高等數學在材料專業中的應用

2022-02-26 23:41:56 字數 2170 閱讀 1129

班級:材料108班

姓名:魏凱豔

學號:73

高等數學課程在各級各類學校的地位都是一門公共基礎課程,承擔著提高學生文化素質和為專業服務的雙重任務。筆者認為,這兩重目的應該處於乙個並列的地位,以前過分強調前者不對,現在如果純粹強調後者也會走入一條死胡同,數學本身的特點決定了這一點。數學的應用是一種最廣泛意義上的應用,日本數學教育家公尺三國藏曾指出「數學精神和數學思想方法」將長期在學生的生活和工作中發揮作用。

對於職業技術學院的學生來說,高等數學課程既為專業學習提供語言和工具,同時也是增長知識,提高素質一條重要途徑。狹隘的實用主義思想之下,勢必會把那些所謂有用的知識簡單羅列呈現給學生,期望學生盡快掌握它,應用它,高等數學知識抽象而聯絡緊密,要做到這一點實屬不易。另外,數學知識的應用扎根於它最初的發生發展過程之中,也就是說,絕大分數學知識最初的發生發展就是因為實際的需要,所以用適當的方式展示數學知識的本質和形成過程是必要的,證明定理就是一種有效的途徑。

高等數學在材料專業中也佔據著很高的地位,是學習材料專業的學生必修的一門課程。

材料專業知識表面上看起來是由獨立的內容形成,有系統的知識體系,但仔細研究,不難發現這些專業理論知識很多都是和數學知識相聯絡的,特別是應用數學,沒有數學做為有利工具,很多專業方面的問題根本無從解決。比如機械工程中機械零件的強度計算、齒輪穿動與帶傳動、工廠管理計算中的切削用量計算、生產成本的計算等都需要數學的幫助。隨著計算機技術的不斷發展,功能強大的數學軟體,漸漸替代了傳統數學在工程問題中的應用。

技術的發展日新月異,面對未來資訊時代,技術難度的加深沒有計算機的幫助我們寸步難行而電子計算機用於解決實際問題的核心技術 —軟體技術本質上不過是數學原理的 「程式化」而已這也需要你的數學能力 。

淺舉二例,基礎數學在材料專業機械設計中的應用:

一、勾股定理的運用

直角三角形中斜邊平方等於兩直角邊之和,這就是勾股定理。勾股定理在幾何中運用廣泛,幫助我們解決很多幾何圖形的問題,當然,在機械專業中很多零部件的平面圖也都是幾何圖形構成,當然也離不開勾股定理的運用。

例:在直徑d=120mm的軸上銑平面,若銑削的背吃刀量(切削深度)ap=20mm,問此平面寬x ?

分析:每一道應用計算題看著都很複雜,因為實際影象的影響會給學生解答問題造成很大的困難,但實際上每一道應用題都可以抽象出理論數學題,這樣會大大降低解題的難度。就拿本題來說,不要單純的看圖來影響自己,從圖中把自己想要的已知找到,然後進一步分析。

求平面寬看起來與題中給的圓似乎沒有多大關係,但從圓的性質來分析,圓的直徑會將和它垂直的弦一分為二,而平面寬恰好和圖中的弦長度相同,因此x=2bc,進而將求寬轉化成求bc的長度。而bc正好是直角obc的一條直角邊,根據勾股定理可將其求出。(解略)

二、三角函式的運用:

直角三角形中邊與角的關係,即三角函式關係,;;.

三角函式的基礎知識看起來很簡單,但是性質和應用卻非常廣泛,尤其在機械工業中求工件的尺寸和角度.

例:如圖所示v型導軌,v型角度為,槽下底寬為36mm,兩底垂直距離為17mm,cd=1mm試求槽底x?

分析:本題是三角函式的典型應用,從圖形中觀察槽底和任何三角形都沒有關聯,很難找到解題的點,但通過觀察會發現ce=bf,而bf=af-ab,af是已知的,ab便成了解這道題的關鍵。而恰巧ab邊在rt中,同時根據v型導軌的弧度可知道=,bc邊也可以通過已知求出,所以問題就轉化成通過直角三角形的三角函式求其中一條直角邊。

(解略)

乙個工程技術人員面臨的實際問題的原貌並不以簡化或抽象的形式出現,必須經過細緻深人的分析,合理的抽象概括選用合適的數學工具才能轉化為清晰的數學模型。簡言之,就是要建立合適的數學模型。因為數學模型的好壞常常是解決問題成敗的關鍵所在。

數學建模能力需要兩方面的知識。一是專業知識的精通,哪些條件可以忽略,哪些條件不可少,通過專業知識進行透徹的分析;二是數學方法掌握是否透徹同樣乙個問題是用線性方程還是用非線性方程,是以概率描述還是尋找統計規律或者使用模糊理論等。描述問題的數學方法是否選取的恰當,這不僅要求對方法本身特點有正確的了解,還需要你所具有的對問題的歸納抽象的數學素質。

因為有了計算機很多時候的計算直接使用軟體進行,此時需要我們提供原始資料。對同乙個問題不同的人會提出不全相同的原始資料顯然計算結果也是不相同的 。那麼哪乙個結果更適合實際問題呢?

如果你比較熟悉這種計算方法就會知道怎樣取原始資料更有利於計算結果的準確性。。因此我們說使用什麼計算方法就要對這種方法有深人的了解這樣使用起來才能得心應手效率更高。

綜上,可以看到在材料專業機械設計方面的很多專業問題都離不開數學的幫助。工欲善其事必先利其器。

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