耦合影响（精选12篇）
耦合影响 篇1
0 引言
在煤矿开采领域,煤层与周围空气共同构成了一个部分填充多孔介质体系,其两相界面处即裂隙界面处。煤层内的流体流动以及传热特性对煤层自燃、矿井热害、瓦斯事故具有重要影响,当煤因低温氧化而释放的热量如不能及时放散,煤的温度就会升高,当煤的温度达到着火点时就会导致自燃[1]。2014年6月3日,重庆某矿井采煤工作面发生一起重大瓦斯事故,造成22人死亡、7人受伤,直接经济损失达1 654.59万元,该事故便是由于采空区内煤层自燃,点燃内部积聚的瓦斯引起了爆炸。我国热害矿井多数在江苏、山东、安徽和河南东部,这些地区绝大数矿井开采深度超过800 m,深井矿井煤岩体温度可达到40℃[2]。煤矿事故直接影响我国经济发展和人员工作生产效率,间接影响社会稳定,家庭幸福。
多孔介质与流体介质共存的复合腔体系统内热流耦合现象作为多孔介质问题的延伸普遍存在于自然界和工程应用中。1967年,Beavers和Joseph[3]最早对含有多孔介质区域与流体区域的复合腔体内流体流动问题进行了研究;Gobin和Goyeau等[4]通过对部分填充多孔介质腔体内多孔介质层厚度、渗透率及瑞利数等影响因素的分析,得到了多孔介质层的厚度越小传热传质受到的影响越大的结论;Nishimura等[5]利用试验和模拟相结合的方法对上部区域为流体和下部区域为多孔介质的复合腔体内的自然对流换热问题进行了研究;Sathe等[6]对部分区域填充多孔介质复合腔体内自然对流换热问题采用两区域模型进行了分析。山东建筑大学的匡东升[7]、姬翔[8]和戴振宇[9]分别从界面滑移效应、多尺度分析等角度对部分填充多孔介质复合腔体内自然对流问题进行了研究,并得到相关结论。
在裂隙岩体研究方面,早在20世纪80年代,美国学者J.Noorishad等[10]提出了饱和裂隙岩体的THM耦合基本方程式,对耦合理论进行了进一步的完善;Schulz,R[11]利用解析法分析有填充单裂隙岩体流动与传热,分别针对一维裂隙流和二维裂隙流模型得到解析解答。吉小明[12]对裂隙岩体进行了等效化处理,推导出裂隙岩体等效连续介质全耦合数学模型及其控制方程;黄涛、杨立中[13]建立了岩体热流耦合作用数学模型,得出裂隙中的渗流通过与岩体的热量传递与温度分布,为裂隙岩体热流耦合研究提供技术支持和帮助。
本文以阜新高德煤矿为例,采用部分填充多孔介质模型,对煤层在不同裂隙表面下的热流耦合现象进行研究,并对该条件下的流场、温度场以及煤层壁面处数的变化进行分析。
1 物理问题及数学描述
1.1 物理模型
阜新市高德煤矿以长焰煤为主,其结构为粉砂岩及细砂岩夹有薄煤层,是变质程度最低的一种烟煤,发热量在13~25 MJ/kg,贮存时易风化碎裂。在煤矿开采区,煤层受自身构造应力与外界环境的影响,煤层会产生不同的裂隙。根据裂隙几何形状的不同,仅选取几种比较规则的裂隙界面样式作为研究对象,如图1所示,从左至右依次为标准界面、矩形界面、三角形界面和圆形界面。在自然形成过程中,图1中(a)和(c)裂隙形式在煤层中最为常见,但部分煤层受环境、人员、设备等各种因素影响也会出现图1(b)和(d)的裂隙形式。对于暴露在空气中的煤层表面,外界空气直接与煤层表面裂隙相接触,在二者相接触处取一个微小单元,将其视作部分填充多孔介质模型进行研究。
建立部分填充多孔介质物理模型,如图2所示。左侧为低温Tc代表采煤处的环境温度、右侧为高温Th代表煤层浅层温度,其余壁面均为对称边界条件;左半部分为空气流动区即纯流体区,右半部分为煤层区即多孔介质区域,中间为裂隙界面区;煤层为典型多孔介质,均匀、各向同性,孔隙率为0.141,骨架与内部流体温度相等,其流体物性参数除密度外不随温度变化,密度采用Boussinesq假设,模型界面和壁面均不考虑滑移效应。
1.2 控制方程组
基于上述假设,本文采用两区域模型对部分填充多孔介质复合结构内热流耦合情况进行描述,两区域连续性方程保持一致;在动量方程的处理上,纯流体区域采用N-S方程对流动进行描述,多孔介质区域采用Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型进行描述;能量方程采用界面连续条件处理,即流体区域和多孔介质接触壁面温度与热流密度相等。控制方程组如下:
对于纯流体区域:
对于多孔介质区域:连续性方程同式(1)。
式中:a为纯流体区热扩散率,m2·s-1;aeff为多孔介质区热扩散率,m2·s-1;cF为Forchheimer系数[14],;K为多孔介质渗透率,m2;p为压力,Pa;T为温度,K;x为水平方向的坐标分量,m;y为竖直方向的坐标分量,m;u为x方向上的速度分量,m/s;v为y方向上的速度分量,m/s;ρ为密度,kg/m3;φ为孔隙率;μ为纯流体区动力粘度,N·s/m2;μeff为多孔介质区动力粘度,N·s/m2。
1.3 边界条件
控制方程的边界条件如下:
纯流体区域平均努谢尔特数:
多孔介质区域平均努谢尔特数:
平均努谢尔特数沿所选煤层壁面积分获得,H为壁面总长度。
2 网格划分与数值求解
对煤层壁面边界采用无滑移边界条件,在近壁面处产生了很大的温度梯度,采用有限差分方法离散动量方程。假定变量迭代求解满足(φ为变量,n为迭代次数)时,流动与传热达到了一个稳定态[15]。根据所推导的控制方程组和边界条件,利用Fluent软件进行计算求解,采用结构化网格进行划分;采用有限容积法(FVM)进行离散化数值求解,离散方程组采用SIMPLE算法;压力差值方案选择标准格式;动量方程和能量方程均采用二阶迎风格式;压力欠松弛因子采用0.3;动量欠松弛因子采用0.7;采用差分法对上述模型进行离散化处理后,应用高斯–赛德尔方法迭代求解。
3 计算结果分析
本文主要对以煤层为例的部分填充多孔介质在不同界面条件下的热流耦合现象进行研究,分析了不同裂隙界面样式对流场、温度场以及煤层壁面处数的影响。通过数值模拟,将求解得到的流场和温度场与文献[16]的模拟结果进行对比,发现除界面变化处外,其流场和温度场均能与文献[16]基本保持一致。分析结果如下。
3.1 不同裂隙界面对流场的影响
图3为部分填充多孔介质在4种裂隙界面下的流函数图像,从左至右依次为标准界面、矩形界面、三角形界面和圆形界面。从图中可以看出,各界面条件下的流型和流向在水平温差作用下能保持大致相同,即空气流动区域流线密集,煤层区流线稀疏,流动核心位于纯流体区域;在裂隙交界面处流线有了明显的区分,与标准界面相比较,其他界面条件下的流线变得不再均匀,受不同裂隙界面影响,流线随界面样式变化而变化,裂隙界面样式的变化对于整体的内部流动也起到了一定的影响。
为了定量地分析裂隙界面变化对流场所造成的影响,图4给出了4种裂隙界面下部分填充多孔介质在水平中心线处的流函数值变化曲线。从图中不难看出,曲线整体呈非线性变化,并且以交界面处(x=0.05)为明显分界:空气流动区域变化很大,出现了两次流函数值的突变,这是由流动的自身特点决定的。在该区域下,标准界面流函数值最大,三角形界面最小,其余两种界面相近;煤层区整体变化平缓,流函数值较小并基本保持一致,这是由多孔介质自身的阻力决定的。由此可以说明,裂隙界面的不同对流场的影响主要在空气流动区域,对煤层区影响很小。
3.2 不同裂隙界面对温度场的影响
图5为部分填充多孔介质在4种裂隙界面下的温度场图像,从左至右依次为标准界面、矩形界面、三角形界面和圆形界面。从图中可以看出,各裂隙界面条件下的温度场在水平温差作用下能保持大致相同,受重力的影响,等温线在上部稀疏,下部密集,后3种界面的该种变化更为明显;两区域温度梯度明显,即空气流动区域以对流换热为主,煤层区则由导热和对流共同作用;在裂隙交界面处流线有了明显的区分,与标准界面相比较,其他界面条件下的等温线受裂隙界面样式影响较大,等温线随裂隙界面样式变化而变化,裂隙界面样式的变化对于整体温度场的分布也起到了一定程度的影响。
图6给出了4种裂隙界面下部分填充多孔介质在水平中心线处的温度变化曲线,以便定量地分析裂隙界面变化对温度场所造成的影响。从图中不难看出,曲线整体呈非线性变化,但在裂隙交界面区域(0.04<x<0.06)出现了明显的突变,在突变区三角形界面温度最高,矩形和圆形相近,标准界面最小;空气流动区域开始时温度变化很大,温度迅速升高,当温度达到300K左右后逐渐趋于平缓,各界面温度值相差不大,直到裂隙界面区才发生了下一次的突变;经过裂隙界面区后,煤层区域整体变化稳定,随着水平位置的增加,温度不断升高,此时各界面的温度值基本没有差异。由此可以说明,裂隙界面的不同对温度场的影响主要在裂隙界面区,对空气流动区域和煤层区的影响均很小。
3.3不同裂隙界面对煤层壁面数的影响
图7和图8分别给出了空气流动处壁面壁面和煤层处壁面的数随Ra数的变化关系。两组曲线的变化趋势相近,各裂隙界面条件下曲线的契合度随着Ra数的增加而不断降低:当Ra数很小时,基本以导热为主,此时两侧壁面的数基本相同;Ra数越大,对流作用越强,数逐渐出现了微小的变化。但总体而言,相比标准界面,其他3种界面的数值基本一致:当Ra<107,标准界面的数大于其他3种界面;当Ra>107时,标准界面的数又小于其他3种界面。若Ra继续增大,流线和等温线分布越来越不均匀,开始出现紊乱,如果依旧采用层流的计算方法,计算结果很难收敛,而采用紊流计算方法便可达到很好的收敛效果,证明此时层流已经向紊流开始过渡。
4 结论
本文主要考虑了以煤层为例的部分填充多孔介质内部接触界面的问题,对其不同裂隙界面条件下的热流耦合现象进行分析。主要研究了不同裂隙界面样式对流场、温度场以及煤层壁面处数的影响,结论如下:
1)不同裂隙界面对流场的影响主要在外界空气流动区域,出现了两次流函数值的突变,标准界面流函数值最大,三角形界面最小;裂隙界面变化对煤层区域影响很小。
2)不同裂隙界面对温度场的影响主要在界面区,在交界面区域出现了明显的突变,在突变区三角形界面温度最高,标准界面最小;裂隙界面变化对外界空气流动区域和煤层区域的影响均很小。
3)不同裂隙界面条件下数曲线的契合度随着Ra数的增加而不断降低,相比标准界面,其他3种界面的数值基本一致。
耦合影响 篇2
电感耦合等离子体质谱干扰对钢铁及合金痕量分析的影响
在采用电感耦合等离子体质谱对钢铁及合金进行痕量分析的过程中,由于该类样品的成分复杂,经酸消解后未进行基体分离而直接雾化进样,存在严重的质谱干扰和非谱干扰.本文通过对钢铁及合金的基体元素铁和镍,以及主要的合金元素如铬、钴、锰、锆、铌、钼和钨等,分别与溶剂、等离子气、空气等中主要元素所形成的质谱干扰进行全面系统的研究,对存在的.干扰提供了定量化的数据,并提出了相应的校正方案和措施.应用所建立质谱较正方案对铁镍基合金GH167标准物质中Ga,Ag,Cd,In,Sn,Sb,Te,Tl,Pb和Bi等痕量元素进行了分析,所得结果与认定值吻合较好.
作 者：胡净宇 王海舟 HU Jing-yu WANG Hai-zhou 作者单位：钢铁研究总院,北京,100081 刊 名：冶金分析 ISTIC PKU英文刊名：METALLURGICAL ANALYSIS 年，卷(期)： 27(3) 分类号：O657.63 关键词：电感耦合等离子体质谱 质谱干扰 钢铁 合金 痕量分析耦合影响 篇3
关键词：彩叶草；水肥耦合；生物量；回归模型
中图分类号： S681.906；S681.907文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0166-03
收稿日期：2013-12-20
基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：cx（12）5090]。
作者简介：孟力力（1982—），女，山西晋中人，硕士，助理研究员，从事设施园艺特殊栽培研究。Tel：（025）84392652；E-mail：menglili90@163.com。彩叶草（Coleus blumei）别称锦紫苏、洋紫苏、五色草等，为唇形科鞘蕊花属多年生常绿草本植物，原产于印度尼西亚，杂交种可多年生，叶片对生、卵形，因叶面具有黄、红、紫等斑点而得名[1]，常作一、二年生栽培利用，热带地区可成亚灌木状[2]。彩叶草易栽培，观赏期长且生长速度快，叶色、叶形、叶面图案都富有特点，观赏价值高。另外，彩叶草是改善环境的植物，具有消毒杀菌作用[3]，应用范围广泛。水分和养分是植物生长发育最重要的环境影响因子[4-5]，既独立又相互制约，具有一定的耦合效应。目前，国内外对水肥耦合效应的研究主要集中于农作物与蔬菜，如小麦、玉米、棉花、辣椒、番茄、黄瓜、烟草、葡萄等[6-14]。随着经济水平提高，盆栽花卉愈来愈受到群众的喜爱，成为花卉产品的一大组成部分。目前，盆栽花卉的栽培水肥管理多靠经验，水肥不足或过量常引起基质结块、盐分累积，不仅对花卉生长不利，而且也造成资源浪费。本试验以彩叶草为材料，研究基质含水量和施肥量对盆栽彩叶草生物量的影响，以期在保证彩叶草生长品质的前提下，实现盆栽彩叶草水肥精准管理，提高生产效率。
1材料与方法
1.1供试材料
以彩叶草奇才品种“红色天鹅绒”为试材，栽培基质为泥炭 ∶珍珠岩 ∶蛭石体积比为3 ∶1 ∶1的混合物。试验在江苏省农业科学院观光农业研究中心智能温室内进行，选取生长一致、健壮无病的幼苗，于2013年5月移栽入直径18 cm、高25 cm的塑料花盆内，每盆1株。试验期间温度控制在 18～32 ℃，湿度控制在60%～85%。
1.2试验处理与试验设计
采用水、肥2因子通用旋转组合设计。以基质含水量、施肥量2个因素为自变量，根据单因素试验结果，每个因素各选取3个水平，以-1、0、+1进行编码（表1），以彩叶草生物量为响应值，用Design Expert（version 6.0.5）统计分析软件，利用响应曲面法中的Central Composite Design（CCD）进行试验设计（表2）。采用高精度SM100土壤水分测量仪（产地英国），每天对盆栽基质含水量进行测定。每次测定前，都将传感器的探针插入基质下15 cm处进行测定，得到体积含水量，经换算得到质量含水量，计算所失水分进行补水；肥料选用无土栽培专用复合肥“花多多8号”，其N、P、K配比为20 ∶10 ∶20，分4次施入，其他环境条件与管理措施保持一致。
草的生长；曲线最高值在较低基质含水量时出现较早，基质含水量越高出现越晚，说明在不同的水分条件下，同等施肥量的功效不同，基质高含水量有利于肥料效能的发挥。方程（5）、方程（6）交叉时，X2=-0.59，说明基质含水量为50%，施肥量要高于0.564 g/株，否则水肥耦合会产生负效应。基质含水量分别为30%、50%、70%时，对应的最佳施肥量1028、1.164、1.395 g/株。
2.2.3水肥耦合效应从回归方程（1）可以看出，X1X2交互项系数为0.34，对其进行t检验，结果表明，X1X2项达到显著水平，即基质含水量和施肥量对彩叶草生物量交互作用显著。由基质含水量和施肥量交互作用对彩叶草生物量影响的耦合效应图（图3）可以看出，曲面呈下抛物面型，生物量最高点出现在高基质含水量水平和高施肥量水平，表明水、肥2因素在试验设计水平范围内，对生物量的增产效应一致，对彩叶草生物量有较好的正效应。
2.3模型优化
当试验中2因素水平取-1.414≤X1≤1.414时，利用软件中RSM功能对模型模拟优化[15]，得出当X1=1.119、X2=1.058及基质含水量为72.38%、施肥量为1.22 g/株时，彩叶草生物量能达到7.04 g/株。
3结论
盆栽花卉栽培过程中，温、光、水、肥、气等因素均会影响其生长发育。本试验以盆栽最基本的水、肥为因素，研究水、肥对盆栽彩叶草生物量的影响。结果显示，施肥量是影响彩叶草生物量的主要因素，其次为基质含水量；随着水、肥量增加生物量增加，当达到最佳水、肥水平时，继续增加水肥量，彩叶草生物量则降低。因此，过量水、肥既浪费资源也不利生长。水、肥交互作用对彩叶草生物量的影响显著，具有较好的正效应，这一结果与前人研究结论[6，8，10]一致。
盆栽彩叶草生物量的最佳水肥耦合方案是：基质含水量72.38%、施肥量1.22 g/株，此时生物量达到704 g/株。
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耦合影响 篇4
自1993 年Stierle A首先从太平洋红豆杉中发现并分离出产紫杉醇内生真菌[5]以来,人们一直致力于寻求能够生产紫杉烷类的微生物和用于组织培养的红豆杉细胞系以减轻对红豆杉植株的过度依赖[6]。成功分离获得的产紫杉醇菌株有Pestalotiopsis spp.[7]、Kitasatospora sp.[8]、Fusarium solani[9],还有产10 - DAB的菌株,诸如Gliocladium sp.[10]、Trichoderma sp.[11]等。由于紫杉醇是一种诱导剂,可调控某些酶基因的表达致使细胞凋亡[12],也确实存在着紫杉醇浓度与细胞凋亡呈抛物线型的正相关规律[13],严重限制了利用产紫杉醇内生菌直接发酵生产紫杉醇方法的应用。程龙等为解决这一限制采用耦合培养法生产紫杉醇[14],该方法大幅提高了紫杉醇的产量,尽管与由10 - DAB半合成法生产紫杉醇还有一定差距,但是提供了耦合培养可使菌株与宿主细胞互通有无、提高目标产物产量,还可有效减弱或避免菌株退化的新思路。
基于充分利用半合成法生产紫杉醇和多西他赛生产工艺,和降低紫杉醇对菌株凋亡的影响,10 -DAB的来源成为合成紫杉醇的关键。耦合发酵法生产10 - DAB是最具开发潜力的方法之一,但其究竟有多大优势尚未见报道。本研究以作者实验室分离的产10 - DAB菌株Trichoderma sp.[11]与红豆杉枝条、组培细胞系为研究对象,采用分别培养和耦合培养的方法生产10 - DAB,利用HPLC - MS、HNR等检测手段,比较分析各种培养方法及组合10 -DAB的产率,旨在探讨耦合培养对发酵生产10 -DAB的影响,为微生物发酵生产10 - DAB,进而降低紫杉醇和多西他赛成本奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
1. 1. 1 实验材料
红豆杉枝条采自太行山野生南方红豆杉经扦插栽培3 年生苗[15]; 产10 - DAB菌株Trichoderma sp.是作者实验室筛选保存菌株。
1. 1. 2 试剂
10 - DAB( 纯度≥95% ) 购自Sigma - Aldrich公司; 甲醇( AR级) 、乙醇( 95% ,AR级) 、二氯甲烷( AR级) 、乙腈( HPLC级) 等有机试剂均购自天津光复试剂厂。
1. 1. 3 仪器
Shimadzu GC - 2010 型高效液相色谱; Finnigan LCQ Advantage型液质联用仪; Re - 52AA型旋转蒸发仪; JB - CJ - 2B型超净工作台; SIGMA 3 - 18K型高速冷冻离心机; JFSD - 100 型粉碎机。
1. 1. 4 培养基
PDA培养基[16]。
1. 2 方法
1. 2. 1 红豆杉枝条的采集与粉碎
选取3 年生幼嫩枝条,剪切成1 cm长小段,先用75 % 酒精消毒0. 5 min,然后用0. 1 % 升汞消毒7min,再用无菌水冲洗3 遍,50℃ 烘干,粉碎机粉碎成粉末,密封包装置于4℃冷柜备用。
1. 2. 2 红豆杉细胞系的培养
外植体采自太行山红豆杉( Taxus,chinensis) ,按杨靖[17]的方法略有修改。在基本液体MS培养基上,另按0. 25 mg /L IBA、0. 05 mg /L 6 - BA、0. 3 mg /L GA3 加入,接种后的培养瓶放入恒温摇床中,于25± 2℃ ,相对湿度85 ± 5% 下培养,光培养和暗培养以12 h交替进行,在培养30 d时继代1 次,连续培养54 d。
1. 2. 3 产10 - DAB菌株的液体培养
先将分离纯化后得到的Trichoderma sp. 在室温下活化,活化后选取5 块每块约5 × 5 mm的固体培养基,接种于含150 m L PDA液体培养基的500 m L三角瓶中扩大培养3 d,摇床转速100 r/min,温度23~ 25℃ ; 然后按每10 m L液体培养再转入含250 m L PDA液体培养基的1 L三角瓶中继续培养7 d,摇床转速100 r/min,温度23 ~ 25℃。
1. 2. 4 产10 - DAB菌株和红豆杉枝条粉末的耦合培养
真菌培养方法同1. 2. 3,在10 m L液体培养基转入1 L三角瓶后,称取0. 5 g、1 g、1. 5 g、2 g、2. 5 g5 个红豆杉枝条粉末样品分别加入5 个三角瓶中耦合培养7 d,设3 次重复。
1. 2. 5 产10 - DAB菌株和红豆杉组培细胞系的耦合培养
方法同1. 2. 4,红豆杉枝条粉末替换为组培细胞系粉末,也设3 次重复。
1. 2. 6 10 - DAB的提取
植物组织中10 - DAB的提取: 取方法1. 2. 1 中红豆杉枝条粉末和方法1. 2. 2 中组培细胞系粉末每次重复各2 g于三角瓶中,加入20 m L甲醇,封口膜密封,100 Hz超声30 min。4 层纱布过滤提取液,滤液部分用20 m L二氯甲烷萃取一次,固相部分用20m L二氯甲烷超声抽提,合并两次二氯甲烷的提取物,于旋转蒸发仪上50℃ 条件下减压蒸馏至干,用10 m L色谱级甲醇重溶,0. 22 μm微孔滤膜过滤置于4℃ 下保存待检,检测前再用0. 22 μm微孔滤膜过滤。
发酵液中10 - DAB的提取: 对方法1. 2. 3 中单独菌株发酵、方法1. 2. 4 耦合发酵和方法1. 2. 5 耦合发酵中各个重复的发酵液,用4 层纱布过滤,滤液用5 倍体积的二氯甲烷/甲醇( 3∶ 2,V/V) 混合液提取,充分震荡后收集有机相; 菌丝经液氮研碎,也用5 倍体积的二氯甲烷/ 甲醇( 3 ∶ 2,V / V) 混合液提取,超声30 min,真空抽滤收集有机相。合并两次收集的有机相,于50℃下减压旋转蒸发至干,再用10 m L色谱级甲醇重溶,0. 22 μm微孔滤膜过滤置于4℃下保存待检,检测前再用0. 22 μm微孔滤膜过滤。
1. 2. 7 10 - DAB的检测
对方法1. 2. 6 中5 组10 - DAB的提取液用HPLC检测。日本岛津HPLC 2010CHT色谱仪,固定相: VP - ODS柱( D 4. 6 mm × 250 mm; 5 μm) ; 流动相: 乙腈∶ 水( V/V) ,梯度洗脱: 0 ~ 15 min,乙腈体积比例( 下同) 由25% 升至28% ,15 ~ 30 min乙腈由28% 升至35% ,30 ~ 40 min,乙腈由35% 升至40% ,40 ~ 60 min乙腈由40% 升至45% ,60 ~ 68 min乙腈由45% 升至47% 。进样量10 μL,柱温35℃,流速1m L / min,检测波长266 nm。
10 - DAB标准品溶解于色谱甲醇中,浓度分别为: 0. 001 25 μg /m L、0. 002 5 μg /m L、0. 005 μg /m L、0. 007 5μg / m L、0. 01μg / m L,检测条件同上。 根据10 - DAB的浓度及对应峰面积,用Origin 8. 0 绘图软件制作标准曲线,并计算各样品的浓度。
1. 2. 8 10 - DAB的光谱分析
通过方法1. 2. 6 对5 组提取液中10 - DAB的HPLC保留时间加以确定,在保留时间内的液体,用Finnigan液质联用系统对其进行ESI - MS / MS分析。全范围扫描40 ~ 2000,壳气为70 单位,辅助气为15 单位,ESI电喷雾源电压5k V,加热毛细管温度300℃。
2 结果与分析
2. 1 红豆杉枝条粉末、细胞系、内生菌单独发酵以及耦合发酵中10 - DAB的鉴定
根据上述方法,分别对红豆杉枝条粉末、红豆杉细胞系、产10 - DAB内生真菌单独发酵的发酵液、红豆杉枝条粉末与内生真菌耦合发酵的发酵液、红豆杉细胞系与内生真菌耦合发酵的发酵液中的10- DAB分别提取,并对提取液进行HPLC - MS光谱学鉴定。HPLC结果如图1 所示,a、b、c中箭头所指即为10 - DAB峰,保留时间为13. 7 ± 0. 1 min。MS结果如图2 所示,10 - DAB的分子量为544. 6,a和b中箭头所指即为10 - DAB峰。图1 和2 说明,耦合发酵均可产生10 - DAB。
a为10-DAB标准品图;b为红豆杉枝条粉末与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的检测图;c为红豆杉红豆杉细胞系与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的检测图。a is authentic 10-DAB;b is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and branches;c is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and taxus cell lines.
2. 2 红豆杉枝条粉末、细胞系、内生菌单独发酵以及耦合发酵中10 - DAB的浓度检测
通过HPLC方法对红豆杉枝条粉末10 - DAB的提取液、红豆杉细胞系10 - DAB的提取液、内生真菌发酵液的10 - DAB的提取液、红豆杉枝条粉末和内生真菌耦合发酵液的10 - DAB的提取液、红豆杉细胞系和内生真菌耦合发酵液的10 - DAB的提取液5 组样品中10 - DAB的检测,其保留时间是13. 3 min ~ 14. 3 min,通过与标准品比较,得出各组样品中每个重复的10 - DAB含量并取平均值,其中耦合培养需减去所加入的枝条或细胞系中所含10- DAB的量,结果分别对应图3 中的样品1、2、3、4、5,浓度分别为: 274. 6 μg / m L、154. 3 μg / m L、189. 4μg /m L、887. 5μg /m L、684. 7 μg /m L,含量最高的是样品4,即: 红豆杉枝条粉末和内生真菌耦合发酵液,比枝条粉末中10 - DAB含量和内生真菌发酵液单独发酵10 - DAB含量都要高。
a为标准品的质谱图;b为红豆杉枝条粉末与菌株耦合发酵提取液中10-DAB的质谱图。a is the mass spectra of authentic 10-DAB;b is the extract isolated from fermentation broth of endophytic fungi and branches,the diagnostic mass spectral fragment are(M+H)+=545,(M+Na)+=567,and(M+K)+=583.
a为标准曲线;b为各样品的检测浓度。a is standard curve;b is concentration of five samples.
3 讨论
市售紫杉醇和多西他赛主要是由半合成法获得的,其结构母核来自10 - DAB[2,3],其原因是植物材料中10 - DAB的含量要远高于紫杉醇[18,19],C13侧链合成价格便宜,且通过半合成所得的紫杉醇或多西他赛还可进行结构修饰从而增加溶解性达到更好疗效。红豆杉中紫衫醇的含量要远低于10 - DAB等前体物质的原因可能是紫杉醇通过调控细胞的基因表达和一些酶的合成诱导细胞发生凋亡[12,13],这与张翔宇[20]等通过研究组织培养和紫杉醇含量的关系所得到的规律相符,即紫杉醇的含量随着愈伤组织的生长而呈现S型曲线式的增加,增加到一定程度不再增加且出现褐变。因此通过微生物发酵法直接生产紫杉醇受到很大限制,为降低紫杉醇或多西他赛成本,10 - DAB越来越受关注。
10 - DAB主要是从红豆杉枝条中提取获得,但红豆杉作为观赏树种价值越来越高,且生长缓慢,致使10 - DAB枝条价格也居高不下,因而通过发酵法生产10 - DAB成为一条重要途径。Junzeng Zhang等[21]证实了红豆杉内生真菌能够参与其活性成分的合成或者转化,为发酵法生产10 - DAB奠定了理论基础,但同时也发现一些诸如菌株退化、产量不够稳定等问题,其原因究竟是基因丢失或是环境胁迫等仍需要进一步研究。本实验得出了红豆杉枝条和内生真菌耦合发酵生产10 - DAB比单独发酵的产量要高,其原因到底是因为10 - DAB的前体物质诱导了合成10 - DAB酶的活性而使10 - DAB产量增大,还是因为10 - DAB的前体物质在合适条件下发生了向产生10 - DAB的方向转化还不得而知。
4 结论
耦合的意思及造句 篇5
造句指懂得并使用字词，按照一定的句法规则造出字词通顺、意思完整、符合逻辑的句子。下面是耦合的意思及造句，快来看看吧！
【注音】：ǒu hé
【意思】：物理学上指两个或两个以上的体系或两种运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。如放大器级与级之间信号的逐级放大量通过阻容耦合或变压器耦合；两个线圈之间的互感是通过磁场的耦合。
【耦合造句】：
1、您不能使用任何其它实现，因此您最终将代码与该实现耦合。
2、但是所有客户端都将依赖于一个服务，这就将导致一个非常高度的耦合。
3、如果你真的结合二者的最佳思想，就可以得到一个可扩展的、模块化的、松散耦合的系统。
4、通过消息进行交互的应用程序具有松散耦合的优点，因为只要双方使用相同的消息格式，那么一个系统中的更改就不会对另一个系统产生影响。
5、这样增加的耦合会使类的维护和增强更为困难；因此，应该避免这种做法。
6、如果耦合的服务任何方面有所变化，那么，请求者或提供者的应用程序代码（更可能是两者同时）必须改变。
7、这建立起服务消费者和提供者之间的依赖关系，并且在系统中建立耦合。
8、有些解决方案提供这一组件，但是它与表现层紧密地耦合在一起。
9、当每个层仅松散耦合到其上和其下的层时，您可以实现更强的灵活性、适应性和独立性。
10、对于这个示例，我假设服务已经存在，理想的情况是用松散耦合的方式把它们集成在一起。
11、两种模式都把行为从视图中抽出来，将之放入与视图耦合的一个表现类。
12、另一方面，紧密耦合的调用和被调用系统会假定双方都已经拥有了让对方信任所需要的事项。
13、然而，这些依赖关系在这一高层上是很有价值的，因为它们开始识别需要被小心管理的系统之间的效用和耦合。
14、对于直接耦合方法，不存在工具支持，并且应用程序开发人员必须直接处理数据管理的细节。
15、这导致了最终的松耦合，并为可移植性和互操作性提供了更多的益处，但是它给开发者带来了更多处理抽象概念的负担。
16、依赖注入让您将应用程序的主要层次编织到一起，从而，这使您产生一个具有视图、模型和控制器层的松散耦合应用程序。
17、服务操作能够被设计用作输入、输出、和错误消息，但是这并不是必须的`，而且还将导致不合需要的邮戳数据耦合。
18、这个列表遗漏了松耦合最重要的一个方面：普遍性。
19、因为容器能够在运行时把组件注入到依赖它的组件中，所以DI提供了消除组件间高度耦合的另外一种方式。
20、我发现这个概念在描述体系结构和关于在SOA内耦合服务和组件的实现决策方面非常有帮助。
21、这些接口就位之后，接下来要考虑的就是如何用松散耦合方式将它们集成在一起。
22、我之所以使用容器这个词是想暗指某种使用或鼓励使用松散耦合的框架。
23、这个最佳实践的内涵是：避免服务接口和模式与底层实现和技术之间发生紧耦合。
24、几十年来，那些关注数据管理的人，在紧耦合意味着更好的效率和一致性的哲学下，驱使行业不断合并数据库。
25、然而您需要它来确保实现整洁的界面以及与远程客户机的松散耦合。
26、具有高内聚力的设计将提供降低耦合的机会。
27、因此，低耦合需要限制对象之间的依赖级别。
28、这是因为松耦合并不适于应用设计的所有层级。
耦合影响 篇6
摘要：基于提出的抖振力模型和建立的风车桥耦合振动模型，发展了一种可以考虑抖振力空间相关性的风车桥耦合振动分析方法，并编制了相应的计算程序.以江顺长江大桥为工程背景，测试了桥梁抖振力的空间相关性和考虑车桥耦合作用的车桥气动参数，分析研究了桥梁抖振力空间相关性对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响.研究结果表明：桥梁抖振力空间相关性对桥梁动力响应有显著影响，对车辆的动力响应也有一定的影响.
关键词：大跨度斜拉桥；风工程；风车桥系统；耦合动力分析；抖振响应；相关性
中图分类号： U441.3文献标识码：A
风荷载作用下汽车桥梁系统的振动、车辆行驶安全性和舒适性以及桥梁的疲劳损伤研究是桥梁工程的前沿课题之一.过去10年内，国内外学者在这方面进行了大量的研究并取得了大量的研究成果.夏禾， Xu和Guo， Cai和Chen、李永乐以及韩万水等均建立了风车桥系统空间耦合振动分析框架，编制了相应程序，但目前风车桥系统空间耦合振动分析中均假设抖振力的空间相关性与来流脉动风速的空间相关性相同.这与实际情况不符，很多风桥领域的研究已经证明这一点.
Larose认为，假设抖振力的空间相关性等于来流风的空间相关性是导致预测抖振响应不确定性的一个主要原因，特别是对于类似闭口箱型桥面这类结构更是如此.Kimura等人对扁平六角形和矩形断面进行了风洞试验，结果表明2种断面的抖振力中升力沿桥跨方向相关性要明显大于来流脉动风速的相关性.此外，许志豪，韩艳，赵传亮，张冠华和赵林等，李少鹏和李明水等[12]都对抖振力空间相关性进行了一定的研究，研究结果均表明：抖振力的空间相关性明显大于来流脉动风速的空间相关性.
本文提出了一套考虑桥梁抖振力空间相关性的风车桥耦合振动分析方法，并编制了相应的计算程序.以江顺长江大桥为工程背景，测试了桥梁抖振力的空间相关性，分析研究了桥梁抖振力空间相关性对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响.研究结果表明：桥梁抖振力空间相关性对桥梁动力响应有显著影响，对车辆的动力响应也有一定的影响.因此，在今后的风车桥系统耦合振动研究中有必要考虑桥梁抖振力的空间相关性.
2 算例分析
2.1计算参数
本文以江顺大桥为工程背景，江顺大桥是一座主跨700 m的钢混凝土混合斜拉桥，其跨径布置为：60 m （混凝土） +176 m + 700 m +176 m + 60 m （混凝土），主桥全长1 172 m，总体布置图如图1所示.表1给出了江顺大桥考虑车辆影响的桥梁断面三分力系数（取自文献[14]），图2给出了考虑车辆影响的江顺大桥气动导数（取自文献[15]）.桥梁抖振力的空间相关性可以用相关函数表示，相关函数通常表示成指数衰减函数
coh（f，Δ）=exp （-Cf·ΔU）. （9）
式中：C为衰减因子，即抖振力的空间相关系数，如式（6a～f）；f为抖振力的频率；Δ为两排测压孔之间的距离；U为平均风速.在主梁节段模型的不同断面上布置了测压孔，通过对各个截面进行压力积分得到各截面的抖振力，然后对抖振力进行相关分析并采用非线性最小二乘拟合得到抖振力的空间相关系数，见表1.文中对脉动风场的相关性没有进行相关测试，根据经验取顺风向和竖风向脉动风空间相关系数均为16.
采用ANSYS建立桥梁有限元模型，计算得到的桥梁结构前10阶动力特性见表2，结构阻尼比取0.005.首先分别取前10和20阶桥梁振型进行车桥耦合振动计算，计算得到的桥梁和车辆动力响应非常接近，故为了节省计算时间，桥梁振型只取前10阶进行相关计算.
本文采用侧面面积比较大的集装箱2轴车辆作为分析对象，车辆的模型及主要参数参考文献[13]，车辆的气动力系数参考文献[14]，如图3所示.
（a） 立面图（b） 标准钢箱梁断面图
图1江顺大桥的整体布置图（单位：cm）
Fig.1The sketch of Jiangshun Bridge （unit： cm）
顺风向的功率谱采用Kaimal谱，竖风向采用Lumley和Panofsky提出的功率谱[16]，采用Davenport相关函数，顺风向和竖风向脉动风速的空间相关系数均取16.频率采样点数为1 024，截止频率为2π，平均风速为20 m/s.采用谐波合成法[17]沿桥纵向共模拟了99个点的脉动风时程.假定桥面粗糙度是一零均值的平稳高斯随机过程，利用离散傅立叶逆变换计算得到路面不平度值，本文只考虑良好路面一种情况，粗糙度系数取20× 10-6 m3/circle.
2.2计算结果及分析
2.2.1抖振力空间相关性对桥梁动力响应的影响
计算中桥梁气动参数取表1和图2给出的气动参数，车辆气动参数取图3中拟合的车辆气动力系数，平均风速取5 m/s， 10 m/s， 15 m/s， 20 m/s， 25 m/s和30 m/s，车辆行驶速度为20 m/s，考虑一辆车辆，车辆距桥中心线的距离为15 m.受篇幅限制，本文只给出部分计算结果，图4给出了平均风速为20 m/s时桥梁位
图4抖振力空间相关性对桥梁位移响应的影响
Fig.4Effect of the coherence of buffeting forces on the displacement responses of the bridge
图5桥梁位移响应随风速变化情况
Fig.5The displacement responses of the bridge vs. the wind velocity
移响应沿桥纵向位移的变化情况.图5给出了桥梁跨中位移响应随风速变化的情况.
耦合影响 篇7
目前国内外对车桥耦合问题以及铁路桥支墩安全状况的研究已经有很多成果。夏禾和张楠等[1]对列车桥梁耦合振动分析的方法进行了改进, 运用模态综合分析法大大简化了计算过程;LADIS-LAV FRYBA[2]对桥梁的动力学的基础理论部分给出了详尽的解释, 并提出经过试验验证的经验公式;刘世忠, 强士中[3]分析了桥梁横向刚度和横向振动特性, 确定支墩刚度对桥梁刚度起到决定作用。马朝霞, 陈思甜, 龚尚龙[4]用能量法对高桥墩顶的水平位移进行了计算和分析, 认为支座对桥墩的约束不可忽视。
1 车-桥-墩相互作用
列车对桥梁和支墩施加动载荷的过程是双向的, 其中有列车对桥梁和支墩的作用, 也有桥梁与支墩对列车的反向作用。桥梁与支墩在受列车作用前, 始终受到自身重力为主的静载荷作用, 因此, 列车对桥梁和支墩加载后的最终响应是复合了静载荷的响应, 并不是单一的过程。研究列车与桥梁和支墩的相互作用过程, 将系统依次分离为车桥耦合系统和支墩系统。列车与桥梁通过轮对接触的位移关系来建立联系, 支墩与桥梁由自身的位移建立联系。
1.1 车桥耦合作用过程
列车与桥梁通过轮轨力作用联系为一个整体, 在不考虑外在作用的情况下, 轮轨关系是唯一确定的作用荷载, 但列车在运行过程中受到轨道平顺度, 以及由于轨道水平方向的不平顺带来的蛇形运动的作用, 轮轨关系发生变化, 不在单一地为轮轨力的作用, 需将轨道不平顺带来的位移变化考虑到整体作用中。轨道不平顺分为高低不平顺, 轨向不平顺, 超高不平顺以及轨距不平顺。通常轨道不平顺度用实测数据来抽象为函数, 但这种拟合过程本身就是一种近似求解过程, 直接用位移来表示列车在运行方向上的平顺影响较为合理。式 (1) 为考虑轨道不平顺和列车蛇形运动是引起列车竖向和横向振动的原因, 列车轮对的位移用方程表示为
式 (1) 中, Zij, Yij, Xij分别表示第i个转向架的第j个轮对在竖向, 横向和纵向的位移, Zs, Zp, Zb, Ys, Yp, Yb, Xs, Xp是列车蛇形运动, 轨道不平顺以及桥梁位移引起的竖向, 横向和纵向的位移。
根据列车轮对与桥梁相互作用关系[5], 可以得到列车和桥梁总方程, 如式 (2) 。
式 (2) 表示在轮轨力{F}以及列车蛇形运动作用下, 列车与桥梁产生位移, 速度, 加速度为动力响应的过程。其中列车和桥梁耦合过程中, 阻尼{C}和刚度{K}相当于同一系统下的阻尼和刚度, 同时列车和桥梁各自在受到荷载作用时都相当于相互作用的叠加, 在列车运行过程中达到荷载作用平衡的过程。
1.2 车-桥-支墩相互作用
1.2.1 支墩受力分析
桥梁支墩通常是支撑上部结构的建筑物。其作用主要是将上部结构传来的荷载, 可靠而有效地传给基础, 是连接桥梁和基础的中间环节。支墩的各项力学性能对桥梁和地基的影响显著, 主要体现在支墩对桥梁载荷的传导, 支墩和桥梁相互作用以及支墩与地基的连接关系[6—8]。在刚性地基上, 支墩与地基一般假设其为固结关系, 支墩通过支座与桥梁的连接关系为考虑支座摩擦阻力的弹性连接。对支墩进行受力分析, 如图1。
桥梁没有受到外在激励的情况下, 支墩主要受到竖直向下的力G, 包括桥梁和支墩自身的重力, 属于静载荷。列车通过桥梁, 产生动载荷, 根据1.1节的分析, 列车与桥梁在竖直方向和横向都有力的作用, 支墩上部的支墩面也受到竖直方向和横向的作用载荷, 包括支墩与支座的摩阻力H, 支墩受到竖直方向的作用力和自身重力的合力N, 列车蛇形运动和制动产生的纵向和横向作用力F, 如图2。
1.2.2 支墩与车桥相互作用
由支墩的构造特点可知, 其竖向刚度较大, 横向刚度较竖直方向较小。车桥耦合分析运用的是模态分析方法, 即振型分析的方法, 支墩对横向振动的敏感性也影响车桥耦合分析的结果。为建立数学模型, 对支墩进行如下假设: (1) 支墩底部与地基固结, 上部与支座弹性连接; (2) 支座约束纵向固定, 可以绕梁水平轴自由转动; (3) 支墩顶与支座位移连接, 即支墩顶与桥梁有相同的位移。
支墩的动力响应是通过位移, 加速度给出的, 研究支墩上部墩面的位移更具有实际意义。对支墩进行模态分析, 建立广义的坐标系A, 支墩的振型函数 (x) , 根据振型分析的定义[9—13], 可以给出支墩动力响应关系式:
关系式表示在第k个支墩上的动力响应, 通过关系式可以和上一小节的车桥动力响应联立, 因为列车在桥梁上施加的动载荷是随时间的变化而变化的, 振型广义坐标系A是关于时间的函数, 在车桥耦合分析过程中, 运用的振型分析也是通过广义坐标给出的, 求出A后, 代入关系式, 得到支墩的动力响应[14]。
分析过程表明列车对桥梁和支墩的加载通过理论方法进行分析, 通过建立广义的振型坐标系, 给出振型函数, 运用能量守恒原理, 能够建立一个列车-桥梁-支墩的动力学方程, 采用迭代法求动力响应, 能够得到理论解。同时明确了动力响应可以通过位移, 加速度来表征, 系统刚度具有影响相互作用过程的特性。
2 工程实例
2.1 概况
本项目为宁启线既有桥涵平改立工程, 改建为1~9 m框架涵, 净高5.1 m, 本段为双绕段, R=5 000 m, 箱身长19 m, 立交箱身中心线与铁路中心线法线夹角为32°。框架涵箱身基底设计应力为σmax=114.5 k Pa。设计中线箱顶标高为14.13 m, 设计轨底标高为14.93 m。需要利用D型便梁加固线路顶进施工, 便梁采用D24型施工便梁防护铁路顶进施工。
2.2 监测系统构建和数据采集
监测系统是基于对既有桥涵施工过程中, 便梁和支墩的动力响应是引起安全隐患的主要原因, 为加强施工安全和效率, 建立自动化, 信息化施工样板, 运用无线传感器网络技术, 实现桥涵施工和铁路线路的正常运行[15]。
监测系统架构包括:数据采集部分, 数据传输部分和监测数据处理分析部分。如图3所示。
在既有线桥涵施工过程中, 面临的问题主要体现在保证施工的正常进行和列车运行的安全, 因此采取的监测手段主要保证静载荷和动载荷都处于安全水平。宁启线既有桥涵施工过程中, 对便梁和支墩的静载荷和动载进行监测可以满足要求。对便梁的监测有:加速度, 应力应变, 位移。对支墩的监测包括加速度, 位移。通过加速度数据的监测可以确定列车施加动载过程中的受力情况和振幅值, 位移监测能够直观地表现出便梁和支墩的安全状况。
2.3 数据分析
2.3.1 静载荷条件下列车动载施加在桥梁和支墩上的竖向动力响应
列车未通过桥梁时, 桥梁和支墩同时处于静力平衡状态, 桥梁和支墩的静载荷类型相同, 主要受重力作用。列车通过时, 列车和桥梁耦合作用, 列车对桥梁施加动载, 桥梁将动载传递给支墩, 在动力响应时间上, 桥梁先于支墩, 支墩对桥梁和列车都有反向作用。在静载荷作用下的支墩沉降, 主要是由自身重力, 承受的桥梁重力以及地基承载力大小决定, 速度较为平稳, 在受到外力作用情况下, 支墩沉降速度会加速, 沉降量也会加大, 这与外部载荷加载方式以及载荷大小有关[16—18]。如表1和表2所示, 列车通过前支墩A和B在相同时间间隔下沉降。
列车未通过桥梁阶段, 支墩沉降平稳, A和B墩沉降量相差在0.15 mm以内, 没有产生大的变形, 对线路平顺性没有影响, 可以视作均匀沉降。列车通过后, 在列车和桥梁与支墩的相互作用下, 两个支墩的沉降量有了较大差异, 显示线路的平顺性被打破, 同时表明, 在沉降作用上, 地基对支墩的沉降均匀性起辅助作用, 列车动载起主要的影响作用。列车动载荷加载过程中, 支墩的沉降量也有了较大改变, 说明列车动载对支墩的稳定性有很大影响, 影响因子在基础没有大的变化情况下, 大于其他条件。
在竖直方向上, 列车对桥梁通过轮对的冲击作用, 产生竖向加速度。由列车竖直方向上的载荷引起桥梁的竖向振动, 支墩在竖直方向上, 与桥梁的振动方向一致, 如图4和图5所示, 桥梁和支墩在列车通过时的竖向加速度。
从图中可以看到, 桥梁和支墩的竖向振动加速度有一定的差值。桥梁在列车通过时, 竖向加速度极值为1.785 125 g, 支墩在列车通过时的竖向加速度极值为1.137 5 g。说明支墩的竖向刚度较大, 在竖直方向上的自振频率小。相反, 桥梁的竖向加速度大于支墩的, 相比较而言, 其竖向刚度要小于支墩, 列车的竖向载荷对桥梁有明显影响, 对支墩的竖向加载过程相对于桥梁而言较小。
2.3.2 静载荷条件下列车动载施加在桥梁和支墩上的横向动力响应
在车速一定的条件下, 桥梁和支墩的横向振幅是其受到列车载荷作用的动力响应的主要指标。列车在运行过程中的蛇形运动是引起桥梁和支墩横向振幅的主要原因[19—21]。列车通过蛇形运动直接作用在桥梁上, 支墩与桥梁通过支座连接, 支座对支墩和桥梁起反方向的摩阻力, 同时, 列车-桥梁-支墩之间相互作用, 在列车运行速度不变的情况下, 振幅极值处于稳定。支墩横向刚度较竖向刚度小很多, 对支墩施加横向载荷, 支墩将产生一定程度的横向振幅。
介于钢架桥跨度较小, 且火车的长度远大于桥梁的跨度, 因此可以对其三角函数化, 并进行如下假设:桥梁横向变位形状为正弦波, 列车上桥时相位为θ, 车速为V, 桥梁跨度为L, 桥梁的横向偏移量表示方式为:
其二次积分可以得到加速度表达式:
由式 (5) , 得到加速度的最大值:
可以得到横向振幅的最大值:
图6为列车通过时, 桥梁在距离支墩1 m处的横向加速度。
列车通过时, 桥梁在距离支墩1 m处的横向加速度的极值为0.245 16 g, 最大振幅为2.469 13 mm。图7为列车通过时支墩横向加速度。
图7表明, 支墩受到的横向载荷比桥梁受到的横向载荷小, 产生的原因有两个: (1) 桥梁和列车相互作用的过程在时程上同步的, 作用在支墩上的载荷是列车和桥梁共同作用效果; (2) 支座的摩阻力与施加在支墩上的横向载荷方向相反, 支墩实际受到载荷影响比桥梁小。
如图7所示, 支墩在列车通过时, 横向加速度极值为0.122 58 g, 最大振幅为1.231 26 mm。实际的监测值也与理论分析相吻合。
3 结论
列车对桥梁和支墩的加载过程是单向过程, 但实际过程中, 列车和桥梁与支墩的作用关系是相互耦合的。桥梁与支墩分别处于静载荷与动载荷的共同影响下, 桥梁和列车与支墩有耦合的过程, 支墩与车桥系统也在相互作用, 由于桥梁和支墩的各项物理指标不同, 响应相差较大。
(1) 桥梁在列车动载作用, 以及与支墩的相互作用下, 表现出竖向与横向都有较大程度的响应, 这与桥梁的自振频率以及动载荷加载过程有密切关系。
(2) 支墩的竖向动力响应较横向动力响应不明显, 其中支墩的竖向刚度与横向刚度起到较为关键的作用, 但在支墩整体加载过程中产生的沉降反应了基础对载荷加载过程有很大的影响。
确保铁路线桥涵施工过程以及列车运行的安全, 研究桥梁和支墩在动静载荷组合作用下的响应, 为桥梁和支墩的防护提供理论依据。研究结果表明, 桥梁在受到动静载荷组合作用下, 其防护重点在其横向和竖向的振动响应, 横向振动响应比竖向的更需注意防护, 支墩由于其竖向的刚度较大, 振动响应与地基关系较为密切, 横向的振动响应决定其整体的稳定性, 因此, 对支墩主要防护方向在横向上。
耦合影响 篇8
1 材料与方法
1.1 材料及试验地概况
试验于2014年在黑龙江省农业科学院国家现代农业科技示范园区内进行,供试品种为黑龙江省第一、第二积温带当地主栽品种东农428,需积温2 550℃。4月12 日浸种,4 月18 日播种,5月26 日移栽。供试土壤基础条件碱解氮含量210.56~220.00 mg·kg-1、有效磷15.80~16.10mg·kg-1、速效钾180.30~185.12mg·kg-1、有机质3.61%~3.81%、pH7.41~7.64。
1.2 方法
1.2.1试验设计
采用控灌方式、氮肥水平2因素处理。试验设2种灌溉方式,节水控灌W1:移栽至返青期为浅水层,返青至有效分孽临界叶龄期土壤水势-25kPa,有效分孽临界叶龄期至枝梗分化期土壤水势-30kPa,枝梗分化期至抽穗后20d,土壤水势-15kPa,抽穗后20d至成熟,土壤水势-25kPa。常规灌溉W2:全生育期保持浅水层;试验设5种氮素(尿素)处理,分别为0(N0),180 kg·hm-2(N1),275 kg·hm-2(N2),370kg·hm-2(N3)和470kg·hm-2(N4)。施氮比例为底肥∶返青∶分蘖肥=5∶3∶2。磷肥的施用N0为重钙,其它处理为120kg·hm-2,钾肥的施用各处理均为100kg·hm-2。试验在大田中处理,小区面积136cm2,共10个处理,3次重复。土壤养分,pH 6.54、有机质为33.1 g·kg-1、N为122.6mg·kg-1、P2O5为48.2 mg·kg-1、K2O为183mg·kg-1。
1.2.2测定项目与方法
分别于水稻分蘖期、抽穗期、灌浆期、成熟期取样,每个处理随机取样5株,用清水洗净,105℃杀青30 min,80℃烘干至恒重。
使用H2SO4和H2O2联合消煮,采用凯氏定氮仪测定植株氮素含量,采用钼锑抗比色法测定植株磷素含量,使用火焰光度法测定植株钾素含量。
在成熟期,各处理收获2m2,3次重复,单打单收,并折算公顷产量。同时测定穗数、每穗粒数和千粒重。
1.2.3数据处理
所得数据均采用Microsoft Excel 2010和SPSS v19.0数据处理系统进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 水肥耦合对寒地粳稻养分吸收的影响
2.1.1水肥耦合对寒地粳稻含氮量的影响
水肥耦合对水稻含氮量的影响见图1,从图中可以看出,随着生育进程的推进,水稻含氮量均呈单峰曲线趋势,各处理均在抽穗期氮素含量达最大值;分蘖期各处理含氮量均较高,相同氮肥处理间植株氮素含量差异不明显,随着生育进程的推进,在抽穗期不同氮肥处理间水稻含氮量表现出明显差异,在两种灌溉模式处理下植株氮素含量均在N3水平下达到最大值,其中在W1条件下,各处理表现为N3>N2>N4>N1>N0;在W2条件下表现为N3>N4>N2>N1>N0;而在灌浆期和成熟期,W1明显比W2处理下的植株氮含量高,这可能是因为在节水灌溉下更利于水稻对氮素的吸收。
2.1.2水肥耦合对寒地水稻含磷量的影响
图2为水肥耦合对水稻含磷量的影响。比较两种灌溉模式间的结果可以看出,W1各处理下的水稻含磷量明显低于W2,以分蘖期和抽穗期的N3处理为例,W1比W2分别低11.1%和15.6%,因为在分蘖后期W1的稻田进行了一定程度的晒田,及后续生育期的干湿交替的灌溉方式,改变了土壤的环境条件。影响土壤磷素有效性的因素很多,其中土壤的通气状况和氧化还原电位的变化起着非常重要的作用。在氧气含量较高、氧化还原电位较高时,由于土壤中的一些金属离子以高价形态存在,如土壤中的铁离子会以Fe3+离子存在,容易与土壤中的速效磷反应,形成溶解度很低的化合物,从而影响磷的有效性。所以,水稻含磷量受灌溉模式影响较大,节水灌溉模式下抑制了水稻对磷的吸收。
2.1.3水肥耦合对寒地水稻含钾量的影响
由图3可见,随着生育进程的推进,两种灌溉模式下水稻含钾量大体呈先升高后下降趋势,且在抽穗期达最高值,在分蘖期,两种灌溉模式下各处理水稻含钾量均处于较高水平,相同氮肥处理间植株氮素含量差异不明显,而相同灌溉模式下不同氮肥处理间植株含氮量差异较大,由此可见,水稻的含钾量受施肥的影响较大,而受灌溉模式的影响较小。而在两种灌溉模式下,均在N3处理下植株含钾量最高,且在N3处理下,各时期植株含氮量表现为W1>W2。
2.2 水肥耦合对寒地粳稻产量及产量构成因素的影响
如表1所示,W1与W2比较,在同一氮肥水平下,有效穗数呈增加趋势,但差异不显著;实粒数均显著增加;千粒重则与其它2项产量性状变化趋势相反,W1 较W2 有所降低。不同氮肥量比较,两种灌溉模式,随着氮肥施用量的变化趋势基本相同,随着氮肥量的增加,有效分蘖、实粒数、千粒重均呈现先增加后减少的趋势。
水肥耦合条件下,产量表现出,在两种灌溉模式下均在N3产量最大,其次是N4。W1条件下N3与N4比较,主要是有效穗数和实粒数明显增加,两种灌溉模式下的N3相比较,W1条件产量高。说明N3是水稻增产最佳施氮水平,节水灌溉较常规灌溉促进了产量的积累。
3 结论与讨论
水分和氮肥对水稻产量有明显的互作效应,节水灌溉在适当的氮肥条件下(N3),可以显著提高水稻植株的含N量、含P量和含K量,且能提高产量。通过对试验结果的分析,表明节水灌溉能显著地增加水稻植株中的含N、K量,改善水稻的N、K营养,提高其抗逆性和抗倒伏的能力;而对水稻磷素营养产生一定的抑制作用,这可能是由于通气性增强,氧化还原电位增加,使土壤中磷的有效性降低,因此,水稻在进行节水灌溉时在注意施用氮肥的同时应该加强对磷素营养的协调和供应。
摘要：为了研究水肥耦合对寒地粳稻养分吸收的影响,以寒地粳稻东农428为试验材料,设置控灌方式、氮肥水平2因素处理,研究了水肥耦合对寒地粳稻养分吸收,以及对最终产量的影响。结果表明:两种灌溉模式均在N3处理下水稻含氮量,含磷量以及含钾量最高,且产量达最大值;而在N3处理下的两种灌溉模式相比较,在节水灌溉(W1)水平下水稻产量最高,且氮、磷、钾含量都处于最高水平,说明N3是水稻增产最佳施氮水平,节水灌溉较常规灌溉促进了产量的积累。
关键词：寒地粳稻,水肥耦合,养分吸收,产量
参考文献
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耦合影响 篇9
金属氧化物避雷器 (以下简称MOA) 具有无间隙, 无续流等优异的技术性能逐渐取代其他类型避雷器。避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一, 主要用来限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。目前, 电力系统中所用的避雷器绝大部分是MOA, 其优良的伏安特性是电网安全运行的重要保证。为了保证MOA自身的安全运行, 我们就必须对其进行定期的检测。目前对MOA的检测可以分为两类, 一类是带电检测, 方式主要有带电测试运行电压下的泄漏电流、红外测量等, 另一类是停电试验, 项目主要有测量绝缘电阻, 测量直流1mA时的临界动作电压测量并测量0.75下的泄漏电流, 测量运行电流下的交流泄漏电流。两类检测方法互相补充, 可以有效地判断MOA的运行状态, 而测量直流1mA时的临界动作电压并测量0.75下的泄漏电流能有效地检查MOA的阀片是否受潮劣化变质及确定其动作性能是否符合要求, 但是, 由于现场的运行环境、气候条件和测量泄露电流时存在空间耦合等影响, 往往会造成试验数据的偏差, 从而产生误判断, 因此, 在现场试验数据产生超标的时候, 应综合分析现场的干扰因素, 采取措施消除干扰, 得出正确的试验数据。
2 泄漏电流影响因素
通常情况下的预防性试验, 主要检查避雷器的内部绝缘状况, 但当外部因素, 如气候条件、设备表面脏污、不当的接线方式等加入后会影响测试结果而造成误判断。按测试导则推荐的高压侧测量电流接线方法, 并尽可能增大高压引线与避雷器的夹角。
从表1中可以看出当高压引线与避雷器二者之间的夹角小于70°时, 测出的75%U1mA的泄漏电流大于50μA, 而规定测出的泄漏电流不能大于50μA。产生这个问题的原因是避雷器做直流泄漏电流时, 高压引线与避雷器之间存在空间的电阻耦合。下面从空间分离、单元电偶极子、并用ANSYSY仿真不同的角度产生的电位电场分布等方面对泄漏电流的影响进行具体的分析。
2.1 空间分离
空间分离是抑制空间辐射骚扰和感应耦合骚扰的有效方法。通过加大骚扰源和接收器 (敏感设备) 之间的空间距离, 使骚扰电磁场到达敏感设备时其强度已衰减到低于接受设备敏感度门限, 从而达到抑制电磁干扰的目的。由电磁场理论可知:在近区感应场中, 场强分布按undefined衰减。远区辐射场的场强分布按undefined衰减, 因此空间分离实质上利用干扰源的电磁场特性有效地抑制电磁骚扰。
2.2 单元电偶极子
根据波长的计算公式λ=vt可知:
λ=6.0×106m>>l避雷器
故可把避雷器看成是一根载流导线, 即单元电偶极子。按照电磁场理论中的有关知识, 可得电偶极子周围空间中的磁矢量为:
undefined
假设单元电偶极子中的电流为:
i (t) =lmsin (ωt+φ)
可求出磁场为:
undefined
利用电磁场基本方程可以解得电场为:
undefined
由此可以得到单元电偶极子的辐射电磁场分量表示式可知:
undefined
由于式中各项分母中所含的Br方次不同, 在近距离内, Br方次高的项将起主要作用, 而在远距离处, Br方次低的项将起主要作用, 因此可根据其特点, 将单元电偶极子的辐射电磁场分为近区场和远区场。
由近区场的范围Br<<1, 或r<<λ知, 高压引线和避雷器之间的场为近区场, 其单元电偶极子所激发的近区场符合静态场的基本规律, 这意味着近区只有在电场和磁场之间的能量交换, 没有能量输出, 即没有辐射。因此近区场也称为感应场。
由于是近区场, 上式可化简为:
undefined
故随着θ角的增大, undefined逐渐减小 (从下面的电压和电场分布图可以看出来) , 即对泄漏电流的影响越来越小, 测出的泄漏电流值越接近真实值。
2.3 ANSYS仿真结果及分析
2.3.1 ANSYS软件介绍
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型有限元分析软件, 拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器。ANSYS程序是一个功能强大、灵活的设计分析及优化软件包。该软件可浮动运行于从PC机、NT工作站、UNIX工作站直至巨型机的各类计算机及操作计算机中, 数据文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。其多物理场耦合的功能, 允许在同一模型上进行各式各样的耦合计算, 如:热-结构耦合、磁-结构耦合以及电-磁-流体-热耦合。ANSYS有限元分析软件具有强大的功能, 其主要的技术特点为:
1) 能实现多场及多场耦合分析的软件;
2) 实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA分析软件;
3) 具有多物理场优化功能的FEA分析软件;
4) 具有中文界面的大型通用有限元分析软件;
5) 具有强大的非线性分析功能;
6) 具有使用于不同的问题和硬件配置的多种求解器;
7) 支持异种异构功能网络浮动, 在异种、异构平台上支持界面统一, 数据文件通用;
8) 强大的并行计算功能, 支持分布式并行和共享内存式并行;
9) 多种用户网络划分技术。
2.3.2 仿真结果分析
仿真计算结果显示, θ=90°时, 高电场区域主要集中在被试避雷器的顶部, 其它部位场强很低, 不会对75%U1mA电流的测量产生影响。随着θ角的减小, 高电场区域逐渐向试品靠近, 试品周围的场强越来越大, 对75%U1mA电流的测量产生的影响越来越大, 导致测出的泄漏电流值越来越不接近真实值。这个仿真计算结果与前面的分析吻合。
3 结论
1) 进行MOA直流泄漏电流测量时, 高压引线对MOA底座产生的极化电流干扰, 会使测量结果产生偏差, 导致误判断。
2) 高压引线与被试MOA的夹角≥90°时, 干扰导致的误差相对较小;小于90°后, 随角度的不断减小误差越来越大。
3) 用ANSYS仿真的结果证实了实际测量和理论分析的正确性。
摘要：针对氧化锌避雷器 (MOA) 直流泄漏电流测量中出现因干扰导致的超差问题, 进行了分析计算。提出空间电导电流干扰是导致泄漏电流超差的原因, 现场试验中要尽量使高压引线与MOA夹角接近或等于90°。用ANSYS工程电磁场分析软件进行的仿真计算结果证实了上述结论的正确性。
关键词：避雷器,泄漏电流,夹角,空间分离,耦合
参考文献
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耦合影响 篇10
光纤旋转连接器(FORJ)是一种利用自由空间互连技术的无源光器件,相比它的前身电滑动环,其更适合应用在高带宽的信号传输系统中。目前,光纤旋转连接器正被广泛应用于相关的邻域中,比如天线系统[1]、医用CT[2]、战车以及雷达[3]等场合。但是对于多通道光纤旋转连接器,由于旁轴通道无法像位于旋转轴上的中心通道一样直接从旋转端耦合到固定端,造成多路光信号的传输比较难以实现[4]。目前,用来解决这个问题的方法大致可分为以下几种:反射装置和磁铁结构[5]、对称的光学结构[6]、衍射光学元件以及解旋转棱镜[7]等,其中解旋转棱镜是最常用的方法,也是目前研究较多的一种方法。
在利用解旋转棱镜的方式中,Dove棱镜结构的一体性避免了棱镜自身的调整和胶合带来的误差,因此Dove棱镜相对于其他的解旋转棱镜(如Pechan棱镜[8])更受到人们的青睐。Dove棱镜的转像功能[9],即当Dove棱镜以角速度ω旋转时,经由Dove棱镜所成的像的角速度为2ω,如图1所示。依此原理,当物体以角速度ω旋转,Dove棱镜以角速度ω/2同向旋转时,便可实现物体所成像位置保持不变,从而达到信号的准确旋转耦合。然而由于Dove棱镜存在加工误差[10],使得成像位置会在一定范围内波动,从而增大了耦合损耗,本文就对其加工误差对耦合损耗的影响展开相关的研究,以便对多通道光纤旋转连接器的Dove棱镜设计提出参考。
1 Dove棱镜的加工误差
由于Dove棱镜的成像特性,在光纤旋转连接器中使用时传输光信号应为平行光束。而光纤准直器具有孔径大且准直性好的优点,因此在光纤旋转连接器中一般使用光纤准直器作为光信号的输入输出器件[11]。
为了更精确的分析Dove棱镜的加工误差对耦合效率的影响,本文暂时忽略光信号在Dove棱镜介质中的吸收损耗以及光信号在两个折射面的反射损耗,仅研究由Dove棱镜输出的光信号与接收端准直器之间的耦合损耗对耦合效率的影响。对于Dove棱镜,一般存在两种加工误差[12]:底角误差和锥体角误差。这两种加工误差均会导致出射光信号的角度倾斜和离轴偏差,如图2所示。而对于光纤准直器,其角度误差对耦合损耗的影响最大[13],且离轴偏差可通过调整机构进行一定的补偿,所以本文忽略加工误差带来的离轴偏差的影响,而只考虑角度倾斜引起的耦合损耗。
1.1 底角误差
理想的Dove棱镜其底角应为45°,且对于平行光入射其不改变出射光的方向,然而由于底角误差的存在,出射光的方向将会发生一定的偏转,如图3所示。对于底角误差,可分为两种情况:a)一个底角为理想角度45°,而另一个底角存在误差;b)两个底角均存在误差。由于Dove棱镜属于反射棱镜,可以将其等效于一块平行平板,所以,对于第二种情况,可以等效为第一种情况进行分析。特殊地,当两个底角的加工误差相等时,出射光将不会发生角度偏差,而只引起离轴偏差。
(n0=1.592,=1 550 nm,ω0=5.25µm)
通过对几何光学规律和两个光纤准直器之间的耦合损耗公式的理解及分析,我们可以推导出由底角误差引起的出射光偏角以及由此带来的耦合损耗的表达式:
其中:ζ=arccos[nsin(α1-α2+arcsin(cosa1/n))],n是Dove棱镜的折射率,α1和α2是经过加工后的Dove棱镜的输入输出面的底角,n0是准直透镜轴上的折射率,是梯度常数,ω0是单模光纤的束斑半径。
假设底角α2是理想值45°,由具有误差的底角α1引起的耦合损耗的关系图如图4所示。从图中可以看出:耦合效率随着α1的增大而减小,当α1等于45.25°时,由底角误差带来的耦合损耗大约为10 d B。
1.2 锥体角误差
锥体角是指加工后Dove棱镜的第一个(或第二个)折射面与其理想位置之间呈楔状所形成的夹角,如图5所示。对于锥体角误差,也可将其分成两种情况:a)仅一侧存在锥体角;b)两侧均存在锥体角。同样由于Dove棱镜可等效于一块平行平板,故对于第二种情况进一步分析可将其等效于第一种情况。
同样地,在分析锥体角误差的影响时忽略由其引起的离轴偏差,所以可以得到由锥体角误差造成角度偏差及引起的耦合损耗表达式为
式中:φp是锥体角,α是45°底角。图6所示是由锥体角误差带来的耦合损耗的分析曲线。类似于底角误差的情况,光信号的耦合损耗同样随着锥体角的增加而变大。当φp等于0.25°时,由锥体角误差带来的耦合损耗大约为2.5 d B。
(n0=1.592,=1 550 nm,andω0=5.25µm)
3 模拟与实验分析
在研究中,使用Solid Works和FRED软件分别对具有不同底角误差以及锥体角误差的Dove棱镜建立了模型,分析得到了不同情况下出射光的偏角,如表1所示为模拟得到的出射光偏角与上述理论得到的出射光偏角的对比。
从表1对比的结果可以看出,理论得到的出射光偏角与模拟值相吻合,可以准确地反映Dove棱镜加工误差引起的出射光的偏转。同时可以看到,出射光偏角与两种加工误差之间均呈线性关系,而且相同误差下由底角误差引起的出射光偏角大约是由锥体角误差引起的偏角的2倍。根据光学零件的加工工艺学可以知道,Dove棱镜的底角误差相对于锥体角误差更容易保证,所以可以适当放宽锥体角公差而限制底角公差。
上文中在分析加工误差对耦合损耗造成的影响时,各自研究了底角误差和锥体角误差带来的耦合损耗。而根据理论光路可以发现,两种加工误差引起的出射光偏转位于两个相互正交的平面内(如图2所示)。所以,实际上由加工误差带来的总的耦合损耗应为底角误差和锥体角误差造成的耦合损耗的平方和的算术平方根,因此可以得到总耦合损耗的表达式为
对于光纤旋转连接器,整个系统总的耦合损耗一般要求小于3 d B,那么由加工误差带来的耦合损耗应该小于1.5 d B。若由底角误差和锥体角误差带来的耦合损耗大小相同,从式(1)(2)(3)(4)可以得到∆a=4.809(∆a为底角α1和α2的误差),φp=9.616。可见此要求下的加工误差范围较大,因此只要严格控制Dove棱镜的加工过程便很容易达到上述要求。
为了满足旋转连接器低损耗的需求,根据上述理论及公式给出Dove棱镜的设计参数,其折射率n=1.501,通光孔径D=15 mm,底边长度L=64.4 mm;同时控制底角公差小于±0.5,锥体角公差小于±0.7,可以计算得到此精密加工的Dove棱镜总的耦合损耗Lw≤0.051 d B。由此可见,满足此设计参数的Dove棱镜是旋转连接器理想的工作元件。
为了验证理论分析和仿真结果,按照设计要求,分别加工制作了5块Dove棱镜。并在实验平台上搭建了检测系统,使用1 550 nm的光源和光功率计对5块Dove棱镜的耦合损耗值进行了实验测量。如表2所示为5块Dove棱镜耦合损耗的理论值及实验值的对比。
从表中耦合损耗理论值和实验值的对比可以看出,实验值均比理论值偏大,分析其原因主要有以下几点:1)分析加工误差带来的损耗时忽略了由于Dove棱镜两个折射面的反射损耗以及介质的吸收损耗;2)由于实验调整时调节精度的影响也会引起一定的耦合损耗。
由于加工的Dove棱镜折射面上镀有Mg F增透膜,经计算[14]可得到其反射率R=1.87%,因此由两个折射面反射造成的损耗LR=0.164 d B;又因为K9玻璃的吸收系数[15]α=0.4%,根据朗伯定律,即式(6),可计算出设计的Dove棱镜的吸收损耗Ls=0.090 d B,所以由于Dove棱镜两个折射面反射及其自身吸收带来的损耗Lx=0.254 d B。
式中:I0为入射光强度,I为透过介质后的光强度,l为光波穿过的介质厚度。对此部分损耗值通过空间光功率计进行测量,可以得到5块棱镜的平均损耗值为0.268 d B,与理论损耗值Lx基本一致。所以对5块Dove棱镜耦合损耗的实验值进行修正,修正值与理论值的对比如表2所示,可以看出修正后的实验值与理论值基本一致,进一步验证了理论的正确性。
4 结论
教育公平与教育层次的耦合 篇11
一、教育公平对教育层次的影响
对于教育层次的社会功能，很多学者都有研究。索罗金提出：“学校是使人从社会底层向社会上层流动的电梯，学校通过考试来进行选拔，从而决定人们的社会地位。”“人们在青少年时代接受的教育年限越长，在成人时获得的社会地位就越高。”在当今社会里，人们的社会分层主要依据于职业，而职业的获得与收入高低、财富多少、声望如何密切相关。美国学者布劳与邓肯认为对个人的职业地位影响最大的是本人所受的教育，日本学者麻先减认为：“英才地位(社会上层)与高学历之间的关系密切”。文凭和学历既然成为获得不同职业的依据。成为影响收入及社会地位的重要手段，那么，高等教育就必然会成为社会筛选的主要工具和向上层流动的决定性因素。
1教育公平有助于中间层次的形成
我国高等教育功能的主要取向是培养社会“精英”，培养的群体始终处于金字塔的顶端。随着市场经济的发展，培育中间阶层就成为全面建设小康社会的重中之重，成为和谐社会构建的一种比较现实的选择。“精英教育”的政策取向已从本科生教育转移到研究生教育层面上，“身份本位”已被“能力本位”所取代。高等教育不再仅仅局限于培养社会精英，而把培养的范围扩大到依赖于管理、知识和专门技能的社会中间阶层，这是对教育公平的一次重大革命。
2教育的不公平强化了层次鸿沟
教育公平的目的是要促进社会公平和谐。目前的实际状态是：区域之间、城市之间、城乡之间、公办与民办之间教育水平存在巨大差异，教育资源的分配极为不均。这里面有历史因素，也有城乡二元结构的现实因索；有国家“精英教育”、“重点学校”价值取向的政策因素，也有招生、收费规则性等因素造成的。进而影响了我国教育的整体公平，强化了层次鸿沟。
(1)从高校招考的公平层面来看
现有的高考招生制度仅仅是一种形式上的公平，它没有考虑基础教育环境和教育条件的差距。首先，高考试卷内容的城市化、区域化取向较重，显然使农村和落后区域的学生处于劣势。其次，我国高考录取的“志愿次第”原则，更是一个信息不对称的博弈，农村和落后区域考生信息资源的匮乏，往往使得他们“一报定终身”。再次，“分省定额、划线录取”则产生了“地区性分数壁垒”的不公平现象。最后，高额的学费使来自社会低层的考生及家长来说更是雪上加霜。原教育部副部长张保庆表示，维系中国高教正常运转的经费大约是4000亿，而国家实际投入是800亿，高校向银行贷款超过1000亿，差额部分则靠高校收学费填充。这样，学生承担了55％，而国家投入只有20％。10年间我国大学学费猛涨约20倍，而同期国民人均收入增长不到4倍。大学本科四年学费相当于城镇居民4.2年的纯收入，普通农民家庭13.6年的纯收入。2005年5月，日本被评为学费开支最昂贵的国家，但从人均GDP、支付能力看，中国现阶段的大学学费支出是世界最高水平的3倍以上．而这还没有考虑进大学后的生活费用。这些因素都使得来自社会底层的考生被拒于大学校门之外，因而影响到他们未来的职业选择及社会层次。
(2)从高校内部的公平层面来看
高等教育资源的配置，国家采取了向重点高校倾斜的政策。重点高校在师资、经费、设备等方面均占有优势，它们所得到的经费要大大高于一般院校。尤其是高校在扩招之后，随着资源短缺问题的日益严重，伤害最深的必然是来自社会底层的考生，再次扩大了由入学时即有的不公平状况。
(3)从就业待遇的公平层面来看
不同高校(重点与非重点、普通高校与高职高专、公办与民办)和不同学历教育(统招、自考、成教)的毕业生在就业市场的待遇不同，这与我国实行不同类型高校的差别政策不无关系。我们不应该指责教育的层次、类型结构和质量差异，因为它满足了多样化人才的培养需要。“当教育只能改变一定阶层以上的人的命运时，对处于社会弱势的那个群体而言，出生就成了一种先定的命运，而一旦一切都逃不脱与生俱来的命运，那么努力就变得毫无意义。”¨当高等教育的不公平在强化社会不公平时，必将毁灭社会底层家庭通过教育实现“鲤鱼跳龙门”的梦想，必将使中国农民这个人口中的主体向新“读书无用论”回归，必然直接影响社会的稳定和谐。
二、教育环境公平对教育层次的影响
由于教育环境与社会政治、文化、经济密切相关．因而教育环境的优劣会影响育的公平。
1二元经济结构造成区域和城乡差距拉大
(1)区域环境差异使教育差距拉大
据国家统计局的数字显示，1988年，我国城乡人均收入的比例是2.2：1，1997年这一比例为2.5：1。以地区差距论，1997年，城镇居民的人均收入，东、中、西部的比例为1.45：1：1.04；以农村居民收入论，东、中、西部的比例为1：0.75：0.63。说明最发达地区和最贫困地区之间的差距仍在加大。以2005年我国“普九”的人口覆盖率为例，东、中、西部的比例为99.87％：98.7％：90％，西部贫困的少数民族自治县则尚未普及初等教育。
(2)城乡环境差别致使农村教育发展滞后
随着九年义务教育的基本普及，农村教育有了很大的发展．但教育机会不均等的现象依然严重。2002年，全国城镇人口占39.1％，农村人口占60.9％，农村的普通中学生只占49.6％，城市中学生数量首次超过农村。2001年，全国初中进入高中的升学率仅为52.9％，这意味着，有近一半的初中毕业生不能接受高中阶段的教育。
随着学历的增加，城乡之间的差距逐渐拉大。初中文化程度的人群在农业人口和非农业人口中所占的比例分别是11.1％和0.323％；中专文化程度的人群在农业人口和非农业人口中所占的比例分别是0.8％和13.2％；大专文化程度的人群在农业人口和非农业人口中所占的比例分别是0.2％和11.1％；本科文化程度的人群在农业人口和非农业人口中所占的比例分别是0.02％和5.63％；城市的高中、中专、大专、本科、研究生学历人口的比例分别是农村的3.5倍、16.5倍、55.5倍、281.55倍、323倍。
(3)高中教育差异成为我国高等教育机会不公平的瓶颈研究表明，1998年至2002年，我国高中到高等教育的升学率从46.1％上升到83.5％，增加了37.4个百分
点；而初中到高中的升学率从50.7％上升到58.3％，仅仅增加了7.6个百分点。与此同时，我国城市和县镇的普通中学数量分别增长了0.6和6.4个百分点，而农村普通中学的数量却在逐年减少，降低了7个百分点。随着高等教育规模的扩大，高中教育发展的不平衡和滞后，成为影响高等教育机会获得的瓶颈。
(4)贫富差距悬殊导致教育差距拉大
据李强的研究，1997年，我国城乡居民家庭人均收入最高的1／5人口占全部收入的51.4％，次高的1／5人口占有8.63％，收入最低的1／5人口占有4.06％，商收入阶层占有总收入的比例是低收入阶层的12.7倍。城乡居民家庭人均收入的基尼系数，从1979年的0.31提高到2005年的0.483，已经超过国际上一般认为的适度范围。
对农村大量出现的流失辍学的调查显示，贫困仍然是辍学的第一原因。即便上大学，贫寒家庭的学生多选择军校、师范、农林及一些冷门专业。就城市的重点中学来看，干部和知识分子家庭的学生占绝大多数，干部家庭的学生比例远远超过其他阶层。
2制度环境的差异导致教育不公平
经济、文化的不平衡发展导致巨大的地区差距、城乡差距和贫富分化。这一现实是历史形成的，会在我国长期存在，只能通过经济发展和社会进步加以解决。
(1)制度性原因
政府公共政策的不同取向或偏差，往往会加剧现实中的教育不公。如果要相对缩小历史形成的差距和教育不公平，只有通过制度安排和政策调整来实现，同时也只有这样才能增进社会公平。①市场经济体制的不公导致教育资源配置的失衡。计划经济从国家整体利益出发，使区域之间、城乡之间的教育资源配置基本平衡。市场经济从地方社会、经济发展的需要出发，强调教育的直接功利价值，希望迅速改变工业、科技落后局面。因此，教育的实际重心偏向城市，偏向高等教育，至使西部许多省区长期以来没有一所重点大学。②重点学校制度加剧了教育不公。层层设置的重点学校制度，加剧了基础教育领域内部资源配置的失衡。导致不同地区或同一地区学校之间差距的拉大，造成了一大批基础薄弱的“差校”。况且重点学校绝大多数设在中心城市或城镇，而忽略了广大农村和城镇贫困生。③教育的“城市化取向”加剧了教育不公。“城市中心”的价值取向使国家的公共政策只优先满足“城市人”的利益，无视农村、欠发达地区和贫困地区对教育环境、教育资源的需求。以城市学生的学力为依据制定的全国统一大纲、统一教材和统一标准，对农村和边远地区的学生无疑是很不公正的。
(2)规则性原因
教育规则的不公加剧了教育层次、教育机会的不公平，只有教育环境的公平，教育制度的公平，教育规则的公平，才有可能导致教育机会的公平，才有可能实现教育公平与教育层次的耦合。①“统考统招”变为分省区划线或分省区统考与筛选“拔尖人才”计划等潜规则，导致教育重心的偏差。②“大三统”(即教材、大纲、标准)现象和教育产业化趋势的潜规则，导致新的“读书无用”论。③“城市化”和“重点学校制”的潜规则，人为地强化了教育的不公现象。
三、结论
通过以上对教育公平与社会层次耦合关系的探讨，我们知道要想使社会分层体系趋于公平。就要在城乡二元结构渐变、教育资源短缺、阶层经济和文化作为一种客观存在对子女教育影响还不能彻底根除的前提下，对教育内部规则(招生考试、收费、资源配置、助学贷款)进行调整，这样的调整毕竟是一项长期且相当复杂的系统工程。
耦合影响 篇12
关键词：撑杆,ABAQUS,耦合约束,接触
1 概述
撑杆的强度校核作为吊装作业中安全要素的重要一环,如果校核的方法有欠稳妥将可能引起重大安全生产事故,造成不可预知的人员伤亡并给建设单位和施工企业带来巨大的经济损失。故而在采用有限元软件对该工况进行仿真模拟计算时,应尽可能地与实际情况相吻合。因此讨论撑杆强度计算的方法,可以供相关设计与科研单位参考。
ABAQUS作为现行最优秀的非线性有限元计算分析软件,具有强健的计算功能和广泛的模拟功能,拥有大量不同种类的单元模型、材料模型和分析过程等。无论是分析简单的线弹性问题,还是包括几种不同材料、承受复杂的机械和热载荷过程,以及变化的解除条件的非线性组合问题;无论是分析静态和准静态问题;无论是隐式求解,还是显式求解,应用ABAQUS计算分析都会得到令人满意的结果。本课题选用该软件进行撑杆强度的校核,在加载方式上分别采用两种处理方法,从对结果的比较得出结论。
2 静力分析问题的有限元方程解法
基于线性化处理后的虚位移原理建立的有限元矩阵方程仅是对于每一时间步长应求解的非线性方程:
的近似。由于系统的非线性性质,线性化处理带来的误差可能会导致解得漂移或不稳定。因此Newton-Raphson迭代或修正Newton-Raphson迭代对于求解是必要的,如果采用修正Newton-Raphson迭代,则:
在T.L.格式中,迭代按下式进行,即
在U.L.格式中,迭代按下式进行,即
3 加载的两种处理方式
吊装工况下,撑杆上以全熔透方式焊接的吊点板与卸扣之间的相互作用为撑杆的主要受载形式。往往设计撑杆的有关机构单位能够获知的信息参数包括:锁具卸扣的相关参数、模块的尺寸重量及中心位置、模块上的吊点布置、起重机械的相关参数、每根绳索所收的拉力。
对于绳索所收的拉力在软件中的模拟采用两种形式:
a.在吊点板处设置参考点,将参考点与吊点板圆孔处的面耦合;b.尽可能依据尺寸模拟出卸扣并将其设定为刚体,将吊点板圆孔处的板面设置为主接触面,卸扣销轴设置为从接触面,从而在其间建立起接触作用,然后在卸扣上设置参考点,将参考点与卸扣耦合从而将绳索的拉力施加在卸扣上(如图1所示)。
ABAQUS中的耦合约束用于将一个面的运动和一个约束控制点的运动约束在一起。耦合的类型分为运动耦合约束,连续耦合约束与结构耦合约束,采用连续耦合约束是基于静力分析的受力传递考虑。同样第二种加载形式所采用的接触类型为切向无摩擦面-面小滑移接触,从而建立接触属性中的本构关系。
4 有限元仿真计算结果比较
4.1 采用第一种方式加载
Mises应力云图:(见图2)
4.2 采用第二种方式加载
Mises应力云图:(见图3)
5 结论
对于撑杆的强度校核,如果选用第一种形式,可以更好的反应吊点板整体的应力分布情况,当撑杆整体选用的材质不同时便于判断哪部分强度可能偏弱;如果选用第二种形式,可以更保守的估计吊点板孔洞位置的应力集中以便判断主板的强度是否足够。
参考文献
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