DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 地震动持时的定义 地震动持时可分为地震动总持时和强震动持时。由于强度低的地震动对工程潜在破坏性较小，因此，地震工程学中重点关注强震动持时，即对工程有影响的强地面运动的持续时间。虽然大多数研究者都认识到强震动持时的重要性，但是强震动持时的定义并没有统一。大体上可分为记录持时和反应持时两大类，记录持时是根据地震动记录计算得到一个时间参数，而反应持时是从工程应用的角度出发，将地震动记录通过控制某个结构反应量得到的持时定义，由此定义的持时与结构的反应量相联系。在本文中主要研究地震动记录持时，下面根据阈值的取值不同，分别给出地震动记录持时的几种定义。 1) 绝对持时。又称括号持时，由Bolt [ 7 ] 提出，该定义取加速度记录绝对值在第一次和最后一次达到或超过事先设定的值(如0.05 g或0.1 g等)之间所经历的时间作为地震动持续时间。 2) kAmax相对持时。该定义取加速度峰值的k倍作为阈值，强震持时为地震动记录首末两次达到或超过该阈值的时间长度，Amax表示加速度记录峰值，k取0.2~0.5。 3) 能量相对持时。该持时定义最早由Trifunac [ 8 ] 提出，常用的有90%能量持时，即将地震动能量达到总能量5%开始至达到总能量的95%结束所经历的时间作为地震动持时。也有用地震动能量达到总能量5%开始至达到总能量的75%结束所经历的时间作为地震动持时，即70%能量持时。如70%能量持时定义公式如下 [ 8 ] ： T d = T 2 − T 1 (1) I ( T ) = ∫ 0 T a 2 ( t ) d t ∫ 0 T all a 2 ( t ) d t ， I ( T 1 ) = 0.05 ， I ( T 2 ) = 0.75 (2) 其中，T d 为能量持时，T 2 表示75%能量对应的时间，T 2 表示5%能量对应的时间，I(T)为到T时刻累积的能量占总能量比值，T all 为地震动总记录时长，a(t)为t时刻的地震加速度幅值。 4) 均方根持时。如果将地震动加速度时程看作平稳随机过程，该平稳过程的均方根为A rms ，持续时间为T d ，则满足关系式 [ 9 ] ： ∫ 0 T a 2 ( t ) d t = A r m s 3 T d (3) 5) 二阶距持时。该定义由谢礼立、周雍年提出 [ 10 ] ，该方法记加速度平方图全部面积的重心坐标为T c ，则一般来说(多次地震事件例外)在T c 附近的那个时段应该是地震动时程中震动比较强烈的部分，即主震段或强震段。而平方加速度图上能量分布的二阶距，通过假定在时间T d 内加速度峰值出现的平均概率为一次，即可确定持时。 T d = | ∫ 0 T ( t − T c ) 2 a 2 ( t ) d t ∫ 0 T a 2 ( t ) d t | 1 2 (4) T c = ( ∫ 0 T t a 2 ( t ) d t ) / ∫ 0 T a 2 ( t ) d t (5) 式中，T d 反映地震动能量相对其重心的一个分布特征，同时也反映地震动强震集中或分散的程度，亦即反映地震动持时的特征。据此谢、周定义以T c 为中心两倍T d 为地震动持时，简称二阶距持时 [ 10 ] T xz ，即： T x z = 2 T d (6)
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user: 3. 汶川地震地震动持时统计分析 汶川8.0级地震引起的地震动强度很大，波及范围很广，地震波传播至山西、河北、河南、北京等地区的自由场地时峰值加速度仍大于10 cm/s 2 ，远至福建、山东、江苏、上海等地区的多个台站仍记录到了加速度时程波形。在中国数字强震动观测网络(见图1 [ 11 ] )的478个台站的加速度记录中，最大水平向峰值加速度为957.7 cm/s 2 ，最大竖向峰值加速度为948.1 cm/s 2 ；单分量峰值加速度大于90 cm/s 2 的有127条，大于10 cm/s 2 的有375条 [ 1 ] 。本文统计了汶川地震中的450个台站共1349条地震动加速度记录，分别利用上述定义的0.05 g绝对持时、70%能量持时、90%能量持时、0.35 Amax相对持时和二阶距持时，计算了汶川地震的地震动持时，并进行了分组，其结果如表1所示。 图1. 汶川地震主震记录台站分布图 Table 1 Statistical results of ground motion duration with five definitions in the Wenchuan earthquak 持时类型 小于50 s 50~100 s 大于100 s 70%能量持时 1089 233 28 90%能量持时 426 662 262 0.05 g绝对持时 1278 62 10 0.35 Amax持时 385 599 366 二阶距持时 621 642 87 表1. 汶川地震中五种定义下地震动持时的统计结果 从表1首先可以看出与以往地震动持续时间仅为几秒到几十秒不同，此次汶川地震动记录的典型特征为持时较长，以90%能量持时为例，持时大于50 s的有924条，大于100 s的有262条。这主要是由于汶川地震的震源较浅，破裂长度达两百多公里，因此其地震动持时较以往地震长许多。从表1还可以看出，不同定义下持时的统计结果存在着明显的差别。在小于50 s的统计中，0.05 g绝对持时定义下的样本最多，而在50~100 s持时统计结果中95%能量相对持时与二阶距持时统计结果相当，其记录样本数约为0.05 g绝对持时的10倍。而对于大于100 s的持时中0.05 g绝对持时样本数最少，0.35 Amax持时的样本数最多。 从上述的分析可以看出同一组实验记录，在不同持时定义下计算结果存在明显的差别，因此在研究地震动作用下结构地震反应的模拟中考虑地震动持时影响时必须针对相同持时定义的持时影响，不同定义下的持时无可比性。
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user: 4. 地震动持时的方向特性 以汶川地震中所获得的加速度记录为基础数据，对位于断层附近强震动台站所获得的地震动持时进行了统计。以微观震中为参考点，沿断层走向分为破裂前方和破裂后方两组地震动，分别选择了7个破裂前方和6个破裂后方的地震加速度记录，进行了断层方向性效应对地震动持时的影响研究，其中台站、距离及其不同定义下的地震动持时结果分别如表2和表3所示，距离L取值示意图见图2，为震中距在断层破裂方向的投影。 每个台站地震动记录分别有南北向(NS)、东西向(EW)、竖向(UD)三个方向，由于水平向地震动对结构的影响较大，以下仅就各台站的EW方向地震动记录进行了统计分析。 在破裂前方地震动持时统计分析中，利用上述五种地震动持时的定义方法，对7个台站的加速度记录进行了计算，结果如表2和图3所示。在破裂后方地震动持时统计分析中，共统计6个台站的加速度记录，计算结果如表3和图4所示。 Table 2 Statistical results of ground motion duration in EW direction at forward ruptur 记录点 场地类别 距离(km) 70%能力持时(s) 90%能力持时(s) 0.05 g绝对持时(s) 0.35 Amax持时(s) 二阶矩持时(s) 郫县走石 ROCK 35 15.69 30.03 28.20 32.34 28.91 什邡八角 SOIL 64 16.24 45.59 132.54 47.95 47.78 安县塔水 SOIL 110 18.81 40.85 94.98 30.34 39.59 茂县叠溪 SOIL 117 23.04 66.72 100.73 35.31 54.31 江油地震 SOIL 154 13.64 54.08 88.29 65.05 39.44 江油重华 SOIL 181 12.62 31.78 46.57 32.35 29.54 平武木座 SOIL 208 22.64 40.97 63.11 44.23 35.71 表2. 断层破裂前方EW方向地震动持时统计结果 Table 3 Statistical results of ground motion duration in EW direction at backward ruptur 记录点 场地类别 距离(km) 70%能力持时(s) 90%能力持时(s) 0.05 g绝对持时(s) 0.35 Amax持时(s) 二阶矩持时(s) 汶川卧龙 ROCK 21 6.57 25.09 125.83 23.95 33.69 大邑银屏 SOIL 48 43.84 71.25 78.93 79.55 57.71 邛崃油榨 SOIL 83 36.96 71.47 80.56 77.22 58.25 宝兴民治 SOIL 71 42.70 77.71 80.92 80.78 64.50 泸定水厂 SOIL 160 35.75 78.02 0.0 88.02 63.17 康定 SOIL 172 35.44 78.45 0.0 94.61 63.83 表3. 破裂后方EW方向地震动持时统计结果 图2. 距离L取值示意图 图3. 断层破裂前方EW方向地震动持时随距离的变化比较图 为了更清楚的比较断层破裂前后地震动持时的变化，沿断层走向选取21个台站的EW向加速度记录按照 90%能量持时定义计算了地震动持时，结果见图5。综合比较图3~图5断层破裂前后持时随距离的变化，可以得到如下特征： 1) 不同的定义方法获得的地震动持时结果存在较大差异，一般而言70%能量持时计算获得的结果最小，而0.05 g绝对持时方法计算的持时较大，其他三种定义方法获得的持时变化规律基本一致。 2) 在相近的距离条件下，破裂后方的持时明显大于破裂前方，这是由断层破裂的方向性效应引起的。 3) 断层破裂前方，持时随距离无明显变化规律，如图3所示；而断层破裂的后方，除0.05 g绝对持时方法外，其他四种方法计算的地震动持时随距离增加而不断增加，在超过大约80 km后趋向于稳定。 图4. 断层破裂后方EW方向地震动持时随距离的变化比较图 图5. 断层破裂前方与后方EW方向地震动持时随距离的变化比较图 4) 在图4中，0.05 g绝对持时在距离超过160 km的泸定水厂与康定均获得了地震动持时为0 s的结果，而实际上两地均在汶川地震中遭受了震害，因此，0.05 g绝对持时方法在本实例中给出的结果明显不合理。
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user: 5. 结束语 本文在简述了地震动持时的几种定义之后，利用中国数字强震动台网记录的汶川地震强震动加速度记录，获得了不同定义下地震动持时的统计结果，显示不同持时定义下的计算结果存在明显的差别，分析了地震动持时的方向性分布特征，结果表明，破裂前方的地震动持时无明显变化规律，而破裂后方的持时随距离增加而不断增加，且破裂前方的持时明显小于破裂后方的持时。本文统计得到的地震动持时特征可为未来研究地震动持时对结构地震响应影响及结构抗震设计如何考虑地震动持时特征提供参考。
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user: 摘 要 数控技术是机械专业的专业课程，其也是智能制造中的核心关键技术。数控技术课程主要在数控机床编程、数控运动控制原理、数控装置与检测装置、伺服控制系统等方面开展教学，实际加工过程中工件与刀具之间的相互作用对数控加工的要求涉及较少。文中首先以超硬材料的数控加工为例，对超硬材料的常用加工方法即切削加工及磨削进行了详细说明与比较，其次鉴于切削加工的高效加工特征，对以切代磨工艺的有点进行了说明，最后对以切代磨涉及的关键技术问题，即机床的加工刚度、机床加工精度、加工效率及绿色加工涉及的关键核心内容进行了讨论。通过本文超硬材料加工内容的引入，培养学生全方位动态思考问题的能力。 关键词 :数控加工，超硬材料，以切代磨 Copyright © 2019 by author(s) 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 伴随机械设备向着高转速、高精度的方向发展，超硬金属零件得到越来越多的应用，例如轴承、模具等领域，其硬度能够达到50~65 HRC并且具有较高的机械强度和抗疲劳磨损的能力 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 。超硬金属零件一般采用淬火的方式提高其硬度，高硬度特征导致零件在数控加工中很难加工，属于典型的难加工材料。目前数控技术课程主要从数控加工程序编制、数控运动控制原理、数控装置与检测装置、伺服控制系统等方面开展教学，目的在于让学生掌握数控机床的刀具轨迹形成与等问题。但是实际加工过程中，刀具与零件相互接触，切削力会对刀具与工件产生激励，理想的刀具轨迹并不一定会加工出高质量的零件，在超硬度零件的加工中尤为突出。此外，基于智能制造领域对技术人员的高质量要求与需求、应用型本科建设的要求，培养具有解决实际工程问题思维方式的学生尤为重要，鉴于以上背景，在数控加工技术课程中，引入超硬度零件数控加工典型案例，并对涉及的关键技术问题进行探索，激发学生全局思考的能力与创新意识。
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user: 2. 超硬材料的常用加工方法 切削加工、磨削加工以及特征加工是三种典型的加工方式。下面对其进行介绍。 2.1. 金属切削加工 它是一种采用刀具切除硬质材料的加工方法。工件往往通过夹具安装在机床上，机床带动刀具或工件或两者同时进行运动。切削过程中，有力、热、变形、振动、磨损等现象发生，这些现象的综合作用决定了零件，典型的设备是数控切削机床 [ 5 ] 。超硬零件在切削时有以下特点： 1) 硬度高、强度高：这是超硬金属材料的主要切削特点。当硬度达到HRC50~60时，其强度可达σb = 2100~2600 MPa，按照被加工材料加工性分级规定，它的硬度和强度均为9a级，属于最难切削的材料。 2) 切削力大、切削温度高：从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500 MPa。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。 3) 不易产生积屑瘤：超硬材料的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。 4) 刀刃易崩碎、磨损：由于超硬材料的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨损。通常超硬材料的导热系数为7.12 W/(m∙K)，约为45号钢的1/7。由于其导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，也加快了刀具磨损。以上特征决定了所使用的刀具应该具有高的硬度与强度、韧性、耐热性与使用寿命等特性。目前普遍使用的刀具材料大致可以分为五种：立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、金属陶瓷刀具、硬质合金涂层刀具、聚晶金刚石(PCD)刀具，其中立方氮化硼刀具在超硬零件加工中应用较广泛。立方氮化硼(CBN)是纯人工合成材料，是继人造金刚石之后，美国GE公司于1957年首先宣布利用高温超高压装置合成的另一种新型超硬材料。聚晶立方氮化硼(PCBN)是由CBN微粉与少量结合剂烧结而成的多晶体，PCBN自1973年研制成功以来，经过众多材料专家及刀具专家的努力，PCBN材料及其刀具已完全进入实用阶段，在工业发达国家PCBN刀具已应用于汽车、重型机械等机械加工行业。 除了对刀具材料有要求外，对刀具的几何角度也有特殊要求。例如：加工超硬材料时为确保刀尖的抗冲击性能减少打刀，提高刀具耐用度、前角要小。但是如果前角过小切削抗力加大、切削径向力将会加大，易引起工艺系统的振动，导致刀具寿命、加工表面质量、尺寸精度的降低，工件材料强度、硬度高，应取较小的前角；加工特别硬的工件(如淬硬钢)时，前角很小甚至取负值。一般应选前角为0˚~−8˚之间。淬火硬度越高负前角应取得越大。精车时前角可取0˚。图1为超硬材料的两种切削方式。 图1. 超硬材料的车削及铣削加工 2.2. 磨削加工 磨削加工属于机械加工中的精加工方式，利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的加工方法。磨削可以用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面，以及螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面 [ 6 ] [ 7 ] 。砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小刀齿，砂轮的磨削过程，实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应，如图2所示。图3为典型的超硬材料内外圆柱磨削的案例 磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。但切屑和碎磨粒仍会阻塞砂轮，因而，磨削一定时间后，需用金刚石刀具等对砂轮进行修整。由于磨粒的硬度很高，磨具具有自锐性，磨削可以用于加工各种材料，包括淬硬钢、高强度合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。磨削时，由于刀刃很多，所以加工过程平稳、精度高，表面粗糙度小，磨削精度可达 图2. 砂轮的磨粒及磨削过程 图3. 超硬材料的内外圆柱面磨削加工 IT7~IT5，表面粗糙度可达Ra 1.6~0.025 μm，甚至可达Ra 0.1~0.008 μm。 磨削与切削加工相比，具有以下特点： 1) 磨削速度很高，每秒可达 30m~50m；磨削温度较高，可达1000℃~1500℃；磨削过程历时很短，只有万分之一秒左右。 2) 磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。 3) 磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁等，而且还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。 4) 磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。 5) 当磨削加工时，从砂轮上飞出大量细的磨屑，而从工件上飞溅出大量的金属屑。磨屑和金属屑都会使操作者的眼部遭受危害，尘未吸入肺部也会对身体有害。 6) 由于砂轮质量不良、保管不善、规格型号选择不当、安装出现偏心，或给进速度过大等原因，磨削时可能造成砂轮的碎裂，从而导致工人遭受严重的伤害。。 7) 磨削加工时产生的噪音最高可达 110dB以上，如不采取降低噪声措施，会影响健康。
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user: 3. 超硬材料以切代磨加工 3.1. 超硬材料以车代磨的工艺比较 目前的超硬材料主要以磨削加工为主，磨削效率低，制造成本较高，切削加工效率高，以硬车为例对其加工特点进行说明。 制造商一直在追求低成本、高品质、快速装夹、低投资的加工方式。以车代磨能够满足以上的目标。对硬度超过45 RC的工件进行单点切削的过程称为硬车。一般硬车加工的工件硬度在58~68 RC之间。硬车时切屑能够带走至少80%的热量，以保持零件的热稳定性，合理的硬车削系统可以减少甚至省去磨削以及与之相关的高昂的刀具成本和太长的加工时间。车削45 HRC以上硬度的零件能够达到粗或半精磨削级的精度，甚至超过磨削精度。硬车技术非常具有吸引力，一套配置恰当的硬车加工单元其表现如下：表面光洁度0.00011 (0.003 mm)、圆度0.000009 (0.00025 mm)、尺寸误差0.00020 (0.005 mm)、生产效率相对而言是磨削加工的4~6倍。 3.2. 以切代磨关键问题探讨 1) 机床刚度的要求 机床刚度是指机床系统抵抗变形的能力。作用在机床上的载荷有重力、夹紧力、切削力、传动力、摩擦力、冲击振动干扰力等。按照载荷的性质不同，可分为静载荷和动载荷。机床刚度由机床床身刚度、夹具刚度、工件刚度以及刀具刚度等组成。静刚度与动刚度可以通过有限元软件理论仿真与实验测量两种方法获得。图4是采用实验的方法测量车床刀架-头尾架的静刚度示意图 [ 8 ] 。图5为施加的假设切削力与工件变形的关系图 [ 8 ] 。 图4. 车床刀架、头尾架静刚度测量示意图 在图4试验时载荷逐渐加大，再逐渐减少，反复三次，图5中所示就是三次加载卸载的曲线，由图可见： 1) 力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律，这反映了部件的变形不纯粹是弹性变形。 2) 加载曲线与卸载曲线不重合，它们间包容的面积代表了在加载卸载的循环中所损失的能量，也就是消耗在克服部件内零件之间的摩擦力和接触面塑性变形所作的功。 3) 当载荷去除后，变形恢复不到起点，这说明部件的变形不仅有弹性变形，而且还产生了不能恢复的塑性变形。 图5. 测量的静刚度曲线 机床的动态刚度是指将工艺系统作为多自由度柔性系统，根据振动理论构建动力学模型，根据振动系统的传递函数识别动态刚度，它是振动系统的模态阶次相关的参数。例如某机床的动刚度被表示为： Y ( s ) F ( s ) = G ( s ) = G c ( s ) G m ( s ) 1 + G c ( s ) G m ( s ) = 1 K 其中， G c ( s ) 为切削过程的传递函数， G m ( s ) 为机床的传递函数。机床的动态刚度常采用模态实验或仿真的方法获得，图6为机床床身的第一阶和第二阶模态仿真结果。 图6. 机床床身的前两阶模态振型 2) 机床精度的要求 高精度机床是高精度零件加工的基本前提条件，影响机床加工精度的因素很多，有机床本身的精度影响，还有因机床及工艺系统变形、加工中产生振动、机床的磨损以及刀具磨损等因素的影响。在上述各因素中，机床本身的精度是一个重要的因素。机床的精度包括几何精度、传动精度、定位精度、重复定位精度以及工作精度等。 a) 几何精度。机床的几何精度是指机床某些基础零件工作面的几何精度。是机床在不运动时的精度，它规定了决定加工精度的各主要零、部件间以及这些零、部件的运动轨迹之间的相对位置允差。 b) 传动精度。机床的传动精度是指机床内传动链两末端件之间的相对运动精度。 c) 定位精度。机床的定位精度是指机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期位置之间的误差称为定位误差。 d) 重复定位精度。机床重复定位精度是指机床主要部件在多次(五次以上)运动到同一终点所达到的实际位置之间最大误差。 机床的几何精度、传动精度、定位精度和重复定位精度通常是在没有切削载荷以及机床不运动或运动速度较低的情况下检测的，故一般称之为机床的静态精度，静态精度主要决定于机床上主要零部件，如主轴及其轴承、丝杠螺母、齿轮以及床身等的制造精度以及它们的装配精度。 e) 工作精度。将工件装夹好后，对其进行切削加工，工件最终形成的加工精度称为工作精度，工作精度受切削力、夹紧力、机床内部热源、刀具磨损以及工艺系统振动等因素的影响。图7为典型机床部分位置的精度检测。 3) 超硬材料以切代磨加工效率问题 超硬材料的加工在满足加工精度的前提下，加工效率是影响其经济性的主要因素，因此探索高精加工前提下的高效加工尤为重要。切削过程的颤振现象是制约高效加工的主要因素，颤振是切削过程中引起的自激振动，会严重影响工件的加工质量。针对颤振现象，有多种解决方案，例如增加阻尼装置及主动控制单元、变工艺系统参数等，图8为伊斯卡公司通过改进刀柄结构设计的抗振导杆，图9为设计的镗削刀杆，图10为基于磁流变材料的镗削主动控制单元。 图7. 机床精度测量测量典型案例 [ 8 ] 图8. 伊斯卡外圆切槽加工的阻尼模块防振刀杆 图9. 镗削时设计的阻尼避振镗杆 图10. 基于磁流变材料的镗削主动控制单元 4) 超硬材料切削过程的绿色制造问题 绿色制造是“中国制造2025”的重要组成部分。绿色制造技术是以传统制造技术为基础，并结合环境科学、材料科学、能源科学、控制技术等新技术的先进制造技术，其目标是使产品在制造过程中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。 加工过程的绿色化是实现超硬材料切削加工全生命周期绿色化的重要途径，例如：据统计，汽车零件加工花费在切削液的总费用大约是刀具费用的3倍，采用干切削和微量润滑或开发环保切削液代替高成本、高污染的传统切削液可以减少对环境的冲击。研究表明数控机床在工件加工过程中，真正消耗在工件切削上的能量只有25%左右，其余能量均消耗在加工准备工作中。根据超硬材料的加工工艺，建立基于全生命周期的超硬材料能效模型，降低加工制造过程中的能量消耗，提升能效利用率，为超硬材料的绿色加工提供全面的解决方案。
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user: 4. 结论 文中对超硬材料的常用加工方法，即金属切削加工与磨削加工进行了介绍；在金属切削加工中，基于对超硬材料切削过程中存在的切削力大、切削温度高，刀具易崩碎磨损等问题，对常用的刀具材料进行了介绍。在金属磨削加工中，对磨削机理进行了介绍，并将磨削加工与切削加工进行了比较。鉴于以切代磨加工效率高的优势，开展了其关键问题的详细探讨，例如机床刚度问题、机床精度问题、加工振动问题以及基于节能减排概率的绿色制造问题。
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user: 摘 要 沾化凹陷孤岛凸起西缘地区尚有较大面积的储量空白区以及多个孤立出油点，具有良好的勘探潜力，但一直以来缺乏系统完整的研究阻碍了进一步油气勘探的开展。本文系统分析孤岛凸起西缘地区古近系的烃源岩、储层、盖层、圈闭、运移、保存等油气成藏的六要素特征，探讨了研究区的油气成藏条件，认为孤岛凸起西缘地区古近系具有良好的油气成藏条件。研究区处于渤南洼陷和孤岛凸起之间的坡折带，在两边正负向构造强烈活动的双重影响下，有利于来自渤南洼陷沙四、沙三段烃源岩生成的油气沿断层、不整合面及砂体等优势运移通道通过侧向和垂向两种方式运移，并在研究区发育的扇三角洲、浊积扇等储集层内形成地层岩性油气藏和构造–岩性复合油气藏。 关键词 :沉积储层，成藏条件，古近系，孤岛凸起西缘 Copyright © 2019 by author(s) 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. 概况 研究工区位于山东省利津县，构造位置位于济阳坳陷沾化凹陷孤岛凸起西南部的倾伏端，北为渤南洼陷，南过垦西断层为三合村洼陷，面积约120 km 2 (图1)。勘探显示，孤岛凸起西缘储量外尚有较大面积的储量空白区以及多个孤立出油点，展示了该地区良好的勘探潜力。但该地区缺乏系统完整的研究，沉积、储层特征不明确，油气成藏等需要进一步深化认识，因此本文针对上述存在的问题开展研究，明确了垦西地区古近系沉积特征及成藏条件，以期对该地区下一步油气勘探提供依据。
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user: 2. 古近系沉积及储层特征 2.1. 沉积特征 研究区古近系油气勘探的主力层段包括沙四段、沙三段及沙二段三个层段，本次研究主要针对这三个层段展开。 沙四段沉积时期，由于构造运动差异导致沙四下亚段和沙四上亚段沉积时期的沉积环境存在差异，从而在研究区形成了不同的沉积相类型。沙四下亚段沉积时期整个渤南地区气候干燥 [ 1 ]，风化剥蚀强烈，盆地周缘的古凸起普遍遭受剥蚀，在季节性的洪水作用下，碎屑物质沿山中沟道冲出山口直接进入湖盆开阔平缓地区，形成了沿盆缘断层分布的冲积扇沉积；而到沙四上亚段沉积期，构造应力发生了较大的转变，气候环境也发生了较大幅度变化 [ 2 ]，由沙四下亚段沉积期的干旱气候演变为沙四上亚段沉积期的湿润气候，湖盆水体扩张，沉积相类型由冲积扇演变为扇三角洲沉积；沙四段沉积末期盆地经历了较大规模的构造抬升，工区在沙四段顶部形成了不整合面，再次构造沉降后接受沙三段沉积。 图1. 研究区区域位置示意图 沙三段沉积时期，为盆地演化的强烈断陷期，湖盆急剧扩张。沙三下亚段湖平面快速上升，物源供给匮乏，该时期区内广泛发育深湖相油页岩和暗色泥岩沉积，且厚度较大，成为该区主力烃源岩层段，并同时在湖相泥岩中发育浊积扇沉积；浊积扇沉积规模在沙三中沉积时期达到最大，扇体甚至延伸至北部近岸水下扇扇端 [ 3 ] (图2)。至沙三上亚段沉积期，湖平面有所下降，水体范围缩小，浊积扇沉积规模变小。 在经历了沙三段湖盆快速扩展期后，沙二下亚段沉积期湖平面到达最高点并随后缓慢下降，这一时期物源供应充足，在工区形成了大面积的扇三角洲，但由于沙二下亚段沉积末期经历了构造抬升，导致研究区沙二下亚段大部分被剥蚀殆尽 [ 4 ]。到沙二上亚段沉积期，构造沉降并重新接受沉积，来自孤岛凸起的物源在研究区沉积形成扇三角洲沉积，在扇体前端还存在月牙状、团块状的滩坝沉积。沙二段沉积晚期，构造再次抬升，研究区地层再次遭受剥蚀(图3)。 沙一段沉积时期，盆地发生大规模湖侵，以半深湖–深湖沉积为主，湖盆中心发育了一套以油泥岩及油页岩为主的沉积物，研究区则沿孤岛凸起西缘发育带状的碳酸盐生物滩沉积。 2.2. 储层特征 研究区沙四段、沙三段和沙二段是目前发现的主要储集层，发育冲积扇、扇三角洲、浊积扇、碳酸盐滩坝等沉积相类型，形成了砾岩、砂砾岩、砂岩、碳酸盐等岩石类型的储集层，其中以碎屑岩储层作为主体，主要发育在沙四段至沙二段，碳酸盐储层主要发育在沙四上亚段和沙一段。 图2. 孤岛凸起西缘地区沙三中亚段沉积相平面展布图 图3. 孤岛凸起西缘地区沙二上亚段沉积相展布图 研究区古近系碎屑岩储集层包括砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、粉沙岩等类型，在各沉积时期，从凸起边缘部位以砾岩和砂砾岩为主，向洼陷中心岩石粒度变细，过渡为以粗砂岩、中砂岩、细沙岩以及粉沙岩等为主。储集层储集空间类型以次生溶蚀孔、洞、缝体系为主，原生孔隙大多因压实或胶结作用残余较少。其有效的储集空间是粒内溶蚀孔和粒间原生孔，其次为铸模孔，未充填的裂缝为有效的运移通道。储集层物性整体较好，孔隙度普遍大于15%，峰值区间为20%~25%，渗透率则普遍大于10 × 10 −3 μm 2 (图4)，属中孔中渗储层。 图4. 孤岛凸起西缘地区古近系储层物性分布直方图 研究区储层的发育受沉积(微)相、构造活动的控制，沉积(微)相通过控制沉积物的粒度、成分和结构进而控制储层原始物性，构造活动通过断层活动引导酸性流体改造储层以及促使储层产生裂缝进而改善储层，使得储层的次生孔隙与裂缝较为发育，两者共同作用使得研究区具备发育良好储集层的条件。
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user: 3. 油气成藏条件分析 油气自形成后就一直处于运移和聚集的动态过程之中，在此过程中生、储、盖、圈、运、保等成藏要素以及各成藏要素之间的时空匹配关系从不同方面为油气成藏提供条件和保障。 3.1. 烃源岩条件 研究区北为渤南洼陷，南为三合村洼陷，东为孤南洼陷，其中渤南、孤南这两个洼陷都发育巨厚的成熟烃源岩，能为研究区提供充足的油气供给 [ 5 ] [ 6 ]。 渤南洼陷古近系发育了沙四上亚段、沙三段及沙一段三套烃源岩，其中沙四上亚段、沙三段是渤南洼陷古近系的主力烃源岩层。沙四上亚段烃源岩为泻湖相的膏泥岩沉积，烃源岩厚度一般在100 m以上，最厚达400 m。其有机碳含量一般在1%~2%之间，岩石热解生烃潜量平均达7 mg/g，氯仿“A”含量为0.11%~0.83%，有机质丰度较高；有机质类型以I型为主，生油能力较好；烃源岩顶部埋深为2500~4000 m，镜质体反射率Ro一般在0.5%~1.0%，为一套优质烃源岩。沙三段烃源岩为淡水环境的深湖–半深湖相沉积，岩性以深灰色泥岩、油页岩、油泥岩互层为主。其中以沙三下亚段烃源岩布范围最广，厚度一般在100 m以上，最厚可达800 m，有机碳含量一般在2%以上，最高可达4%上下，有机质类型以I型为主，其次为II 1型，镜质体反射率Ro一般在0.5%~0.9%之间，也属优质烃源岩。沙四段烃源岩在沙二–东营组沉积时期、沙三段烃源岩在馆陶组末–明化镇组沉积时期成熟均已达到大量生烃的高峰期。 孤南洼陷发育沙三段和沙一段两套烃源岩，其中沙三段烃源岩有机碳含量为0.85%~6.08%，大多数为3%~5%，氯仿青A为0.03%~0.3%，有机质类型为I~II型，镜质体反射率表明沙三段烃源岩自东营组沉积初期进入低熟阶段，至馆陶沉积末期全部进入成熟阶段。目前Ro平均值为0.62%，已经有2/3的地区进入成油高峰阶段；沙一段烃源岩有机碳含量为0.4%~19.5%，大多数为2%~5%，氯仿沥青A为0.2%~1.2%，为I型干酪根。沙一段烃源岩在馆陶组末期进入低熟阶段，目前Ro平均值为0.57%，已经基本进入成熟阶段。这两套成熟优质的烃源岩为工区油气藏的形成提供了资源基础。 3.2. 盖层条件 沙四下亚段、沙三段及沙一段泥岩、页岩具有很强的生油能力，同时又是很好的区域及局部盖层和遮挡层。例如沙三下亚段的深灰色油泥岩、油页岩和泥岩叠合厚度在300 m左右，其埋藏深度大于2800 m，泥岩较纯，粘土矿物成分以蒙伊混层矿物为主，岩石脆性较强。在平面上，泥岩分布稳定，连续性好；在纵向上，泥岩呈厚层状，特别是沙三下和沙三中的油泥岩连续厚度达80 m以上，即使在斜坡部位，其连续厚度也达50 m以上，可以作为工区内良好的盖层。 3.3. 油气运移条件 研究区整体构造形态为一个斜坡带，处于渤南洼陷油气向盆缘运移的必经之路，在油源充足的情况下，一旦发育有效圈闭既能形成油气藏，因此是否具备有效的油气运移条件也十分关键。 3.3.1. 不整合面 沾化凹陷古近系发生多期构造抬升，发育多个不整合面，为油气提供了丰富的运移通道，主要包括古近系与中生界之间的不整合面、沙四段与孔店组之间的不整合面、沙三段与沙四段之间的不整合面、沙三与沙二上之间的不整合面和古近系和新近系之间的不整合面，这些不整合为能为古近系储层提供了良好的油气运移通道 [ 7 ]。 3.3.2. 断层 伴随构造活动形成的断裂在工区内也十分发育，断裂开启或者沟通源岩的状态下可以作为油气的运移通道 [ 8 ]，若断层导致储层与非渗透层相接触则具有封堵油气而成藏的作用。北西向孤西断层就是一个主要起输导作用的断层，但在在浅层活动性较弱的部位起到了油气封堵成藏的作用；而北东向断层具有明显的双重作用，油气穿越断层发生侧向运移随处可见，而且在垦西一号断层东端—渤83井区和孤南断层还可以见到明显的油气纵向运移。 3.3.3. 砂体 连续渗透层是构成整个油气运移的另一个重要方面。研究区内连续渗透层包括沙三上亚段至沙二段的大型扇三角洲砂体及沙一段底部的生物灰岩及砂岩，这两大套连续渗透层都夹着不整合面，均可作为油气良好的运移通道(图5)。 多期构造运动为油气的运移和二次运移提供了机会，从沙二段—东营组沉积时期，沙四段源岩就进入了生烃阶段，此后发生的东营运动以及渤海海域发生的新构造运动都对研究区的油气运移和早期油藏破坏再聚集起到重要作用。 3.4. 圈闭条件 3.4.1. 圈闭条件 在沉积与构造的共同作用下，研究区主要发育了三种圈闭类型，包括有地层岩性圈闭、构造圈闭以及构造与地层岩性共同控制的复合圈闭。 研究区位于孤岛凸起与渤南洼陷的坡折带位置，有利于砂体的发育分布，而且研究区坡折带同沉积断层由北东东向转北东向与物源方向一致或呈小角度斜交，控制了研究区地层、砂体的发育和厚度的展布，有利于形成断层与砂体侧向尖灭或上倾尖灭共同控制的复合类型圈闭。同时，由于断层下降盘的牵引和逆牵引作用，在顺向北掉的同沉积断层体系中，下降盘中沙四段、沙三中–沙二段的储层往往与上升盘中的沙四段中部、沙三中亚段下部、沙一段下部及东三段的大套泥岩侧向对接形成断层封堵，砂体和断层的这种侧向封堵配置也有利于圈闭的发育。 图5. 孤岛凸起西缘地区油气输导体系示意图 研究区在沙四上与沙四下亚段之间、沙三段与沙四段之间发育明显的不整合面，沙三下亚段地层为区域盖层，沙二段沉积末期垦西突起由于构造抬升遭受剥蚀形成了围绕突起分布的剥蚀尖灭区，其上伏沙一段地层构成区域盖层，具有形成地层圈闭的有利条件。 此外，研究区地层由渤南洼陷向孤岛凸起超覆而尖灭，具有形成岩性油气藏的有利条件。处于正负向构造活动单元之间的垦西地区古近系地层频繁超覆尖灭，沙四段、沙三段的泥岩既能形成烃源岩又能形成盖层，具有形成岩性上倾尖灭油气藏的有利条件。 3.4.2. 保存条件 圈闭形成与生排烃期的有利配置为本区形成多种类型油气藏创造了条件。沙四段源岩在沙二段—东营组沉积期，沙三段源岩在馆陶末期均已进入成熟期，开始大量排烃，为周边储集体提供油气。在圈闭形成油气藏后，晚第三纪以来，渤海湾盆地整体处于沉降背景下，未发生大规模构造抬升或者断裂活动，为圈闭的保存提供了有利条件。
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user: 4. 油气藏特征及成藏模式 4.1. 油气藏特征 研究区古近系油气藏类型主要包括地层岩性油气藏和构造–岩性复合油气藏两种类型。 地层岩性油气藏主要分布于研究区北部和东北部，虽然发育于斜坡带上的水道型浊积扇、扇三角洲砂体厚度较大，但横向上微相变化快，地层非均质性较强，往往形成侧向泥岩封堵或砂岩上倾尖灭的岩性油藏，如义137、垦622分别在沙三中段钻遇油水同层和油层。 构造–岩性复合油气藏主要在工区北部、东北部沿同生断层下降盘成带分布，同生断层组不仅控制了地层厚度的分布，也控制了砂体的发育和分布。同生断层的下降盘，沉积厚度大，砂体层数多，特别是沿主水道、主扇体发育的部分砂岩叠层累计厚度加大，为主要储层发育区。同时，由于上伏地层的差异压实与同生断层的活动和断层的切割封堵，造成了同生断层下降盘以构造和地层沉积因素共同控制的复合圈闭成带发育，同生断层的持续活动还造成了来自渤南洼陷的油气持续向上充注，造成了同生断层下降盘油气富集，形成岩性为主、断层配置的构造–岩性油气藏。 不难发现，断层对于研究区油气成藏至关重要，其作用可以概况为以下四点：1) 同沉积断层的发育往往造成斜坡带地形的突变，在断层的下降盘坡度变缓处水流速度降低，河流携带的泥砂极易堆积形成各种各样的扇体成为良好的储集体，为油气藏的形成提供了物质基础；2) 断层作为油气运移的主要通道为提供了重要条件；3) 断层导致渗透层与非渗透层相接触为油气成藏提供封堵能力保障了油气藏的保存；4) 对斜坡带的古地貌形态进行改造，使斜坡带形成沟梁相间的构造格局，在此基础上形成小型鼻状构造为油气藏的形成提供了圈闭。 4.2. 成藏模式 综合研究区构造、地层及沉积特征，在分析烃源岩、盖层、储层、输导体系、圈闭条件等特征的基础上，建立了研究区的油气藏发育模式。在顺向断层发育的断坡带，油气沿优势砂体通道侧向运移至沙三段和沙四段的冲积扇、浊积扇、扇三角洲等砂体中，而这些砂体呈上倾状与断层配置形成断层油气藏和岩性–断层油气藏 [ 9 ] [ 10 ] ；发育于沙三下和沙一段–东营组两套岩性较细、较厚的地层构成顶部封堵层，导致研究区油气难以垂向运移至上部或顶部成藏动力系统，而在断层断距大于这两套较厚泥质层的地区，油气则有可能通过断层运移至上部或顶部的圈闭聚集成藏；在垦西断层下降盘两套烃源岩生成的油气沿断层形成了两个油气纵向分异序列 [ 11 ]。总体上，研究区形成的油气成藏模式主要为侧向运聚成藏模式和垂向运聚成藏模式(图6)。 图6. 孤岛凸起西缘地区油气成藏模式图 4.2.1. 侧向运聚成藏模式 沙四段烃源岩在沙二至东营组时期先后进入排烃门限，大量生烃排出进入砂体，向盆地边缘运移。在侧向运移过程中，首先在近源的浊积扇砂体中聚集成藏，并在充注成藏达到平衡后，继续向南，向垦西、孤岛方向侧向运移。进入垦西地区碰到北掉的同生断层后沿断层进入上升盘沙四段砂体中，并沿沙四段不整合面持续向南运移至工区内成藏。这一作用从东营组的早期，一直持续到东营组的末期，时间持续5 Ma以上，运移距离从渤南洼陷的中心一直到达孤南断层下降盘的东营组，运移距离可达15 km。 沙三段的烃源岩排烃期比沙四段烃源岩晚了10 Ma，大规模的侧向运移聚集发生在馆陶末和明化镇组时期，其形成与沙四段类似，但其规模远大于沙四段 [ 12 ]。其层位主要发生在沙河街组，与沙四段相似的是在沿沙三至沙二段侧向运移聚集过程中，由于其上部沙一至东二段的厚层泥质岩的顶部封堵，以及断层两盘沙二、三段砂层发育的相互对置，因而下降盘沙三段的油气都沿着断层进入上升的沙二、三段侧向运移聚集，一方面在同生断层的下降盘的有利的砂体与构造配置的圈闭中和隐藏的岩性圈闭中聚集成藏，另一方面继续向西运移，通过垦西突起直达工区内成藏。 4.2.2. 垂向运聚成藏模式 东营运动造成区域性的抬升，使得洼陷内烃源岩中的油气发生大规模的排烃和运移，该时期主要为沙四段烃源岩排烃期，这些油气赋存在沙河街的储集层中，形成早期油藏。此后，区域上大规模的缓慢沉降形成馆陶组和明化镇组的冲积沉积体系，在这一过程中，到馆陶组末期，整个区域形成了七八百米以上的沉降，沙三段烃源岩逐渐成熟，开始大规模排烃，到明化镇中期达到高峰，这些排出的油气一部分继续充注洼陷内的浊积等岩性体和中深部储层外，大部分向洼陷边缘和凸起运移，在这些地区的块砂，地层圈闭，构造圈闭中赋存，直到新近系末期，发生的区域性的新构造运动，造成区域性的抬升和断裂活动，使得早期的油藏被破坏。当然，不能排除在新构造运动期，沙三段烃源岩所生成的大量油气从烃源岩沿着不整合面、活动断层和块砂等组成的疏导体系向浅层直接运移，最终在浅层成藏的可能性。 渤南洼陷沙三段烃源岩沿孤南断层纵向的成藏作用，主要发生于明化镇组中期特别是明化镇组沉积末。向南垦西油田方向，沿东三段以下疏导体系运移的油气到达垦西突起主要富集在沙三段中上部的碎屑岩储层中，油源比较丰富。孤南断层仍有一定的活动性，固而油气除大面积分布于垦西突起上的沙三段沉积中之外，并沿孤南断层向上运移，运移中发生纵向分异，并在两盘浅层有利的圈闭中聚集成藏。
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user: 5. 有利区带预测 优势成藏条件的有机匹配决定了最终的油气富集区带。垦西斜坡带沙三段发育浊积水道沉积，储层比较发育，而且水道砂体被工区内孤北断裂带的北东东向断层所切割，形成沿多个断阶带分布的砂体，为油气聚集提供了有利的输导条件和储集条件。此外，由于垦西斜坡带北部紧邻渤南洼陷，油源条件充足，每条水道砂体都可以成藏，成藏后在断层和两侧岩性封堵的有利条件下油藏能较好得以保存，每个断阶皆可部署，是勘探的有利区带。
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user: 6. 结论 研究区处于渤南洼陷和孤岛凸起之间的坡折带，发育多种类型储集体，以冲积扇、扇三角洲、浊积扇、滨浅湖滩坝砂等砂体类型为主；砂体物性整体较好，孔隙度普遍大于15%，渗透率则普遍大于10 × 10 −3 μm 2 ，属中孔中渗储层；渤南洼陷的沙四上亚段、沙三段及沙一段和孤南洼陷沙三段、沙一段烃源岩为研究区提供油气的同时又可作为局部盖层和遮挡层。不整合面、断层和砂体共同构成研究区的输导体系。在研究区两边正负向构造活动的影响下，来自渤南洼陷和孤南洼陷烃源岩生成的油气沿断层、不整合面及砂体等运移通道通过侧向和垂向两种运移模式在研究区扇三角洲、浊积扇等沉积相形成的储集层内形成地层岩性油气藏和构造–岩性复合油气藏，因而本区具有形成油气富集和多种油气藏的有利条件，其中垦西斜坡带沙三段是工区内勘探的优势区带。
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user: 摘 要 大规模开放在线课程(MOOCs， Massive Open Online Courses)关系到国家教育发展的战略资源，但目前全面分析中外文献，采用定量方法探讨MOOC研究主题和发展趋势的文献尚缺乏。因此，本研究选取WOS核心数据库(SCI和SSCI)和中文社会科学引文数据库(CSSI)，采用定量分析方法对2013年至2018年发表的中外MOOCs研究文献进行深入探索，首先，分析比较中外文献出版年份、出版期刊、出版机构、学科类别和资助项目；其次，利用CiteSpace分别统计比较了中外文献关键词词频、关键词热点演变和研究主题聚类，利用R分别统计比较了中外文献关键词共现词频；最后，总结中外MOOCs研究的发展现状，明确提出了未来的研究方向，旨在提供更深层次的MOOCs理解。 关键词 :MOOCs，比较分析，定量分析，关键词词频，共现词频 Copyright © 2019 by author(s) 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 大规模开放在线课程(MOOCs， Massive Open Online Courses)，起源于美国顶尖大学，是近年来逐渐流行的一种在线教育形式，具有规模大，免费向公众开放，大数据支持等特点。MOOCs给全球高等教育带来了机遇和挑战，将深刻改变高等教育全球化的竞争模式，关系到国家教育的战略发展。自2013年首次引入中国以来，MOOCs教育得到了迅速发展，随着MOOCs参与者数量的增加，MOOCs已获得广泛的公众关注，对现有的教育体系产生重大影响，并正在积极改变人们接受教育的方式。 国内外学者采用定性与定量相结合的方法，从不同的研究视角揭示了MOOCs理论与实践发展的现状，由此引发中外积极开展关于MOOCs的文献综述。但综合中外MOOCs综述研究，全面分析中外期刊，采用定量方法探讨MOOC研究主题和发展趋势的文献尚缺乏，因此，难以解决以下问题：中外MOOCs研究现状、研究热点及其演变过程。 本研究选取WOS核心数据库(SCI和SSCI)和中文社会科学引文数据库(CSSI)，研究2013年至2018年发表的中外期刊论文，采用定量分析方法对MOOC研究进行深入探索，在此基础上，基于关键词和摘要，利用CiteSpace分别统计了中外文献的关键词词频、分析了关键词热点演变和研究主题聚类，利用R分别统计了中外文献关键词共现词频，描述了MOOCs的研究现状及演变过程。最后，总结MOOCs研究的发展，明确提出了未来的研究方向，旨在为研究人员提供更深层次的MOOCs理解。
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user: 2. 数据收集 本文的数据收集采用系统性文献综述的五步法 [ 1 ] ，包括：确定搜索数据库、确定出版物类型、确定检索关键词、进行检索和检索结果。 第一步，确定搜索数据库：为搜索确定Web of Science核心数据库(SCI和SSCI)和中文社会科学引文数据库(CSSI)，选择这些数据库一是因为它们收录的研究有一定的质量保证，二是因为它们提供了大量与MOOCs相关的研究论文。 第二步，确定出版物类型：不考虑会议型文章，仅选取期刊类型的文章，以保证研究的完整性和有效性。 第三步，确定检索关键词：确定与MOOCs研究相关的英文搜索关键词为MOOC、MOOCs、Massive Open line Course和Massive Open line Courses，确定与MOOCs研究相关的中文搜索关键词为MOOC、MOOCs、慕课和大规模开放在线课程。 第四步，确定检索条件：限定2013~2018年，这是由于MOOCs研究从2013年开始兴起，根据第三步确定的检索关键词，分别在WOS数据库和CSSI数据库，按标题进行检索。 第五步，得到检索结果：从CSSI数据库中获得1042篇论文 [ 2 ] - [ 16 ] ，从WOS数据库中获得603篇论文 [ 17 ] - [ 31 ] 。
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user: 4. 结论 本文运用文献定量分析法，对国内外MOOCs文献进行研究比较，得出以下结论。 1) 根据文献出版机构分析，国内外知名机构，例如：北京大学教育学院、武汉大学信息管理学院和北京师范大学远程教育研究中心，美国麻省理工学院、西班牙德兰西亚大学、加拿大多伦多大学和美国密歇根大学，都已开展大量的MOOCs研究，说明世界各国对MOOCs研究的重视。 2) 根据文献出版学科类别，中文文献与外文文献有显著区别的学科是高等学校图书馆和思想政治教育，显示出国内在图书馆建设和思想政治教育方面的侧重。由此，从中外文献关键词词频分析发现，中文文献偏向于在高等学校图书馆和思想政治教育学科领域研究图书馆、教育教学以及思想政治理论课；外文文献偏向于在教育学科领域研究教育挑战，学生参与动机、学习和成绩。在此基础上，从中外文献关键词共现词频来看，中文文献基于关键词图书馆、教育教学和思想政治理论课，研究信息素养和教育、翻转课堂和教学、高校和思想政治理论；外文文献则应用技术接受模型，教学设计和原则，以及结构方程建模，研究关键词教育挑战，学生参与动机，学习和成绩。 3) 根据中外文献关键词热点演变，中文文献关键词热点基本源于2013~2014年，2015年新增信息素养教育，2016年新增学习效果，2018年新增数据分析；而外文文献关键词热点自2013年开始，2014~2018每年多个新的关键词热点不断涌现，呈现出明显的多样性。在此基础上，从中外文献研究主题聚类分析来看，中文文献集中在高校图书馆、辍学影响因素和教育教学，而外文文献集中在教育技术、课程设计、持续使用、游戏化和医疗。由此看见，外文文献研究不断扩展到行为学、医学、教育学和心理学等学科领域，更具有延展性和现实意义，而中文文献研究热点和主题有待进一步拓展和丰富。 根据文献出版年份分布，2013~2018年中文文献数量将近外文文献的2倍，与此同时，从中文文献出版资助项目来看，国内MOOCs研究得到了各级基金的广泛资助。随着MOOCs的迅速发展，未来MOOCs研究将集中在学习行为和教学行为的大数据分析，但国内MOOCs文献数量自2016年开始明显衰减，相较而言，国外MOOCs文献数量一直处于平稳态势。因此，未来国内MOOCs研究应更深入地开展，一方面满足基金项目研究的延续性要求，另一方面中文文献研究热点和主题有待深入和拓展，第三MOOCs研究要持续保持与国外的同步发展。
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user: 摘 要 1810号台风“安比”在登陆后，维持热带风暴强度北上，在陆上维持时间超过60小时。本文对台风“安比”登陆后长时间维持的机制进行了分析，得出大尺度环流背景是“安比”强度维持的重要条件，高空急流加强、副热带高压维持、弱的环境风切变都为台风强度维持提供了良好的环境条件，偏南急流和水汽输送的长时间存在也有利于台风的强度维持。“安比”本身的水平风速不对称结构有利于气旋性涡度的保持和增强，高空辐散、低空辐合有利于台风中心附近保持上升运动，暖心正压结构逐渐被冷空气侵入而破坏，促进了台风的变性。“安比”北上过程中平坦的下垫面和持续的潜热输送也对长时间维持有利。 关键词 :台风，长时间维持机制，环流背景，台风结构 Copyright © 2019 by author(s) 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 台风是影响我国的重要热带天气系统，其中台风灾害集中出现在登陆阶段，因此对登陆台风的风、雨、路径、维持机制等方面的研究不胜枚举。尤其是登陆后长久维持的台风 [ 1 ] [ 2 ] ，其带来的影响范围大、持续时间长，带来的灾害性天气也影响巨大。因此，对台风登陆后维持机制的研究，是分析其带来的灾害性天气的基础 [ 3 ] 。影响台风强度变化的因子大致可分为三类 [ 4 ] 。尤其是大尺度系统作为台风生成、发展的背景，有重要的作用 [ 5 ] 。副高西侧气流对登陆后台风能够造成的降水强度有非常重要的意义，充沛的水汽输送有利于台风环流中对流系统的发生发展 [ 6 ] [ 7 ] ，小的垂直切变有利于雨区集中，使降雨强度增大。台风本身结构对台风的维持、风雨的分布也有显著影响 [ 8 ] [ 9 ] 。海表面输送的热量为台风发展提供能量来源，对台风强度的变化起到重要的作用，台风登陆后，其强度受到地表摩擦的影响会减弱 [ 10 ] ，但近地面气旋性环流在有利条件下仍会造成显著影响 [ 11 ] 。 1810号台风“安比”登陆后维持热带风暴强度超过60小时，在登陆台风中属于长久维持的，也是几十年来首个以热带风暴强度影响河北、天津、北京的北上台风。因此，本文对台风“安比”登陆后长时间维持的机制进行分析和探讨，希望能够为之后华北区域的台风预报预警服务提供有益的结论。
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user: 2. 台风“安比”概况 1810号台风“安比”于2018年7月18日20时在菲律宾以东的西北太平洋洋面生成，之后先向东北方向移动，20日08时加强为强热带风暴级并转向西北方向移动，于2018年7月22日12时30分前后在上海市崇明岛沿海登陆，登陆强度为强热带风暴。22日17时减弱为热带风暴，其后维持热带风暴的强度，以每小时25公里左右的速度向北偏西方向移动，保持热带风暴强度途经江苏、山东、河北、天津、辽宁等地，中央气象台于7月25日02时对其停止编号(图1(a))。 “安比”在西北太平洋洋面生成后逐渐加强，中心附近最大风力一度达到10级(28米/秒)，中心最低气压980百帕。7月22日中午登陆时，中心附近最大风力有10级(28米/秒)，中心最低气压为982百帕。登陆之后“安比”强度下降至热带风暴级，并在北上过程中长时间维持强度，移动速度保持在20公里/小时左右，途经江苏、山东、河北、天津等地后，中心附近最大风速仍有18米/秒。“安比”移出河北后减弱为热带低压，随后变性为温带气旋(图1(b))。 图1. “安比”路径(a)以及登陆后移动速度(左侧坐标轴，灰色柱，单位：kmh −1 )、中心附近最大风速(左侧坐标轴，红色实线，单位：ms −1 )、中心气压(右侧坐标轴，蓝色实线，单位：hPa)随时间变化(b)
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user: 3. 资料来源 本文台风资料来源于中央气象台台风网；天气形势场、物理量等资料利用2018年7月22日到25日地面气象站观测资料，以及NCEP/NCAR再分析资料(时间分辨率为6 h，空间分辨率为1˚ × 1˚)。
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user: 4. “安比”强度长时间维持的大尺度环流背景 4.1. 南亚高压与高空急流 “安比”登陆后，其中心一直位于南亚高压东环内(图2(a))，台风上层正散度得以维持。随着台风北上(图2(b)，(c))，南支急流强度有所增强，当台风北上至西风带时(图2(d))，位于急流入口右侧，辐散增强，强大的辐散抽吸作用使台风强度得以继续维持。西风带槽前急流的增强，使其南侧的负涡度也迅速增加，而通过位势倾向方程可以得知，负涡度的迅速增加有利于其南侧中低层位势高度的增加，并由此导致东环副热带高压得以维持，而副热带高压的维持对台风的移动和维持都有重要作用。 4.2. 副热带高压与西风槽 “安比”登陆北上期间，500 hPa欧亚中高纬为宽大的低压区(图3)，向南延伸出切断低压并随西风带东移，中纬有短波槽在河套附近加深，东移接近“安比”环流。太平洋中部槽深厚，发展出切断低涡，也有利于副高的维持和西进。 西太平洋副热带高压呈块状分布，登陆时(图3(a))，副高受台风环流影响，呈现面向台风凹陷之势，高压中心位于台风东北象限；随着台风北上，副高从凹陷处逐渐断裂(图3(b)，(c)，(d))，台风西侧为平直偏南风。 副高与台风之间的较大位势高度梯度使得台风环流东、北侧的风速较大，且北部湾附近有台风“山神”残余环流维持，加之台湾附近有热带低压活动，阻碍副高在华南上空西伸，使得“安比”维持偏北方向移动，不至于过早出现偏东分量的移动。 图2. 200 hPa位势高度场(黑色等值线，单位：dgpm)、风场(风羽，单位：ms −1 )、急流区(色斑，单位：米/秒)以及辐散区(蓝色等值线，单位：10 −5 s −1 ) 图3. 500 hPa位势高度(等值线，单位：dgpm)以及风场(风羽，单位：ms −1 ) 4.3. 水汽条件 一般来说，陆面会切断来自洋面的水汽和能量对登陆台风的供应，但“安比”北上过程中，台风环流东侧部分一直位于洋面上(图4)，凭借与其东侧位于海上的偏南急流区长时间连通，不断获得水汽能量补充，有利于台风完整环流的维持。活跃于台湾附近的热带低压东侧存在偏南大风速核，起到水汽向北输送过程中“加油站”的作用，有利于水汽通道的维持。水汽通量大值区一直位于台风中心东侧、北侧，水汽辐合也多位于这两个区域，偏南急流也造成了台风东侧、北侧风雨较为显著的不对称特征。来自洋面源源不断的水汽供应是“安比”登陆后长时间维持的重要原因。 4.4. 垂直风切变 强的环境垂直风切变对台风强度具有抑制作用。如果垂直风切变小，由凝结潜热释放的热量始终加热同一气柱，有利于初始热带扰动暖心的快速形成和成熟台风暖心的维持，反之，强的垂直风切变则会干扰这一过程，破坏台风的暖心结构进而使台风强度减弱。因此，弱的垂直风切变是热带气旋发生发展的基本条件之一。“安比”中心附近风垂直切变一直保持较小(图5)，不易在切变矢量左侧或前方激发对流，但有利于台风环流的长久维持。 图4. 850 hPa风场(风羽，单位：ms -1 )、水汽通量大值区(等值线，单位：g s −1 hPa -1 cm −1 )以及水汽通量散度辐合区(色斑，单位：10 −5 g s −1 hPa -1 cm −2 ) 图5. 垂直风切变的大小(色斑)以及方向(流线) 深入内陆的台风往往进入中纬度西风斜压带，通过获取斜压能量维持其环流，其环境通常具有较强的风垂直切变，台风在一定程度上发生了变性。“安比”深入内陆之后，中心与北侧高空急流之间存在风切变等值线密集区，具有十分明显的经向梯度。 因此，“安比”活动期间，环境风垂直切变对其结构、风雨分布没有显著贡献，对其环流的长久维持作用显著。