DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 课内课外复合式教学方式改革 理论知识只有在实践中得到检验，才能对知识点理解的更透彻，为了使学生深刻感受到理论课与实践结合学习的乐趣，丰富课堂内容，课内采用了“虚拟仿真项目法”、“任务驱动项目法”，结合工程实践项目应用，课外组织兴趣小组，扩展学习内容，激发学生的学习动机，培养学生自主学习的能力，使他们通过自己的探索，对学习内容融会贯通，有利于形成教与学互动的和谐氛围，有利于理论知识和实践知识的有机结合，有利于提高学习效率。 3.1. 虚拟仿真项目法 “虚拟仿真项目法”是基于计算机模拟仿真技术的一种教学活动，是以计算机软件代替真实实验元件的新型实验方法，可以是对某一现实实验的真实再现，也可以是虚拟构想的实验，这种虚拟仿真实验具有灵活的扩展性和重用性，并且有助于开展个性化实验，培养学生的创造性，拓展传统实验的范畴，达到传统仪器及实验室无法比拟的效果。 将“虚拟仿真项目法”应用到《模拟电子技术》课程的教学中，通过项目任务的设计、项目准备、仿真实施及总体评价展开教学。该方法不仅可以达到传统项目教学法的教学目标，而且可以扩大学生的参与面，降低教学成本。例如在讲解稳压电源这一章，利用Multisim画出手机充电器原理图模拟仿真设计实验，第一部分单项桥式整流电路，老师提问学生回答，共同分析“输入交流电压正半周”时的工作原理和波形，让学生自己分析“输入交流电压负半周”时的工作原理和波形，利用Multisim仿真电容滤波电路，当负载接入时很直观的就观察到加入和去掉滤波电容时的波形，得到的结论是桥式整流后用滤波电容进行滤波，电压平均值上升，电压波动(波纹系数)减小了。还可以改变负载电阻的阻值，测试条件，测量相关参数值，对功能进行检测与验证。 在课堂中所学的理论知识通过仿真的形式再次展现，通过贴近生活实际的小型电子产品设计，通过电路图的运行，直接显示实验数据、原理图和分析结果，通过计算机软件和优秀的教学视频，把抽象、难以理解的电路通过具体的视频动画呈现给学生，使授课内容更加形象，课堂知识与现实生活有机地结合起来，激发学生的学习兴趣，充分促使他们去发现问题、学会分析问题，并提出解决此问题的可行性方法 [ 8 ] 。 实践表明，该方法适合于应用型人才培养目标下的模拟电子技术教学，增强了学生对理论知识的理解，同时也将理论知识得以应用，并有助于形成有效的知识体系，对激发学生的学习兴趣，提高学生的课堂参与度也起到积极的作用。 3.2. 任务驱动项目法 “任务驱动项目法”是将知识点结合一个个工程应用项目融合其中，通过项目任务的设计、按任务划分，逐步驱动展开实施。 《模拟电子技术》是具有很强实验性的课程，实验内容至关重要，对于实验课的改革迫在眉睫，集中两周《电子技术综合课程设计》动手实践课，采用“任务驱动项目法”，对实验内容的创新进行了改革与探索。 3.2.1. 集中两周的《电子技术综合课程设计》分层次安排实验内容 为了让学生对实验有循序渐进的了解，实验内容按任务驱动分为三个层次实验： (1) 选择性验证性实验：了解实验器材使用，查阅资料，主要任务是根据项目总体方框图，结合理论课上学习的电路，选择适合项目的模块，了解每个模块电路的功能并验证电路，利用验证性实验作为实验内容的开端，目的是将理论知识运用与实际电路。 (2) 电路功能设计实验：其任务是将各功能模块有效组合在一起，从验证性的实验转移到对电路的分析和解决问题上，电路设计从局部的实验到整体实验逐步递进，充分发挥学生的自主性和创造性，增强学生设计分析电路的能力，提高学生动手和解决实际问题的能力。 (3) 综合性分析测试实验：其任务是将各功能模块整合综合分析，进入电路测试、调试阶段，让学生自主实验，通过所学的内容，对设计的实验进行综合分析，得出结论。目的是让学生自主设计实验，提高工程运用能力 [ 9 ] 。 经过对《电子技术综合课程设计》教学的改革与探索，课程考核占有20%的学生顺利完成了项目设计过程中各层次的任务获得了优秀。 3.2.2. 课外建立兴趣小组，扩展学习内容 为了给学生足够的发展空间，课外组织了《电子设计》兴趣小组，为学生提供良好学习实验环境，使他们全身心的投入到学习当中，鼓励参加电子类竞赛，勇于挑战，在比赛期间学生通过查阅资料，设计电路，加深对知识的理解，充分展示学生的创造性，增强他们的信心与提高动手能力、创新能力，学生在竞赛中收获了知识的硕果，获得电子设计竞赛奖，在毕业设计和大学生创新项目中突显优势，写出了高质量的论文，为参加社会工程实践打下了良好的基础。
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user: 4. 结论 通过对《模拟电子技术》理论教学和实践教学两方面进行“混合 + 复合式”改革与探索。对理论课进行线上线下“混合式教学”改革，“翻转课堂”教学模式“先学后教，以学定教”，打破了学生机械性接受知识，在师生互动教与学的学习氛围下，学生敢于思考、大胆质疑，形成思想上的碰撞或共鸣，开展了对知识的内化，深层次的探究。 对实践课进行课内课外“复合式教学”改革，采用“虚拟仿真实验法”和“任务驱动实验法”大大提高了学生的分析问题和排除故障的能力，提高电子设计的能力，把以老师动手示范为主转移到以学生为主，注重了学生设计电路，对知识的运用，锻炼了学生的动手能力与创新能力。 通过本课程的学习，采用“混合 + 复合式”的教学改革探究，通过新方法、新理念的运用把理论与实践有效结合起来，提供给学生新思路，为学生学习提供了创新的研究方法，扩宽视野，充分调动了学习的积极性，提高了学生动手实践能力、创新能力，提高了教学的质量，取得了良好的教学效果。
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user: 摘 要 以全球卫星导航系统GNSS为代表的导航与定位技术已成为各国科技领域制高点，同时也成为下一个信息产业新兴风口之一。我国应抓住这一机遇，大力推进导航与定位学科的发展，为培养大量高精尖专业人才，争夺导航与定位国际市场奠定良好基础。另一方面，随着移动互联的迅速普及，不仅为导航与位置服务提供了新的技术手段，也对导航与定位提出了新的需求。本文针对“导航理论与方法”课程中的主要内容和典型问题，结合移动互联网发展，探讨了改进措施与实施方法。 关键词 :导航定位系统，GNSS，移动互联网 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着卫星导航系统对人们日常生活的逐步渗透以及相关产业的蓬勃发展，继美国GPS后，其他一些国家和地区也已经或正在开展建设卫星导航定位系统：全球性系统包括俄罗斯的GLONASS (GLObal Navigation Satellite System)、欧洲的伽利略(Galileo)、我国的北斗卫星导航系统(BDS)；区域性系统包括日本的QZSS (Quasi Zenith Satellite System Navigation Service)、印度的IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System)。可以认为，目前卫星导航系统正在由单一的GPS时代迈入多系统并存的GNSS (Global Navigation Satellite System)时代 [ 1 ] 。 随着人类社会的不断发展，人们对位置信息需求变得前所未有的迫切，空间定位技术也经历着前所未有的转变，主要表现在从卫星导航系统标准服务转化为结合移动通信和因特网等信息载体融合的增强服务，以及从卫星导航系统为主的专业化服务转化为结合多传感的泛在化和智能化的室内外无缝导航定位服务。可以预见，该趋势将直接导致导航与位置服务的应用领域扩大，应用规模跃升以及大众化和产业化服务的迅速形成，同时也对现有的以卫星导航系统为代表的高精度导航定位理论与方法教学模式提出新的挑战。 通过导航定位的理论知识学习和数据处理实践，学生不仅可以掌握今后科研所需的理论基础，还可以提高自身的实践操作能力。考虑到导航与定位相关课程的专业性、内容的丰富和复杂程度，其理论、技术和应用均在迅速发展。本文旨在调研国内外导航与定位技术学科的发展现状，并重点以武汉大学《导航理论与方法》课程为例，分析目前该领域的教学现状，探讨借助互联网手段优化教材建设、丰富教学手段以及教学改革的途径，以提高《导航理论与方法》课程的教学质量。
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user: 2. 导航理论与方法教学现状 目前国内导航与定位技术高校和研究机构主要包括：清华大学、武汉大学、北京航空航天大学、国防科技大学、西北工业大学、同济大学、中南大学、河海大学、山东科技大学以及中科院相关院所等。本文以武汉大学卫星导航定位技术研究中心《导航理论与方法》课程为例，介绍导航理论与方法学科发展与教学现状。 《导航理论与方法》是武汉大学为导航、制导与控制专业硕士研究生开设的一门专业必修课程。该课程设置为36个学时，主要讲授导航定位所涉及的时间、坐标系统以及相关基本概念；在此基础上，重点介绍天文导航技术、全球卫星导航系统定位技术、惯性导航技术、组合导航技术；最后，结合车载导航、无人机导航、基于位置的服务(Location based service， LBS)等应用需求，介绍相关技术知识点。希望通过上述知识点的学习，使学生对导航技术及相关理论有一个大体的认识，同时掌握与自己研究方向密切相关的重要关键理论和方法 [ 2 ] 。 显然，该门课程涉及面相当广，需要了解参考框架、大地测量学、卫星导航、惯性导航、天文学、天体力学、地磁学、电子学等多个学科的知识。不仅专业性、技术性强，而且还涉及系统工程知识。这使得课程讲授存在两方面的问题：首先，这对授课老师在导航学方面的知识广度提出了极大的要求，同时考虑国内高校教师科研任务繁忙，导致课堂教学专备不足，不能精心备课，导致很多专业课内容乏味，学生收获甚少，严重影响了学生学习的积极性 [ 3 ] 。为了解决该问题，本课程教学采用的是多位教师共同教授的模式，针对不同的知识点和专题，邀请相关领域具有多年研究经验，研究成果丰富的教师主讲，从而丰富教学内容，提高教学质量。另一方面，作为研究生课程，学生在本科生阶段的专业背景不尽相同，要在有限的课时内，掌握庞杂的知识点，并结合自己具体研究方向，提炼精华，形成自己的系统的知识架构，是一项艰难的任务。在教学方式中，目前大部分高校采用多媒体教学的授课形式，借助多媒体可以使教学形象生动，但也存在部分缺点。例如，部分教师过于依赖多媒体，将课堂教学变成放映课件的“填鸭”式教学，学生在短时间内难以消化大量知识，因此影响了教学效果 [ 4 ] 。因此《导航理论与方法》课程的设置应深入浅出，与研究生科研方向有机结合，同时紧密关注导航研究领域前沿热点；在教学方式上，充分利用案例教学法，通过列举典型案例，以学生小组为单位进行分析、讨论与总结，增加学生积极性，提高学生的学习效率。 在考核方面，应抛弃单一的期末测试形式，而是鼓励引导研究生基于自己的研究方向与课程内容进行选题与调研，以书面与口头多种形式进行课程报告。具体教学过程中，本课程通常在学期进行近半时，对学生进行分组，安排学生围绕，如“室内导航”、“5G通讯导航”等导航相关专题准备口头报告，学生在课后进行调研，并在后续安排部分课时进行口头报告与讨论。书面报告在学期结束后完成，可以是文献读书报告，可以是现状调研分析，要求按照科技论文格式完成。口头报告与书面报告各占课程报告成绩50%，以综合锻炼学生文献调研、文字归纳总结以及口头表达能力 [ 2 ] 。最后，课程成绩由平时成绩(主要由学生出勤率等进行考核)20%，以及课程报告成绩80%计算。
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user: 3. 导航理论与方法教学改革思路与方法 信息时代的开启以及移动终端设备的凸显必将为移动互联网的发展注入巨大的能量，移动互联网产业必将带来前所未有的飞跃。2015年，李克强总理在政府工作报告中提出制定“互联网+”行动计划。这意味着“互联网+”正式被纳入顶层设计，成为国家经济社会发展的重要战略。与该趋势相顺应，《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》中也指出：“强化信息技术的应用，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。”2012年3月教育部颁发的《教育信息化十年发展规划(2011~2020年)》中着重强调信息技术要与高等教育教学模式深度融合，创新人才培养模式。“互联网+教育”是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与教育进行深度融合，可以充分实现教学互动，增强学生的协作式学习、自主式学习和体验式学习，创造新的发展生态，构建新的教学模式 [ 5 ] 。 以用户为中心是移动互联网时代最主要的特征之一，“互联网+”与教育的结合意味着教学将从传统的以教师“教”为中心的被动式、填鸭式模式转变为以学生“学”为主的可订制、开放式模式。 结合《导航理论与方法》课程，由于知识面广，传统模式中教师仅能完成知识点的介绍，而学生对知识点的梳理吸收，主要依赖于其在课余时间预习、复习。然而由于学生专业背景以及科研素养各异，个人课后“埋头”孤立的预习、复习往往收效甚微。借助互联网手段，通过搭建线上调研、教学与测试平台，教师可以更及时更充分地了解学生学习中存在的难点与兴趣点，并适时参与交流互动。另一方面，学生利用线上平台，可以更好的相互分享、讨论，更高效地对知识点进行收集和分析，同时也能对难点与前沿知识进行动态跟踪。 与此同时，移动互联网也对导航技术本身也带来了新的机遇，特别是智能手机的普及，使基于位置的服务需求飞速增长。智能手机是人们日常生活不可或缺的沟通、娱乐工具，其实质也是一个卫星导航、基站定位、地磁、影像等多传感器高度集成的导航设备 [ 6 ] 。因此，教师应充分结合现代大学生的特点，利用学生对新鲜事物的好奇心理，积极将手机“引入”课堂，不仅能激发学生学习动机，活跃课堂气氛，同时也很好地解决了手机入侵课堂的问题。 具体来说，由于讲授《导航理论与方法》课程的院系或实验室一般都有自己的服务器机房，因此授课老师可自行或请相关技术人员基于“Gitlab”或“禅道”等工具在各自院系搭建项目管理和代码托管平台，并为选课学生创建相应账户。基于该平台，教师将授课过程中使用的视频、音频材料上传，学生也可自行上传课程报告。另外由于本课程属于工程应用类，强调实践性，特别是程序设计能力，因此课题报告的形式也可进行相应扩展，如围绕手机位置服务功能的APP开发，以APP演示作为口头报告，以开发设计文档作为书面报告，其代码可直接托管在上述平台。显然，该平台不仅便于学生交流分享以及项目协同开发，同时还可作为后续学弟学妹的“资料库”，起到承前启后的作用，保证课程的延续性与先进性。该平台健康发展的关键在于“分享”意识的建立，为此授课老师可将学生各账号提交记录作为考核指标之一。
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user: 4. 讨论 可以预见，随着O2O教育的兴起，知识将不是通过教师传授得到，而是通过学习者在一定情景，即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，通过协作、会话，利用必要学习资源，经过意义建构而获得。在《导航理论与方法》课程中，将移动互联网，将手机“引入”课堂搭建在线交流平台，可以有效克服教学互动障碍、构建新奇的教学情景吸引学生、引导学生思考。
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user: 摘 要 宇航单机在生命周期内要经历各种振动环境，在随机振动过程中，单机内的敏感元器件容易疲劳破坏而出现管脚断裂或焊点脱落。文章针对某型号宇航单机元器件管脚断裂情况，对其结构及元器件的几何模型进行了详细的有限元分析，获得随机振动工况下的均方根应力场，应用Miner疲劳损伤累计理论及三带宽技术，进行元器件管脚的疲劳分析，并对结构进行优化，再次分析得知结构改进后单机的疲劳安全裕度得到很大提高且通过了试验验证。结果表明了该疲劳分析方法的有效性。 关键词 :随机振动，Miner疲劳损伤累积理论，三带宽技术，疲劳破坏率 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 宇航单机设备在制造、运输、发射等阶段都经历着不同振动环境的考验，尤其在可靠性试验验证阶段，单机需要经历最为严酷的鉴定级随机振动环境。为保证宇航单机设备的高可靠性，一般在设计阶段通过有限元仿真手段对其结构进行设计可靠性保证。随着计算机及仿真技术的发展，在产品的设计过程中通过计算机软件对不同设计方案进行仿真分析的需求越来越大，通过高性能计算机及相应的软件，便能快速实现设备随机振动仿真分析。通过对多个宇航单机设备的有限元分析与试验验证得知，宇航单机的结构件及印制板一般不会出现强度破坏或刚度不够等问题。随机振动试验表明最容易出现问题的是单机设备中的敏感元器件，如FPGA表贴、DIP双列直插式封装、BGA球阵列封装、钽电容器件等由于疲劳破坏而出现管脚断裂或焊点脱落等 [ 1 ] 。 宇航单机设备的结构形式较为复杂，有限元建模时，通常将PCB上的元器件用质量点等效替代分析。但是，该方法无法求取敏感元器件管脚的应力场，无法确认元器件最大失效位置。为了求取敏感元器件管脚的最大应力位置，需要建立详细的元器件有限元模型。假如元器件都不做等效处理而建立全部的详细有限元模型，整个模型将非常庞大，甚至超出计算机硬件计算能力而无法进行分析。考虑到某些宇航单机的结构形式，可以采用模块化解算依次进行求取。本文根据宇航单机的结构形式，采用模块化建模，对模块进行随机振动仿真分析，得到其工况下元器件管脚的应力。最后，应用Miner疲劳损伤累积理论及三带宽技术对元器件管脚进行疲劳寿命计算，判断单机结构设计的合理性。
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user: 2. Miner疲劳损伤累积理论与随机振动 2.1. Miner疲劳损伤累积理论 Miner线性损伤积累理论 [ 2 ] 认为，每经历一次应力循环，结构将消耗掉一部分的寿命，这里的应力循环是指随机振动引起的交变应力，该理论认为，结构在各种交变应力下的疲劳损伤是相互独立的，并且总损伤可以线性累积起来，当总疲劳损伤超过产品的疲劳极限后即造成疲劳破坏。用疲劳破坏率R表示已消耗结构寿命的百分比，如R = 0.5，表示实际应力循环已消耗掉结构疲劳寿命的一半，疲劳破坏率R [ 1 ] 定义如下： R = ∑ n i N i (1) 式(1)中， n 1 ， n 2 ， n 3 ， ⋯ 表示实际工况下结构所承受的应力循环次数； N 1 ， N 2 ， N 3 ， ⋯ 表示在指定条件下结构产生疲劳破坏前可承受的应力循环次数，一般需要经过大量的试件经受不同应力水平的疲劳试验测试确定，提取其绘制曲线，该曲线称为该材料的S-N曲线。 疲劳破坏率由R确定。当R < 1，表示在实际应力循环次数下结构不会产生疲劳破坏，且R越小，结构剩余疲劳寿命越多；当R ≥ 1，表示在实际应力循环次数下结构已经发生疲劳破坏 [ 1 ] 。 Miner线性损伤积累理论的成功之处在于它在工程上简便易用，且大量试验结果显示，结构发生疲劳破坏时的 ∑ n i / N i 均值确实接近于1 [ 3 ] 。而其他累积损伤理论和计算方法，要么计算过于复杂，要么并未给出所用参数的确定方法，要么必须进行大量的疲劳试验才能获取所需的计算参数，均难以应用于实际工程中，且计算精度也并不比Miner理论高，所以即使Miner理论自身并不完美，却一直在工程界广泛应用，尤其在随机载荷下，应力循环的大小次序完全是随机的，相邻两个应力循环由低到高与由高到低是等概率事件，削弱了载荷次序的影响 [ 3 ] 。本文采用Miner准则作为元器件管脚疲劳破坏的判据。 2.2. 随机振动及三带宽技术 2.2.1. 随机振动 随机振动，通常由大气湍流引起的抖振，时间长、频域宽，属于稳态宽幅随机振动 [ 4 ] ，是宇航单机设备在发射过程中都会经历的振动环境。在任意时刻，给定带宽内的所有频率自始至终都会出现在整个随机振动过程中，也就是说，当一个宇航单机设备经受频带为20 Hz~2000 Hz的随机振动环境时，设备在相同带宽内的所有谐振将同时受到激发。宇航单机设备的随机振动是地面力学环境试验中必须考核的一个工况，为避免与整星发生共振，通常将单机设备内部的印制板固有频率设计在100 Hz以上。通常随机振动的试验条件为3个方向每个方向各经受2 min的随机振动考核，印制板共经受的振动循环次数约在36，000次(以印制板固有频率为100 Hz计算)以上，可知在整个试验过程中印制板要发生几万次的往复运动。根据随机振动试验经验可知，在随机振动过程中，通常会发生元器件管脚断裂或焊点开裂等故障，对其断面分析可知，大多数是由于疲劳造成的。所以，宇航单机设备一般都应进行随机振动疲劳分析。 随机振动中，结构的疲劳分析主要有时域和频域两种方法。与频域分析方法相比，时域分析耗时较长，而且有可能出现不收敛的情况；而基于功率谱密度(PSD)的频域分析方法可以用相对较少的时间获得较为保守的结果，而且也不会出现不收敛的情况 [ 4 ] 。 一般通过统计特性来描述随机振动，就像确定性振动一样，其也有确定的输入与输出关系。分析随机振动的过程就是确定具有统计特性的输入与具有统计特性的输出间的确定性关系的过程 [ 1 ] 。线性各态历经平稳随机振动的系统可用式(2)表示： M { u ¨ ( t ) } + C { u ˙ ( t ) } + K { u ( t ) } = { F ( t ) } (2) 就像确定性振动一样，通过模态坐标变换和模态叠加理论，可以获得系统的频响函数，具体见式(3)所示： H ( i ω ) = ∑ r = 1 n { φ r } { φ r } T − ω 2 m r + k r + i ω c r (3) 其中， φ r ， m r ， k r ， c r 分别为模态向量、模态质量、模态刚度和模态阻尼。 由杜哈梅积分和随机过程 [ 5 ] 可知，随机振动的输入功率谱密度 G i n ( ω ) 与输出功率谱密度 G o u t ( ω ) 之间的关系如式(4)所示，该过程较为繁琐，详细推导过程可见文献 [ 6 ] 。 G o u t ( ω ) = | H ( i ω ) | 2 G i n ( ω ) (4) 结果通过均方根加速度、均方根应力、均方根位移来评价。对于各态历经平稳随机过程，数学期望E(u) = 0，则： 方差： σ u 2 = E [ ( u ( t ) − E ( u ( t ) ) ) 2 ] = E ( u 2 ( t ) ) − E 2 ( u ( t ) ) = E ( u 2 ( t ) ) 且有自相关函数： R u ( 0 ) = E [ u ( t ) ⋅ u ( t ) ] = E [ u 2 ( t ) ] = σ u 2 响应的均方值为： u ¯ 2 = E ( u 2 ) = R u ( 0 ) = ∫ f 1 f 2 G o u t ( ω ) d ω 则响应的均方根为： σ u = u ¯ 2 = ∫ f 1 f 2 G o u t ( ω ) d ω 2.2.2. 基于高斯(正态)分布的三带宽技术 高斯分布即正态分布，是一种常见的重要分布，根据概率论中心极限定理，如果一个随机现象由众多随机因素引起，且每个随机因素在总的现象变化中起不到显著的作用，就可以认为描述该随机现象的随机变量近似地服从高斯分布 [ 1 ] 。均值为零的高斯分布的概率密度可用式(5)表示，概率曲线如图1所示。 p ( x ) = 1 σ 2 π e − x 2 2 σ 2 (5) 其中，x为瞬态随机变量，σ为均方根值(如均方根加速度、均方根应力、均方根位移等)。由图1可知其意义如下：瞬态随机变量在+1σ和−1σ之间的概率为68.3%，瞬态随机变量超出1σ的概率为31.7%；瞬态随机变量处于+2σ和−2σ之间的概率为95.4%，瞬态随机变量超出2σ的概率为4.6%；瞬态随机变量处于+3σ和−3σ之间的概率为99.73%，瞬态随机变量超出3σ的概率为0.27%。随机变量超出+3σ量级的可能性已经很小了，采用3σ水平评估已可满足工程要求。 三带宽技术 [ 6 ] 的基础是高斯分布，假定1σ水平的瞬时加速度作用在+1σ和−1σ之间的时间是68.3%，2σ水平的瞬时加速度作用在+2σ和−2σ之间的时间是(95.4~68.3)%即27.1%，+3σ水平的瞬时加速度作用在+3σ和−3σ之间的时间是(99.73~95.4)%即4.33%。这些数值可表示为式(6)三个分段 [ 2 ] ： 图1. 高斯(正态)分布(σ = 1) 1 σ 数值发的生时间是68.3% 2 σ 数值发的生时间是27.1% 3 σ 数值发的生时间是27.1% } (6)
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user: 3. 元器件管脚随机振动疲劳分析实例 3.1. 元器件管脚随机振动疲劳失效分析实例 某型号宇航单机由支架结构框、PCB基板、元器件及元器件管脚等组成。激励源为鉴定级随机振动试验条件，具体输入详见下表1所示。 该单机完成X向和Y向随机振动后，分别加电测试产品正常，后完成Z向随机振动后进行加电测试，发现单机无电流输出。经过故障分析，X光检测，发现单机印制板上一元器件管脚断裂，见图2所示。 3.2. 有限元模型建模及仿真分析 宇航单机在随机振动工况下一般结构框、印制板等结构件不会出现断裂失效，而布置在印制板上的元器件却很容易出现管脚失效。一般建模时不考虑元器件的细节，简单以质量点代替，这时随机振动仿真结果无法得到元器件管脚应力信息，只有质心处的加速度、速度、位移等信息，而这些数据无法直接作为判断器件管脚失效的依据。为了求取元器件管脚断脚处的最大应力，需要对该器件建立详细的元器 Table 1 Qualification conditions for random vibration tes 参数值 频率范围/Hz 20~100 100~1500 1500~2000 功率谱密度 +6 dB/oct 0.2 g 2 /Hz −12 dB/oct 总均方根加速度值 18.6 grms 加载方向 时间 三个轴向 每向各2 min 表1. 随机振动试验鉴定级条件 图2. 元器件管脚断裂拆卸情况(1脚断裂) 件有限元模型，其余元器件全部做等效质量点处理。有些文献利用均方根加速度信息，作为器件过载激励，将该过载激励载荷直接施加到印制板上。由于印制板的工作状态与其单机在随机振动条件下的工作状态差别较大，且边界条件无法控制，使得该处理方法实施操作有困难。 模态分析是随机振动分析的基础，所以在进行随机振动分析之前需要先求解模块的有效模态振型。通过NX Nastran进行建模并模态分析得到模块的基频为211.5 Hz，见图3所示。 通过输入表1中的加速度功率谱，进行随机振动响应仿真得到管脚均方根应力最大位置，详见图4所示。 由图4可知，在随机振动过程中，元器件管脚可受到的最大均方根应力为157.64 MPa。 3.3. 元器件管脚的疲劳寿命计算 3.3.1. 应用三带宽技术计算管脚发生疲劳所需的应力循环次数 根据可伐合金“S—N疲劳寿命曲线”和公式(7) [ 2 ] ，分别计算在 1 σ 、 2 σ 、 3 σ 应力情况下元器件管脚发生疲劳破坏所需的应力循环次数，其中，N 2 = 1000为参考点2所对应的疲劳循环次数；S 2 = 579 MPa为参考点2的疲劳应力；S 1 为计算所得的 n σ 应力；b = 6.4为应力集中因子为2的可伐合金疲劳曲线的斜率 [ 2 ] ，详细曲线见图5所示。 图3. 故障模块第一阶模态振型图 图4. 某型号宇航单机随机振动器件管脚处均方根应力图 图5. 元器件管脚可伐合金材料S-N曲线 N 1 = N 2 ( S 2 S 1 ) b (7) 式中：S 2 = 579 MPa (柯伐合金管脚的极限抗拉强度)； N 2 = 1000 (柯伐合金管脚在极限抗拉强度下故障前经受1000个循环)； S 1 = 157.64 MPa (管脚所受的最大均方根应力) b = 6.4 (柯伐合金疲劳曲线的斜率)； 则有： N 1 σ = 1000 × ( 579 1 × 157.64 ) 6.4 = 4131213 N 2 σ = 1000 × ( 579 2 × 157.64 ) 6.4 = 48920 N 3 σ = 1000 × ( 579 3 × 157.64 ) 6.4 = 3652 其中， N 1 σ 、 N 2 σ 、 N 3 σ 分别为 1 σ 、 2 σ 、 3 σ 应力情况下结构发生疲劳破坏所需的应力循环次数。 3.3.2. 元器件管脚实际应力循环次数 实际故障出现在第三个方向2 min随机振动情况下，管脚出现断裂。通过仿真计算该模块结构形式下印制板的基频为211.5 Hz， 1 σ 、 2 σ 、 3 σ 应力情况下可能发生的应力循环次数为： n 1 σ = 211.5 Hz × 60 × 6 min × 0.683 = 52003.62 n 2 σ = 211.5 Hz × 60 × 6 min × 0.271 = 20633.94 n 3 σ = 211.5 Hz × 60 × 6 min × 0.0433 = 3296.862 其中， n 1 σ 、 n 2 σ 、 n 3 σ 分别为 1 σ 、 2 σ 、 3 σ 应力情况下结构实际发生的应力循环次数。 根据公式(1)计算该元器件管脚的破坏率R R = n 1 σ N 1 σ + n 2 σ N 2 σ + n 3 σ N 3 σ = 1.337 > 1 ， 说明该元器件的管脚在随机振动过程中已经出现疲劳破坏，理论分析结果与滤波器断裂管脚部位的失效分析结果相符。 3.3.3. 结构改进及验证 由器件失效机理分析可知，在振动过程中是因为器件与印制板之间的相对变形造成器件在高应力状态下连续工作，导致疲劳失效。为了获取满意的疲劳寿命，需要将器件与印制板之间的相对变形降为最小。减小相对位移的措施主要局部加固元器件周围的印制板，工艺点胶措施使器件本体与印制板相连，分担管脚承担的载荷。根据加工成本、工艺措施，经过几轮的分析计算，最终对采取了结构合理的优化，元器件本体降低安装高度，四角采用点环氧胶处理等改进措施，改进后的第一阶模态振型图和均方根应力云图见图6、图7所示。 从图7可以看出改进后模块的最大应力得到极大的降低，管脚应力环境得到极大的改善。根据公式(7)再次对管脚的疲劳寿命进行计算验证。 N 1 σ = 1000 × ( 579 1 × 96.57 ) 6.4 = 95093871 N 2 σ = 1000 × ( 579 2 × 96.57 ) 6.4 = 1126057 N 3 σ = 1000 × ( 579 3 × 96.57 ) 6.4 = 84058 由于结构局部加固，该结构基频提高到249.4 Hz (见图6)，验证完成三个方向上共6分钟的随机振动的疲劳损伤情况，其 1 σ 、 2 σ 、 3 σ 应力情况下可能发生的应力循环次数： 图6. 改进后的第一阶模态振型图 n 1 σ = 249 .4Hz × 60 × 6 min × 0.683 = 61322.5 n 2 σ = 249 .4Hz × 60 × 6 min × 0.271 = 24331.5 n 3 σ = 249 .4Hz × 60 × 6 min × 0.0433 = 3887.6 计算该元器件管脚的破坏率R R = n 1 σ N 1 σ + n 2 σ N 2 σ + n 3 σ N 3 σ = 0.0685 ， 远小于1，可知6分钟随机振动仅消耗其疲劳寿命的1/14。说明该种结构形式下元器件的管脚的疲劳安全裕度很高。该宇航单机已顺利通过了试验验证。
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user: 4. 结论 本文简要介绍了Miner疲劳损伤累积理论，用于随机振动疲劳分析的高斯分布三带宽技术，随机振动理论，宇航单机设备有限元建模及分析技术。以某型号宇航单机设备为例，介绍了宇航单机元器件管 图7. 改进后的均方根应力云图 脚随机振动疲劳失效分析的流程：对单机模块中出现随机振动疲劳故障的元器件及管脚进行详细建模；通过有限元仿真计算单机基频；分析其随机振动情况，获得元器件管脚处最大均方根应力值；计算元器件管脚的疲劳破坏率R值；判断其是否疲劳失效；若R > 1即失效，对单机结构形式或元器件安装方式进行合理优化，直到最终计算的疲劳破坏率R < 1，元器件管脚不会发生疲劳破坏。通过该宇航单机的随机振动疲劳失效分析过程验证了文章所述疲劳分析方法的有效性，为宇航单机设备工程设计中判断敏感元器件管脚在随机振动工况下是否产生疲劳失效提供了一个思路。
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user: 摘 要 阴离子交换膜(Anion Exchange Membrane， AEM)是碱性聚合物电解质膜燃料电池(Alkaline Polymer Electrolyte Mmbrane Fuel Cell， APEMFC)的核心部件，目前由于氢氧根离子传导率低和稳定性差等问题而无法广泛推广运用。本文尝试运用亲生性材料壳聚糖(CS)制备AEM，对其进行表征和性能研究，并向高分子膜基质中引入无机材料氧化石墨烯(GO)制备复合膜构筑离子通道以提高传导率，同时运用两类材料间的相互作用提高膜的稳定性。发现复合膜的性能较壳聚糖膜大幅提高，离子传导率超过2 × 10 −2 S∙cm −1 ，正常工作下的能量密度达到1.96 mW∙cm −2 。 关键词 :碱性燃料电池，阴离子交换膜，壳聚糖，氧化石墨烯 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近几十年来，为解决能源危机难题APEMFC作为一种新型的高功率、高机动室温燃料电池器件，正在被国内外越来越多的实验室关注和研发。APEMFC具有燃料渗透率低、能量转化效率高和水管理简单等特点，拥有广阔的发展前景。AEM是AEMFC内部重要组成部分，起到传递离子、阻断电子和隔绝氧化剂与还原剂的作用，为了能够推广应用，高性能的AEM不可或缺 [ 1 ] 。壳聚糖(C 6 H 11 O 4 N)是由自然界广泛存在的甲壳质经过脱乙酰作用得到的 [ 2 ] ，而甲壳素在自然界中广泛存在，是地球上除蛋白质外最大的天然含氮有机化合物，同样也是仅次于纤维素的生物质资源 [ 3 ] [ 4 ] 。CS大分子中含有氨基和羟基等活性集团及少量的乙酰氨基，化学反应能力较强，可以通过水解、磺化、醚化、络合、缩合等化学反应合成满足人们各种需求的衍生物 [ 5 ] [ 6 ] 。鉴于CS优秀的理化性能，在前人基础上对CS膜进行掺杂GO改性，制备出CS-GO复合膜，对两种膜进行表征和性能测试 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 。
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user: 2. 实验 2.1. 试剂与仪器 壳聚糖(生化试剂，国药集团化学试剂有限公司)，醋酸(分析纯，北京化工厂)，乙醇(分析纯，北京化工厂)，氢氧化钾(分析纯，天津市福晨化学试剂厂)，氧化石墨烯(纯度99%，北京百灵威科技有限公司)。溶液均用去离子水配置。 称量药品用XS105DU梅特勒天平，厚度测量用测厚仪(上海六中量仪厂)，搅拌装置使用84-1A搅拌器，超声处理用KQ-100DB型数控超声波清洗器，醇渗透数据采集使用7890 A色谱仪，电导率测量使用Princeton VMP3电化学综合测试仪，电池性能测试CT-3008W-10V10A-F 型充放电仪，膜的表征使用德国Bruker公司的VERTEX 70型FT-IR光谱仪和清华大学的蔡司I6005773型显微镜场发射扫描电镜。 2.2. CS膜和CS-GO膜的制备 将0.5 g CS溶于15 ml不同质量分数(0.5%~3.5%)的醋酸溶液中，用电动搅拌器高速搅拌1~2小时，直到CS完全溶解，形成均一透明的溶胶为止。溶胶静置半天，以除去内部的气泡，然后浇铸在干净水平的玻璃板上，流延法制膜。室温下放置24 h，待水完全挥发后(玻璃板上看到一层淡黄色的薄膜)，将玻璃板放入1 mol∙L −1 的KOH溶液中浸泡12 h，用手术刀脱膜 [ 11 ] 。然后用去离子水清洗数次，自然晾干得到CS膜，用测厚仪(精确度0.01 mm)测定它的厚度。在溶胶中加入通过超声分散均匀的微量GO，其他方法不变，制备出CS-GO膜，呈灰黑色表面有分散颗粒。 2.3. 结果与讨论 CS膜和CS-GO膜表面外观如图1所示。 分别测定了玻璃板上未揭下、浸泡充分和用滤纸吸干表面水分之后CS膜的厚度，其厚度与溶液浓度关系如图2所示。实验发现，当醋酸溶液浓度低于1.5%时，粘度太低，所制的膜厚度小，溶胀过大水溶液浸泡时易破裂；溶度过高时(超过2.5%)，粘度变大，不能顺利延展，且所成膜晾干后厚度不随醋酸含量增加而增大，说明醋酸过量。适宜的醋酸溶液浓度为2%左右，所得淡黄色透明均匀膜，此时膜的厚度约为60 μm。
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user: 3. 性能测试 3.1. 乙醇渗透研究 乙醇是本工作中APEMFC的燃料，在阳极失去电子与氢氧根发生氧化反应生成碳酸根和水，将化学能转化为电能。交换膜需要尽可能地阻止燃料渗透，避免浪费和影响阴极反应环境。图3是测定乙醇渗透率的装置。 将待测定的膜用1 mol∙L −1 KOH溶液浸泡2 h后夹于两部分对接处，在左侧的储液池中加满乙醇溶液，右侧的储液池中加满纯水 [ 11 ] 。每隔一定时间用微量进样器从左右两侧储液池的取样口抽取0.2 μL溶液样品，用气相色谱仪测量乙醇浓度(峰面积)的变化，水在1.5 min附近出峰，乙醇在5.4 min附近出峰。相对于储液池比较大的体积，实验过程中取样量所带来的体积变化可以忽略不计，即认为在实验过程中两侧储液池的体积不变。分别作CS膜和CS-GO膜乙醇侧和水侧的乙醇百分含量变化曲线如图所示。 图4两张图对比可以看出CS膜开始10个小时水侧的乙醇浓度从零迅速升高至40%左右，之后趋于平衡；而掺杂GO的CS-GO复合膜相对于CS膜乙醇侧乙醇浓度下降明显，水侧乙醇浓度上升缓慢。说明CS膜在渗透压作用下渗透乙醇比渗透水容易很多，CS-GO膜容易渗透水分子而不容易渗透乙醇分子，CS-GO膜的乙醇渗透率低，适用于作燃料电池交换膜。 图1. CS膜(左)和CS-GO膜(右) 图2. CS膜厚度与醋酸浓度关系 图3. 乙醇渗透率的测试装置 图4. CS膜(左)和CS-GO膜(右)两侧乙醇百分含量变化曲线 3.2. 电导率的测定 离子交换膜最重要的功能是传递离子，电导率是重要性能指标。采用两电极交流阻抗法测定所研究离子交换膜的电导率。将在1 mol∙L −1 的KOH溶液中浸泡充分的膜用滤纸吸干表面的水分后放在两铂片之间，外侧用不锈钢板固定，钢板通过螺栓用扭力改锥拧紧。测试装置如图5所示，由Pt电极和离子交换膜构成简单电池，使用Pt片是为了减少电解质膜与电极之间可能发生的界面反应。导线接电化学综合测试仪在100 mHz~500 KHz范围测量简易电池的阻抗谱，横纵轴分别是实、虚电阻，最高频部分阻抗谱 图与实轴的交点作为膜的电阻；用测厚仪量膜的厚度，并通过方程来计算膜的电导率： σ = l A R 。 其中A代表参与导电的膜面积，L代表参与导电的膜的厚度，R为膜的电阻 [ 12 ] 。 实验测得CS膜的离子电导率在8 × 10 −3 ~1 × 10 −2 S∙cm −1 之间，CS-GO膜的离子电导率在2 × 10 −2 ~4 × 10 −2 S∙cm − 1 之间，明显增大。GO的掺杂在膜的微观层面有助于构建OH − 离子通道，增大离子电导率。 3.3. 放电测试 将离子交换膜夹于分别附着有阴极、阳极催化剂的3 cm∙3 cm的两片泡沫镍中间，加热上下不锈钢板至恒温55℃后在6 MPa的压力下热压5 min，待膜冷却后与电极固定成电池接入电路。阳极用BQ50S型的压力泵为电池提供6 mol∙L −1 乙醇，2 mol∙L −1 KOH的水溶液作为燃料，阴极用空气压缩机通空气，用充放电仪测量回路的电压电流。 用电势阶跃法作极化曲线，找CS膜的最大放电功率。放电电流从0开始，每5 mA为一个阶跃电势持续20 s，依次增大，记录稳定的电势，功率密度为电流电压的乘积与参与电路膜面积的比值，如图6所示，最佳放电电流为20 mA。同样的方法得到CS-GO膜的最佳放电电流为40 mA。 对CS膜进行20 mA恒流放电和CS-GO膜40 mA放电得到U-t变化曲线如图7所示。通过比较左右两图可以看出CS-GO膜的开路电压和稳定放电时的电势都有较大提高，并且放电时间大幅度延长超过50 h，是CS膜的七倍多，说明在电池工作过程中CS-GO膜比较稳定，放电过程没有使燃料电池内部结构破坏。两膜的功率密度分别为0.78 mW∙cm −2 和1.96 mW∙cm −2 。
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user: 4. 表征 4.1. 傅里叶红外光谱(FT-IR) 对两种膜的化学组成作红外表征。CS膜和CS-GO膜经过充分干燥后与KBr一起研磨压片，在4000 cm −1 ~400 cm −1 扫描波长范围内作吸收光谱分析 [ 13 ] ，如图8所示。 对比两种膜的红外图谱可以看出都在3430 cm −1 、2817 cm −1 、1630 cm −1 和578 cm −1 处出现了CS的特征峰，两个谱图出峰位置大致相同，无新峰出现，说明复合膜中CS和GO只是物理混合，没有形成新的化学键；主要区别在1300 cm −1 ~900 cm −1 ，GO在3430 cm −1 附近有一个较宽、较强的吸收峰，这归属于OH的伸缩振动峰；在1630 cm −1 处为GO的羧基上的C=O的伸缩振动峰。 4.2. 场发射扫描电镜(FSEM) 将样品膜用导电胶固定于FSEM试样台上，喷金后分别作CS膜和CS-GO膜的表面和断面形貌电镜照片 [ 14 ] ，如图9、图10所示。 可以看出，CS膜总体致密、均匀且无明显缺陷，表面形貌显示了一定的网络结构，是典型的聚合物膜表面。掺杂了GO的复合膜在液氮脆断的过程中，截面略显粗糙，整体呈均一、完整的形态，说明在界面相互作用和相容作用下，GO颗粒分散均匀。而过高的GO含量会导致交换膜传递电子，因此控制GO掺杂率在1%以下，本工作选择0.5%。
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user: 摘 要 唐代前期河北道的水利设施冠于全国，在其诸州中，水利设施以沧州、冀州、赵州分居一、二、三名。太行山东路南北走廊驿道是古今中原通向东北的最主要大道，还有数条联系境外的道路，而内河航运的主要水道永济渠是联系河北与京师的枢纽；濒临渤海的平州、幽州、蓟州、沧州等在交通运输上具有重要地位；河北道是主粮粟、麦及水稻的产区之一，尤其是粟，安史之乱前或后，河北道均是主要产区；河北道的纺织业自古名闻全国，博陵、魏郡、清河等地的纺织业最为发达，许多州县的进贡物非绫即绢；金、银、铜、铁、锡、铅、盐、水银、硃砂等矿产上，虽远不及江南道与岭南道的类多与丰富，可是定州的铜、沧州的盐是国内主要来源之一；此外，河北道是唐代制瓷业的主要产地，河北道的制瓷业又集中在邢州；易州的制墨及河间、景城、清河、博平四郡的制笔在全国都具有一席之地。 关键词 :唐代河北道，经济发展，水利与交通，农作物与手工业 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 绪论 河北地区古为九州中的幽、冀二州，北枕燕山，南临黄河，西凭太行，东渐于海，有着十分优越的地理位置，(清)顾祖禹《读史方舆纪要·卷十·直隶序》称其“视中原居高负险，有建瓴之势”。自汉末以来，河北成为各个权力集团争夺的焦点、治乱的关键地带，以及能否为王为霸的决定性因素。宋辽以后，中国的重心移至河北的中北部，河北更被视为控制全国的中心而受到特别的关注。 据《旧唐书·卷三十八·地理志一》，唐初贞观元年(627年)，因“山河形便”分全国为十道，如图1所示。河北道位于黄河以北，太行山以东的河北地区被划为河北道，西隔太行山与河东道相邻，南以黄河为界接壤河南道。开元二十一年(733年)又分天下为十五道，河北道改与河东道、都畿道、河南道相接。不含羁縻府州，《旧唐书·卷三十九·地理志二》载河北道有怀、卫、相、魏、澶、博、贝、洺、邢、赵、镇、冀、深、沧、景、德、定、祁、易、瀛、莫、幽、涿、蓟、檀、妫、平、营等28个正州并171个属县。《新唐书·卷三十九·地理志三》则有孟、怀、澶、卫、魏、博、相、邢、洺、惠、贝、冀、深、赵、镇、定、沧、景、德、瀛、莫、幽、易、涿、平、妫、坛、蓟、营等29州、安东都护府与174个县。《唐六典·卷三·尚书户部》中河北道则有怀、卫、相、洺、邢、赵、恒、定、易、幽、莫、瀛、深、冀、贝、魏、博、德、沧、棣、妫、檀、营、平、安东等25 州，但缺县名。《唐六典》虽记载25州州名，但缺县名。 自古迄今，河北道一直是一个非常重要的地区，冀朝鼎视河北地区为“基本经济区”，是中国历史上各个集团争相掌控以求征服与统一中国之处 [ 1 ] 。回顾历史，河北地区自战国秦汉以后到唐代一直是一个富饶的经济单位，是一个战略所必争，国家盛衰所维系的重要区域。河北地区古为幽，冀二州，战国时期分属于燕、赵、魏、齐等国(只怀州属韩)。赵、魏、齐诸国是当时政治上和经济上的强大 图1. 唐代贞观十道图 国家。西汉时为山东之地，“多鱼、盐、漆、丝、马牛羊”等，而整个北方则铜铁之利，“千里”之内，“往往山出棊置”。齐则冰纨绮绣钝丽之物，“号为冠带衣履天下”。赵亦“仰机利而食，作巧奸治，多美物。”燕处“勃碣之间，南通齐、赵，东北边胡，上谷至辽东，有鱼盐枣栗之饶”。(以上引文出自《史记·卷一三九·货殖列传》。)汉光武帝据河内，因此建立东汉帝国的基础。魏晋时“冀州带甲百万，谷支十年”(《三国志·魏志·卷六·袁绍传》)，永嘉之乱时，北方遍地粮荒，割据河北的王浚却“积粟五十万斛”(《晋书·卷三十九·王沈附浚传》)。魏晋以后，山东河北是破坏较重的地区，但到了北朝又被恢复起来，所以《《北史·卷十五·魏诸宗室·常山王遵附晖传》记载：“国之资储，唯籍河北。”后魏时，仅沧、瀛、幽、青、四州与邯郸(仅四灶)的盐产每年即达“二十万九千七百八斛四斗”(《通典·食货十·盐铁》)，可以满足全国的军国所需。隋统一以后，河南河北人口众多，物质上则是关内和隋帝国政权的主要支援力量。 唐朝建立之后，太宗李世民对河北的经济地位的评价是：“山东人物之所，河北蚕绵之乡，而天府委输，待以成绩。”(出自《资治通鉴·卷一九〇·唐纪六》“高祖武徳五年壬申条”。)贞观年间下诏“于洛、相、幽、徐、齐、并、秦、蒲州置常平仓，粟藏九年，米藏五年，下湿之地，粟藏五年，米藏三年，皆着于令”(《新唐书·卷五十一·食货一》)。“九年”与“五年”之久的平常积蓄多少反映了此一地区农业生产的富饶情况，故唐玄宗称大河南北“人户殷繁，衣食之源，租赋尤广。”(出自《全唐文·卷三十一》“论河南河北租米折流本州诏”。) 此外，《通典·食货二‧屯田》记载，“天宝八年，天下屯收百九十一万三千九百六十石”，“河北四十万三千二百八十石”。河北屯收约为全国总产量的五分之一。《通典‧食货十二‧轻重》记载天宝八年(749年)，“义仓总六千三百一十七万七千六百六十石”，“河北道千七百五四十万四千六百石”，相当关内、河东、陇右、剑南、淮南、诸道之和。河北道已是国家财政收入的主要来源之一。《通鉴考异》引天宝十四载(755年)颜杲卿上书安禄山陈杨国忠罪状，更明确的指出：“今河北殷实，百姓富饶，衣冠礼乐，天下莫敌。”(出自《资治通鉴·卷二一七·唐纪三十三》玄宗天宝十四载条。)《全唐文·卷三一六》李华“安阳令厅壁记”内载：“天宝以来，东北隅节度位冠诸侯，按数军钲鼓，兼本道连帅，以河北贡篚征税，半乎九州。”《唐语林·卷三》“夙慧”述开元初“河北诸道租庸，充满左藏。财宝山积，不可胜计”，这些都是对河北地区的经济地位的绝佳说明。 河北道物产丰富，但水利是农业发展所必须，交通则影响地区经济的兴衰，而手工业则直接反应了其经济发展水平。因此，本节分别就水利、交通、物产与手工业等项加以叙述。
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user: 2. 水利 冀朝鼎在《中国历史上的基本经济区与水利事业的发展》一书中云：“发展水利事业或者说建设水利工程，在中国，实质上是国家的一种职能，其目的在于增加农业产量以及为运输，特别是为漕运创造便利条件。诸如灌溉渠道、陂塘、排水与防洪工程以及人工水道等，多半是作为公共工程而建造的，它们同政治都有着密切的联系。各个朝代都把它们当作社会与政治斗争的重要手段和有力的武器。” [ 1 ] 说明了水利事业在农业乃至国家方面所具的重要性。 唐代的水利设施在《新唐书·地理志》里有详细的记载，但设施为数多少，各家看法不一。屈弓在冀朝鼎、邹逸麟、韩国磐、宋锡民等人的研究上提出较新的论述：“见于唐宋正史及各类史志的工程计有325项，见于清代省志及部份宋、元、明地方志，而为唐宋史志所遗漏的工程共有82项，两者相加，总计407项” [ 2 ] 。至于兴建的时间与各道的数目，并可归纳出下列几点：1) 唐代前期的水利设施多于唐代后期，与清朝顾炎武“天宝以前者，居什之柒”(语出顾炎武《日知录集释》)的论点大致相符。2) 唐代前期河北道水利设施的数额遥遥领先其余各道，唐代后期则以江南东道名列前茅。3) 唐代前期北方的水利设施远多于南方，唐代后期北方远逊于江南，显示了唐代经济重心由北转南的趋势。唐代前期河北道的水利设施冠于全国，后期却大为衰退，其原因当与安史之乱所造成破坏脱不了干系。至于河北道所辖各州的水利设施多少与兴修的时间，以《新唐书·地理志》所载29州水利设施为依据制表，河北道各州的水利设施数额如表1所示。 Table 1 Distribution and statistics of water conservancy facilities in Hebei area in Tang Dynast 州名 水利设施 修筑时间 资料出处 总数 孟州 汜水县有梁公堰，河南尹李杰因故渠濬之，以便漕运。 开元二年(714) 《新唐书》卷39 《唐会要》卷87〈漕运〉 1 怀州 令杜某开新河，自六眞山下合黄丹泉水南流入吴泽陂。 大中年间(847-860) 《新唐书》卷39 〈地理志三〉 1 魏州 刺史卢晖徙永济渠，自石灰窠引流至贵乡县城西，注魏桥，以通江淮之货。 开元二十八年(740) 《新唐书》卷39 〈地理志三〉、 《唐会要》卷87〈漕运〉 1 相州 安阳县西有高平渠，刺史李景引安阳水东流溉田，入广泽陂。 邺县南有金凤渠，引天平渠下流溉田。 尧城县北有万金渠，引漳水入故齐都领渠以溉田。 临漳县南有菊花渠，自邺引天平渠水溉田，临漳县令李仁绰开。 临漳县北有利物渠，自滏阳入成安，取天平渠水以溉田，临漳县令李仁绰开。 咸亨三年(672) 咸亨三年(672) 咸亨三年(672) 咸亨四年(673) 咸亨四年(673) 《新唐书》卷39 〈地理志三〉 5 表1. 唐代河北道水利设施分布与统计表 Continued 如表1可见，河北道诸州中，以沧州、冀州、赵州分居一、二、三名；唐河北道的水利设施大部份是在安史之乱前修筑的，极少数是在安史之乱后进行；唐代河北道的水利设施主要分布在沧、冀、赵、相等州，位属农耕区的河北道南部；居河北道北部畜牧区的幽、涿、冀、蓟、檀、妫、平、营等州的水利设施则付之阙如。此种分布情形似与地理环境有绝大关系。此外，河北道原本就是唐代粟、麦等粮食作物的主要生产区域，太行山东麓平原及以东的河北平原腹地是产粟区，南起相、卫，北达幽州的太行山东麓平原同时也是麦类生产区 [ 3 ] ，需要充足的水来灌溉，所以河北道南部的水利设施较多是可以理解的。