DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 利用赤泥基材料去除水体污染物研究现状 4.1. 利用赤泥基材料去除污染水体中的重金属元素 将改性赤泥作为新型吸附剂，提高污染水体中砷、铬、铅的去除效率是目前研究的热点。Hulya等 [ 38 ] 在研究使用海水中和赤泥去除水中无机砷时发现，亚砷酸盐As (Ⅲ)被氧化成砷酸盐As(V)时吸附效果最好。Gupta和SHARM [ 39 ] 利用过氧化氢对赤泥进行改性，研究了对Pb、Cr的吸附效果，发现改性赤泥对Cr的吸附量大于Pb，且二者去除的浓度范围较大，说明用赤泥去除Pb、Cr的约束条件较小。郑红等 [ 40 ] 将钾长石粉合成的13X沸石与赤泥混合使用，开展了其吸附砷的条件实验研究，结果表明赤泥与沸石混合使用的除砷效果明显高于单一沸石或赤泥。这可能与赤泥中含有大量的铁和钛等金属氧化物相关，由表面络合吸附理论得出，大量的金属氧化物对砷阴离子有良好的吸附作用；且砷溶液中pH值很低，赤泥的加入会生成一定的Fe 3+ ，而Fe 3+ 的存在也可能改变沸石内部的阴离子空缺，对沸石吸附砷有一定的活化作用，能调节溶液的pH值，故赤泥与沸石混合吸附剂处理重金属离子具有很好的效果。肖利萍等 [ 41 ] 将赤泥、膨润土黏结剂、碳酸钠造孔剂以93:1:6的质量比均匀混合制成赤泥复合颗粒，发现其对酸性矿山废水中的Fe 2+ 、Mn 2+ 的去除率分别达99.41%和94.27%。王斌等 [ 42 ] 以拜耳法赤泥为主要原料，添加木粉、石灰石制备改性烧胀陶粒，研究了陶粒对含铅废水中Pb 2+ 的吸附作用及影响吸附的因素。结果表明，陶粒对废水中Pb 2+ 的吸附率为97.8%。曾佳佳等 [ 43 ] 以赤泥为原料，将其高温焙烧活化改性，研究了其对含铬废水中Cr 6+ 的吸附效果，Cr 6+ 的去除率高达97.63%。 4.2. 利用赤泥基材料去除污染水体中的氟、磷酸盐等阴离子 前人研究表明，利用赤泥基材料去除污染水体中的氟、磷酸盐等阴离子具有明显的效果。Yunus等 [ 44 ] 用20%的HCI对赤泥进行活化改性，研究发现活化后的赤泥对氟的吸附效果好于原始赤泥。Zhao等 [ 45 ] 通过添加膨润土、淀粉对赤泥进行改性，改性后的赤泥在pH值为5.0时，对磷酸盐的去除能力最大为6.64 mg/g。李德贵等 [ 46 ] 研究了焙烧时间对改性后赤泥吸附性能的影响，发现当焙烧温度达到700℃，焙烧时间为1 h时，改性赤泥对含氟废水中氟的去除率达到98%。马淞江等 [ 47 ] 研究了酸对改性赤泥的影响，显示当盐酸浓度为6 mol/L时，改性赤泥对含氟废水中氟的去除率高达98%。潘嘉芬等 [ 48 ] 通过涂铁、涂铝对拜耳法赤泥质陶粒滤料改性，发现涂铁改性陶粒对废水中氟离子的去除效果有明显的提高，且容易再生循环利用。李燕中等 [ 36 ] 以山东铝业股分公司的赤泥为原料，分别使用酸活化、焙烧活化、热酸活化三种处理方法，制得除磷吸附剂，发现活化赤泥对磷的吸附量远高于原始赤泥的去除效果，其中热酸活化赤泥除磷的能力更强，饱和吸附量为202.9 mg/g。王春丽等 [ 49 ] 以粉煤灰为激发剂，膨润土为黏结剂，碳酸氢钠为发泡剂作为制备活化赤泥颗粒的辅助材料，根据配比不同制备成9种新型活化赤泥颗粒，通过正交试验对比研究不同配比焙烧赤泥颗粒，比较其水体中磷的去除效果，利用红外光谱法和XRD对2种除磷效果较好的活化赤泥颗粒的理化特性进行了表征和比较，发现在赤泥颗粒中形成一些具有稳定的晶型结构的化学成分，这是由于赤泥所含的主要成分如Fe、Al和Si的氧化物在水中能够发生水解反应，有利于焙烧赤泥的强度，从而实现对磷的吸附去除。Hu等 [ 50 ] 在碱性条件下使用赤泥和硼泥混合制备吸附剂，用于吸附废水中磷酸盐研究，发现磷酸盐去除率可达93%。李德贵等 [ 51 ] 研究表明，改性赤泥除氟剂的最佳焙烧温度为700℃，最佳焙烧时间为2 h，溶液中氟离子的浓度可从19 mg/L下降到0.13 mg/L，吸附容量为0.94 mg/g，除氟率高达99%。 4.3. 利用赤泥基材料去除污染水体中的有机物 赤泥基材料在去除污染水体中有机污染物方面具有良好的效果，目前的研究主要集中在对苯酚和氯酚去除方面。Gupta [ 52 ] 研究了改性赤泥对废水中2，4-二氯苯酚、4-氯苯酚、2-氯苯酚、苯酚的吸附效果，发现吸附的顺序是2，4-二氯苯酚(97%) > 4-氯苯酚(93%) > 2-氯苯酚(80%) > 苯酚(51%)。Hu [ 53 ] 以活化赤泥作为吸附剂研究了去除污染水体中亚甲基蓝的效果，从吸附剂剂量、接触时间、pH值和初始浓度等方面研究了对亚甲基蓝去除效果的影响，发现在pH值为7.0时，活化赤泥的吸附容量达到274 mg/g，而未活化赤泥吸附容量为232 mg/g，活化的赤泥对亚甲蓝的去除效果更好。
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user: 5. 结论 赤泥作为吸附剂去除水体中的污染不仅可以解决资源浪费、占用土地的问题，而且经处理后可用于吸附水中重金属离子、磷酸盐等无机污染物，也可以用于脱色及COD的降低等 [ 54 ]。但其研究仍存在许多问题。如下： 1) 赤泥的应用具有限制性。赤泥中存在钠、碱度高，且存在放射性，在其利用方案中产生了很大的问题。如作为建筑材料的制备应用受到限制。 2) 以赤泥为原材料的产品难以取得市场的充分信任。由于环境和安全问题，人们不希望接受废料中的产品，故赤泥的相关产品难以取得市场的充分信任。 3) 推广途径有待进一步拓宽。将赤泥用于制备环保材料是迈向绿色革命的重要一步，但市场上的要求非常小，需要积极构建赤泥资源化利用的学术交流平台，从更广、更深的角度，讨论我国赤泥资源化利用并加以推广。 总之，赤泥的资源化利用是全球的一个迫切问题，尽管已经在实验室规模上开发了许多应用。但更多的应当是落到实处，实现赤泥的资源化利用。
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user: 摘 要 本文根据正交异性板的力学性能，确定平面应力弹性力学的基本方程，利用复变函数方法求解含裂纹正交异性板的应力边值问题。采用I型裂纹作为典型实例，讨论了裂纹端部应力与变形的一般解法，推导出正交异性板的奇异应力和应变场，并得到裂纹张开位移与材料特性的关系。 关键词 :正交异性板，裂纹端部，复变函数，应力和应变，裂纹张开位移 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 断裂力学经历一个世纪的发展形成了完整的理论体系，并被广泛应用到机械工程、船舶工程、航空航天工程和土木建筑等工程领域。断裂力学涉及的基本理论是关于裂纹尖端奇异应力场及位移场，对于一般各向同性材料已获得完备的解答和通用公式 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。目前断裂力学依然是固体力学中十分活跃的研究领域，且不断涌现出许多新课题。随着先进复合材料的工程应用日益扩张，各向异性材料断裂力学的理论发展显得更加突出。早在半个世纪前，列赫尼茨基推广复变函数法解决各向异性材料弹性力学问题，其求解方法和理论具有开创性，并为复合材料断裂力学奠定了理论基础 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]。利用复变函数方法在解决复合材料应力边值问题中已取得显著结果，且理论和应用研究不断增加 [ 7 ] [ 8 ]。本文以常见的I型裂纹或张开型裂纹板为例(如图1所示)，推导出典型正交异性材料的裂纹端部应力场和应变场的通解，并确定出裂纹张开位移与材料特征参数的关系。 图1. 张开型裂纹板及坐标系
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user: 2. 复变函数基本理论 在解决弹性力学平面边值问题时，利用复变函数及其坐标变换法得到了一些经典的结果，若采用实函数求解就十分困难。复变函数理论中，常用的基本变量是复数z，即： z = x + i y ， z ¯ = x − i y ( i 2 = − 1 )。为了解决复合材料中的应力边值问题，需要扩大复变函数的适应范围。现在引入另一个复变量w，并将复数w用直角坐标和极坐标表示如下： w = x + i h y = r cos θ + i h r sin θ = r ( cos θ + i h sin θ ) (1) 式中系数h取为实常数(且令： h > 0 )。再用字母 β 表示与角度 θ 相关联，且令两个角度之间具有以下的转化关系： cos θ = λ 2 cos β ，       h sin θ = λ 2 sin β (2) 由此可推出以下关系式： cos 2 θ + h 2 sin 2 θ = λ 4 ( cos 2 β + sin 2 β ) = λ 4 ，       tan β = h tan θ λ 2 = cos 2 θ + h 2 sin 2 θ ，       λ 4 ( h 2 cos 2 β + sin 2 β ) = h 2 从而确定出 β 和 λ 与 θ 的函数关系为： β = arctan ( h tan θ ) ，       λ = cos 2 θ + h 2 sin 2 θ 4 (3) 复变量w和共轭复变量 w ¯ 可表示为： w = x + i h y = r ( cos θ + i h sin θ ) = r λ 2 ( cos β + i sin β ) = r λ 2 e i β w ¯ = x − i h y = r ( cos θ − i h sin θ ) = r λ 2 ( cos β − i sin β ) = r λ 2 e − i β } (4) 由此也可推出以下表达式： w = r λ e i β / 2 = r λ ( cos β 2 + i sin β 2 ) 1 w = 1 r 1 λ e − i β / 2 = 1 r 1 λ ( cos β 2 − i sin β 2 ) } (5) 对于任意的复变函数 Φ ( w ) ，用实函数 P ( x ， y ) 和 Q ( x ， y ) 表示实部和虚部。即有： Φ = Φ ( w ) = Re Φ + i Im Φ = P + i Q = P ( x ， y ) + i Q ( x ， y ) (6) 可推导出复变函数的偏导数为： ∂ Φ ∂ x = d Φ d w ∂ w ∂ x = Φ ′ = ∂ P ∂ x + i ∂ Q ∂ x ，       ∂ Φ ∂ y = d Φ d w ∂ w ∂ y = i h Φ ′ = ∂ P ∂ y + i ∂ Q ∂ y Re Φ ′ = ∂ P ∂ x = 1 h ∂ Q ∂ y ，     Im Φ ′ = ∂ Q ∂ x = − 1 h ∂ P ∂ y Re Φ ″ = ∂ 2 P ∂ x 2 = − 1 h 2 ∂ 2 P ∂ y 2 ，     Im Φ ″ = ∂ 2 Q ∂ x 2 = − 1 h 2 ∂ 2 Q ∂ y 2 Re Φ ‴ = ∂ 3 P ∂ x 3 = − 1 h 3 ∂ 3 Q ∂ y 3 ，     Im Φ ‴ = ∂ 3 Q ∂ x 3 = 1 h 3 ∂ 3 P ∂ y 3 } (7) 这些导数关系将在下面表达式中运用。
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user: 3. 平面裂纹问题解法 求解弹性力学平面应力问题的惯用方法就是将应力分量作为基本变量，满足平衡微分方程和应变协调方程，并根据应力边界条件选择合理的应力函数进行求解。为了满足平衡微分方程(忽略体力)，一般利用应力函数 F ( x ， y ) 表示应力如下： σ x = ∂ 2 F ∂ y 2 ，       σ y = ∂ 2 F ∂ x 2 ，       τ x y = − ∂ 2 F ∂ x ∂ y (8) 复合材料层合板的铺层可认为是正交异性材料，其板内的弹性力学分析可按照平面应力状态处理。正交铺设层合板的工艺比较简单且实用，也是复合材料力学分析的典型结构。为了叙述简单，现将参考坐标轴(x，y)沿着材料主轴方向(1，2)放置，则在平面应力状态下的正交异性材料本构关系为： ε x = S 11 σ x + S 12 σ y ，       ε y = S 12 σ x + S 22 σ y ，       γ x y = S 66 τ x y (9) 式中， S 11 = 1 E 1 ， S 22 = 1 E 2 ， S 12 = − μ 12 E 1 = − μ 21 E 2 ， S 66 = 1 G 12 。对于一般平面裂纹问题(如图1所示)，并考虑到T应力，可选择应力函数如下： F = A 1 P + A 2 y ∂ Q ∂ x + T 2 y 2 (10) 偏导数为： ∂ F ∂ x = A 1 ∂ P ∂ x + A 2 y ∂ 2 Q ∂ x 2 ，       ∂ F ∂ y = A 1 ∂ P ∂ y + A 2 ∂ Q ∂ x + A 2 y ∂ 2 Q ∂ x ∂ y + T y ∂ 2 F ∂ x 2 = A 1 ∂ 2 P ∂ x 2 + A 2 y ∂ 3 Q ∂ x 3 ，       ∂ 2 F ∂ y 2 = A 1 ∂ 2 P ∂ y 2 + 2 A 2 ∂ 2 Q ∂ x ∂ y + A 2 y ∂ 3 Q ∂ x ∂ y 2 + T ∂ 2 F ∂ x ∂ y = A 1 ∂ 2 P ∂ x ∂ y + A 2 ∂ 2 Q ∂ x 2 + A 2 y ∂ 3 Q ∂ x 2 ∂ y 再利以上偏导数和式(7)，可将式(8)的应力分量确定为： σ x = − A 1 h 2 Re Φ ″ + 2 A 2 h Re Φ ″ − A 2 h 2 y Im Φ ‴ + T σ y = A 1 Re Φ ″ + A 2 y Im Φ ‴ τ x y = A 1 h Im Φ ″ − A 2 Im Φ ″ − A 2 h y Re Φ ‴ } (11) 对于I型裂纹，当 y = 0 时， τ x y = 0 。因此可设 A 2 = A 1 h ，将上式简化为： σ x = A 1 h 2 Re Φ ″ − A 1 h 3 y Im Φ ‴ + T σ y = A 1 Re Φ ″ + A 1 h y Im Φ ‴ τ x y = − A 1 h 2 y Re Φ ‴ } (12) 代入式(9)后可得应变分量表达式为： ε x = A 1 ( S 11 h 2 + S 12 ) Re Φ ″ − A 1 ( S 11 h 2 − S 12 ) h y Im Φ ‴ + S 11 T ε y = A 1 ( S 12 h 2 + S 22 ) Re Φ ″ − A 1 ( S 12 h 2 − S 22 ) h y Im Φ ‴ + S 12 T γ x y = − A 1 S 66 h 2 y Re Φ ‴ } (13) 一般用u和v分别表示沿x和y方向的位移，平面问题的几何方程为： ε x = ∂ u ∂ x ，       ε y = ∂ v ∂ y ，       γ x y = ∂ v ∂ x + ∂ u ∂ y (14) 现将位移分量按如下形式表示： u = B 1 ∂ P ∂ x + B 2 y ∂ 2 Q ∂ x 2 + B 3 x v = C 1 ∂ Q ∂ x + C 2 y ∂ 2 P ∂ x 2 + C 3 y } (15) 把上式代入几何方程后，再利用式(7)的微分关系，可将应变分量转化为： ε x = B 1 Re Φ ″ + B 2 y Im Φ ‴ + B 3 ε y = ( C 1 h + C 2 ) Re Φ ″ − C 2 h y Im Φ ‴ + C 3 γ x y = ( C 1 − B 1 h + B 2 ) Im Φ ″ + ( C 2 + B 2 h ) y Re Φ ‴ } (16) 由于式(13)和式(16)确定的应变必须相等，比较后可得到待定常数如下： B 1 = A 1 ( S 11 h 2 + S 12 ) ，     B 2 = − A 1 ( S 11 h 2 − S 12 ) h ，     B 3 = S 11 T C 1 = 2 A 1 S 11 h 3 ，     C 2 = A 1 ( S 12 h 2 − S 22 ) ，     C 3 = S 12 T h 2 = 2 S 12 + S 66 2 S 11 = S 22 S 11 (17) 把常数代入式(15)，再利用式(7)，可得位移的表达式为： u = A 1 ( S 11 h 2 + S 12 ) Re Φ ′ − A 1 ( S 11 h 2 − S 12 ) h y Im Φ ″ + S 11 T x v = 2 A 1 S 11 h 3 Im Φ ′ + A 1 ( S 12 h 2 − S 22 ) y Re Φ ″ + S 12 T y } (18)
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user: 4. 应力场与位移场 正交异性板I型裂纹问题可借鉴常规材料I型断裂力学理论求解。对于图1所示的一般裂纹板，主要考虑受到拉伸载荷时裂纹端部的奇异应力场与位移场。因此需要寻求合理的应力函数满足边界条件，首先讨论以下的复变函数及其导数： Φ = 4 3 w 3 = 4 3 ( r λ 2 e i β ) 3 = 4 3 r 3 λ 3 exp ( i 3 β 2 ) = 4 3 r 3 λ 3 ( cos 3 β 2 + i sin 3 β 2 ) Φ ′ = 2 w = 2 r λ 2 e i β = 2 r λ exp i β 2 = 2 r λ ( cos β 2 + i sin β 2 ) Φ ″ = 1 w = 1 r 1 λ exp ( − i β 2 ) = 1 r 1 λ ( cos β 2 − i sin β 2 ) Φ ‴ = − 1 2 w 3 = − 1 2 r 3 1 λ 3 exp ( − i 3 β 2 ) = − 1 2 r 1 r λ 3 ( cos 3 β 2 − i sin 3 β 2 ) 把复变函数的实部和虚部代入式(12)，注意到 h y = r λ 2 sin β ，可将应力表达为： σ x = A 1 r h 2 λ cos β 2 − A 1 2 r h 2 λ sin β sin 3 β 2 + T σ y = A 1 r 1 λ cos β 2 + A 1 2 r 1 λ sin β sin 3 β 2 τ x y = A 1 2 r h λ sin β cos 3 β 2 } (19) 当 θ = ± π 时， β = ± π ，显然有 σ y = τ x y = 0 ，即满足裂纹面自由条件。在裂纹前沿区， θ = 0 ，则有 β = 0 ， λ = 1 ，再利用应力强度因子 K I 的定义可得： K I = lim r → 0 2 π r σ y | θ = 0 = 2 π A 1 ，       A 1 = K I 2 π 由此可确定出裂纹端部的奇异应力场如下： σ x = K I 2 π r h 2 λ cos β 2 ( 1 − sin β 2 sin 3 β 2 ) + T σ y = K I 2 π r 1 λ cos β 2 ( 1 + sin β 2 sin 3 β 2 ) τ x y = K I 2 π r h λ sin β 2 cos β 2 cos 3 β 2 } (20) 当 h = 1 时， λ = 1 ，则此式就成为各向同性材料的裂纹端部应力场。把应力分量代入本构关系式(9)，可求得裂纹端部的奇异应变场为： ε x = K I 2 π r S 11 λ cos β 2 [ h 2 + S 12 S 22 − ( h 2 − S 12 S 22 ) sin β 2 sin 3 β 2 ] + S 11 T ε y = K I 2 π r S 22 λ cos β 2 [ 1 + h 2 S 12 S 22 + ( 1 − h 2 S 12 S 22 ) sin β 2 sin 3 β 2 ] + S 12 T γ x y = K I 2 π r h S 66 λ sin β 2 cos β 2 cos 3 β 2 } (21) 下面再确定正交异性材料裂纹端部位移场。根据上面确定的复变函数及其常数，可将式(18)的位移分量转化为： u = K I 2 r π λ cos β 2 [ ( S 11 h 2 + S 12 ) + ( S 11 h 2 − S 12 ) sin 2 β 2 ] + S 11 T x v = K I 2 r π λ h sin β 2 [ 2 S 11 h 4 + ( S 12 h 2 − S 22 ) cos 2 β 2 ] + S 12 T y } (22) 再利用前面给出的材料弹性关系及式(17)可知： S 11 = 1 E 1 ，     S 12 S 11 = − μ 12 ，     h 4 = S 22 S 11 可将位移表达式(22)转化为： u = K I E 1 2 r π λ cos β 2 [ 2 h 2 − ( h 2 + μ 12 ) cos 2 β 2 ] + T E 1 x v = h K I E 1 2 r π λ sin β 2 [ 2 h 2 − ( h 2 + μ 12 ) cos 2 β 2 ] − μ 12 T E 1 y } (23) 当 θ = ± π 时( y = 0 )， β = ± π ， λ = 1 ，由此确定出裂纹上下面的相对位移 Δ 。即可求得一般裂纹尖端区的裂纹张开位移为： Δ = v + | θ = π − v − | θ = − π = 8 h 3 K I E 1 r 2 π (24) 显然，裂纹张开位移 Δ 与正交异性材料参数h的三次方相关。当 h = 1 时，则上式就表示各向同性材料裂纹端部的张开位移。
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user: 5. 结论 随着先进复合材料的工程应用日益增大，各向异性材料断裂力学的理论发展显得更加突出。本文根据正交异性板的力学性能确定平面应力弹性力学的基本方程，利用复变函数方法求解含裂纹正交异性板的应力边值问题。推导出正交异性板的奇异应力场和应变场的通解，并确定了裂纹张开位移与材料特征参数的关系。本文结果也适合一般各向同性材料，具有明确的理论意义和工程应用的潜力。
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user: 摘 要 利用网络进行授课是现代教学的一种重要手段，广泛应用于各阶段的教育教学当中。高职院校学生处于心智发展成熟期，掌握基本的网络知识，对网络教学容易接受。本文利用文献资料法和逻辑分析法，基于新冠肺炎疫情下分析体育课网络直播授课的优势与弊端，授课过程中师生关系的变化、评价方式以及与传统面授课相结合的展望等方面，以期为今后开展体育课网络直播授课提供理论参考。 关键词 :新冠肺炎，高职院校，体育课，网络直播授课 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 新冠肺炎疫情发生后，高职院校按教育部提出“停课不停学，停课不停练”的要求，积极开展体育课网络直播授课，充分发挥体育课的作用与功能，提高学生身体素质与免疫力抗击疫情。在这特殊时期，接受重大疫情考验，克服时空因素制约，在新冠肺炎疫情导致学生居家隔离时发挥教育价值、承担教育使命、践行教育担当，是学校体育必须面对的重大课题 [ 1 ]。体育课作为学校一门公共必修课，它是体育教学的基本组织形式，主要使学生掌握体育与保健基础知识，基本技术、技能，实现学生思想品德教育，提高运动技术水平。在新冠肺炎疫情情况下，体育课利用网络平台进行直播授课具有灵活性、区域广、人数多等优势，但也存在实效性难、课堂管理、学生学习状态和效果难以把控的弊端。体育课如何利用网络直播授课，扩大体育教学活动范围，增加教学手段、方法和内容，促进学生身心健康，激发学生体育学习的兴趣，引导学生进行探索性自主学习和培养学生终身体育思想将是体育课网络直播授课的发展方向。
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user: 2. 体育课网络直播授课的概念 网络直播是直播内容创作者以PC和移动手机为载体，借助互联网，随时随地记录任意事件发生、发展全过程，以视讯形式同步制作和发布内容，使得输送与反馈以弹幕等形式实时并存的交互性信息网络传播方式 [ 2 ]。网络直播教学是指采用现代的通信技术，将前端学校的课堂教学实录，包括教师教学和学生配合的图像、声音、文字、图片、视频材料等同一时间呈现给远端学校，使远端学生在远端教师的指导下，实时参与到直播学校的高中课堂教学活动中，与直播学校同学一起进行实时学习的一种新型教学模式 [ 3 ]。结合网络直播、网络直播教学与体育课的概念，笔者认为，体育课网络直播授课是通过互联网技术平台和终端设备，配合体育教学图像、视频以及教师现场讲解、示范和纠正等教学方法与手段，增进学生身心健康和促使学生掌握运动技能为目的的一种新颖体育教学模式。
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user: 3. 体育课网络直播授课中师生关系及互动形式变化 3.1. 师生关系趋向平等、融洽和相互依存 在传统文化影响下，我国的师生关系既包含尊师重教、仁者爱人等内涵，也体现出了师长有尊等特点。具体而言，我国高校传统师生关系呈现出明显的依附性与工具性，与此同时，教师的权威性与中心性同样较为明显 [ 4 ]。体育课网络直播授课过程中，体育教师化身网络主播，配以直观视频、图片和课件等学习资料在直播平台上“表演”，学生化身观众，通过直播平台观看教师的“表演”，学习新的体育知识、技能与方法。由于教学环境改变，学生可以在直播授课中获取除教师传授的知识以外的学习资源，这在很大程度上削弱了传统师生关系中学生对教师的依附性。再者，视频、图片和课件等学习资料的出现，使得学生不再单一听教师讲述、示范与纠错，可以通过更为直观的网络直播学习资料进行自主性学习，这就导致教师在授课过程中的中心位置受到冲击，体育教师的角色也从传统单一的以传授知识与技能为主向多元化方向转变。未来教师不仅是知识的传播者和学生的引导者，还是终身学习者、知识建构者、合作者和服务者；学生是学习活动的主导者 [ 5 ]。总而言之，网络直播授课师生关系更趋向平等、融洽和相互依存。 3.2. 师生互动形式变化 师生互动是指教师与学生之间在课堂内外的相互作用和相互影响，是课堂教学的重要环节。体育课传统面授课师生共处一室或一固定运动场地，师生之间直接面对，彼此间能听得到、摸得着，感观具有真实性，教师对学生在课堂上的一举一动都尽收眼底，掌于心里，师生间的互动直接直观。新冠肺炎疫情期间，体育课经过网络媒介直播后，师生相互之间处于网络两端，彼此间存在一定的隔膜感，学生基本处于被动状态，对教师的提问回答的热情不高，存在一问一答或不指定人就不回答的冷场情况，师生互动存在一定的阻碍，形式也趋于单一。 3.3. 体育网络直播授课的优势与弊端 3.3.1. 体育网络直播授课的优势 体育网络直播授课是一种新颖的教学模式，相比于传统面授课教学模式，它具有自身特点的优势。主要有以下方面：1) 从时空上分析，它打破了传统的固定授课时间与空间的限制，既方便了教师与学生的时空安排，又能灵活快捷地实现授课。体育锻炼对不同人群有着时段的要求，不同时间段锻炼有着截然不同的效果，高职院校学生属于心智与身体发育成熟的人群，体育课可安排早上10:00~12:00，下午2:30:00~9:30。这样既能满足科学的体育锻炼，又能不占用其它主修课程的时间。2) 从面对授课对象人数分析，具有更高效性。网络直播授课跨越时空要求，教师可以根据学生的性别、专业方向、兴趣爱好等方面，从原来的分班或分项目授课转变成合班授课，适当增加学生人数。3) 教辅材料更能发挥作用。传统的面授体育课通常是教师通过讲解示范、学生练习和教师纠错使学生掌握体育知识与技能，受于授课条件的限制，体育课堂中很少使用视频、图片和录像等教辅材料。网络直播授课则不同，它可以在平台上上传视频、图片和录像等教辅材料，使学生获得更多直观形象的学习资料，弥补课堂中的不足，起到了加深理解、解惑问题、复习提高的作用。4) 为内敛学生打破师生沟通的隔阂。传统面授课师生之间的沟通是直接面对面，对于部分内敛和害羞的学生来说，面对面与老师进行沟通互动存在一定的困难。采用网络直播授课，学生与教师处于网络两端，彼此间通过网络进行链接沟通互动，性格内敛的学生可以直接用语音或文字与教师在网上交流，获得疑问的解答，避免因紧张、慌张和害羞等心理问题不敢与老师交流。 3.3.2. 体育网络直播授课的弊端 同样道理，体育网络直播授课也因其自身原因存在一些弊端。主要表现为：1) 课堂监督管理难度增大。长沙职业技术学院副院长罗慧玲在接受中青报·中青网记者采访时表示“在线教学的局限在于实效性难以掌握，对学生掌握知识技能的情况不如面对面教学好，特别是学生虽然在线，但有没有在学习状态中，难以统计和管理；第二是到课率实际可能要低于面授。”网络直播时学生之间缺乏相互监督，自控力不强的学生在传统课堂里因其他同学的存在会适当控制自己的言行，但参与直播课堂时，该类学生可能会打开直播但并不观看，甚至让其他人代登陆等 [ 6 ]。2) 学习质量和效果难以保证。体育课属于理论加实践类课程，学生既要掌握体育理论知识，又要掌握运动技能，脑力与体力双开动才能很好地完成一次体育课。网络直播授课对学生的监管和把控难度大，这必然会出现学生怕苦怕累不完成练习任务现象，导致学习质量和锻炼效果难以保证。3) 网络硬件和通畅保证需要提高，学生学习体育知识内容有限。网络直播授课需要手机和电脑等终端设备和良好的网络覆盖。新冠肺炎疫情期间，大部分高职院校都是使用智慧职教或超星泛雅平台，外加辅助腾讯课堂教学、腾讯会议和QQ群等进行教学。由于学生上课时间过于集中；平台网络容量和承载有限和部分偏远地区网络信号不佳等原因，经常会出现网络卡顿、延迟和掉线等现象，导致教师和学生的沟通不及时和不畅通。另一方面，新冠肺炎疫情期间体育网络直播授课受场地与设施设备等条件限制，授课内容只能安排简单的居家健身练习动作，学生学习体育运动项目技能受限。 3.4. 体育网络直播授课与传统面授课相互融合的展望 在2020年全国两会政府工作报告指出，要加强对重点行业、重点群体就业支持。今明两年职业技能培训3500万人次以上，高职院校扩招200万人。近年来，为适应高职院校生源结构与培养模式的改变，高职体育课程也进行了一系列的教学改革。根据高职院校专业设置的多样性、教学内容的地方性、生源基础的复杂性等特点，取消普修体育课，普及选项课，建立“个性–职业协调发展”的高职特色体育教学模式。加强课外活动环节，实施课内课外一体化 [ 7 ]。在教学方式变化方面，体育网络课程和体育网络直播授课的出现进一步充实体育课程教学方式，使得体育课程教学方式更加多样化。体育课传统面授课与网络直播授课各有特点与优势，展望未来，两种授课方式将相互相成，相互补充，你中有我，我中有你。随着互联网技术的发展和智能移动终端设备的完善，越来越多的互联网技术和移动终端设备应用于教育教学课堂中，体育课网络直播授课加传统面授课程将是现代体育课程教学方式大趋势。
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user: 4. 结束语 在党中央的科学防控、精准施策统筹部署下，全国人民同心协力，终于基本阻隔了疫情，社会生活正在回归正常。新冠肺炎期间，体育网络直播授课充分地发挥了其功能，完成了体育教学与提高学生身心健康任务，为抗击新冠肺炎疫情做出了的贡献。同时，疫情期间体育课网络直播授课的成功经验是一笔宝贵的财富，它为我国今后进一步完善网络直播教学提供实际可靠的理论指导。
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user: 摘 要 目的：分析内蒙古自治区13~18岁蒙古族学生参加长跑运动的意识对运动能力的影响。方法：数据来源于2014年内蒙古自治区学生体质与健康状况调查数据，抽取13~18岁蒙古族学生4278名(男生2135名，女生2143名)的速度(50 m跑)、爆发力(立定跳远)、力量(握力)、全身耐力(男1000 m跑，女800米)、肌肉耐力(男生引体向上，女生仰卧起坐)、柔韧(坐位体前屈)等六项运动能力指标测试数据，并选取问卷调查中参加长跑运动的意识(愿意、一般、不愿意)将研究对象分为三组，比较三组间运动能力的差异性。结果：13~18岁蒙古族学生中愿意参加长跑运动的男生的全身耐力优于一般愿意和不愿参加者；愿意参加长跑运动的女生在爆发力、速度、柔韧和全身耐力成绩均好于一般愿意和不愿参加者。结论：具有参加长跑运动意识的青少年学生运动能力优于一般愿意和不愿意参加长跑运动意识的学生。建议学校及家长应加强青少年学生参加长跑运动的意识，引导和鼓励学生积极参加长跑运动，积极有效提高运动能力。 关键词 :蒙古族，学生，长跑运动，意识，运动能力 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 目前，青少年体质健康问题已经成为我国体育教学中突出的问题，学生达不到相应的体能训练要求，无论是政府部门的监测报告，还是学校各项活动中学生的表现，都显示出一个令人忧心的事实，即随着我国快速增长和人们生活水平的提高，学生的体能素质却逐年降低。体能训练能够提升青少年身体形态、身体机能和社会适应 [ 1 ]。与国外研究相比，尽管美国为主的西方国家的体能训练理论与方法引入我国竞技训练已经几十年，但由于文化历史以及训练理论体系背景等问题，国内对现代体能训练的概念、定位、体能训练的系统性、体能训练的生物原则等方面仍然存在着认识上的较大分歧 [ 2 ]。 在2010年实施的全国第六次人口普查结果显示，内蒙古自治区常住人口为2471万人，其中，蒙古族人口为423万人，占总人口数的17.11%，青少年学生所占比例为19.45% [ 3 ]。在青少年生长发育过程中，13~18岁正处在青春发育期，身体形态快速增长，各项运动能力得到快速发展，是提高竞技运动水平的关键时期 [ 4 ]。有关研究显示，喜欢体育运动并经常参加长跑运动的青少年学生的各项运动能力普遍比不参加运动的学生要好。因此，针对青少年学生生长发育的特点，结合青春发育期运动能力的发展规律，强化青少年学生体育锻炼的意识，积极采取合理有效的体育锻炼方式，提高运动能力，为青少年学生体质健康发展奠定良好的基础 [ 5 ]。积极的体育锻炼意识能够有效地提高体能，体能是对人体系统的训练，提高走、跑、跳、投等能力。是人体所表现出来的、具有系统性的特点 [ 6 ]。 本文采用2014年内蒙古自治区学生体质与健康调研资料，分析13~18岁蒙古族青少年学生参加长跑运动的意识对运动能力的影响，为学校体育教学及课外活动的开展提供参考依据 [ 7 ]。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 资料来源 本研究以内蒙古自治区13~18岁4278名蒙古族学生作为研究对象，相关资料来自2014年内蒙古自治区学生体质与健康调研数据及生活习惯问卷 [ 7 ]。 2.2. 研究方法 按照调查问卷中《您是否愿意参加长跑运动？》的三个选项回答(愿意、一般和不愿意)将研究对象分成三组，比较组间速度(50 m跑)、爆发力(立定跳远)、力量(握力)、肌肉耐力(男生引体向上，女生仰卧起坐)、全身耐力(男1000 m跑，女800 m跑)、柔韧(坐位体前屈)等六项运动能力的差异性。 2.3. 数据处理 采用SPSS 25.0软件，对组间差异进行ANOVA检验，显著性水平确定为P < 0.05。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 蒙古族男生参加长跑运动意识与运动能力的比较 Table 1 Comparison of consciousness and athletic ability of boys participating in long-distance runnin 分组 握力(kg) 50 m跑(秒) 立定跳远(cm) 引体向上(次) 1000m跑(秒) 坐位体前屈(cm) 愿意(n = 1065) 37.57 ± 9.42 7.91 ± 0.87 199.11 ± 30.25 3.15 ± 3.31 257.25 ± 38.79# 8.41 ± 7.50 一般愿意(n = 740) 38.11 ± 9.24 7.97 ± 0.94 201.49 ± 31.60 2.92 ± 3.07 264.29 ± 38.15* 8.64 ± 7.66 不愿意(n = 330) 37.46 ± 9.63 8.04 ± 0.99 200.26 ± 31.85 2.95 ± 3.13 277.81 ± 43.67 8.29 ± 7.30 t 0.89 2.53 1.29 1.24 35.13 0.33 p 0.41 0.08 0.28 0.29 0.00 0.72 表1. 男生参加长跑运动意识与运动能力比较 注：数据为平均数±标准差；*：与不愿意比较，P < 0.05；#：与一般比较，P < 0.05，下同。 Table 2 Comparison of girls’ awareness and ability to participate in long-distance runnin 分组 握力(kg) 50 m跑(秒) 立定跳远(cm) 仰卧起坐(次) 800m跑(秒) 坐位体前屈(cm) 愿意(n = 783) 25.58 ± 5.09 10.03 ± 1.20# 151.25 ± 22.39# 20.65 ± 8.90# 247.18 ± 29.61# 12.58 ± 6.50 一般愿意(n = 831) 25.54 ± 5.19 10.38 ± 1.28* 148.64 ± 22.14* 19.93 ± 8.79* 259.13 ± 29.35* 12.31 ± 6.56 不愿意(n = 529) 25.80 ± 4.92 10.77 ± 1.37 145.41 ± 22.84 19.25 ± 8.23 271.90 ± 34.85 11.86 ± 6.68 t 0.43 53.56 10.76 4.16 102.25 1.91 p 0.65 0.00 0.00 0.02 0.00 0.15 表2. 女生参加长跑运动意识与运动能力比较 从表1可看出，愿意参加长跑运动组全身耐力成绩的平均值为257.25秒，明显好于一般愿意组(264.29秒)和不愿意参加长跑组(277.81秒)，组间差异具有统计学意义(P < 0.05)。三个组间的力量、速度、爆发力、肌肉耐力、和柔韧性等五项运动能力未见显著性差异(P > 0.05)。表明，具有愿意参加长跑运动意识的学生比一般愿意和不愿意参加长跑运动的学生全身耐力好，一般愿意参加长跑运动的学生比不愿意参加长跑运动的学生全身耐力好。 3.2. 蒙古族女生参加长跑运动意识与运动能力的比较 从表2可以看出，愿意参加长跑运动组的速度平均成绩为10.03秒，明显好于一般愿意组(10.38秒)和不愿意参加长跑组(10.77秒)，组间差异具有统计学意义(P < 0.05)；愿意参加长跑组的爆发力平均成绩151.25 cm，明显高于一般愿意组，(148.64 cm)和不愿意参加长跑组(145.41 cm)，组间差异具有统计学意义(P < 0.05)；愿意参加长跑组的肌肉耐力平均成绩为20.65次，与一般愿意组(19.93次)和不愿意组(19.25次)相比较较为突出，组间差异具有统计学意义(P < 0.05)；愿意参加长跑组的全身耐力平均成绩为247.18秒，高于一般愿意组(259.13秒)和不愿意组(271.90秒)，组间差异具有统计学意义(P < 0.05)。三个组间的力量、和柔韧性两项运动能力未见显著性差异(P > 0.05)。表明，愿意参加长跑运动的学生比一般愿意和不愿意参加长跑运动的学生在速度、爆发力、肌肉耐力和全身耐力等运动能力较好。
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user: 4. 讨论 青少年学生体质健康水平不仅能够保障他们正常的生活和学习，同时，作为整个民族体质健康水平的组成部分，对提高全民健康水平具有重要的意义。2010年，教育部等5部门对全国31个省27个少数民族青少年学生实施了第六次学生体质与健康调研工作。本次调研结果显示，与2005年的调研结果相比，中小学生身体素质的下滑趋势开始得到遏制 [ 8 ]，但视力不良检出率、肥胖检出率有些提高，从而，使青少年学生体质健康问题已经成为政府、社会和学校普遍关注的热点问题。研究表明，运动意识缺失或运动不足，可导致现在青少年学生的身体素质下降，包括力量、速度、爆发力、肌肉耐力、全身耐力和柔韧等身体素质均出现不同程度的下降现象。同时，运动不足可使青少年学生精神状态与心理状态不佳，具体表现为冷漠怕生，缺乏良好的交际沟通能力 [ 9 ]，对青少年学生的心理健康发展都产生不良的影响。 目前，学校教育在强调素质教育，注重学生德智体美劳全面发展。青少年学生是国家的新生力量，是将来国家的建设者。同时，青少年学生的体质健康水平下降对我国大力发展体育事业，建设体育强国具有重要的影响，是我们必须高度重视的问题 [ 10 ]。学校体育教育教学活动要全面培养青少年学生的体育运动意识，培养体育运动素养，采取积极有效的教育手段和方法，全方位提升学生对体育课及课外活动的重视程度，指导和鼓励学生根据自身情况选择合适的运动方式，熟练掌握运动技巧，养成良好的运动行为和习惯。 学校体育教师应该做好体育课的教育教学、运动训练及和课外活动的管理工作，要强化对学生体育运动兴趣及体育运动能力的激发与培养 [ 11 ]。同时，学校应注重校园阳光长跑活动的组织开展，通过积极参加长跑运动，提高学生身体素质，改变精神面貌，使学生对长跑运动加深认识，使学生更积极、更有活力地参与到长跑运动中，切实提升体质健康水平 [ 12 ]，促进青少年学生身心健康成长。
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user: 5. 结论 1) 蒙古族13~18岁青少年中，具有参加长跑运动意识的男生比没有长跑意识的男生在全身耐力方面的运动能力优越。 2) 有参加长跑意识的女生在速度、爆发力、肌肉耐力、全身耐力方面比没有长跑意识的女生运动能力突出，参加长跑运动的意识对速度、爆发力和肌肉耐力的影响存在性别差异。 3) 参加长跑运动切实可以有效地提高青少年的身体素质，增强运动能力，根据身体素质发展的敏感积极参加体能训练。 4) 学校体育忽视对终身体育意识的培养。学校体育是终生体育的基础阶段和重要组成部分，应培养学生适应终生体育需要的体育意识和能力。体育课程作为学校体育培养终生体育意识和能力的载体，不仅要设计适应学生体育学习和锻炼需要的目标，也要充分发挥体育评价导向与激励的作用。
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user: 摘 要 由于科学技术的高速发展，产品更新换代的速度越来越快，人们迫切需要在较短的时间内、甚至在产品的设计阶段就能获得产品的寿命信息。加速寿命试验就是利用加速应力开展样品试件的寿命试验，从而在可行的时间内获得产品的寿命信息。但加速寿命试验仍然无法在产品的设计阶段获取产品的寿命信息。为解决设计阶段的产品寿命信息获取问题，本文提出了基于大数据背景的逆加速寿命试验概念和方法。该方法主要基于众包模式获取的常规应力下的相关产品寿命数据，建立产品的逆加速寿命模型，从而达到预测产品寿命信息和降低寿命实验成本的目标。以隔热服为例，本文利用在电商平台采集的相关产品寿命数据和乘积限生存分析方法，建立阿伦尼斯寿命模型，并开展隔热服在加速应力下的寿命评估。 关键词 :加速寿命试验，众包模式，阿伦尼斯模型，逆加速寿命试验，寿命模型 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着科学技术的不断发展，高质量、长寿命、高可靠的试样产品寿命评估成为一个广受关注的课题。按传统的寿命试验技术评估试样寿命，寿命试验则很难在可行的时间内完成。为此，Yurkowsky W.等人在1967年首次提出加速寿命试验(Accelerated Life Test， ALT) [ 1 ] 方法。ALT方法通过在不改变试样失效机制的前提下，适当提高诱发其失效的应力条件，从而使产品加速失效或退化 [ 2 ]。随着加速寿命试验的深入研究，目前加速寿命类型主要分为恒定应力、步进应力、和序进应力 [ 3 ]，其相关成果已被我国广泛应用到半导体 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]、机械电子 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]、航天 [ 11 ] [ 12 ] 等各个领域。 加速寿命试验研究主要都是基于非常规应力不同的加速方式开展相关的试验设计和研究。其主要目标是解决常规应力下试样寿命数据采集周期长的瓶颈问题。常规应力下试样寿命数据采集周期长，但非常规应力下试样寿命数据采集成本一般也偏高。随着大数据时代的发展，借助网络采集方式，使得某些产品常规应力条件下寿命数据采集难的问题迎刃而解。JeffHowe于2006年在《连线》杂志上首次提出了“众包”的概念 [ 13 ]，即指一个公司或机构把过去由员工执行的工作任务，以自由自愿的形式，外包给非特定大众网络。通过众包模式，数据采集的任务难度进一步降低，并且有效降低了数据采集的成本 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]，尤其是对于一些放置在日常环境中的产品，产品使用人往往掌握这些产品的寿命数据信息而因信息的单一性无法有效地把它们利用起来。 本文受众包模式的启发，借助网络数据采集方法和加速寿命试验思想，提出了基于常规应力下寿命信息的逆加速寿命试验方法。该方法利用已知的常规应力下的相关产品寿命信息，建立待设计样品的寿命试验模型。以隔热服为例，本文利用在电商平台采集的相关产品寿命数据和乘积限生存分析方法，建立阿伦尼斯寿命模型，并开展隔热服在加速应力下的寿命评估。
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user: 2. 逆加速寿命试验动机 为了评价产品的寿命特征，提取产品的各项可靠性指标，研究产品的失效机制，都要进行寿命试验。寿命实验一般是指把若干样品放在观测应力C (如温度、湿度、电压、电流、功率、振动、负载等工作条件)的若干个应力水平下进行的试验，通过观察每个样品的对应使用寿命T (样品第一次失效发生的时间)，建立带参数 θ 的寿命模型 T ( C ; θ ) (如图1寿命试验示意图所示)。 图1. 寿命试验示意图 寿命试验一般分为现场寿命试验和模拟寿命试验 [ 18 ]。现场寿命试验是指把样品放在实际应用条件下来获取失效数据的试验。这种现场试验最有说服力，但其投资大、时间长、管理工作负担大。模拟寿命试验是指将现场使用的工作条件在实验室内模拟，并人工设计应力水平来获取失效数据的试验。模拟寿命试验投资小、有重复性、管理简便，便于产品之间的比较，工程界大都采用这种试验获取寿命模型。 正常应力水平条件下，样品的使用寿命比较长，导致观测难度大。所以工程界一般采用超过正常应力水平下的寿命试验，对应试验称之为加速寿命试验。假设 C 0 为正常应力水平与超过正常应力水平的分界阈值，从而把应力区域分割为 D 1 = { C | C ≤ C 0 } 和 D 2 = { C | C > C 0 } 两部分。加速寿命试验为只采用 D 2 区域内的应力水平开展的试验，由此我们称 D 2 为加速寿命试验区(如图2寿命试验区示意图所示)。如果试验只采用 D 1 区域内的应力水平开展对应的寿命试验，我们则称对应寿命试验为逆加速寿命试验，相应的区域 D 1 称为逆加速寿命试验区(如图2寿命试验区示意图所示)。 图2. 寿命试验区示意图 2.1. 加速寿命试验 加速寿命试验的主要任务就是利用加速寿命试验区的应力水平下样品寿命观测值来估计参数 θ ，从而建立加速寿命模型 T ( C ; θ ) 。根据加速寿命模型，可以外推正常应力水平下的产品寿命和其它可靠性指标(如图3加速寿命试验示意图所示)。 图3. 加速寿命试验示意图 2.2. 逆加速寿命试验 逆加速寿命试验的主要任务就是利用逆加速寿命试验区的应力水平下样品寿命观测值来估计参数 θ ，从而建立逆加速寿命模型 T ( C ; θ ) 。根据逆加速寿命模型，可以外推超过正常应力水平下的产品寿命和其它可靠性指标(如图4逆加速寿命试验示意图所示)。 图4. 逆加速寿命试验示意图 2.3. 众包模式 加速寿命试验为了获取超过正常应力条件下的数据，需要在实验室做对应实验以观测产品在不同超过正常应力下的寿命。如对最常见的应力条件有温度，加速寿命试验为了让产品提早老化，往往采取高温实验的方式以收集高温条件下的数据，通过设置不同的温度值，可以得到不同温度下的寿命数据，从而拟合寿命曲线并预测常规温度下的产品寿命(如图5温度加速寿命试验建模原理图所示)。 图5. 温度加速寿命试验建模原理图 逆加速寿命试验不再局限于传统意义上的实验室观测数据，而是应用大数据的思维将相关或类似产品实际使用寿命数据信息通过互联网众包任务来采集。每一个相关或类似产品用户在众包平台上发布这些产品寿命信息及产品所处环境信息，由众包平台汇总常规应力水平下的寿命数据。 把这些由众包平台采集到的数据进一步加工处理，然后根据加工处理后的常规应力水平下的数据建立逆加速寿命模型，从而达到预测产品在超过正常应力水平下的使用寿命(如图6逆加速寿命试验建模原理图所示)。 图6. 逆加速寿命试验建模原理图
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user: 3. 逆加速寿命模型的建立 3.1. 阿伦尼斯模型 产品寿命结束的标志点在于其特性退化至失效，这是因为构成产品物质的分子或原子在化学或物理等外部因素下随着时间发生了不良变化。当反应速度越快，则产品寿命越短。阿伦尼斯在1889年的温度对酸催化蔗糖水解转化反应实验中，总结得出了某产品的性能退化速率与激活能的指数成反比，与温度倒数的指数成反比 [ 19 ]。 后进一步发展成为阿伦尼斯模型： N = A e E / K T (1) 其中，N表示温度为T时的寿命特征；A为常数，由实验数据决定；E为激活能，与材料的性质有关，单位eV；K为玻耳兹曼常数，为8.617 × 10 −5 eV/K，T是绝对温度，E/K又称为激活温度。 为了方便后续参数估计，对模型等式两边取对数并线性变换，从而得到： { ln N = a + b / T a = ln A b = E / K (2) 其中a，b为待估参数。 阿伦尼斯模型在加速寿命试验的研究中已被广泛应用，它同样适用于逆加速寿命试验。 3.2. 乘积限估计(K-M估计) 为了建立原始寿命数据与地区温度的关联，需要先得到各地区的寿命期望，因此本文使用乘积限估计的方法估算每个地区的寿命期望值。 首先定义生存函数 S ( t ) 的乘积限估计为： S ^ ( t ) = { 1 ， l ∈ [ 0 ， l ( 1 ) ) ∏ i = 1 j ( n − i n − i + 1 ) ， l ∈ [ l ( j ) ， l ( j + 1 ) ) ， j = 1 ， 2 ， ⋯ ， n − 1 0 ， l ∈ [ l ( n ) ， ∞ ) (3) 其中 l i 是表示总体L的n个个体寿命的观测，得到 l 1 ， l 2 ， ⋯ ， l n (其中可能有右删失数据，但无左删失数据)，将这些 l i 从小到大重排得： l ( 1 ) ， l ( 2 ) ， ⋯ ， l ( n ) 。 而对寿命的估计式为： E L ≈ l ( 1 ) + ∑ i = 1 n − 1 S ^ ( l ( i ) ) ( l ( i + 1 ) − l ( i ) ) (4) 再令 N = E L 。
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user: 4. 数据实验 我们借2018年全国大学生数学建模竞赛A题高温作业专用服装设计问题的背景，探讨基于众包数据的逆加速寿命试验与建模问题。 4.1. 数据收集 通过淘宝、京东等电商平台，我们很容易爬取到隔热服寿命的相关数据。采集的部分数据如表1所示。 Table 1 System resulting data of standard experimen 地点 商家公司 寿命 浙江 衢州 东安消防装备技术有限公司 3~5年 北京 北京 黎卫士五金旗舰店 10年以上 江苏 东台 业安劳防旗舰店 3~5年 浙江 温州 米卡邦汽车用品专营店 10年以上 江苏 六合 南京谋福贸易有限公司 5年 上海 上海 梦福美五金工具专营店 10年 南京 六合 南京厚竹有限公司 3~4年 江苏 苏州 淮海旗舰店 5年 山东 济南 节假日网络科技有限公司 1~2年 表1. 部分原始数据表 通过对厂家给出的数据信息，我们可以对采集的数据进行处理并列出隔热服寿命表。根据我国气候特征，我们把这些原始数据按照广东、江浙、川渝、山东、东北五个地区汇总加工处理。基于寿命表，我们可以绘制得出隔热服的生存曲线(如图7各地区隔热服寿命曲线图所示)。 图7. 各地区隔热服寿命曲线图 4.2. 数据检验 由于数据源自不同厂家的经验数据，因此需要作差异性检验以判断数据的有效性。选取东北和华南的数据进行检验。 图8. 寿命数据检验图 如图8寿命数据检验图所示，可以直观看出：1) 东北和华南两个地区的隔热服寿命数据具有明显的差异性；2) 在东北地区，隔热服寿命曲线下降速度较缓慢，相对而言，华南地区的寿命曲线下降急速；3) 取0.1的置信水平，显著性p值为0.059，低于0.1，因此在统计意义下可以认为两者存在显著差异。 4.3. 模型求参 利用乘积限估计，可以算得各地区的寿命期望值；通过查阅气象局数据，可以得到各地区的平均气温。其相关数据如表2处理后的寿命数据及对应地区温度表所示(逆加速寿命试验的温度应力水平数据)。 Table 2 Processed life data and corresponding regional thermomete 地点 寿命期望(年) 温度(K) 广东 3.8625 295.65 山东 4.1786 286.275 江浙 4.8023 290.15 川渝 5.7778 286.775 东北 7.5556 281.775 表2. 处理后的寿命数据及对应地区温度表 阿尔尼斯模型经转换简化后可以利用最小二乘法快速求参，即目标任务转化为： min a ， b ∑ i = 1 n ( ln N i − a − b / T i ) 2 (5) 最终求得 a ^ = 14.17 ， b ^ = 3217.87 。残差平方和为0.002341，数值较小，说明拟合效果良好。将参数代入原模型中，可得出阿伦尼斯模型为： N = 1425453 ⋅ e 3217.87 T (6) 4.4. 预测分析 通过常温下的隔热服寿命数据，预测得到了带参数的寿命模型，代入高温环境下的温度值，可以得到在这些温度下的寿命(承受时间，如表3寿命数据预测表所示)。 Table 3 Life data prediction tabl 温度 寿命(min) 120 561.7545 125 276.4264 130 129.4491 135 57.38111 140 23.9278 145 9.3195 150 3.3622 表3. 寿命数据预测表
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user: 5. 结论 通过加速寿命试验，我们可以利用对产品的超过正常应力水平条件下的实验来估计其在正常应力水平下的使用寿命，实验时间比较短，适用于有样品存在的情形，但不适用于产品预研制情形；在互联网、大数据的背景下，本文提出了逆加速寿命试验方法，从而使得相关产品的实际使用寿命数据(逆加速寿命试验的应力水平下的观测数据)产生利用价值，可以降低新产品预研成本。我们通过互联网收集常规应力水平下的相关或相似产品寿命数据，进而估计待研究产品在超过正常应力水平条件下的耐用时间，节省了对产品做加速寿命实验的成本。