计算机仿真实验指导书(自编)
计算机仿真实验指导书(自编)
《计算机仿真》实验指导书
五、实验要求
利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。如果有图，则将图画在实验报告上。
六、实验思考题
1.二维图形函数有何要求？
2.如果要求实验中所用数据用户从键盘输入，根据如何编写？
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《计算机仿真》实验指导书
实验五控制系统仿真
一、实验目的
1、掌握如何使用 Matlab 进行系统的稳定性分析
2、掌握如何使用 Matlab 进行系统的能观测性、能控性分析
3、掌握如何使用 Matlab 进行离散系统分析
二、实验仪器与软件
1. PC机1台
2. 环境
三、实验原理
根据Matlab控制系统常用函数编写出仿真软件，也可以根据SIMULINK完成实验。
四、实验内容
1、系统稳定性分析
代数法稳定性判据：已知系统的开环传递函数为：
试对系统闭环判别其稳定性。根轨迹法判断系统稳定性：
已知一个单位负反馈系统开环传递函数为：
试在系统的闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，并判断在该点系统闭环的稳定性。
Bode 图法判断系统稳定性：
已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为：
用 Bode 图法判断系统闭环的稳定性。 2、系统能控性、能观性分析已知连续系统的传递函数模型：
当α分别取－1，0，＋1 时，判别系统的能控性与能观性 3、已知离散系统传递函数：
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《计算机仿真》实验指导书
自动选择频率范围，绘制出系统的频率响应曲线，包括Bode 图和 Nyquist 图，并求出幅值裕度和相角裕度。
五、实验要求
利用所学知识，完成上述各项实验内容，并将实验用程序和结果写在实验报告上。如果有图，则将图画在实验报告上。
六、实验思考题
Bode 图函数在编程中有何要求？
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《计算机仿真》实验指导书
实验六SIMULINK仿真
一、实验目的
学习使用 SIMULINK 进行系统仿真的方法
二、实验仪器与软件
1. PC机1台
2. 环境
三、实验原理
1、Simulink 的基本操作运行 Simulink 常用的标准模块模块的操作
2、系统仿真及参数设置算法设置
工作空间设置
四、实验内容已知系统结构图如下
图．含饱和非线性环节系统方框图
简介已知输入为信号电平从 1～6，非线性环节的上下
限为±1，取步长 h=，仿真时间为10 秒，试绘制系统的响应曲线。
PID 控制系统的结构如图所示，试设计串联补偿器，使系统速度稳态误差小于 10%，相角裕量 PM=45ｏ，并对系统进行仿真。
五、实验要求
利用所学知识，熟悉实验内容中 1 到 2 的相应内容，建立个实验内容所需的仿真结构模块，给出各模块参数设置要求，并写在预习报告上。
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《计算机仿真》实验指导书
实验七三相桥式全控整流仿真实验
一、实验目的
1、了解电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的建模方法。
2、了解电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的仿真方法。
3、掌握电力电子电路在MATLAB/SIMULINK下的模块参数的设置要求。
二、实验仪器与软件
1. PC机1台
2. 环境
三、实验原理
根据Simulink 仿真模型的建立原理和三相桥式全控整流电路的工作原理，建立仿真结构并按要求对标准模块设置参数， 1、仿真电路要求：
给定三相交流电源的相电压有效值为100V、频率为50Hz,根据三相桥式全控整流电路在SIMULINK下建立仿真模型，要求能测量出线电压，相电流，并用示波器观察改变触发角后的波形变化。
2、负载参数设置为：
R=45Ω、L=1H、C= 无电容时C=inf，无电感时L=0H 3、各所需模块按要求实验者自己选择
注意：可控硅桥选用通用三相桥模块，参数为默认。同步脉冲触发器选用6脉冲触发器，参数的设置按给定的要求设置。
4、算法选用ode23tb,仿真时间5S，
三、实验内容
1、三相桥式全控整流电路模型的建立。
2、电压、电流的测量方法、波形的观察方法。
3、分别将负载改变为纯电阻负载，电阻电容串联负载，电阻电容电感串联负载，观察改变负载特性后的输出波形和电流的连续与断续情况，。
四、实验步骤
1、在电阻性负载R=45Ω、L=0H、C=inf 的仿真
2、在
阻感性负载R=45Ω、L=1H、C=inf 的仿真 3、在阻感容性负载R=45Ω、L=1H、C=1uf 的仿真
4、改变触发角，观察200，300，450，600，900，1200，1500仿真结果
五、实验报告
按规定的实验报告要求写出实验报告，报告的内容有实验目的、建模名称，参数设置，实验电路，仿真模型结构图、仿真结果波形，结果分析。
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《土力学原理》实验指导书
《土力学原理》实验指导书
前言 土力学原理是研究土的物理、力学性质和土体及其相关结构受力变形以及常见基础设计的一门科学，是土木工程专业的一门重要技术基础课。 土是岩石风化而成的颗粒堆积物，广泛覆盖于地球表面，人类的生活和生产活动与之息息相关，而土木工程更是与之有着密不可分的联系：例如，桥梁及房屋建筑地基基础的稳定性和变形，山坡、土坝、路堤、路堑等各种自然或人工坡体的稳定性，各类挡土结构的受力和变形等都是土力学的研究内容，土力学广泛应用于建筑、交通、水利、港口工程等领域。 土力学原理课的主要内容包括土的物理性质、地基中的应力计算、土的压缩性及地基沉降计算、土的渗透性和渗流问题、土的抗剪强度、天然地基承载力、挡土结构上的土压力、土坡稳定分析等。 通过本课程的学习，学生应牢固掌握土力学的基本原理、计算分析方法和基本实验技能，初步具备分析和解决有关工程问题的能力。同时，为进一步学习基础工程、地基处理、路基工程、深基坑工程和地下工程等有关专业课打好基础。 土力学原理是实践性很强的一门课程，实验是本课程的重要实践环节。本课程实验学时有16学时，通过本书，可以有效指导学生从事各项实验操作，将有助于培养学生的动手操作能力。
实验考核方案 1、土力学原理实验项目在建筑工程实验室土工实验分室完成，是土木工程专业的专业基础课实验项目，为大三的学生开设。 2、学生进入实验室必须遵守《学生实验守则》等实验室的各项规章制度，自觉遵守实验纪律。 3、要爱护实验室的仪器设备，损坏仪器设备要赔偿。 4、学生进入实验室前必须进行课前预习，要熟悉本次实验的目的，实验方法，试验步骤等实验内容。 5、试验要积极主动，人人动手，积极参与并能熟练操作各种实验仪器，严格按试验规程进行试验。 6、实验报告格式为：简介试验目的、试验步骤、试验成果整理和试验成果分析。 7、必须认真地完成试验报告，试验报告字迹要清楚，必须按着要求自己编写，不得抄袭他人实验资料；不符合要求的实验报告打回应重做。 8、实验成绩评定等级为优、良、合格、不合格记载，成绩按20%计入本课程总评成绩。
计算机仿真实验
计算机仿真实验报告 专业：电气工程及其自动化班级：09电牵一班学号：22 姓名：饶坚指导老师：叶满园实验日期：2012年4月30日 一、实验名称 三相桥式SPWM逆变电路仿真 二、目的及要求 1.了解并掌握三相逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink的使用及构建模块； 3.掌握SPWM原理及构建调制电路模块； 4.复习在Figure中显示图形的程序编写和对图形的修改。 三、实验原理与步骤、电路图 1、实验原理图
2、电路原理（采用双极性控制方式） U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波Uc，三相的调制信号Uru、Urv和Urw依次相差120°。 电路工作过程（U相为例）：当Uru>Uc时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压Uun’=Ud/2。当Uru 对电路模型进行封装如下图示： 其中Subsystem1为主电路，Subsystem2为负载，Subsystem3为检测电路，Subsystem4为输入信号，Subsystem5为调制电路，Scope 为示波器，Repeating Sequence为三角载波。 各子系统电路分别如下所示： Subsystem1 Subsystem2 Subsystem3 中南大学 计算机仿真与建模 实验报告 题目：理发店的服务过程仿真 姓名：XXXX 班级：计科XXXX班 学号：0909XXXX 日期：2013XXXX 理发店的服务过程仿真 1 实验案例 (2) 1.1 案例：理发店系统研究 (2) 1.1.1 问题分析 (3) 1.1.2 模型假设 (3) 1.1.3 变量说明 (3) 1.1.4 模型建立 (3) 1.1.5 系统模拟 (4) 1.1.6 计算机模拟算法设计 (5) 1.1.7 计算机模拟程序 (6) 1实验案例 1.1 案例：理发店模拟 一个理发店有两位服务员A和B顾客随机地到达该理发店,每分钟有一个顾客到达和没有顾客到达的概率均是1/2 , 其中60%的顾客理发仅用5分钟,另外40%的顾客用8分钟. 试对前10分钟的情况进行仿真。 （“排队论”，“系统模拟”，“离散系统模拟”，“事件调度法”） 1.1.1 问题分析 理发店系统包含诸多随机因素，为了对其进行评判就是要研究其运行效率， 从理发店自身利益来说，要看服务员工作负荷是否合理，是否需要增加员工等考 虑。从顾客角度讲，还要看顾客的等待时间，顾客的等待队长，如等待时间过长 或者等待的人过多，则顾客会离开。理发店系统是一个典型的排队系统，可以用 排队论有关知识来研究。 1.1.2 模型假设 1． 60％的顾客只需剪发，40％的顾客既要剪发，又要洗发； 2． 每个服务员剪发需要的时间均为5分钟，既剪发又洗发则花8分钟； 3． 顾客的到达间隔时间服从指数分布； 4． 服务中服务员不休息。 1.1.3 变量说明 u ：剪发时间（单位：分钟），u=5m ； v: 既剪发又理发花的时间（单位：分钟），v=8m ； T ： 顾客到达的间隔时间，是随机变量，服从参数为λ的指数分布，（单位： 分钟） T 0：顾客到达的平均间隔时间（单位：秒），T 0＝λ 1； 1.1.4 模型建立 由于该系统包含诸多随机因素，很难给出解析的结果，因此可以借助计算机 模拟对该系统进行模拟。 考虑一般理发店的工作模式，一般是上午9：00开始营业，晚上10：00左 右结束，且一般是连续工作的，因此一般营业时间为13小时左右。 这里以每天运行12小时为例，进行模拟。 这里假定顾客到达的平均间隔时间T 0服从均值3分钟的指数分布， 则有 3小时到达人数约为603 603=?人， 6小时到达人数约为1203 606=?人， 10小时到达人数约为2003 6010=?人， 这里模拟顾客到达数为60人的情况。 （如何选择模拟的总人数或模拟总时间） 土力学与基础工程试验指导书 班级: 姓名: 山东科技大学土木建筑学院实验中心编 试验一、 密度试验 一、实验目的 掌握用环刀法测定土的密度,以便了解土的松密程度和干湿状态。 二、基本原理 当原状土切入环刀时，土的体积就等于环刀的容积，将切满土的环刀称重，将此重 减去环刀重即为土重，土重除以环刀容积即可求得土的密度。 三、仪器设备 环刀：内径6.18cm，高2cm；天平：量程200克，感量0.1克。 其他：切土刀，方玻璃片，凡士林。 四、试验步骤 1、按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土样轻轻放稳后，将土样表面大致削平。 2、将准备好的环刀在其内壁上涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上表面中央。 3、然后垂直下压，边压边削，直至土样伸出环刀为止，此时用切土刀将伸出环刀的土细心削平，立即拿一方玻璃片盖上以免水分蒸发；然后再削平另一面。 4、将切满土样的环刀的四周擦净，称重精确至0。1克。 五、成果整理及计算 土的密度可按下式计算： 式中；γ── 土的密度，g／cm3； w──试样加环刀重，g； 1 w──环刀重，g； 2 v──环刀容积，cm3； 计算至0。01克／厘米 3 六、试验纪录表格： 密度试验（环刀法） 环刀编号 环刀重+土重（g） 环刀重（g） 土重（g） 环刀容积（cm3） 密度（g／cm3） 试验二、 含水量试验 一、试验目的： 掌握烘干法测定土的含水量，了解土的含水情况。 二、基本原理： 利用土烘干前后的重量差可得土中失去的水重，水重、干土重的比即为土的含水量。 三、仪器设备： 烘箱、天平、干燥器、铝盒等。 四、试验步骤： 1、用切土刀选取代表性土样15～30g放在小铝合内（约装满半铝盒， 砂土应多些）， 注意擦去盒口外周围的浮土，立即盖好并称重得w 1 ，精确至0.01g； 2、打开铝盒盖，放入烘箱（可交指导老师放），在100～1050c的温度下烘至恒重（砂土烘干时间不少于2小时；粉土试样少于30 g者烘干时间不少于3小时；粉质粘土和粘土试样少于30g者则不少于10小时）。 3、将烘干土样铝盒取出放入干燥器内（由实验室负责），冷却后取出立即盖好并称 重得w 2 ,精确至0.01g 五、成果整理及计算： 按下式计算土的含水量： ω＝w w w w 12 20 ? ? ×10000 式中：ω──土的含水量，以百分数计； 1 w──烘干前试样重加铝盒重，g； 2 w──烘干后试样重加铝盒重，g； w──铝盒重，g，计算至0.100。 六、试验纪录表格： 含水量试验（烘干法） 土力学实验指导书淮海工学院土木工程学院 实验一含水率实验 一、实验目的 测定土的含水量，了解土的含水情况，是计算土的孔隙比、液性指数和其他物理力学性质不可缺少的一个基本指标。适用范围：粗粒土、细粒土、有机质土和冻土。 二、试验方法 烘干法、酒精燃烧法、炒干法。本试验用烘干法。 三、试验原理 土的含水量是土在温度105～110O C下烘干到恒重时失去的水分质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。 四、试验设备 烘箱：保持温度105～110O C的自动控制的电热烘箱、电子分析天平、铝制秤量盒、削土刀等。 五、操作步骤 1、先秤量好带有编号的盒盖、盒身的两个铝盒，分别记录重量数值g0并填入表1中。 2、从原状或扰动土样中，选取具有代表性的试样约15～30g或用切环刀土样时余下的试样；对有机质土、砂类土和整体状构造冻土取样为50g左右，放在秤量盒内，立即盖好盒盖，称盒盖、盒身及湿土的重量，准确至0.01g，将数值g1填入表1中。 3、打开盒盖，放入烘箱中在温度105～110O C下烘至恒重，烘干时间对粘性土、粉土不得少于8h,对砂土不得少于6h，对含有机质超过干土质量5%的土应将温度控制在65～70O C的恒温下烘至恒重。取出土样，盖好盒盖，秤重并记录干土及铝盒的重量，将数值g2填入表1中。 六、计算含水率 W=(g1-g2)/(g2-g0)×100% 其中W—含水率g0——铝盒重量，单位为g。 g1——铝盒加湿土的重量，单位为g。g2——铝盒加干土的重量，单位为g。 七、注意事项： 本试验必须对两个试样进行平行测定，测定的差值：当含水率小于40%时为1%；当含水率等于、大于40%时为2%。取两个侧值的平均值，以百分数表示。 计算机仿真技术的发展概述及认识 摘要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。 本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。 关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展 一、引言 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。 二、基本概念 模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。 仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目 实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验 一． 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。 二．实验内容与要求 单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压0 44030 V V =∠? 。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流 70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω， 1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω， 1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别 为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。 G 发电机节点 V 负 荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图 输电线路 三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型 同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。 在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。 土力学实验指导书 目录 土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20) 土力学实验指导书 《土力学实验》的目的 土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。 试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。 《土力学实验》的内容及要求 土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。 一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法 （一）试验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）试验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性 的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。 （六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数： 《土力学》实验指导书 周玲编 思源学院城市建设分院 目录 教学实验注意事项.............................错误!未定义书签。实验一土的密度试验 ........................错误!未定义书签。实验二土的含水量试验 .....................错误!未定义书签。实验三土的颗粒分析试验 .. (7) 实验四土的液限、塑限试验10 实验五土的压缩固结试验 (13) 实验六土的直接剪切试验 (16) 实验七土的击实试验19 参考资料： 1、《土工试验方法标准》 GB/T 50123-1999 2、《公路土工试验规程》 JTG E40-2007 3、《中华人民共和国行业标准土工试验规程》SL 237-1999 教学实验注意事项 为确保实验顺利进行，达到预定的实验目的，必须做到下列几点： 一、作好实验前的准备工作： 1．预习实验指导书，明确本次实验的目的、方法和步骤。 2．弄清与本次实验有关的基本原理。 3．对实验中所用到的仪器、设备实验前应事先阅读有关仪器的使用说明。 4．必须清楚地知道本次试验需记录的数据项目及数据处理的方法，并事前作好记录表格。 二、遵守实验室的规章制度： 1．实验时应严肃认真，保持安静。 2．爱护设备及仪器，并严格遵守操作规程，如发生故障应及时报告。 3．非本实验所用的设备及仪器不得任意动用。 4．实验完毕后，应将设备和仪器擦试干净，并恢复到原来正常状态。 三、认真做好实验： 1．注意听好教师对本次实验的讲解。 2．清点实验所需设备，仪器及有关器材，如发现遗缺，应及时向教师提出。 3．实验时，应有严格的科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法与步骤进行。 4．对于带电或贵重的设备及仪器，在接线或布置后应请教师检查，检查合格后，才能开始实验。 5．在实验过程中，应密切观察实验现象，随时进行分析，若发现异常现象，应及时报告。 6．记录下全部测量数据，以及所用仪器的型号及精度、试件的尺寸、量具的量程等。 7．学生在完成试验全部规定项目后，经教师同意可进行一些与本实验有关的其它实验。 8．实验记录需要教师审阅签字，若不符合要求应重做。 四、写好实验报告 实验报告是实验的总结，通过写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此实验报告必须由每个学生独立完成，要求清楚整洁，并要有分析及自己的观点。实验报告应具有以列基本内容： 1．实验名称、实验日期、实验者及同组人员。 2．实验目的、实验原理、方法及步骤筒述。 3．实验所用的设备和仪器的名称、型号。 4．实验数据处理、对实验结果的分析讨论。 实验一土工参数测试综合试验 (一)、土样制备 1.概述 土样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应严格按照规程要求的程序进行制备。 土样制备可分为原状土和扰动土的制备。本试验主要讲扰动土的制备。扰动土的制备程序则主要包括取样、风干、碾散、过筛、制备等程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，土样的制备都融合在今后的每个试验项目中。 2.仪器设备 孔径0.5mm、2mm和5mm的筛；天平；击样器；切土刀；橡皮板；木锤；烘箱；喷水设备等。 3.扰动土样制备步骤 （1）将扰动土样进行土样描述，如颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度等，如有需要，将扰动土样拌和均匀，取代表性土样测定其含水量。 （2）将土样风干或烘干，然后将风干或烘干土样放在橡皮板上用木碾碾散，但应注意不得将土颗粒破碎。 （3）将分散后的土样根据各试验项目的要求过筛。对于物理性试验如液限、塑限等试验，过0.5mm筛；对于力学性试验土样，过2mm筛；对于击实试验、比重试验（比重瓶法），过5mm筛。 （4）为配制一定含水量的试样，根据不同的试验要求，取足够过筛的风干土样，按下面的公式计算加水量，把土样平铺于不吸水的盘内，用喷水壶喷洒预计的加水量，并充分拌和均匀，然后装入容器内盖紧，润湿一昼夜备用。 （5）测定润湿后土样不同位置的含水量（至少二个以上），要求差值不大于±1％。 （6）按下式计算干土质量： m s=m／(1＋0.01w h) 式中：m s ——干土质量（g）； m ——风干土质量（g）； w h ——风干含水量（％）。 （7）根据试样所要求的含水量，按式计算制备试样所需的加水量： m w= 0.01(w－w h)．m s 式中：m w ——土样所需加水质量（g）； m s ——干土质量（g）； w ——制备试样所要求的含水量（％）； w h ——风干含水量（％）。 （8）根据试验所要求的干密度按下式计算制备试样所需的风干含水率时的总土质量： m=(1＋0.01w h) ．ρd．V 式中：m——制备试样所需的风干含水量时的总土质量； 实验一 熟悉MATLAB 工作环境 16电气5班 周树楠 20160500529 一、实验目的 1.熟悉启动和退出MATLAB 软件的方法。 2.熟悉MATLAB 软件的运行环境。 3.熟悉MATLAB 的基本操作。 二、实验设备及条件 计算机一台（带有MATLAB6.0以上的软件境）。 三、实验内容 1.练习下面指令： cd,clear,dir,path,help,who,whos,save,load 。 2.建立自己的工作目录MYBIN 和MYDATA ，并将它们分别加到搜索路径的前面或者后面。 3.求23)]47(*212[÷-+的算术运算结果。 4.M 文件的建立，建立M 文件，求出下列表达式的值： ?? ????-+=++=+= 545.0212),1ln(21 185sin 2222 1i x x x z e z o 其中 5.利用MATLAB的帮助功能分别查询inv、plot、max、round函数的功能和用法。 四、运行环境介绍及注意事项 1.运行环境介绍 打开Matlab软件运行环境有图1-1所示的界面 图1-1 MATLAB的用户界面 操作界面主要的介绍如下： 指令窗（ Command Window ），在该窗可键入各种送给 MATLAB 运作的指令、函数、表达式，并显示除图形外的所以运算结果。 历史指令窗（ Command History ），该窗记录已经运行过的指令、函数、表达式；允许用户对它们进行选择复制、重运行，以及产生 M 文件。 工作空间浏览器（ Workspace Browser ），该窗口罗列出 MATLAB 工作空间中所有的变量名、大小、字节数；并且在该窗中，可对变量进行观察、编辑、提取和保存。 其它还有当前目录浏览器（ Current Directory Browser ）、 M 文件编辑 / 调试器（Editor/Debugger ）以及帮助导航/ 浏览器（Help Navigator/Browser ）等，但通常不随操作界面的出现而启动。 利用 File 菜单可方便对文件或窗口进行管理。其中 File | New 的各子菜单， M-file （ M 文件）、 Figure （图形窗口）、或 Model （ Simulink 编辑界面）分别可创建对应文件或模块。 Edit 菜单允许用户和 Windows 的剪切板交互信息。 2.在指令窗操作时应特别注意以下几点 1）所有输入的指令、公式或数值必须按下回车键以后才能执行。例如： >>(10*19+2/4-34)/2*3 （回车） ans= 234.7500 2）所有的指令、变量名称都要区分字母的大小写。 3）%作为MATLAB注释的开始标志，以后的文字不影响计算的过程。 4）应该指定输出变量名称，否则MATLAB会将运算结果直接存入默认的输出变量名ans。 5）MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，可以直接在指令视窗键入不同的数字显示格式指令。例如：>>format short (这是默认的) 6）MATLAB利用了↑↓二个游标键可以将所输过的指令叫回来重复使用。按下↑则前一次输入的指令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的指令。 山东工商学院计算机仿真及应用实验报告 实验七 MATLAB的基本应用(二)及Simulink仿真 （验证性实验） 学院： 专业班级： 实验时间： 学号： 姓名： 一、实验目的 1、掌握连续信号的仿真和傅里叶分析方法 2、掌握连续系统的分析方法（时域分析法，拉氏变换法和傅里叶分析法）； 3、掌握离散信号的仿真和分析运算方法 4、掌握离散系统的分析方法（时域分析法）； 5、掌握符号运算方法； 6、掌握Simulink仿真工具； 二、实验原理 1、连续信号的仿真和分析法，参考教材第6.1节，重点： 单位冲激信号的仿真方法；单位阶跃信号的仿真方法；复指数信号的仿真方法 2、连续系统的分析方法，参考教材第6.1节，重点： 例6.2，LTI系统的零输入响应的求解方法； 例6.3，LTI系统的冲激响应的求解方法 例6.5，LTI系统的零状态响应的求解方法 例6.6，系统中有重极点时的计算 3、系统的频域分析方法，参考教材第6.2节，重点： 例6.7，方波分解为多次正弦波之和 例6.8：全波整流电压的频谱 例6.10：调幅信号通过带通滤波器 例6.12：用傅里叶变换计算滤波器的响应和输出 4、离散信号的仿真和分析法，参考教材第6.3节，7.1节，重点： 单位脉冲序列impseq，单位阶跃序列stepseq 例7.1：序列的相加和相乘 例7.2：序列的合成与截取 例7.3：序列的移位和周期延拓运算 三、实验内容（包括内容，程序，结果） 以自我编程练习实验为主，熟悉各种方法和设计，结合课堂讲授，实验练习程序代码。 1、根据教材第6.1节的内容，练习连续信号和系统的时域分析和拉氏变换方法。 q602 clear,clc a=input('输入分母系数向量a=[a1,a2,...]= '); n=length(a)-1; Y0=input('输入初始条件向量Y0=[y0,Dy0,D2y0,...]= '); p=roots(a);V=rot90(vander(p));c=V\Y0'; dt=input('dt= ');tf=input('tf= '); t=0:dt:tf;y=zeros(1,length(t)); 土力学试验教学指导书 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 《土力学》 学生实验指导书 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 土木工程防灾减灾实验教学示范中心 试验一界限含水率试验 1.实验目的和要求 界限含水率试验的目的是测定土的液限、塑限，对黏性土进行工程分类，判断土的状态，供设计施工使用。本实验要求学生掌握液塑限联合测定仪的使用方法，并使用该仪器进行圆锥下沉深度的测试。能应用双对数坐标系采用作图的方法处理实验数据。 2.实验原理 对于同一种黏性土，土粒与土中水相互作用很显著，含水率的变化会产生力学性质的变化。黏性土随着土中含水率的不同，处于不同的状态。1911年瑞典科学家阿太堡（Atterberg）将土从液态过渡到固态的过程分为流动状态、可塑状态、半固态、固态，并规定了各个界限含水率，称为阿太堡限度，分别为液限、塑限和缩限。 w表示；土由可塑状土由可塑状态转为流动状态的界限含水率称为液限，用符号 L w表示；土由半固态不断蒸发水分，则态转为半固态的界限含水率称为塑限，用符号 p 体积逐渐缩小，直到体积不再收缩时，对应的界限含水率称为缩限，即土由半固态转 w表示，低于缩限的土样含水率的减少不会引起土体积为固态的界限含水率，用符号 s 的缩小。 所谓可塑状态，是指黏性土在某个含水率范围内，可用外力塑成任何形状而不产生裂纹，并且当外力移去后，仍能保持既得的形状，土的这种性能称为可塑性。液限和塑限为可塑状态的上限、下限含水率。 土的界限含水率决定于土的散布程度、颗粒形状、矿物成分以及填充于土的孔隙中的盐类成分和浓度，与土的生成条件有密切关系。 界限含水率均用百分数表示，习惯上不带%符号。 3.仪器设备 1）电子天平：称量1000g，感量0.01g； 2）烘箱：电热烘箱或温度能保持105℃～110℃的其他能源的烘箱 3）液、塑限联合测定仪：光电式 4）试杯：内径为40mm，高度30mm 土力学实训总结转眼间，一周的实训马上就要结束了。这才觉悟到时间如白驹过隙，过得飞快。现在想起刚学这门课的时候对什么都觉得不知道老师讲了也不是很懂。就连出去跟老师在外面的铁路线路上实习。自己也是看热闹。对于许多东西都事是而非。即便老师讲了对于初次接触的我也只是觉得好奇。根本忘了自己学习的目的。 在实训的过程中我根据任务指导书上的要求，通过查课本把自己以前没有搞懂的问题认真的全都弄明白了。在每一个细节上都很认真地完成了。尤其是缩短轨配置的计算，把自己以前老搞混淆的计算步骤现在也搞清楚了。对于自己不懂的地方我也虚心的请教同学、和老师。经过同学和老师的耐心讲解自己以前不会的也彻底懂了，自己由以前对这门课的讨厌也变得喜欢。 实习过程中我对土力学的：土的密度试验，土的界限含水率试验，土的剪切试验，土的固结试验以及土的击实试验，都有了了解。现将了解到的知识总结如下： 实验一土的含水率试验 （一）、试验目的 105—1100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。所以，试验的目土的含水率指土在的：测定土的含水率。 （二）、烘干法试验 1.操作步骤 （1）取代表性试样，粘性土为15—30g,砂性土、有机质土为50g,放入质量为m ，精确至0.01g. 的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m 1 （2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C的恒温下烘干。烘干时间与土的类别及取土数量有关。粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65——700C的恒温下烘至恒量。 （3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m 为，精确至0.01g 2 实验二土的密度试验 （一）、试验目的 测定土在天然状态下单位体积的质量。 （二）、试验方法与适用范围 1、操作步骤 。 （1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m 1 （2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。 （3）环刀取土：在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀刃口向下放在土样上，随即将环刀垂直下压，边压边削，直至土样上端伸出环刀为止。将环刀两端余土削去修平（严禁在土面上反复涂抹），然后擦净环刀外壁。 （4）将取好土样的环刀放在天平上称量，记下环刀与湿土的总质量m 2 2、计算土的密度：按下式计算 3、要求：①密度试验应进行2次平行测定，两次测定的差值不得大于 0.03g/cm3，取两次试验结果的算术平均值；②密度计算准确至0.01 g/cm3. 实验三土的界限含水率试验 （一）、试验目的 细粒土由于含水量不同，分别处于流动状态、可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水量；塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水量。 本试验的目的是测定细粒土的液限、塑限，计算塑性指数、给土分类定名，共设计、施工使用。 实验四土的击实试验 （一）、试验目的 本试验的目的是用标准的击实方法，测定土的密度与含水率的关系，从而确定土的最大干密度与最优含水率。 轻型击实试验适用于粒径小于5mm的粘性土，重型击实试验适用于粒径小于20mm 的土。 （二）、计算与制图 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，即为击实曲线。曲线峰值点的纵、横坐标分别代表土的最大干密度和最优含水率。如果曲线不能得出峰值点，应进行补点试验。 计算数个干密度下的饱和含水率。以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，在击实曲线的图中绘制出饱和曲线，用以校正击实曲线。 实验五土的固结试验 （一）、试验目的 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。 （二）、试验方法 电路计算机仿真分析 实验报告 实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析 一、实验目的 1、学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 2、学习使用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。 二、原理与说明 对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，求解电路中各个电压和电流。PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，用PSPICE 的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自 动”进行电路分析了。需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电 压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一 条“支路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件的参考方向定 义为正端子指向负端子。 三、示例实验 应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。 图1-1 直流电路分析电路图 4.000V R2 1 2.000A 0V Idc2 4Adc 4.000A 6.000V R1 1 4.000A Idc1 2Adc 2.000A R3 3 2.000A 图1-2 仿真结果 四、选做实验 1、实验电路图 （1）直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。 （2）直流扫描分析，即当电压源Us1的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R L中电流I RL随电压源Us1的变化曲线。 R4 3 Is3 2Adc 0Vs2 10Vdc RL 1 Is1 1Adc Is2 1Adc R1 4 I Is5 3Adc R2 2 12Vdc IPRINT Vs3 5Vdc Vs4 7Vdc 图1-3 选做实验电路图 2、仿真结果 土力学实验指导书 编写：崔树琴铜陵学院 罗传华安徽地矿局三二一地质队 铜陵学院 2010年10月 实验一 密度试验和含水量试验 一、密度试验 （一）、概述 土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm 3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。 （二）、试验方法及原理 密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。 环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。 环刀法操作简便且准确，在室内和野外均普遍采用，但环刀法只适用于测定不含砾石颗粒的细粒土的密度。 1、仪器设备 （1）恒质量环刀，内径6.18cm(面积30cm 2)或内径7.98cm （面积50cm 2），高20mm ，壁厚1.5mm ； （2）称量500g 、最小分度值0.1g 的天平； （3）切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。 2、操作步骤 （1）按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。 （2）在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。 （3）擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0.1g 。 3、成果整理 按式下式分别计算湿密度和干密度： V m m V m 1 2-== ρ 式中 ρ—湿密度（g/cm 3），精确至0.01g/cm 3； m —湿土质量（g ）； 2m —环刀加湿土质量（g ）； 1m —环刀质量（g ）； V —环刀容积（cm 3）。 环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm 3 并取其两次测值的算术平 均值。 4、试验记录 密度试验记录见试验报告中的土的侧限压缩试验（固结试验）中的表格。 二、含水量试验 (一）、概述 土的含水量w 是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 含水量是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等 土力学实验报告参考书 （3-5人1份、其实验步骤学生可自行适当简化） 含水率试验 一、实验目的 测定土的含水率，是指土在温度100～105℃下烘到恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示，为验证型试验。 二、实验条件 烘箱；电子天平；称量盒；干燥器等。 三、实验内容 用烘干法测定，取土样20—30克，在100°—105°温度下，烘6—8小时，称干土质量，计算出含水量。 四、实验步骤 （1）取代表性土样 15～30 g ，放入称量盒内，立即盖好盒盖，放天平上称量，准确至0. 1g 。 （2）揭开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度105～110℃下烘至质量恒定。 （3）将烘干后的土样，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温，称干土质量（准确至0.1g ）。 （4）按下式计算含水率 （5）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值 五、实验结果 六、讨论 七、参考文献 密度试验 一、实验目的 测定土的密度，了解土的疏密程度和干湿状态。指土的单位体积质量，其单位为g/cm 3，为验证型试验。 二、实验条件 环刀；电子天平；修土刀，刮刀，凡士林油等。 三、实验内容 环刀法测定，用60cm 3环刀开出土样，两面刮平，称出单位体积质量，计算出密度。 四、实验步骤 （1）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。 （2）用修土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下 %100)()()(?-++-+= m m m m m m m w s s 压，边压边削，到土样伸出环刀为止。 （3）用刮土刀仔细刮平两端余土，注意刮平时不得使土样扰动或压密。 （4）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量，准确至0.1g 。 （5）按下式计算土的密度： 五、实验结果 六、讨论 七、参考文献 比重试验 一、实验目的 测定土粒的比重 G s ，是土粒在温度105～110℃下烘至恒重时的质量与土粒同体积 4℃时纯水质量的比值，为验证型试验。 二、实验条件 烘箱、比重瓶、恒温水槽、砂浴、温度计、纯水、孔径2mm 筛等。 三、实验内容 用比重瓶法测定：取烘干土样20克，放入比重瓶内，加蒸馏水放在电砂浴上，煮30—40分钟，使土粒分散并排出气体，加清水至满，沉淀8—10小时，称重计算出比重。 四、实验步骤 （1）将烘干土过2mm 筛，然后取20g ，装人比重瓶内，称试样和瓶的总质量，准确至 0.001g 。 （2）将纯水注入比重瓶中至一半处，将瓶放在砂浴上煮沸30—40分钟，煮沸时间自悬液沸腾时算起，避免瓶中悬液溢出瓶外。 （3）将煮沸冷却至室的纯水，注满比重瓶，塞紧瓶塞。 （4）将比重瓶置于恒温水槽内，待瓶内水温稳定，且瓶内上部悬液澄清，然后取出比重瓶，擦干瓶外壁，称比重瓶、水、试样总质量，准确至0.001g 。称量后应立刻测出瓶内水的温度，准确至0.5℃。 （7）根据测得的温度，从已绘制的温度与瓶、水总质量的关系曲线中查得瓶、水总质量。 （8）按下式计算比重： 式中：G s ——土的比重； V m ρ= T G m m m m m m G w bws b bs bw b bs s --+-=计算机仿真与建模实验报告
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