微积分在工程中的应用

微积分在工程中的应用近年来我国不断加大对高等教育力度的投入，其中微积分以其广泛的应用被列为是理工科类学生的必学科目。微积分是包含着微分、积分以及和数学相关的一些概念的高数分支，主要以实数、函数和极限为基础，被广泛应用在生物学、工程学等方面，因而具有一定的研究价值。微积分在工程中的应用主要可以分为两类，一是在建设设计工程中的应用，一是建筑结构荷载方面的应用，在这两类中微积分可以起到精准计算的作用，可以帮助工程师们分析实际汇总的问题，提高解决问题的效率，使得工程中的判断和选择更加的科学。因此，本文将主要结合微积分在工程应用中的重要性进行分析，探讨其在工程中的应用，旨在为微积分的更广泛重视提供一定的借鉴意义。1微积分在工程应用中的重要性1.1有助于帮助分析问题将微积分运用到工程中去，有助于帮助工程师们分析问题。微积分通过精密的计算带有一定的科学性，在研究事物的过程中微积分可以帮助人们建立起对事物认识的基础框架。目前，随着我国工程事业的蓬勃发展，以往普通的理论知识和计算公式已经无法满足工程中的需要，必须要借助深层次的微积分来分析解决问题。对于工程中的工作人员来说，应用高等数学可以获得一些有用的信息，并且微积分的精密计算可以使得获取的信息更加科学，从而更具有说服力。相关的人员运用微积分得到的信息将其简化成自己熟悉的函数，有助于帮助人们将抽象的问题具体化，进而对问题进行分析。1.2提升解决问题的效率微积分运用到工程中去有助于帮助人们解决实际的问题，并且提高解决问题的效率。在人们的日常生活中，高等数学中的微积分被广泛运用到各种领域。例如对于天气状况的记录，古代的人们只能通过自己每天对天气的观察然后得出规律，缺乏准确性和科学性，但是现在人们可以利用微积分进行精密的计算，对天气状况进行实时监控，有助于提高数据的准确性。所以，当人们将微积分运用到工程中去的时候，可以直接利用先进的计算工具得到需要的数据，很大程度上可以帮助人们提高工作的效率。1.3使得工程中的判断和选择更加科学将微积分运用到工程中去有助于使得工程中的判断和选择更加的科学。高等数学中的微积分因其精密的计算在金融和统计学中得到了广泛的应用。工程建设中因为需要一些精密性的科学数据，因而在工程中得到较为广泛的应用。以前，人们在工程计算中都是靠人力进行计算，无法保证数据的准确性，而且人力计算的效率低下，耗费较大，不适合运用在大型的工程建设中。2微积分在工程中的应用2.1微积分在建设设计工程中的应用微积分在建设设计工程中得到广泛的应用。例如，在建设设计工程中，人们首先需要设计相关的工程模型，尤其是三维建模，这个时候相关的人员就需要用到微积分，通过微积分的紧密计算，然后利用得到的数据建模。再者，工程设计中还可以使用微积分对于力学进行运算，使得工程设计更加的科学精准。针对一些坡道、急弯的轮廓，相关的工作人员也可以利用微积分具体问题具体分析，根据实际的情况来进行计算，得到极限值，将原来的曲线转换为直线，在外形轮廓工程设计中运用微积分来进行计算。例如，对于公路的外形轮廓来进行设计，相关的人员可以利用坐标系设立方程，然后用微积分对于方程中的未知数进行计算进而得到轮廓的极限值，得到公路弯度的最大值，再进一步利用微积分来急速计算坡道的长度，得出整个公路设计的工程量，从而设计出公路的外形轮廓。根据工程量的大小，相关的施工人员可以合理地安排施工，有助于提升工程的质量和效率。2.2微积分在工程造价方面的应用在土木工程建设的过程中，微积分贯穿于工程建设和造价的始终。对于一些重大的工程项目，相关的工作人员需要有精密科学的数据才能够让报价更为合理，提高自己的工程利益。工程的造价就是根据工程设计的图纸、对于需要用的材料清单规范、定额、工程中直接需要的人力费用、材料设备购买费用和施工器具的使用费、对该工程的管理费用等等。工程量越大，所需要涉及到的这些费用金额和计算量也就越大，仅仅靠人力计算一是效率过慢，难以跟上工程的進度，一是计算容易出现错误，使得报价出错进而损害自己的利益。所以在工程造价中经常需要使用微积分来进行报价计算，通过微积分来构造计算的函数，简化本来的计算量，可以提升相关工作人员的工作效率。2.3微积分在工程建筑荷载方面的应用建筑物的荷载主要包括恒载、可变荷载、风荷载以及地震作用几个部分，恒载主要是房屋中承重的物件，既包括结构物件也包括非结构物件。可变荷载则除了固定的恒载以外，还要包括人、家具等其他的物件，其大小会随着人和物件的变化而不断地发生变化、风荷载是因为风的大小会影响到建筑物，风荷载越大越会使得房屋建筑晃动力度加大。地震作用顾名思义就是地震所导致的房屋震动。对于这些因素，在建筑工程的设计中都需要进行考虑，但是仅仅靠人力难以将如此多的因素和准确的数字考虑并计算进来。所以通常人们都会使用微积分来进行建筑工程中的荷载计算，对于建筑工程本身所需要的承重以及外部因素对建筑工程的影响，通过微积分对建筑工程的荷载的准确计算，建筑工程的质量可以得到很大的提升，在地震多发、风力较大的地区可以保证建筑工程的稳定性，减少人员财产的损失。因此，在目前的建筑工程中，相关的工作人员会尽可能地将微积分运用进来，通过微积分转化为函数，或者进行极限计算，从而得到自己需要的数值。3小结随着我国教育改革力度的不断加大，学科之前的交叉性程度越来越大，促使了我国的社会不断地在进步，也使得高等数学在人们的实际生活中发挥着越来越重要的作用。其中，微积分的使用主要是对一些变量进行求解或者是类似的一些计算，从而能够认识到变量的变化规律。目前，随着我国各个学科领域的交叉学习和发展