土建工程概论论文（精选8篇）
篇1：土建工程概论论文
重 庆 交 通 大 学
2012年攻读硕士学位研究生入学考试试题
“交通工程概论”科目考试大纲
考试教材：李淑庆 主编，李珏 主审，《交通工程导论》，人民交通出版社，2010年2月 第一版
考试章节：全书第一章~第十二章
考试总体要求：基本概念、基本理论、基本分析、基本计算。参考书：“交通工程学”相关书籍
各章考试具体要求如下：
第一章 绪论：了解交通工程的定义、作用、主要内容、发展趋势。
第二章 道路交通系统的交通特性分析：掌握道路交通三要素的交通特性，特别是驾驶员的交通特性、交通量的特性、行车速度的交通特性；掌握交通流基本参数模型及应用。
第三章 交通调查与数据分析：熟悉交通调查的主要方法，特别是试验车移动调查法（也称：浮动车测试法）的基本原理与方法；能进行交通调查组织设计。
第四章 交通流理论：掌握交通流的统计分布理论及排队论的原理与应用，熟习流体力学模拟理论，了解跟驰理论。
第五章 道路通行能力：熟悉道路通行能力和服务水平的概念、分类、通行能力的计算思路与原理。
第六章 交通规划：掌握交通规划的相关概念、交通规划的步骤、特别是“传统四步骤”（四阶段）交通需求预测的方法与原理。掌握车辆停放特征的相关概念及停车需求预测、停车容量估算的一般方法与原理。
第七章 城市公共交通系统：掌握城市公共交通系统的组成、分类，城市公共交通规划的基本内容与理论方法。
第八章 建设项目交通影响评价：掌握建设项目交通影响评价的目的、内容、原理与基本方法。
第九章 道路交通安全：掌握交通安全的相关概念、交通安全的系统影响因素、交通事故发生的可能性、可预测性与可预防性；以及事故率的计算。
第十章 交通管理与控制：掌握交通管理与控制的相关概念，交通标志、标线标号的设置方法，交通信号配时基本原理。
第十一章：了解道路交通环境污染的内容与主要防治对策措施。第十二章：了解智能交通系统的基本概念、内容与应用情况。
其他：能综合应用交通工程学的原理与方法分析解决实际交通现象与交通问题。
篇2：土建工程概论论文
班号：1013101 学号：1101000225 姓名：蔡薇 摘要：这半学期学习工程管理概论课程，对工程管理个方面的概念，内容有了一定的了解。对现代社会的人才需求也有了一定认识。对自身以后的学习与发展方向有了更加明确的目标。
通过一学期以来对工程管理概论课程的学习，真正地理解工程管理专业，对自己学习及掌握专业知识有极大的帮助，对自己未来的专业方向和发展也有了更加清楚的目标。
不同的工程协会，对工程管理有着不一样的认识。美国工程管理协会（ASEM）认为工程管理是对具有技术成分的活动进行计划、组织、资源分配以及指导和控制的科学和艺术。而美国电气电子工程师协会（IEEE）工程管理学会认为工程管理是关于各种技术及其相互关系的战略和战术决策的制定及实施的学科。中国工程院咨询项目《我国工程管理科学发展现状研究》报告中指出工程管理是指为实现预期目标，有效地利用资源，对工程所进行的决策、计划、组织、指挥、协调与控制。总而言之，工程管理就是：一，对重大建设工程实施（包括工程规划与论证、决策、工程勘察与设计、工程施工与运行）的管理；二，对重要复杂的新产品、设备、装备在开发、制造、生产过程中的管理；三，技术创新、技术改造、转型、转轨的管理，产业、工程和科技的发展布局与战略的研究与管理。工程管理不仅包括工程项目管理，还包括工程的决策、工程估价、工程合同管理、工程经济分析、工程技术管理、工程质量管理、工程的投融资、工程资产管理（物业管理）等。而其中工程项目管理师工程管理的一个主要的组成部分，是采用项目管理方法对工程的建设过程进行管理，通过计划和控制保证工程项目目标的实现。以下是工程管理专业的一些概念。
工程管理的属性包括：
1、多目标管理：工程管理的目标是取得工程的成功，使工程达到成功的工程的各项要求。对一个具体的工程，这些要求就转化为工程的目标。
2、全生命管理：工程管理是对工程全生命期的管理，包括对工程的前期决策的管理、设计和计划的管理、施工的管理、运行维护管理等。
3、全方位管理：工程管理涉及工程各方面的管理工作，包括技术、质量、安全和环境、造价（费用、成本、投资）、进度、资源和采购、现场、组织、法律和合同、信息等。
4、以工程为对象的管理：拓展管理学的定义，“工程管理”就是以工程为对象的管理。通过计划、组织、人事、领导和控制等职能，设计和保持一种良好的环境，使工程参加者在工程组织中高效率地完成既定的工程任务。
5、全过程管理：按照一般管理工作的过程，工程管理可分为在工程中的预测、决策、计划、控制、反馈等工作。
6、动态管理：工程管理通过一个临时性的、专门的柔性组织，对工程建设和运营过程进行高效率的计划、组织、指导和控制，以对工程进行全过程的动态管理，实现工程的目标。
7、系统工程方法管理：按照系统工程方法，工程管理可分为确定工程目标、制定工程方案、实施工程方案、跟踪检查等工作。
所以工程管理既有一般管理类学科的基本属性，更具有技术性和实践性特征，是具有技术性和实践性特征，是需要过硬技术能力和丰富工程实践经验的“硬管理”。
工程管理的特点：
1、专业技术性 ：工程管理需要对整个工程的建设和运行过程中的规划、勘察、设计，各专业工程的施工和供应进行决策、计划、控制和协调。工程管理本身有鲜明的专业特点，有很强的技术性。
2、综合性管理 ：要协调各个工程专业工作，涉及许多企业（如设计单位、施工单位、供应单位）,要综合考虑技术问题、经济问题、工期问题、合同问题、质量问题、安全和环境问题、资源问题等。
工程管理是综合性管理工作，要掌握多学科的知识才能胜任工作。
3、实务型管理 ：对工程现场不理解，没有现场管理经验的人是很难胜任工程管理工作的。
4、需要沟通协调能力 ：工程管理与技术工作和纯管理工作都不同。需要有沟通和协调的艺术，需要知识、经验、社会交往能力和悟性
5、实施过程不均衡：工程的实施和运营过程是不均衡的，工程的生命期各阶段有不同的工作任务和管理目标。
6、具有挑战性 ：每个工程都是一次性的，所以工程管理工作是常新的工作，富有挑战性，需要创新，需要高度的艺术性。
7、有价值有意义 ：工程管理工作对保证工程的成功有决定性作用。它与各个工程专业一样，对社会贡献大，是非常有价值和有意义工作，会给人以成就感。
工程管理的模式：
1、业主自己管理工程：业主为了工程的建设，招募工程管理人员，成立一个建设管理单位直接管理设计单位、承包商和供应商。
2、分别委托中介机构进行管理 ：业主分别委托投资咨询、招标代理、造价咨询、监理公司进行管理。业主 还必须做总体的控制和协调，参 与一些工程管理工作。
3、委托一个工程项目管理公司 ：业主主要负责工程实施的宏观控制和高层决策，一般与设计单位、承包商、供应商不直接接触。
4、代建制 ：对政府投资的建设工程，经过规定的程序，由专业性的管理机构或工程项目管理公司对工程建设全过程实行全面的相对集中的专业化管理。通过课程学习和平时上网，阅读书籍等对工程管理的了解，这一项专业的专业知识也有了清晰的认识，较以前而言，迷茫感减少了很多，也掌握了不少本专业的知识。作为工程管理专业的学生，知道我们以后的工作是多角度、多层次、多领域、多职能型的，有广泛的适应性和专业需求的多样性。而我们毕业后第一职业选择是在工程组织中承担相关的管理工作，就业的主要渠道是建设项目管理、国际工程管理和房地产业。在其他职业方面，我们也有着广泛的选择，如工程设计单位从事概预算、建筑设计、合同管理、招投标及日常的管理工作，在项目业主单位作为甲方代表参与工程管理工作。政府部门从事建设规划、工程审计、招投标监督、项目申报审查、土地转让拍卖监督、房地产买卖监督等技术管理工作。金融系统（银行）中从事建设项目的投融资工作。高等院校、职业技术学校从事工程管理及房地产相关专业的教学、科研和行政管理工作。软件行业从事工程管理相关软件的开发及推广工作。物业管理机构及企业从事物业管理相关工作。在课程学习中，也清楚地了解到我国工程管理从业人员现状：复合型、高水平的科技人员不多；科研开发型人才偏少，科技成果转化能力较弱，技术创新能力差；项目管理人才严重缺乏，尤其是懂得国际工程管理的总承包项目管理人才。懂得工程索赔的合同管理人才，懂技术善经营的企业经营管理人才，部分技术和管理人员的知识结构不尽合理，既熟悉建筑工程技术又熟悉管理、经济、法律的人才较少。在国际工程承包中，外语水平较高且能熟练地进行对外工作交流，能够从事国际化经营的人才更为稀缺。所以作为工程管理专业的学生，在这四年的学习中，争取在能力，知识与职业道德方面做到符合工程管理的特殊要求，具有管理者素质和一般工程师的素质。在这四年的学习中，在工程技术知识方面：要掌握工程技术方面的知识，对工程的技术方案和工艺流程等有深入的了解掌握工程建设和运营相关的专业知识，（施工方案的技术、实施流程）；在管理知识方面：以管理学为基础，以工程项目管理为核心，辅以运筹学、财务管理等方面知识；在经济学知识方面：以经济学为基础，以工程估价和工程经济学为核心知识，辅以金融与保险知识、统计学等知识；在工程法律工程合同：以经济法为基础，以建设工程法律、工程合同和合同管理为核心，辅以其他相关的法律法规知识。此外，我们还要学习外语、计算机等方面的知识。
篇3：建筑工程项目分包概论
工程分包是指工程的承包人 (含勘察人、设计人、施工人) 经发包人同意后, 依法将其承包的部分工程交给第3方完成的行为。在分包行为中, 承包人只是将其承包工程的某一部分或者某几部分, 发包给1个或者几个分包人, 并签订分包合同, 承包人仍然要就承包合同约定的全部义务向发包人负责。
与此密切相关的另一个概念是建筑工程分包市场。所谓建筑工程分包市场, 也即通常所说的建筑工程二级市场, 是指:为完成某项工程建设, 建筑业企业之间在工程承、发包活动中形成的平等的财产关系的总和。建筑业企业 (也称承包商) 与建设单位 (也称业主或开发商) 在工程承、发包活动中形成的平等的财产关系构成建筑工程一级市场。在一级市场上, 建筑业企业直接面对建设单位。但是, 在二级市场上, 其承包人面对的是一级市场上的工程承包人。所以, 建筑工程二级市场是相对建筑工程一级市场而言的。它应包括专业工程承发包市场和建筑劳务市场两块, 并且这两块可相互交叉和相互作用, 共同构成统一的二级市场。同时, 二级市场也将和一级市场相互作用, 共同构成同一的建筑市场。
常所说的工程分包, 特指施工企业之间的专业工程施工或劳务作业的承、发包关系。分包活动中, 作为发包方的施工企业是总承包商, 作为承包方的施工企业是分包商。我国现行的《建筑法》、《建设工程质量管理条例》中定义的工程分包活动, 从本质上讲, 是指在工程设计、招投标、施工、竣工验收等阶段处于相对独立状态下的传统的施工总承包模式下的工程分包活动。在工程总承包模式下, 工程分包活动的表现形式将更为复杂多样, 因而, 研究工程分包问题具有十分重要的现实意义。
建筑工程分包活动的分类。根据交易对象的不同, 建筑工程分包包括专业工程分包和劳务作业分包两类。我们可以通过对承包合同的性质来分类。
2 建筑工程项目加强分承包管理的必要性
从宏观意义上来讲建筑市场的完善分包体制是社会经济发展的必然产物, 是促进建筑市场经济增长的突破口。
⑴社会发展总是向更高效的生产方式发展的, 专业化趋势正体现了这一要求。激烈的竞争和市场的多变, 要求企业更专注于核心竞争力, 市场的专业化程度将越来越高。
⑵以顾客为中心的市场需要, 促进了专业化管理和专业化分包企业的发展。专业化生产是提高附加值的途径之一, 必然引发企业走专业化的道路。
⑶国家政策法规促使专业化的分承包体系完善新的建筑业资质划分, 高层次的向专业管理型建筑综合承包商发展, 低层次的向专业化的分承包企业发展。新颁布的建筑工程项目管理规范也预示了项目管理的发展, 要求建立完善的分包体系。
从客观意义上分析完善分承包管理体制是企业不断完善自我, 争加市场竞争力的一种表现形式。
⑷工程分包有利于大型施工企业走向高端, 中小型施工企业步入专业化。为增强核心竞争力, 大型施工企业要实现由劳动密集型向管理密集型转换, 由低端向高端发展, 从施工总承包向工程总承包迈进, 必将甩掉低端生产资源, 专注于项目管理。对专业分包队伍或劳务队伍来说, 提高管理能力, 培养优秀的专业技术人员, 使用机械设备, 提高专业化施工能力是必由之路。劳务队将发生分化, 其中优秀的管理和技术人员将逐步稳定下来, 成为固定的职业人员;劳务队将由自身技术管理能力的差异, 分化为各具特色的专业承包企业, 既走劳务承包, 又走专业工程承包的道路。专业施工能力, 是专业分包企业的核心竞争力。
⑸工程分包有利于施工企业提高效率和应变能力。建筑施工项目管理内容繁杂、工程规模大、建设周期长, 项目实施中的不确定性因素多, 施工环境复杂多变。为了适应变化, 总承包商会授予项目更多的处理变化的权力, 更多地依赖外部资源, 为提高效率而更加重视对分包工程的管理。专业的项目管理, 最终使项目变得更有效率。专业工程分包队伍和劳务队通过提高管理水平和技术能力, 加强自身竞争力, 可以在市场中获取更多的业务机会, 其人力、设备资源能够得到更多的利用。这样, 生产效率得到提高, 利润肯定增加, 从而增加其抵御风险的能力。
⑹工程分包有利于先进企业文化的传播。在对分包工程的管理过程中, 作为总承包商的大型施工企业, 为了保证实现所承揽工程的质量、工期等刚性指标, 维护其企业信誉, 一定会将其成熟的先进管理理念等企业文化精髓传播到分包单位。分包单位在实施分包工程的过程中, 潜移默化地学习借鉴发包单位的先进企业文化, 如:视信誉如生命、安全责任重于泰山等等, 分包单位在学习发包单位先进企业文化的同时, 自身素质得以提升。
篇4：机电工程施工概论
机电工程包括机械、电力、冶金、矿业等各类工业、民用和公用建筑的机电工程，具体施工实施活动包涵了设计、采购、安装、调试、运行、竣工验收、备案等各个阶断。
任何项目在整个实施过程中，设计阶段和施工工艺技术是工程质量与安全的重要核心，施工的每一个单位（如设计方、施工方、建设方、监理单位）需要统一协调，相互合作，才能顺利保证工程如期完工，其使用功能和质量得以实现。
机电安装是建筑类工程的重要组成部份，下面具体分几个步骤来分析和阐述机械、电气各系统组成的安装实施要点。
机电设备的采购：机电设备的采购工作是整个工程综合管理的一个重要组成部分和施工质量的前提。按照规定程序招标或询价，必要时组织技术人员到机电设备的生产厂家现场考察。从初选的供货单位中，最终确定价格合理、又满足质量要求、运输方便，交货及时的一家生产单位。在设备的生产过程中，经常电话询问或派有一定技术的工作人员去现场监督，尤其是在生产设备的关键件或重要件。出厂时一定跟随出产检验至合格，重要设备的现场监督尤其重要，设备的优劣直接决定以后的设备使用质量和安全。所以特殊设备的出厂前的检验必须从产品的外观、机械性能、电气性能和包装运输等四大控制把关。遵循加工生产三大检验过程：即加工过程的巡检、部件加工完成的工序检验、整机完成的终检。现场加工监督重点是两个质量控制点：关键件和重要件。若是精密电子仪器更要从原材料、焊接、部件装配、整机调试分散控制，整机出厂终检从机械及电气使用性能上集中控制。总之一定保重质量合格产品出厂。运输时要充分研究确定合理的运输时间和路线，时间最好避开冬雨期，大型设备确定路线后还要及时与道路交通管理部门商谈。得到道路交通管理部门获准或协助后方可通行，避开交通高峰期。保重运输时间、设备安全满足安装单位要求。
机电设备进场验收：设备安全运到到现场后，重要精密机电设备要组织设备供应商、保险公司、安装公司，土建单位、监理单位、建设方等各方现场开箱验收。如果是进口设备，还应请商检部门参加验收。检查三证，装箱清单要具体明确，还要有中文的使用说明书，做好设备的进场验收记录，各方签字记录并归档。一定做到记录的资料可追朔性。验收合格后，根据货物的重要和精密程度单独存放，做好标识，专门看护，防雨、防盗、防火。进场不合格的产品要严格遵照不合格产品处理程序处理，必须单独存放，做好标识。
机电设备安装的位置的土建验收：设备基础、施工质量应符合混凝土结构工程施工质量及验收规范，并应有验收资料和记录。首先是基础混凝土强度的验收工作。混凝土配合比、混凝土养护应达到设计要求，要有相关文件合格标准。对混凝土强度有怀疑时，可以申请有检测资质的工程检测单位检测，采用回弹法或钻芯法复测。重要的大型重设备基础要用重锤做预压试验。另外设备基础测量是关键工作，还要对设备基础的位置、尺寸复测，预埋地脚螺栓的位置、标高，露出基础的长度也要验收。基础不合格的请设计单位审核。由设计单位出具意见。
机电设备安装：基础工作验收后，方可进行机电系统、给排水系统、强弱电安装部线、整机调试工作，这部分是机电安装的核心。确保设备使用功能，节能环保达到预期要求，机电安装前，一定要做好施工准备工作，编制施工方案，和图纸交接、会审、工作层层交底，合理计划施工人员及上岗培训和使用设备的准备工作等。另外，如需要大型机械的租赁，如起重机等，需合理安排机械设备进场时间，保证设备租赁资金有效利用。施工场地要三通一平，工程材料要充分齐全，如脚手架等。办好领料单审批。每道工序要紧密衔接、按部就班进行，前道工序施工要充分考虑后道工序施工方便的需要，如提前预留孔洞和预埋件预埋。大型的机电设备安装过程中尤其要注意安全问题，机电设备一般比较笨重，超大规模的大型设备编制施工方案的同时，还要组织专家论证实施方案。确保机械设备和人身安全，尽量减少搬运次数。特别说明的是：精密电子仪器的安装过程要精确找平、找正，在现场要使用检验合格的测量工具，测量是一门学问，大面积的测量应遵循从整体到局部，先控制后细部的原则。现场要建立统一控制网，以此为基础，测量出各个建筑和机电设备的细部。测量工具具体的有：水准仪、经纬仪、和全站仪等，整个安装过程要注意精度控制的方法，要从人、机、料、法、环、检入手，尤其是强调人的作用，人员持证上岗，如焊工、脚手架工、起重工等。精密设备误差调整方法许多：有固定补偿法，必要时采用修配法，对补偿件补充加工，抵消过大积累误差。根据现场合理选择减少安装误差。
设计变更注意事项：主体设备安装完毕后，要进行分部分项验收。合格后方可进行下道工序；管线布线，如动力线、照明线、智能化系统和防雷接地工作，这里要说明一点，每个施工环节发现施工图纸不符合要求时，及时与监理沟通。由建设单位向设计单位通知更改图纸。收到监理工程师下达的变更令及设计变更，方可继续此道工序施工，一定做好记录，保存变更资料，以便为完工后验收归档做准备。及时向监理工程师申请签字，以备后期索赔和反索赔。尤其是记录好事情的原因和增加的工程量、工期、为赶工期而花费的资金和人员误工。
布线要求：若是建筑电气，涉及暗线敷设和明线敷设，楼板的暗线敷设要复杂些，暗线穿在楼板内，在两层钢筋中间。而普通的直埋电缆在有振动和承受压力的地段应穿保护管。电缆在拐弯、接头、终端和进出建筑物口要有明显标志。电缆沟要有排水坡度，回填土要分层夯实。电力电缆和控制电缆要分开排列，防雷接地装置要符合要求，这是基本的安全用电和防止触电的有效措施，也是保护用电设备和供电电网的安全。防雷接地装置的接地极要符合具体施工场地要求，接地极有金属接地极、非金属接地极、离子接地极和降阻剂等。机电安装的管线使用原则要注意：电路让水路，水路让风路的原则。
监控智能化系统：现代化的工程建筑，尤其是住宅小区，智能化系统尤为重要。智能化报警，消防报警、闭路电视、通信网络、与整个楼宇的视听监控等。智能化系统要做到：防干扰功能，严格取材，图纸需用屏蔽线的一定不能用别线代替。电流功率大的导线面积要相应增加。还要注意防火，保证设备通风散热。现代化发展智能化系统越来越高，对安装人员、设计人员、使用操作者都要提高一个层次。尤其是plc单片机控制技术越来越高。
最后，整个施工过程完工后，要及时组织验收交付使用，注意对使用单位进行人员培训。资料归档交接。
篇5：土木工程概论
土木工程：是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称土木工程需要解决的问题：①形成人类活动所需要的，功能良好和舒适美观的空间和通道②能够抵御自然或人为的作用力③充分发挥采用的作用④通过有效的技术途径和组织手段，“好、快、省”地组织人力、财力和物力 土木工程的四个基本属性：社会性、综合性、实践性、技术、经济和艺术的统一性科学是关于事物的基本原理和事实的有组织系统的知识技术指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种生产工艺、作业方法、操作技能、设备装置的总和工程是关于科学知识的开发应用和关于技术的开发应用的，在物质、经济、人力、政治、法律和文化限制为满足社会需要的一种有创造力的专业工程师应具备的能力：设计能力、实施能力、开发能力、管理能力、评价能了近代土木工程的主要特征：有力学和结构理论作为指导、砖瓦木石等建筑材料的得到日益广泛的使用；混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展、施工技术进步很大，建造速度大大加速现代桥梁的三种形式：梁桥、拱桥、悬索桥 现代土木工程的具体表现：土木工功能化、城市建设立体化、交通运输高速化 土木工程材料的性质：物理性质、力学性质、耐久性质土木工程所用钢材的主要成分是铁和少量的碳土木工程用的木材主要取自树木的树干直接施加在土木工程结构上的外力是荷载引起的 永久载荷指在使用期间永久在结构上，其值不随时间变化的载荷（恒载）可变载荷指在使用期间施加在结构上的值随时间变化的载荷（活载）偶然荷载指在使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载，如撞击荷载、爆炸荷载结构的失效现象：破坏、失稳、发生影响正常使用的变形、倾覆或滑移、结构所用材料丧失耐久性 土木工程设施中的结构是一个在空间和通道中用各种基本构件组合建成的有功能特征的机体，为土木工程设施的持久使用和美观需求服务 初步设计阶段：初步设计构思、明确各种功能要求、形成总体设计方案施工图阶段：处理各设计工种的细部设计、绘制施工图，书写设计说明，完成总体设计 施工阶段：交付施工，同时进行工程监理、竣工，房屋落成，交付使用建筑在岩石中、土中或水底以下的工程设施统称地下工程地下设施主要有7类：住宅设施、城市设施、生产设施、交通设施、贮藏设施、防灾，人防设施、军事设施隧道工程的特点：①它是交通运输线路穿越天然障碍②穿越的地质条件复杂多变，遇到意外情况比较多，工程定位、设计、施工方法都必须随时做相应调整③施工作业面窄，可能容纳的劳动能力和机械设备都受到限制，对工业化、机械化施工要求高④造价昂贵道路隧道分为山岭道路隧道、水底道路隧道和城市道路隧道世界上最长的公路隧道为2003年建成的我国穿越秦岭的终南山隧道，全长18.4km现在世界上拟建的最长水底隧道为日韩海底隧道，全长250km地下铁路位置的几种：浅埋地铁、深海地铁、地面地铁线路段、高架地铁线路段地铁建筑物一般有：地铁车站、区间隧道、出入口建筑物 世界上现存最古老的石桥在希腊的伯罗奔尼撒半岛，是一座用石块干垒的单孔石拱桥，距今3500年左右建成 现代桥梁多用钢筋混凝土、预应力混泥土和钢材建造我国目前最大跨度的预应力混泥土连续梁桥喂六库怒江桥世界上最大跨度的预应力混泥土简支梁桥为奥地利的阿尔姆桥，跨度为76m 拱桥三种承载方式：上承式拱桥、下承式拱桥、中承式拱桥斜拉桥由主梁、塔柱和斜索三种桥墩的类型有：实体重力式、构架式、桩或柱式 桥台的类型有：实体式、埋置式桥梁基础的类型有：刚性扩展基础、桩基础、管柱基础、沉井基础、沉箱基础 道路根据其所处位置、交通性质、使用特点可分为公路、城市道路和专用道路公路是指连接城市与乡村的主要供汽车行驶的道路 城市道路是指在城市范围内供车辆及行人通行的道路专用道路指由工矿农林部门投资修建供部门车辆使用路基横断面的典型形式有路堤、路堑和半填半挖路基 路基施工的特点：工程量大、工程项目多、工艺简单、施工条件差 道路路基施工的内容：路基主体工程、去土炕与弃土推多、护坡道及碎落台、路基综合排水、路基防护与加固、填方与挖方路基、特殊工程地质地区的路基、冬季与雨季的施工以及由于修筑路基而引起的改沟和改河工程、土石方工程的施工组织、路基整修、质量检查、工程验收等工程项目 路面满足的四个要求;功能性好、结构性好、耐久性好、安全性好 高速公路时全封闭、全部控制出入、全部立体交叉、路中央有分隔带的现代化汽车公路 高速公路与普通公路的区别在于：汽车专用（并且对农用汽车、特殊货运汽车也作出限制）；分道行驶（有中央分隔带、超车车道、行车车道等）；控制出入（全封闭、全立交，路段两侧设禁人栅）；设施完善（除完善的安全、监控设施外，还有紧急电话和服务区等）高速公路的社会效益和经济效益主要表现的方面：运输效益高、技术效益好、安全效益可观、加速城市发展、刺激工业发展、带动第三产业发展、协调经济联合与合作 城市道路的组成：车行道、路测带、分隔带、交叉口和交通广场、停车场和公交车停靠站、道路雨水排水系统、其他设施目前我国公路发展的特点：①国道是我国公路的骨架，在公路运输中占着主导地位②高速公路发展迅速，近年来每年建成的高速公路达数千公里③路网整体水平和公路通行能力有明显提高④桥梁和隧道建设水平上了一个新的台阶⑤筹资力度进一步加大⑥公路运输在综合运输体系中所占比重进一步提高铁路由线路、路基和线路上部建筑3部分组成铁路线路在某区段上限制货物列车重量的坡度，称作限制坡度
铁路线路上部建筑包括与列车直接接触的钢轨、轨枕、道床和道岔高速铁路指客运列车已超过200km/h的高速运行的铁路高速铁路的优点：节省能源、保护环境、安全、舒适、省时 高速铁路的技术问题：①高速铁路线路应能保证按规定的最高车速，安全、平稳和不间断地运行②轨道的平顺性是解决列车提速的至关重要的问题③高速列车的牵引动力是实现高速行车的重要关键技术之一④高速铁路的信号与控制系统是提高速列车安全、高密度运行的基本保证 港口的类型;①按所处位置分,有河口港、海岸港、河港②按用途分有商港、军港、渔港、工业港和避风港③按成因可分为天然港和人工港④按港口水域在寒冷季节是否冻结了分为：供港和不冻港⑤按潮汐关系、潮差大小、是否修建船闸控制进港，可分为：闭口刚和开口港⑥按对进口的外国货物是否办理报关手续可分为：报关港和自由港码头的布置有顺岸式、突堤式、挖入式 码头的形式按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式 防波堤是类型：斜坡式防波堤、直立式防波堤、混合式防波堤、透空式防波堤、浮式防波堤、喷气消波设备、新式防波设备有塑料帘幕和浮毯等形式 海洋工程的特点：①环境条件复杂且随机性大②结构尺度大且设计安全度要求高③结构设计时考虑作用力的多样性④施工方法的特殊性机场工程是指规划、设计和建造各项设施的统称 机场分：国际机场、干线机场、支线机场 民航运输飞机有两类：干线运输机和支线运输机 跑道长度的因素：单条跑道、两条平行跑道、两条不平行或交叉的跑道、多条平行跑道、多条平行及不平行或交叉跑道 跑道按其作用可分为：主要跑道、辅助跑道、起飞跑道三种 我国民用机场建设特点：①全国机场规划布局逐步趋于合理②机场设施逐步完善，安全运行保障水平不断提高③机场建设技术水平不断提高④机场建设的发展前景美好 给水工程一般由给水水源和取水构筑物、输水道、给水处理厂和给水管网组成 排水工程一般由排水管系、废水处理厂和最终处理设施组成 土木工程的建设程序：立项、报建，可行性研究，选择建设地点，编制勘察设计任务书、测量地形、勘察地质水文、编制设计文件、组织施工，竣工验收，交付使用等环节钢筋混凝土工程由钢筋工程、模板工程和混凝土工程3部分组成桥梁上部结构的施工方法：支架法施工、架梁法施工法、顶推法施工、悬臂施工法、移动支架法施工、转体法施工、刚性骨架法施工工程项目管理制包括以下6种管理：项目的组织管理、项目的合同管理、项目的计划管理、项目的协调管理、项目的控制管理、项目的信息管理建设法规大体的类型：法律、条例、规定、标准、规范、规程
篇6：土木工程概论
摘要：当今世界，经济和现代科学技术迅速发展，雄伟的建筑已成为各国经济腾飞的象征，这对一个国家的经济起到了决定性的作用，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段。但是我国地域辽阔，天气变化万千，洪水、飓风、龙卷风、地震等不可抗性灾难频发，是世界上自然灾害最为严重的国家之一。如何防灾减灾，减少灾害对工程的影响也成为了当前社会的重要课题。
关键词：土木工程
学习心得
防灾减灾
一．对土木工程的认识
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术作为一个重要的基础学科。土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”，作为一种系统的产业活动，土木工程的实质是生产的过程，是一种技术过程。土木工程也有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而和发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。二．学习心得
通过对土木工程概论课程的学习，我已经深深地感受到土木工程涵盖的广泛，体味了前人取得的成就。当然，我们不能仅沉浸于人类现已取得的辉煌成就，止步不前。我们还应当与时俱进，去挖掘，去发现，去创新，努力提升自己的专业素养，要培养以下的能力：（1）自主学习能力：
课本上所学到的东西总是有限的，同时土木工程这个专业的内容广泛，新的技术不断地更新出现。因此，我们应培养自己的自主学习能力，以扩大知识面。
（2）综合解决问题的能力：
土木工程具有很强的综合性，在实际工程问题的解决中，要综合运用各种知识和技能，故在学习中，我们应该重视自己综合解决问题的能力的培养。（3）争强、创新能力：
社会的进步，经济的发展，对我们创新能力的要求日益提高，所以在学习过程中要注意培养自己的创新能力。争强好胜的精神当然不可或缺，在学习过程中，同学之间要争强、争好；这样才能共同上进，共同提高。
（4）协调、管理能力：
现代的土木工程是一个统一的体系，它的发展和更新，要求我们要有很强的协调、管理能力。实际工程中，必然会有工期的计划和控制；必然会有费用的计划和核算；必然有预定的质量要求、质量检查和控制。这都需要很强的协调、管理能力。所以在专业课的学习过程中，我们要注意协调、管理能力的培养。三．土木工程的防灾减灾
土木工程中的灾害主要分为自然灾害和人为灾害。自然灾害是自然界中物质变化、运动造成的损害。例如，强烈的地震，可使上百万人口的一座城市在顷刻之间化为废墟；滂沱暴雨泛滥成灾，可摧毁农田、村庄，使成千上万居民流离失所；严重干旱可使田地龟裂、禾苗枯萎、饿殍遍野；火山喷发出灼热的岩浆，可使城镇化为灰烬；强劲的飓风、海啸可使沿海村镇荡然无存。诸如此类，都是大自然带给人类的“天灾”。人为灾害是由于人的过错或某些丧失理性的失控行为给人类自身造成的损害。
对于以上各种类型的工程灾害，要想完全避免它们对城市造成的破坏和影响是不可能的。
因此，只能在当前科学技术水平下，尽可能地采取一些必要手段和措施，尽量减少各种突发工程灾害的危害程度。就当前工程建设而言，在土木工程领域，危害最大，造成人民生命财产损失最为严重的工程灾害是地震灾害。地震灾害不仅造成直接经济损失，还往往会引发一系列的次生灾害。因此，抗震工程学是当前工程防灾理论研究领域中最为重要的一部分。其次，现代建筑的发展趋势是高度越来越高，跨度越来越大。各种体形复杂，型式新颖的高层超高层建筑和大跨度建筑层出不穷。对于这类高层和大跨建筑，风荷载已经成为一种重要的荷载，有时甚至还会成为主导荷载。如果建筑物所处城市位于沿海地区，则更要考虑台风的影响。因此，对风灾的研究也就自然成为工程防灾理论的一个重要组成部分。此外，建筑物的火灾是发生最为频繁，造成后果极其严重的一种多发突发性灾害，特别是目前，建筑钢结构的应用日趋普遍，钢结构抗火的研究也日益成为保障人民生命财产安全的重要课题。
防灾减灾工作是一项复杂的系统工程，其影响因素既有自然界的，也有人文社会的，而且两者之间经常相互作用，使问题和矛盾交织在一起。在以往的防灾减灾工作中，人们往往比较重视防灾减灾的工程措施和应急对策，而对于灾害产生的原因，以及如何从根本上防止灾害的发生研究不够。多年来的实践证明，不下决心改善城市的生态环境，不彻底改变掠夺式的传统生产，生活，消费方式，地震，洪水，风沙，大气与水体污染等灾害对城市的威胁是很难缓解的。
四．土木工程的发展
在各种媒体都可以了解到，目前土木工程方面面临良好的发展前景，重大工程项目将陆续兴建，土木工程将向天空、海洋、荒漠地发展。工程材料向轻质、高强、多功能化发展，信息和智能化技术全面引入土木工程。这对我们来说，既是一个很好的机遇，也是一个很大的挑战。社会需要我们学习这方面知识的毕业生，越是这样，学习这门专业的人越多，走向社会后面临的竞争越激烈。这就需要在同行中出类拔萃，用自己的勤劳与智慧去赢得挑战。当今世界，经济和现代科学技术迅速发展，雄伟的建筑已成为各国经济腾飞的象征，这对一个国家的经济起到了决定性的作用，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段。尤其在这几年，随着我国国民生活水平的提高，必然需要越来越舒适越来越宽敞的生活空间，这在一定程度上促及了土木工程的发展。五．结语
最后，我想对土木工程概论课提出自己的一点建议。我觉得，土木工程概论课应该增加实践内容，通过实践可以增强学生对本专业的感性认识，以补充课堂教学的不足，可以使学生了解建筑的整体布局，学习施工中应讲究的一些方法。从平时的生活中可以看得出建筑需要满足多方面的要求，不仅有使用上的要求，经济上的要求，还有结构上及美观上的要求。多方面的要求，需要我们多留心身边的发展，多向老师请教，注意培养自己的创新能力。我相信,只要我们认真去做，经过我们这一代土木工程师的努力，一定会给我国的土木工程界带来一个新的飞跃，让我国的建设事业走在世界的最前沿。
参考文献
1.《土木工程概论》 叶志明
高等教育出版社
篇7：石油工程概论
中国石油大学（北京）
一、综述题
1.阐述井身结构的主要内容，说出各内容所包括的具体知识，并画出基本的井深结构图。知识点提示：井深结构的主要内容包括套管的层次、各层套管下入深度、相应的钻头直径、套管外水泥返高等，请详细列出各内容所包含的具体内容，并画出简单的井深结构图。
答：井身结构是指由直径、深度和作用各不相同，且均注水泥封固环形空间而形成的轴心线重合的一组套管与水泥环的组合。包括井中套管的层数及各种套管的直径、下入深度和管外的水泥返深，以及相应各井段钻进所用钻头直径。井身结构是钻井施工设计的基础。
（一）井身结构的组成及作用
井身结构主要由导管、表层套管、技术套管、油层套管和各层套管外的水泥环等组成。
1.导管：井身结构中下入的第一层套管叫导管。其作用是保持井口附近的地表层。
2.表层套管：井身结构中第二层套管叫表层套管，一般为几十至几百米。下入后，用水泥浆固井返至地面。其作用是封隔上部不稳定的松软地层和水层。
3.技术套管：表层套管与油层套管之间的套管叫技术套管。是钻井中途遇到高压油气水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时为钻至目的地层而下的套管，其层次由复杂层的多少而定。作用是封隔难以控制的复杂地层，保持钻井工作顺利进行。
4.油层套管：井身结构中最内的一层套管叫油层套管。油层套管的下入深度取决于油井的完钻深度和完井方法。一般要求固井水泥返至最上部油气层顶部100～150米。其作用封隔油气水层，建立一条供长期开采油气的通道。
5.水泥返高：是指固井时，水泥浆沿套管与井壁之间和环形空间上返面到转盘平面之间的距离
（二）相关名词及术语
1.完钻井深：从转达盘上平面到钻井完成时钻头所钻井的最后位置之间的距离。
2.套管深度：从转盘上平面到套管鞋的深度。
3.人工井底：钻井或试油时，在套管内留下的水泥塞面叫人工井底。其深度是从转盘上平面到人工井底之间的距离。
4.水泥塞：从完钻井底至人工井底的水泥柱。
2002年12月29日，渤海四号平台在印尼SURABAYA海域KE38-1井的12-1/4”井眼钻进作业中，钻至井深4169ft。此时正好35柱钻杆钻完，划眼过程中各种参数正常。17:54停泵，开始接立柱，17:59分立柱接完后，井口两名钻工提出卡瓦。18:00开泵泵入稠泥浆，当地钻工KAREL在盖转盘钻杆防磨板时发生井喷，转盘小补芯和钻杆防磨板瞬时飞出，领班立即停泵，关闭上闸板防喷器，发出警报。观察套压，1400psi，钻杆压力0psi（钻具内有单流阀）。随后进行压井作业。于此同时，电器人员切掉钻台附近电源，机舱启动消防泵，平台进入井喷应急状态。经提高压井泥浆比重从8.5PPG至9.4PPG将井压住，恢复作业。
危害：某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。事故原因：
1、预计高渗地层提前500ft，未预测到存在高压层；
2、直至接立柱前的钻进中未发现任何井涌显示，使人员产生麻痹；
3、泥浆比重偏低，8.5至10.1PPG；
4、气测人员发现异常，但没有通知钻台和监督；
5、接立柱时由于停泵后，返出流量计被堆积岩屑垫高，不能回零，因此给溢流的判断造成失误。
6、转盘小补芯没有锁销,造成被强大的井喷流体顶出。
造成的危害：延误工期，并且某钻工的右手掌被飞出的转盘小补芯击伤。预防措施：
1、经常调校井口返出流量计，避免判断失误；
2、提高人员的井控意识，接立柱时安排专人观察井口返出，增强防范手段；
3、要求气测人员将钻井参数的异常变化及时通知钻台；
4、在平台范围内展开学习讨论，同时加强井喷应急程序的训练。
中国石油的二次开发是一项战略性的系统工程,是“油田开发史上的一场革命”,是近期主要任务之一。经初步研究,中国石油二次开发一期工程预计增加可采储量9.1亿吨。所谓油田二次开发,是指当油田按照传统方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的条件时,采用全新的概念和新的“三重”技术路线,对老油田实施二次开发,重新构建油田新的开发体系,实施再开发,大幅度提高油田最终
采收率,最大限度地获取地下油气资源,并实现安全、环保、节能、高效开发。
简言之,二次开发的对象是“老油田”,条件是“传统的方式开发基本达到极限状态或已接近弃置的油田”,观念是“全新的”开发观念,中心工作是“重新构建油田新的开发体系”,目的是“大幅度提高油田最终采收率”,最大限度地获取地下油气资源,效果体现在“安全、环保、节能、高效开发”上。老油田二次开发的根本宗旨是建设“科技油田、绿色油田、和谐油田”,其思路也可以扩展到老气田上
二次开发与传统的开发相比，其最大变化和最大难点，就是要面对已开发了20年以上的老油田，而这些油田剩余油高度分散，油水关系及其复杂，总体上表现出“两低”、“双高”和“多井低产”的极难特点。要采用不同于传统的开发理念，才能走出油田开发的新路。
辽河、克拉玛依、玉门等油田“二次开发试点”的初步成果表明:二次开发可在老油田分批次逐步推广,是老油田再生的一条全新出路;二次开发可以创造可观的经济效益。初步预测中国石油二次开发一期工程可增加可采储量9.1亿吨(约合66.43亿桶),按油价80美元/桶计算,可实现产值41608亿元;按照2006年的纳税方法计算,可为国家创造税收18376亿元。
“二次开发”还可以从根本上改变目前老油田的开发面貌，提高采收率并创造巨大的经济价值，是当前中国石油油田开发的一项战略性的举措，同时，也是一项战略性的系统工程，对于中国经济的快速发展，实现“小康社会”目标，极具资源保障的战略意义。老油田是个宝，老油田“焕发青春”是当今国际石油行业的热门课题，国外公司在老油田的投入约占开发投资的70％以上，以实现老油田的长时间可持续开发。老油田采收率超过70%已经不是神话，大庆油田、峡湾油田、克恩河油田已经接近证实。
石油工程学的基础是十九世纪九十年代在加利福尼亚建立的。当地聘用了一些地质学家来探查每口油井中产油区与水区之间的联系，目的是防止外部水进入产油区。从这时开始，人们认识到了在油田开发中应用技术的潜力。“美国采矿与冶金工程师学会”(AIME)于1914年成立了石油技术委员会。1957年，AIME改名为“美国采矿、冶金和石油工程师学会”。石油工程是对石油资源进行开发、使用、研究的一种系列工程，主要针对油气田的工程建设，如油气钻井工程、采
油工程、油藏工程等，下面就三大工程谈一下自己的认识。
一、对钻井工程的认识
钻井是石油工业的龙头，钻井工程是油气勘探开发的主要手段，钻井工程的实施对于油气勘探开发的成败起着决定性的作用。作为勘探开发的重要一环，合理的钻井工艺、适用的钻井技术和完井方法是提高油气勘探成功率、发现油气田、提高产量、提高采收率，推动并实现油气田勘探开发经济目标的重要保证。
（一）石油钻井是指利用专业设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。
（二）从钻井发展过程来看，钻井方式主要有四种：人工掘井、人工冲击钻、机械顿钻、旋转钻。
（三）钻井施工工序主要包括：钻前施工、钻井施工、完井施工。
（四）钻井新技术主要包括：
1、定向井、水平井、大位移井技术；
2、分枝井技术；
3、深井、超深井、特超深井；
4、深海钻井；
5、欠平衡钻井技术；
6、小井眼钻井技术；
7、地质导向钻井技术；
8、挠性连续管钻井技术；
二、对采油工程的认识
采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。它所研究的是以提高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。
采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施，使油、气流入井底，并高效率地将其举升到地面进行分离和计量，其目的是经济有效地提高油井产量和原油采收率。
采油方法是指将流入井底的原油采到地面所采用的工艺方法和方式。采油方法分为自喷采油和人工举升采油。
自喷采油是利用油层本身的能量将原油举升到地面的方式。人工举升采油主要包括：气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油气举采油是利用从地面向井筒注入高压气体，将原油举升至地面的一种人工举升方式，该方式主要适用于高产量的深井、油气比高的油井、定向井和水平井。有杆泵采油：由抽油机、抽油杆、抽油泵和其它附件组成。抽油机包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。其工作原理是：工作时动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄低速旋转，曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动，挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把原油抽到地面。
无杆泵采油：电潜泵电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。增产措施：水力压裂、酸化、酸化压裂。水力压裂是用压力将地层压开一条或几条水平的或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减少油气的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而达到增产增注的目的；酸化是利用酸液溶解岩石中的所含盐类物质的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施；酸化压裂是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀溶蚀产生的一定导流能力。
三、对油藏工程的认识
篇8：概论逆向工程技术的应用
在工程技术人员的一般概念中,产品设计过程是一个“从无到有”的过程,即设计人员首先初步确定产品的外形、性能和大致的技术参数等,然后通过绘制图纸建立产品的三维数字化模型,最终将这个模型转入到制造流程中,完成产品的整个设计制造周期,这样的产品设计过程我们称为正向设计过程。这一设计过程难度系数大、周期较长、成本高、不利于产品的研制开发。
在飞机、汽车、工艺美术品和模具等行业的设计和制造中,通常是由复杂的自由曲面拼接而成,因此在概念设计阶段难以用严密、统一的数学语言来描述。逆向工程产品设计就是根据已经存在的产品模型,反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程。
目前,逆向工程已经作为一种先进的设计方法被引入到新产品的设计开发工作中。我国也有许多企业应用逆向工程技术,对竞争对手的产品进行改进,以避开艰苦的原型设计阶段,这是一种产品的再设计过程。所谓产品再设计,就是通过观察和测试某一种产品,对其进行初始化,然后拆开产品,逐一分析单个零件的组成、功能、装配公差和制造过程。这些工作的目的就是要充分理解产品的制造过程,并以此为基础在子系统和零件层面上,优化设计出一种更好的产品。
1 逆向工程概述
逆向工程就是通过对某种产品的结构、功能、运作进行分析、分解、研究后,制作出功能相近,但又不完全一样的产品过程。随着计算机硬件和软件的发展,逆向工程(R everse Engineering),就是在现代产品设计制造理念的引导下,以现代设计理论、方法、技术为基础,运用专业人员的工程设计经验、知识和创新思想,根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型通过:计算机辅助设计(CA D)、计算机辅助制造(CA M)、计算机辅助工程(CA E)或其他软件,构筑3D虚拟模型的重新设计方法。其主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型。
逆向工程分类从广义讲可分以下三类:
实物逆向:就是在已有实物条件下,通过试验、测绘和分折,提出再创造的关键;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、精度、使用规范等多方面的逆向。实物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。
软件逆向:产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向中有三类情况:既有实物,又有全套技术软件;有实物而无技术软件;无实物,仅有全套或部分技术软件。
影像逆向:无实物,无技术软件,仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等,要从其中去构思、想象来逆向,称为影像逆向,这是逆向对象中难度最大的。目前还未形成成熟的技术,一般要利用透视变换和透视投影,形成不同透视图,从外形、尺寸、比例和专业知识,去琢磨其功能和性能,进而分析其内部可能的结构。
目前,国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向,即重建产品实物的CA D,称为实物逆向工程,其应用主要分为四个部分的内容:三点离散数据的获取、点云数据的处理、曲面的划分与重构、重建CA D模型的检验与修正。
2 数据的获取方法及硬件
2.1 数据的获取方法
逆向工程工作内容包含测量和数模构建两个方面,因此从设计对象中提取三维数据信息是逆向工程技术设计所必需的,现有的数据采集方法主要分为以下两大类:
接触式数据采集方法:包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。通常使用的三坐标测量机,测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向,确定测量点数及其分布,然后确定测量的路径,有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头,当测头的探针接触到产品的表面时,由于探针受力变形触发采样开关,通过数据采集系统记下探针的当前坐标值,逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。采用触发式测头的优点在于:适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量、适用于尺寸测量和在线应用;体积小,易于在狭小的空间内应用;由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态,测量机的动态性能对测量精度的影响较小。但由于测头的限制,不能测量到被测零件的一些细节之处,不能测量一些易碎、易变形的零件。另外接触式测量的测头与零件表面接触,测量速度慢,测量后还要进行测头补偿,数据量小,不能真实的反映实体的形状。
非接触式数据采集方法:主要运用光学原理进行数据的采集,主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。非接触式数据采集速度快、精度高,排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差,避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题,获得的密集点云信息量大、精度高,测头产生的光斑也可以做得很小,可以探测到一般机械测头难以测量的部位,最大限度地反映被测表面的真实形状。非接触式数据采集方法采用非接触式探头,由于没有力的作用,适用于测量柔软物体;非接触式探头取样率较高,在50次/秒到23000次/秒之间,适用于表面形状复杂,精度要求不特别高的未知曲面的测量,但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大,目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大,保持在10微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。
在使用当中,应根据不同的测量对象和测量目的,决定测量过程和测量方法。在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量;考虑测量成本且能满足要求的情况下,尽量采用接触式测量;对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量;对离散点的测量采用扫描式;对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。
2.2 数据采集硬件———测量机
目前实物逆向工程数据的获取,通常所采用的硬件主要为三坐标测量机。
三坐标测量机(Coordinate M easuring M achine,CM M)是20世纪60年代发展起来的一种高效新型精密测量设备。1959年,英国的Ferranti公司研制出世界上第一台功能比较完备的三坐标测量机,当时的测量方式是测头接触工件后,靠脚踏板来记录当前坐标值,然后使用计算器来计算元素间的位置关系。1964年,瑞士SIP公司开始使用软件来计算两点间的距离,开始了利用软件进行测量数据计算的时代。70年代初,德国ZEISS公司使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准,从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。随着计算机的飞速发展,测量机技术进入了CN C控制机时代,完成了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量,测量模式增加和完善了自学习功能,改善了人机界面,使用专门测量语言,提高了测量程序的开发效率。从90年代开始,随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展,产品的设计、制造和检测趋向一体化,这就对作为检测设备的三坐标测量机提出了更高的要求,从而提出了第三代测量机的概念。其特点是:具有与外界设备通讯的功能;具有与CA D系统直接对话的标准数据协议格式;硬件电路趋于集成化,并以计算机扩展卡的形式,成为计算机的大型外部设备。
目前世界上著名的生产三坐标测量机的公司有:英国的R enishaw公司、意大利的D EA公司、德国的Carl Ziess公司、日本的三丰公司以及美国的Brown&Sharp公司,这些公司在开发三坐标测量机的机械系统、数控系统的同时,着力开发具有数控仿形测量数字化功能的完整的测量规划软件,并能与CA D/CA M软件联接,编制数控加工指令。
几款测量机简介:
FA R O Laser Scan A rm三维激光扫描测量臂:是一款独特的测量设备。用户可以用测量臂的硬测头来精确采集点,再用激光扫描头获取所需的大量点云数据。设备也可与逆向工程软件如G eom agic,Polyworks,R apidform和其他第三方软件包一起使用。Laser Scan A rm适用于检测、逆向工程、快速成形、3D建模。此设备的特别功能是在扫描黑色和高反光材质时无需喷显影剂,提供了更好的表面扫描性能。
英国3D SCA N N ER S激三维光扫描测量系统:是柔性最好、操作最方便的高精度移动式三坐标测量和激光扫描系统,也是性能价格比最高的三坐标测量系统之一。集三坐标测量和激光扫描于一身,既可以作三维激光扫描,又可以直接作特征(如线、面、圆、锥等)。由于实际应用中绝大部分都需要将扫描(复杂曲面测量)和点接触测量(特征或边界线测量)结合使用,使得该系统成为最方便实用的扫描和测量系统。具有所有CIM CO R E产品柔性测量臂的突出优点,包括高精度、智能快速转换测头、可拆卸平衡杆系统、无限转动主轴(Infinite系列)、碳石墨纤维材料臂身、快速钳位安装机构、超轻量设计、不需调水平、对环境要求极低、可作在线测量等。
深圳市鑫磊镭瑞精密仪器有限公司开发的Laser-R E镭瑞系列三维激光扫描机:在国内最先推出的拥有完全自主知识产权的逆向工程专用扫描设备。
3 数据的处理和曲面的划分与重构
在逆向工程实施的过程中,包含了两项关键的技术:数据采集与处理(数字化技术)和曲面构造(建模技术)。数字化技术和建模技术需要应用逆向工程软件,逆向工程软件品牌包括Surfacer(Im ageware)、ICEM、Copy CA D、R apid Form等。逆向工程软件的演进可分为三个阶段。
目前,逆向工程数据的处理除了一些较为专业的逆向工程软件,如Surfacer、D elcam、Cim atron等,一些大型CA D软件也都为逆向工程提供了设计模块。例如Pro/E的ICEM Surf和Pro/SCA N TO O LS模块,可以接受有序点(测量线),也可以接受点云数据。
四大逆向工程软件简介:
Im ageware:由美国ED S公司出品,正被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件主要被应用于航空航天和汽车工业,因为这两个领域对空气动力学性能要求很高,在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构,制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能,然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果为止,如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。
G eom agic Studio:由美国R aindrop(雨滴)公司出品的逆向工程和三维检测软件G eom agic Studio可轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格,并可自动转换为N U R BS曲面。该软件也是除了Im ageware以外应用最为广泛的逆向工程软件。G eom agic Studio主要包括Q ualify、Shape、W rap、D ecim ate、Capture五个模块。
Copy CA D:是由英国D ELCA M公司出品的功能强大的逆向工程系统软件,它允许从已存在的零件或实体模型中产生三维CA D模型。该软件为来自数字化数据的CA D曲面的产生,提供了复杂的工具。Copy CA D能够接受来自坐标测量机床的数据,同时跟踪机床和激光扫描器。该软件系统可以完全控制曲面边界的选取,然后根据设定的公差能够自动产生光滑的多块曲面,同时,Copy CA D还能够确保在连接曲面之间的正切的连续性。
R apid Form:是韩国IN U S公司出品的全球四大逆向工程软件之一,R apid Form提供了新一代运算模式,可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面,使它成为3D Scan后处理之最佳化的接口。R apid Form也将使您的工作效率提升,使3D扫描设备的运用范围扩大,改善扫描品质。
4 重建CAD模型的检验与修正
在整个逆向工程中,产品的三位几何模型CA D重建是最关键、最复杂的环节。由于只有获得了产品的CA D模型我们才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计等。在进行模型重建之前,设计者不仅需要了解产品的几何特征和数据的特点等前期信息,而且需要了解结构分析、加工制作模具、快速成型等后续应用题目。目前使用的造型方法主要有:曲线拟合造型:用一个多项式的函数通过插值往逼近原始的数据,终极得到足够光滑的曲面。曲面片直接拟合造型:直接对丈量数据点进行曲面片拟合,获得曲面片经过过渡、混合、连接形成终极的曲面模型。点数据网格化网络化实体模型:通常是将数据点连接成三角面片,形成多面体实体模型。
目前,逆向工程技术已广泛应用于发动机整机、零部件的开发设计和零部件的改型设计中。如直喷柴油机机螺旋气道模型的反求,美国西南研究院通过对基本体素进行布尔运算,在Pro/E软件上实现了进气道的三维实体造型。国内多所大学都曾利用散乱的数据点进行曲面片的拼接,实现进气道的三维曲面造型。
5 结束语
以上结合逆向工程工作流程:数据的获取、数据的处理、曲面的划分与重构、重建CA D模型的检验与修正,简要论述了逆向工程技术的基本概念及要点,列举了部分的逆向工程设备和软件的应用。鉴于逆向工程是一门较新的高技术,无论是测量设备,还是应用软件都还存在一些不很完善的方面,能够熟练掌握、应用这门技术的技术人员还不是很多,希望本文的论述对逆向工程技术的普及有所帮助。可以预见到逆向工程技术在我国,将会有巨大的发展前景。
摘要：本文结合逆向工程工作流程,数据的获取、数据的处理、曲面的划分与重构、重建CAD模型的检验与修正,简要论述了逆向工程技术的基本概念及要点,列举了主要的逆向工程设备和软件的应用。
关键词：逆向工程,三点离散数据的获取,点云数据的处理,曲面的划分与重构,重建CAD模型的检验与修正
参考文献
[1]黄诚驹,李鄂琴,禹诚:《逆向工程项目式实训教程》,电子工业出版社,2004.9.
[2]王霄:《逆向工程技术及其应用》,化学工业出版社,2004.9.