模态计算

关键词： 数值 有限元 模拟 应用

模态计算（精选八篇）

模态计算 篇1

有限元数值模拟作为一种评估部件强度及固有频率的手段, 已经在各行各业得到了非常广泛的应用, 应用有限元数值模拟不仅可以在计算机里面迅速建立模型、模拟各种工作情况, 而且可以大大缩短研发周期, 减少新设计样品的试验, 极大地提高了新产品研发的效率。

1 新型马达底座的受力情况分析计算[1]

一侧制动器的制动力矩:

由于马达制动力而产生的支反力计算:

2 计算工况

2.1 工况1:轿厢跳动工况[2]:

() 轿厢侧绳头支反力:

(2) 对重侧绳头支反力:

(3) 马达底座隔振垫的总载荷:

2.2 工况2:紧急制动工况[2]:

(1) 轿厢侧绳头支反力:

(2) 对重侧绳头支反力:

(3) 马达底座隔振垫的总载荷:

2.3 工况3:马达底座自然频率计算工况[2]

仅在重力作用下。

3 有限元模型及边界条件

3.1 有限元模型

有限元模型在ANSYS里进行生成, 共有实体单元82 046个, 161 677个节点。在接触处按实际情况生成接触, 共58个接触对, 焊接的地方生成为“bonded”接触。通过初步试算, 在应力集中的地方生成了细化网格, 计算中使用了大变形静态非线性求解器。如图2~5所示。

为了准确模仿马达底座的真实约束情况, 在左侧限制了接触处的X和Z方向位移自由度, 在右侧限制了接触线Y方向的位移自由度 (为了防止约束面或体而产生过约束, 这里采取了约束接触处线的方式) 。

3.2 计算结果

工况一:跳动工况。

如图6、图7所示, 大部分区域的应力水平低于130 MPa, 只有焊缝的地方存在局部应力集中 (材料:Q235) , 最大变形约为2.347 mm, 发生在立柱上端。在该工况下, 焊缝处出现了局部应力集中, 局部应力大于材料的屈服极限, 因此有部分焊接材料会发生永久变形。另外焊缝的作用主要是固定底座的位置, 下面有槽钢支撑, 因此底座没有坠落的风险 (焊缝处发生应力集中的原因主要是, 顶面槽钢的刚度和支撑槽钢不一致, 当载荷积压槽钢时, 槽钢试图在横向发生变形, 但是焊缝的存在阻止了槽钢的变形, 因此焊缝处发生了应力集中) 。

工况二:紧急制动。

计算结果如图8、图9所示。

除了焊缝局部应力大以外, 其它地方应力水平低于90 MPa。

马达底座最大变形为2.245 mm, 发生在立柱上部。变形结果如图10所示。

工况三:仅在重力作用下自然频率的计算。

对于MX10马达:固有转速范围是:v=1 m/s, 1.5 m/s, 2 m/s

由于马达机械偏心而产生的振动频率:

对于MX10类型马达, 由于转子转动而产生的电频率是:

表1是计算得到的1~10阶自然频率值。

最低阶频率是46.016 Hz, 说明马达底座的自然频率远远高于马达的机械和电频率, 发生共振的可能性很小。

4 结论

通过对马达底座在跳动和紧急制动工况下的有限元计算模拟以及重力作用下实际自然频率的预估, 发现了马达底座设计中的薄弱环节, 并进一步分析了发生风险的可能性。

摘要：针对新型马达底座, 建立了三维虚拟模型, 按照EN81和GB7588等标准以及公司内部计算工况要求, 通过有限元方法计算了马达底座在不同工况下的强度, 最后为了防止马达底座和马达转动之间产生共振, 进一步计算了马达底座的固有频率。

关键词：有限单元法,马达底座,强度计算,固有频率

参考文献

[1]GB/7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].

模态计算 篇2

现代汽车绝大多数都具有作为整车骨架的车架，其功用是支承连接汽车的各部件，并承受来自车内外的各种载荷。车架是整个汽车的基体，农用轻型载重汽车的绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的。因此，车架的性能在整车设计中就显得尤为重要。

1.利用ANSYS对整个车架结构进行计算和分析

1.1车架模型的网格划分

车架有限元接触分析的分析对象是车架在三维实体模型的基础上，通过单元属性定义、网格划分、摩擦接触单元、定义边界条件和施加载荷等前处理过程得到的三维模型。车架的有限元模型可以作如下简化：

（1）包括驾驶员在内的驾驶室重量平均分布在驾驶室与车架相接触的面积上；货箱质量及货箱载重量均布在货箱与车架相接触的面积上；发动机、离合器与变速器重量均匀分布在发动机、离合器与变速器与其支架相接触的平面上。

（2）不考虑钢板弹簧对车架的作用。

（3）忽略受载较小和对结构受力影响甚微的微小特征，如小孔、小半径的圆倒角。

根据以上假设，利用ProE软件与ANSYS软件的接口将建立好的三维模型导入到ANSYS软件中得到相对应的车架有限元模型，选用20节点实体单元划分的网格。划分网格时应注意先将车架结构进行网格划分，然后再将铆钉进行网格划分。以此得到比较满意的网格。

放大网格模型的一部分以看清楚单元。由于结构对称，载荷分布也基本上对称，故取纵向对称的二分之一模型来计算，梁选用的是20节点实体单元Solid186单元，铆钉选用的是20节点实体单元Solid95单元，采用智能网格划分后，车架包括铆钉在内总的节点数为115871，单元数为56189。将整个车架视为一个整体零件时，采用20节点实体单元Solid186单元且同样采用智能网格划分，总的节点数为104777，单元数为53047。

1.2加摩擦接触单元

网格划分后，下一步工作就是加摩擦接触元，在板与板之间加摩擦接触元的同时，在铆钉孔的圆柱面与铆钉的圆柱面之间以及铆钉帽与板接触的圆环面与圆环面之间也加上摩擦接触元。由于摩擦接触单元的节点就是原实体单元的节点，所以加上摩擦接触元后整体结构的总节点数目不会增加，总体自由度数目也没有增加，但是单元的总数目增加了许多。增加的摩擦接触单元数为30319，总的单元数增加到86508。车架中梁材料的弹性模量E=204GPa，泊松比μ=0.3；铆钉材料的弹性模量E=200GPa，泊松比μ=0.28。将整个车架视为一个整体零件时，车架材料的弹性模量全部取为E=204GPa，泊松比μ=0.3。

1.3车架模型的加载与边界条件的处理

加上摩擦接触元后，再进行加载与边界条件处理。从车架实际结构来看，车架的约束来自于前后钢板弹簧和与钢板弹簧相连的车轴、轮胎及地面。因此，车架可以在不同的约束条件下建立计算模型。如，以地面作为约束，以轮胎与地面之间接触点作为约束点，或以车轴、轮胎作为约束，以钢板弹簧与车轴、轮胎的连接点作为约束点等。由于在工程实际中，主要考虑的是铅垂位移，所以主要讨论铅垂方向的位移约束。

1.4车架的两种算法求解及结果分析

求解过程是计算机自动执行的，对二分之一车架模型的接触法求解计算机需近2小时，才能算出结果。而将整个车架视为一个整体零件时，计算机只需20分钟左右，即可算出结果。

图1和图2分别为接触法求解的车架总合应力和最大变形;图3和图4分别为将整个车架视为一个整体零件时，车架的总合应力和最大变形。

从这些图中可以看到，总合应力的最大值和挠度的最大值都发生在弯横梁a与第3横梁之间的纵梁上A处，因为该处的弯矩最大。

从图中可以看到，、两种算法的总合应力和变形的趋势大体相同，不同的是，接触算法的总合应力和变形相对来说都要大些。另外参照图3，第4横梁与纵梁连接的B点处总合应力也比较大，由于该处弯矩较大且铆接处存在一定程度的应力集中。所以，铆钉的铆接质量对车架结构来说也是非常重要的。

图1　车架的总合应力 图2　车架的变形

图3　车架的总合应力 图4　车架的变形

在弯横梁a与第3横梁之间的纵梁段处应力比较集中，变形也比较大，说明这里是车架的薄弱环节。如果在纵梁的这个地方用另一加强板来加强，车架会有更高的强度。

从节省材料和减轻重量的角度来说，应当进一步优化车架结构。可在前后轴跨距基本确定的情况下，合理地安排载荷的分布，如将载荷尽量靠近前后轴;经济地确定各梁截面形状和截面尺寸，改变梁截面的惯性矩，尽可能满足各处等强度和等扭转刚度的要求，以达到充分利用材料、降低重量的目的。

2.车架的模态分析

2.1车架的模态分析

模态分析技术是动力学分析的现代方法和手段。随着人们对工程产品的设计提出了越来越高的要求，在许多工程领域都引入了模态分析技术，如车辆的乘坐舒适性、噪声控制、产品轻量化设计的疲劳问题等，因此，模态分析技术的应用领域日益扩大，并成为动力学分析中不可缺少的手段。

车架是承受来自车内外的各种载荷的主要结构，是整个汽车的基体，汽车的绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置的。因此，车架除了必须具有足够的强度与适合的刚度以及质量尽可能小以外，同时还要求其在振动等方面具有良好的性能。因此，对车架进行模态分析是非常有必要的，模态分析不但是动力学分析的手段和基础，同时又可据此直接对车架结构的设计进行评价。

由于自由度过高，用接触法对车架进行模态分析存在一定的困难，所以可以先利用接触法的应力和变形计算结果设计好车架，然后，再将车架结构作为一个整体来进行模态分析，或者采用子结构的方法，分析各子结构而后进行模态综合。

对车架结构的动态特性影响大的是较低的前几阶振形，高阶振形对结构的动态特性影响很小。图中车架振形应尽量光滑，避免有突变。从以上的前四阶振形可以看出，在弯横梁前后处的纵梁变形较大，而且弯横梁在前后方向发生了一定角度的转动。因此，弯横梁前后处纵梁段的强度和刚度需加强，并且弯横梁与纵梁的连接刚度需加强。

2.2车架的动态性能分析

动态的设计与分析方法是现代的设计方法之一，它强调从结构的整体考虑问题，在性能校核中考虑了振动的因素。通过模态试验和有限元动态分析提供的信息，可以研究汽车零部件或整车的振动情况，从而改进和提高汽车产品的质量。汽车车架受到来自路面的激励而产生振动，如果某些结构设计得不合理，由于振动产生的弯曲、扭转等变形，将会造成某些部件疲劳破坏，甚至断裂。所以振动不仅影响汽车的平顺性，还将影响汽车的使用寿命。

所以，设计中除了要有足够的强度和适合的刚度外，合理的振动特性也是十分重要的。设计车架时，应尽量使其模态频率错开载荷的激振频率，以避免引起共振。车架弹性模态频率也应尽量避开发动机经常工作的频率范围。对车架进行合理的动态特性分析可以达到控制振动与噪声的目的。

模态计算 篇3

曲轴是发动机系统最重要、受载荷最大、价格最昂贵的零部件之一, 它对发动机的NVH性能有着重要的影响。发动机工作过程中, 曲轴受到复杂周期性交变载荷的作用, 导致曲轴发生横向、纵向以及扭转振动, 引起曲轴产生弯曲与扭曲变形, 而且这在一定程度上也影响了与曲轴相连的零部件的运动和载荷情况。 当激励力的频率接近曲轴的固有频率时, 曲轴易发生共振。共振将导致曲轴过早地出现扭转疲劳破坏和弯曲疲劳破坏。因此, 为了便于后续曲轴的结构优化设计以及避免共振, 需要对曲轴的自由模态进行分析。

1自由模态分析的有限元基础理论

用自由模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数［１］。对于小阻尼机构的线性系统, 根据振动理论可知, 其振动微分方程为:

其中:[M], [C], [K]分别为质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵;, {X}分别为加速度向量、速度向量和位移向量;{F (t) }为外载荷向量。

在自由模态分析过程中, 结构阻尼较小, 对结构的固有频率与振型影响微弱。因此, 振动微分方程可简化为:

式 (2) 的特征方程为:

其中:ω 为系统的角频率。

因此, 实际上对固有频率和振型的求解问题就是求解矩阵特征值和特征向量{X}的解。

2建立曲轴模型

6V150型发动机曲轴的主要尺寸参数如表1所示。

mm

2.1建立曲轴三维模型

对曲轴进行模态分析之前, 需要建立曲轴的三维实体模型。曲轴的结构比较复杂, 在ANSYS中对其进行三维建模相当繁琐, 因此, 选用Pro/E软件来建立6V150发动机曲轴实体模型。根据比例为1∶1的曲轴二维图, 在Pro/E中先建立一个单拐模型, 再通过复制、旋转、平移、合并, 形成曲轴主体;最后, 将主体模型与前、后端模型合并组成完整的6V150发动机曲轴模型, 如图1所示。

曲轴实际结构中有较多的小圆角、倒角和细油孔, 这些结构对于曲轴的自由模态分析影响不大。为了减少建模和求解时间, 在保证有限元网格化与实体结构一致以及保证求解精度的前提下, 建模中忽略了小圆角、倒角、细油孔、螺纹孔、中心孔及定位孔这些尺寸较小的特征, 从而简化了曲轴三维模型。

2.2建立曲轴有限元模型

曲轴作为形状不规则的长轴类零件, 结构复杂, 所以对其进行自由模态分析时必须选取整体作为研究对象［２］。

将Pro/E中建好的曲轴模型保存为IGES格式文件, 再将其导入ANSYS中。根据表2, 定义曲轴的单元类型、材料性能、网格划分。

网格划分后, 曲轴的节点总数为71 378个, 单元总数为45 853个, 其有限元模型如图2所示。

3曲轴的自由模态分析

发动机运转过程中, 为了避免发生共振问题, 需要计算研究曲轴的固有频率和振型。本文采用自由模态分析方法, 不附加任何约束和外载荷来计算曲轴的自由模态［３－５］。通常, 发动机共振较容易在低阶次频率处发生, 因此, 本文在求解曲轴自由模态时, 只将模态扩展到前16阶谐次, 并获取其相应频率和振型。

3.1曲轴固有频率

本文中利用ANSYS中的BlockLanczos法计算出曲轴的前16阶模态, 前6阶模态的固有频率几乎为0, 为刚体模态。因此, 真正有意义的模态是第7阶~ 16阶模态, 提取前10阶非零模态的固有频率如表3所示。

Hz

3.2曲轴振型图分析

根据表3的固有频率列举其相应前10阶振型图, 如图3~图12所示。

由图3~12的振型图可知, 曲轴的1阶振型为YOZ平面内的一弯振动, 2阶振型为XOZ平面内的一弯振动, 3阶振型为XOZ平面内的二弯振动, 4阶振型为Z向伸缩及轴向扭转振动, 5阶振型为YOZ平面内的二弯及扭转振动, 后5阶振型均为弯曲扭转振动。通过对曲轴振型的连续动画显示可知, 6V150发动机曲轴在振动时, 弯曲变形和扭转变形频繁出现。 伴随固有频率逐阶增加, 曲轴出现危险振型 (弯曲变形和扭转变形的叠加) 的概率也逐渐增大, 最终导致像第10阶振型类似的严重扭曲变形破坏。对振型图进行分析, 可以发现曲轴端部受到较大的扭转变形, 而且由于曲轴整体弯曲变形的影响, 可以预测曲轴端部的主轴承将承受很大的交变载荷。为了避免曲轴工作时出现异常, 应该在曲轴端部选用刚度和强度较大的轴承。 通过对振型图的观察, 容易发现曲柄臂和主轴颈、连杆轴颈相连处受力相当集中, 变形很明显, 是曲轴变形的最大部位, 因此, 在对曲轴结构的设计过程中应该对曲柄臂的设计参数进行全面考虑, 选择恰当的过渡圆角大小。

4结论

(1) 使用Pro/E和ANSYS软件相结合, 对6V150发动机曲轴进行了三维实体建模和有限元建模。在建模过程中忽略了模型的细小特征, 简化了模型, 从而减少了建模和计算工作量。

(2) 在ANSYS中对曲轴进行自由模态分析, 通过选用Block Lanczos法计算了曲轴前16阶的固有频率和模态, 并提取了前10阶非零固有频率对应的振型图。

(3) 对前10阶提取的振型图进行分析, 可知曲轴在低阶频率下的变形主要为弯曲变形;随着频率递增, 曲轴大部分以弯曲扭转叠加变形为主, 变形最严重的地方在曲柄臂和主轴颈、连杆轴颈的连接处。

(4) 利用自由模态分析获得6V150发动机曲轴的固有频率和振型, 可以预测曲轴发生共振的可能性以及工作中出现变形破坏的部位, 为曲轴的结构优化设计和避振提供了参考依据。

参考文献

[1]朱发新, 林少芬, 陈跃坡.船舶柴油机曲轴的模态分析[J].船舶工程, 2008 (1) :23-26.

[2]范校尉, 樊文欣.基于ANSYS的R6105柴油机曲轴的模态分析[J].机械设计与制造, 2010 (11) :37-38.

[3]樊晓霞, 张建斌, 李海刚.基于ANSYS的六缸柴油机曲轴的模态分析[J].机械设计与制造, 2008 (9) :107-108.

[4]徐兆华, 崔志琴, 张腾.基于ANSYS的6300柴油机曲轴的模态分析[J].煤矿机械, 2012 (2) :102-103.

多模态教材设计的比较研究* 篇4

为了发展学生的多模态表意潜势，本研究拟提出多模态教材的设计框架。首先，选取在英语教学中广泛采用的三个版本的多模态教材，分析对于发展学生表意潜势最有效的教材设计维度。本研究基于多元识读教学法，从语境的教学目标、设计者的修辞立场、选择的表意资源及其相互协同及整合的语法及媒体分布、练习的设计四个角度对三套教材进行分析，探索基于多元识读教学法的多模态教材设计框架，包括情景语境、体裁及教学目标所决定的话语、模态的协作及整合语法到立体平台的教材分布体系。教材设计是系统的设计，在整个教学系统的设计中其他相关因素也应该纳入考虑，本研究只是选取教材设计的本体参数，在后续研究中有待实证研究与全面研究。

多元识读教学法  教材设计  表意潜势  多模态

一、教材设计多模态的原因浅析

后工业时代，传统的手写语言作为表意资源的一种模式将成为可视的、可听的、空间及其他表意模式的一部分。语言以及其他表意资源是动态的，会因为资源使用者的各种不同文化目的而得以重新建构[1]。因此，教材的设计必须为学生提供接触及应用新技术的机会，因此设计教材就是设计学生需要发展的表意资源及表意潜势，就是设计社会实践。教材的设计需要发展学生表达、协商的能力及在未来工作环境中所需要的批判性思维能力，即发展学生的多元识读能力或者多语言能力。

对于多模态教材编写的研究，国内外学者涉猎不多，国外学者多关注教材设计中所选模态之间协同作用的研究，如Numanoglu和Bayir对教材编写的所有因素进行了讨论，并提出了48项视觉设计编写原则[2]。Crestani和Melucci侧重研究超文本教材的编写原则及技术处理[3]。Luik和Mikk探讨了如何用电子教材来教不同水平的学生学习知识[4]。国内学者更多是从现象着手进行研究，如探讨外语教学的多媒体化、网络化、超文本化和立体开放化的特点[5];探讨多模态教材与学生自主学习培养的研究，多模态教材下教学法的探讨[6]。这些研究都没有系统化地探讨多模态教材的设计。

二、多元识读教学法

多元识读能力是对多元化表意模态及其相互协同作用及整合语法的识读能力。模态协同及整合的语法是对意义建构的描述，是关于当前媒体文本及电子多媒体文本不同意义的建构过程。对模态协同的源语言的识读能力意味着分辨及解释文本间的不同性，同时能把这些文本的不同性与文本所处的文化及情景语境相联系。

多元识读能力教学法认为，设计的模式包括可用资源的设计（Available Design）、设计过程（the Designing）及再设计（the Redesigned）。而设计的层次（The designing strata）包括话语（Discourse）、设计（Design）、生产（Production）及分布（Distribution）[7]。话语是表达的意义面，意义的表达面，是连接意义与表达的中间桥梁;设计是对意义的实现，是对模态的选择;生产是从模态到媒体的选择过程;而分布是对具体媒体实体的选择。

三、多模态教材设计的比较研究

多元识读能力的四种方法包括：情景训练（situated practice）、总体指导（overt instruction）、批评性框定（critical framing）及转换性训练（transformed practice）[7]。英语教学应该以发展学生的英语综合应用能力尤其是听与说的能力为目标，从而保证学习者在未来工作交际中通过说与写能够有效交流信息，同时，提升他们自主学习的能力及文化素质，满足国家发展及社会交际需求。基于多元识读教学法，本研究对多模态教材设计的研究参数包括：基于语境的教学目标、设计者的修辞立场、可用的表意资源及其相互协同及整合的语法及媒体分布、练习的设计。本研究选取当前有代表性的三套多模态教材：《英语（新目标）—Go for it！》《英语》（新标准）及《先锋英语》。

1.基于语境的教学目标

《英语（新目标）—Go for it！》[8]是由英语课程教材研究开发中心与美国圣智学习出版公司共同开发，采用Task-Based Language Teaching模式，融汇话题，交际功能和语言结构，形成了一套循序渐进的生活化的学习程序。教学目标为有效促进学生英语语法及词汇知识、语言的综合运用能力及综合文化素养的培养。《英语》（新标准）[9]以学习者掌握语言的“人文性”与“工具性”、形成内化的语言能力;同时，坚持“题材-功能-结构-任务”的编写原则，培养学生用英语进行恰当交流、获取信息机处理信息的能力、用英语思维的能力及文化意识及跨文化交际的能力。《先锋英语》[10]坚持“通过项目实践掌握核心词汇、系统讲解语法、注重写作技能的培养、鼓励自主学习”的设计理念。可以看出，三套教材在英语习得中尊重语言习得的基本规律，根据学习者的语言层次在相同的宏观教学目标下根据教学要求设定具体的教学目标。

2.设计者的修辞立场

教学内容不仅包括教授知识和理论，还应该有提高学生技能、能力和素质等方面的考虑，即Kress & van Leeuven[1]所说的“修辞/认识立场”（rhetorical/epistemological position）。修辞立场包括教材权威型、知识获取型、技能训练型、经历体验型和资源发展型。《英语（新目标）—Go for it！》在教材编写理念上包括“基于主题”、“突出技能”、“基于研究”及“强调自主”，在强调科学素质的编写理念指导下，体现设计者对于教材的权威性尊重，任务教学法的采用体现设计者对于学习者科学素质培养过程中体验经历及发展资源的设计原则。《英语》（新标准）“在教材内容、教学过程的安排中，注重教师的主导作用与师生的互动交流，从而实现在教师的启发与指导下，学生积极地、富有创造性地学习”，其教学思想体现了教材设计者对五种设计立场的融合。《先锋英语》教材提供详尽的教学指导，按照分类原则具体安排教学活动、发展教学技能、进行创造性教学，因此可以看出在修辞立场上教材设计者把教材作为学习者技能训练的与经历体验的媒介。endprint

3.可用的表意资源及其相互协同及整合的语法及媒体分布

三本教材都能够调用当前科技水平下可用的表意资源，在教材设计中涵盖从语言到可视的、可听的、手势的、空间的及多模态的表意资源;在模态协同及整合作用上都能够运用当前关于多模态作用语法的最新研究成果，培养学生用多模态表达意义的能力，从而培养学生多模态表意潜势。《英语（新目标）—Go for it！》及《英语》（新标准）作为中学阶段的教材，考虑到教学可用资源的不平衡性分布，媒体分布上有纸质教材、课文音频及在线资源等媒体分布形式;《先锋英语》在媒体分布上有纸质平面教材、学习硬盘及网络学习资源等媒体分布形式。

4.练习设计

《英语（新目标）—Go for it！》在练习设计上强调与教学目标相一致、语言内容讲解与知识的扩展与语言综合运用相结合;同时突出学习的自主性，通过设计Self Check部分，检测学生语言知识的掌握情况。《英语》（新标准）的练习设计注重交际能力的培养，改革传统语言练习，采用词汇搭配、句型操练等形式，从而培养学生得体与熟练的交际能力。《先锋英语》通过情景训练模块设置语言任务，实现语言知识向语言能力的转换。

四、多模态教材设计的框架探索

系统功能语言学的系统思想与分层思想认为，文化语境与情景语境决定意义，体裁与设计者的立场是其具体体现;语境、体裁及设计者的立场选择最终决定了教学目标。在教材设计中，设计者首先应该根据语境及体裁及立场设计相应的宏观教学目标、微观教学目标及具体的阶段性目标[11];宏观目标受制于宏观的文化语境与情景语境，社会的发展需求、所处的教学阶段及学科发展状况都是其设计参数;对于教材设计则是体现为发展学生的意义潜势;微观的或者局部的教学目标则是某一学科线性知识结构中某一阶段的教学目标;而具体的教学目标则是某个教学语境中具体的教学目标。从宏观到微观到具体教学目标是一个从上到下实现的过程，也是一个从下到上体现的过程。教学目标是教学模态选择及教学资源分布的决定性因素。

设计了宏观与微观的教学目标在一定范围内也选择了教学模态及练习的设计[12]。对可用资源模态的选择与调用上，应该把模态协同及语法整合纳入考虑;模态间的共性原则，如协同性、多维性、共时性、动态性、链接性及网络性;分类原则中尤其是电子教材的模态协作化、模态分配分类化及超文本化、个性化、协作化、模块化及纲要化;模态选择应该坚持有效原则、适配原则和经济原则[13]。同时，多模态教材的设计也应该随着对模态协同作用及整合语法研究的基础上不断发展，以培养学生多元识读能力，发展学生的多模态表意潜势。

对于媒体实体分布的设计，应该坚持便捷性、丰富性、实效性的原则。平面媒体设计应该与电子媒体形式上相协调，保证应用的便捷性;内容上相补充，充分调用不同模态资源保证设计的丰富性;同时，网络资源设计切忌流于形式。多数的教材编写者及出版者会设计与平面教材相配套的各种网络平台及网络资源，但是，其实效性令人质疑。只有把网络资源的应用设计贯穿于教学目标的设计、课堂话语的设计及评估阶段才能真正保证其有效性。

五、讨论

教材的设计体现了设计的三个过程及设计的四个层次，同时这也是系统功能语言学系统思想在教学领域的体现，是一个从社会语境（教学理念）到具体的教学语境（教学目标）的过程;同时，教材的设计原则首先应该考虑事件的参与者，即教材使用者的教师及学习者因素。其次，在教材设计的原则中建构评估体系也是很重要的一个维度。再次，随着其他模态资源的发展，表意资源的多元化及便捷性特点越来越突出，各模态间的协调与整合原则随着各模态及模态间作用的研究而发生变化，因此，多模态教材设计是一个跨学科甚至是超学科的动态研究课题。

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参考文献

[1] Kress，G.& Van Leeuwen，T.Multimodal Discourse：The Modes and Media of Contemporary Communication.London：Edward Armold，2001.

[2] Numanoglu G & Bayir S.Evaluation of information and communication technology textbooks according to principles of visual design.Social and Behavioral Sciences，2009（1）.

[3] Crestani F & Melucci M. Automatic construction of hypertexts for self referencing： The Hyper-TextBook project. Information Systems，2003（28）.

[4] Luik P & Mikk J.What is important in electronic textbooks for students of different achievement levels. Computers & Education，2008（50）.

[5] 胡壮麟.教育科学版高中英语教材编写思路分析.基础教育课程，2006（3）.

[6] 张淑杰，彭翠平.以多元识读能力为导向的课程设计.教学与管理，2014（8）.

[7] The New London Group.A Pedagogy of Multiliteracies： Designing Social Futures. London：Routledge，1996.

[8] 刘道义.英语（新目标）—Go for it！.北京：人民教育出版社，2007.

[9] 陈琳& Simon Greenall.英语（新标准）.北京：外语教学与研究出版社，2005.

[10] David Albery &战菊.先锋英语.北京：高等教育出版社，2012.

[11] 张德禄.论多模态话语设计.山东外语教学，2012（1）.

[12] 张德禄.多模态话语模态的协同及在外语教学中的体现.外语学刊，2010（2）.

[13] 张德禄，张淑杰.多模态性外语教材编写原则探索.外语界，2010（5）.

[作者：张淑杰（1976-），女，山东青岛人，中国石油大学（华东）文学院讲师，硕士;范靓（1980-），女，山东青岛人，中国石油大学（华东）文学院讲师，硕士。]

模态计算 篇5

本研究采取定量和定性相结合的研究方法。本研究基于一次时长为40分钟的电子语音导航 (从北京外国语大学小东门至国家图书馆, 约2.2公里的路程) , 获取的材料包括15张截图和15条语音转录, 共分为4个阶段, 6个步骤, 15个事件。4个阶段包括导航开始时、导航进行时、错误警示时和导航结束时;6个步骤包括开始开始导航、导航进行、错误警示、重新导航提醒、继续导航、结束导航;15个事件由15副截图呈现。所有的阶段和步骤划分成三类交际事件类型, 即开始结束类、错误警示类和导航进行类。

一、电子语音导航中模态间的选择和组合关系

特定的交际意义由特定的模态“语法”来体现。在电子语音导航的交际目标是引导使用者的行程, 最终到达目的地, 在实现这一具体交际目标的过程中, 导航系统将对使用者的起点、终点、距离和方向以及所需时间进行通报, 并对使用者发出指示, 完成交际任务。电子语音导航中模态间的关系处于动态变化中, 具体如表1所示:

总的来说, 以上关系主要有三点:1.为了完成交际目标, 导航过程中包括多种交际事件, 多种模态随着语篇的互动性, 其关系也呈动态变化;2.不同的交际目标需要不同的模态作为主要模态, 即被强化突出, 如在开始、结束提醒时, 使用者只需要知道“开始或结束”的事实, 因此通过语音提醒, 即可达到目标, 而在错误警示时, 使用者除了要知道偏离路线的事实, 更需要知道“如何偏离”, 因此需要通过视觉模态, 即红色弧线和箭头指示, 既能吸引注意力, 同时也能提供准确的事实和信息;3.在导航进行中, 需要听觉模态和视觉模态共同协调表达信息, 因为使用者既需要语音提示, 更加快捷地接受信息, 也需要图示, 准确地接受信息。

二、电子语音导航多模态语篇的表意特征

宏观来看, 导航语篇中多模态关系处于变化中, 为了一定的交际需要, 进行适应性的资源配置和整合。微观来看, 在形式层面, 每一种模态的资源通过“词汇语法系统”表意。媒体层面是语篇最终呈现出来的物质形式 (张德禄, 2009) , 在电子导航语篇中, 使用者一方面听到语音提示, 一方面看到地图, 因此, 在媒体层面主要是为语言和视觉图示信息两方面。

(一) 语言模态

1.物质过程、陈述语气、无标记主语+限定成分+剩余成分: (1) 行程导向开始; (2) 您已到达目的地; (3) 行程引导结束; (4) 您已偏离航线。

2.物质过程、祈使语气+陈述语气、标记主语+限定成分+剩余成分: (5) 沿民族大学西路向魏公村小区15号楼出发。

(二) 视觉模态

资源 (图标、箭头、线条、其他) 所表现的意义为:再现意义——动作过程;互动意义——参与者为无生命的物体, 提供情态, 前景色为蓝色、绿色、红色, 饱和度高, 明艳, 背景色为黑色、灰色、白色;构图意义—当前所指地点处于前景 (取景) , 被置于中心 (信息值) , 被放大 (显著性) 。

这些小句在概念意义上均是物质过程, 动词分别是“开始”“到达”“结束”, 表示对导航阶段的描述和通报。导航系统使用的是陈述语气, 信息结构都是无标记主语+限定成分+剩余部分, 使被表达的信息显得直接客观, 即简洁明了地给使用者提供信息:导航已经开始 (结束) 。在第二类“错误警示”中, 导航系统使用的语句为“您已偏离错误航线”。这一小句表达物质过程, 动词为“偏离”, 使用陈述语气, 反映客观事实。原本是一个“严重”的警示过程, 需要引起使用者的高度重视, 但却使用陈述语气, 同样是并用“您”这一礼貌称呼做主语, 反映了导航语言友好的特点, 而视觉模态中有明艳的红色弧线和蓝色箭头, 色彩饱和度极高, 而红色通常用来表达危险、警示不利情况等, 容易引起使用者的注意力。见图1:

经统计, 电子语音导航中所有的小句在言语功能方面呈现出来的特点是:

第一类:开始结束类, 给予 (陈述语气) :求取 (祈使语气) =3:0

第二类:错误警示类, 给予 (陈述语气) :求取 (祈使语气) =1:0

第三类:引导行程类, 给予 (陈述语气) :求取 (祈使语气) =4:17

总和:给予 (陈述语气) :求取 (祈使语气) =8:17

在第一、二类交际事件中, 导航系统主要是“给予”, 即服务于使用者, 给使用者提供事实信息;在第三类事件中, 主要是“求取”, 少量“给予”, 引导使用者正确行进。其中有以下两点值得注意:1.在错误警示类事件中, 多模态间关系显示视觉模态被强化突出, 而视觉模态最为突出特点是“红色弧线”和“蓝色箭头” (如图1) , 色彩明丽, 饱和度高, 足以吸引人注意力, 因此可将其功能视为“求取”。因此可以看出, 导航系统充分利用视觉模态的特点, 避开通过言语向人类“求取”, 有利于保持和促进人机对话的和谐和友好。2.由多模态间关系显示, 第三类事件中, 听觉模态和视觉模态是协调关系, 除了语音信息以外, 视觉模态提供了大量信息, 也就是说, 尽管在听觉模态方面导航系统在“求取”, 但在视觉模态方面, 却在慷慨“给予”, 即用地图和图示的形式给使用者提供大量的事实信息。由此可见, 电子语音导航系统总的特点是“给予”大于“求取”, 反映了导航系统提供信息、服务人类的功能和宗旨。因此, 总体来说, 电子语音导航系统的多模态语篇中各种模态资源进行合理配置、整合, 成功完成了各项交际任务, 同时在模态的表意过程中, 尽量追求服务思想, 将“给予”功能最大化, 最大程度保证人机对话的友好、和谐。

三、结语

电子语音导航在生活中并不陌生, 它能给人们带来便捷、准确的导航定位信息, 以高效、人性的方式帮助人们到达目的地。本文分析了电子语音导航多模态语篇的情景语境, 语篇中的模态间关系以及语言模态和视觉模态的意义构建过程, 研究发现导航系统语篇是一种互动性强的特殊半动态型语篇, 根据导航过程中不同的交际任务和事件, 语篇中的多种模态资源以取得最佳交际效果为目的, 进行合理整合和配置:在开始结束类事件中, 主要是听觉模态被强化突出;在错误警示类事件中, 主要是视觉模态被强化突出;在引导行程中, 听觉模态和视觉模态相互协调, 共同构建意义, 完成交际目的。另外, 导航系统充分利用视觉模态的优势特点, 如色彩、图标和语言模态中的“陈述语气”小句, 在言语功能上更多地“给予”, 更少地“求索”, 由此创造友好的服务型话语, 构建和谐的人机对话关系。

参考文献

[1]韩礼德.功能语法导论[M].北京:外语教学与研究出版社, 2000.

[2]张德禄.多模态话语分析综合理论框架探索[J].中国外语, 2009 (01) :24-30.

模态计算 篇6

关键词：多模态,文化教学,跨文化交际能力

一、引言

多模态是指人类通过感官 (如视觉、听觉等) 跟外部环境 (如人、机器、物件、动物等) 之间的互动方式。用单个感官进行的互动交单模态, 两个的叫双模态, 三个以上的叫多模态 (顾曰国2007) 。多模态教学模式提供多种感官刺激, 可调动学习者多种模态 (视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等) , 并通过多种途径参与学习过程, 学习效果大大优于单模态学习。

多模态话语分析理论起源于上世纪九十年代的西方国家, 西方研究学者在批评话语分析的基础上, 结合社会符号学、系统功能语法和传统话语分析等领域的研究成果发展而来, 它认为语言是表达意义的社会符号, 其他非语言符号 (绘画、音乐、舞蹈等) 也是意义表达的源泉, 非语言符号模态各自独立又相互作用, 与语言符号共同生成意义 (Kress, G.&vanLeeuwen, T.1996;Royce, T.2002) 。它突破了传统话语分析孤立研究语言文字本身的局限性, 把研究扩展到了非语言符号 (图像、颜色、字体等) 其他意义表达的模态符号, 关注多种模态符号在话语中所起的作用。

国内对多模态话语的关注和研究则始于本世纪初, 胡壮麟 (2007) 、朱永生 (2007) 、顾曰国 (2007) 探讨多媒体、多模态的关系和区别, 强调对多模态识读能力的培养应该引起重视。李战子用系统功能语言学理论研究多模态话语 (李战子2003) 。张德禄 (2009) 用系统功能语言学理论为多模态话语分析和研究提供理论框架, 并为现代媒体技术条件下的外语教学实践提供指导 (张德禄、王璐2010) 。代树兰呼吁关注多模态话语教学、提高学生交际能力。而把多模态与文化教学结合的研究目前国内很少。本研究正是把多模态教学模式和文化教学结合, 充分利用多媒体技术, 把英语国家的文化和交际规则以声音、图像、动画、文字等多种媒介呈现给学生, 以期调动他们的视觉、听觉等多种感官, 更深刻、更具体地了解英语文化, 并在真实的交际过程中识别和应用这些文化信息和语用规则, 使跨文化交际能够顺利地进行, 并取得预期的效果。

二、文化教学的重要性

文化教学是语言教学不可或缺的一部分, 过去几十年的英语教学中, 教学目标已经从“语言能力”扩展到“交际能力”“跨文化交际能力”。高一虹认为跨文化知识和意识会帮助学习者超越文化之间的界限, 获得比单独的本族文化、目的文化更宽阔的视野、更高层次的认知、更深的共情能力, 成为一个拥有广阔视野和跨文化交际能力的国际公民。

笔者在多年的教学中发现, 学生用英语交际时往往答非所问, 用沉默代替回答, 表情、语言不匹配, 语气生硬, 语态强势, 这会让交际对方感到困惑, 认为交际者不礼貌、没诚意, 这种跨文化语用失误比语音、语法错误更严重, 语音、语法错误还可以因为是外语学习者的身份而得到交际者的体谅和理解, 而语用错误则会被认为不礼貌, 是故意冒犯。而更糟糕的是, 学生犯错却不自知, 冒犯得罪了他人而不知为何, 同样的错误也会一错再错。语用能力是跨文化交际能力的重要组成部分, 也是文化教学的重要目标。

英语影视作品真实地再现英语国家人们的生活和文化内涵, 是绝佳的教学材料。经典电影作品作为学生接触和了解英语国家文化的载体, 不仅提供了英语民族如何进行交际的真实情景和鲜活的语言, 同时也提供了一些非语言行为的文化情景, 并弥补了对英美概况缺乏了解以及课堂上教师难以展示的文化知识。这些知识对学生能够用英语进行“得体”的跨文化交流至关重要。可以说, 多模态教学模式为学生提供一种多维度、多方位的学习模式, 便于学生基于此来认识英语国家的文化。

三、多模态化的文化教学方法

多模态化的文化教学实践中, 文化是内容、主体, 而多模态化是教学的手段和方法。

首先, 要确定和选取所要教授的文化内容。广义的文化是指所有人类创造的物质文明和精神文明, 但是和日常交际密切相关的文化是狭义上的文化, 是一个社会群体长久积累并不断变化进步的思维模式、生存模式、行为模式的综合体现, 包括价值观、知识、信仰、艺术、道德、法律、习俗等。例如, 美国的核心价值观包括:个人主义、英雄主义、自由竞争、公正公平、惜时如金等。

其次, 在确定了文化教学的内容 (例如:个人主义———美国核心价值观之一) 的基础上, 再寻找明确体现了个人主义的图片、影视资料 (如《蜘蛛侠》《超人》等) 。然后在课堂上, 教师可先展示、介绍与所选文化内容相关的影片、图片, 启发学生思考影片所传达出的文化信息, 对比中英文化的不同之处, 并分析更深层次的原因。以个人主义和英雄主义为例, 美国的很多电影表现的是主人公单枪匹马, 不畏艰难, 凭一己之力拯救国家、民族乃至全世界、全人类的精神;而中国类似的电影则往往体现的是集体的智慧, 群策群力, 各显神通, 互相配合。这种文化差异表象体现了中美价值观的不同。美国人信奉个人主义, 人人生而平等, 主张个人奋斗、自我实现、自我成长。每个人都在寻找自己的身份, 张扬个性, 表现自己不同于他人的地方。而自古以来, 中国人就强调事物的整体性, 人与自然合二为一, 主张万物相互依存、和谐发展。人是群体的一部分, 应该而且必须受到别人或组织的影响和制约。中国文化强调统一与和谐, 强调牺牲个人利益服从群体利益, 强调群体目标而非个人目标。

再次, 在深刻了解了文化内容、文化差异和导致差异的原因之后, 由学生来扮演影视资料的角色, 再现对话内容, 重建交际场景, 在交际实践中进一步深化认识。扮演者不仅要模仿角色的发音、语调、语速、还要注意动作、表情等非语言元素与台词的匹配, 使自己置身角色所处的交际环境, 建构真实的交际氛围。学生也可以采用人机互动的方式实现角色扮演, 体验交际过程。可利用技术消除其中一个角色的配音, 由学生来配音, 其他保持不变。这样就为学生建立了一个近乎真实的交际环境。角色扮演为学生深刻、全面地体会蕴含其中的文化信息、非语言信息、交际规则, 并为应用这些知识提供了真实的窗口。它也可作为学生学习和文化知识、交际规则的动态的、立体的、多模态的评估手段。

结束语

随着现代多媒体技术的发展, 多模态已经成为表达意义、传达信息的重要方式和手段, 因此, 多模态化的教学方式也是顺势而为, 因势利导。相较于单模态, 多模态文化教学具有以下优势:

第一, 多模态教学模式教学手段多样化。利用先进的教学设备为学生提供声、像、图、文环绕的交互式语言环境, 进行交换信息和处理各种关系, 进行意义的构建和传递, 引导学生去了解、探讨、研究文化现象。

第二, 多模态教学模式的文化教学使学生能够更直观地体验真实的英语交际过程、体会地道的英语国家文化, 有助于提高学生的英语交际能力、习得英语语用知识和语用策略。

第三, 多模态教学模式有助于培养学生的多模态交际能力。多模态交际能力是指学生能够理解、构建多模态话语意义的能力。在今天的数字化时代, 不同的模态从技术上已融为一个整体, 人们可以根据意义表达的需要选择适合的一种或多种模态 (如文字、图像、声音等) 的结合。

多模态教学模式的文化教学使学生了解、认识英语国家文化的同时, 更深刻地体会中国文化, 从而培养其跨文化交际意识、文化思辨能力, 获得更宽阔的视野, 提高个人文化素质、道德修养。

参考文献

顾曰国.2007.多媒体、多模态学习剖析[J].外语电化教育, (4) .

胡壮麟.2007.社会符号学研究中的多模态化[J].语言教学与研究, (1) .

李战子.2003.多模式话语的社会符号学分析[J].外语研究, (5) .

张德禄.2009.多模态话语分析综合理论框架探索[J].中国外语, (1) .

张德禄, 王璐.2010.多模态话语模态的协同及在外语教学中的体现[J].外语学刊, (2) .

朱永生.2007.多模态话语分析的理论基础与研究方法[J].外语学刊, (5) .

Kress, G.&Van Leeuwen, T.1996.Reading Images:The Grammar of Visual Design[M].London:Routledge.

多模态词汇教学 篇7

1 多模态话语

多模态话语指运用听觉, 视觉, 触觉等多种感觉, 通过语言, 图像, 声音, 动作等多种手段和符号资源进行交际的现象 (张德禄, 2009) 。朱永生提出两个判断多模态话语的标准, 即看涉及模态种类的多少和看涉及符号系统的多少。比如, 我们在词汇教学中, 教师在PPT中给出一幅图片, 下面是单词及其发音, 这样学生在学习单词的过程中, 既用耳朵听, 又用眼睛看, 还用嘴巴跟着读。从多模态的第一个判断标准, 这个过程涉及了视觉模态, 听觉模态和触觉模态。从涉及的符号系统来看, 这个过程中有语言, 图像和声音这些符号。这种话语, 我们就称为多模态话语。

随着多媒体技术和网络技术的发展, 教师简单的用一支粉笔和一本教科书来对学生进行词汇教学已经跟不上现代教育的步伐, 多模态教学应运而生。多模态教学这一概念最早是由New London Group在1996年提出来的新术语。它作为一种教学理论, 主张利用网络, 图片, 角色扮演等多种渠道, 多种教学手段来调动学生的多种感官协同运作参与语言学习, 强调培养学生的多元能力 (石锐, 2010) 。

2 多模态话语在英语词汇教学中的运用

多模态话语在英语词汇教学中有多种呈现方式, 如提供英语原声电影来进行英语词汇教学;课堂上采用PPT教学, 把图像, 声音, 颜色, 文字和词汇教学结合起来;运用网络数据库提高英语词汇教学效率等。

2.1 英语原声电影在英语词汇教学中的运用

如果教师单纯的根据词汇表进行词汇教学, 学生大多不会产生学习的兴趣, 更谈不上自主学习。影视作品集观赏性、娱乐性和艺术性为一体, 不仅使学生能够听到地道的口语和表达方式, 学到了解英语国家的风土人情。更重要的是, 此种方法能够提高学生的学习兴趣和热情, 把“要我学”变成“我要学”。学生在观看影片的过程中可以感受到真实的语境。根据系统功能语言学理论, 语境可以分为两个类别:文化语境和情景语境。文化语境是整个语言系统的语境, 决定整个语言系统中的意义系统。情景语境是具体语言运用的环境, 是文化语境的具体体现。情景语境又包括即时语境, 篇内语境, 交流语境和篇间语境等。语言的形式特征总是和语言运用的环境相联系。所以, 外语学生必须把语言和语言运用的环境联系起来 (张德禄, 李艳, 2009) 。

通过英语原版电影进行英语词汇教学, 并不是简单的在课堂上放映一部影片或电影片段, 它需要教师对教学进行合理的安排与设计。

2.2 多模态PPT演示应用于英语词汇教学

多模态PPT演示教学是指在教学设计过程中把包含两种或两种以上的符号资源, 制作成PPT课件提供课堂教学演示的教学模式。多模态PPT演示属于多模态话语范畴, 通过多种符号资源内部的互动来实现意义的符合话语 (张征, 2010) 。

通过PPT进行词汇教学, 可以刺激学生的多个感官, 提高学生学习词汇的效率。在PPT上插入图像, 或在语篇中把目标词用黑体字, 大体字或艺术字凸现出来, 这是刺激学生的视觉系统;插入声音, 音效或音乐是刺激学生的听觉系统等。如要学习词组Drunken Driving (醉酒驾驶) 可以在课件上放一张关于最近新闻媒体一直报道的“李刚门”事件中李启铭在事发现场醉酒坐在车上或与该事件相关的图片, 或配上当时发生车撞人时的一些音效。这样学生会对这个词组产生深刻的印象, 甚至一下子记住它。

多模态PPT演示教学模式设计的理论基础是系统功能语言学。Halliday提出了语言的三种功能:概念功能, 人际功能和谋篇功能。多模态话语也是如此。张德禄认为在多模态话语交际框架下, 对模态的选择可以从三个角度进行:1) 为外语教学提供尽可能真实的教学情境和便利条件, 提高教学效率;2) 为外语教学提供辅助条件, 提高教学效率;3) 为多模态话语交际提供多通道话语意义的表达方式。

如何处理好模态内部媒体之间的关系是多模态PPT教学模式必须考虑的问题, 如PPT课件, 黑板和教材之间的关系;声音, 图片, 色彩, 字体, 版面设计等所表达的信息及其相互关系等。教师在设计PPT的时候应充分把握各模态形式如何表达意义, 合理运用声音, 视频, 颜色等元素, 以达到最佳交际效果 (张征, 2010) 。

2.3 网络语料库应用于英语词汇教学

语料库是指一个由大量的语言实际使用的信息组成的, 专供语言研究, 分析和描述的语言资料库。语料库是在随机采样的基础上收集人们实际使用, 有代表性的真实材料而创建 (杨惠中, 2004) 。

运用网络语料库为词汇教学提供了及其丰富的教学资源和研究思路。徐启龙 (2009, 90-93) 从四个方面探讨了网络语料库对词汇教学的运用。首先, 是为词汇提供了真实的语境。前面我们已经详细阐述了语境和词汇教学的关系, 这里故不再赘述。其次, 通过网络语料库可以进行同义词, 近义词的辨析。如果教师仅仅凭自己的直觉和经验来给学生讲解, 常常会使学生不仅听不明白, 而且会更加困惑。网络语料库的使用, 则弥补了这一不足, 教师可以把同义词, 近义词作为关键词在语料库中进行搜索, 让学生仔细看索引行, 从中体会其差别。也可以由学生自己来操作, 然后通过自己的探究发现, 把结果在课堂上与其他同学分享讨论, 让学生在自主学习中习得知识。第三, 基于网络数据库, 可以引导学生概括分析, 概括目标词的搭配语义特点及学习者中介语的特征, 模式及其发展规律, 提高词汇搭配能力及其语用能力。最后, 络语料库也为教师测试学生提供了预料来源, 教师通过语料库进行检索, 找出要测试词汇的相关资料。利用索引收缩词遮蔽功能, 然后经过编辑加工, 能够设计选择, 填空, 配对, 取代等多种形式词汇测试卷, 用于即时课堂测验和课外联系 (徐启龙, 2009) 。

随着越来越多的网络语料库变成在线免费资源, 所以在教学中的应用也将越来越广泛。

3 结束语

以上简单的阐述了多模态以及多模态教学的三种表现方式, 各种不同的媒体和模态极大的丰富了词汇教学的方法和手段。当然, 多模态词汇教学并不仅仅局限于这三种形式, 这里笔者仅选取其中三种, 旨在起到抛砖引玉的作用。基于多模态话语的教学研究, 目前在我国还缺乏深入的探讨, 这就需要我们对多模态理论与实践作出进一步研究。

参考文献

[1]顾曰国.多媒体, 多模态学习剖析[J].外语电化教学, 2007 (2) :3-12.

[2]李占子.多模态话语的社会符号学分析[J].外语研究, 2003 (5) :1-8.

车架的模态分析 篇8

关键词：车架,有限元,模态分析

0 引言

车架作为半挂车的关键部件,其结构必须有足够的静强度和刚度来达到其疲劳寿命、装配和使用的要求,同时还应有合理的动态特性来达到控制振动与噪声的目的。在车架结构设计中,如果只考虑结构的静强度和刚度,很可能会在设计过程中造成车架局部结构的不合理,而导致半挂车在运行中产生共振,产生噪声。模态分析作为动态分析的基础,是动态分析的重要内容。对车架进行模态分析以掌握车架对激振力的响应,从而对车架设计方案的动态特性进行评价己经成为半挂车车架设计过程中必要的工作。

1 车架的模态分析

1.1 建模

CXQ9190型半挂车的车架主要是边梁式结构,由2根阶梯工字型纵梁和20根折弯件的横梁组成,纵梁和横梁上还不规则的分部着许多的电线安装孔和加强块。车架结构复杂,但是根据圣维南原理,模型的局部细小变化和改动并不影响模型总的分析结果,因此建立车架有限元模型前对车架进行了一些简化[1]。

1.1.1 部分离应力远的圆弧过渡简化为直角,工艺上需要的倒角、抜模斜度等都不予考虑,这样可以减少在这些区域上的网格划分的数量,提高计算速度;

1.1.2 车架上有些构件,如凸台、销孔、线路孔、吊环孔等,仅是为了满足功能要求而设置的对结构的强度没有很大的影响,可以忽略;

1.1.3 除去对车架结构应力分布不产生太大影响的工具箱和防护网等零部件[2]。

本模型采用solid92单元,网格划分采用ANSYS软件自带的Mesh tool工具,设置单元边长为30mm,采用自由体划分。车架主纵梁模型共化为196 804个单元,396 071个节点。

材料的属性为:

材料的弹性模量E=2.1×1011Pa;材料的密度为ρ=7.8×10-9t/mm3

1.2 加载及求解

首先定义分析类型,分析选项,指定模态提取方法,然后定义主自由度,在模型上加载,指定载荷步选项,最后开始计算求解,退出求解器。

在典型的模态分析中唯一有效的“载荷”是零位移约束。如果在某个DOF处指定了一个非零位移约束,程序将以零位移约束代替在该处的设置。载荷可以加在实体模型上或有限元模型上[3]。

指定分析类型为Modal(模态),选择模态的提取方法为Block Lanczos(分块的兰索斯)法。对模型在牵引销板处进行全位移约束,后面弹簧悬架处约束Y方向的位移。设置扩展模态数为10,进行求解。

1.3 观察结果

模态分析的结果包括:车架的固有频率、已扩展的振型和相应的应力分布。根据模态分析的结果可以发现车架结构的薄弱环节及不足之处,同时还能根据车架模态参数的变化来诊断和预报车架结构的故障。

第一阶振型为Y-Z平面内的左右平动,频率为1.72Hz,最大幅值为1.159×10-3mm;第二阶振型为Y-X平面内的上下波动,频率为7.05 Hz,最大幅值为1.652×10-3mm;第三阶振型为Y-X平面内的上下波动,频率为13.40Hz,最大幅值为1.793×10-3mm;第四阶振型为Y-Z平面内的波动,频率为23.80Hz,最大幅值为1.705×10-3mm;第五阶振型为Y-Z平面内的局部摆动,频率为31.40Hz,最大幅值为2.942×10-3mm;第六阶振型为Y-X平面内车架尾部局部摆动,频率为35.00,最大幅值为6.182×10-3mm;第七阶振型为Y-Z平面内的波动,频率为35.84,最大幅值为1.707×10-3mm;第八阶振型为Y-X平面内的上下波动,频率为39.14Hz,最大幅值为2.55×10-3mm;第九阶振型为Y-Z平面内的尾部局部摆动,频率为43.11Hz,最大幅值为5.402×10-3mm;第十阶振型为Y-Z平面内的车架中部局部波动,频率为50.39Hz,最大幅值为2.051×10-3mm。从各阶振型图我们看到大多数振型是光滑的,只有个别振型不光滑,有待进一步改进。车架振动幅值较大的地方主要为车架中部和尾部,所以这两处也是最易产生疲劳破坏的地方。

从上面的分析结果来看,振幅较大的为第五阶,第六阶和第九阶振动,他们对应的频率分别为31.40Hz,35.00Hz和43.11Hz。而半挂车的激励主要来自路面,路面的激励是由道路条件决定的,高速公路和城市的路面状况较好,此激励多在3Hz(路面波长取10米,车速为120公里每小时)以下[2],对车架影响较大的频率错开了这一频率。车架在3Hz以内的频率仅有一阶,且振幅最小,所以说车架的结构是基本合理的。

2 小结

本文利用先进的有限元软件Ansys对半挂车车架进行模态分析,得出了车架的固有频率和振型特征.可以通过研究汽车零部件或整车的振动情况,避开这些频率或最大限度地减小对这些频率上的激励[4]可以为该车的进一步研究提供参数。

参考文献

[1]王晖云.低速载货汽车车架静动态特性研究.南京:南京农业大学,2007:21.

[2]俞徳津.基于有限元理论的重型半挂车车架动静态分析.南京:东南大学,2007:12～13,35.

[3]博弈创作室.ANSYS9.0经典产品基础教程与实例详解[M].北京:中国水利水电出版社,2006.