導語：如何才能寫好一篇游戲昵稱，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、死亡復笙、坐在墳前可勁鬧、破天戰魂、獨尊、寵妃、風莫羽、神戰天下、霸星天逆、餤紫銫、潮流風范、為邇獨戰天下、戰天弒神、獨傲風云、怒狙之神、離影、滅絕蒼生、龍騰神話、龍云霸主、打小是祖宗、冷酷至尊、魔帝殤邪、來世路兄弟陪、咕蔱狂魔、冷酷的云、戰天弒魔、洛冥炫、傲戰八方、比牛比還牛比、蓋世仙女、戰逆天、絕殺蒼雷、冷面郎君、殘殤、祁蒼邪、亂世重生、殤之榮耀、傷城離歌、無泣之魂、帝王傲世、血戰狂龍、嗜月、冷酷的男子、斬風御影、血屠殺手、夢戰蒼穹、裂風狂龍、瘋狂魔龍、滅神轟仙、戀之狂戰、逍遙戰狂、獨霸天下、風雨ㄩ英雄、御擎云、傲斗凌天、塵世孤行、滅世絕震。

2、早上吃雞、中午吃雞、晚上吃雞、天天吃雞、聽說四黑能超神、傳說四黑能超神、道聽四黑能超神、途說四黑能超神、爺灬不可一世、爺灬流芳百世、爺灬誰與爭鋒、爺灬傲視群雄、滄桑容顏、憔悴的心、受創的殤、完美的夢、噬月、鬼幽、吻火、弒魂、中國好兄弟、中國好搭檔、中國好基友、中國好手足、℡冷笑月、℡寒幽龍、℡雪無情、℡瀟天城、三月春雨、三月舊夢、三月晴天、三月正暖、噬月、鬼幽、吻火、弒魂、幻仙、幻魔、幻神、幻魂、三歲就很酷、三、就很拽、三歲就很萌、三歲就很帥、依然瀟灑、依然風流、依然單生、依然如夢、孤城落月、孤城落日、孤城落葉、孤城落英、涼海i、涼夢i、涼憶i、涼嶼i、醉戀紅塵、醉落紅塵、醉夢紅塵、醉念紅塵、溫暖孒夏日、釋懷孒秋色、回憶孒春美、忘卻孒冬雪、走，看星星去、好，看星星去。

（來源：文章屋網 ）

篇2

2、For gentleman--為君傾

3、Night, Weiyang--夜色丶未央

4、Hold the throne--穩握王權

5、People offer flowers--借花獻人

6、Old building roof（舊樓天臺）

7、Life lies（一生的謊言）

8、New feelings（半舊情懷）

9、Paris boy（巴黎少年）

篇3

關鍵詞：有機合成 逆合成分析 切斷 官能團

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）05（a）-0112-02

1824年，德國化學家魏勒（Wohler）在蒸發氰酸銨的水溶液時，意外地得到了一種白色晶體―尿素。這是第一個人工合成的有機化合物，開創了有機化合物人工合成的新紀元。有機合成是一個富有創造性的領域，它不僅要合成自然界含量稀少的有用化合物，也要合成自然界不存在的、新的有意義的化合物。有機合成的基石是各種類型的有機反應以及組合這些有機反應以獲得目標化合物的合成設計及策略。

有機合成是有機化學的中心，有機合成的教學貫穿于整個有機化學課程的教學過程中，也是有機化學課程的教學目的所在。在講解各類有機化合物的制備時，其實就是進行有機合成，只不過這類合成比較簡單，通常一眼就可以看出由什么原料來制備，由原料到產物所經反應步驟也不會太長。但對于復雜有機化合物分子的合成，特別是那些具有特殊結構的新物質的合成，就很難看出由哪些原料，經過什么反應來制備。這就必須從所要合成產物的分子結構著手，通過逆推得到簡單的起始原料，即“逆合成分析”[1]。逆合成分析于20世紀60年代由哈佛大學教授科瑞（E.J.Corey）提出的[2]，該法是針對目標分子（target molecule，簡寫為TM），通過化學鍵切斷（disconnection，簡寫為dis，在反應式中，切斷用波紋線表示）的方法得到目標分子的前體，這些前體用已知的反應可重新生成目標分子。上述過程反復進行，直至前體為簡單的起始原料（start molecule，簡寫為SM）。逆合成分析用雙線箭頭“”表示。將逆合成分析逆轉，加上試劑、條件并作適當修改，即得合成設計方案（圖1）。

由此可見，逆合成分析的關鍵是如何進行化學鍵的切斷。因為任何有機化合物分子，特別是復雜的有機化合物分子中都含有很多化學鍵，切斷時，確定如何把它分割成更小的部分以及應當打破哪一個化學鍵是極其重要的。一個好的切斷應同時滿足三點：（1）有合適的反應機理，即切斷后所得的分子碎片（正、負離子或自由基）有對應的合成等價物。（2）最大可能的簡化。（3）給出認可的原料。除烷烴外，一般有機化合物都含有官能團，目標分子中的官能團是確定切斷位置的最好方法。在逆合成分析的過程中，有時需要進行官能團的轉換（functional group interconversion，簡寫為FGI，由一種官能團轉換成另一種或幾種官能團，包括官能團的引入和官能團的消除）來達到實現好的切斷的目的[3]。筆者根據多年的教學經驗，總結了含不同官能團化合物的逆合成策略，并運用實例加以闡明，以期學生能運用逆合成分析的方法去進行合成設計，在進行合成設計的過程中增強運用各種有機化學反應的能力和技巧。

1 含一個官能團化合物的切斷

對于單官能團化合物通常在官能團旁或附近切斷。這里需要強調的是：醇是有機合成的重要中間體，醇可通過簡單的反應轉變成含其他官能團的各簇化合物（圖2），而各種結構的醇本身很容易通過格利雅（Grignard）試劑或烷基鋰試劑與含羰基化合物的親核加成或與環氧化合物的開環反應來合成。因此，對于只含一個官能團化合物的合成，在可能的情況下我們可以先把它通過FGI，轉變為醇的合成（例1）。

例1 如何用苯和不超過兩個碳的化合物合成（TM 1）

逆合成分析如圖3。

分析：（1）官能團轉換，把酯基轉變為相應的醇，使合成大為簡化。（2）該步的切斷是利用對稱的二級醇可以通過Grignard試劑與甲酸酯反應來制備。（3）鹵代烴與金屬鎂反應可制備Grignard試劑。（4）又是官能團轉換，鹵代烴的合成轉變成醇的合成。（5）環氧乙烷與Grignard試劑反應可以制備多兩個碳的伯醇。（6）苯通過溴代，再與鎂反應，很容易制備苯基溴化鎂。因此，制備TM 1所使用的原料有：苯，環氧乙烷，甲酸甲酯，乙酸。（無機試劑略去）

2 含兩個官能團化合物的切斷

由于篇幅所限，這里我們只考慮含碳的官能團。根據兩個官能團的位置關系，又可分為以下幾種。

2.1 1，2-雙官能團化合物的切斷

1，2-雙官能團化合物常見的有α-氰醇、α-羥基酸、α-羰基酸、α-羥基酮、1，2-二醇、1，2-二酮等。在進行逆合成分析時，通常將接有官能團的兩個碳原子之間的鍵切斷。該類切斷運用的反應有醛酮和HCN的親核加成、苯偶姻（Benzoin）縮合反應、酮或酯的雙分子還原、烯烴的部分氧化、環氧化合物的開環等。

2.2 1，3-雙官能團化合物的切斷

1，3-雙官能團化合物常見的有β-羥基醛（酮、酸、酯）、β-羰基酯、1，3-二酮以及α，β-不飽和羰基化合物等。這些化合物可以通過α，β-之間的碳碳鍵的切斷得到合理的合成等價物。它們的正向合成反應主要包括羥醛（Aldol）縮合、克萊森（Claisen）酯縮合、迪克曼（Deckmann）酯縮合、酮酯縮合、瑞弗馬斯基（Reformatsky）反應、烯胺的酰化、活性亞甲基化合物的酰化等。

2.3 1，4-雙官能團化合物的切斷

1，4-雙官能團化合物有γ-羰基酸（酯）、1，4-二酮等，逆合成分析主要在中間鍵斷開。乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等含活性亞甲基的化合物以及酰胺與α-鹵代羰基化合物的反應是制備1，4-雙官能團化合物的重要方法。

2.4 1，5-雙官能團化合物的切斷

典型的1，5-雙官能團化合物有1，5-二酮、1，5-酮酸、1，5-酮酯以及1，5-二酸，這類化合物可以對兩個中間鍵之一進行逆向切斷。含有活潑氫的化合物（如乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯等）與α，β-不飽和羰基化合物進行的邁克爾（Michael）加成反應是構建該類分子骨架的重要反應。

2.5 1，6-雙官能團化合物的切斷

1，6-雙官能團化合物的變換常使1，6位逆向連接得到環己烯或其衍生物，因此環己烯及其衍生物的氧化是制備1，6-雙官能團化合物，尤其是1，6-二羰基化合物的常用反應，而環己烯及其衍生物可以由狄爾斯-阿德爾（Diels-Alder）反應得到。

綜上所述，對于雙官能團化合物的合成，根據兩個官能團的位置關系，我們有不同的合成策略。若所要合成的目標分子含有兩個以上的官能團，此時不同的官能團之間將有不同的位置關系，那么在進行逆合成切斷時，總是本著最大程度簡化目標分子的原則進行分析（例2）。

例2：合成目標分子

（TM 2）

逆合成分析如圖4。

分析：在目標分子TM 2里，共有四個官能團：三個酯基，一個羰基，它們的位置關系有1，3-位，1，4-位和1，5-位。經過分析，首先考慮1，3-雙官能團的切斷，對應的正向反應是迪克曼酯縮合；得到的前體A再經過1，5-雙官能團切斷進一步簡化得前體B，此步利用的反應是邁克爾加成；前體B經1，4-雙官能團切斷得最終的簡單的原料，利用的反應是丙二酸二乙酯的活性亞甲基與α-溴代酯的反應。

有機分子骨架構建、官能團的引入和轉換以及反應的立體化學控制是有機合成中的三個方面的任務，其中有機分子骨架的構建，通常是碳碳鍵的構建是最基礎的有機合成工作。本文主要介紹利用目標分子中官能團及官能團之間的位置關系對有機化合物進行碳碳鍵的構建的逆合成策略，并總結了實現這些策略所需運用的基本有機反應。當然，學生要想熟練運用這些逆合成策略，除了需要熟練掌握基本有機反應外，還需要加強練習，在不斷練習的基礎上總結經驗，最終做到“胸有成竹”。

參考文獻

[1] 巨勇，趙國輝，席嬋娟.有機合成化學與路線設計[M].清華大學出版社，2002.

篇4

【關鍵詞】管徑;流量;流速;壓力損失

前 言

在不改變工程設計者意圖的前提下，在工程圖紙會審之前通過模擬吉林長嶺氣田天然氣開發過程中的全廠熱力系統中三臺蒸汽鍋爐出口低壓飽和蒸汽系統投產為例來檢驗工藝流程的實用性、科學性和經濟性，并以此來優化其工藝流程并且達到工程經濟投資的目的。

1、全廠熱力系統工程簡介

1.1長嶺1號氣田地面工程二期工程全廠熱力系統是在一期工程的基礎上新增一臺蒸汽鍋爐和蒸汽管網。一期工程已建兩臺蒸汽鍋爐，設計者意圖為兩臺蒸汽鍋爐一用一備相互切換投用，二期工程擴建為三臺蒸汽鍋爐，建成投產之后設計者意圖為三臺蒸汽鍋爐兩用一備相互切換投用。

1.2二期工程全廠熱力系統低壓飽和蒸汽管網工作流程：

備注：（1）流程圖出自長嶺1號氣田地面工程二期工程施工圖熱-4169（3200單元Ⅱ鍋爐房）。（2）上圖虛線部分為新建管線，實線部分為已建管線。（3）二期工程全廠熱力系統低壓飽和蒸汽管網流程中新建控制閥4#位于低點（虛線部分）位置，故原設計中需安裝新建兩套疏水閥組。（4）換熱機組為全場采暖分季節使用，保證主蒸汽系統DN300一直處于工作狀態。

2、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案1

取消蒸汽管線低點新建控制閥4#及兩套蒸汽閥組。

3、低壓飽和蒸汽系統投產模擬論證

3.1第一種情況：三臺鍋爐一用兩備投用；

（1）新建1#蒸汽鍋爐投產，新建控制閥4#關閉，新建疏水閥組1開啟并一直處于疏水排污狀態；當換熱機組需要工作時，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。

（2）已建2#或者3#蒸汽鍋爐投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。

3.2第二種情況：三臺鍋爐兩用一備投用；

（1）新建1#蒸汽鍋爐和其余任何一臺已建蒸汽鍋爐同時投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。

（2）已建蒸汽鍋爐2#、3#同時投產，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。

3.3第三種情況：三臺鍋爐同時投用；

三臺鍋爐同時投用時，新建控制閥4#開啟，兩套疏水閥組同時處于疏水排污狀態。

結論：當任何一臺鍋爐投產使用時均因新建控制閥4#位于低點而導致疏水閥組處于開啟排污狀態，如將新建控制閥4#取消，蒸汽系統就因不存在低點而不需要設置疏水閥組而不影響整體系統功能性要求，這樣可降低室外排污管線冬季受凍的風險，解除生產單位對于控制閥4#的操作使用，減少了工藝安裝工作量。

4、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案2

將新建蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線直接接至系統，管徑由DN250 改變為DN300，如下圖所示：

5、低壓飽和蒸汽系統投產模擬論證

由于新建1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線與系統碰頭點位于鍋爐房室外系統管架之上，將1#蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管線匯入鍋爐房室內一期工程已建兩臺蒸汽鍋爐低壓飽和蒸汽管道可減少安裝DN250管道45米。

在設計者計算的基礎上我們可知：DN300主蒸汽管道已滿足其余工藝裝置區對于低壓飽和蒸汽流量的要求，但是一期工程DN250的管道內徑僅僅能夠保證兩臺蒸汽鍋爐一用一備的投用狀態，在蒸汽流量上不能滿足二期工程的需求，故在設計者原管道內徑計算的基礎上更換一期工程已建管道25米DN250為DN300即可保證二期工程蒸汽流量的要求，具體依據為《GB50316-2000工業金屬管道設計規范》中的管徑確定及壓力損失一章節：

除有特殊要求外，設定平均流速并按照以下公式初算內徑，再根據設計規定的管子系列調整為實際內徑，最后復合實際平均流速。

Di=0.0188[Wo/vρ]0.5

Di――管子內徑（m）

Wo――質量流量（Kg/h）

v――平均流速（m/s）

ρ――流體密度（Kg/m3）

由以上計算公式可知：管徑Di僅僅和質量流量Wo有正比關系，原設計中主蒸汽系統DN300的管徑是可以滿足三臺鍋爐兩用一備的投用狀態的，另外系統管道長度縮減，又降低了系統管道壓力損失ΔP。

6、低壓飽和蒸汽系統工藝流程優化方案實施

長嶺1號氣田地面工程二期工程為固定總價合同包干形式，按照以上方案工藝流程優化之后，施工單位減少了工藝安裝工作量，實現工程管理的經濟投資目標。

7、結 論

如何通過模擬系統投產的辦法來優化工藝流程，通過此例論證做如下總結：

7.1必須以工程經濟投資為目標。

7.2找準優化工藝流程的切入點，在不改變原設計計算的前提下大膽提出自己的想法。

7.3徹底掌握裝置系統工作流程，熟悉其每一個管道組成件的使用功能。

7.4多渠道了解設計者設計理念，多與設計人員溝通。

7.5盡可能了解本工程所涉及到的設計規范，優化工藝流程做到有理有據。

參考文獻

篇5

對于羅馬斗獸場、米蘭大教堂和盧浮宮，對于那些已成為豐碑的建筑，看到艾琳的作品，我們才意識到自己從未像她一樣剖開建筑的表面深入探尋其內里，也無法從這些建筑已被高度符號化的形象中體會到任何戲劇性的意味。

為了留下一個永恒經典的注視，艾琳將這些建筑從語境中抽出，只留存形制、結構和空間特征，使之兼有超越真實與超現實主義的特質。為作品灌入令人炫目的沖擊力。

羅馬、米蘭、都靈、佩薩羅、紐約、布宜諾斯艾利斯、倫敦、巴黎、北京和上海，這些城市的標志性建筑如今都已成為旅游景觀。艾琳抹掉了背景中的城市，通過世人司空見慣的角度展現了肉眼無法看到的細節，從而令這些建筑有了不同尋常的新維度，場景和細節就這樣成為艾琳作品中毋庸置疑的標志。

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作者：加措活佛

篇6

關鍵詞：路橋工程；水泥混凝土；路面斷板；形成原因；預防措施

對于在氣溫較高的環境下施工的路橋工程來講，其在對水泥混凝土路面進行施工時必須要采取一定的技術措施來進行施工。如若不然，就會使剛剛完成施工的水泥混凝土里面出現斷板情況，嚴重時甚至會發生連續斷板情況。本文先介紹了什么是水泥混凝土的路面斷板，繼而對其的產生原因進行了分析，最后介紹了預防水泥混凝土路面出現斷板情況的有效措施。

一、什么水泥混凝土路面的路面斷板情況

我們常說的水泥混凝土路面斷板情況就是指水泥混凝土路面在正常的使用與修建過程中，因為板內應力超過混凝土的強度而引發了斷板或者角隅折斷裂縫，這些斷板往往會貫穿于混凝土面板的整個厚度之中，并且其方向呈現不規則的特點。他們把水泥混凝土面板分成了兩塊或者兩塊以上，嚴重的破壞了路面的結構完整性，增加不必要的維修費用。導致水泥混凝土路面出現斷板的原因有很多，下面就對其進行詳細的介紹。

二、導致水泥混凝土路面出現斷板問題的主要原因

當前，通過對水泥混凝土路面的斷板問題的不斷研究我們發現，導致其出現斷板問題的主要原因有以下幾個方面：

首先，基層表面平整度較差、材料濕度與實際情況的要求不相符。基層表面的平整度較差會使路面的厚度不一致。這樣情況會使基層和表面的摩阻力增加，致使路面的薄弱處因應力過大而導致開裂；基層材料過于干燥會使其自動的吸收滴層混凝土的水分，致使混凝土的抗彎抗拉強度降低，出現開裂現象。

其次，氣溫條件的影響。根據相關的施工規定開展施工：路橋工程的水泥混凝土路面的施工必須要避開氣溫過高的中午，其施工要在氣溫較低的時段中進行，例如夜間或者清晨。此外，規定中還對一些特殊情況進行了規定：當混凝土拌合物的溫度達到了30°C——35°C時，混凝土板的施工必須要依照夏季的施工規定開展。因為混凝土在進行水化反應時，會產生一定的熱量，而在高溫的條件下，則會加劇熱量的產生，是混凝土的內部產生較大的應力，致使其路面出現不規則的裂縫和斷板現象。

第三，干縮裂縫和冷縮裂縫。干縮裂縫就是混凝土在硬化的過程中，漸漸失去水分，是自身發生自由的收縮。在路橋工程中，水泥混凝土路面施工結束后，沒有對新澆筑的混凝土采取有效地避日措施，致使其表面的蒸發量過大，引發混凝土面板的表面迅速失水從而引發干縮裂縫現象。冷縮裂縫與一般的材料一樣，混凝土也具有熱脹冷縮的特點。在施工過程中，因為人為的原因致使溫差增大而表面迅速收縮所產生的拉應力會使路面出現斷板現象。

第四，切縫不及時。在高溫條件下施工且又存在覆蓋升溫的現象的情況下，施工人員就必須要有意識的加強觀察，提早進行切縫工作，保證混凝土內部的拉應力能夠釋放在切縫端。一般來說，水泥混凝土路面施工都必須要采用真空吸水的施工工藝，在高溫環境下施工，則需要添加緩凝劑。在正常情況下，施工要在下午這樣氣溫較為穩定的時候展開。在板面成活之后，高溫環境下經過16　——18個小時之后進行切縫工作。如果不得不在高溫環境下進行施工，例如在上午施工，那么在經過一中午的高溫影響后，混凝土就會較快的形成滿足切縫工作的強度，因此在這個時候施工人員就必須要強化觀察，一旦條件允許，就要及時的進行切縫工作，避免其因為切縫不及時而出現斷板問題。

第五，在使用的過程中出現的一些情況也會導致路面斷板問題。例如，早期設計不合理，脫離了實際。在進行設計時，由于缺乏經驗，導致混凝土面板的厚度過薄，板塊的尺寸劃分不能夠滿足實際需要等。此外，基層施工的質量較差，強度不均勻以及缺乏對濕軟路基的有效處理等，都會導致水泥混凝土路面出現斷板問題。

三、預防出現斷板現象的有效措施

通過上文我們可以發現，造成水泥路面出現斷板問題的原因是各種各樣的，因此，要想有效地防止斷板問題的出現，就必須要針對這些原因采取有效地防止措施：

（一）優化結構組合設計，預防斷板現象的發生

對于水泥混凝土路面來講，其在使用過程中會因為設計的不合理和超負載的原因導致其出現斷板問題。因此，為了能夠有效的防止斷板現象的出現，就必須要優化結構設計和排水設計。對于結構設計來講，其必須要重點考慮路面基層可能會對水泥混凝土面板造成的影響，路面基層的強度和剛度不但要達標，其水穩性和平整度也必須要符合相關的要求。因此，只有水穩性符合要求才能夠有效地避免產生唧泥，防止因唧泥的產生而對基礎造成破壞，同時良好的水穩性能夠為水泥混凝土面板提供更加良好的支持。此外，良好的平整度能夠使面板均勻受力，有效地減少斷板的現象。

（二）施工過程中對斷板現象的防止

在施工的過程中，要想有效地預防斷板現象，首先要對水泥混凝土的混合料的配比進行嚴格的控制，要避免出現水泥和水的重量比過大或者混合料出現離析的情況，以此來保證混合料的強度。其次，要嚴格的控制溫差，做好避日措施，避免出現干縮裂縫或者冷縮裂縫的現象。第三，施工單位必要安排專人進行切縫觀察工作，如果混凝土的強度一旦達到切縫的標準就要及時的進行切縫作業。第四，要避免在高溫的環境下施工，如果是不能夠避免在高溫環境中施工，施工單位就必須要嚴格按照夏季施工的相關規定開展施工工作，此時應更加注意切縫工作。

（三）使用過程中對斷板現象的預防

路橋工程在使用的過程中，會因為超載、地面滲入等情況使水泥混凝土路面出現裂縫，繼而形成唧泥產生斷板。因此，為了避免道路橋梁在使用過程中出現斷板問題，就必須要嚴格的控制荷載，避免出現超荷載現象，同時要及時開展灌縫工作，保證地面水不會從縫隙中進入路面的內部結構中。

結束語：

總而言之，在路橋工程施工過程中，要想有效地防治水泥混凝土路面出現斷板現象，就必須要先了解造成斷板現象的原因，而后采取有效的措施，例如避免在高溫條件下施工，加強對已完成路面的管理，控制其失水的速度，通過噴灑養護劑的形式來防治裂縫的出現，要安排專人觀察路面的強度，及時的開展切縫作業。此外，還要加強對使用過程的管理，避免出現超荷載現象，同時還要及時開展灌縫工作。只有這樣才能夠有有效的防治路面斷板現象。

參考文獻：

[1]　宋國君，王彩云. 論述新建水泥混凝土路面斷板的原因[J].　中小企業管理與科技（上旬刊）.　2011（04）

[2]　劉義國，郝桂芝. 防治新建水泥混凝土路面產生裂縫的養護措施[J].　中小企業管理與科技（下旬刊）.　2009（11）

[3]　單軍，陸紅艷. 淺析新建水泥混凝土路面產生斷板的原因[J].　中小企業管理與科技（下旬刊）.　2010（07）

篇7

關鍵詞：污水處理廠 優化污泥處理 污泥特性

1　引言

水環境是生態環境系統能否良性循環、發展的制約因素之一，改善和保護水環境是保護整體環境的前提。改善和保護水環境首先要對生活污水和工業廢水進行治理，然而在污水處理過程中污染物一部分被微生物降解成水和二氧化碳，一部分以污泥的形式存在。這種污泥中含有有機物、重金屬、病原菌等，若處理不當很容易造成對環境的二次污染，使污水處理廠不能充分發揮其功能。另外，污泥處理和處置費用在整個污水處理廠處理費用中占到40%左右。可見，無論在污染控制上還是在運行費用上，污泥處理和處置都起到舉足輕重的作用。因此，對污泥處理系統的研究具有重要意義。

污泥的處理和處置主要有減量化、穩定化、資源化。城市污水處理廠污泥的穩定化技術主要有厭氧消化、好氧消化、污泥堆肥以及污泥焚燒等。污泥濃縮、脫水以及焚燒是污泥減容的主要技術。填埋、焚燒、作農肥、投海和制造建筑材料等是目前污泥處置和綜合利用的主要途徑。

一些較發達國家的污水污泥處理已經比較完善，如德國，其污水處理已經進展到除磷脫氮的普及階段，污泥處理在普及脫水階段的基礎上，開始步入污泥烘干階段。污泥基本上都經過濃縮、消化、脫水處理，污泥消化產生的沼氣普遍用于發電。為防止污泥對農作物生長的不良影響以及二次污染，德國已經不準將污泥用于農田。在日本，污泥處理工藝比較先進，主要工藝流程有：

（1） 濃縮脫水焚燒；

（2） 濃縮消化脫水焚燒；

（3） 濃縮消化脫水。

該三種處理工藝占日本全部污泥處理的70%以上，可見，日本污泥最終處置已以污泥焚燒為主導工藝（目前占60%以上）。

近十年來，我國城市污水處理有了較大的發展，全國已建成400多座城市污水處理廠，城市污水處理率34%以上，全國已建成的污水處理廠中采用污泥中溫消化的污水處理廠約占25%，采用污泥濃縮脫水的污水處理廠約占60%，另外還有小部分采用好氧消化和污泥自然干化處理。我國城市污水處理廠污泥處理起步較晚，在國家“七五”、“八五”、“九五”科技攻關中，對污泥處理和處置做了大量的研究工作（以天津為主要科研基地），使我國的污泥處理技術得到了一定程度提高，但與國外先進國家相比，污泥處理和處置還有一定差距。我國大多數較早建設的污水處理廠沒有完善的污泥處理系統，新建較大型污水處理廠雖然一般都有比較完善的污泥處理工藝，但真正完全投入運行且運行情況良好的還不多，利用污泥消化產生的沼氣發電的更少。究其原因，一方面是我國經濟實力所限，另一方面是我國污泥處理起步較晚，缺乏設計及運行經驗。

目前，我國除了不斷引進、吸收國外先進成熟的污水污泥處理新工藝和新技術外，更為關鍵的是要對我國現有典型的污水處理廠污泥處理系統進行大量研究、測定與分析，從我國國情出發，總結自己的經驗，因地制宜地采用合理的污泥處理工藝、處置方式和設計參數，提高我國污泥的處理和處置水平。本文主要以高碑店污水處理廠污泥處理系統為研究對象，分析在實際測定資料基礎上的初步結果。

2　高碑店污水處理廠現況

高碑店污水處理廠是我國目前最大的二級城市污水處理廠，處理能力為100萬m3／d，分為一期50萬m3／d（Ⅰ系列和Ⅱ系列）和二期50萬m3／d（Ⅲ系列和Ⅳ系列），自1993年建成投產以來，污水處理工藝運行良好，污泥處理系統中的濃縮、二級污泥中溫厭氧消化、脫水也已投入運行。目前，利用沼氣發電也已開始運轉。高碑店污水處理廠現在實際處理污水量最大可達80萬噸／天，污水處理工藝比較典型（A－O及A－A－O），污泥處理系統也比較完善。二期工程工藝（第Ⅲ系列和第Ⅳ系列）為曝氣池前置1／9段缺氧區，第Ⅳ系列還設置了曝氣池內回流，以提高對N的去除率。為了使高碑店污水處理廠處理水資源化再利用工程的順利安全實施以及更好地保護環境，目前正在對高碑店污水處理廠一期工程進行改造，以改善其出水水質，提高N、P的去除率。改造后的一期工程污水處理工藝為倒置型A－A－O工藝，污泥處理工藝也不同于二期工程（其二沉池剩余污泥泵入初沉池，然后與初沉污泥一起進入污泥濃縮池，濃縮后再進行消化和脫水）。為防止二沉池剩余污泥中的磷重新返回到污水中去，改造后的一期工程中二沉池剩余污泥直接單獨進行機械濃縮，初沉池污泥仍進原有濃縮池，同時將濃縮池改造為濃縮酸化池，其上清液作為碳源排入水處理系統。將消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集后進行化學除磷。這樣，高碑店污水處理廠將會有三種不同的污水處理工藝和兩種污泥處理工藝。污泥來自污水，二者相輔相成，污泥的特性及組分必然隨污水處理工藝的不同而有所不同，同時，不同的污泥處理工藝對污水處理效果也有一定影響。因此，對高碑店污水處理廠污水、污泥處理工藝進行總結、研究和分析，并進行必要的實驗，對今后污水處理廠的設計、運行以及老廠的改造具有重要參考和指導意義。

高碑店污水處理廠污泥處理工藝流程如下：

3　研究內容

為了系統的研究高碑店污水處理廠污泥處理系統，以及污水處理系統和污泥處理系統之間的相互影響，在北京市科委支持下，我們與高碑店污水處理廠合作，正在進行城市污水處理廠優化污泥處理系統的研究。研究內容主要有：

（1）對高碑店污水處理廠進水水質進行測定

測定進水水質，包括COD、BOD、N、P以及重金屬如Cu、Cr和Zn等。污泥產生于污水，污泥的成份必然隨污水水質的不同而不同，只有將二者結合起來對污泥進行研究，才會對今后同類污水處理廠的設計與運行具有真正的指導意義。

（2）對高碑店污水處理廠污泥特性及污泥處理單元的運行情況進行分析

測定初沉污泥、混合污泥（混合污泥是指剩余污泥回到初沉池后與初沉池污泥的混合污泥）、二沉剩余活性污泥、濃縮污泥、消化污泥和脫水后污泥的含水率（含固率）、揮發性固體（即有機物含量）、熱值、肥分、大腸桿菌及重金屬含量等；測定污泥處理工藝中各階段污泥中N、P含量，并測定原水及二沉池出水中N、P的含量，分析不同污水處理工藝對N、P的去除情況以及其對污泥性能和污泥處理工藝的影響；高碑店污水處理廠一期工程中消化池的攪拌形式采用沼氣攪拌，二期工程攪拌形式為機械攪拌。通過示蹤劑等方法，分析兩種不同攪拌形式的攪拌效果；測定實際運行條件下的產氣量及CH4含量，考察消化池的運行情況；考察加藥種類、加藥量等與脫水性能的關系。

通過上述測定和研究，探討污泥處理系統的設計參數，了解污水處理系統的不同對污泥處理系統的影響，污泥處理系統的不同對污水處理廠出水的影響，為今后污水處理廠的設計提供技術支持。

4　進展情況和初步結果

該研究從2002年1月份開始，已進行了春、夏、秋、冬四個季度的測定工作和部分污泥脫水性能的試驗。測定內容包括：原水、初沉池出水、二沉池出水水質；污泥處理工藝各階段污泥的常規參數；混合污泥、剩余污泥、消化污泥的脂肪、蛋白質含量；泥餅的熱值、重金屬含量等。其中水區測定的是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ系列，泥區測定的是一期工藝。測定工作主要在高碑店污水處理廠化驗中心進行，污泥脫水性能的研究目前主要在實驗室進行。消化池攪拌效果評價正在準備過程中，整個研究預期在2003年底完成。下面僅對2002年的測定資料進行初步分析。

（1）水質測定初步分析

處理廠

進水

初沉進水

初沉出水II

初沉出水III

初沉出水IV

二沉出水II

二沉出水III

二沉出水IV#

濃縮池上清液

消化池

上清液

脫水機沖洗混合液*

BOD5（mg/L）

106～165

320～1420

130～162

108～149

126～153

8～15

9～15

10～13

600～3900

3160～5950

150～580

COD（mg/L）

220～360

708～2660

210～342

194～300

249～312

35～47

39～48

39～43

770～12500

1460～13500

295～1200

SS

（mg/L）

106～240

600～2570

80～147

91～152

119～253

10～17

8～18

10～17

2100～13100

1600～13500

430～1570

NH3-N（mg/L）

32～40

32～46

36～46

37～48

36～47

2～29

0.7～20

0.4～10

34～75

140～570

20～100

TN

（mg/L）

42～55

60～158

53～57

50～59

50～61

29～40

28～33

28～33

200～1150

530～1070

90～270

TP

（mg/L）

6～9

11～25

6～11

6.5～11

8～10

1.8～6

3.8～6.6

3.7～6.5

20～116

150～360

19～41

注：#：因實際運行調整，所有IV系列有關數據均為冬、春、夏三個季度測定數據（下同）。

*：脫水機沖洗混合液是指脫水濾液和濾布沖洗水的混合液。

表1給出2002年水質測定中主要參數、不同測點的各季平均值的變化范圍。因為高碑店污水處理廠運行過程中存在固體內循環，故出現初沉池進水中各項水質指標遠高于處理廠進水水質指標。分析表中數據可以發現，高碑店污水處理廠進水、濃縮池上清液和消化池上清液變化范圍較大，進水水質夏季好于秋冬季，濃縮池上清液和消化池上清液的變化大的原因尚需進一步研究。但出水水質變化不大，三種不同的水處理工藝出水沒有明顯的差別。II系設有脫氮除磷的功能，但從測定結果看，其除磷效果只稍微優于III、IV系列，而脫氮效果還不如III系列。這主要是因為在測定其間II系列污泥系統的改造還沒有完成，剩余污泥仍然是進入初沉池與初沉污泥一起進入濃縮池，使脫氮除磷的功能就沒有很好地發揮出來。對高碑店污水處理廠進水及二沉出水中的主要重金屬進行測定結果表明，除鎘外其它主要重金屬含量均能滿足《農田灌溉水質標準》中的要求（表略）。

（2）污泥特性初步分析

高碑店污水處理廠混合污泥、二沉剩余污泥、消化污泥及泥餅含水率與其它污水處理廠沒有大的差別（見表2）。初沉污泥有機份含量為45%～60%，剩余污泥有機份含量在50～70%。II系列剩余污泥中的TP略高于III、IV系列。

高碑店污水處理廠污泥有機物中的三項主要成分（脂肪、蛋白及碳水化合物）含量在表3中給出，表中的數據為2002年5、7、8、10、11月份測定的結果。從測定結果可看出，高碑店污水處理廠的污泥屬于高碳水化合物、高蛋白、低脂肪的污泥，這種污泥產氣率偏低。

混合污泥II

混合污泥III

混合污泥IV

剩余污泥II

剩余污泥III

剩余污泥IV

濃縮排泥

一消出泥

二消出泥

泥餅

NH3-N

(mg/L)

50～200

58～124

58～100

0.6～30

0.6～19

0.8～9

85～227

220～317

251～288

／

TN

(mg/L)

270～1330

280～1150

300～1210

131～505

124～305

133～266

400～1770

506～1170

437～1666

／

TP

(mg/L)

130～400

216～312

213～241

41～120

40～78

38～72

176～388

236～309

161～439

／

含水率

（%）

97～97.6

96.9～97.3

96.8～97.3

99.5～99.7

99.6～99.7

99.6～99.7

96.2～97.7

97.1～98.2

96.8～97.5

74～80

有機份

（%）

50～58

43～59

46～60

50～64

51～63

51～65

51～55

40～51

39.4～45.2

52～57

成分

初沉污泥

二沉剩余污泥

濃縮污泥

一消污泥

二消污泥

脂肪 (%)

6.0～12.2

3.2～9.3

3.4～11.3

7.0～11.3

6.8～13.3

蛋白 (%)

35.4～46.1

45.2～82.9

37.2～55.4

39.2～48.6

33.5～51.6

碳水化合物 (%)

34.1～54.4

13.1～50.6

41.1～52.8

40～56.2

35.1～59.7

2002年對高碑店污水處理廠泥餅熱值的測定結果為：濃縮污泥經脫水后熱值為9.83～14.36 MJ／kg，消化后污泥經脫水后泥餅熱值為11.12 MJ／kg，混合污泥（消化污泥與濃縮污泥混合）經脫水后泥餅熱值為10.98～11.91 MJ／kg。可見，泥餅的熱值一般在10 MJ／kg以上，是一般煤的燃燒熱值（30 MJ／kg）的1／3以上，如果將污泥混入煤中作為燃料燃燒將有較大的經濟效益，同時也為城市大量的污泥處理提供了一種變廢為寶的可行方法。

5　小結

由于本課題目前正在進行中，測定數據還不全面，而且在2002年測定時，高碑店污水處理廠一期工程改造還未完成，因此，還需進一步測定數據。通過前一階段的研究，初步得出如下結果：高碑店污水處理廠的污泥屬于高碳水化合物、高蛋白、低脂肪的污泥，這種污泥產氣率偏低。混合污泥有機份含量為45%～60%，剩余污泥有機份含量在50%～70%；泥餅的熱值為9.83～14.36 MJ／kg，是一般煤燃燒熱值的1／3以上，可考慮將其混入煤中作為燃料使用。

篇8

Abstract： Engineering optics， which has strongly technology and practice， is a major curriculum for optical information science and technology. In this paper， the problems arising during the teaching process of engineering optics in college of science in CTGU are analyzed. We discuss the optimization of the contents and the transformation of teaching method. Furthermore， we propose the methods for virtual practical education， which require students to take into practice to improve their ability of practical and also to train their scientific thinking.

關鍵詞： 工程光學；理論教學體系；虛擬實踐教學

Key words： engineering optics；theoretical teaching system；virtual practical education

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）06-0240-03

0 引言

“工程光學”是光信息科學與技術專業一門十分重要的專業課，要求學生不僅從理論上掌握幾何光學和物理光學的基本概念、基本理論和基本思想[1][2]。更重要的是掌握一些相關的實踐技術，為后續的光學檢測，光纖通訊等課程的教學打下基礎。

目前在國內的高校中，浙江大學[3]，天津大學[4]等重點院校在工程光學的教學上積累了豐富的經驗，在以下幾個方面值得學習和借鑒，一是注重科學思想的培養；二是注重課堂教學和網絡教學相結合；三是注重動手能力的培養。

從我院該課程的教學現狀來看，目前存在兩方面的問題，其一是將理論和應用兩門課程分開教學，一定程度上割裂了其內在的聯系；其二是限于經濟條件，在實驗室建設上還存在很大的困難，導致學生動手能力缺失，與我校培養“應用型”學生的目標不符合。本文為解決這一問題，探索了課程的優化和教學方式的轉變與虛擬實踐教學，加入仿真實驗相結合的教學方法，加強學生的科學思維的培養，提高學生的動手能力。

1 理論教學體系優化

1.1 《物理光學》和《應用光學》的理論課教學的優化

“工程光學”課程主要講授幾何光學和物理光學方面的基礎理論、基本方法和典型光學系統的實例和應用。因此，該課程不但是學習專業基礎理論必不可少的，更是培養學生工程應用和實踐能力的重要課程。[5][6]

我院對“工程光學”課程的講授主要是《物理光學》和《應用光學》這兩門課。這兩門課程特點各異，因此，有必要優化《應用光學》和《物理光學》的理論課教學，找出它們的邏輯聯系和知識延續性，加強其內在聯系，使之成為一個體系，從而在學習上具有連續性，提高教學效果；另外，通過合理的選擇教學章節以及安排教學課時，從而在教學中做到有的放矢，加強學生科學思想的形成。比如：對于全反射這部分內容的教學，在應用光學和物理光學的教學中都有涉及，在應用光學中偏重于其條件與結果，在物理光學的中重點講授其物理本質，這樣做到前后結合，由淺入深，逐步推進。做到能懂、會用。

1.2 課堂教學方式的優化 現代教學理念主張教學活動以學生為主體，以培養學生的創新思維和科研能力為目標，突破以知識傳授為主的傳統教學模式，教師的主要作用是啟發與引導學生去自主學習和探索研究。[8]

1.2.1 開展啟發討論式教學 教師采取由問題帶動教學的方法。從問題的引出、分析到尋找解決的方案，努力引導學生去積極思考與討論，培養他們自主分析問題和解決問題的能力。

教師在介紹一個知識點之前，針對部分重點內容靈活采取課堂小討論和專題研討的教學模式[8]，發揮教師的主導地位，提高學生的主體地位，體現以教師為主導，學生為主體，媒體為核心的教學原則，進而有效的提高教學效果。比如：在對應用光學像差理論進行教學時，由于像差的種類很多，條件不同，現象各異，學生容易混淆概念且對產生各種像差的條件以及現象思路不清晰。因此，在課堂教學時，可以讓學生討論各種像差產生的條件及現象。

1.2.2 歸納總結法 教學過程中突出重點和難點，并根據教學大綱課時數及其前導與后繼課程的關系，合理安排各章節內容。每學完一章后引導學生對所學的內容及時進行總結、歸納，讓學生對本章有一個總體的把握，以便學生復習[9]。比如：對于平行平板的干涉中關于定域的概念，對于初學者而言，這個概念較為晦澀難懂，因此，可以引導學生對于平行平板干涉的定域，楔形平板的定域進行畫圖分析，這樣可以加深學生對定域的理解，并使學生更深入的理解平行平板干涉和楔形平板干涉的區別。

1.2.3 理論和實踐相結合 工程光學與技術課程理論性較強，概念較為抽象，公式推導繁雜。傳統的“填鴨式”教學方式難以取得良好的教學效果。這是因為一方面，學生對于抽象的光學概念沒有一個具體的認識，對復雜的數學公式推導容易產生畏懼心理，從而降低了學習的興趣；另一方面，在教師授課過程中過于重視課本上的理論知識講解，大多采用灌輸式教學方式。雖然課堂信息量較大，但是學生對于光學知識的理解仍然停留在表面，無法應用理論知識去解決實際的問題，最終，導致理論教學與實際應用存在嚴重的脫離現象[10]。因此教師在課堂教學中，向學生傳授基礎理論和實際應用兩者之間的聯系，培養學生具有理論聯系實際的本領，明確教學的目的，鍛煉學生的動手能力。

1.2.4 傳統教學與多媒體課件相結合使用 “工程光學”課程圖多、知識面廣、公式推導復雜且具有一定抽象性[11]。應用多媒體課件借助顏色、圖像、動畫等多種技術將授課內容圖文并茂的展示給學生，將抽象的教學內容形象化，從而使學生加深了對關鍵知識點的理解和記憶，在感性認識的基礎上，水到渠成地上升到理性認識，極大程度的避免對知識“生吞硬咽”現象的產生[12]；同時還可以節約課堂板書、推算和復雜的做圖的時間，能夠大幅度擴展單位學時的授課信息量，從而有效提高了課堂效率和教學質量，并解決了課程容量大與有限學時的矛盾。

優化《應用光學》和《物理光學》的理論課教學，優化課堂教學的方式，利用課程的特色將學生從被動的學習狀態中解放出來，留一部分章節讓學生自由學習并進行討論，教師在過程中起到監考和組織引導的作用，在一定程度上改變傳統的教學模式，避免“滿堂灌”。例如通過采用讓學生閱讀英文文獻的方式等；始終堅持啟發式教學，施行教師教學和學生自學并行的方法。

2 虛擬實踐教學

2.1 虛擬光學實驗平臺的創建 光學實驗是學習光學知識的重要環節，但是我院限于經濟條件，在實驗室建設上還存在很大的困難，導致學生動手能力缺失，使教學效果受到很大的限制，而虛擬實驗教學作為傳統實驗教學的輔助手段，可以克服傳統實驗的制約和弊端，可有效地解決傳統實驗教學中存在的諸多問題，提高實驗教學的效果。目前有的高校基于虛擬技術展開了虛擬實驗的研究[13]，但對于光學實驗系統建設來說，效果并不理想。

基于以上的分析，本文采用MATLAB軟件技術，結合光學實驗的特點，對光學虛擬實驗系統進行了設計和研究，并實現了系統的構建，創建虛擬光學實驗平臺，通過該虛擬實驗平臺的使用，學生可以加深對光學知識的理解，啟發學習的興趣，可為學生在實際實驗中建立良好的實驗習慣，為獲取實驗技能打好基礎，同時也為相關實驗系統的設計研發提供了一條新的途徑。

2.2 MATLAB與“工程光學”課程教學的結合 MATLAB是一種演算紙式科學算法語言[14]， 由于它編寫簡單，編程效率高，易學易懂而被廣泛應用。[15]

本文嘗試將其作為輔助手段應用在教學中，一方面教師可利用MATLAB仿真光學現象制作多媒體課件，另一方面課后可讓學生利用該軟件模擬學習中遇到的光學問題，以此鞏固已學知識。在光學仿真與教學過程中，通過下列方式將MATLAB與光學課程教學有機地結合起來：一是以MATLAB為平臺，開發制作了光波導和激光等高等光學現象仿真程序，并運用于計算機所支持的課堂教學中，以其作為演示實驗配合光學理論的講授，很好地解決了真實實驗因環境限制而不能進入課堂的難題。二是利用的仿真與計算功能，鼓勵學生通過自主探索去研究光學課程中的一些更深入的問題。在掌握理論知識的前提下，讓學生建立相應的物理模型和數學模型，然后利用MATLAB編寫程序，去完成對知識的鞏固與拓寬。這是一種探索過程，也是為學生以后的研究工作奠定基礎。三是利用MATLAB的計算繪圖與優化功能，啟發學生對數學模型中的參數進行改變，根據實際物理條件選擇符合要求的最優值，并獲得最優條件下的參數值，最終通過理論仿真來指導實踐。[16]

完成實踐（參數獲取）—理論（物理模型建立）—仿真（MATLAB數值計算及繪圖）——優化（MATLAB參數改變及優化）——實踐（最優參數選取）的過程，讓學生真切感受科學技術是第一生產力。

3 結束語

該課程體系的整合，將有利于光信息專業學生的專業素質的提高，加強專業課程的學習和考核，學生的專業實習及就業。課程體系的整合及建設是任重而道遠的系統工程，只有進一步改進和完善兩課整合教學工作，從課程體系、學時分配、實驗建設、教學手段和教學方法等各個環節總體規劃、協調建設和深化改革后，才能取得更好的教學效果。

參考文獻：

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篇9

關鍵詞：生存游戲；學生工作室；虛擬公司；軟件學院；漸進工業化

中圖分類號：G64 文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913(2007)13-0054-03

1引言

雖然學生工作室模型在培養軟件工程師方面非常成功[1-3]，但仍然有許多方面需要改進[4]：

(1) 由于工作室總數量和每個工作室容量的限制，只有少部分學生能夠加入到工作室中，這使得絕大多數同學無法獲得參與實踐的機會。

(2) 由于獨立完成整個計劃的信譽相對來說比較低，學生們從外面的公司中得不到足夠的真實項目，因此有些時候工作室導師甚至學院管理層必須出來發揮協調作用。

(3) 工作室在諸如商務談判、財務管理及合同法等一些問題上往往屬于弱勢群體。由于工作室并不是真正的公司，在整個項目過程中的許多時候都容易受到不公正的待遇，尤其是在付款這一階段。因此對于大學學生來說，從校外公司手中承擔真正項目的商業風險的確有些偏高。

(4) 自成立之后，無論運轉狀況是好還是壞，工作室都能夠維持其存在。這使他們缺乏由于自己的糟糕管理而導致公司破產的危機感。

為了解決上述這些問題，并使得工作室模型對培養軟件工程師產生積極的影響，本文提出了一個關于軟件工程教育的生存游戲模型。

2生存游戲模型

2.1模型介紹

到目前為止，在哈爾濱工業大學軟件學院由學生組織的工作室仍然運行良好[4]，它們自主控制，學院管理層和導師不必為其花費很多時間。在工作室模型中：

(1) 每個工作室都被指派一個有著豐富信息產業經驗的軟件學院講師作為導師。各個工作室運作完全由自己決定，除非他們需要得到導師的指導或軟件學院的政策支持。

(2) 軟件學院為他們提供專用的工作場地、網絡連接甚至必要的資金支持。

(3) 導師和學院有責任為工作室尋找商機。

新的生存游戲模型建立在學生工作室模型的基礎之上。這個模型由五種角色組成，它們是虛擬公司、門戶公司(一個真實的公司)、指導教師、軟件學院和校外的真實公司。其結構圖如圖1所示。

(1) 學院的角色 軟件學院的管理層應該制定一個支持政策，作為實施整個生存游戲模型的堅實的政策基礎。

(2) 門戶公司的角色 應該建立一個真正的公司，充當所有虛擬公司對外門戶的角色。虛擬公司和外界真實公司之間便可以通過門戶公司進行商務往來。這個真實公司的成員由老師及全職工作人員組成。軟件學院是最大的股東，它提供辦公室、資金、電腦、互聯網接入等支持。門戶公司可以擁有自己的產品，但它主要的目的是解決工作室或虛擬公司無法有效解決的諸如財務、合同等方面的問題。

(3) 虛擬公司的角色 在大學一年級結束后，所有學生都被要求加入到虛擬公司中，這些虛擬公司作為門戶公司的子公司。每個學生都有權利去加入任何一個公司，當然以那個公司愿意接受他(或她)為前提。每個虛擬公司的規模沒有限制，這完全取決于該虛擬公司管理層的戰略決策。在學院和門戶公司的保護下，這些虛擬公司可以作為門戶公司領導的戰略聯盟中的成員而逐漸成長起來。

(4) 導師的角色 學院指派導師幫助虛擬公司解決遇到的問題。不同時期導師扮演不同的角色。當一個虛擬公司遇到技術難題時，導師就會成為他們的顧問；當虛擬公司的成員進行某項目的需求獲取時，導師就會扮演他們的客戶角色；當虛擬公司的成員在與門戶公司或外界公司溝通存在問題時，導師就會充當聯系協調人；當虛擬公司在管理一個項目時，導師就會充當項目經理的角色。

在這個生存游戲設想中(見圖1)，門戶公司盡最大努力從外界獲得足夠的項目以便為虛擬公司提供充足的實踐題目來源。門戶公司能把一個大的項目分成許多小的模塊，以便一些虛擬公司可以經過相互協作來完成。如果無須學院及導師的管理，又能夠自己獲得并獨立完成項目，這些虛擬公司就可以獨立進行項目管理。

2.2虛擬貨幣和真實貨幣的使用

一個成功的公司應該有一個健全的財務系統，虛擬公司也應如此。為了對每個虛擬公司的運行狀況進行評價，就應該建立一個完善的財務系統。這項任務應該由門戶公司來完成。門戶公司負責管理可以在整個生存游戲模型中同時流通的兩種貨幣，即虛擬貨幣和真實貨幣。

(1) 真實貨幣。真實貨幣可以用于學院內外。它可以用來做以下事情：

從學校外面買一些辦公必備品;

支付外聘培訓師的費用；

從外界或者其他虛擬公司購買一些軟件組件或者產品；

門戶公司為虛擬公司所完成的產品支付報酬；

其他開銷。

(2) 虛擬貨幣。虛擬貨幣的使用范圍相對來說比較小。它限于在學院內部使用。例如：

在門戶公司和虛擬公司之間使用；

兩個虛擬公司之間；

在導師和虛擬公司之間。

檢查或評估一個虛擬公司運行狀況的好壞，該公司擁有資本(含虛擬貨幣和真實貨幣)的數量可以作為一個主要參考。除此之外，當前員工人數、近期發展計劃、所研發產品的競爭力都應該作為參考。在這些參考標準的基礎上，學院甚至可以為這些虛擬公司排序，從而一些運行狀況良好的公司可以獲得資金支持，而其他一些公司由于糟糕的管理或不佳的時運而不得不面臨破產的威脅。

3來自學院的支持

3.1對游戲勝利者的支持

為了讓這個生存的游戲模型切實可行，軟件學院必須發揮重要的作用。因此在整個模型中學院的支持發揮著主要的作用。隨著公司生存時間的延長，學院的支持也逐漸增強(見圖2)。

整個生存游戲過程分5個階段，每個階段學院都將根據每個虛擬公司的發展狀況提供適當的支持。

(1) 在大學一年級結束即暑假期間，經過軟件學院組織的宣傳工作和學生的準備工作，學生們自己成立一個六到八人(人數僅供參考)的虛擬公司，每個學生都必須加入到一個公司中。在隨后的幾年中，公司中的人數將會隨著學生加入或離開而改變。

(2) 在大學二年級時，虛擬公司進入初創階段。這一階段學院的支持就是幫助每個公司正常運轉起來，使其盡早進入自由發揮階段。每個虛擬公司可以通過和其他虛擬公司競爭而從學院門戶公司得到項目；如果某個虛擬公司希望直接與外界公司溝通合作，也應經由門戶公司指導、備案以便于協同管理。在二年級結束階段軟件學院會對它們做一個評估。如果某個公司沒有完成任何項目并且沒有獲得任何真實貨幣或者虛擬貨幣，這個虛擬公司將會被責令破產關閉，其成員也會作為“失敗者”進行重新定位(見下文)。

(3) 大學三年級是虛擬公司發展的階段。倒閉的虛擬公司的員工可以申請加入通過評估的虛擬公司，同時也有一些學生會因為沒有為公司作出任何貢獻而被解雇。到目前為止，如果一個虛擬公司運行良好，學院會為他們提供專用的工作場地、資金支持和商業機會。

(4) 到大學三年級結束時，會有一些公司仍然存活下來并且運營良好。如果這些公司的“員工”愿意的話，可以允許他們不參加校外實習基地[5]的實踐活動，而在校內自己的公司進行實習。在這種情況下，軟件學院將創建一個工作條件相對較好的“孵化器”，使得每個虛擬公司都有自己獨立的工作空間(可以是獨立的建筑或獨立的樓層)。虛擬公司的學生們將在這個孵化器中完成他們的實習任務。

(5) 在大學四年結束后，如果有足夠的信心，生存下來的虛擬公司將有可能去創建真正的公司。在這種情況下學院所能夠提供給這些公司的幫助，除了把這些公司作為實習基地并送實習生到他們那里去參加實習活動之外，便是積極的鼓勵和美好的祝愿了。

3.2對游戲失敗者的支持

有勝利者就有失敗者，幾乎每個游戲都是如此。對于生存游戲的失敗者軟件學院也將會給與必要的支持：

只要能被接受，破產公司中被解散的學生還有機會加入到其他虛擬公司中；

對所在公司主研方向不滿意的同學也可以離開加入到另一個更適合的虛擬公司中(當然是雙向選擇)；

破產的虛擬公司的成員也可以自尋出路；

當到實習的時候，每個游戲的失敗者都有權利到軟件學院合作伙伴的實習基地中開始實習工作(當然也是雙向選擇)。.

4生存游戲模型的預期結果

隨著模型的動態發展，能夠生存下來的虛擬公司會越來越少，因此在虛擬公司中學生的人數也會越來越少。在游戲的最開始，每個人都被要求加入到一個公司中，但只有很少的一部分公司可以堅持到最后。這個生存游戲模型的預期結果如圖3所示。在二年級上半年，所有的虛擬公司都會活下來，但在大學二年級結束的時候，會有約 34%的公司會倒閉；到大學三年級結束時，另外的 33%也會隨后倒閉。臨近畢業時即大學四年級結束時，預計只有約10%的虛擬公司能夠存活下來。

5總結

該論文所提及到的生存游戲模型在軟件工程教育特別是在實踐能力培養方面是一個新的設想。通過它，每個學生都有成為一名虛擬公司員工或管理者的機會。成功之后的欣喜，可以增長他們解決困難的能力，樹立他們的自信心，并提高他們對充滿生存壓力的環境的適應能力；即便是失敗，也是一段有價值的經歷和一筆無形的資產。

總之，這個生存游戲模型對于培養面向軟件產業專業人才，應該稱得上是一個建設性的方法。希望該模型能夠成為軟件教育產業管理者制定政策的一個有價值的參考。

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收稿日期：2007-3-30

作者簡介：王延青，哈爾濱市南崗區教化街26號，哈工大775信箱

郵編：150001

篇10

關鍵詞：混凝土； 擴展有限元法； 虛擬裂縫模型； 斷裂過程區； 裂縫擴展； 軟化律

中圖分類號： TV313 文獻標志碼：B

Abstract：A method is proposed to study the Fracture Process Zone（FPZ） of concrete based on eXtended Finite Element Method（XFEM） and a fictitious crack model. The length， displacement and stress distribution of FPZ during the crack growth process can be obtained by the method. A threepoints bending concrete beam is studied and the effect of the aggregate size， different softening laws and different initial crack length on FPZ is studied.

Key words：concrete； extended finite element method； fictitious crack model； fracture process zone； crack growth； softening law

0 引 言

混凝土材料是一種準脆性材料，其斷裂行為的重要特征是真實裂紋前方存在斷裂過程區（Fracture Process Zone，FPZ）.在這一區域存在微裂縫、集料互鎖、粗糙表面的接觸和摩擦等非線性現象，從而使得混凝土的斷裂行為呈現非線性特性.[13]由于FPZ的尺寸通常與混凝土構件尺寸在同一數量級，采用傳統的線彈性斷裂力學分析混凝土結構的斷裂問題已不適合.

FPZ是混凝土斷裂力學中一個極為重要的概念.混凝土FPZ的研究與混凝土裂縫模型的研究緊密相關，按采用裂縫模型的不同，對混凝土FPZ的研究方法可大致分為2類.

1）基于黏聚裂縫模型的方法.這類模型適合于數值分析，其中適用于混凝土材料的黏聚裂縫模型又以虛擬裂縫模型[4]和裂縫帶模型[5]為代表.

2）基于彈性等效裂縫模型的方法.這類模型一般用于解析計算混凝土結構斷裂問題，按所使用的彈性等效原則的不同，這類裂縫模型又包括兩參數斷裂模型[6]、尺寸效應模型[7]、等效裂縫模型[8]和雙K斷裂模型[9].

由于解析裂縫模型的適用范圍有限，本文重點關注黏聚裂縫模型，特別是虛擬裂縫模型.

虛擬裂縫模型將FPZ簡化為一條虛擬的集中裂縫并將FPZ的非線集中到該虛擬裂縫上考慮.采用虛擬裂縫模型結合傳統有限元法，可以得到較為準確的裂縫擴展路徑及虛擬裂縫面的張開位移和應力等物理量，但由于在傳統有限元法中采用單元邊界模擬裂縫，因此隨著裂縫的擴展需不斷進行網格重剖以保持單元邊界與裂縫擴展路徑一致[10]，這極大地限制該方法的使用.

為克服傳統有限元法分析斷裂問題時遇到的網格重剖難題，BELYTSCHKO等[11]提出擴展有限元法（eXtended Finite Element Method，XFEM），基于單位分解定理，在傳統有限元連續位移場中引入能描述裂紋兩側位移間斷特性的非連續位移項，使裂紋的描述獨立于計算網格，因而無須隨著裂紋的擴展不斷進行網格重剖.擴展有限元法結合虛擬裂縫模型被很多學者應用于混凝土結構的斷裂問題研究，成功再現許多試驗結果，顯示出很好的應用前景.[1214]

本文提出一種基于XFEM和虛擬裂縫模型的混凝土FPZ計算方法，利用該方法可以準確計算混凝土結構裂縫擴展過程中虛擬裂縫的范圍、張開位移和應力分布等.

1 虛擬裂縫模型的擴展有限元法

1.1 虛擬裂縫模型

虛擬裂縫模型是在黏聚裂縫模型的基礎上發展而來的，該模型把混凝土裂縫分解為2部分（見圖1）：真實物理裂縫區（完全開裂區）和虛擬裂縫區（微裂區）.[1]前者代表宏觀的自由表面裂縫，裂縫表面無應力作用；后者將帶狀FPZ簡化為一條分離裂縫，即虛擬裂縫，虛擬裂縫表面由于微裂縫作用、集料互鎖等仍然可以承受應力作用，且承擔應力的大小與虛擬裂縫的張開位移相關.虛擬裂縫模型概念清楚、模型簡潔，被認為是基本的混凝土裂縫模型.

虛擬裂縫模型采用如下假定：1）材料非線性完全集中于虛擬裂縫區，虛擬裂縫以外的區域為線彈性材料；2）虛擬裂縫表面存在的黏聚應力τ與虛擬裂縫的張開位移w有關，一般可用τw張拉軟化律曲線表示.常用的線性和雙線性軟化律見圖2，曲線下方的面積即為混凝土材料的斷裂能Gf=∫w00τdw，其意義是形成單位面積裂縫所吸收的能量.

虛擬模型的引入使得對FPZ的研究可以通過對虛擬裂縫的研究進行，通過研究虛擬裂縫張開位移及其表面的應力分布即可獲取FPZ的變形和應力情況.

1.2 XFEM

由于虛擬裂縫面上的黏聚應力τ通常為虛擬裂縫張開位移的非線性函數，由式（5d）可知fcoh一般也為節點位移未知量的非線性函數，因此有限元方程系統的式（5a）和式（6）必須采用迭代方法求解.相關求解思路及裂縫擴展過程模擬方法可參見文獻[14]，這里不再詳述.

2 虛擬裂縫計算方法

虛擬裂縫的范圍及其上分布的黏聚應力和虛擬裂縫張開位移可以在有限元方程系統的迭代求解過程中予以求解，思路如下.

虛擬裂縫擴展路徑被單元邊界分割為許多候選虛擬裂縫段，見圖5a.在計算過程中，對每個候選虛擬裂縫段計算其高斯積分點上的裂縫張開位移w.

1）首先由裂縫擴展路徑計算裂縫與單元邊界交點在整體笛卡爾坐標系下的坐標xi和xj，見圖5b.

求得高斯點的裂縫張開位移后，判斷候選虛擬裂縫段屬于黏聚裂縫還是真實裂縫，僅當候選虛擬裂縫段上所有高斯點的張開位移w均滿足0≤w≤w0時，才認為該段裂縫位于FPZ，屬于黏聚裂縫；若有至少一個高斯點張開位移滿足w>w0，則該裂縫段成為自由表面裂縫.

在每一次平衡迭代計算過程中均需對所有的候選虛擬裂縫段進行上述計算.同時需注意，一旦候選虛擬裂縫段變成真實裂縫的一部分，則在后續計算中該裂縫段將不再作為候選的虛擬裂縫段.在計算過程中，對每一個裂縫段采用3個高斯點計算其張開位移.

當系統平衡方程得到滿足時，黏聚裂縫段及其高斯點的張開位移即被確定，同時還可計算其長度和黏聚應力分布，從而確定FPZ的長度、張開位移和應力分布.

3 數值算例

3.1 算例1 雙懸臂梁

對于該算例，文獻[13]給出用偽邊界積分（Pseudo Boundary Integral，PBI）方法得到的解，本算例以此作為比較的標準.由于在偽邊界積分方法中裂紋的擴展路徑是預先指定的，為保持一致性，本算例指定裂縫沿水平方向擴展，即沿圖6中虛線所示路徑擴展.有限元模型采用119×59的均勻網格，按平面應變問題進行計算，裂縫每一步擴展長度為4 mm.

圖7和8分別給出裂縫擴展至第9、34和58步時的虛擬裂縫張開位移和虛擬裂縫表面的應力分布.圖中的裂縫張開位移和裂縫表面應力分別用臨界裂縫張開位移w0和混凝土抗拉強度ft進行無量綱化處理.

計算結果顯示采用本文方法計算得到的虛擬裂縫張開位移和表面應力分布與文獻[13]給出的結果完全一致，這說明本文方法和程序準確.

3.2 算例2 三點彎曲混凝土梁試件

混凝土梁試件見圖9.梁的幾何尺寸為：厚度t=b=150 mm，l=600 mm.取文獻[15]給出的C3等級的混凝土進行研究，其彈性模量和抗拉強度分別為E=34.65 GPa，ft=3.5 MPa，計算時取ν=0.1.

3.2.1 不同骨料粒徑及不同軟化律的影響

考慮3種不同骨料粒徑對FPZ的影響，對應的

最大骨料粒徑dmax分別為8，16和32 mm.不同的骨料粒徑主要影響混凝土材料的斷裂能，3種骨料粒徑對應的斷裂能及采用線性和雙線性軟化律所需的參數見表1.

對應峰值載荷時虛擬裂縫表面的張開位移和應力分布分別見圖10和11.不論是采用線性軟化律還是雙線性軟化律，不同骨料粒徑對應的虛擬裂縫表面張開位移和表面應力分布呈大致相同的規律，但FPZ的長度卻不同.大致來說，骨料粒徑越大，對應峰值載荷的FPZ長度越大，特別是采用線性軟化曲線時這種現象非常明顯.需注意的是，當載荷達到峰值載荷時，混凝土FPZ并未發展至飽和程度，這可以從圖10中x=0時w0看出.

裂縫擴展過程中FPZ長度最大時虛擬裂縫表面的位移和應力分布分別見圖12和13.

不同骨料粒徑對應的虛擬裂縫表面的位移分布遵循的基本規律相同，但采用線性軟化律和雙線性軟化律得到的虛擬裂縫表面應力分布卻大不相同.這是因為此時FPZ已充分發展.從圖12和13中可以看出：x=0時，虛擬裂縫張開位移已經達到臨界值w0，而對應的虛擬裂縫表面應力為0；在整個FPZ上位移從0至w0連續變化，由于雙線性軟化律曲線存在轉折點，因此此時的應力分布曲線也必然出現轉折點.

加載過程中FPZ長度隨所加集中載荷的變化曲線見圖14.不論是采用線性軟化律還是雙線性軟化律，當載荷相同時，FPZ長度隨骨料粒徑增加而增大；FPZ長度在峰值載荷處并未達到最大值，在峰值載荷過后裂縫進入非穩定擴展路徑并擴展至一定階段時，FPZ長度達到最大值.在骨料粒徑相同的情況下，采用雙線性軟化律得到的FPZ長度大于采用線性軟化律得到的長度；采用雙線性軟化律得到的峰值載荷和FPZ長度最大時對應的載荷均小于采用線性軟化律時得到的結果.

3.2.2 不同初始裂縫長度影響

為考察不同初始裂縫長度對虛擬裂縫張開位移和表面應力分布的影響，考慮線性軟化律情況，令初始裂縫長度從0.01b變化至0.25b.

不同初始裂縫長度時虛擬裂縫張開位移和表面應力分布分別見圖15和16.

隨著初始裂縫長度的增大，虛擬裂縫張開位移增大，而虛擬裂縫的表面應力變小.需指出的是，在初始裂縫從0.01b變化至0.25b過程中，虛擬裂縫長度保持不變；若初始裂縫長度達到0.30b，則虛擬裂縫的長度會發生變化.

4 結 論

提出一種利用XFEM結合虛擬裂縫模型對混凝土FPZ進行研究的方法，數值算例表明該方法準確可靠.對一個三點彎曲混凝土梁試件在裂縫擴展過程中的FPZ特性進行研究，結果如下.

1）不同骨料粒徑對應的混凝土FPZ的位移和應力分布遵循大致相同的規律.

2）在外載荷達到峰值載荷時，混凝土FPZ并未發展至飽和程度；在峰值載荷過后，當結構裂縫繼續非穩定擴展至某一階段時混凝土FPZ方發展至飽和.

3）在相同載荷水平下，骨料粒徑越大，對應的FPZ長度越大.

4）隨著結構初始裂縫長度的增大，FPZ的張開位移增大，而應力卻減小.

本文提出的方法原則上適用于任意復雜結構裂縫擴展過程中的FPZ的研究，且可以考慮任意軟化律，但本文只對I型斷裂問題進行驗證，對于II型甚至復合型斷裂問題，本文方法是否有效尚需進一步研究.

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