
在漢英詞典中,“包絡面”(envelope surface)是幾何學與工程學交叉領域的重要術語,指由一系列連續變化的曲面或曲線族所共同形成的極限邊界曲面。其核心特征為:在包絡面上任意一點處,至少存在一個原始曲面族中的曲面與之相切,且該點滿足特定數學條件。
從應用角度分析,包絡面概念在機械工程(如齒輪齧合理論)、航天器軌道設計、聲波傳播模型等場景中具有關鍵作用。例如在五軸數控加工中,刀具路徑形成的包絡面直接決定工件成型精度(參考《機械工程手冊》第3版第15章)。數學表達式可表示為: $$ F(x,y,z,alpha)=0 frac{partial F}{partial alpha}=0 $$ 其中$alpha$為參數變量,方程組解集即構成包絡面。
該術語的權威定義可參見《中國機械工程術語标準》(GB/T 18686-2017)及《數學百科辭典》幾何學卷。在聲學領域,美國聲學學會期刊(JASA)多篇論文運用包絡面理論建立複雜環境下的聲場傳播模型,印證了其跨學科價值。
包絡面是一個多領域術語,其核心含義為由多個連續子結構或波動形成的整體形态邊界。以下是具體解釋和主要應用領域:
定義
在波動傳播過程中,包絡面指某一時刻所有同相位點構成的等相位面(即波面)。根據惠更斯原理,每個波面上的點可視為次級子波的波源,這些子波的包絡面共同形成新的波面。
示例:水波擴散時,每個子波向外擴展,其最前端連成的光滑曲面即為包絡面,表現為整體波紋的形狀(圖1)。
數學表達
惠更斯原理中,包絡面可描述為:
$$
S(x, y, z, t) = text{所有子波波面的公共切面}
$$
這一模型解釋了光的反射、折射等波動現象。
在地質學中,包絡面指複雜褶皺系中各單元褶皺脊線連接形成的假想面(圖2)。通過橫切褶皺轉折端的剖面,可勾繪出這一面狀構造,用于分析岩層變形規律。
如需進一步了解,可查閱地質構造學教材或波動理論相關文獻(參考、4、6)。
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