膨胀系数（精选12篇）
膨胀系数 篇1
0前言
线性膨胀系数是指材料在一定温度区间内,当温度变化1°C时试件轴向长度的相对变化值。 建筑石膏线性膨胀系数对石膏制品的体积稳定性具有重要的影响,尤其是在昼夜温差较大和季节温差较大的地区。 采用聚合物等对建筑石膏进行改性能够较好地改善建筑石膏吸水率高、强度低和耐水性差等问题[1,2,3,4]。 但是,对于建筑石膏温度线性膨胀性质的影响尚不清楚。 因此,有必要对复合助剂改性建筑石膏的线性膨胀系数进行研究,以正确认识和应用其温度膨胀性能。
1试验
1.1原材料
石膏: 宁夏某石膏厂生产的 β 型建筑石膏,强度等级为2.0。
聚合物:醋酸乙烯-乙烯共聚物胶粉5010,聚乙烯醇(PVA)。
矿物助剂:白水泥,硅粉。
1.2试验方案
(1)正交方案
在单因素试验研究的基础上, 采用四因子、三水平的正交试验方案L9(34)[5]。 各组分的含量以其占胶凝材料总质量的百分比计取。 各因素及水平分布示于表1。
(2)试验
参照GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》, 采用100mm×100mm× 515mm棱柱体标准试件 ,每组3个 ,试件两端预埋不锈铜测头。 试件成型1d后拆模,室内养护60d测定线膨胀系数。 选择0℃和42℃作为测定长度的设定温度, 采用SP-540型混凝土收缩膨胀仪测定试件长度。 为了保证试件整体达到设定温度,试件分别在0℃低温箱和42℃的高温箱内放置8h,相对湿度RH=(40±2)%。 分别测取两个温度下试件的长度,根据式(1)计算线性膨胀系数:
式中:Re为线性膨胀系数; L42为42℃时试件的长度; L0为0℃时试件的长度。
2结果与讨论
2.1正交试验分析
正交试验的极差分析示于表2, 各因素随水平变化对线性膨胀系数的影响示于图1。
从表2的极值R可以看出,各因素对石膏线性膨胀系数的影响顺序是水胶比最大,其次分别为聚合物、白水泥、硅粉。 从图1看出,水胶比为0.60和0.46时 ,石膏线性膨胀系数大小比较接近 , 水胶比为50%时的线性膨胀系数最大;硅粉、白水泥、聚合物5010均随着其掺量的增加, 石膏的线性膨胀系数逐渐减小。 这表明由硅粉、白水泥、聚合物5010组成的复合助剂能够减小建筑石膏的线性膨胀系数,有利于改善建筑石膏的温度膨胀性能。 总体上来看,复合助剂改性建筑石膏的线性膨胀系数分布在(19.7~22.4)×10-6/℃之间,小于基准石膏的线性膨胀系数23.1×10-6/℃,温度膨胀性能具有一定程度的改善。
复合助剂改性石膏在水化过程中,由于加入了硅粉、白水泥及聚合物,使水化反应更为复杂[3]。 半水石膏遇水溶解并逐渐结晶形成二水石膏, 同时, 在水化过程中二水石膏与复合助剂化合,生成了非晶相物质的无定型凝胶。 聚合物和水化产生的非晶相物质改变了二水石膏晶体的形貌,一方面使二水石膏晶体生长受到抑制,使晶粒减小,颗粒间的黏附性增强,呈较完整的柱板状致密结构;另一方面, 聚合物的成膜覆盖及其颗粒的填充作用,阻隔了水化产物的孔隙通道, 提高了石膏硬化体的致密性, 改善了石膏硬化体的微结构,从而降低了其线性膨胀系数。
2.2线性膨胀系数模型
采用多元回归对正交试验各因素与各组的膨胀系数进行回归分析,建立线性膨胀系数与四因素的关系模型,示于式(2),且相关性十分显著,相关性系数r(0.977)>r0.01(0.735);经游程检验,在显著水平 α=0.05游程检验显示游程总个数统计量UN=10,大于临界值CN=7,可以认为线性膨胀系数的预测值与拟合值之间无显著差异。 游程检验结果见表3。
式中:W/C为水胶比;S为硅粉掺量,%;C为白水泥量,%;P为聚合物掺量,%。
3结论
(1)复合助剂改性建筑石膏的线性膨胀系数分布在(19.7~22.4)×10-6/℃之间,低于基准建筑石膏的线性膨胀系数23.1×10-6/℃,温度膨胀性能具有一定程度的改善。
(2)水胶比对改性建筑石膏线性膨胀系数的影响最大,其次分别为聚合物5010、白水泥、硅粉。 随着聚合物5010、白水泥、硅粉掺量的增加,石膏的线性膨胀系数逐渐减小。
(3)复合助剂改性建筑石膏线膨胀系数与组成参数的数值关系可以用式(2)描述,并且经游程检验,在显著性水平 α=0.05时,其相关性显著。
膨胀系数 篇2
论负克伦巴赫alpha系数和分半信度系数
克伦巴赫alpha及分半信度为负值时,表明克伦巴赫alpha系数和斯皮尔曼-布朗信度校正原型公式对于估计信度系数而言已经失效.讨论了出现这种现象的.原因和出现这种现象时克伦巴赫alpha系数和斯皮尔曼-布朗信度校正公式的相应替换公式.
作 者：席仲恩 汪顺玉 XI Zhong-en WANG Shun-yu 作者单位：重庆邮电大学,外国语学院,重庆,400065 刊 名：重庆邮电大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2007 19(6) 分类号：O213.2 关键词：信度 克伦巴赫alpha系数 斯皮尔曼-布朗校正公式膨胀系数 篇3
[关键词]通货膨胀;需求拉动;成本推动
[中图分类号]F822.5[文献标识码]A[文章编号]1009-9646(2010)09-0028-02
通货膨胀是指商品和劳务的一般价格水平的持续上升。由此定义我们可以看出通货膨胀的两个特点:第一,通货膨胀是一般价格水平的上升,而不能是某一种或几种商品的价格上升。第二,通货膨胀是指物价的持续一段时间的上涨,而不是一时一刻的上涨。
通货膨胀的成因有很多种,主要可以分为以下几种情况。
一、需求拉动型
当一国的经济处于持续增长阶段,国内投资热情高涨,居民的消费水平也处在上升阶段,容易造成商品供不应求的状态,这样就会导致物价上涨,通货膨胀,因此称此类通货膨胀为需求拉动型。
二、成本推动型
由于生产资料和原材料价格的上涨,造成企业生产成本的上升,从而导致商品的价格上涨,这样物价上涨引发通货膨胀。因此称此类通货膨胀为成本推动型。
三、结构变动型
这是由于一个经济体社会经济结构方面的因素变动,导致商品物价的上升,引发通货膨胀。因此称此类通货膨胀为结构变动型。
四、货币供给型
当市场上的货币流通量超过商品流通所需要的货币量时就会造成纸币贬值,物价上涨,通货膨胀。因此称此类通货膨胀为货币供给型。
当前我国经济各项指标显示物价普遍上涨,有通货膨胀的迹象,笔者认为,这主要是由一下几个方面的原因造成的。
第一、政府扩大内需。拉动经济增长造成经济过热
2007年由美国次贷危机引发的金融危机给世界经济带来了一系列负面影响,这其中也包括中国。一国经济增长主要依靠三驾马车,它们分别是:投资,消费和出口。金融危机的发生。不可避免的影响了我国出口的数量,而政府为了保八的经济增长目标使之将目光转向了国内消费。我国政府四万亿的投资无疑大大扩大了国内的投资市场,此外家电下乡,汽车下乡等一系列政策的实施都是在积极开阔国内市场,拉动需求,此外,中国人民银行采取的宽松的货币政策使的国内投资环境良好,进一步扩大国内市场。但是这一系列举措在一定时间缓解了经济增长的压力,但目前来看,这些措施造成的经济过热,是国内通货膨胀的重要原因之一。
第二、国际市场生产成本的提高使我国国内市场物价上涨
国际市场中生产资料和原材料价格的上涨影响我国国内市场企业的生产陈木,这样导致商品物价上涨,造成通货膨胀。
第三、中国国际贸易的持续顺差造成外汇储备增加,引起国内市场物价上涨
在金融危机的形势下,各国的进口都不同程度的缩小,而作为出口大国的我国也不可避免受到了影响,但在同等条件下,我国出口产品物美价廉,在国际市场占有一席之地,在国际贸易这块蛋糕中还是分得了很大一块。但是持续的贸易顺差使得我国的外汇储备逐渐增加,这就不可避免的造成国内物价上涨,引发通货膨胀。
第四、人民币升值预期使得国际游资来华投资,加剧了国内经济过热
鉴于我国一直以来的贸易顺差,国际舆论要求我国人民币升值,在人民币微小范围升值的影响下,国际游资对人民币升值预期大大增加,这一点加大了他们来华投资的信心。大量国际游资涌人,在一定程度上促进我国经济的发展,但是它也同样加剧了国内经济过热,造成需求过剩,供不应求,物价上涨,通货膨胀。
面对这种情况,笔者认为政府应该采取一定措施平抑物价,将通货膨胀扼杀在萌芽状态。政府可以从以下几个方面着手。
一、人民币升值。缓解国内物价水平
人民币升值有两方面的原因来平抑物价。一、人民币升值会调节国际收支平衡,调整我国一直以来的顺差状态,减少外汇储备,平抑物价。二、人民币升值会使进口商品的价格下降,从而对国内市场物价祈祷平抑的作用,
二、政府采取紧缩的货币政策,缩紧银根
中国人民银行应该采取紧缩的货币政策,减少货币供应量,从而减少投资热情,缓解经济需求的高涨。前些天中央银行发行央票的举措即在于收缩银根,减少市场流通货币量,平抑物价,治理通货膨胀。
三、提高利率,减少投资与消费
将利率提高,不仅可以增加银行的存款准备金,减少货币的创造,而且利率的提高将造成投资成本的加大,从而减少私人部门的投资,减低需求。此外,利率的提高会使居民减少消费,将货币存入银行为获得高利率,此途径也可以减少需求。缓解通货膨胀的压力。
面对通货膨胀、资产泡沫、投资过热、汇率波动、热钱流动等通胀催化剂引发通胀加速的趋势出现,政府应做好外汇储备状况的信息公开、信贷投放的节奏管控、地方政府投资的风险监督等工作,稳定社会通胀预期。重点关注瓶颈部门的供求状况,做好应对未来可能出现的煤电油运粮紧张状况的预案。对受通胀冲击较大、承受能力较弱、成本传导能力较差的环节应重点予以关注和补贴,以润滑通胀给企业和居民带来的困难和矛盾,减少社会的不稳定因素。
参考文献:
[1]李杨,《西方经济学》[M],四川大学出版社2007
[2]高鸿业,《西方经济学(宏观部分)》[M],中国人民大学出版社2007
[3]张国兴汤栎,《我国通货膨胀与利率之间的关系》[J],理论探讨
[4]胡婧楠明隆,《人民币升值对通货膨胀抑制作用的实证分析》[J],佳术斯大学社会科学学报2010年6月
[5]任泽平,《今年温和通胀政策宜相机抉择一兼论通货膨胀的性质一成因一趋势与治理》[J],发展研究2010年第6期
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膨胀系数 篇4
1 原材料及试验方法
1.1 原材料
水泥,唐山冀东水泥厂生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥,比重3.14g/cm3,比表面积336m2/kg,其化学组成见表1,物理性能见表2。
膨胀剂,优选3种,分别是HCSA膨胀剂、ZY膨胀剂和UEA膨胀剂,其化学组成及物理性能见表3。
砂,中砂,细度模数2.4;石,碎石,粒径5～25mm。
减水剂,奈系高效减水剂,天津豹鸣股份有限公司生产。
1.2 试验方法
1.2.1 啤酒瓶法
按GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》附录C.3进行,该方法适用于快速判定膨胀剂的膨胀性能,分别称取1350g水泥和150g膨胀剂(HCSA、ZY和UEA),675g水,利用净浆搅拌机制浆。然后将水泥浆体用漏斗注满600ml的玻璃啤酒瓶,用塑料封口,然后置于(20±1)℃标准养护箱中,观察玻璃瓶出现裂缝时间。编号以膨胀剂品种来定。[4]
1.2.2 烧杯法
按GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》附录C.4进行,该方法适用于快速判定掺膨胀剂膨胀混凝土的膨胀性能。混凝土配合比见表4,将搅拌好的约400ml混凝土装入容积为500ml的玻璃烧杯中,轻轻振捣密实,并用塑料薄膜封口。等到混凝土终凝后,揭开薄膜,加入水,再用薄膜封口,观察烧杯出现裂缝出现时间。
同时,成型100mm×100mm×100mm试件,用于测试膨胀混凝土强度;成型100mm×100mm×300mm限制试件用于测量膨胀混凝土的限制膨胀率。
2 结果与分析
2.1 啤酒瓶法
装有掺HCSA、ZY和UEA膨胀剂水泥净浆的玻璃啤酒瓶开裂情况见图1,3个瓶子开裂时间见表5。
由图1可以看出,3个啤酒瓶均发生开裂破坏,说明掺膨胀剂的水泥浆体发生了膨胀,且膨胀应力大于玻璃瓶的强度。其中,HCSA破坏最严重,瓶子碎片散落,ZY和UEA开裂程度相似。由表5结果可知,3个瓶子开裂时间HCSA<ZY<UEA,该现象进一步说明,HCSA的膨胀性能优于ZY和UEA。图1和表5结果,正好与表3给出的3种膨胀剂的限制膨胀率相吻合。因此,啤酒瓶法是一种定性判定膨胀剂是否有效的快速方法,并且依据瓶子开裂时间的快慢,可以判定膨胀剂的膨胀性能大小。开裂时间越短,膨胀剂的膨胀速率越快,膨胀能越大。有一点需要指出,采用该方法时应注意温度。
2.2 烧杯法
装有掺HCSA、ZY和UEA膨胀剂的膨胀混凝土的烧杯开裂情况见图2,烧杯开裂时间见表5,膨胀混凝土的强度和限制膨胀率分别见表6和图3。
与啤酒瓶法结果相似,图2和表5结果同样表明,掺膨胀剂的膨胀混凝土烧杯都发生开裂,并且开裂时间:HCSA<ZY<UEA,进一步说明,HCSA膨胀混凝土的膨胀速率较快,膨胀性能要优于ZY和UEA。图3膨胀混凝土的限制膨胀率测量结果进一步验证了图2和表5结果,掺HCSA膨胀剂的膨胀混凝土其1d的限制膨胀率就达到0.026%,掺ZY膨胀剂的膨胀混凝土3d限制膨胀率为0.018%,而UEA膨胀混凝土的7 d限制膨胀率才达到0.019%。此外,HCSA膨胀混凝土的强度性能发展也较好,优于ZY和UEA,说明其与限制膨胀率发展相协调。因此,烧杯法可以快速定性判定掺膨胀剂膨胀混凝土的膨胀性能,且据开裂时间判定膨胀性能的大小。
与啤酒瓶法相同,烧杯法测得的开裂时间与烧杯存放环境温度有关。当温度高于20℃时,开裂时间会缩短。相反,温度低于20℃时,开裂时间会延长一些。这是因为,混凝土膨胀率存在一个“有效膨胀窗口”,即混凝土强度从5MPa发展到20MPa期间。在混凝土塑性阶段发生的膨胀没有对限制力做功,不能产生限制膨胀和弹性势能,属于无效膨胀。温度升高,相当于提前打开“有效膨胀窗口”[5],减少了无效膨胀,从而缩短啤酒瓶和烧杯的开裂时间。因此,采用啤酒瓶法和烧杯法进行现场快速判定膨胀剂和掺膨胀剂的膨胀混凝土的膨胀性能时,要注意控制好实验条件,一定要在同条件下比对。
3 结语
啤酒瓶法和烧杯法适用于现场快速评价膨胀剂和掺膨胀剂膨胀混凝土的膨胀特性,一方面,依据是否开裂,评价是否具有膨胀性能。另一方面,依据开裂时间,可以评价膨胀性能的大小。此外,采用该方法时,应注意保持置放试件的环境温度不要有太大变化,否则对结果有一定的影响。
参考文献
[1]游宝坤,赵顺增,韩立林,等.补偿收缩混凝土为奥运工程中的应用[J].中国建筑防水,2008,7:13-16.
[2]宗锋,范渊.补偿收缩混凝土在变电站超长地下室结构中的抗裂性研究[J].四川建材,2011,2:33+35.
[3]徐震亚,徐宁,李继斌,等.HCSA膨胀剂在兴业银行大厦结构加固工程中的应用[J].膨胀剂与膨胀混凝土,2014,2:12-15.
[4]GB 23439-20009,混凝土膨胀剂[S].
机构膨胀原因 篇5
六次机构改革,虽然都有一定的成效,却一直未能跳出“精简—膨胀—再精简—再膨胀”的怪圈。造成这种现象的原因是多方面的,主要有以下几个:(一)政府职能放量扩大。这包括三个方面: 一是长期以来,我国党政职能交叉、政企不分,许多本应由党或企业管理的职能被政府所取代,导致政府职能过多,管理过宽,势必相应增设一些机构,从而使机构进一步膨胀。
二是由于我国行政管理水平和质量还不高,随着行政主体的地位、影响和权能的不断变化,政府职能被不断地进行简单的切割划分和调剂配置,越切越细,越分越乱,切出来的“新”部分越来越多,职能越来越被人为放大,对设立新机构、增加新人员以便加强管理的要求也越来越强烈,于是不可避免地陷入一种恶性循环。
三是二十世纪,政府已经渗透到人类生活的方方面面。根据瓦格纳法则,在由农业和自给自足的社会向现代化、工业化和城市化的社会过渡时期,许多原来由家庭或私人供给的货物和服务转而由国家和政府来供给,因而产生了对政府绩效更大的需求,并且不断增长的工业化和城市化也要求政府进行辅助性投资。我国自建国以来政府的职能延伸到社会生活的各个领域,本该由市场取代政府的职能也基本被政府担负了。综合经济管理职能、社会工作职能、行业管理职能等等全部集中在政府部门。政府职能的扩展必然带来机构的膨胀。因为政府职能的实现靠政府机构来完成,政府机构是实现政府职能的主体,依职能而设,随职能的变化而变化。因此,政府职能的扩张是导致机构膨胀的直接的、主要的原因。要转变这种状况,就必须科学界定好政府职能,该归位的要归位,该释放的要释放,既不能把政府办成一个“万花筒”式的组织,也不能使政府出现职能空位。当前要重点理顺好以下两种关系,即按照党政职能分开的原则,理顺党的工作机构和政府机构的关系;按照政企分开、政事分开的原则,理顺政府与企事业单位的关系。(二)干部人事制度不合理。长期以来,我国政府机构事实上存在着“能进、能上、能高”而“难出、难下、难低”的干部用人制度,缺乏竞争的动力与压力,也没有严格的奖惩考核制度。干部只上不下,只升不降,一到年限就提拔,一遇机会就升级;政府机构一有条件就升格,一开口子就增加职数,机关变成解决就业和待遇的福地,致使干部队伍和机构迅速膨胀。由于不合理的干部人事制度,机关普遍存在人浮于事、人满为患的情况,尤其是普遍存在“官”多“兵”少;后勤人员多,业务人员少;习惯于行政命令、分指标、批项目的多,业务骨干少;庸人多,能人少。因此,不合理的干部人事制度是造成机构、人员膨胀的一个重要原因。要改变这种局面,就必须改革干部人事制度。只有深化干部人事制度改革,引入竞争机制和激励机制,完善公务员制度,才能最终消除“肿胀”,保证政府机构改革顺利进行。b2_•aNA4.6R:0 ul:ik4V{? $Xsv].p}wbqL?u5;F
(三)不科学的政府系统自身的政绩评价机制以及中国传统文化中的一些消极因素。我国政府政绩评价机制可以归纳为一种“只看产出,不看投入”的机制,也就是说,在评价完成某个政府行为时,考察的指标仅仅是完成的结果,横向或纵向的对比,而忽略了为完成这个政府行为而进行的投资。因此,这种政府政绩评价机制极易造成某些政府部门为追求政绩,盲目地扩设机构、增加人员。我国六次政府机构改革出现的“裁了又增加、增加了又裁”的现象,就是这种政绩评价机制带来的必然结果。
我国传统文化中的一些消极因素也是造成政府机构膨胀的原因。这些消极因素主要有:官本位思想、缺乏合理的社会流动的观念、缺乏限任和选任的观念等等。从官本位思想来看,我国长期处在封建社会,“学而优则仕”的思想根深蒂固,一元化官本位成就取向在社会上一直居主导地位,因此,官本位思想是机构膨胀的文化根源,它表现在两个方面:一方面,官本位成就取向的价值观成为机构膨胀的内在动力。由于社会以级别作为价值判断标准,那么各个政府机关要求增加编制、升级升格就顺理成章;另一方面,象征地位的行政级别成为人们竞相追逐的目标,这就使得人才流动向机关倾斜,大批人才涌向国家机关,加上各种关系网的纵横交错,迫使国家机关不断因人设职、扩大规模,从而使官本位思想成为政府机构膨胀的外部压力。从合理的社会流动来看,人才作为一种社会资源象其它资源一样可以自由流动,但是受中国传统的“一业而终”和“落叶归根”思想的影响,政府官员很少主动跨出政府大门去经商或从事其它职业的,也很少自愿跑到外地为官的。缺乏合理的社会流动的思想是政府机构膨胀的思想根源。此外,我国领导干部尤其是高层领导干部缺乏限任、选任的观念,也是造成机构膨胀的原因。(四)缺乏对政府系统的行为进行有效制约和监督的法律机制、财政机制和其它社会机制。长期以来,我国政府系统的行为常采取行政命令方式,以撤换领导来制约和保证政府系统有序运行,这种方式常伴有主观的随意和感情的冲动。如有的领导常常根据自己的好恶随意撤换部门负责人或在机构设置和人员增加上开口子,批条子,因人设事,因人设机构,缺乏公正严肃的约束机制。
一是机构编制没有法律依据,缺乏硬约束、硬保障,机构改革缺乏硬配套支持,这就使得机构膨胀问题在软环境、软约束中可以自由地延续泛滥;二是财政拨付与支持随机构和人员的增多随意增加,“僧”多则“粥”多,“僧”少则“粥”少,人浮于事仅对行政效率有影响,对部门利益则丝毫没有损害。由于没有通过财政硬约束来限制人员和机构的增加,所有的政府部门都有增编、增员的冲动和可能。因此,要切实精简机构和人员,就必须遵循市场经济规律,采取利益约束的办法,以部门为财政支出单位,实行政府包干制,即财政对政府各部门实行硬约束,增员不增工资总额,减员不减工资总额,把裁员的任务通过利益约束的方式下放给各部门;三是干部选拔任免缺乏制度保障,没有竞争的动力和压力,没有切实保证优胜劣汰的竞争机制和激励机制,冗员过多,人浮于事的现象严重。
(五)政府组织自身的原因。政府作为一个管理国家和社会事务的组织,一旦被人们理性地设计出来,就会成为控制人、支配人的东西,具有天然自我膨胀的倾向。其一,政府同企业一样,政府行为是按个人成本收益原则来计算的,追求最大的自身利益,这样每个政府官员都存在一种谋求特殊利益的冲动,为保持官位、升职、发财,必然培植亲信,选用自己的人,造成机关人员膨胀;其二,从组织学角度来说,在任何组织里,组织成员的收入和组织产出规模存在着正相关关系。因此,为了保证组织成员的收入,就必须努力使自己的组织机构得以发展,因为规模的扩大,有可能使薪俸提高、职务提升更加便利,职务权力更大,含金量更高;其三,政府官员为了保证下属单位工作顺利,会尽最大可能争取保险系数,即加大投入维系更大储备。特别是地方政府官员,由于他们由上级任命,要赢得上级的认可,就必须完成上级的指示,满足上级的愿望,这样一种行为方式在我国外延式的经济发展战略中便会演化成对高数量的追求,产值、速度等数量性指标成为衡量政府领导者、官员的标准,这迫使政府官员有着强烈的数量冲动:要更大的机构规模、更大的管辖范围、更高的社会指标。为满足数量冲动,政府官员行为方式的另一特征就是囤积,即政府尽可能扩大规模以滞存更多的资源;尽可能扩大活动范围以获取更多的财政收入。
膨胀系数 篇6
【关键词】冻土；冻胀率；热膨胀系数；数值模拟
1.材料的热胀冷缩与土体的冻胀
众所周知材料具有热胀冷缩的性能，在温度发生变化的情况下其体积也会随之发生改变，产生热应变。在材料的热应变受到约束时不能自由发展就会产生热应力。而冻土的冻胀变形和材料的热应变有着类似的性质，温度降低的时候，由于水分迁移和原位水的冻结而产生体积膨胀，进而发生冻结应变，当冻结产生的应变受到约束时便会产生冻胀力[1，2]。只是冻胀应变与材料本身的热胀冷缩应变趋势相反，在季节冻土区，随着温度的降低，土体与周围的水发生热交换，当土体的温度达到土中水的冻结温度时，就会产生冻结。伴随着孔隙水和迁移水分的结晶成冰，引起土体体积的增大而发生膨胀[3]。由于冰透镜的形状，进而其体积膨胀一般是各向异性的，不过就目前研究阶段，我们假设冻胀的分布是各向同性的。则相应的增量形式可以由下式给出：
式中dε是dt时间内由冻胀引起的体积膨胀应变。冻土中的冻胀由两部分组成，一部分是由于原位水冻结而引起的体积膨胀，一部分是由于迁移水冻结而引起的体积膨胀，两部分的体积膨胀可以用下式表示：
式中：dw——dt时间内冻土内未冻水含量的减少量。
dwq——dt时间内迁移到冻土内并冻结的迁移量。
温度应力和冻胀力虽然是两种不同形式的应力，各自的机理也不尽相同，但是这两种应力下，均会造成材料结构体积发生膨胀，本文考虑应用这一共性，建立起热膨胀系数α和冻胀率η之间的关系，应用ANSYS中结构温度应力模块模拟土体冻胀。
2.土体冻胀变形时冻胀率与膨胀系数关系
笔者对土体的冻胀模拟采用将土体的冻胀率η用土体负的热膨胀系数α来表示，按结构温度应力的计算方法来进行冻胀模拟，进而研究由冻胀而引起路基变形。
在弹性力学里，按位移求解温度应力的平面问题，即根据弹性体内的已知变温来决定体内的温度应力，首先要推导出热弹性力学的基本方程和边界条件。
令弹性体内个点的变温为△T，即后一瞬时的温度减去前一瞬时的温度，以升温时为正，降温时为负。由于变温T，如果不受约束，将发生线应变a△T，其中a是弹性体的线胀系数，它的量纲是。在各向同性体中，系数a不随方向而变，所以这种线应变在所有的各个方向都相同，因而就不伴随着任何切应变（否则温度应力将成为非线性问题）。这样，弹性体内各点的形变分量为：
由于弹性体所受的外在约束以及体内各部分约束，上述的变形并不能自由发生，于是就产生了应力，即所谓的温度应力。这个温度应力又将由于物体的弹性而引起附加的变形，如胡克定律所示。因此连同（2.1）的形变，总的变形分量为：
现在假定如图2.1所示的长方体模型及坐标系中，没有体力和面力作用，但是有变温的作用，而这个变温也只是平面坐标X和Y的函数，不随空间坐标Z而变化，根据平面应力及平面应变问题和几何方程—刚体位移的论证，可知这里属于平面应变问题，因而有：由（2.2）式得出如下的物理方程：
上面为针对温度应力的平面应力问题而推导出来的方程，适用于温度应力的平面应变问题。在温度应力的平面应变问题中，除了σ、σ、τ 外，还有一个应力分量σz。令（2.2）式中ε=0，就可以得到这个应力分量：
笔者考虑在平面坐标系下进行分析，因此路基模型采用平面有限元模型，土体两侧及底面均有约束。其具体约束示意图如图2.2
边界条件为：ε=0，ε=0，σ=0
将ε带入到（2.3）式中第一式，σ=0带入到（2.3）式中第二式可得：
进而可得εy与热膨胀系数a的关系，其中的εy就是本文计算中的冻胀率η。并认为冻土中未冻水含量仅是温度的函数，冰水相变只发生在一个很小温度范围内[0，-1]，由于不同土体的相变区是不同的，本文仅考虑在这个很小的温度范围内，土体冰水相变已经完成情况下对应的相变温度，取该时刻的相变温度T=-1℃，这样温度变化范围 △T=1℃，经计算η和a两者的具体关系如下：
3.应用ANSYS验证二者之间关系
为了验证上述公式（2.6）的正确性及适用性，利用ANSYS软件进行数值模拟。假设未冻土体、冻土体为均质、各向同性材料，模型简化为平面应变问题；假设土体的导热系数不随温度的变化而变化；仅考虑土体冻结过程中土骨架和介质水的热传导及冰水的相变作用，忽略冻结过程中热对流、质量迁移、水分迁移等，并认为冻土中未冻水含量仅是温度的函数，冰水相变只发生在一个很小温度范围内；土体采用开尔文流变模型并仅在重力和冻胀力作用下发生变形。具体验证步骤如下：（下转第279页）
（上接第230页）（1）建立尺寸为1×1正方形平面模型。
（2）选择单元为42号单元，确定材料的属性弹性模量E=3.6mPa，泊松比μ=0.3，参考温度为0℃，热膨胀系数α=-0.0016。
（3）假设温度降低1℃，对整个面域施加温度荷载。
（4）求解冻胀率η大小，并与理论计算值进行比较。
二者的计算结果如下：
本文推导公式（2.6）计算出的理论值：
应用ANSYS模拟出的数值解：η=0.00297（见图3ANSYS数值模拟结果）。
图 3 ANSYS数值模拟结果图
二者结果是相符合的，验证了公式（2.6）的正确性。
4.结语
本文应用弹性力学里按位移求解温度应力的平面问题的思想，推导了土体的冻胀率η与土体热膨胀系数α之间的关系式，进而按照结构温度应力的方法模拟土体的冻胀变形思想，利用ANSYS验证了二者关系。为简化模拟路基土体冻胀的变形提供了一个良好的媒介。
【参考文献】
[1]周幼吾，邱国庆，程国栋，郭东信.中国冻土.（第一版）[M].科学出版社，2000，8：1-2.
[2]H.A.崔托维奇张长庆，朱元林译.冻土力学[M].北京：科学出版社，1985，1.
枣阳膨胀土膨胀特性综合评判 篇7
多指标间在属性方面的交叉性影响,从模糊数学角度看,就是一个典型的模糊综合评判问题。利用模糊评判方法,可以取得较好的综合评价结果,这是因为模糊评判可以通过判别向量定量地描述土在各个等级中的隶属度,这比单一指标判别更加合理,它还可在缺少某些指标的情况下对膨胀土进行分类,这是单一指标所不及的。为此,文中拟应用该方法对枣阳膨胀土进行综合判定,确定该研究区膨胀土的膨胀性大小,进而指导膨胀土公路工程。
1 单因评判方法与标准
1)柯尊敬标准。
将膨胀土胀缩等级分为四级,评判指标为最大线缩率、最大体缩率和最大膨胀率。
2)美国垦务局标准。
将膨胀土胀缩等级分为四级,评判指标为塑性指数Ip、液限WL、膨胀体变δp 和小于0.001 mm胶粒含量。
3)膨胀土胀缩潜势标准。
将膨胀土胀缩潜势分为三级,评判指标为液限WL和塑性指数Ip。
4)体积变化标准。
将膨胀土体积变化分为三类,评判指标为液限和线收缩率。
5)多指标联合评判。
将膨胀土胀缩等级分为三级,评判指标为液限、塑性指数、比表面积、阳离子交换量、零荷载线膨胀总率和小于0.05 mm粘粒含量。
6)杨世基标准。
将膨胀土胀缩等级分为三级,评判指标为液限、塑性指数、膨胀总率、吸力和承载比试验(CBR)的膨胀量。
7)GBJ 112-87膨胀土地区建筑技术规范国家标准。
将膨胀土胀缩等级分为三级,评判指标为自由膨胀率和地基分级变形量。
8)交通部013-95公路路基设计规范标准。
将膨胀土胀缩等级分为三级,评判指标为自由膨胀率、膨胀总率和小于0.002 mm粘粒含量。
2 模糊综合评判原理
1)评判指标的选择与判别方法。
本评判方法选取自由膨胀率、液限、塑限指数、膨胀总率四个指标作为评判依据。自由膨胀率能反映土中细颗粒含量的多少、比表面积、表面电荷等特征;液限、塑限指数在一定程度上反映了土的亲水能力,它们与土的颗粒组成、粘土矿物成分、阳离子交换性能、比表面积等有关。膨胀总率则反映了粘土结构特征。以上四个指标基本上间接地反映了膨胀土的其他指标,并且这几个指标在工程中应用较为普遍,且易获得。
2)胀缩性分级。
根据有关理论和本地区的情况,该地区的膨胀土按单指标评判可分为强、中、弱三种膨胀性等级。这里把自由膨胀率(Fs/%)、液限(WL/%)、塑性指标(Ip/%)、膨胀总率(eps/%)作为评判胀缩等级的指标。
3)隶属函数的建立。
假设各因素呈线性变化,其影响为等数作用。对Fs,WL,Ip及eps分别建立如下隶属函数:
a.自由膨胀率Fs:
其中,R11,R12,R13为因素1分别对应于膨胀等级的隶属度。
b.液限WL:
c.塑性指数Ip:
d.膨胀总率eps:
4)权重的计算。
对膨胀土进行模糊综合评判时,由于各指标因素的膨胀性隶属度大小不一样,因而在膨胀过程中所起的作用也不同。为消除各因素间的影响差别,应分别计算其权重,计算公式为:
其中,Si为某一膨胀性指标的权重;Xi为某一膨胀性指标实测值;Ui为某一指标各分级标准的平均值,Ui=(T11+T12+T13)/3。
计算出权重后,还必须对各单项权重进行归一化,计算公式如下:
3 枣阳膨胀土模糊评判
按照这种评判方法,对枣阳地区所取的样品进行膨胀等级分类[1],可看出枣阳地区膨胀土等级分布规律如表1所示。
4 结语
枣阳地区的膨胀土膨胀性以中、弱膨胀为主,在个别地点存在膨胀性较强土。在选线和取土时,可以采取避强就弱的原则,降低工程成本,减少工后维护费用。
模糊评判相对单指标判别具有较全面、更科学的优点,但模糊评判在膨胀土等级划分中同样存在不完善的地方,如隶属度的关系是否是线性的,分类指标是否合理,权的计算人为确定的带有经验性、统计性。因此,模糊理论还有待于在实践中进一步发展和完善。
摘要：在总结单因评判方法的基础上,利用综合模糊评判方法,对枣阳膨胀土的膨胀特性进行了系统分析,得出了枣阳地区膨胀土的膨胀等级分类,为膨胀土工程提供了可靠数据。
关键词：膨胀土,单因评判,模糊综合评判
参考文献
[1]陈涛,蒲浩.高速公路膨胀土路基边坡处理研究[J].山西建筑,2006,32(12):79-80.
膨胀系数 篇8
玻璃和玻璃封界面的应力是两块玻璃有不同的膨胀系数引起的, 也就是说两块玻璃在冷却过程中的收缩是不同的。封接应力 (strain) 是用来测量被封接在一起的两块玻璃的膨胀系数的差异。这两块玻璃如图所示:
玻璃的膨胀系数很大程度决定于玻璃的化学组成, 并受所在温度区间和玻璃的影响, 通过封接, 玻璃样品对温度很敏感, 膨胀依赖于温度的变化, 在冷却的时候因两部分的膨胀不同而引起收缩率的不同, 应力 (strain ) 将沿封接面 (sealing face) 出现。
1 封接应力与膨胀系数的关系
在封接应力的中心区应力沿封接面 (sealing face 以N/m2计) 两面是相等的, 但是具有相反的方向。在冷却不受阻的情况下, 封接面两部分相对收缩的差异和封接应力的两部分相对变化的总和是相等的, 如下公式所示:
(Δl/l) 1 - (Δl/l) 2 = α1 * ΔT -α2 * ΔT = Δα * ΔT = ε1 + ε2
Hooke 定律:
ε= σ/ E (延伸)
Δd/d =μσ/E (横向收缩)
在封接面的x-y面内, 应力作用在两个方向 (x和y) :x方向的变形如下公式:
εx= σx/ E - μσy/E
封接面的应力x和y方向相等, 因此:
σx =σy = σ
所以:
εx= σx/ E * (1-μ)
在封接区内两部分应力相等, 因此:
ε1 + ε2 = σ/ E1 * (1-μ1) + σ/ E2 * (1-μ2) =Δα * ΔT
都以含铅的锥玻璃为样品玻璃, 通过实验有如下数据:
通过实验数据可以看出当封接应力有较大的变化时膨胀并无明显变化, 所以用封接应力来表示玻璃的膨胀更为精确, 而且采用仪器测量, 大大的减小了人为误差, 对生产可更精确的控制。
对同一块样品做重复性实验如下:
2 封接应力的测量
在应变区 (即封接应力区) 的应力通常意味着双折射, 实际上双折射的测量经常转换为机械应力 (N/m2) , 应力代表一个值, 以nm/cm或N/m2计, 如果需要的话, 这种反映差异的应力可以通过参考单位变换显示。对应变区封接应力的测量, 封接面的顶端和低端都需要光滑, 可以把样品浸入一种液体中来节省时间, 通常用高纯度 (因为杂质对人体有害) 的甲苯。具体有如下的测量步骤:
确定是否有应力存在;如果有, 确定是压应力还是张应力;确定测量位置。
3 选择程序测量数据
用封接应力来检测玻壳用玻璃的膨胀性能时样品的制备:选取无结石、气泡、条纹、节瘤等缺陷的玻璃, 切割成2cm ×2cm的试样, 保持封接面平整, 将标准玻璃切割成大约1cm的方块, 打开熔样炉及退火炉使其按所需程序升温:熔样炉升温至800℃, 保温两个小时, 退火炉升温至550℃, 保温半个小时;当熔样炉及退火炉都升至温度时, 开始在封接炉内封接7分钟, 封接完毕放入退火炉中, 以每分钟2℃开始退火, 退火结束将样品用切割机切割, 切成宽约为6mm～7mm, 厚约为5…7mm的样品, 用有应力测试软件的偏光显微镜测试。
4 结语
目前国内玻璃行业测定玻璃的膨胀系数主要用仪器法和双线比较, 双线比较人为误差太大, 仪器法对玻璃测试样品需制成一定的规格后才能测量, 制样要求太严格, 而且测试效率较低, 用封接应力来表证的话, 操作方便快捷, 效率高, 一天可测试数个样品;更准确, 应力对温度变化更敏感, 更能灵敏反映玻璃膨胀的变化。
参考文献
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[2]杨建平.关于Landg因子的几个问题讨论[J].湖北民族学院学报 (自然科学版) , 2004.
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[4]蔡立锋.量子干涉在光与原子相互作用中的理论及应用[D].国防科学技术大学, 2005.
[5]朱莉.不同载流子填充和磁场条件下三势垒/双阱异质结构光谱性质和隧穿特性的研究[D].四川大学, 2004.
晶体负热膨胀系数的研究 篇9
关键词：热膨胀系数,石墨晶体,自由能,负热膨胀现象
一、研究的意义
晶体的膨胀系数是固体力学中十分重要的物理量, 在机械设计制造中尤其应予考虑。工作物质对气缸壁的上千个大气压的高压, 子弹、炮弹发射对枪炮的高压会造成物件的形变。除了上述常温外, 随科学技术特别是低温技术的发展, 在热膨胀上还会出现像负热膨胀的这类现象;研究晶体的膨胀系数的变化规律, 对合理选择和研制固体材料以满足机械性能的要求具有指导意义;对负热膨胀现象的研究, 有助于发现低温下材料的奇异特征。
二、晶体热膨胀现象的定量计算
热膨胀系数的计算, 用玻尔兹曼统计求出平均位移, 由膨胀系数的定义求出线膨胀系数和体膨胀系数α。设体系由N个原子组成, 两原子间的相互作用u (r) , 将u (r) 在平衡位置 (R0) 附近展开, 注意到偏离很小, 可有
式中, ε0称简谐系数, ε1, ε2分别称第一, 第二非简谐系数。
将 (1) 试代入经典玻耳兹曼统计求平均值的公式, 求得由非简谐项所产生的平均位移为
晶体的点阵常数 (α) 与R的关系为, 晶体体积, 利用公式, 求得膨胀系数 (α) 为
三、石墨晶体的晶体结构特点
石墨晶体是属于混合键型的晶体。石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合, 形成正六角形蜂巢状的平面层状结构, 而每个碳原子还有一个2p轨道, 其中有一个2p电子。这些p轨道又都互相平行, 并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面, 形成了大π键。因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动, 类似金属键的性质。而平面结构的层与层之间则依靠分子间力 (范德华力) 结合起来, 形成石墨晶体
四、石墨晶体的热力学函数
(一) 石墨晶体的自由能。
设晶体由N个原胞组成, 原子静止时, 晶体的内能为U (V) , 考虑原子振动后, 振动能为零点振动能E0和热振动能E (T) 之和。对于石墨晶体, 自由电子对自由能的贡献可忽略。应用固体物的知识, 可得到晶体的自由能为
其中的q为声子波矢, j为格波支编号, ωj (q) 为第j支, 波矢为q的声子的频率, 分别为玻尔兹曼常数和普朗克常数, 设晶格振动第j种模式的密度 (即单位频率间隔内的振动模式数) 为可将式 (5) 中的对q求和变为积分, 得到体积为V的晶体的自由能为:
可由声子谱的形式来确定, 而与采用的模型有关, 也可通过中子谱仪测定。温度较低时, 可采用德拜模型, ω与波矢q成正比, 即ω=vjq, 为声速。由实验结果 (中子谱仪测定, 如图3的黑点) 建立了声子振动谱 (如图3中的直线, 图中的qm=π/α, α为平均点阵常数) , 由实验确定出的ωE、ω1、ω2、vl1 (直线段1的斜率) 、vl2 (直线段2的斜率) 、vT (直线段3的斜率) 分别为:
由固体物理知识可得到, 结果是:
vj分别代表纵向支的vl1、vl2和横向支vT, ωD为德拜频率。对温度较高, 可用爱因斯坦模型, ω=ωE (常数) 、设爱因斯坦模型的总振动数为ZE, 则。
石墨晶体振动谱有横振动2支 (2个振动方向, 两支横波发生简并) 、纵振动1支 (分别相应于直线段1和直线段2) 。晶体总振动自由能[式 (6) 中右边第3项]就是各支振动贡献之和, 它包括如下四部分:1) 德拜横振动对自由能的贡献。它有2个振动方向, 积分得到热振动贡献
上式又可写为
这里。爱因斯坦横振动对自由能的贡献。它有2个振动方向。由于横振动总数为2N, 则爱因斯坦横振动总数ZE=2N=ZT。设α为平均点阵常数, 则N=8V/α3。将ZT和N代入ZE, 再代入, 将代入式 (6) 积分, 得到爱因斯坦横振动对自由能的贡献为
德拜纵向第1支 (对应图3中线段1) 振动的贡献, 它只有1个振动方向, 其截止频率为ω1, 将式 (6) 中的ωD换为ω1后是代入式 (6) , 积分, 得到它对自由能贡献为
其中, Zl1为纵向第1支的德拜总振动数, 类似于α中是计算,
德拜纵向第2支 (对应图3中线段2) 振动的贡献。它的总振动数Zl2为纵振动总数N=4V/α3减去Zl1的差, 即
由ω1到ω2积分, 得到它对自由能的贡献为
将式 (8) 、 (9) 、式 (10) 、式 (11) 式相加, 由式 (4) 得到晶体自由能
(二) 石墨晶体热膨胀系数的定量计算。
利用热力学等式和定压膨胀系数αp以及等温压缩系数KT的定义, 很容易得到
由热力学等式dF=-SdT-pdV求得, 代入式 (14) 就得到热膨胀系数αp与自由能F的关系式
再将式式 (8) 、式 (9) 、式 (10) 代入 (11) , 再代入式 (14) , 进行运算后得到:
由定义, 这里i表示τ、E。是由已知晶体中第i方向的弹性系数Ci与压强P的关系, 由如下公式求出该方向格林乃森常数
石墨是层状晶体, 它的德拜频率ωD可由德拜温度θD=1860K、通过求得ωD≈2.434×1014s-1。T0=42K时αp=0;T=100K时αp≈14.20×10-6K-1;温度很高时, [13]αp≈14.20×10-6K-1。我们采用文献[6]的数据来确定γE和γl2。温度很低 (低于αp=0对应的温度T0=4 2 K) 时, 积分很大, 可将积分限由0取至无穷大, 这时由式 (18) 可得到
式中, 将T0=42K时的αp=0代入上式求出μ=6.0528×108, 再由μ的表达式求出γE=-0.29。当温度不太低但也不太高时, 对2
对xl<2 (即T>115K)
将式 (20) 代入 (18) , 得到在42
当温度很高, 有:
五、石墨晶体热膨胀系数随温度的变化
由 (19) 、 (20) 、 (21) 、 (22) 等式, 及计算中各参数取值, 所得的石墨膨胀系数在低温和较高温度下随温度的变化如图4和图5所示, 由图看出:理论计算与实验结果基本一致, 在某一低温范围内热膨胀系数会出现负值。
六、晶体负热膨胀系数产生的条件和微观机制
石墨晶体负热膨胀系数产生的原因是。温度很高时, 由式 (19) 看出, 膨胀系数αp几乎为常数;而温度不太高时, 由式 (19) 看出, αp随温度升高而增大;但当温T度满足
时, 热膨胀系数αp出现负值。其原因在于, 对层状石墨晶体, 分布在平面层中横向声振动 (垂直于平面层方向) 对格林乃森参量的温度行为起主要作用 (由式 (21) 看出, γτ前有因子2) , 在温度较低的某些温度范围内升高温度时, 尽管平面层中原子平均距离增大, 而垂直平面层方向原子间距离因横向声振动导致平均距离减小, 出现膜效应, 因而晶体体积反而减小, 热膨胀系数出现负值。
七、结论
通过本文的研究, 得到如下结果: (一) 晶体热膨胀原因是原子相互作用势曲线不对称, 热膨胀系数随温度升高而增大, 热膨胀系数随温度变化规律成二次函数关系。 (二) 石墨晶体自由能由德拜横振动、爱因斯坦横振动、德拜纵向第1支振动、德拜纵向第2支振动组成和贡献组成, 它们均与体积V, 温度T有关。 (三) 石墨晶体, 除T=0K外, 在温度为15K和42K附近, 热膨胀系数为零;在15□42K的温度范围内, 它为负值;在较高温度范围内, 它近似为常数。理论计算与实验结果相符。 (四) 出现负热膨胀现象的原因在于层状晶体中, 平面层中原子横向声振动对自由能有较大统计权, 某些温度范围内, 横向声振动会导致垂直平面层方向原子间距离随温度的变化情况与平面层方向的情况相反, 出现膜效应。
参考文献
[1]刘超, 周铁, 郑瑞伦.四心立方晶体的膨胀系数和弹性模量[J].西南师范大学学报, 2006.10 (5) .83-87;
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膨胀系数 篇10
分子动力学模拟方法是在蒙特卡罗模拟方法之后而产生的一种确定性的模拟方法。它用来研究解析方法不能解决的复合体系的平衡性质和力学性质,在材料科学和计算机科学交叉学科中占有很重要的地位。在分子动力学模拟之前,首先需要建立一个模拟体系,其次列出体系内粒子的运动方程,最后通过求解体系内粒子的运动方程来研究体系与微观量相关的过程。
2理论模型及物理量的计算公式
在计算机模拟中势函数的选择直接很重要。本文采用的是修正型镶嵌原子法即MEAM势),本文模拟计算的是金属Be的hcp相,MEAM势参数选的hcp相时的参数。模拟体系是一个周期性超晶胞, 其由2048个原子组成,用速度verlet算法来完成体系的动力学方程的数值积分,时间步长是1fs,选用等温等压系综(NPT系综),温度和压强利用Nose-Hoover方法维持。
物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。本文计算的是体膨胀系数,其计算公式如下:
体膨胀系数
自扩散系数是指物体中某一点的温度的扰动传递到另一点的速率的量度,其计算公式如下:
扩散系数
3结果与分析
3.1平衡体积和体膨胀系数
在保持一个大气压的压强条件下进行模拟,每次统计的结果都平衡状态后的数据。对计算的结果进行分析,并作出了平衡体积随温度的变化图像见图1。由图1可知200-500K时计算结果比文献[1] 中实验值稍微偏大,在500-800K时与文献实验测得的平衡体积符合的很好,且平衡体积随温度变化趋势一致。这说明本文模拟计算的平衡体积与实验结果非常的吻合。这为计算金属Be体膨胀系数的准确性提供了保障。
由图1进一步的计算出了常压室温(常态)条件下金属Be的体膨胀系数。计算的结果与实验值、理论值的比较见表1。 由表1可知本文模拟常态下金属Be的平衡体积与实验值和理论值符合的都很好, 分别只有0.5% 和1.2% 的偏差。本文计算出的体膨胀系数为40,比文献和的偏差也在允许的范围之内。
3.2高温下金属Be的自扩散系数
图2给出了本文模拟计算的自扩散系数随温度变化的关系。由图2可知,常压下在1000-1300K时金属Be自扩散系数基本都是零,这说明体系的稳定性比较好 ;而在温度为1275K时突然变化较大, 说明其结构发生了很大的变化,结构稳定性变差 ;在大约1300K之后自扩散系数随温度的增加而逐渐的增大,这说明体系中的原子相当的活跃,金属Be的结构可能发生了质的变化。同时说明了常压下金属Be在大约1300K之后结构就发生质的变化。这对以后研究分析金属Be的结构和及其他的热力学性质都有很大的意义。
4结论
本文模拟计算了常压下200-900K时金属Be的平衡体积,结果与实验值吻合的很好;计算了常温常压时金属Be的体膨胀系数,并与实验值、理论值进行了比较;计算了常压下1000-1600K时金属B的自扩散系数,由分析发现在大约1300K之后金属Be的自扩散系数随温度的增加而逐渐的增大,体系中的原子相当的活跃,金属Be的结构发生了质的变化。这对金属Be结构及其他热力学性质的研究有一定的意义。
摘要：金属铍(Be)是一种在武器系统、航天、原子能等工业领域中有着很广泛应用的战略性材料。本文采用分子动力学的方法模拟了金属Be的平衡体积,计算了金属Be的体膨胀系数及自扩散系数随温度的变化,由此分析金属了Be的结构及其稳定性。这对以后进行金属Be结构及其他热力学性质的研究有一定的意义。
叩问非税膨胀 篇11
近年来，我国非税收入增势迅猛，一些市县非税收入甚至超过税收收入，成为名副其实的“第二财政”。审视现行的非税收入制度，客观说，它的产生是以统收统支财政管理体制的打破为背景的, 其发展则是以体制转型时期各类经济主体释放长期受到抑制的自主性与创造性的强烈需求为依托。就其具体原因，主要有以下几个方面：
政出多门竞相收费的机制，与行政体制改革的长期滞后有关。政府行使职能上“缺位”与“越位”并存，政府与市场的分工界定模糊不清，各级政府的事权划而不清，界而不定，政府部门之间职责交叉严重。因而在体制转轨和政府职能转换的过程中，每次体制变革都容易衍生出一些靠收费“吃饭”的部门，行政机构陷入精简——膨胀一一再精简——再膨胀的恶性循环之中。预算内财力无法满足政府日益增长的开支需要，于是非税收人就成了支撑政府运转的一种选择。
分税制改革下地方政府事权扩大与财权紧缩的背离刺激非税收入发展。财政体制是划分政府间财政关系的根本制度。改革开放之初的财政承包体制虽然调动了各级政府和部门理财的积极性，但同时也强化了地方和部门的利益，助长了“创收”风气。分税制改革中， 中央政府在向地方政府和有关部门分散事权的同时， 对原来归地方政府支配的财力进行了重新配置， 地方政府为了强化自己的事权，在资金支配权有限的条件下， 往往选择“自力更生”的道路，通过扩张预算外资金和非预算外资金来实现。越是基层, 其配置的事权越多, 相对于事权的财权却呈现缩减趋势。因此， 越是基层政府部门， 特别是作为财政最基层的两级县乡财政， 其事权和财权的配置越不明晰, 差距也越大,地方政府有关部门的各种收费项目越多，管理也越混乱。即使在中央三申五令下, 其对非税收入的征收力度也没有多大改变。可以说,分税制本身的体制安排直接刺激了非税收入的征收。
政府系统各部门、各权利环节在本位利益驱动下，通过扩张可供他们掌握支配的预算外收入和非预算收入，来寻求其福利最大化。在市场经济大潮冲击下，公职人员工资收入不仅很快变得不再令人羡慕，而且与企业、经商单位中非公职人员收入水平的差距显著扩大，刺激政府系统及财政供养的事业单位几度出现“创收”高潮，其方式手段五花八门，除创办出来的经济实体要以种种方式对政府部门的权力环节上交部分收入之外（这种情况即使在名义上双方“脱钩”之后，仍普遍存在），也包括巧立名目直接收取各种“费”，以“办公（办案、办事等）需要”为名索要钱物等。所有这些政府系统创收而来的收入，一部分归入预算外，另外相当可观的一部分，曾归入“制度外”。非税收入在部门、单位收支挂钩的情况下，利益驱动尤甚。收费资金收支挂钩大致有两种形式：一是差额返还。收费单位将收费资金实行专户储存之后，财政部门扣除一定比例，分批返还给收费主体，收得越多，返还的越多；二是全额返还。财政部门根据收费单位编制用款计划将专户储存的收费资金分批拨付给收费主体。近年在推行“收支两条线”改革之后，还有不少暗中的“挂钩”关系。这种收支挂钩的收费体制，使收费的多少与单位的福利水平、个人收入息息相关，这是收费过多过滥、膨胀不止、企业和居民不堪重负的重要动因。
非税收入管理主体相互交叉、多头控制的运行机制激发了非税收入的异常发展。当前具体的收费项目管理, 往往由两个以上的部门共同管理。这种相互交叉、多头控制的运行机制，在现实经济生活中执行起来漏洞很多：一是把收费项目和标准管理分开，收费管理和政府性基金分开，人为地割裂了收费管理的内在联系；二是行政性收费和事业性收费按同一原则进行调控，不利于区别对待加以合理化；三是管理收费的不同部门，由于所处地位不同，认识和处理问题的出发点存在差异，加之法律约束乏力，导致一些在中央得不到审批的收费项目就分散到地方审批，在一个部门得不到批准就转移到另一个部门审批，以某种名目得不到批准就换个名目审批，因而成为导致非税收入无序扩张的一种体制性因素。
财政分配法律地位的不明确及地方税收立法权缺失影响非税收入非正常发展。从立法权的角度看,我国的《预算法》中并没有就财政分配的主体地位做出明确的规定,这就使得财政对非税规模的控制缺乏法律依据。而且,在现行分权型体制下,收费立项权是由中央与地方分享,为保障地方行政经费和投资资金,地方政府、地方行政部门也往往倾向于采取收费的形式来作为融资渠道。
国家某些重大基本建设项目预留资金缺口是某些收费和基金等非税收入项目出台的重要原因。大规模的基础设施和重大工程建设需要巨大的资金投入，政府财力则显得不足，这些重大的、影响经济社会发展全局的、战略性工程的开工建设又时不我待，这种建设资金缺口就往往通过开征新的基金、收费等非税收入的方式来弥补。
膨胀系数 篇12
非晶合金是一种铁磁材料,一直倍受科技工作者的关注;崔玉广用光杠杆放大原理测量非晶合金磁致伸缩系数[1],成功利用了普通物理实验仪器解决了磁致伸缩系数的测量。固体的热膨胀虽然很小却可以产生很大的应力。因此在建筑工程、机械装配、电子工业等部门中都需要考虑固体材料的热膨胀;Fe78Si9B13非晶薄带由液态直接急冷而制成,它的结构保留了合金液态结构处于亚稳态的特点,在一定温度下,亚稳态结构将向稳定态转变。材料性能将发生变化,对于使用极为不利[2]。本文利用光的干涉原理,对迈克尔逊干涉仪略加改进,测量了非晶合金薄带线胀系数。
1测量原理
测定固体的线膨胀系数,归结在测量固体受热膨胀的微小伸长量和固体温升两个参量上[3,4]。
式(1)中L可由游标卡尺测得。t1、t2由温度计测出。测量线胀系数的主要问题是怎样测准长度的微小变化量ΔL[5],式中ΔL很微小,用普通量具无法测量,而用迈克尔逊干涉仪测量固体升温的微小伸长量,不仅准确,而且直观。如图1所示,从光源S发出的一束光,射向分光板G1,因G1后面镀有半透膜,光束在半透膜上反射和透射,被分成光强近相等并互相垂直的两束光。这两束光分别射向相互垂直的两平面镜,即参考镜M1,移动镜M2。经过M1,M2反射后,又汇于分光板G1,最后光线到达E处,则在E处就可以观察到清晰的干涉条纹。采用氦、氖激光器作光源,在屏上可以观察到明暗相间的同心圆干涉条纹。当光程差变化时,其条纹也就会向外冒(或向里缩),根据条纹变化的条数来测出光程差。即一个反射镜的位移。当温度由t1变为t2,在此之间干涉条纹变化N条,光程的变化为δ,动镜M2移动了ΔL,则有δ=2ΔL=Nλ,ΔL=Nλ/2,代入式(1)得[4,5,6]:
式(2)中α为固体线胀系数,N为干涉环数,λ为激光波长,L为室温下固体的长度,t1为室温,t2为被加热的温度。
2实验装置及数据
2.1实验仪器
实验所用Fe78Si9B13非晶薄带宽20 mm厚25μm,使用仪器:WSM—100迈克尔逊干涉仪,SW—I型数显温度计及温度感器。用氦-氖激光器,激光波长λ=632.8 nm。将迈克尔逊干涉仪的动镜M2从丝杠上取下,安放到干涉仪的滑道上,取长50 mm,40 mm,厚14 mm的铜块,在铜块中心钻一个直径为5 mm的圆孔(钻透),用来放待测非晶合金。在中心孔两侧对称钻两个8 mm圆孔,这两个圆孔不钻透,其中一个孔用来插入温度传感器,另一个孔插入加热的电烙铁。将铜块安放在迈克尔逊干涉仪的滑道上,把非晶薄带剪成长为54.20 mm一段,沿着横向卷成直径为3 mm的圆筒,用耐热金属丝扎紧,放入铜块的5 mm孔中,待测材料前端与动镜M2紧密接触,后端与绝热材料底座紧密接触,如图1所示:测量时,将电烙铁通电加热,开始观察屏幕上每吞进5个圆环时,记录此时的温度。填入表1。
2.2 测量数据及计算结果
将N=50环,λ=632.8 nm,L=54.20 mm,
表1中线胀系计算结果同上。
3 数据曲线
数据曲线如图2所示。
4 实验结果分析
图2是非晶薄带的线膨胀系数随测试温度的变化关系。由此可见,33.4 ℃是该非晶薄带线膨胀峰值。当温度在(12.8—33.4)℃之间,非晶薄带的线膨胀系数随温度的升高而增大。这是因为非晶薄带是铁磁性材料,其线膨胀系数与热容Cv成正比,在低温时Cv-t2/3规律变化,所以当测试温度较低时(12.8-33.4)℃之间,该合金的线膨胀系数随温度的升高而增大;当温度在(33.4—138.2)℃之间,非晶薄带的线膨胀系数随温度的升高而减小。这是因为铁磁材料在自发磁化过程中,引起原子间距离的变化,产生了磁致伸缩效应,在很大程度上抵消了正常的热膨胀的结果。
5 结束语
该测量装置操作简单,测量数据准确,性能可靠。只需简单的把迈克尔逊干涉仪动镜丝杠改变成光杠,电加热用75 W电烙铁,测温系统用长春五光生产的SW—I型数显温度计及温度感器,该仪器即能测金属薄带、也能测杆状金属想胀系数。是一种值得推广线胀系数测量仪。
参考文献
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