各向同性（共12篇）
各向同性 篇1
1 静力点荷载作用下横观各向同性场地位移求解
天然地基视为横观各向同性层状场地,利用有限元理论,集整土层单元矩阵,得到整个土介质体系的平衡方程:
令荷载向量{P}={0},上述问题转化为关于“波数”k的二次特征值问题:
同时将式(2)表示为:
其中,R为φr,φz耦合的方程组;L为与φr,φz不耦合的φθ的方程,φRT=[φrTφzT],φL=φθ。式(3)与式(4)也称为广义Rayleigh及Love波的代数特征方程,kR,kL称为波数。
其中,Ar,Az,Brz,Cr,Cz,AL,CL均为土层参数矩阵,CL=Cr。
ω=0为静力情形,如果采用阻尼边界,由于在ω=0时阻尼力不存在,体系将会产生刚体位移,导致位移在ω=0时存在奇异性,因此对于本文的静力情形,将采用半空间模型,同时在此基础上通过对特征值及特征向量的改进来求静力问题。在Kausel(1987年)中曾经通过对各向同性场地位移格林函数特征值与特征向量的改进得到静力点荷载情况下的位移格林函数。本文将借鉴Kausel(1987年)的处理方法,并应用于横观各向同性场地。
由半空间边界模型(薛松涛和陈,2001年)将式(3)与式(4)改为:
其中,考虑到底部半空间模型对N-1层的贡献:
对于静力只需令表达式中的ω=0,半空间边界条件的影响体现在BR与BL表达式的变动。对于平面外问题,考虑式(7)在ω=0时,CL是奇异矩阵,意味着存在零特征值。由于零特征值的存在将会使动力情形下求得的位移格林函数呈现无穷大,如式(7),考虑kL1=0,式(7)则为:
可以选择一个N维的向量,其每一个元素都等于1,即:
可以证明当kL1=0时,式(14)满足式(7)和式(13),这个各个位移分量都相同的向量即为横观各向同性层状场地平面外运动的刚体振型。
对于平面内问题式(6),ω=0时,CR为奇异阵,相比较于平面外问题,存在两个零特征值,设kR1=0,kR2=0,因此需要找到两个不同的刚体振型来满足特征值方程,这两个振型为:
可以证明式(15)满足以下方程:
为了获得其余的特征值和特征向量,将式(6)与式(7)写为:
其中,
由式(17)与式(18)可以直接求出所有的特征值kRj(j=1,2,…,4N),k*Lj(j=1,2,…,2N)及相应的特征向量φ*Rj,φLj。
当kTR1=0时,由式(21)得φ*TR1={0φR1}。kR2=0时,φ*TTR2={0φR2}。当k*L1=0时,φ*TL1={0φL1}T,式中的φR1,φR2表达式见式(15),φL1表达式见式(14)。记特征值矩阵K R,K L,相应的特征向量矩阵记为,规格化后的向量矩阵为。
AL和CL为对称阵,在对特征向量规格化时,采用Kausel正交条件,规格化后特征向量必须满足的第一个正交条件选择:
可以发现刚体模态振型满足第一个正交条件。第二个正交条件为:
静力情形下的KR与KR的区别在于第一个和第二个元素不是零(设平面外刚体模态情况的下标为l=1,l=2),KL区别于KL仅在第一个元素不是零(设平面内刚体模态情况的下标为l=1)。
求得特征值矩阵KR,KL及其相应的规格化特征向量ΥR,ΥL后,可以利用特征值和特征向量表达出位移公式。
定义:
当n层作用垂直点状荷载P,第m层距离中心半径r处的位移形式为:
其中,J0,J1分别为0阶,1阶Bessel函数。
2 算例分析
采用各向同性体,将本文公式算得的结果与Boussinesq理论解进行比较,验算TI场地在静荷载作用下位移公式的正确性。
选取场地土5层(包括半空间),每一层厚度h=1,剪切模量G=1,泊松比μ=0.25,在垂直点荷载的作用下,计算距离荷载作用点r处的竖向位移,其理论值与本文解的对比如图1所示。
从图1可以看出采用ω=0情况下对特征向量和特征值进行改进而求得的静力解和理论解符合得很好。
3 结语
文章分析了横观各向同性层状场地在静力荷载下的位移格林函数,通过对特征值及特征向量的改进得出,利用静力情形下的匣移格林函数求得的结果和理论解比较符合的结论。
参考文献
[1]薛松涛,陈,秦岭,等.横观各向同性层状场地的动力边界条件[J].岩石力学与工程学报,2001,20(1):65-69.
[2]Kausel E,Seale S H.Static Loads in Layered Halfspaces[J].Journal of Applied Mechanics,1987(54):6.
[3]Kausel E,Peek R.Dynamic Loads in the Interior of a Layered Stratum:an Explicit Solution[J].BSSA,1982(72):5.
[4]吴家龙.弹性力学[M].北京:高等教育出版社,1999.
各向同性 篇2
横观各向同性轴对称问题的非协调元和杂交应力元计算
基于变分原理得出各向同性轴对称问题下的非协调元和杂交应力元方法仍然适用于分析横观各向同性轴对称问题的结论,同时对应用于各向同性问题的.罚平衡优化方法进行了修改,使之能够应用于横观各向同性问题的分析.文中给出了分析算例,并对各种单元结果进行了比较,计算结果表明非协调元和杂交应力元方法不但适用于横观各向同性轴对称问题分析,而且将提高其数值解的精度,改善单元内部应力分布.
作 者：万力 郭乙木 作者单位：浙江大学,工程力学系,浙江,杭州,310027刊 名：计算力学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS年，卷(期)：200320(1)分类号：O343.3关键词：横观各向同性 轴对称 杂交应力元 非协调元 罚平衡优化
同性依赖不是同性恋 篇3
一开始,陈欢对秦琴并无特殊的感觉。只是某一次联欢会,秦琴抱着琵琶来了一段《春江花月夜》,当秦琴红透着苹果般的脸回到座位时,陈欢才发现原来她如此“爱”秦琴。
那个联欢会是初三年级唯一的一次联欢,因为要面临中考了,老师家长整日挂在嘴边的话就是:好好学习,不要胡思乱想。班上男生女生稍有一点风吹草动,老师就吹胡子瞪眼,摆出一副不打散鸳鸯不罢休的架势。如此形势,陈欢不能再跟男生嘻嘻哈哈了,升学的压力,枯燥的题海,像看不到黎明的黑暗。她跟秦琴处得越来越亲密,她们勾肩搭背地一起上教室、去宿舍、奔食堂,两人有说不完的话、打不完的趣,还没完没了地笑。
也只有跟秦琴在一起,陈欢才真开心。只不过,陈欢发现自己会“吃醋”。秦琴性格温和对谁都好,当陈欢不在身边时,她也跟其他女生说笑。有一次,陈欢跨进教室,发现秦琴正笑着扑倒在“箍牙”女生董青的怀里,董青直对秦琴“咯吱”……陈欢醋意大发,大大咧咧地上去扒开“箍牙”女生:“再笑牙箍就掉下来了!”秦琴一愣,而“箍牙”女生脸上更是茫然。
从此,陈欢和“箍牙”女生成为了冤家。箍牙女生笑她是“小man”,笑她对秦琴别有心思、心理变态,挑拨秦琴离她远点;而陈欢则限制秦琴与“箍牙”女生在一起,常对秦琴发火,耍小脾气……久而久之,秦琴很不耐烦,逐渐冷落了陈欢,从此独来独往。
初三时段的后半截就在那种“失恋”的郁郁之气中度过了,初三一毕业,陈欢和秦琴彻底分开了,因为她们考上了不同的高中。
高一时,陈欢又喜欢上了班上的另外一个女生新楠。新楠数学特棒,比陈欢还好;新楠也喜欢穿运动服剪短头发,也喜欢在球场上驰骋,经常把抢到的篮球扔给陈欢。
陈欢“爱”上新楠了,新楠生气她也郁闷,新楠难过她也伤心,甚至零花钱都舍不得花,就为帮新楠买那顶名牌运动帽……这时,周遭大量的同性恋信息汹涌而来,读着别人的故事,陈欢害怕了:“我是不是同性恋?”她偷着找来同性恋小说研究,发现主人公跟她的反应一模一样,她到网站测试性取向,发现自己喜欢的蓝色就是同性恋倾向的颜色。这让陈欢彻底认定自己的同性恋倾向,这既刺激又绝望的认定,令陈欢彷徨不已。
可是高三的一段插曲,又让陈欢否定了“认定”。坐在前排的男生请陈欢帮助补习数学。某晚,他们坐在一起,学校电路出故障突然停电了,黑暗中男生拉住她的手,亲吻了一下。尽管只是“蜻蜓点水”,但陈欢内心的战栗,令她久久回不过神。无数次地回味、对比,聪明的陈欢忽然明白:那才是恋爱应该有的感觉,前面的认定是不是太草率了?
考入大学后,一次心理课让陈欢彻底摆脱了自己是同性恋的阴影。那节心理课专讲同性恋,当陈欢提出中学时的疑惑时,老师说:“那不是同性恋,只是在升学压力下的同性依赖。同性恋与同性依赖的显著区别是有没有生理冲动……同学们可千万别自戴同性恋的帽子啊!”
现在,陈欢的女性特征越来越显著,再不喜欢穿运动服、剪短发了,因为她有了自己的男朋友。回想过去,陈欢说:“其实当年,不过是学习压力大,心里闷得慌,就覺得只有秦琴、新楠一个人明白我,我就‘爱’上她们了。现在我才明白,我还是喜欢男生的。”
各向同性 篇4
关键词：正交各向异性板,各向同性板,等效,相似性
引言
现浇混凝土空心板通过空心管减小了中性轴附近的混凝土,对强度和刚度影响较小而自重减轻20%～55%,因此近些年广泛应用在大跨度楼板中[1,2],空心管在板内的单向排列形成了板的宏观正交各向异性[2],如何计算具有宏观正交各向异形板的内力和变形成了空心板设计的关键问题.
正交各向异性板已经有许多很成熟的求解方法,如四边简支矩形板,目前常用的经典计算方法是纳维提出的求解各向同性板的二重三角级数解法推广到正交各向异性板[3],但是要通过级数求解也是很复杂的,而对于不是简支的边界条件,或者形状不是矩形,求解将更为复杂;有研究者提出了虚拟梁法[4],用等效的井子梁来模拟板的正交各向异性,但是,要通过复杂的有限元方法才可以计算出结果,并且井子梁网格要足够的密,否则将减弱板的抗扭刚度;有研究者提出了加权参数配点法求解积分方程来计算正交各向异性板变形[5],但是计算仍然需要通过双三角级数求解,也有研究者提出了状态空间法解正交各向异性板[6],文献[7]用彼得洛夫-伽辽金法分析各向异性板屈曲问题,这些方法都不便于工程技术人员的应用.
像浇现浇混凝土空心板一样,有一类正交异性板上、下外表面是平整的,其正交各向异性是由于内部存在正交各向异性的结构形成的,如双向不同配筋的混凝土板、日常生活中的木板、胶合板、采用纤维加强的复合板等,这种板刚度之间存在关系式D3=[2,8],也就是,本文从正交各向异性板挠曲面的偏微分方程出发,通过简单的变换将这类正交各向异性板等效为一块各向同性板,得到了这类板的简单计算方法.经过分析得到:各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度,各点内力存在简单的对应关系,规则形状的各向同性板的挠度和内力都可以通过手册查到,因此,本文的方法将为工程技术人员提供极大的方便,特别是为现浇混凝土空心楼盖结构的设计计算.
1 等效各向同性板和挠度计算
正交各向异性板存在如下挠度偏微分方程
其中,为抗弯主刚度;D3=μ1D2+2Dk=μ2D1+2Dk为有效抗扭刚度;为抗扭主刚度.
对于上、下表面平整的板,存在:G12=,即,取参数k=D2/D1,这也是等效过程中唯一的参数.等效各向同性板的力学常数为
等效各向同性板的几何尺寸变换
根据上述的等效性得到
到
令q(x1,,y1)=q1(x,y),将式(2)和D1,D2,D3代入式(1)得
式(3)说明:几何尺寸,弹性模量为E=E1,泊松比为的各向同性板在载荷q1(x1,y1)=g(x,y)下的挠度曲面w1(x1,y1)与几何尺寸x,y,弹性模量为E1,E2,泊松比为μ1,μ2的正交各向异性板在载荷q(x,y)下的挠度曲面w(x,y)满足w(x,y)=w1(x1,y1),也就是说等效后的各向同性板的挠度曲面w1(x1,y1)与原始尺寸的正交各向异性板的挠度曲面w(x,y)是相似的,挠度最大值相同,x向不变,只是沿y向伸缩了正交各向异性板点(x,y)与等效的各向同性板点具有相同的变形.
2 内力等效和计算
正交各向异性板点(x,y)与等效的各向同性板点的内力对应关系
板的平衡方程
由式(4)～(7)得
式(8)说明:如果等效的各向同性板的内力满足了平衡方程(8),按式(4)～(6)计算出的正交各向异性板的内力一定满足正交各向异性板的平衡方程(7),其实,这点也是直接根据板的挠曲面方程得到的.
通过上述的等效,正交各向异性和各向同性板存在着简单的相似关系:变形和Mx1,相似比为1,My相似比为,Mxy相似比为,
内力和变形计算的方便之处在于工程应用,各种边界条件下各种尺寸板的内力Mx1,My1,Mx1y1和变形w可以很容易通过手册和表格查到,这样就可以通过各向同性板的内力结合式(4)～(6)计算出正交各向异性板的内力,挠度不变.
3 算例
有一正交各向异性矩形板,跨度为a×b=8m×10m,AB=CD=a=8m,BC=AD=b=10m,见图1,板厚为200mm,受均布载q=10kN/m2,弹性常数E1=Ex=3×1010 N/m2,E2=Ey=2.4×1010 N/m2,μ1=μx=0.25,μ2=μy=0.20.
可以得到等效需要的唯一参数k
等效成的各向同性板
载荷q=10kN/m2不变.
利用ADINA软件分别对3种边界条件下的正交异性板和等效成的各向同性板进行了内力和变形分析,纵横均分为40份共1600个单元,计算结果见表1,各向同性板的My,My0和Mxy是通过公式(5),(6)由My1,My10和Mx1y1计算出来的正交各向异性板内力,其中AD嵌固情况的挠度和x向弯矩计算结果见图2和图3.
根据图2最大挠度分别为7.799 mm和7.805 mm,两者相差0.08%;根据图3,各向同性板支座Mx10=62107 (N-m/m),正交各向异性板Mx0=62115 (N-m/m),相差0.01%;各向同性板My1=18608 (N-m/m),根据式(5)(N-m/m),正交各向异性板计算出My=16651 (N-m/m),相差0.05%;各向同性板Mx1y1=21928 (N-m/m),根据式(6)(N-m/m),正交各向异性板计算出Mxy=20 758 (N-m/m),相差0.1%.
根据前面的理论分析:力和变形的等效关系是严密的,不存在近似,因此,表1产生的差别是由于有限元的计算误差造成.
4 结论
对于上、下表面平整的等厚度正交各向异性板,宏观剪切模量满足,也就是刚度,这时可以将正交各向异性板等效为各向同性板计算分析.
(1)本文给出了各向同性板和正交各向异性板之间的简单的等效关系,只需要一个参数k=Ey/Ex;
(2)正交各向异性板和等效各向同性板在对应点上有完全相同的挠度;
(3)正交各向异性板和等效各向同性板在对应点上内力存在简单的对应关系:,可以方便计算.
参考文献
[1]周庆，邹银生．现浇混凝土空心楼盖受力特性研究．建筑科学与工程学报，2005，22(4)：57～60(Zhou Qing，Zou Yinsheng．Re- search on force resistance properties of cast-in-situ hollow concrete floor.Journal of Architecture and Civil Engineer- ing,2005,22(4):57～60(in Chinese))
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同性婚姻维权 第一案 篇5
厘清对“一夫一妻”和“立案登记制”的误解 ——同性婚姻维权第一案 肖君拥 刘林波 案情呈现：
2015年6月23日，孙某某和他的男朋友胡某某来到长沙市芙蓉区民政局婚姻登记处办理结婚登记，民政局工作人员以“没有法律规定同性可以结婚”为由予以拒绝。孙某某不服，决定通过法律途径争取自己的权利。同年12月16日，他和代理律师石某某向芙蓉区人民法院提交了起诉材料，请求判令芙蓉区民政局为其办理婚姻登记。12月24日，法院向当事人寄出一份要求补充立案材料的快递，要求补充孙某某男友信息。2016年1月5日，法院受理了案件。4月13日，长沙市芙蓉区人民法院就孙某某、胡某某与长沙市芙蓉区民政局行政违法一案公开开庭审理，经过3个多小时的庭审，最终法院认为长沙市芙蓉区民政局拒绝为同性的孙某某、胡某某办理结婚登记符合法律规定，驳回孙某某、胡某某的诉讼请求。至此，被誉为中国同性恋婚姻维权第一案暂告一段落。5月5日，孙某某、胡某某向长沙市中级人民法院提起上诉，请求法院判令撤销一审法院的判决。
处理意见：
第一种意见认为，《婚姻法》原文并不是“一男一女”，而是“一夫一妻”，“一夫一妻”并不是指要一男一女的异性恋才能结婚，而是男男、女女、男女都可以结婚。因此，民政局拒绝办理婚姻登记并无正当理由，人民法院按照立案登记制要求，予以立案的做法十分正确。
第二种意见认为，《婚姻法》规定了结婚条件为“一夫一妻”，说明结婚对象需为一男一女。因此，民政局拒绝办理婚姻登记是依法行政，立案登记制并不是所有的案件都予以立案，违法起诉或者不符合法定起诉条件的不能立案，本案中法院不应立案。我们认为，民政局不予办理结婚登记的行为是依法行政，法院的立案行为存在错误。
专家意见：
湖南省政协委员、湖南天地人律师事务所主任翟玉华：芙蓉区法院受理这个案件，我认为是符合民事诉讼法的规定的，因为只要符合案件受理的条件，按照民事诉讼法的规定就应该受理，我认为这是符合法治精神的。
上海市文史研究馆馆长郝铁川：出于言论自由，同性恋者可以在立法层面呼吁修改现行法律采纳他们的诉求，但在司法领域挑战现行宪法法律规定，提起诉讼，而法院误解立案登记制给予立案，实在是浪费司法资源，不利于依法行政，不利于建设法治社会。
法律评析：
2015年6月26日，美国最高法院以5票赞成、4票反对的投票结果作出裁决，承认同性婚姻在美国各州均属合法，美国成为全球第21个承认同性婚姻的国家。本案将中国同性婚姻问题引入了大众视野，其中，引起较多争议的两个问题是：（1）《婚姻法》是否承认同性婚姻合法。（2）法院到底该不该立案。
关于第一个问题，在我国立法上尚未承认同性婚姻合法，早已是社会大众的共识。纵观《婚姻法》《婚姻登记条例》《婚姻登记工作规范》的相关条文，也都只是承认男女双方结婚的权利。本案的原告方却对《婚姻法》第2条第1款规定的“一夫一妻”提出不同理解，认为“一夫一妻”并未限定为异性恋才可结婚，同性恋也可结婚。这种理解过于片面和偏颇，理解法律规范的涵义要结合整个法律的立法精神来理解，根据《婚姻法》第5条、第8条、第9条规定的“男女双方”，显然可以得知我国《婚姻法》要求的结婚基本条件是一男一女，并不认可同性婚姻。
第二个问题，实质上是关于立案登记制的争议。2015年4月15日，最高人民法院印发《关于人民法院推行立案登记制改革的意见》（以下简称《意见》）。由此，人民法院受理案件的机制由“立案审查制”变为“立案登记制”，对符合法律规定条件的案件，要做到有案必立、有诉必理，以保障当事人行使诉讼权利。但是，《意见》也指出，“对违法起诉或者不符合法定起诉条件的，涉及危害国家主权和领土完整、危害国家安全、破坏国家统一和民族团结、破坏国家宗教政策的，以及其他不属于人民法院主管的所诉事项，不予登记立案。”本案显然属于当事人违法起诉的情形，虽说在立案登记制下，法院不再对起诉进行实质审查，而仅对起诉的形式要件进行核对，但形式审查并不是说放任当事人扰乱立案秩序，对于虚假诉讼、恶意诉讼等诉讼行为，要明确处罚标准，加大惩处力度。本案中的当事人就可能存在恶意诉讼的嫌疑，故意曲解法律、明知法院立案后的裁决结果而滥诉，扰乱了正常的立案秩序。法院未能顶住舆论、“有案不立”将被追责等方面的压力而予以立案，实属遗憾。
“无权利则无救济”，同性婚姻合法化，首先要通过立法的形式予以解决，在立法层面上承认这一点了，民政局不予办理婚姻登记的行为才可能存在行政不作为，才侵害了当事人合法权益，这时才能寻求司法上的救济。事实上，也一直有人在推动立法方面进行努力。2000年《婚姻法》修改前夕，在全国人大法工委征集意见的会议上，李银河第一次提出加入“同性婚姻”的条款。除此之外，她还撰写了《同性婚姻提案》。2015年2月，林贤志致信人大代表和委员，呼吁同性婚姻合法化，并附上了其起草的《加快推进我国同性婚姻合法化的建议稿》。然而，至今我国《婚姻法》等法律并未认可同性婚姻，所以民政局不予婚姻登记是依法行政。如果行政机关依法办事也能被随意起诉立案，这就是对法律进行“调戏”行为的纵容，不仅造成对司法资源极大的浪费，也不利于树立法律的权威。
法律依据：
《婚姻法》第2条第1款：实行婚姻自由、一夫一妻、男女平等的婚姻制度。《婚姻法》第5条：结婚必须男女双方完全自愿，不许任何一方对他方加以强迫或任何第三者加以干涉。《婚姻法》第8条：要求结婚的男女双方必须亲自到婚姻登记机关进行结婚登记。符合本法规定的，予以登记，发给结婚证。取得结婚证，即确立夫妻关系。未办理结婚登记的，应当补办登记。
《婚姻法》第9条：登记结婚后，根据男女双方约定，女方可以成为男方家庭的成员，男方可以成为女方家庭的成员。
《婚姻登记条例》第4条第1款：内地居民结婚，男女双方应当共同到一方当事人常住户口所在地的婚姻登记机关办理结婚登记。
《婚姻登记条例》第6条：办理结婚登记的当事人有下列情形之一的，婚姻登记机关不予登记：
(一)未到法定结婚年龄的；(二)非双方自愿的；
(三)一方或者双方已有配偶的；
(四)属于直系血亲或者三代以内旁系血亲的；(五)患有医学上认为不应当结婚的疾病的。
《婚姻登记工作规范》第28条：受理结婚登记申请的条件是：
（一）婚姻登记处具有管辖权；
（二）要求结婚的男女双方共同到婚姻登记处提出申请；
（三）当事人男年满22周岁，女年满20周岁；
（四）当事人双方均无配偶（未婚、离婚、丧偶）；
（五）当事人双方没有直系血亲和三代以内旁系血亲关系；
（六）双方自愿结婚；
（七）当事人提交3张2寸双方近期半身免冠合影照片；
（八）当事人持有本规范第二十九条至第三十五条规定的有效证件。《行政诉讼法》第49条：提起诉讼应当符合下列条件：
（一）原告是符合本法第二十五条规定的公民、法人或者其他组织；
（二）有明确的被告；
（三）有具体的诉讼请求和事实根据；
（四）属于人民法案受案范围和受诉人民法院管辖。
热点问题
1、办理结婚登记的当事人有-----情形之一的，婚姻登记机关不予登记(多选题)
1、未到法定结婚年龄的
2、非双方自愿的
3、一方或者双方已有配偶的
4、属于直系血亲或者三代以内旁系血亲的
2、登记结婚要求(单选题)
1、结婚的男女双方必须亲自到婚姻登记机关进行结婚登记
2、结婚的男女双方可以到婚姻登记机关进行结婚登记
3、结婚的男女一方必须亲自到婚姻登记机关进行结婚登记
4、结婚的男女一方可以到婚姻登记机关进行结婚登记
3、结婚要求时男女双方的真实意思表示，即(多选题)
1、必须男女双方完全自愿
2、不许任何一方对他方加以强迫
3、不许任何第三者加以干涉
4、不许任何机关加以审查
4、我国婚姻法的基本原则有(多选题)
1、婚姻自由
2、一夫一妻
3、男女平等
各向同性 篇6
关键词 强奸罪 刑法 同性
现行《刑法》第236条关于强奸罪的定义：违背妇女的意志，以暴力、胁迫或其他手段强行与之发生性关系。该条文把强奸罪的对象限定为女性，言下之意，只有当女性的性自由权受到侵害时才加以保护，根据罪刑法定原则，男性的性自由权被当然地排除在刑法保护之外。通过近年来的司法实践可以清楚地看到，其实男性的性权益也应该受到保护，尤其是未成年男性的性安全。虽然现行刑法对儿童性权益的保护有猥亵儿童罪作为法律依据，但是对于儿童以上年龄段男性权利的保护，却是一片空白。
一些国家或地区，诸如法国、德国等国的刑法典在规定强奸罪及其他性暴力犯罪时都将受害人表述为“any person”或“a person”，而非“woman”。我国台湾地区“刑法”把同性性强暴情形归入到了“强制性交罪”中：“对于男女以强制、胁迫、恐吓、催眠术或其他违反其意愿之方法而为性交者......”该条文将犯罪对象表述为“男女”而非“女性”，由此可见，将男性性自主权利置于同女性性自主权利同等的地位，并在刑法上进行同等保护是许多国家和地区立法的普遍现状。
我国79《刑法》中曾经有过关于同性强奸的规定，而且84年出台的《关于当前办理流氓案件中具体应用法律的若干问题的解答》规定：“鸡奸幼童、少年的或者以暴力、胁迫等多次鸡奸，情节严重的即构成流氓罪。”这里“鸡奸”即同性强奸。在制定97《刑法》时，为了更好地适应法治化的要求，分解了流氓罪这一过于笼统的“口袋罪”，新设“强制猥亵、侮辱妇女罪”、“猥亵儿童罪”等四个罪名。如今，新设的四个罪及其他各项罪名中，均找不到有关同性强奸的规定，同性强奸成为我国现在法律的盲点。现行刑法中没有关于针对男性强奸行为的相关规定，然而近年来，强奸男性、男性幼童的事件却时有发生：2009年河北两男子先抢劫后强奸一打工仔，事后警察批捕嫌疑人只能针对其抢劫环节，“强奸”事实却因刑法中无相关表述而无法追究；2009年山西一18岁小伙被男子灌醉后强奸，由于得不到法律的帮助，于是纠集朋友将该男子暴打一顿；2010年西潼关县一10岁男童被一中年男子强奸致死，尸检报告表明，男童肛门口肌肉呈高度扩张，已无力回缩......生活中，有一部分人就是有这样的癖好，他们明目张胆地钻法律的空子，因为违法成本相对较低，得逞之后除非对行为对象造成了身体上的伤害，否则将不必担心受到法律追究。而那些遭受性侵犯的男性，尤其是男童，他们身心受到的伤害，不会比女性少。正是由于法律没有相应的规定，很多受害者只能是忍气吞声，或在加害人支付少许赔偿金之后，不了了之。
现实频发的案例表明，同性强奸行为具有严重的社会危害性，主要表现在：1、严重侵犯公民的性权利。同性强奸行为对公民的性自由权构成了侵害，同时也侵害到公民的身心健康权、人格尊严权。事实上，同性强奸造成的伤害并不亚于异性间的强奸行为，它会给受害者的身体与心理造成极其严重的心理创伤，影响受害者自我认同感，心理承受力弱的被害人更容易发生心理扭曲和崩溃。2、对于社会秩序的危害。目前，同性强奸的受害者，常常会选择私力救济的方法，采用违法手段来报复施暴者，造成社会秩序的进一步破坏。并且，由于同性强奸未入刑，客观上纵容了该行为，导致此类案件不断增多。3、增加了传播性病和艾滋病的风险。实施同性强奸的行为人一般为同性恋者，根据我国传染病防治机构的调查报告显示，同性恋群体中感染艾滋病的比例是非常高的。特别是男性之间进行的肛交，容易导致又薄又脆弱的直肠粘膜破损，施暴者精液中的艾滋病毒（HIV）极易通过直肠粘膜内的细微损伤处，与对方的血液接触而传播。
这几年，学界也一直在讨论这个问题，但立法部门还没有足够的重视，我们无法依正当途径去处罚这些行为不当者，只能去找一些边缘的、可以套得上的罪名，这实际上也就是纵容了这类行为。中国人民公安大学王太元教授在《同性強奸引出立法盲点》一文中指出：研究证明，同性性侵害的受伤害程度并不比异性性侵害小，但司法实践中仅是运用行政手段科以治安处罚，或者以故意伤害罪追究刑事责任，如此打击力度未免太轻了。众多案例证实，性侵害给当事人带来的不仅仅是短暂的身体伤害，更是长久的内心深处的伤害。针对幼童的性侵害与幼童心理、人格、人生的变化有不可否认的因果关系，任何伤害相对于少儿这个特殊心理时期的震荡都是巨大的，不良的影响造成心理发展的不健全、人格缺损的难以修复或不可逆性，然后削弱了其成年后适应社会和健康生活的能力，由此造成了沉重的心理负担又会反过来加重心理和人格的障碍，形成一种恶性循环。
不论性侵犯的对象是成年男性，还是男性幼童，带来的创伤都十分巨大。相关立法方面的空白，从侧面滋长了行为人的嚣张气焰，使得他们更加肆无忌惮，为所欲为。法律保护的不完善，也使得更多男性的性自主权利处于遭受侵害的现实危险之中。正如一名案件律师所言：“我无意纠缠强奸的事实，即便弄清楚了这是强奸，也不会改变什么，因为刑法并没有将男男强奸认定为强奸罪。”为了平等地保护男性的性权利，我国也应当借鉴域外一些先进的立法经验，将男性纳入强奸罪的对象范围，以更好体现刑法在法益保护上的平等性。
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各向同性 篇7
由于岩体的强度较高、刚度较大, 岩体作为一般建 (构) 筑物的地基一般均可以满足上部结构荷载要求, 不会出现过量变形或破坏的可能性。但岩体内的结构面等情况会影响岩体地基的均匀性。目前, 国内核电项目多采用岩体地基作为核岛天然地基持力层。在进行核岛基础及上部结构设计分析时, 需同时从静态和动态等方面进行分析, 静态方面的分析包括地基承载力、变形和稳定性等, 动态方面的分析主要包括地基-结构动力相互作用计算分析等。如果地基岩体内的层面或结构面等存在较大的不均匀性和各向异性, 则地基岩体在上部荷载作用下的应力分布、变形特性、承载力和抗震分析方面均存在较大的复杂性。如果地基岩体在水平方向上是各向同性的 (横观各向同性) , 则可简化为均质成层介质, 相应的核岛地基基础分析和评价工作可相应简化。
由于岩体内部结构面的存在, 一般具有一定的各向异性, 许多研究者从波速、强度和变形等方面对岩石的各向异性进行了较多的试验研究[1]~[4], 得到了岩石各向异性的一些规律性认识, 也认识到各向异性对工程项目存在影响[5], 但从工程应用角度对建 (构) 筑物的地基岩体的各向异性或均匀性的评价方法研究并不多。现有的文献资料也大多集中于地基土的均匀性方面, 国内的相关标准规范, 如《岩土工程勘察规范 (2009年版) 》 (GB 50021-2001) [6]和《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007-2011) [7]对地基的均匀性有明确的规定, 但均没有具体的评价准则, 《高程建筑岩土工程勘察规程》 (JGJ 72-2004) [8]对地基均匀性评价提出了量化的评价准则, 但并不适用于岩石地基。国内石振明等对某重大工程的岩体地基从地质构造、波速、承载力和沉降等方面, 并结合Hoek-Brown准则对岩体地基均匀性进行了分析研究[9], 为岩石地基的均匀性评价提供一个分析实例。
本文拟通过某核电工程项目的岩土工程勘察实例, 从静态和动态方面对倾斜层状岩石地基的横观各向同性 (取横观各向同性平面平行于水平面) 分析方法进行初步探讨, 以期从静态和动态等角度进一步丰富对岩体地基各向同性评价方法的认识。
1 工程概况
某核电工程项目地处某内陆省水库岸边, 主厂房区原地貌单元属丘陵地貌区, 山体呈长垄状, 山体整体走向为北东-南西向。现场地已整平, 原始地貌被剥除或覆盖。
主厂房区域场地内地层包括第四系人工填土层 (仅局部分布) 和上白垩统-第三系的灰质砾岩、砂砾岩和泥质粉砂岩。
厂址区地质构造主要为节理裂隙、层理和一个位于主厂房外的前第四纪微小断裂。根据工程地质测绘与钻探揭露, 主厂房区总体裂隙不发育, 分布稀疏。根据统计结果, 主要发育两组节理裂隙, 一组节理15~35°∠76° (倾向∠倾角) , 另一组节理130~160°∠75° (倾向∠倾角) 。场坪标高以下4.0m左右范围内, 节理裂隙较为发育, 岩体在深部节理裂隙不发育, 节理平直, 节理面粗糙, 多呈闭合状, 结合一般。上白垩统—第三系岩层具体表现为向北西倾斜, 层面倾向NW320°~NE30°, 倾角10°~30°, 灰质砾岩层理面间距为0.5~1.0m, 局部大于1.0m;砂砾岩和泥质粉砂岩层理面间距为0.2~1.0m, 局部大于1.0m。另外, 根据工程地质测绘、钻探和物探等手段综合分析, 在主厂房基础底面标高以下未发现岩溶作用。
厂址区水文地质条件简单, 地下水类型主要为基岩裂隙水和部分岩溶裂隙水。基岩裂隙水含水岩组为上白垩统-第三系的砂砾岩和泥质粉砂岩。基岩裂隙水的赋存主要受构造裂隙和风化裂隙控制, 岩溶裂隙水含水岩组为上白垩统-第三系的浅部灰质砾岩。场坪标高以下0.0~4.0m左右范围内岩体较破碎, 岩体节理裂隙发育, 节理张开度较大, 为地下水提供了一定的活动和赋存空间, 形成了暂时相对统一的地下水位;深部微风化岩体节理裂隙总体不发育, 多呈闭合状, 基岩裂隙水和岩溶裂隙水只在局部范围内连通而构成互不联系的脉状含水系统及其它呈封闭状态的微小水体, 无统一分布稳定的地下水位, 形不成完整的地下水体。地下水径流途径、速度受地形条件控制, 最终排入厂区边的水库。
2 倾斜层状岩石地基横观各向同性分析
在核岛地基基础的静态和动态设计分析中, 对地基岩土体的建模是一个重要的方面, 地基的特性直接决定了后续的计算分析。一般地, 如果地基岩土体是水平层状均匀的, 则可以使后续的计算模拟相对比较简单;而如果地基岩土体是各向异性的, 则会为后续的计算分析带来较大的困难, 特别是在地基-结构动力相互作用计算分析方面。因此, 在岩石地基横观各向同性分析中需同时考虑静态和动态方面的特性。
在本研究中, 以本核电项目的1号核岛地基为例, 本核电工程项目核岛基础为一个整体箱型基础, 基础埋深为12m, 其在平面上为一个不规则的形状, 长约78m, 最大宽度约49m。结合本工程厂址岩土工程勘察试验成果, 从地基地质特征和地基岩石力学性质指标、地基岩体模量 (静态) 以及地基岩体波速 (动态) 等方面对本工程核岛地基的横观各向同性进行分析研究。在分析研究中, 取横观各向同性平面平行于水平面。
2.1 根据地质特征和地基岩石物理力学性质指标进行分析
根据岩土工程勘察成果, 1号核岛基础底面以下主要为微风化砂砾岩和微风化泥质粉砂岩。从核岛基础底面工程地质切面图 (图1) 看, 在基础底面标高处, 微风化砂砾岩区域和微风化泥质粉砂岩区域约各占一半;从核岛区域钻孔看, 在基础底面以下较深处 (基础底面标高以下约25m至更深处) 泥质粉砂岩主要以夹层的形式出现, 厚度不一, 分布不稳定, 局部尖灭。
根据工程钻探与地质测绘, 两类岩体层面间接触紧密, 地基岩体总体上裂隙不发育, 裂隙多呈闭合态, 地基岩体中未发现软弱结构面。两类岩体完整程度均为较完整~完整的岩体。微风化砂砾岩岩体基本质量等级一般为Ⅲ~Ⅳ级, 微风化泥质粉砂岩岩体基本质量等级一般为Ⅳ级, 略有差别。
根据室内试验试验成果, 两类岩石的部分基本物理力学性质指标见表1。从表1可以看出, 两类岩石主要的物理力学方面的指标比较接近, 变化不大。
根据现场钻孔弹性模量测试成果, 微风化砂砾岩变形模量为4.64GPa, 微风化泥质粉砂岩变形模量为2.33GPa。根据岩石的单轴饱和抗压强度按《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) 计算得到的两类岩体地基承载力特征值见表2。由表2可以看出, 微风化岩石的地基承载力均很高, 均远大于核岛地基承载力 (约500k Pa) 的要求, 且地基岩体的变形模量很大, 核岛采用微风化岩石作为天然地基持力层, 不会发生地基的不均匀压缩变形。根据现场波速测试成果, 风化砂砾岩剪切波速为1569m/s;微风化泥质粉砂岩剪切波速为1541m/s, 两者很接近, 从抗震动力分析来看, 可将两类岩体作为均匀综合体。
从上述分析可以看出, 虽然核岛地基存在两种不同岩体, 但两类岩体接触紧密, 从岩体工程地质特征以及地基力学性质指标来看, 两类岩石在工程地质特征、基本物理性质、水理性质、抗剪强度、承载力、变形指标和动态性质指标等方面差别不大。另外, 由于本项目并不涉及高寒、高温或地温异常区域, 岩石热学特性不会影响本工程项目的论证设计, 根据工程试验经验, 同属于沉积岩的两类岩石的热学性质指标差别也不大。因此, 从工程应用角度来看核岛地基在水平面方向内是均匀的。
2.2 根据地基岩体不同方向模量特征进行分析
岩体模量反应了岩体的变形特征, 如果岩体在不同方向存在各向异性, 则其在不同方向的变形特征也会存在差别。
在岩土工程勘察过程中, 1号核岛区布置5个钻孔的不同深度进行钻孔弹性模量测试, 为了评价地基岩体的各向异性, 在每个钻孔内进行两个方向的测试, 测试方向按大致顺岩层走向235°和垂直岩层走向325°进行。通过可移动的探头, 对钻孔孔壁施加径向压力, 测出岩体在压力作用下产生的变形量, 根据岩体压力与变形关系曲线求出岩体的弹性模量和变形模量。测试时, 将钻孔弹模仪放置到所需试验部位深度, 先加一定的压力值 (5MPa) , 使承压板顶住孔壁, 测读位移传感器及压力表的初始值。在钻孔弹模测试的结果整理时遵循以下原则:小于5MPa的压力段定义为贴壁压力, 不予考虑;以5~50MPa压力段的割线模量定义为变形模量。
将垂直岩层走向变形模量E01和顺岩层走向变形模量E02的比值定义为各向异性系数ME, 即
根据钻孔探模测试结果, 对核岛基础底面以下岩体的各向异性系数ME进行统计, 结果见表3。由此可知, 核岛基础底面以下微风化砂砾岩的各向异性系数ME的变化范围为0.68~1.63, 平均值为0.96;微风化砂泥质粉砂岩的各向异性系数ME的变化范围为0.73~1.38, 平均值为0.92;将两种岩体进行综合统计, 各向异性系数ME的变化范围为0.68~1.63, 平均值为0.96。因此, 核岛基础底面以下岩体的各向异性不明显, 可将其在水平方向作为各向同性体。
2.3 根据地基岩体不同方向波速特征进行分析
岩体的剪切波速反应了岩体的动力性质, 是地基-结构动力相互作用计算分析的重要参数。如果岩体在不同方向存在各向异性, 则其在不同方向的动力特征也会存在差别。
在岩土工程勘察过程中, 1号核岛区布置了两组方向相互垂直的测试孔组, 采用“一发双收” (在一个钻孔中激发地震波, 在激发孔同一侧的两个钻孔中接收地震波) 的型式进行测试, 一组布置方向与岩层的走向近似平行 (XK20~XK20-1~XK18) , 另一组布置方向与岩层走向近似垂直 (XK12~XK12-1~XK18) , 见图2。测试时震源和接收检波器在每一测点都保持同一标高, 每1m一个测试点;钻探过程中对每个钻孔进行孔斜测量, 利用孔斜数据对同一标高的每个测点的距离进行校正, 保证地震波在两个接收点之间的传播时间和传播距离的准确性, 从而获得准确的波速数据。
将垂直岩层走向变形模量Vs1和顺岩层走向变形模量Vs2的比值定义为各向异性系数MS, 即
根据跨孔波速试结果, 各向异性系数MS随测试深度的变化曲线见图3。由此可知, 核岛基础底面以下岩体的各向异性系数MS的变化范围为0.86~1.085, 平均值为1.02, 各向异性不明显。
注:图中12m深度为核岛基础底面标高处.
2.4 横观各向同性综合分析
从上述各方面的分析研究可知:
(1) 虽然本项目核岛地基存在两种不同岩体, 但两类岩体接触紧密, 在工程地质特征、基本物理性质、水理性质、热学性质和抗剪强度等方面差别不大;
(2) 在强度和变形特性方面, 两类微风化岩石的地基承载力均很高, 均远大于核岛地基承载力 (约500k Pa) 的要求, 且地基岩体的变形模量很大, 核岛采用微风化岩石作为天然地基持力层, 不会发生地基的不均匀压缩变形;
(3) 在动态抗震分析方面, 两类微风化岩石的剪切波速分别为1569m/s和1541m/s, 两者很接近;
(4) 核岛基础底面以下岩体的变形模量的各向异性系数变化范围为0.68~1.63, 平均值为0.96, 各向异性不明显;
(5) 核岛基础底面以下岩土的剪切波速的各向异性系数变化范围为0.86~1.085, 平均值为1.02, 各向异性不明显。
由此可知, 虽然本项目核岛地基为倾斜层状岩体, 但地基岩体在地质特征、静态和动态方面在平行于水平面方向的各向异性并不明显, 从工程应用角度来看可作为横观各向同性岩体, 从而简化后续核岛地基的静态以及抗震分析评价。
3 结论
通过某核电工程项目的岩土工程勘察实例, 对倾斜层状岩石地基的横观各向同性进行综合分析评价, 得到如下结论和认识:
(1) 在核岛岩体地基横观各向同性分析中, 不仅应从静态方面进行分析, 还应考虑地基岩体的动力学特征。
(2) 地基岩体不同方向的模量特征和波速特征是分析横观各向同性的重要方面。
(3) 从地质特征、地基岩石物理力学性质指标、地基岩体不同方向模量特征和地基岩体不同方向波速特征等静态和动态方面对倾斜层状岩石地基的横观各向同性 (取横观各向同性平面平行于水平面) 进行了分析评价, 得出本核电项目核岛地基在平行于水平方向上是各向同性的, 在核岛地基基础设计分析中可简化为均质成层地基。
摘要：以某核电工程项目的岩土工程勘察为实例, 从地质特征、地基岩石力学性质指标、地基岩体不同方向模量变化特征和地基岩体不同方向波速变化特征等静态和动态方面对倾斜层状岩石地基的横观各向同性进行了分析评价。结果表明, 本核电项目核岛地基在平行于水平方向上是各向同性的, 在核岛地基基础设计分析中可简化为均质成层地基。
关键词：核电工程,岩石地基,横观各向同性,各向异性系数
参考文献
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各向同性 篇8
关键词：沉积岩,横观各向同性,失效准则,微结构张量
0 引言
层状岩体的力学性质上呈现出明显的与材料结构特征相关的各向异性。研究它们的失效机制不仅是研究各向异性材料本构理论的基础, 对工程结构的设计及其稳定与安全性也具有重大的指导意义。层状岩体的各向异性与微结构的排列有关, 可以用其特征矢量与材料对称轴方向一致的二阶张量来表征。利用应力分量对于材料对称坐标系的二次多项式函数表达材料屈服或失效是研究这类问题最常见的一种方法, 这就是大家熟知的Hill准则。
也可以借助临界平面或弱方向存在性的概念表达材料的屈服和失效, 沿此平面或方向失效函数取极大值。这种定义屈服函数方法的不便是需要定义大量的材料函数或参数, 并且这些参数与材料微结构间的关系是相当含糊的。现有的一些反映各向异性的强度准则大多适用范围有限, 并且缺乏明确的物理含义。Abelev等提出了绕主应力空间原点旋转的应力变换方法, 但仅适用于应力主轴与材料主轴重合的情况。张卫明提出了一般应力条件下各向异性粒状材料的强度准则, 该准则假定不同平面上的摩擦角随该平面与沉积面之间的夹角变化, 称为ASMP准则, 给出了该强度准则在横观各向同性条件下的表达式。平面应变条件下, 陈越在Mohr-Coulomb强度准则基础上, 从单元极限平衡的角度建立各向异性强度准则, 但该准则不适用于一般的应力条件, 因为无法反映中主应力的影响。
定义屈服和失效准则更严密的方法是利用应力和微结构张量混合不变量的表达理论, 它首先出现在Boehler的论文中, 随后Nova加以扩展。屈服函数的一般形式为F (σ) =F (σij) =0, 可以用应力张量分量的二次多项式表示, 它是各向异性的标量值函数, 即F (σ) ≠F (QgσgQT) , Q为正交张量。当用主应力表示初始各向同性的岩土类材料, 其屈服函数的形式不依赖于所选择的坐标系, 与三个主应力相对于材料坐标轴的方向无关, 只与三个主应力大小有关。这时屈服函数可用应力张量和偏张量的三个不变量表示为F (I, J2, J3) =0。研究各向异性张量函数和各向异性材料本构方程的集大成者是Boehler, 在他的论文中, 利用空间各向同性原理将表征材料各向异性的张量或结构张量的概念成功扩展, 一些各向异性张量函数的表示由各向同性张量函数的结果导出。这一理论能较好解释横观各向同性, 正交异性和斜交异性材料的复杂不可逆力学现象, 如屈服、失效、蠕变和损伤。
1 各向异性参数的定义
表征材料性质的一切方程或函数都应具有和材料性质相同的对称性, 称为连续介质力学的Newman原理。根据这一原理的结论, 横观各向同性材料的屈服函数可以表示为五个标量不变量的函数:
其中, trσ, trσ2, trσ3分别为应力张量的一阶、二阶、三阶矩。式 (1) 是σ, a的各向同性张量函数, 即对于任意正交张量Q:
以上方程中a是实对称二阶张量, 它是材料内部结构的度量, 表征材料微观结构, 例如, 孔隙和微裂纹的空间分布, 材料颗粒间排列接触情况等。由各向同性张量函数的表示定理, 它可写为:
η表示张量在某一定义的加载方向l的投影的各向异性标量, 定义为:
微结构张量a的三个主方向与正交异性材料主轴共轴。荷载相对于材料主轴的方向效应便可由各向异性参数η定义。η就是应力张量和微结构张量乘积的联合不变量与应力二阶矩的比值。式 (4) 的另一种表达方法是利用微结构张量a的无量纲化了的偏张量A, 使得:
式 (5) 中的∧η表示η (l) 的均值。A是描述η (l) 相对于∧η偏差空间分布的一个偏张量, 它是一个无量纲量, 且与张量a有相同的主轴, 对于正交各向异性材料, 它有三个不同的主值。设A1, A2, A3是它的三个主值, 则:
通过引入高阶张量A的并积, 例如Aijkl=b1AijAkl;Aijklmn=b2AijAklAmn等, 式 (5) 中η可以写为如下更一般的表示形式:
式 (7) 又可写为:
2 初始屈服函数
通过将经典的各向同性屈服准则在塑性理论框架加以推广, 提出了一个各向异性屈服准则, 假设可以用应力和偏应力张量的不变量表示失效准则, 这一准则适合于岩石类脆—塑性材料。它可以由式 (9) 给出的等效应力的二次式表示为:
其中, 珚σ=J21/2= (trs2) 1/2;I=-trσ;θ= (1/3) sin-1 (-3槡3 J3/2珔σ3) , s为应力偏张量, J3为应力偏张量第三不变量, J3=1/3sijsjkski;θ为应力洛得角, -π/6≤θ≤π/6且满足g (π/6) =1, g (-π/6) =K, K为材料各向异性程度参数, 表示给定的围压下压缩 (θ=π/6) 和拉伸 (θ=-π/6) 时偏应力强度的最大比值;c1, c2, c3均为材料常数, 可以通过标准的材料试验获得, 它们都是无量纲量;fc为单轴压缩强度, 对各向同性材料, fc=const, 屈服准则式 (9) 是与加载路径无关的。为了反映材料的各向异性, 假设fc随试样加载方向变化, 这一变化可用类似方程 (8) 的分布函数描述。
因此出现在失效准则一般式 (3) 中的各向异性参数η与这里的fc是等同的。因为fc值依赖于应力张量和微结构张量的相对方向。一般情况下, 材料的单向拉伸和双向压缩强度都与fc成正比, 因此fc是唯一独立的强度参数。式 (9) 是主应力空间中一个不规则的锥体, 其与p-q子午面的交线为一光滑曲线, 在π平面的投影是一个非圆的外凸曲线, 曲线的形状取决于函数g (θ) 。
进一步分析可知式 (9) 可以写为以下简化的等效式:
3 屈服函数中参数的确定
在应用屈服准则式 (9) 时, 需要确定其所涉及的材料参数及材料函数, 特别是与式 (10) 对应的分布函数相联系的参数, 它描述单轴压缩强度的变化。图1是试验给出的页岩单轴压缩强度随层理面方位与压缩轴交角α变化的相关试验数据。显然, α=0, 即加载方向与层理正交时强度最高。
页岩的弹性常数为Ey=22 000 MPa, Ex=Ez=7 000 MPa, G=4 000 MPa, vyx=0.12, vyz=0.14。为了确定式 (10) 中分布函数的系数, 可以利用横观各向同性材料特定的单轴压缩的加载方式进行加载 (σx=σz=0;σy=σ1<0) , 对于横观各向同性材料A的主值除满足式 (6) 外还应满足A1=A2, 因此可得A1=A2=-0.5A3, Aijlilj=A1 (1-3l22) , l22=cos2α。
因此:
根据不同加载方向得到的强度值对实验数据进行拟合, 可以确定系数:
利用不同初始围压下的三轴实验的结果, 可以确定出现在屈服准则式 (11) 中的材料常数。
表1应力条件数据是α=0时测得的最终强度。
表1中σx=σz确定了围压的大小 (加载过程中围压保持不变) , σy是轴向压力的最大值。这里加载路径相应于式 (9) 中, θ=π/6, g (θ) =1。
因此:
式 (15) 中A1, ∧f, b1, b2, b3由式 (12) , 式 (13) 给出。
将式 (14) 的二次多项式函数曲线拟合, 得到拟合系数结果为:
将拟合系数和页岩的单轴压缩强度数据代入屈服准则式 (13) 化简后可得:
为检验这一模型的正确性, 进行了一系列的三轴试验模拟, 实验材料为页岩, 在不同初始围压下进行三轴试验, 沿试样不同方向进行加载, 数值结果如图2所示, 分别为围压在5 MPa, 30 MPa, 40 MPa时垂直于试样加载时偏应力张量对轴向应变图。
4 结语
1) 通过引入了反映材料微结构张量在指定加载方向的投影的标量参数η, 本文给出了一种描述具有横观各向同性性质的岩石类材料的屈服失效数学模型。
2) 在这一模型中, 岩石材料的内在横观各向同性被描述为标量参数η围绕其平均值的变动。
3) 试验表明, 理论与试验结果符合较好, 式 (9) 可作为横观各向同性岩石的屈服准则。
各向同性 篇9
特种石墨是指高强度、高密度、高纯度的石墨制品 (即三高石墨) , 采用等静压技术成型的特种石墨也叫等静压石墨。 等静压石墨由于成型过程中通过液体或气体压强均匀不变施压, 制得的石墨材料性质优异, 具有成型规格大、坯料组织结构均匀、密度高、强度高, 各向同性 (特性与尺寸、形状、取样方向无关) 等优点, 因此等静压石墨也称为“各向同性”石墨。
等静压石墨是20世纪50年代发展起来的一种新型炭/ 石墨材料, 具有一系列优异的性能:耐热性好, 在惰性气氛中随温度的升高其机械强度升高, 在2500 ℃左右时达到最大值;与普通石墨相比, 均匀性好, 而且结构精细致密;热膨胀系数低, 抗热震性能好;各向同性, 在各个方向上, 性能是一致的;耐化学腐蚀性强, 能经受住熔融金属和玻璃的渗透侵蚀;导电性能和导热性能良好;具有优异的机械加工性能, 几乎可以加工成任意形状的物品[1,2,3,4,5,6,7]。
等静压石墨在机械、冶金、半导体、生物工程、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用, 而且随着科学技术的发展, 应用领域还在不断地扩大, 被誉为21世纪最有价值的新材料[1,8,9,10,11,12,13]。
本实验通过单因素实验分析了成型压力、保压时间、升压速率和降压速率对生坯体积密度的影响;采用响应曲面法 (RSM) [14,15]建立相应的回归模型并进行统计分析[16];探索成型生坯的较优工艺参数, 为后续制备各向同性石墨提供技术支持。
1实验
1.1实验原料
骨料石油焦和粘结剂煤沥青都来自云南某碳素厂, 它们经过破碎、筛分、提纯、配料、混捏、轧片和气粉后得到成型所需的压粉。
1.2实验方法
将粉末装入包套, 往高压缸里打入液体压力介质, 包套和液体相接触, 液体压力介质把高压传递给塑性包套, 从而获得制品。本实验所采用的冷等静压机为山西金开源实业有限公司生产的KJYS-150/300冷等静压机。
等静压的生产工艺为:压粉装袋→密封→抽空→入高压缸→压制 (升压、保压、降压) →取模具、清杂质→脱模取坯→ 整修, 整修后待下一步应用。
1.3分析方法
体积密度是衡量特种石墨质量好坏的一项指标。本实验用流体静力称衡法来测量生坯的体积密度。其计算公式为:
式中:m1为干燥试样在空气中的质量, m2为试样涂敷石蜡后浸在液体中的质量, ρ0为液体的密度。
1.4单因素实验
分别考察升压速率、成型压力、保压时间、降压速率对体积密度的影响。
成型压力300MPa、保压时间10min、降压速率1 MPa/ s, 以体积密度为指标, 考察升压速率0.5 MPa/s、1 MPa/s、2 MPa/s、5MPa/s、10MPa/s、15MPa/s对生坯体积密度的影响。
保压时间10min、升/降压速率1 MPa/s, 以体积密度为指标, 考察成型压力50 MPa、100 MPa、150 MPa、200 MPa、 250MPa、290 MPa、300 MPa、330 MPa、350 MPa对生坯体积密度的影响。
成型压力300MPa、升/降压速率1 MPa/s, 以体积密度为指标, 考察保压时间1min、2min、5min、10min、15min对生坯体积密度的影响。
成型压力300MPa、保压时间10min, 升压速率1 MPa/ s, 以体积密度为指标, 考察降压速率为1 MPa/s、2 MPa/s、5 MPa/s、10MPa/s、50MPa/s对生坯体积密度的影响。
1.5Designexpert软件优化实验
通过单因素实验, 以成型压力、保压时间、升压速率和降压速率为考察因素, 采用Box-Behnken模型的中心组合设计原理[17]设计4因素3水平的优化试验。采用软件对试验因子进行编码组合 (表1) 。
2结果与分析
2.1单因素实验结果
从图1可知, 随着升压速率的增大, 压坯的体积密度有所减小, 当升压速率为10 MPa/s时, 压坯的体积密度恒定, 说明此时压坯的体积密度只受压力的影响。总的来说在不同升压速度下压坯的体积密度变化不是很大, 但考虑到压坯的均匀性、成品率和生产效率, 选择升压速率为1MPa/s。
从图2可知, 随着压力的增大, 密度由低向高的变化逐渐减缓, 后趋于平衡, 特别是从200 MPa后压坯的体积密度变化不是很大, 为达到压粉的成型屈 服极限和 加工硬化 能力, 选择压力300MPa。
从图3可知, 保压时间对压坯的致密化影响不是太大, 且随保压时间的延长, 密度有小幅下降。其原因可能是:随着时间延长, 压坯内应力越均匀, 密度越均匀一致, 密度不再变化。当保压时间为10min时, 曲线趋于水平, 故确定保压时间为10min。
从图4可知, 降压速率对压坯的体积密度影响不大。然而降压速率太大, 压坯内应力急剧释放, 压坯表面易产生不规则裂纹, 因此比较合理的降压速率为1MPa/s。
2.2Designexpert优化试验条件
正交试验设计注重如何科学合理地安排试验, 可同时考虑几种因素, 寻找最佳因素水平组合;但它不能在给出的整个区域上找到因素和响应值之间的一个明确的函数表达式即回归方程, 从而无法找到整个区域上因素的最佳组合和响应值的最优值。因此, 人们期望找到一种试验次数少、周期短、求得的同归方程精度高、能研究几种因素间交互作用的回归分析方法, 响应面分析法在很大程 度上满足 了这些要 求[18,19]。
采用Design-expert V8.0软件, 通过响应曲面回归过程进行分析, 建立关于体积密度的响应回归模型, 并寻求最优响应因子水平。Box-Behnken试验设计及试验结果如表2所示。
对表2中的实验数据进行多元回归拟合, 得到压坯的体积密度对成型压力 (A) 、保压时间 (B) 、升压速率 (C) 和降压速率 (D) 的多元回归预测模型为:
利用Design expert进行方差 (Anova) 分析可得R2= 0.9704, 表明压坯体积密度的实测值与预测值之间具有较高的拟合优度, 该模型可用于等静压石墨成型过程的分析和预测。最佳实验条件及相应的预测值如表3所示。
根据Design expert软件的特 点, 在升压速 率为0.5 MPa/s, 降压速率为0.6 MPa/s时, 分析出成型压力和保压时间是显著影响体积密度的2个首要因素。成型压力和保压时间对压坯体积密度的等高线图和三维曲面图如图5和图6所示。
等高线的形状反应了交互作用效应的强弱[20]。从图5中可知, 在升压速率0.5 MPa/s、降压速率0.6 MPa/s的条件下, 等高线呈椭圆形变化, 在纵轴方向 (Dwell time方向) , 同一成型压力下的压坯体积密度变化 较慢, 而在横轴 方向 (Pressure方向) , 在同一保压时间、压力变化范围250~350 ℃内, 等高线较为密集, 压坯的体 积密度提 高得较快, 可从250MPa时的1.290g/cm3提高至350 MPa时的1.319g/ cm3, 说明这2个因素的交互作用显著。成型压力对体积密度的影响较保压时间对体积密度影响更显著。从等高线可知, 在上述最佳条件下, 运用已得模型对压坯体积密度进行预测, 体积密度可高达1.314g/cm3。在最佳实条件下实施实验, 压坯的体积密度为1.310g/cm3, 与理论值相差0.3%, 二者基本吻合, 且在最佳条件下克服了由于升压速率过快出现的拱桥效应。图7 (a) 为在最优成型工艺条件下制备的生坯断面的BSE图;图7 (b) 为实施单因素条件制备的生坯断面的BSE (背散射) 图。从图7中可以明显看出, 最优成型工艺可以有效消除拱桥效应。
图6显示了压坯体积密度随成型压力和保压时间变化的曲面图, 随成型压力的提高, 压坯的体积密度呈从低到高的变化趋势。在较低成型压力和保压时间下, 压坯的体积密度非常低, 只有1.290g/cm3, 而在较高成型压力和保压时间下, 压坯的体积密度较高。在图6中, 比较当保压时间为10 min时压坯体积密度随成型压力的急剧变化与当成型压力为300MPa时压坯体积密度随保压时间的缓慢变化可知, 在以上实验设计条件范围内, 成型压力对压坯体积密度的影响比保压时间更显著。
3结论
各向同性 篇10
关键词：横观各向同性,轴对称,位移法,Hankel变换
0引言
由于各种原因,天然地基在形成过程中一般都具有固有的横观各向同性,如在沉积过程中形成的层状结构黏性土、页岩等,不同薄层内的矿物成分及物理力学性质是不同的。Simons,King[1,2]等学者认为成层均匀的横观各向同性弹性半空间可以表示范围广泛的地基。Lekhnitskii[3]于1940年给出了横观各向同性体轴对称问题的通解;国内丁皓江[4]等对此问题也做了大量的工作。
顿志林、刘干斌[5]对几种常见荷载作用下横观各向同性地基轴对称问题作了深入的研究,笔者[6]也对此问题作了探讨。基于此,本文讨论了当材料特征值s1=s2=s时,半球形垂直荷载作用下横观各向同性地基的位移与应力分析。
1位移解法
文献[5]通过对Love位移函数重新修正,在此基础上本文结合轴对称横观各向同性体的基本方程,得到了应力分量与位移函数之间的关系;然后利用Hankel变换及Bessel函数理论,得到了横观各向同性地基轴对称问题的位移与应力分量的一般表达式;并由此进一步得到了任意轴对称垂直荷载下横观各向同性地基位移和应力分量的一般表达式(仅列出μr,w,σz,τzr):
式中的各参数含义及详细推导过程见文献[6],在此不再赘述。
根据材料特征值s1,s2之间的关系有两种情况,对于材料特征值s1≠s2时,文献[5]已作了详细的论述,在此仅对s1=s2=s这一特殊情况进行讨论(仅给出最后结果)。
2半球形垂直荷载下横观各向同性地基的解
半球形(r0为半径)垂直荷载分布形式如图1所示。
其荷载形式如下:
荷载的零阶Hankel积分变换式为:
将
从式(2)可知,运用Hankel变换及Bessel函数理论,即可得到地基在z轴上(r=0)和在表面上(z=0)的精确解。由于篇幅有限,在此仅给出最后结果。
2.1 地基在z轴(r=0)上的精确解
根据Bessel函数的特征及无穷积分,即可得到地基在z轴上的精确解:
在表面中心处最大沉降值,只需把z=0代入式(3)中的第2式即可得:
2.2 地基表面(z=0)上的精确解
可将z=0代入式(2),并运用Bessel函数的无穷积分式,即得地基表面上的位移与应力分量的表达式:
将r=r0代入式(5)中的垂直位移沉降公式,则可得表面荷载边缘处的沉降:
3结语
1)利用Hankel变换及Bessel函数理论,采用位移法得到了当材料特征值s1=s2=s时,半球形垂直荷载下横观各向同性地基轴对称问题的解析解;
2)当已知横观各向同性地基表面上作用的荷载p(r)和5个独立工程弹性参数E1,E2,μ1,μ2,G2时,即可利用本文结论得到相应荷载条件下横观各向同性地基的位移和应力分布情况。
参考文献
[1]Simons N E,Minzies.B.K.A short course in foundation engi-neering[M].2nd ed.New York:Wiley,1975.
[2]King G J K.An introduction to superstruction-raft-soil interac-tion[M].University of Roorkee,1971.
[3]Lekhnitskii S G.Symmetric deformation and torsion of bodiesof revolution with anisotropy of a special kind[J].PPM,1940,4(3):43-60.
[4]丁皓江.横观各向同性弹性力学[M].杭州:浙江大学出版社,1997.
[5]顿志林,刘干斌.几种常见荷载作用下横观各向同性地基轴对称问题的解析解[J].工程力学,2003,20(6):187-194.
当同性领军时尚 篇11
2007年,意大利著名设计师多梅尼科·多尔切和他的前男友出现在一则杂志广告上,他一手亲昵地揽着自己前男友,另一手拿着最新款的摩托罗拉手机。
这让路透社记者彼得·格拉夫万分感慨:同性恋广告居然可以如此盛行。
格拉夫的感慨并非空穴来风,美国恒康保险公司最近用一对女同性恋打保险广告,而Altoids 公司也推出了两款强力刺激型新味薄荷糖,含沙射影地询问它的消费者是否对双性恋感兴趣——美国的国际大企业好像发现了一块新大陆,甘愿冒主流舆论反对的风险,争先恐后“出柜”。
在英国,由两个男人和一子一女组成的“非常家庭”代言了亨氏蛋黄酱;在保加利亚,相拥亲吻的歌手阿吉斯和其同性伴侣代言了一家电视频道;在韩国,两名俊美的年轻男孩成为一家通信公司的代言,而且屏幕上明确地打出“这是一对同性恋人”。而中国,早在2006年,徐若瑄代言的巧克力广告就被网友指责有“同性恋”之嫌。广告中,她一人分饰两角:A角身穿黑色衬衫,帅气逼人;B角身穿淡蓝色小礼服,性感妩媚。当A角喂B角巧克力时,B角微闭双眼,一脸享受,甚至一把扯断颈部的彩珠项链,旁白广告词为“此刻意乱情迷,刹那水乳交融”。
从日用品到奢侈品,从亚洲到欧洲,同性恋元素正越来越多地呈现于广告当中。两个男人或女人,亲昵甚至带有情色意味的举止言行,加上所代言的商品,成为这些广告的基本要素。
很难想象,仅仅在10年前,在电视上投放同性恋广告还是一件极其冒风险的事情。1994年,瑞典的宜家家居每天晚上都会播放一则广告——两个男人一起在宜家选购餐桌,表情亲密。不久后,宜家便收到一封炸弹恐吓信。2000年,恒康保险公司推出一则女同性恋伴侣收养一个亚洲婴儿的广告,播出后即遭剪辑,故意让观众误认为这可能是一对姐妹。
明显时过境迁。
它们在指向谁?
同性恋广告的繁荣,除了社会更加趋于多元化,人们对于同性恋这一现象司空见惯外,更关键的是利润的驱使。广告直指盈利:有同性恋元素,就会有受这一元素影响和吸引,并且具备购买力和购买欲望的受众群。
西蒙斯市场研究公司曾经做过调查,结果显示:28% 的受访同性恋者家庭年收入超过5 万美元,21% 的受访同性恋者家庭年收入超过10 万美元,50% 的受访同性恋者身居公司管理要职……这些数据足以让品牌商家与广告运营商们眼前一亮。他们普遍认为,同性恋消费者比普通人有钱,瞄准这批高消费人群,成为商家最直接的目标。
然而,从事同性恋网络广告监测工作的米歇尔· 威尔克同时认为:“如果只是为了影响同志消费者,他们没必要花成千上万美金制作一个电视广告砸在黄金时段。”
那么,同性恋广告的真正指向是什么群体?或许能从一个电视节目中发现答案:2003年6月,美国Bravo电视强档推出《粉雄救兵》,这一节目播出后立即打破有线电视收视纪录,五位粉雄更与NBC签下6年合约。
粉雄,顾名思义是“粉红男人”,Gay(男同性恋)的绮丽表达。他们穿着优雅,风度翩翩,体谅女性,每期节目都会利用自己的美学专长,来拯救一个在时尚、生活方面都一塌糊涂的直男,帮他挽救自己的生活或爱情。那些一开始灰头土脸的邋遢直男,在节目结束时俨然又帅又有气质,而且言辞文雅、深解女人心。
这一节目的走红似乎揭示出同性恋文化更大的指向:身为普罗大众的直男直女。在他们心目中,同性恋已俨然成为审美、品味、创造力和高端的代言词,一言以蔽之,“时尚”。有意思的是,这五名粉雄的身份分别是时装设计师、室内设计装饰师、资深购买家(如果有这么一种头衔)、美食家和专业美容美发师——从居家、饮食到服饰、造型,尖端代言者已经成为同性恋,尽管消费的大众仍然是异性恋。
这有些像最多下厨的是女人,可是顶尖的厨师都是男人。
同性恋=时尚?
在半个多世纪前的美国,异性恋男人也还是坚定地对时尚绕道而行,其最重要原因之一,便是害怕被人误以为是同性恋。大学校园里第一个打耳钉、第一个喷香水的男性,往往被认定是同性恋。的确,时尚意味着精致、细腻、创造力和艺术天赋,而这一切又都跟“阴柔”挂钩——很难不去联想到同性恋。
事实上,同性恋与时尚纠缠已久:时尚圈的主宰者,那些天才的设计师们往往是Gay。简约大师Calvin Klein,香奈儿的时尚老爹Karl Largefield;时尚界的恺撒大帝范思哲,以及服务于纪梵希和Dior的鬼才设计师约翰·加里安诺……他们统统都是Gay。而D&G这个品牌名索性就是为了纪念它的创始同性情侣。
有人说,时尚百年谱写的就是Gay的发迹史。甚至有时尚圈十男九Gay之说。
当时尚的主导者便是同性恋时,他们自然会在自己的作品中揉入homosexuality的元素。设计师们大量地采用男模,并且几乎每个人都有自己钟爱的男模——毋庸置疑,男模中的大多数也是Gay。他们在镜头前毫无保留地秀自己的肤色、脸孔、身材和肌肉,紧身的衣着和大量的暴露令观者血脉贲张。眼神中赤裸裸的挑逗意味和睥睨,几乎是在炫示自己的性向。
一流的设计师,一流的男模,加上很大一部分高端消费者。他们灌输给公众这样一种印象,即时尚与同性恋等同,至少是近似等同。
一度红透半边天的美剧《老友记》中,某次莫妮卡和瑞秋在中央咖啡馆喝咖啡时,推门进来一位时尚、帅气、干净又有魅力的男人。两个满脸发花痴的女人对看一眼,十分冷静地下了判断:“He must be a gay”(他一定是Gay)。
公众的印象如此根深蒂固,当这种观念成为浪潮的时候,就会反扑回它的发生地。还是在时尚设计界,一位时装设计师有着快活的脸和同样快活的大肚腩,媒体对他的报道这样冠名:“天哪,他竟然不是Gay!”还有一个略有些苦涩的笑话流传:某位直男设计师一心想进入时尚界,却被质疑自己的天赋。于是他出卖自己的形象、打扮甚至性向,终于被同行所接纳。
事情可以很滑稽,但背后深藏的东西却令人玩味:时尚界打造了同性恋优雅有品的神话,而受众群接受这一神话后产生固定的判断和期待值,反馈回来,就变成了时尚圈潜规则:非同莫入。
同性恋元素背后的酷儿文化
也许已经有人很敏感地捕捉到:同性恋元素的盛行,主要是Gay元素的盛行——尽管也有许多商业广告是由Lesbian(女同性恋)做主打(香港的一则平面雪碧广告,主角便是坐在高墙上,平胸、叛逆的Lesbian少女),然而出镜率最高的仍是Gay:品牌、设计、美食,甚至电影。
尽管如此,这些Gay味十足的广告或表达,仍然受到更广受众群的关注:Gay、Lesbian、直男、直女。他们会追捧《粉雄救兵》,会下载同性恋题材的电影,会受同性恋广告的吸引从而影响自己的购买,而许多现代女性十分乐意拥有一名Gay友,诚如美剧时尚圣经《欲望都市》中呈现的一般:女主角之二的凯莉和夏洛特各自拥有一名同性恋好友,他们体贴、时尚,总在女友伤心失落时温柔宽解。在这里,同性恋者是象征纽约30多岁职业独身女性“潇洒”生活的几种表象之一……
这种关注与贴近的背后,绝非简单的“好奇”或“关心”,向更深层次的社会理论挖掘,会发现“酷儿文化”的背景。
酷儿是“queer”的音译,含有“怪异”之意。在最初,它是西方主流文化对同性恋的贬称,后引申为双性恋、变性者以及其他性爱方式与主流不统一者的统称;继而演变为一种反对二元对立,反对非此即彼的思维方式。
如果说上个世纪,每个国家都有着鲜明的主流文化,那么从进入新世纪开始,小圈子和非主流文化正在逐渐扩散和放大:80后创造的网络语言、90后独特的“火星文”,成为他们各自时代的话语;web2.0时代的出现,标志着人们开始逐渐挣脱单一的桎梏,而开始寻找和进入自己感兴趣的小圈子,如豆瓣网的风行,正因为它给散落在各处的文青们提供了一个互动的平台。
越来越多的人不愿意在主流文化中为自己找位置,他们细分自己的特质,然后将那些特质一一去对应它所系属的圈子。这令人无法不联想到“酷儿”,作为一个概念,它对应着文化中所有非常态(nonstraight)的表达方式。这一范畴既包括男同性恋、女同性恋和双性恋的立场,也包括所有其他潜在的、不可归类的非常态立场。
作为“酷儿”的原始属性,“同性恋”的地位和待遇,在某种意义上便起到了风向标的作用。小众的人们借同性恋者这一较为凸显的特殊群体,以他们在社会上所引起的涟漪来对比自己,以他们获取的认同度来掂量自己。用《红楼梦》里的话说,是“一损俱损,一荣俱荣”。
正如上世纪60年代,“石墙运动”成为同性恋争取群体权益的分野;如今,由纪念此事衍生的“骄傲日”大游行,已有越来越多的非同性恋参与:异装癖者、捆缚爱好者,以及其他普通的大众。当同性恋亚文化浮出水面时,一同浮出的也有其他各式各样的亚文化。
粉红钞票、粉红经济
“多年来声嘶力竭的同志运动,反比不上消费主义的魔术棒,轻轻一敲,便把传统误解丑化的同志形象一改,变成中产品味的化身。”张翠瑜在《当同志形象被消费》一文中如是说。
回到最原初的起点:尽管同性恋广告的观看者远远超过同性恋,但这些广告的最初拍摄动机,仍然绝大部分是为了吸引同性恋。
曾有人归结称,“如果说天底下女人和小孩的钱最好赚,那就‘out’了”,而这句话随着世界经济大潮的滚滚向前,也滑到了“out”的边缘。实际上,一场更为广义地被描述为“粉红色”的经济正席卷而来。
粉红色被视为同性恋,尤其是Gay的颜色。“粉雄”一名也由此得来。诚如西蒙斯市场研究公司提供的调查数据显示般,“粉雄”们往往社会地位突出,精于品味,乐于消费。从前,这一群体被隐匿于普罗大众中,一刀切地接受着“配发”的广告或商品。然而近年来,随着网络的普及,以及网络的匿名性,再加上一些公司高级管理层的逐步支持,不少公司开始展开了对同性恋市场和购买力的严肃调研,人们对“粉红钞票”的期望值也在不断增长,渐渐了解到能让同性恋消费者掏腰包的因素。
这甚至已经超越了“尝试”阶段:美国运通卡、苹果电脑、依云矿泉水、LEVEL牛仔裤、耐克球鞋、维珍航空等,早已为同性恋群体量身打造了许多Gay/Les味十足的广告。而美国在线、安泰人寿、IBM、强生、联合航空等,也看准了同性恋市场的商机,纷纷将营销箭头瞄准这个特殊群落。
狭义的粉红经济,是指为同性恋的需求及口味服务的经济。但广义的粉红经济,却绝不仅限于此——它趋于小众化,然而当小众们聚集在一起时,便在一定程度上成了大众。
例如,为同性恋服务的一切,也适用于那些在某些特质上与同性恋重合的异性恋们:他们收入不菲却没有家庭负担,消费观念超前而无所顾忌,喜欢旅游,追逐时髦,出入酒吧。也是一个多么理想的消费群体。
而根据《经济参考报》报道,近年来,随着富有女性不断增多,一些女性专属消费领域也应运而生——只能在好莱坞电影《律政俏佳人》中出现的“粉色航班”如今在英国也成为了现实。现年24岁的英国年轻企业家亚当·查尔斯建立起了世界上第一条女性专属航线。这条女性专属航线于6月4日首航,由英国利物浦的约翰·列侬机场飞往法国巴黎。据了解,女性乘客将以能够负担的价格,搭乘这趟针对女性要求提供特色服务的粉色航班,不仅可享受豪华空中之旅,还可在世界时尚之都做短暂停留,疯狂购物一番。
由“狭义粉红经济”引起的“泛粉红经济”时代,正无可避免地到来。在经济低迷的时期,它尤其成为给品牌商和广告运营商打的一支强效兴奋剂。
各向同性 篇12
各向同性热解石墨不仅具有传统碳质材料的共性优点,如耐高温、高导热/导电性、耐磨性和润滑性等,而且相对于碳/碳复合材料还具有气密性好、抗粘结性强、热膨胀系数低和对高低温交变的适应性良好［１－３］等特点。目前,各向同性热解石墨已经成为机械密封领域中关键部件的首选材料, 主要应用于航空航天、精密机械、核工程、医学等现代高科技行业,例如飞机的刹车盘、航空发动机涡轮轴间密封环、固体火箭发动机喷管喉衬部件、 医学人工心瓣等［４－５］。
各向同性热解石墨材料属于脆性材料,硬度很高,在较小的弹性变形之后就会发生脆性断裂。 另外,在各向同性热解石墨的制备过程中,由于设备、理论和工艺的不完善,在其内部的局部区域存在孔隙、夹杂硬质颗粒、裂纹等组织缺陷,这些组织缺陷会严重影响加工过程的稳定性和成品件的加工质量［６－９］。各向同性热解石墨切削加工过程中的问题较多,主要集中在表面加工质量和形面精度低、边缘断裂和崩角现象严重、刀具磨损严重［３］等,其中,刀具磨损严重已经成为限制各向同性热解石墨广泛应用的瓶颈。
国内外学者对石墨材料加工过程中刀具磨损机理进行了研究。钟启茂［１０］研究了金刚石涂层刀具高速铣削石墨时的磨损形态与过程,发现金刚石涂层刀具的磨损形式为薄膜的破损脱落,较大的切削用量、切削过程中的交变载荷和交变应力、积屑瘤等因素是造成涂层薄膜脱落的主要原因。闫秋生［１１］研究了AG２陶瓷刀具和YG类硬质合金刀具切削烧结石墨材料时的刀具磨损机理,发现磨料磨损和粘结磨损是刀具的两种主要磨损形式,磨损区域主要发生在刀具的后刀面。 杨小璠等［１２］研究了具有超细晶粒和粗晶粒金刚石涂层的双刃整体硬质合金铣刀加工GSK高纯度石墨的刀具磨损情况,发现细晶粒的金刚石涂层刀具表面涂层性能良好,刀具磨损缓慢,刀具寿命是粗晶粒金刚石涂层刀具寿命的1.4倍,磨粒磨损、粘结磨损以及早期涂层脱落是刀具主要的磨损形式。魏莎莎等［１３］研究了CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具切削石墨时的刀具磨损情况,发现硬质合金刀具在很短的时间内发生剧烈磨损。CVD金刚石涂层铣刀在铣削石墨材料时表现出较高的耐用度和良好的抗黏着性,刀具寿命是未涂层的硬质合金刀具寿命的10~20倍。 Masuda等［１４］研究了用硬质合金刀具切削石墨和热解碳时的刀具磨损问题,发现石墨材料发生脆性裂断,产生的石墨颗粒沿前刀面流出,刀具磨损区域主要在前刀面,磨损形式是月牙洼。Cabral等［１５］研究了采用时效处理的CVD金刚石刀具切削石墨的刀具磨损问题,发现刀具磨损区域主要在前刀面和后刀面,而且切削过程中产生的颗粒状石墨切屑会加速刀具磨损。
聚晶金刚石(PCD)是高温超高压条件下通过钴等金属结合剂将金刚石微颗粒聚集烧结合成的多晶体材料［１６］。由于金刚石微颗粒在空间上排列呈无序状态,所以聚晶金刚石的整体表现为各向同性,再加上硬度高且硬度均匀、热膨胀系数低、弹性模量高和摩擦因数小等诸多优点,使聚晶金刚石成为一种理想的超硬刀具材料。PCD刀具刃口锋利,硬度高达8000MPa,而且PCD刀具前刀面比较光滑,表面粗糙度甚至可达0.1μm, 切屑可以很容易地沿前刀面流出。另外,PCD刀具与非金属材料间的亲和力很小,从而可以避免切屑在前刀面大量堆积［１７］。目前,PCD刀具在非金属硬脆材料如高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其他韧性有色金属材料的精密加工领域得到了广泛的应用［１８－２１］。因此,PCD刀具也是切削各向同性热解石墨的理想刀具。然而,针对各向同性热解石墨材料切削过程中PCD刀具磨损机理的研究较少。
本文以PCD刀具和硬质合金刀具车削各向同性热解石墨作为研究对象,重点分析了车削加工过程中PCD刀具的磨损形式和刀具磨损规律, 并研究了各向同性热解石墨表面质量变化规律。
1切削试验
1.1刀具和试件材料
试验使用PCD刀具和硬质合金刀具,前角为-20°,后角为5°,刀尖圆弧半径为2mm,其中, PCD刀具中金刚石微颗粒的粒度为10μm。PCD刀具的形貌如图1所示。为了便于观察刀具的磨损情况,采用的是可装夹式的刀具(有利于保证每次测量前后刀具相对工件的位置保持不变)。试件材料为各向同性热解石墨,基本性能参数见表1。表2为能谱仪(EDS)分析的各向同性热解石墨化学元素成分结果。
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1.2试验条件
切削参数 设置如下:切削速度vc= 100m/min,切削深度ap=0.06mm,进给量f= 25μm/r。在车削试 验的过程 中,采用基恩 士VHX-2000型超景深三维显微系统观察刀具磨损区域的形貌,并记录刀具后刀面的磨损带宽度B和磨损带长度d;采用X射线能谱仪(EDS)对加工后的PCD刀具磨损区域表面元素进行分析,同时采用拉曼光谱(HORIBA,LabRAM HR800)对PCD刀具后刀 面存在的 化合物进 行分析;用TR240表面粗糙度仪检测已加工表面粗糙度,为了增加测量结果的准确性和有效性,每个取样点测量10次,然后取其算术平均值。
2结果与讨论
2.1刀具磨损形式
各向同性热解石墨属于脆性材料,切削加工过程中产生的切屑与前刀面的接触距离很短,而且石墨切屑产生的塑性变形小,因此,PCD刀具前刀面磨损较小。图2所示为切削300m后刀具的磨损形貌。从图2a可以看出,当切削距离达到300m时,前刀面上磨损很小,在放大倍数为100的显微镜下观察不到任何磨损迹象。从图2b可以看到,后刀面磨损区域分布着深度和长度各异的磨损沟槽,沟槽的方向平行于切削方向,相邻两条沟槽之间的距离与金刚石微颗粒的粒度大小相当。同时,PCD刀具磨损区域可以分为严重磨损的A区域与平行沟槽的B区域两部分。此时硬质合金刀具的磨损情况如图2c、图2d所示。从前刀面来看,前刀面上没有发现明显的磨损迹象, 圆弧形刀尖已经被磨损成直线形,线段的长度约521μm。与PCD磨损形貌相似,硬质合金刀具后刀面磨损区域也是平行沟槽状的磨损形貌,而且相邻两沟槽之间的距离变化较大。从刀尖区域的快速磨损来看,硬质合金刀具不适合作为各向同性热解石墨材料的切削刀具。
由图2b可以看出,PCD刀具磨损区域的形状类似抛物线,而且可以分为严重磨损的A区域、平行沟槽的B区域两种存在差异的形貌。图3所示为石墨试件和刀具的相对位置。刀尖A区域是实际参与切削加工的刀具区域,该部分刀具切削刃及后刀面所承受的冲击载荷和切削应力都比较大,因此,A区域刀具磨损也比较严重;刀尖B区域实际参与切削加工过程的程度有限,该部分刀具的主要作用是修整已加工表面,刀具后刀面与试件之间的接触方式主要是滑动摩擦,在切削加工过程中产生的一些硬质颗粒难免会进入滑动摩擦副,从而对B区域刀具后刀面产生“划擦” 作用,因此,B区域刀具出现平行沟槽磨损现象。
从PCD刀具的磨损形貌来看,PCD刀具的磨损形式之一是磨粒磨损。最初的后刀面磨损是由各向同性热解石墨中的球形硬颗粒碳、夹杂的硬质颗粒引起的磨损。随着切削距离的增加,后刀面上磨损更严重。这导致刀具后角减小,后角减小增加了摩擦阻力。另外,PCD材料烧结时所用的钴等金属结合剂也因为脆性断裂而失去其应有的作用,金刚石微颗粒就会脱离刀具表面［２２－２３］。 在交变载荷和交变应力的综合作用下,这些硬质颗粒在已加工表面和PCD刀具后刀面之间滚擦, 并对PCD刀具的后刀面形成“划擦”作用。通过检测,两条相邻沟槽之间的距离为9~12μm,结合PCD刀具中金刚石微颗粒粒度(10μm)可以看出,两者大小基本一致。因此,由磨损区域两条相邻平行沟槽的间距与金刚石微颗粒粒度的关系可知,金刚石微颗粒对PCD刀具后刀面的“划擦”作用是形成平行沟槽磨损形貌的主要原因。随着金刚石微颗粒的持续脱落,后刀面将产生更剧烈的磨损。
各向同性热解石墨的主要结构单元为球形颗粒状碳结构,由于球形颗粒状碳结构内部材料致密、石墨化程度低以及球形颗粒碳结构的尺寸较小等因素,导致球形颗粒的硬度比较高［８］。因此, 石墨材料中的球形颗粒碳、夹杂的硬质颗粒也是造成PCD刀具后刀面平行沟槽磨损形貌的原因之一。硬质合金刀具后刀面平行沟槽状磨损形貌主要由夹杂的硬质颗粒、颗粒状切屑等硬质点造成。由于这些硬质点的尺寸大小不一,故形成的两平行沟槽的间距变化也比较大。
为进一步研究PCD刀具的磨损机理,采用能谱仪(EDS)对刀具后刀面的表面化学元素进行分析。PCD刀具表面能谱分析的检测位置如图4a所示,其中,1点为刀具基体即刀具基体,2点为B区域即刀具平行沟槽磨损区域,3点为A区域即刀具表面产生严重磨损区域。图4b为图4a中第2点处的检测结果。
结合能谱仪对PCD刀具后刀面的表面化学元素分析结果,PCD刀具表面C、O、Co、W四种化学元素的质量分数变化情况见表3。
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从表3可以看出,PCD刀具磨损前后C、O元素含量有所增加,Co、W元素含量有所减少。化学元素含量的变化表明PCD刀具在切削各向同性热解石墨的过程中发生了氧化磨损。切削速度为100m/min左右时,切削温度高达500℃,而且切削温度与切削速度成线性关系［１４］。PCD刀具后刀面磨损区域和切削刃区域的温度则会更高。 由于温度的升高,PCD刀具表面可能逐渐发生一系列氧化反应,如金属钴与氧气发生氧化反应生成氧化钴;金刚石颗粒与氧气发生氧化反应生成一氧化碳和二氧化碳;一氧化碳和金刚石颗粒发生氧化反应生成二氧化碳和石墨。其中对PCD刀具磨损影响最严重的是金属钴与氧气的氧化反应,金属钴元素在PCD刀具材料中充当结合剂的作用,由于氧化反应造成金属钴元素的流失,进而导致PCD刀具中金刚石微颗粒的大量脱落,刀具磨损也会更加剧烈。上述一系列氧化反应的化学反应式如下:
2.2刀具磨损规律
为了研究PCD刀具磨损规律,对刀具磨损区域进行了检测。图5a为PCD刀具后刀面磨损带长度d和宽度B的测量示意图。图5b、图5c所示为整个切削过程中PCD刀具后刀面磨损带的变化情况。从刀具磨损带的宽度来看,刀具磨损速度变化趋势较稳定,且磨损速度一直减小。而从刀具磨损带的长度来看,切削初期,PCD刀具磨损量急剧增大,切削距离s=1200m时进入稳定磨损阶段。从图5b、图5c可以看出,切削距离达到4800m之后,刀具磨损速度开始明显加快, 即PCD刀具磨损进入急剧磨损阶段。
随着切削距离的增加,后刀面上一部分A区域逐渐被石墨切屑所覆盖。 当切削距离达到5800m时,切屑的覆盖区域已经接近切削刃,而且之前出现在磨损区域中较深的沟槽内也开始逐渐出现石墨覆盖现象。另外,平行沟槽磨损区域也开始变得模糊,有一部分平行沟槽已经完全消失。后刀面的磨损情况如图6a所示。切削刃出现了连续微崩刃式的破损,而且微破损区域已经扩展到了前刀面上,如图6b所示。在PCD刀具施加的切削力的作用下,各向同性热解石墨材料以解理、崩碎形成小碎块的形式脱离试件,在已加工表面上形成不同大小和深度的凹坑,进而导致刀具和试件之间的接触不连续,即切削过程中存在着“空切”阶段,而且各向同性热解石墨材料内部存在的气孔、裂纹等组织缺陷也会进一步造成切削过程的非连续性［６－７，９］。因此,在切削加工过程中交变载荷和交变应力的综合作用下,PCD刀具切削刃就会产生微裂纹,并在加工过程中逐渐扩展,最终导致PCD刀具崩刃。另外,切削加工系统的颤振以及切削参数选择不当也可能是导致刀具崩刃的重要因素。
切屑形状的变化与刀具的磨损过程紧密相关。为进一步研究刀具的磨损机理,对切削过程中的切屑形状进行了检测。各向同性热解石墨的切屑为颗粒状,且随切削距离的增加,切屑尺寸逐渐增大。切削距离分别为100m和900m时的各向同性热解石墨切屑形态如图7所示。可以看出,当s=100m时,各向同性热解石墨切屑的最大对角尺寸约70~95μm;当s=900m时,各向同性热解石墨切屑的最大对角尺寸约200~ 250μm。当s=100m时,刀具具有较好的锋利性,切削时材料的变形区域相对较小,因此,产生的切屑尺寸较小;当s=900m时,刀具磨损较严重,刀具与材料的接触面积较大,切削过程中材料的变形区域较大,导致产生的切屑尺寸较大。
各向同性热解石墨主要结构单元为球形颗粒状碳结构,在沉积过程中就会因为相互搭接而形成一定孔隙(孔隙内分布着片状或者带状的石墨晶体)。石墨晶体是六角环形网格堆积而成的层状结构,层与层之间的结合力很弱。因此,石墨与后刀面摩擦的过程中,石墨晶体容易发生层间解离,形成碎断的石墨鳞片并黏附在刀具后刀面的磨损区域上［２］。这也解释了C元素参与上述一系列氧化反应后质量反而增加的原因,O元素的质量分数则由于钴、钨等元素的减少而相应地增加。为了验证切削过程中发生了石墨转移现象, 采用拉曼光谱(HORIBA,LabRAM HR800)对刀具磨损区域表面存在的化合物进行分析。结果如图8所示,石墨峰的出现证明了PCD刀具后刀面磨损区域石墨的存在。
2.3加工表面质量
切削距离不同时的各向同性热解石墨加工表面形貌如图9所示。当s=100m时即切削初期, PCD刀具切削刃相对锋利,加工表面质量好,已加工表面平滑且凹坑深度小。当s=600m时,刀具磨损愈加严重而且此时石墨转移不充分,加工表面质量差,表面出现较大的凹坑。 当s= 1500m时,石墨切屑在PCD刀具后刀面达到了充分黏附,一方面延缓了刀具磨损,另一方面改变了刀具与试件之间的摩擦性质,加工表面质量有所改善。
为进一步检测加工表面质量,对石墨表面轮廓及表面粗糙度进行了分析。切削距离分别为600m和1950m时,PCD刀具加工得到的各向同性热解石墨试件表面微观形貌如图10所示。
选取图10中A点为测量起点,B点为测量终点,图10b所示为A、B两点连线的表面轮廓曲线。从图10b可以观察到,s=600m时,PCD刀具的加工表面分布着较大的凹坑和凸峰,起伏范围也比较大,加工表面的最大高度差为105μm; s=1950m时,PCD刀具的加工表面质量明显变好,加工表面的最大高度差为20.15μm,无论是凹坑的深度还是凸峰的高度相比s=600m时的加工表面都要小且分布比较均匀。
加工表面粗糙度Ra与PCD刀具切削距离的关系如图11所示。切削距离小于600m时,已加工表面粗糙度急剧上升,并在切削距离为600 m时达到了最大值1.7μm,随后已加工表面粗糙度减小,当切削距离大于1200m时,表面粗糙度呈现出波浪式变化趋势,上下变化的浮动值约0.4μm,表明PCD刀具具有良好的切削稳定性。
切削初期,PCD刀具磨损非常快,导致表面粗糙度Ra急剧增大。随着切削距离的增加,石墨切屑开始黏附堆积在PCD刀具的磨损区域。 当s>600m时,滑动摩擦副关系由原来的PCD刀具与石墨之间的摩擦变为石墨与石墨之间的摩擦,摩擦因数逐渐减小,已加工表面粗糙度也会相应地减小。但是,石墨切屑在PCD刀具磨损区域的堆积并不是十分牢固,在切削加工过程中还会不断地从PCD刀具上破损脱落,与此同时,新产生的石墨切屑还会在磨损区域再次堆积。 当s>1200m时,石墨切屑在PCD刀具磨损区域的黏附堆积是一个动态变化过程,即堆积—破损脱落—再堆积,这也是导致已加工表面粗糙度呈现波浪式变化的原因。
3结论
(1)PCD刀具切削各向同性热解石墨材料时刀具磨损主要发生在后刀面上,磨损区域分为平行沟槽和严重破损两种存在差异的磨损形貌,相邻两沟槽之间的距离与PCD刀具材料中金刚石微颗粒的粒度相当,约9~12μm,磨损形式是磨粒磨损和氧化磨损。硬质合金刀具磨损非常快, 作为各向同性热解石墨材料的切削刀具具有较大的局限性。
(2)随着切削距离的增加,PCD刀具磨损区域的形状发生了明显变化,由抛物线向长方形演变。切削过程中还出现了石墨切屑在刀具磨损区域的堆积和PCD刀具切削刃崩刃现象。
(3)切削初期,已加工表面粗糙度值急剧增大,并在s=600m时达到最大值1.7μm。随后已加工表面粗糙度值减小并呈波浪式变化,这主要是因为石墨切屑在PCD刀具磨损区域的动态黏附堆积改变了刀具与已加工表面之间的接触状态。
摘要：针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用聚晶金刚石(PCD)刀具进行了切削加工试验。研究了切削过程中PCD刀具的磨损形式、磨损规律以及刀具磨损对表面加工质量的影响。试验结果表明:PCD刀具磨损主要发生在后刀面上,磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。磨损区域可以分为平行沟槽和严重磨损两种形貌。初始磨损阶段,磨损带长度急剧增大,并在切削1200m后进入正常磨损阶段。切削过程中还出现了石墨切屑在磨损区域的黏附堆积和刀具崩刃现象。切削初期,随着切削距离的增大,加工表面粗糙度值急剧增大,切削距离为600m时表面粗糙度达到最大值1.7μm。
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