工程分析方法及思路杂记

2014-08-06 16:42阅读：

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工程分析方法及思路杂记：
本人作为油田工程师，在工作中曾遇到一些需要切实解决的实际问题,如抽油杆频繁发生断裂等。这些问题都用到一些工程上的基础概念和基本分析方法，这些工程分析方法及思路，对于证券市场的分析研究也很有启发，梳理2条，杂记如下。

1：应力-应变曲线：

在编制采油工艺方案时，需要根据井深和供液能力等油井的基础参数对抽油杆的级数及其组合作出选择，不同级数的抽油杆有不同的抗拉强度，这就需要通过工程计算找出相适应的抽油杆。
多年以前，为了加深理解屈服点和抗拉强度，自己曾标注过下图：

工程分析方法及思路杂记

该图是典型应力-应变曲线。它实际是由力-伸长曲线转化而来，指在拉伸试验中外力与试样伸长量之间的关系曲线，曲线的纵坐标为拉力 F ，横坐标为绝对伸长△L。若将力-伸长曲线图纵坐标F除以试样的原始横截面积，横坐标△L除以试样的标距L，即可得到材料的应力-应变曲线，该图形不再与试样的几何尺寸有关，因而具有更加广泛的意

义。
也就是说：应力等于单位面积所承受的力，应变等于应力作用下单位长度下的形变。
整个拉伸过程中的变形可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部塑性变形阶段。屈服点以下为弹性区间，符合线性力学的胡克定理，即应力与应变成正比例，比例值被称作杨氏模量；屈服点之后则为塑性区间,属于非线性力学。屈服阶段过后，外力与变形不成比例增加。
局部塑性变形阶段------即外力超过最大值之后，材料某一部分横截面发生收缩，即“缩颈”现象。试样抵抗变形能力下降，外力随之下降而变形继续增加。至K处，试样断裂。 K点的应力称为断裂强度。
其实，一幅图就可以传达许多有用的信息：几个最重要的物理概念性信息，如屈服点，抗拉强度，和破裂点，都是从曲线中的奇点得到的。

几个具体材料的应力应变曲线：

工程分析方法及思路杂记

工程分析方法及思路杂记

比较有趣的是弹性体橡胶的应力应变曲线，橡胶没有破裂点从而形成了一个循环回路，被称作滞变回路（Hysteresis Loop）。这个回路，其实表达了一种周期性循环信息。

上述基本的应力应变曲线，非常引人瞩目的现象就是非线性，几大重要信息如屈服点，抗拉强度，破裂点都是在线性阶段之后。一个简单的实体物理研究，就存在这么复杂的现象，非线性阶段基本都是靠试验或经验数据来掌握判断，具体材料不同，具体的技术数据也不同。不像线性阶段那么简单地用一个公式就可概括。搞工程技术的，实际上天天就面临着应对这些非线性现象，生活中也是如此，但我们是多么地喜欢简单哦！
注意到许多解释宏观经济的文章，逻辑上头头是道，自圆其说，但往往与现实偏离很大，或许就是对非线性的复杂性估计不足。

2：示功图
抽油机井示功图是油田工作者经常要看和判断的，它描绘抽油机井驴头悬点载荷与光杆位移的关系曲线。下图为理想示功图，其中A点叫下死点，AB为加载线，BC为上冲程，C点叫上死点；CD为卸载线，DA为下冲程。ABCD完成一个冲程，正好形成一个封闭的循环回路,这个图形就是示功图。

工程分析方法及思路杂记

实测图则要复杂得多：

工程分析方法及思路杂记

3:证券市场类比应用：
以上两例，其基本方法都是以应力（载荷）为纵轴，以应变（位移）为横轴二做出的曲线，只不过前者表达的是样品的实测曲线，后者是人工举升即设计好的一个冲程内的载荷与位移关系曲线。
在证券市场上，成交额可以类比于应力（载荷），成交均价可以类比于应变（位移），成交额类比于应力（载荷），也是常说的“入货”“出货”相当于工程上的“加载”“卸载”。成交均价可以类比于应变（位移）则好理解，都是空间位置的变动。闭合回路可以形象一个完整的牛熊循环，类似于“上行程+下行程=一个完整的冲程”。这样就可以做出股市的应力应变曲线或就叫股市示功图，也就是换个视角去看股市：下图是以季度为单位，以2005年4季度为始点，以2008年4季度为终点的一个牛熊循环为观察对象：

工程分析方法及思路杂记

以月为单位观察沪市：

工程分析方法及思路杂记

这两幅图提示：
2007年5月是成交额的峰值，类似于抗拉强度点，之前成交额一直处于稳步增长近似直线段，这类似于线性弹性阶段；之后到07年10月价位到达拐点，类似于破裂点，同时成交额呈现“卸载”特点，，这段属于非线性走势。月线图中最右端那个小循环在08年1月形成价位的次高点，可以看成是二次破裂点，也是股民的逃命点！这之后成交额与价位的关系再次呈现准直线关系，即成交额萎缩，价位也萎缩。

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