高畢業論文管理的規范化、科學化和信息化。
1 UML 概述
UML是一種建模語言,可以為軟件開發的所有階段提供模型化支持,可以從不同的角度對所開發的系統進行建模,這個建模的過程是開發面向對象設計方法的第一步。
在UML建模中,可以采用用例圖來描述系統的功能需求,系統靜態結構的描述是通過類圖來實現的,類圖從抽象的角度來描述系統的靜態結構,一個類圖通過系統中的類以及各個類之間的關系來描述系統。類圖是靜態模型,為了將所開發的系統更好的描述出來,還需要建立所開發的系統的動態模型,動態模型的建立可以通過時序圖、狀態圖來表示。
2 管理平臺的模型設計
2.1 需求模型設計
為了更好的了解整個畢業論文管理平臺真正的功能,需要采用UML建立模型的方式,系統主要采用用例圖來描述系統的功能需求,在用例圖中,參與者和用例是最核心的兩個元素,通過關聯將參與者和用例及其用例之間連接起來,對應的是軟件的結構和功能分解。本文設計的畢業論文管理平臺包含三類用戶,分別是管理員、學生、指導教師。整個畢業論文管理平臺頂層用例圖如圖1所示。
從整個畢業論文管理平臺的頂層用例圖可以確定該系統具有以下幾個模塊 :學生模塊、教師模塊、管理員模塊。如圖2所示 :
2.2 靜態模型設計
系統靜態結構的設計是通過類圖來實現的,通過對畢業論文管理平臺的深入分析,該管理平臺共有4個主要實體類,包括教師類、管理員類、畢業設計題目類、學生類。并將這幾個類之間的關系描述了出來。從教師類和畢業設計題目類的關系可以看出,一個教師可以申報一到多個畢業設計題目,但是一個畢業設計題目只能由一個教師對應,從畢業設計題目類和學生類的關系中我們可以看到,每個學生必須選擇一個畢業設計題目,但是有些題目也可以出現無人選擇的情況。系統基本類圖如圖3所示。
2.3 動態模型設計
系統動態模型的設計可以通過時序圖來表示,時序圖是顯示對象之間交互的圖,這些對象是按時間順
序排列的,時序圖中包括的建模元素主要有 :對象、生命線、控制焦點、消息等等。而該管理平臺系統登錄包括 :學生,教師,管理員等不同用戶類別,不同的用戶點擊不同的類別,并正確登錄方可進行操作。本系統要求搭建一個簡潔、方便的用戶登錄界面,系統登錄時,能將用戶名和密碼傳人到服務器,再從后臺數據庫中查詢有沒有對應的用戶名和密碼,如果存在,則可以正確登錄,若不存在,則返回相應的出錯信息。
3 結束語
模型設計論文范文第4篇
關鍵詞：角色協同,工作流,畢業論文,管理系統
1 引言(Introduction)
本科畢業論文是本科生的一門重要實踐課程,也是大部分教師和教學管理人員每年都要面臨的一項煩瑣工作。從出題、選題,再到寫作與指導、評審與答辯等,整個過程都需要教學管理人員、教師、學生投入大量的精力。傳統的本科畢業論文指導與管理工作存在以下主要問題:
(1)師生協同不足:學生離校實習、教師無固定辦公地點等,導致學生與教師見面不易,信息溝通不暢,師生交流不充分。由于教師工作比較繁忙,每個教師要同時指導多名學生,導致學生和教師很難在工作時段內同時有空閑時間來進行面對面地指導,難以實現老師與學生之間的互動,教師對學生論文評閱效率低下。
(2)工作壓力大:本科畢業論文整個工作流程的工作環節多,參與人員多,時間跨度長,業務流程繁雜,工作量龐大,工作煩瑣、易重復。
(3)信息化程度低:本科畢業論文各個工作環節會產生階段文檔,而且前后各階段文檔之間有著密切的關聯關系;大量的打印文檔不利于師生對文檔的查閱、保存,且不環保。即使使用電子文檔,但未建立關聯關系,不利于收集、查詢和統計。
(4)監管力度不足:傳統畢業論文寫作與指導過程缺乏有效的監管力度,難以保證師生按時完成各項工作。缺少第三方監管本科畢業論文寫作與指導過程的完整記錄,難以解決導師與學生之間就論文完成情況及論文質量相互推卸責任的問題。
針對上述問題,國內研究者們提出了不同的畢業論文管理系統,文獻[1—4]建立了基于WEB方式的論文管理系統,文獻[5]提出了基于本體的論文管理系統,文獻[6]提出了基于工作流的論文管理系統,但是這些研究在師生協同、提高工作效率、加強監督方面仍存在不足。因此,本文提出一種角色協同的工作流模型;根據模型中的系統工作流狀態,利用時間和事件觸發機制,對用戶指派角色、對角色指派權限,再通過各個角色之間的協同,完成畢業論文各項工作,解決傳統人工方式的論文管理工作中存在的問題,提高工作效率、減輕工作壓力、增強監管力度、提高論文管理工作的信息化水平。
2 相關知識(Related work)
角色:是相關權限命令的集合,使用角色的主要目的是簡化權限管理,角色主要由權限和用戶構成[7]。
協同:就是打破資源(如人、財、物、信息和流程等)之間的各種壁壘和邊界,使它們為共同的目標而進行協調的運作,通過對各種資源最大的開發、利用和增值以充分達成共同的目標[8]。
工作流:是指一類能夠完全自動執行的經營過程,根據一系列過程規則,將文檔、信息或任務在不同的執行者之間進行傳遞與執行[9]。作為計算機支持的協同工作研究的一個重要方向,工作流管理的主要目標是通過調用有關的信息資源與人力資源來協調業務過程中的各個環節,使之按照一定的順序依次進行,從而實現業務過程的自動化。工作流技術通過將工作分解成為良好的任務、角色,按照一定的規則和流程來執行這些任務并對它們進行監控,以達到提高辦事效率、降低工作成本的目的[10]。
時間觸發機制[11,13]是指將時間域分成離散的時間間隔,將消息的傳輸分配在一定的時間間隔內完成。
事件觸發機制[12,13]是指在工作流程中,根據其他事件的發生而產生相應動作(稱為觸發動作)干預工作進程。
3 角色協同的工作流模型(The role-collaborativeworkflow model)
本節首先對角色協同的工作流模型(Role-collaborativeWorkflow Model,Rc W)進行描述,然后基于該模型進行建模。
3.1 模型的組成元素
角色協同的工作流模型由用戶主體、角色主體、任務主體、系統工作流狀態、訪問權限、角色指派、權限指派和角色協同這八個元素組成。下面將分別對這八個元素進行描述。
用戶主體:是指提出指派角色請求的實體,使用符號u表示,用戶主體的集合使用符號U表示。
角色主體:是指提出指派權限請求的實體,使用符號r表示,角色主體的集合使用符號R表示。在本科畢業論文的整個工作當中,存在著教學管理人員(教學院長、系主任、教學秘書)、教師(指導老師,交叉評閱老師,答辯老師)以及學生這些不同的角色,所以論文管理系統中的角色主體集合表示為:
公式(1)中,M表示管理員,T表示教師,S表示學生。
任務主體:是指接受r訪問的實體,也是工作流各個環節的核心,使用符號t表示,任務主體的集合使用T表示。論文管理系統中的任務主體集合圍繞著論文展開,表示為:
系統工作流狀態:是指Rc W模型在整個論文工作流程(如圖1所示)中,r訪問t時的快照,使用符號s表示,系統工作流狀態集合使用符號S表示,包含r訪問的對象t和訪問時間time兩個元素。論文管理系統中的系統工作流狀態集合表示為:
訪問權限:是指r訪問工作流中任務主體的方式,使用符號p表示,訪問權限的集合使用符號P表示。論文管理系統中的訪問權限集合表示為:
角色指派:是指在系統工作流狀態下對u指派r的方式,使用符號UA表示。Rc W模型中,同一個u能夠被指派多個r,但是在同一s狀態下,一個u只能被指派一個r,因此角色指派由s決定。角色指派函數表示為:
權限指派:是指在系統工作流狀態下對r指派p的方式,使用符號PA表示。Rc W模型中,不同的r訪問的t不一樣,對t的訪問權限也不同,且同一r在不同的s狀態下,對t的訪問權限也不同,因此,權限指派由s決定。權限指派函數表示為:
角色指派和權限指派都由s決定,s的狀態由s中的兩個元素t和time決定,s中的元素time是被分成離散的時間間隔,t的觸發被分配在一定的時間間隔內完成,這樣就應用到了時間觸發機制的原理。例如在開題報告提交時間結束時,則激活論文寫作與指導階段的工作流程中的t,開始初稿的提交;在論文定稿提交時間結束時,則凍結論文寫作與指導階段的工作流程中的t。
同時在Rc W模型中,部分流程的ti的觸發等待著ti-1事件的完成來激活自身狀態。不同的用戶角色訪問不同t,則被指派不同權限,這樣就應用到了事件觸發機制的原理。例如學生在論文初稿tk提交完成后,觸發導師指導評閱論文初稿tk+1的工作進程;導師在論文初稿的評閱tk+1提交完成后,激活學生提交修改稿tk+2的工作進程。
因此角色指派和權限指派都考慮到了時間和事件觸發機制。
角色協同,是指在Rc W模型中,各個角色主體之間打破時間、空間、物質等資源之間的各種壁壘和邊界,使他們為完成共同目標而進行協調的運作,通過對各種資源最大的開發、利用和增值以充分達成共同目標,使用符號RC表示。角色協同函數表示為:
在畢業論文管理系統中,大部分工作需要教學院長、系主任、教學秘書、教師和學生等這些角色之間的協同RC來完成。例如,導師與學生之間協同完成論文的指導與寫作,最終完成共同目標——論文定稿的完成。
這樣,Rc W模型可以表示為八元組:
Rc W模型運行的充分必要條件為:不存在u無法被指派r,不存在r無法被指派p,不存在t無法被訪問。
3.2 角色協同的工作流模型
基于Rc W模型的組成元素,根據RBAC96[14]的框架對Rc W模型進行建模,在Rc W模型中添加了會話集和約束集,如圖1所示。
Rc W Model:
U:用戶主體集合;R:角色主體集合;
T:任務主體集合;P:訪問權限集合;
Sessions:會話集——各主體之間的會話;
Constrains:約束集——約束各主體之間的指派關系。
OP={execute},操作集合
P=OP×T~Constrains(S)
,用戶與角色的指派關系
roles(u):U→2R~Constrains(S),對用戶指派角色的函數映射。
,角色與權限的指派關系
per: R→2P~Constrains(S),對角色指派權限的函數映射。
在Rc W模型中,為確保用戶角色指派的正確性,根據用戶與角色的指派關系和用戶指派角色的函數映射,設計了用戶角色指派算法。如下所示。
在Rc W模型中,為確保角色權限指派的正確性,根據角色與權限的指派關系和角色指派權限的函數映射,設計了角色權限指派算法。如下所示。
根據Rc W模型,實現基于Rc W模型的畢業論文管理系統。下一節對該系統和傳統人工方式進行應用研究比較與結果分析。
4 應用研究與結果分析(Application studies andresults analyzes)
為了驗證基于Rc W模型的本科畢業論文管理系統在解決傳統人工論文管理方式中存在的問題的實用性,基于角色協同的工作流模型的本科畢業論文管理系統已在西南大學外國語學院試運行,網址:http://202.202.121.101/pdms。
對于傳統的人工論文管理的方式,通過外國語學院教務管理人員提供的信息,收集整理了2011—2013年這三屆西南大學外語學院本科畢業論文管理工作的數據。
對于系統進行論文管理的方式,通過系統對論文管理工作整個流程的完整記錄,收集整理了2014屆外語學院畢業生通過本系統完成畢業論文的數據。
對于傳統人工方式和系統方式的各項數據,主要從以下幾個方面進行比較與分析。首先,在完成各個相同階段的管理工作耗時進行了比較,結果如表1所示。
說明:在統計提交任務書、開題報告和論文定稿人數的時候,如果有未提交的,還需要列出未按時提交論文稿件的學生名單。目前為止,2015屆畢業生的論文工作完成了一部分,只有部分數據。2011—2013的數據是由外國語學院的教務管理人員提供的,2014—2015的數據是通過系統操作20次的平均值。
然后,在各個階段論文稿件的按時提交比例方面進行了比較,結果如表2所示。
說明:由于傳統人工方式無法對論文指導過程進行記錄,傳統人工方式在論文指導過程中無數據。修改稿在論文指導過程中,論文稿件有多次提交的情況,在表中使用的數據是修改稿第一次提交和第一次評閱的數據。2011—2013的數據是由外國語學院的教務管理人員提供的,2014的數據是系統記錄的。
由表1中的數據可以看出,通過本系統進行本科畢業論文相關工作,極大地減少了工作時間,提高工作效率,同時減輕了教學管理人員的工作量。由表2的數據分析可以明顯看出,在通過使用進行本科畢業論文相關工作時,本科論文過程中各項工作的完成率相較于傳統模式平均提升了15%,各個階段完成工作比大幅提升。通過在線提交,在線指導,在線監控論文進程,方便了師生之間論文的寫作與指導,同時實現了對論文指導過程的全程記錄,對論文指導工作的評價與衡量提供可靠的依據。
論文存儲:2011屆紙質任務書、開題報告和論文各571份,2012屆紙質任務書、開題報告和論文各563份,2013屆紙質任務書、開題報告和論文各541份,總占地1.14m3;2014屆各種電子版的論文稿件共計9514份,占5.15GB的硬盤容量。紙質論文需要大量的打印,不環保,電子格式的論文稿件存儲占地空間小,不需要打印大量的紙質文檔,十分環保,且在系統中查找論文稿件十分方便。
在2011—2013年的本科畢業論文工作中,發生學生稿件遺失、需要學生重新提交的情況平均17例;給導師發送論文出錯情況平均發生8例;在2014屆,由于使用了本系統,未發生上述兩種情況。在2011—2013年,學生未按時完成論文,與導師相互推卸責任的情況平均有5例,同時由于無依據可尋,處理此種情況很麻煩;在2014屆中發生此種情況三例,直接查看整個工作過程的記錄,根據記錄處理,十分方便且具有說服力。
5 結論(Conclusion)
基于角色協同工作流模型的本科畢業論文管理系統已初次在西南大學外國語學院使用,運用角色協同和工作流的技術,采用時間觸發機制和事件觸發機制的原理,較好地解決了傳統人工管理方式存在的四大問題,有效地減輕了教學管理人員、教師、學生完成本科畢業論文工作的工作量,提高了本科畢業論文工作的工作效率,取得了較好的教學成果;且系統全程保留了本科畢業論文工作在各個階段產生的文檔和數據,記錄了論文指導的整個過程,可以為教師進行論文工作的績效評估提供依據。
模型設計論文范文第5篇
覽會場
模型名稱：索膜結構展覽會場 指導老師：劉 組長：張永貞
組員：陳焌寅 郭二強
郭俊義
陳勝
楊興虎
姬瑞浩 黃喬
席守東
米洋
10級土木工程1班 索膜結構是用高強度柔性薄膜材料經受其它材料的拉壓作用而形成的穩定曲面，能承受一定外荷載的空間結構形式。其造型自由、輕巧、柔美，充滿力量感，阻燃、制作簡易、安裝快捷、節能、易于、使用安全等優點，索膜結構時尚、優美和現代，往往能得到意想不到的建筑景觀效果。索膜結構的出現為建筑師們提供了超出傳統建筑模式以外的新選擇，因而使它在世界各地受到廣泛應用。
近年來，隨著建筑空間觀念的日益深化以及科學手段的不斷提高，“回歸自然”、“沐浴自然之溫馨”已是現代建筑環境學發展的主流。室內外的視線越來越模糊，出現了許多亦內亦外、相互滲透的不定空間，如：大廳裝飾、天井、四季廳、動植物園、公園廣場、觀景臺、舞臺、體育場館、體育看臺、文化娛樂場所等。由于膜材的光透性，白天陽光可以透過膜材形成慢射光，使膜覆蓋空間內達到和室外幾乎一樣的自然效果，因此索膜結構能創造出與自然環境相媲美的空間形式。
一個城市的中心區反映一個城市的地理風貌和民族風情，同時，也是一個城市文化發展程度的標志。而景觀設計要求其具有廣泛的可讀性、雅俗共賞，既有超凡脫俗的藝術價值，又能使大眾喜聞樂見與大眾息息相通。索膜結構以其輕盈飄逸的造型、柔美并帶有力量的曲線和大跨度和大空間的鮮明個性和標識性，應用于城市規劃的設計中。
索膜結構輕巧、別致的造型在大跨度結構的建設中擔當了重要角色,除了滿足防風雨、防日曬等基本功能外,并有較好的標識招攬效果,展現了人們個性化的一面。 索膜結構展覽會場的特點
1. 結構輕巧性：膜結構自重輕，耗量極低，對地震作用有良好適應性。
2. 造型多樣性：柔性材料、自由空間曲面、不重復、多變化。 3. 耐用性：由于高強度的膜材出現，再加上張拉索的應用，使索膜結構展覽會場抵御風雨的能力是其他結構不可比擬的。有的展覽會場采用永久性膜材。特別是遇到劇烈的暴風雨天氣，索膜結構建筑巍然不動，毫發不損。
4.藝術性：除了其他結構不可比擬的實用、耐用、遮風擋雨的功能外，索膜結構更是一座雕塑，一件藝術品，給人美的視覺享受。其柔美，其曲線，其剛柔并濟，其豐富造型，其潔白無瑕，讓人眼前一亮，回味悠長。
5. 經濟性：索膜在工廠完成，現場作業少，可縮短工期70-80%節約施工經費。 6.透光性：透光性能好。在陽光下曝曬不會產生黃變、霧化、透光不佳。膜材高透光率給視覺帶來極大的舒適，從而節省能源，膜材78%的熱反射率減少了熱量的傳遞，這在其它建筑材料中所罕見。
7. 景觀效應性：新穎別致的索膜建筑造型既突顯個性與華麗，又能適時適地融合周邊景致，相得益彰。夜間通過燈光調控，成為一道亮麗風景線。表面有防紫外線的共擠層，可防止太陽紫外線引起的樹脂疲勞變黃。表面共擠層具有化學吸收紫外線并轉化為可見光。對植物光合作用有良好的穩定效果(極適合貴重藝術品及展品，使其不受紫外線破壞)。
8.抗沖擊性：建筑膜才的沖擊強度是普通玻璃的250-300倍，是亞克力的板材的20-30倍，是鋼化玻璃的2倍，幾乎沒有斷裂的危險性，有“不破玻璃”和“響鋼”之美稱。
9.耐溫性：在攝氏族-40.C至+120.C溫度范圍內不會引起變形等品質劣化。 10.輕便性：重量輕，絕對保證展覽會場下人和物的安全。 11.隔音性：隔音效果佳。
索膜結構展覽會場選材：鋼材、鋼索、膜材料(而作為膜結構的主要材料，目前市場上主要是以是PVC膜、PVF膜、PVDF、PTFE乃至最新的ETFE 膜材為主)等。
索膜結構的形式：是由多種高強薄膜材料及加強構件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內部產生一定的張應力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結構,并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。 索膜結構使用壽命及特點：索膜結構展覽會場的篷布材質是膜結構，而膜材的最大特點是強度高、耐久性好、防火難燃、自潔性好，不受紫外線影響，使用壽命長。具有高透光率，對熱能反射率佳，熱吸收量很少。正是因為這種劃時代的膜材料的發明，使膜結構建筑成為現代化的永久建筑。
索膜結構建筑前景：膜結構一改傳統建筑材料而使用膜材，其重量只是傳統建筑的三十分之一。而且索膜結構可以從根本上克服傳統結構在大跨度(無支撐)建筑上實現時所遇到的困難，可創造巨大的無遮擋的可視空間。其造型自由輕巧、阻燃、制作簡易、安裝快捷、節能、易于、使用安全等優點，因而使它在世界各地受到廣泛應用。另外值得一提的是，在陽光的照射下，由膜覆蓋的建筑物內部充滿自然漫射光，無強反差的著光面與陰影的區分，室內的空間視覺環境開闊和諧。夜晚，建筑物內的燈光透過屋蓋的膜照亮夜空，建筑物的體型顯現出夢幻般的效果。這種結構形式特別適用于大型體育場館、入口廊道、小品、公眾休閑娛樂廣場、展覽會場、購物中心等領域。
20 世紀 60 年代隨著現代柔性建筑材料的發展，建筑師們從帳篷這一最古老的簡單建筑結構出發，構造出了魔幻般的形式——膜結構。它可以構成單曲面，多曲面等不同建筑結構形式，滿足了建筑師們對建筑與美學高度統一的要求。
柔性材料具有透光和防紫外線功能，在一些室外建筑和環境小品中得到廣泛的應用。正是由于這一特征，夜間的燈光設計使索膜結構具有鮮明的環境標志特征。
優美造型的膜材，不銹鋼配件和緊固件加上設計輕巧合理，表面處理嚴格的鋼結構支撐，塑造出形式美觀，設計合理的索膜結構，在當今世界范圍內的建筑環境設計中占有舉足輕重的地位。
10級土木工程1班