物理矛盾及分离原理教学内容
物理矛盾-分离原理-物场模型(第三讲)
6.1 物理矛盾
当一个技术系统的工程参数具有相反的需求时就出 现了物理矛盾。 如：既需要刀刃足够锋利，又不易折断； 既需要座位多容量大，又希望体积小； 既希望灯具亮度高，又希望瓦数小。
办法：高强度钢刀具、客车座椅倾斜、飞机座椅交错、节能灯
6.2 分离原理
11种分离方法 4大分离原理： 1）空间分离 2）时间分离 3）基于条件的分离 4）系统级别的分离
30种功能，和相对应的100个科学效应和现象
TRIZ将高难度的问题和所要实现的功能进行了 归纳总结，常见的30个功能代码列在“功能代 码表” F1 ，F2 ， F3…… F30 30个功能代码对应的科学效应和现象列表 F1 （测量温度）——科学效应序号：E75（热 膨胀）E76（热双金属片）E71（热电现象） E33（电阻）……E55（霍普金森效应） F15 （积蓄机械能）——E85（弹性变形）E49 （惯性力）E94（一级相变）E 36 （二级相变）
第1步：确定相关元素 S1—电解液 S2 —水 F1—机械冲击力（清洗） 第2步：绘制物—场模型 属于第3类模型（效应不足的完整模型）
例 纯铜板的清洗
第3步：选择物—场模型的一般解法 第3类模型有3个一般解法：4、5、6 选择5和6 第4步：开发设计概念 （1）应用一般解法5。增加另外F2一个场来强化有用效应。 F2—机械冲击力，使用超声波清洗； F2—热冲击力，用热水清洗； F2—化学冲击力，使用表面活性剂溶解来加强残留电解液的 移动； F2—磁冲击力，将水磁化以加强冲洗。
7.4 物—场模型分析的应用
6个一般解法的应用步骤：
1）确定相关元素 2）绘制物—场模型 3）选择一般解法 4）开发设计概念 更复杂的需应用76个标准解法。
物理矛盾分离原理
物理矛盾分离原理物理矛盾分离原理是指在物质世界中存在着各种矛盾，而这些矛盾可以通过分离的手段来解决，从而推动事物的发展。
本文将从矛盾的本质、分离的方式和应用实例等方面探讨物理矛盾分离原理。
一、矛盾的本质矛盾是事物内部的对立统一体现，是事物发展的源泉。
在物理学中，矛盾包括两个方面，即主要矛盾和次要矛盾。
主要矛盾是指事物内部冲突最尖锐、最突出的矛盾，而次要矛盾则是围绕主要矛盾衍生出来的其他矛盾。
矛盾的存在推动了事物的运动和发展。
二、分离的方式为了解决矛盾，物理学家们提出了物理矛盾分离的原理。
分离是指通过对矛盾进行划分和处理，使得矛盾的对立面分离开来，从而达到解决矛盾的目的。
1. 时间分离时间分离是指在时间维度上将矛盾的对立面分离开来。
例如，物体在不同的时间点上具有不同的性质，通过合理地安排时间序列，可以实现对矛盾的有效分离。
2. 空间分离空间分离是指在空间维度上将矛盾的对立面分离开来。
例如，在一个物理系统中，通过对空间的分割和隔离，可以将不同矛盾的对立面分离开来，以实现对矛盾的解决。
3. 物质分离物质分离是指通过对物质的改变和转换，将矛盾的对立面分离开来。
例如，通过改变物质的组成、结构或性质，可以实现矛盾的解决和发展。
三、应用实例物理矛盾分离原理在实际应用中有着广泛的应用。
以下是一些典型实例。
1. 高温材料的分离在高温工艺中，常常需要使用具有较高耐热性能的材料。
然而，这些材料通常会出现脆化和塑性降低等问题。
为了解决这一矛盾，科学家们通过物质分离的方式，研发出了多层复合材料，将不同材料的性能优势进行结合，实现了高温工艺中的应用。
2. 精密仪器的分离在精密仪器制造中，常常需要同时兼顾仪器的精度和稳定性。
然而，这两个要求往往是矛盾的。
为了解决这一矛盾，科学家们通过时间和空间分离的方式，设计出了稳定性较高的仪器结构，并通过对仪器精度的校准和提高，实现了精密仪器的发展。
四、总结物理矛盾分离原理是一种重要的物理学原理，通过对矛盾的分离，可以实现对矛盾的解决和推动事物的发展。
第五讲-物理矛盾和分离原理
UFn
HFk
UFl l
UFr
网络问题
3、冲突问题的结构
问题结构
星型问题
当一个子系统的某一功能改善后，另几个子 系统的功能均变差。
子系统 k
子系统 p
UFn导致 HFk及 HFp， UFn又需求 UFq， UFn 消除 UFm(n≠k≠p≠l ≠m)
HFk
子系统 n
汽车安全 气囊系统
2、冲突的分类
技术冲突与物理冲突的关系 技术冲突 物理冲突
总是涉及到两个基本参数A与B，当A得到改 善时，B变得更差。 仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该 子系统或部件提出了相反的要求。
相对于技术冲突，物理冲突是尖锐的冲突，往往技术冲突的存在 隐含物理冲突的存在。
技术冲突
控制着技术冲突的两个基本 参数A 与B的参数或物体。2ຫໍສະໝຸດ 2940个发明原理及成语表达
编号及原理 01、分割原理 02、抽出原理 03、局部特性原理 04、不对称原理 05、组合原理 06、多用性原理 07、嵌套原理 08、反重力原理 09、预先反作用原 理 10、预先作用原理 成语表达 编号及原理
11、预先防范原理 12、等势原理 13、反向作用原理 14、曲面化原理 15、动态化原理、 16、不足或过量作用 原理 17、多维化原理 18、振动原理 19、周期性动作原理 20、有效持续作用原 理
UF n+1 需求 UFn , UFn需求UFn-1。
子系统 n+1 Ufn+1
子系统 n
子系统 n-1 Ufn-1
UFn 线性问题
3、冲突问题的结构
问题结构
网络问题
UFn 导致 HFk， HFk 导致 UFl， UFl 导致 UFr, UFr 需求 UFn (n≠k≠l≠r)
物理矛盾与分离原理(TRIZ)
对称与 非对称
水平与垂直
密度大小
功率 大与小
冷与热
导热率高低
粘度 高与低
快与慢
温度高与低
摩擦系数 大与小
成本高与低
软与硬 喷射与堵塞 运动与静止
主要内容
一、物理矛盾 二、物理矛盾与技术矛盾的关系 三、物理矛盾的分离原理 四、分离原理与创新原理的对应关系 五、解决物理矛盾举例与练习
空隙既应该小，ห้องสมุดไป่ตู้容易漏油；又应该大，便于书写。
主要内容
一、物理矛盾 二、物理矛盾与技术矛盾的关系 三、物理矛盾的分离原理 四、分离原理与创新原理的对应关系 五、解决物理矛盾举例与练习
一个故事：欧洲制鞋公司领导的烦恼
有职工偷鞋，如何解决？
三、物理矛盾的分离原理
解决物理矛盾的核心思想是——实现矛盾双方的分离
物理矛盾与分离原理
主讲人 王其 南京信息工程大学信息与控制学院
Email：wangqiseu@
您遇到过这样的问题吗？
过滤效果好
小
不容易堵塞
大
孔径
您遇到过这样的问题吗？
❖ 狮子和驯兽员同台演出，既要狮子表现出必要的野性，又不 能伤害驯兽员
❖ 飞机的起落装置在飞机起飞和降落时是必须的；但是在飞机 飞行的过程中是不需要的
要求1：____________________
要求2：____________________ Step 2 ：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同 要求应该在什么时间得以实现？
时间1：____________________ 时间2：____________________
Step 3 ：以上两个时间段是否交叉？
解决物理矛盾的4大分离原理
解决物理矛盾的４大分离原理
一．空间分离
１，物理矛盾：手机必须小，便于携带，又要有足够大的屏幕。
解决方案：在空间上将手机设计成翻盖或滑盖的
２，物理矛盾：桌子要够小节省空间，又要足够大以防止放置东西。
解决方案：桌子设置成折叠式
二．时间分离
１，物理矛盾：老师想上课而同学想上厕所或休息。
解决方案：运用上下课铃声将时间段区分开
２，物理矛盾：医院２４小时都要有人在，而一个人不可能永远都在解决方案：实行轮班制
三．基于条件的分离
１，物理矛盾：视力不良既近视又远视的人
解决方案：可变焦距眼镜
２，物理矛盾：水管既要抗压又要抗冻
解决方案：复合材料的水管
四．系统级别的分离
１，物理矛盾：游泳池既要足够长又要面积大是运动员足以转身不碰壁解决方案：将游泳池设置为圆形
２，物理矛盾：没有精密的勘测仪器却又想预防地震
解决方案：小口的啤酒瓶进行倒立。
(完整版)TRIZ理论—物理矛盾与分离原理
物理矛盾与分离原理
——国轩大学 刘玉青
成就别人才能成就自己
1
一、物理矛盾
物理矛盾在TRIZ理论体系中的位置
成就别人才能成就自己
2
定义物理矛盾
❖ 对系统的同一个元素有不同的要求 ❖ 符号表示
▪ A+，A-
运输
快
速度
安全
慢
成就别人才能成就自己
3
物理矛盾的三种情况
1）这个元素是通用工程参数，不同的设计条件对 它提出了相反的要求
• 例如：灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦
三调光灯
无级调光灯
成就别人才能成就自己
5
物理矛盾的三种情况
3）这个元素是非工程参数，不同的工况条件对它有 着不同的要求 例如：冰箱的门既要经常打开，又要经常保持关闭
成就别人才能成就自己
6
常见的物理矛盾情形
类别
几何类
长与短 宽与窄
物理矛盾 厚与薄 平行与交叉 圆与非圆 锋利与钝
例如：对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚 度以使其坚固，同时墙体又要尽量薄以使建筑进程加快并 且总重比较轻；建筑结构的材料密度应该接近于零以使其 轻便，同时材料密度也应该足够高以使其具有一定得承重 能力。
成就别人才能成就自己
4
物理矛盾的三种情况
2）这个元数是通用工程参数，不同的工况条件对它有着 不同(并非相反)的要求
大 体积
小
成就别人才能成就自己
20
时间分离
❖ 雨伞的时间分离
大
操作时间1
（下雨的时候）
小
操作时间2
（携带的时候）
成就别人才能成就自己
21
创新思维与TRIZ创新方法教学课件-07 物理矛盾与分离方法
7.1.1 定义物理矛盾
❖ 读者可以参考以下的两种模板来定义物理矛盾： ❖ 模板1： ❖ 技术系统的名称 中 对象的名称 应该是（具有）特性，以
便 对系统的第一种需求；同时，又不应该是（具有）特性， 以便 对系统的第二种需求。 ❖ 例如：飞机 中 机翼 应该是（具有）大，以便 在起飞时提 供更大的升力；同时，又不应该是（具有）大，以便 在高 速飞行时具有较小的阻力。
7.1.1 定义物理矛盾
❖ 模板2： ❖ 技术系统的名称 中 对象的名称 的 关键参数 应该为 关键
参数的第一个值，以便 技术系统的第一种功能或特性；同 时，关键参数 又应该为 关键参数的第二个值，以便 技术 系统的第二种功能或特性。 ❖ 例如：飞机 中 机翼 的 面积 应该 大，以便 在起飞时提供 更大的升力；同时，面积 又应该 小，以便 在高速飞行时 具有较小的阻力。
7.2 11个分离原理
❖ （4）系统转换1b：将系统转换为相反系统或将系统与其 相反系统组合
❖ 从功能的角度来讲，相反系统就是与当前系统所实现的功 能相反的系统。如果两种系统实现的功能相反，则称它们 互为相反系统，分别记为S和-S，或S和anti-S。例如，如 果当前系统为铅笔，其功能是书写。橡皮的功能正好与铅 笔的功能是相反的——擦除。所以，称橡皮为铅笔的相反 系统。
7.2 11个分离原理
❖ 例7-3 为了清除矿井中的粉尘，需要向空气中喷洒很小的 水滴。虽然这种小水滴除尘效果很好，但是由于小水滴太 轻，沉降速度太慢，会形成薄雾，影响矿井中的可见度。 为了解决这个问题，建议在喷洒设备上，在形成小水滴的 小孔外围再开一圈较大的孔，使得在喷洒过程中，可以在 小水滴所形成的锥状体之外，再包围一圈由较大水滴组成 的锥状“壳体”。
05物理矛盾和四大分离原理
1 五物理矛盾和四大分离原理当一个技术系统的工程参数具有相反的需求就出现了物理矛盾。
比如说要求系统的某个参数既要出现又不存在或既要高又要低或既要大又要小等等。
相对于技术矛盾物理矛盾是一种更尖锐的矛盾创新中需要加以解决。
物理矛盾所存在的子系统就是系统的关键子系统系统或关键子系统应该具有为满足某个需求的参数特性但另一个需求要求系统或关键子系统又不能具有这样的参数特性。
分离原理是阿奇舒勒针对物理矛盾的解决而提出的分离方法共有11种归纳概括为四大分离原理分别是空间分离、时间分离、居于条件的分离和系统级别分离等。
对于物理冲突TRIZ给出了如下四条分离作用原理. 1从时间上分离相反的特性:物体在一时间段内表现为一种特性而在另一时间段内则表现为另一种特性. 2从空间上分离相反的特性:物体的一部分表现为一种特性而另一部则分表现为另一种特性. 3从整体与部分上分离相反的特性:整体具有一种特性而部分具有相反的特性. 4在同一种物质中相反的特性共存:物质在特定的条件下表现为唯一的特性在另一种条件下表现为另一种特性. 对于物理矛盾的解决TRIZ提供了4个分离原则空间分离时间分离条件分离整体与部分分离。
分离原理简单说来可以归纳为4大分离原理和11种分离方法。
解决物理矛盾的分离原则空间分离将矛盾双方在不同的空间分离以降低解决问题的难度。
当系统矛盾双方在某一空间出现一方时空间分离是可能的。
时间分离将矛盾双方在不同的时间分离以降低解决问题的难度。
当系统矛盾双方在某一时空中只出现一方时时间分离是可能的。
2 条件分离将矛盾双方在不同的条件下分离以降低解决问题的难度。
当系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时条件分离是可能的。
整体与部分分离将矛盾双方在不同的层次分离以降低解决问题的难度。
当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时整体与部分分离是可能的。
物理矛盾的11种分离方法1相反需求的空间分离。
从空间上进行系统或子系统的分离以在不同的空间实现相反的需求。
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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条件分离实例：夯的进化
• 夯：重一些有利于夯 实地基，但是费力。
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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条件分离实例：夯的进化
• 蛤蟆夯：用电动机作动力 的夯，工作时铁砣转动， 把夯带动跳起，随即向前 移动，砸实地基。工作方 式像蛙跳 。
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• 条件分离原理：
• 利用离心原理，“举重若 轻”，解决了“落下来重 一些”的需要。
TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例：用条件分离解决物理矛盾
• 预防跳水运动员视网膜受损
• 在水与跳水运动员所组成的系统中， 水既应该是是硬物质，以支持跳水运 动员不至于与池底相碰；它又应该是 软物质，以避免运动员承受太大的冲 击力。
• 职工偷鞋，如何解决？
• 空间分离：产地 • 整体与部分分离： • 左右鞋、鞋带分离
• 使用整体与局部分离的条件： • 当系统（整体）或关键子系统（局部）矛
盾双方在子系统、系统、超系统级别只出 现一方时。 • 整体与局部分离：采用柔性生产线，以满 足大众化和个性化市场需求的不同要求
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例：用整体与部分分离解决物理矛盾
• 一个欧洲名牌鞋业公司遇 到的难题:
• 例：为了在较短的距离内将松软的物 体提升到一定的高度，需要增加传送带 的倾角；但由于摩擦力的限制，太大的 倾角将导致物体下滑而不能被提升。
•定义矛盾：
（1）当增加传送带的倾角（设计改变）减少了传送距 离（有利的功能），但却使得传送的可靠性下降了（有 害的功能）。因为该矛盾定义涉及了两个参数所以是技 术矛盾。
TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
5Leabharlann 物理矛盾解决方法——分离法
➢ TRIZ中常用分离原理解决物理矛盾。
解决物理矛盾的分离原理
空间分离 时间分离 条件分离 整体与局部分离
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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空间分离
• 将矛盾双方在不同的空间隔离。 • 使用空间分割的可能条件： • 当系统或关键子系统矛盾双方在某一空间上只出现一
（2）在我们所遇到的问题中，我们既需要倾角大以减 少传送距离，又要求倾角小以增加传送的可靠性。因为 该矛盾定义只涉及了一个参数，所以是物理矛盾。
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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土地爷的哲学
• 刮风莫到果树园 • 刮到河边好行船 • 白天天晴好走路 • 夜晚下雨润良田
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➢ 道路必须交叉，以使车辆驶向目的地（A） ➢ 道路一定不得交叉，以避免车辆相撞（非A）
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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解决交通的物理矛盾
空间分离实例
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例：用空间分离解决物理矛盾
➢ 将飞机机翼设计 成可调的活动机 翼，以适应在飞 行中各个时间段 的不同要求。
TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例：用时间分离解决物理矛盾
• 美国公路局批准飞行汽车上路
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例：用时间分离解决物理矛盾
➢ 如何对公章进行制约？
• 史上最牛的公章
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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实例
• 折叠自行车 • （空间分离）
方时。
• 空间分离实例： • 测量海底时，
将声纳探测器 与船体空间分 离，用以防止 干扰，提高测 试精度。
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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十字路口的物理矛盾描述
• 要通过十字路口，车辆必须占据十字路口的某 个位置（A）
• 为避免和其它车辆相撞，一定不得占据十字路 口的位置（非A）
– 解：可以在游泳池的水中打入气泡，让 水变得更“柔软”一些。
– 利用的条件：水并不一定就是硬物质， 添加气泡就可变软。。
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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例 路口交通
物理矛盾
?
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整体与局部分离
• 将矛盾双方在不同的系统级别分离开来。
• 使用时间分割的条件： • 当系统或关键子系统矛
盾双方在某一时间段中 只出现一方时。 • 例如： • 伞具：收拢如棍，张开如盖。
• 传说伞是由鲁班的妻子云氏发明 的，她从荷叶和亭子中得到灵感。
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实例：用时间分离解决物理矛盾
➢ 交通信号灯
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条件分离
• 将矛盾双方在不同的条件下进行分离。 • 使用条件分离的条件： • 当系统或关键子系统矛盾双方在某一条件
下只出现一方时。
• 条件分离：将水射流条件分离，给予不同 的射流速度和压力，即可获得“软”的或 “硬”的不同用途的射流，用于洗澡按摩 或用作加工手段或武器。
物理矛盾及其解决原理
• 概述 • 物理矛盾的描述 • 分离原理 • 分离原理与发明原理的关系
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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概述
• 物理矛盾及其解决原理是TRIZ理论的重要内容。 TRIZ中 用分离原理解决物理矛盾。相对于技术矛盾，物理矛盾的 求解更加困难。
• TRIZ理论中，当系统的进化对同一个参数提出了矛盾的 要求时，就构成了物理矛盾。例如，系统要求温度既要升 高，也要降低；质量既要增大，也要减小；缝隙既要窄， 也要宽等。
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航母甲板上的苏-33舰载歼击机。
TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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空间分离实例
• 问题： • 高跟鞋在给人带来美感的同
时，会使穿鞋者不舒适。如 何解决？
• 可调节的高跟鞋
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
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时间分割
• 将矛盾双方在不同的时间段进行分离。
• 具体来讲，物理矛盾表现在： • 1）系统或关键子系统必须存在，又不能存在； • 2）系统或关键子系统具有性能“F”，同时又具有性能“-
F”。 • 3）系统或关键子系统必须处于状态“S”及状态“-S”。 • 常见的物理矛盾见下表：
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TRIZ（4）-物理矛盾及其解决原理
2
Remember？