
在汉英词典中,“包络面”(envelope surface)是几何学与工程学交叉领域的重要术语,指由一系列连续变化的曲面或曲线族所共同形成的极限边界曲面。其核心特征为:在包络面上任意一点处,至少存在一个原始曲面族中的曲面与之相切,且该点满足特定数学条件。
从应用角度分析,包络面概念在机械工程(如齿轮啮合理论)、航天器轨道设计、声波传播模型等场景中具有关键作用。例如在五轴数控加工中,刀具路径形成的包络面直接决定工件成型精度(参考《机械工程手册》第3版第15章)。数学表达式可表示为: $$ F(x,y,z,alpha)=0 frac{partial F}{partial alpha}=0 $$ 其中$alpha$为参数变量,方程组解集即构成包络面。
该术语的权威定义可参见《中国机械工程术语标准》(GB/T 18686-2017)及《数学百科辞典》几何学卷。在声学领域,美国声学学会期刊(JASA)多篇论文运用包络面理论建立复杂环境下的声场传播模型,印证了其跨学科价值。
包络面是一个多领域术语,其核心含义为由多个连续子结构或波动形成的整体形态边界。以下是具体解释和主要应用领域:
定义
在波动传播过程中,包络面指某一时刻所有同相位点构成的等相位面(即波面)。根据惠更斯原理,每个波面上的点可视为次级子波的波源,这些子波的包络面共同形成新的波面。
示例:水波扩散时,每个子波向外扩展,其最前端连成的光滑曲面即为包络面,表现为整体波纹的形状(图1)。
数学表达
惠更斯原理中,包络面可描述为:
$$
S(x, y, z, t) = text{所有子波波面的公共切面}
$$
这一模型解释了光的反射、折射等波动现象。
在地质学中,包络面指复杂褶皱系中各单元褶皱脊线连接形成的假想面(图2)。通过横切褶皱转折端的剖面,可勾绘出这一面状构造,用于分析岩层变形规律。
如需进一步了解,可查阅地质构造学教材或波动理论相关文献(参考、4、6)。
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