DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 实验方法 2.1. Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)的制备 实验采用溶胶凝胶法，所有试剂均为分析纯。按照化学计量比，称量碳酸锂(Li 2 CO 3 )加入60 ℃去离子水(500 ml)中，在磁力搅拌器不断搅拌下，滴加浓硝酸，直至溶液澄清透明而且不再有气泡产生为止。再多加两滴浓硝酸溶液，使溶液的PH值保持在3~4之间。向所得溶液中加入50%的硝酸锰(Mn(NO 3 ) 3 溶液并不断搅拌。随后加入称量好的柠檬酸(C 6 H 8 O 7 ∙H 2 O)和乙二醇(C 2 H 6 O 2 )，并继续在60℃下搅拌20分钟，得到溶胶。将溶胶放在100℃的水浴锅中，加热24小时后，溶胶转变为凝胶。将得到的凝胶放入鼓风干燥箱中直接升温到90℃，每升高10℃保持半个小时，最后升到200℃，在此温度下保持12小时。将干燥好的的凝胶样品放到箱式马弗炉中直接升温至200℃，每升高50℃保持半个小时。升高至400℃，在此温度下保持5个小时。样品随炉冷却至室温后，将所得样品用玛瑙研钵进行研磨。将样品放入箱式马弗炉直接升温到700℃保持3个小时。样品随炉冷却至室温后，将所得样品用玛瑙研钵进行研磨。最后将研磨所得粉末放入箱式马弗炉中直接升温到950℃保持3个小时。样品随炉冷却至室温后，将所得样品用玛瑙研钵进行研磨。 2.2. LiFeO 2 的制备 按照化学计量比，称量碳酸锂(Li 2 CO 3 )粉末加入60℃去离子水(500 ml)中。在磁力搅拌器不断搅拌下，滴加浓硝酸，直至溶液澄清透明而且不再有气泡产生为止。随后向溶液中加入98.5%的硝酸铁(Fe(NO 3 ) 3 )溶液并不断搅拌。随后加入称量好的柠檬酸(C 6 H 8 O 7 ∙H 2 O)和乙二醇(C 2 H 6 O 2 )，并继续在60℃下搅拌20分钟，得到溶胶。将制备所得的样品在100℃的水浴锅中，加热24小时后溶胶转变为凝胶。将得到的凝胶放在鼓风干燥箱中，直接升温到100℃烘干并在此温度下保持12小时。然后将得到的凝胶放入箱式马弗炉中直接升温到500℃，保持5个小时，冷却后用玛瑙研钵进行研磨。随后再将所得的粉体放入箱式马弗炉中直接升温到700℃，并在此温度下保持5个小时，冷却后用玛瑙研钵进行研磨。最后将获得的粉体放入箱式马弗炉中直接升温到1000℃，并在此温度下保持2个小时，冷却后用玛瑙研钵进行研磨。 2.3. 样品的表征 利用X射线衍射(XRD)测试样品的结构，物理性能综合测试系统(PPMS)用于测试样品的磁性。采用电池性能测试仪对正极材料的储电、充放电以及稳定性等性能进行测试。 电池组装过程：首先按8:1:1的比例称量样品和乙炔黑跟PVDF，将实验样品和乙炔黑混合并在浴霸灯照射下研磨30分钟左右，再加入PVDF研磨3~5分钟。然后将其涂在铝箔上拉膜，拉好的膜120℃鼓风烘箱烘干12小时左右。最后剪下电极膜的区域，辊压2次，冲制成直径14 mm的电极片，称量电极片质量，编号后放入电子干燥柜干燥，从而完成对样品电极片制备；接下来跟据叠放次序负极壳 + 锂片 + 2滴电解液 + 隔离膜 + 2滴电解液 + 正极片 + 不锈钢片 + 铝球 + 正极壳的流程(电解液为碳酸乙烯酯(EC)组装电池。
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user: 3. 结果和讨论 3.1. Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)和LiFeO 2 的结构 图1所示为Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)粉末的XRD谱，由图可以看出，各粉末样品的衍射峰与尖晶石结构LiMn 2 O 4 的标准谱(PDF卡片号：01-088-1030)吻合较好，均具有Fd-3m空间群结构。尖晶石结构的LiMn 2 O 4 是以O原子的立方堆积为骨架，Li离子占据四面体8a的位置，Mn离子占据八面体16d的位置，在立方晶胞中形成四面体簇。在八面体16c位形成了三维结构的共边八面体，所以通常认为[Mn 2 ]O 4 阵列是密堆积的主体框架结构，其中四面体晶格和八面体晶格共面，构成了互通的三维离子通道 [ 11 ] 。此外，随着锂离子含量的增加，(111)衍射峰逐渐增强，与(311)、(400)和(511)衍射峰相比，仍然较弱，这与卡片标准谱(111)为主峰并不一致，因此，我们推测图中标记为(311)衍射峰中含有Mn 3 O 4 的(211)衍射峰，即粉末样品为LiMn 2 O 4 和Mn 3 O 4 的混合物。随着锂离子含量的增加，LiMn 2 O 4 相(111)逐渐增强，说明Mn 3 O 4 相含量逐渐减少，LiMn 2 O 4 相逐渐增加。 图2所示为LiFeO 2 的XRD谱，样品呈现α-NaFeO 2 型铁氧体结构，空间群为Fm3m，与标准谱(PDF卡片号：01-085-1991)吻合较好。利用谢乐公式对样品晶粒尺寸D进行了估算，结果表明，粉末样品的晶粒尺寸接近于100 nm，这说明样品的表面效应较弱，可以忽略表面效应对其性能的影响。 3.2. Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7，1.0，1.2，1.4，1.6)和LiFeO 2 的磁性 我们对Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)系列样品进行了室温下磁性测试，结果显示，所有样品均显示顺磁特性，没有明显的磁滞行为。图3给出了样品Li 1.2 Mn 1.8 O 4 室温下的M-H曲线。 图1. Li X Mn 3-X O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)的XRD图谱 图2. LiFeO 2 的XRD图谱 图3. Li 1.2 Mn 1.8 O 4 的M-H曲线 图4给出了LiFeO 2 室温下的M-H曲线，由图中可以看到，样品呈现软磁特性，饱和磁矩为0.25 emu。我们知道，LiFeO 2 铁氧体具有α-NaFeO 2 结构，空间群为Fm3m，其中较大的氧离子以面心立方密堆积方式排列，较小的金属阳离子占据氧离子的八面体间隙位置。与文献 [ 12 ] 报道相比，Li 1.067 Fe 0.933 O 2 样品在10 K与404 K之间呈现顺磁性不同，我们制备的样品在室温下呈现软磁特性，这可能是由于Li离子和Fe离子磁矩在晶格中有序排列所致。 3.3. Li 1.2 Mn 1.8 O 4 和LiFeO 2 的电化学性能 Li 1.2 Mn 1.8 O 4 样品在0.2 C电流密度下的进行充放电测试，如图5、图6。样品的首次充、放电比容量分别为58.16 mA∙h/g和29.47 mA∙h/g，首次充放电效率为50.7%。经过101次循环后，充放电比容量分别为20.45 mA∙h/g和19.75 mA∙h/g，平均库伦效率为93%以上，循环稳定性良好。首次循环与第101次 图4. LiFeO 2 的M-H曲线 图5. Li 1.2 Mn 1.8 O 4 样品的充放电曲线 循环的数据位置如图5中箭头，相应的数据如小图。倍率性能是衡量电池在不同电流密度下循环，所表现出的容量大小、保持率和恢复能力的性能。在倍率测试中，在低倍率电流密度0.2 C下，样品的首次充、放电比容量分别为57.66 mA∙h/g和29.33 mA∙h/g，首次充放电效率分别为51%。经过数次循环后充放电容量分别为27.38 mA∙h/g和24.56 mA∙h/g，与100次循环的性能一致。随着电流密度增大，充放电比容量逐渐降低，后面五段的第五次放电容量分别为20.98、18.17、15.45、11.66和8.66 mA∙h/g，相应的充放电效率如图中绿色图线所示，分别为95.76%、98.16%、98.42%、96.87%和96.37%。在大电流下循环，各段放电容量比较平稳，无急剧下降现象，表明电极结构稳定，能够承受大电流冲击。在第七段小电流循环中，第五次的充放电容量分别为22.68 mA∙h/g和22.02 mA∙h/g，相应的效率为97.1%。能够恢复到小电流密度下循环的性能，表明其具有较好的性能恢复能力。由于其它样品的充放电容量太小在这里不做说明，其原因正在进一步研究。 LiFeO 2 样品在0.2 C电流密度下的进行充放电测试，如图7、图8。样品的首次放电比容量为 38.50 mA∙h/g，经过26次循环后，放电比容量为24.46 mA∙h/g，无较大幅度的容量降低，表明其具有良好的循 图6. Li 1.2 Mn 1.8 O 4 样品的倍率曲线 图7. LiFeO 2 样品的充放电曲线 环稳定性。在倍率测试中，在低倍率电流密度0.2 C下，样品的首次充、放电比容量分别为 80.95 mA∙h/g和39.18 mA∙h/g，首次充放电效率为48.4%。经过数次循环后充放电容量分别为27.01 mA∙h/g和 29.58 mA∙h/g，与前面循环的性能基本一致。随着电流密度增大，充放电比容量逐渐降低，后面五段的第五次放电容量分别为25.2、23.219、20.736、15.96和10.55 mA∙h/g，其各段的可逆容量均比Li 1.2 Mn 1.8 O 4 样品的各段可逆容量均高20%以上，相应的充放电效率如图8中绿色图线所示，分别为96.12%、95.8%、95.59%、93.04%和89.18%。在大电流下循环，LiFeO 2 样品的各段放电容量比较平稳，无急剧下降现象，表明电极结构稳定，能够承受大电流冲击。在第七段小电流循环中，第五次的充放电容量分别为22.65 mA∙h/g和25.79 mA∙h/g，相应的效率为96.76%。倍率性能方面，LiFeO 2 样品所表现出的性能要优于Li 1.2 Mn 1.8 O 4 样品，同样的测试条件下，表现出更好的耐大电流冲击，具有更好的可恢复能力。
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user: 4. 结论 本文采用溶胶凝胶法制备了Li x Mn 3-x O 4 (X = 0.7， 1.0， 1.2， 1.4， 1.6)和LiFeO 2 锂离子电池正极材料，并 图8. LiFeO 2 样品的倍率曲线 对其结构、磁性、电化学性能开展了研究。实验发现，Li x Mn 3-x O 4 系列样品呈现尖晶石结构，室温下显示顺磁特性，在x = 1.2的样品中，样品的首次充、放电比容量分别为58.16 mA∙h/g和29.47 mA∙h/g，首次充放电效率为50.7%。经过101次循环后，充放电比容量分别为20.45 mA∙h/g和19.75 mA∙h/g，平均库伦效率为93%以上，循环稳定性良好。LiFeO 2 样品为α-NaFeO 2 型铁氧体结构，而且室温下呈现软磁特性，在低倍率电流密度0.2 C下，样品的首次充、放电比容量分别为80.95 mA∙h/g和39.18 mA∙h/g，首次充放电效率为48.4%，经过数次循环后充放电容量分别为27.01 mA∙h/g和29.58 mA∙h/g，与前面循环的性能基本一致。本文的研究为提高嵌锂正极材料容量、稳定性以及充放电能力等性能提供了实验依据。
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user: 摘 要 研究生的培养是高校高学历人才教育的重要议题，协同创新与高校教育的融合，使得工程应用型专业的人才培养，有了更多的思考空间和改革余地。本文基于工程应用的人才特点和需求，借垫模块化教学思想，以计算机应用为背景，从学科专业出发，对高学历人才的培养过程进行了模块化的定位与划分，分析模块子目标和实施规则，论证模块间的关联特性。通过实践表明，该理念在高学历人才柔性素养的构筑方面，取得了不错的效果，有效完善优化了协同创新案例库的建设。 关键词 :工程应用，研究生培养，计算机学科，模块化，协同创新
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user: 1. 引言 积极发展工程应用型研究生教育是建设创新型国家的必然要求 [ 1 ] ，也是研究生高学历人才教育服务国家经济建设和社会发展的必然选择 [ 2 ] 。计算机学科的高学历人才培养，有着典型的工程应用特性，它面向信息产业实践，其实践性和应用性特性决定了信息工程类人才的多元性 [ 3 ] [ 4 ] ，高校、科研院所、行业、企事业和信息专业学术机构等社会组织的合作与协同构成了该类人才的教育本体 [ 5 ] 。 2013年3月，教育部联合发改委、财政部发布的《关于深化研究生教育改革的意见》(教研[ 2013 ]1号)指出，研究生教育要以服务需求、提高质量为主线，创新培养模式，加强课程建设，重视发挥课程教学作用。2013年11月，《教育部人力资源社会保障部关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》强调了专业学位研究生的培养诉求，尤其在意见中明确提出“鼓励培养单位加大校企合作力度，构建人才培养、科学研究、社会服务等多元一体的合作培养模式”。这些意见的出台，对学术型研究生和专业型研究生的培养，都着力加强了研究生在创新能力和工程实践方面的力度。因此，把工程应用作为研究生的能力素养基本要素非常重要，以此驱动的创新培养模式思考和构建是关键议题。本文以此为研究背景，在分析现阶段计算机为代表的工程类研究生培养现状的前提下，提出工程应用的模块化培养模式，并针对该模式的架构、模块化规则和实施方案进行分析论证。
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user: 2. 计算机学科研究生的培养现状 计算机硕士研究生的培养现状，从两个方面进行总结：以强调学术素养同时兼故专业实践的学术型研究生，以及需强化专业技能并具备订单能力和综合素养的专业型研究生。自计算机硕士研究生招生以来，本学科的高学历人才培养取得了许多可圈可点的执行方案和可借鉴策略 [ 6 ] ，随着信息产业的深化发展和计算机在人们生活、工作中的地位愈发突出，对于此类人才的需求也随之提升，社会需要大量的计算机高学历人才。但是，高校的计算机研究生就业并非乐观，市场诉求的加大，并没有拓宽研究生的就业渠道，更没有提高此类人才的待遇水平，很多的薪酬停留在学士水平 [ 7 ] 。或者，市场口径大了，而我们的研究生自身也有着新的择业标准。用人单位和研究生之间，没有建立起和谐有效地双向择选关系，存在人才供需的瓶颈。久而久之，计算机研究生的招生并不乐观，所培养的研究生就业和深造也是差强人意，市场需求的人才供给目标也是惨淡收场 [ 8 ] 。 人才市场影响高校培养，人才质量影响高校声誉和市场选择余地，高校决定了人才到市场的过渡，决定了产业技术力量的水平。人才、市场和高校之间形成了一个生态链，但实施现状并非做到了可持续的良性链结构，这三者相互制约，导致链状结构的劣性制约，甚至停滞不前。这里，从以下几个方面进行总结： 1) 学术型硕士“学术的不突出，技能的不明显”现象 计算机学科的学术型研究生进入了一种困境，培养目标是有较强的学术素养，在导师的指导下，通过研究生阶段培养起较强的学习和自习动力，以拥有独立从事科学研究和自主实践的基本学术能力 [ 9 ] 。现实情况是，虽然持续努力地投入了大量的时间和精力，也有着良好的实验环境，却未能有效掌握基本学术能力的低效学习绩效，学术成果不甚理想，为完成学业要求，更有甚者，造虚假数据，以蒙混过关。 纠其原因，主要是以下几个方面：一、学生选题成问题，不是研究陈旧，就是难度太大。二、导师对学生采取放任态度，导师规则没有落到实处。三、学科建设、专业方向定位及科研项目运作与市场需求、人才需求没有达成统一，很明显，一个没有市场的专业定位，人才同样没有市场的肯定。四、技能训练，大量缺乏实际实践课题的亲身参与，许多研究，依旧停留在仿真软件和实验器材，到底能解决什么实际问题，学生并不清楚，也看不到研究到实践的中试和公试平台。 2) 专业型硕士“专业的短板，学术的浅陋”现象 专业型硕士的培养开始较晚，许多工作处于摸索阶段 [ 10 ] 。专业学位的培养目标强调人才的应用实践能力 [ 11 ] 。在攻读学位期间，至少需要六个月的项目参与经历，在学术方面一般不做硬性指标。自2011年招生到现在，从专业硕士的实际培养情况来看，并没有突现目标要求，学生的专业实践应用能力提升并没有真正体以体现，一些高校的专硕培养仍停留在学硕的培养方案层面，在相对短的培养周期内，很难需要达到学硕的学术深度，结果是专业性不强，学术性较弱。 纠其原因，主要是以下几个方面：一、以协同创新为主体的专硕实践应用平台并没有搭建起来，专硕的培养仍然停留在导师的科研项目上，而这些科研项目需要较深的理论厚度，这并非适合专硕实战。二、专硕的培养目标并没有真正落实成可实践的实际培养方案，许多课程的开设仅仅是依附于学硕，成为学硕与本科的边缘化学生，理论被动，实践滞怠。三、专硕招生要求相对放宽门槛，影响了生源质量，也影响了培养单位对该类学位研究生培养的重视和投资。四、社会和市场对此类人才的定位和需求依旧不明确，多半形成了非学历人才的印象。五、研究生收费政策的出台，对该类型人才的招生和就业造成了不小的冲击，专硕的培养和关注更成鸡肋。 3) 工程应用型的素养培养现状 全日制研究生学位的学术与专业层次划分，对学位性质的偏好和要求越发具有针对性和明确性，这对于工程应用类的研究生培养定位和市场定位有了更细化的政策引导和规章支持 [ 12 ] 。但通过近年来的方案实施和人才培养，培养目标和人才能力并没有脱节，专业与学术的培养层次定义并未有效落实，市场需求对此两类研究生的认识模糊。学术与专业两头都抓，却两头都弱，导致的直接结果是就业缺口大，就业难度大，供与需之间存在短期内无法平衡的桎梏。正如上述(1)和(2)的分析，工程应用型硕士的素养提升还有不小的弹性空间，尤其在协同创新环境下，在信息产业强劲发展势头的当今，如何解决人才和市场的供需矛盾，如何提升此类人才的专业能力、择业能力、从业能力及适应能力，需要展开序列化的分析和论证 [ 13 ] 。在接下来的章节，我们将从工程应用型的专业素养结构分析和设计出发，展开论文重点工作。
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user: 3. 工程应用型研究生的专业素养结构 工程应用型研究生培养模式在制度设计上，强调研究生在实践场景和专业实训中创造和使用知识，在工程化的应用研究中发展提升从业能力和择业能力，能够创造性地解决社会实践问题。与此相关的研究生教育以及研究生自主解决问题和实践能力的培养，适应了工程应用领域对高层次人才的迫切需求，实现了高校为市场适应性专门人才的回归 [ 14 ] 。因此，在工程应用型人才教育培养模式的开始，首先，基于人才诉求规划人才的专业素养结构。 以工程应用为线索，以人才需求为目标，加强研究生对实践技能的主旨意识。根据学位性质的不同，强化不同的能力结构。这里主要体现为两种类型：学术型和专业型。对于一个工程应用型的学术型研究生，其人才培养的落脚点同样离不开自主的技能和适应能力，同时在坚持线索化和目标化的牵引动力中，根据工程应用特点和市场需求要求，横向选择合适的研究方向，在应用背景和实施前景下，为研究生选择合适的课题和深化方向，围绕应用，从纵向角度选择与解决实际问题有关的理论课题。即，学术型的工程应用型研究生的培养是实施为驱动力的学术素养塑就过程。对于专业型研究生，“订单式”的应用技术型培养模式是它的核心，在培养周期相对短和学术素养并非强化严格的前提下，需要完善协同创新机制，校企间人才输送和订单需求的融合，是专业型硕士能力的关键要素。它涉及两点支撑：订单式的招生机制，过硬的技术技能孵化平台，以及完备的校企人才对接方案。即，专业型的人才培养，以企业和技能为落脚点，在培养周期内以亲自经历实地参加企业项目运作，实现研究生在读期间的校企平滑过渡。 学术型和专业型的工程应用型人才能力结构如图1所示。学术型突出了专业厚度和理论深度，从学科学术的知识纵向深化角度，在技能训练和项目参与两个层面，强化人才能力结构。专业型突出了企业从业能力，通过广度的实践经历和专业内较为宽泛的技能掌握，在研究生阶段提高参与企业项目过程的适应力，同时，兼故培养模式中必然的点对点人才校企对接诉求，在工程应用的驱动下，从横向的实践机会中优化专业型研究生的实际项目参与水平。即学术型强调架构师的综合素养，需要行业内甚至行业间的规划设计能力。专业型强调工程师的实践素养，需要各类项目的自主实施能力。
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user: 4. 培养机制模块化的划分与融合 人才的工程应用特性不仅是目标，更是实施方案的基本需求。因此，整个人才的培养机制需要把工程应用作为起点和终点，从起点到终点的进展过程中，在部署该机制的具体执行措施和规则时，需要把 图1. 学术型和专业型人才能力结构 工程应用细化为具有可行性的运作要素。为此，本文提出模块化的工程应用人才培养机制。 所谓模块化教学法是20世纪70年代初由国际劳工组织提出的以现场教学为主，以技能培训为核心的一种教学模式。它把教学过程中的理论与实践进行有效的整合和融合，把复杂的课程分成若干个相互关联的模块，通过这些模块把相互渗透的教学内容组织在一起，成为有机整体。通过模块间的优化关联和组合，使教学活动尽可能地适应人才培养的不同层次和目标要求。在应用实践中，模块化教学法可以使课程整体内容达到最优，有效地整合课程资源，有利于人才培养过程中形成完整的知识体系和能力构架。为了克服传统教学中存在的弊端，我国的职业教育和高等教育，都在积极探索模块化教学的实施思路。对于以工程应用为线索的计算机学科，与其他基础学科相较，知识更新快速，实践技能操作多，要求高。并且，课程内容具有清晰的知识完整体系和拓扑关系，易于知识模块规划。 大量的人才培养案例表明，在人才的知识架构建设过程中，多数学生对纯理论的知识易产生认知疲劳，而案例和实践的认知教学法好于纯理论的硬性消化效果。因此，工程应用为目标的模块化人才培养思路是：以导师为主导，以学生为主体，让导师在整个教学科研中起到组织和牵引作用，对人才培养过程中教学、科研和实践资源进行有效地模块化整合和划分，形成知识模块，培养目标构成模块集合的一条主轴线。 对于计算机专业的高学历人才，是本领域内的知识纵向体系结构的建立和横向技能实践能力的拓展，本文基于原有模块化理论的特点，结合多年来计算机工程应用型硕士研究生的培养现状和经验，建立起本领域的工程应用模型化教学模式。该模式主要从以下几个方向展开： 4.1. 学科专业模块化 以计算机为基本载体的高学历人才培养在专业方面存在学科间的交叉，一般以一级学科总领式领域划分，一级学科下设二级学科，从理论、技能和实践角度，进行学科内的偏向性划分，学科的分层次，本身就是模块化理论的应用。如计算机科学与技术、计算机软件工程等是计算机领域一级学科，计算机科学与技术又划分为：计算机系统结构、计算机软件与理论和计算机应用技术三个二级学科，二级学科之下又自主划分方向，如此层次化的学科分化方案，给邓了人才培养单位的自主权和决策权。同时，一级学科间存在目标的共同点和共融性，比如课程设置和专业技能需求定位成学科间的目标模块。不同的学科下的二级学科间同样如此，它们的共同点和共融性定义成专业间的目标子模块。子模块和模块间形成学科专业的级连层次模块体系。如图2所示。 图2中的着色块代表着专业模块间的交叉，以专业为核心的方向划分也存在资源和目标定位的交叉，这些交叉部分可以定位成共同模块，定义成人才培养过程的公共模块，根据交叠程度，可以分为零度、浅度、中度和深度四个衡量指标，代表模块的权值。模块权值越大，即颜色越深，代表一个学科或者一个专业最基础的共性核心属性资源，这类资源可以定位成人才基础资源，是固定不变的，具有恒久性。随着权值的减小，模块颜色变浅，这类资源将定位成灵活度不一的候选资源，一般规划为必选、可选和任选三种类型，这些灵活可变的资源，根据学科专业发展趋势和前沿，适当调整学科专业的知识结构和技能需求。 4.2. 课程模块化 课程模块是依附于专业模块的划分，依据专业模块定位相关课程体系。课程模块的划分，存在广义和狭义两个思维角度。 对于广义的课程模块化，是主体学科专业的基础主骨课程块，以计算机科学与技术学科为例，对应于图2的权值最大模块，即所有专业和方向的同前衍基础知识，如高级数据结构、算法设计与分析、随 机过程、高级数理逻辑等，这些是计算机科学与技术相关二级学科及研究方向的科研支撑基础，定义为专业学位课。同一专业模块，定义相应的专业必修课，如计算机软件与理论中的高级软件工程、高级数据库技术、机器学习等。专业模块所对应的研究方向模块，根据科研深度需求，定义导师方向课，如无线网络、数字图像处理、生物信息学等。根据专业模块定位专业主旨目标，划定专业的指定选修课。不同的研究方向，定义各自的方向课模块，定义为任意选修课。 对于狭义的课程模块化，“授”与“受”课程的整个处理过程，以研究方向为线索，课程主体结构保持不变，不同的方向对应的新内容以模块形式增加，构建成不同层次的课程模块；一门课程由若干大模块组成且功能相对独立，每个大模块再由若干个小模块组成，以此类批，将形成一个层次课程体系结构，既保证学科专业要求，又有效兼顾了不同知识水平学生的需求。整个课程体系的模块部署形成圈状层次结构，如图3所示。 图2. 学科专业模块化拓扑 图3. 课程体系模块化拓扑 4.3. 科研模块化 科研是研究生培养阶段的重要环节，自研究生确定导师之后，科研就成为研究生学术活动的重要任务。以学科模块为牵引，研究生科研过程的模块化运作以团队建设方式得以具体体现，并由此带动导师管理的模块化。计算机学程的科研包括两个方面：理论与实践，从这个角度，科研整体上就是以此两点为基准的两大关联模块，但这种划分，模块间有着较大的耦合度，因为工程应用的研究生培养理论与实践是不可分割存在关联的，理论需要厚度，实践需要达成适应度。归整研究方向，根据应用背景和前景，导师所研发课题和学术关注点，划分成培养单位的科研模块，以此适合科研团队建设和资源有效利用。 在实施中，计算机科学与技术整个学科分化为几大科研模块，比如：生物计算、服务计算、无线网络、多媒体技术、信任计算等。研究生根据导师指定课题并入相应模块。不同的模块制订科研进展计划，定期组织研讨会，到达一定阶段将进行科研总结和考核。同一模块内的参与人，可以共同承担科研项目，以团队为单位参与议题讨论和学术论证。在理论与实践的团队融合中，建立稳固的产业研输送渠道，整个科研模块的运作拓扑关系如图4。 研究生作为科研团队建设的重要参与因素，是高校科研运作的生力军。但是它对于科研模队而言，研究生的培养周期一般是3年左右，不具备连续性。所以，科研模块的稳定性和成长需要建立起可持续发展的规划。 4.4. 就业深造模块化 研究生的毕业，无外乎两个渠道：就业和深造。因此，他们的去处，也就分成如此两个模块。科研模块的凝聚力和科研水平的提升，也会带动整个团队的实力，研究生培养的梯队建设也会形成良性循环，研究生的从业能力和科研能力也会提高，研究生的择业区间也会就此拓宽，以此获得更大更好的选择余地。另外，研究生学术素养的提升，学术视野的开阔，会刺激更多的研究生继续学业求学深造。反过来，好的毕业研究生，会在人才市场带来科研模块的口碑，更好地支持产业研人才通道的建设与加固。继续求学深造的研究生也会影响科研模块的壮大，能团队发展提供更多的学术合作机会。整体上带动整个工程应用学科的发展。 图4. 科研模块化拓扑体系
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user: 5. 模块融合 模块化的研究生培养方案主要分化为以上五个实施方面，出发点是优化整合近似资源，优化培养过程阶段，提升人才质量。在具体的方案展开过程中，五个模块相互关联，相互影响，学科专业模块是其他四大模块的规划依据，每个模块的运作与协作，都根据人才目标需求，适时适景适应地自主约定模块间耦合度，实现模块子目标与人才整体目标的有效分化与统一。 因此，该方案的实施过程，根据不同模块的特点及模块间的关系，坚持培养过程的理论与实践相结合，充分体现工程应用特性，采取灵活多样的教学方法和实践手段，以项目和工程运作为线索，让学生在亲身参加人才培养的过程中完成自我素养和能力的加强和提升，养成自主学习和自主解决问题的科研学术素养。
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user: 6. 结束语 工程应用型研究生的模块化培养模式的探讨，是高学历人才培养的深入思考，也是模块化教学理念的积极借鉴和改进。本文落脚于计算机学科的工程应用人才培养议题，结合人才需求和学科发展，将整个培养过程分成五大资源模块，每个模块根据相应的规则和子目标分成若干子模块，基于此，分析论证子模块间的关系及实施规则。此方案已在作者所属单位展开，较好地实现了研究生学业理论与实践两方面的融合，激发了研究生的学习和科研兴趣，提高了研究生培养水平。通过用人单位和深造高校的反馈，我们所培养的研究生自主科研能力和工作适应能力突出，广受肯定和褒奖。进一步，跟随学科专业发展需求，优化方案规则和实施细则，继承先前的经验教训，使得工程应用型研究生培养的模块化理念有着稳固成功的可执行实践依据，丰富研究生教学科研实施的案例库资源，为其他高校的工程应用型高学历人才培养提供借鉴意义。
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user: 摘 要 通过对许疃矿8 1 、8 2 采区及8 2 下延采区范围内7煤层瓦斯基础参数的实验测试，获得了突出危险性评价指标值，结合研究区以往的有关数据，对煤与瓦斯突出危险性及突出临界深度进行了评价。经统计及计算，推测−620 m标高时瓦斯压力达到突出临界值，瓦斯含量接近突出临界值，实测瓦斯放散初速度最大为11 mmHg，超过了突出临界值，推算煤坚固性系数在标高低于−464 m时将达到突出临界值，研究区地质破坏带的煤体破坏类型为III~IV类。综合分析认为研究区瓦斯突出危险性临界深度应不低于−620 m标高，基于安全考虑，建议以−615 m作为生产中采用的瓦斯突出危险性临界深度。 关键词 :许疃矿，瓦斯突出，危险性，临界深度
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user: 1. 引言 瓦斯事故是威胁煤矿安全生产的重要灾害之一，日益引起人们的重视，且对矿井煤层进行科学合理的煤与瓦斯突出危险性评价一直是高突矿井的研究课题 [ 1 ] - [ 3 ] 。2006年，国家安全生产监督管理总局(以下简称国家局)颁布了安全生产行业标准AQ1024-2006《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》(以下简称《鉴定规范》) [ 4 ] ；此后国家陆续出台有关加强煤层煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性鉴定的相关文件。2009年开始执行的《防治煤与瓦斯突出规定》(以下简称《防突规定》)第八条至第十三条专门就煤层突出危险性鉴定进行了相关规定 [ 5 ] 。因此，开展矿井煤层突出危险性评价技术研究，以便采取针对性防治措施进行治理，是矿井瓦斯防治的重要研究内容 [ 6 ] [ 7 ] 。 本文依据《防突规定》、《鉴定规范》以及《煤矿安全规程》，分析了81、82采区7煤层瓦斯基本参数，合理地评价了许疃煤矿煤与瓦斯突出危险性，对煤矿安全生产提供了指导与借鉴。
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user: 2. 许疃矿81、82采区概况 许疃煤矿位于安徽省蒙城县境内，隶属淮北矿业(集团)公司，其81、82采区位于井田的西翼中段，81采区走向长1600 m，倾斜宽约1400 m，面积约2.24 km 2 ，采区上下限标高分别为−360 m和−500 m。82采区走向长3800 m，倾斜宽1500~2250 m，平均约1850 m，面积约7 km 2 。采区上限标高为−390 m~−410 m，采区下限标高最低为−660 m。井田采用立井、主要运输石门、分组集中运输大巷开拓。
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user: 3. 瓦斯基础参数测试 为了准确合理地评价许疃煤矿7煤层(7 1 ， 7 2 )煤与瓦斯突出危险性，本次研究中的瓦斯测定参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数值以及煤体破坏类型。 3.1. 瓦斯压力统计及预测 煤层瓦斯压力是评价瓦斯特征的最基本参数，瓦斯压力大小主要取决于成煤后瓦斯的排放条件，准确测定煤层瓦斯压力对确定瓦斯含量与涌出量大小具有重要意义 [ 8 ] [ 9 ] 。 测压地点的选取是直接影响测压是否成功的一个关键因素，选取测压地点时，为了最大限度反映煤层原始状态下的瓦斯压力，需遵循若干原则，包括：(1) 岩层致密完整、无破碎，50 m范围内无断层和大的裂隙；(2) 岩层无淋水，岩柱(垂高)最少大于10 m；(3) 目标煤层周围无采空区，尽量选取在最近几年开拓的岩石巷道；(4) 如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度应大于70 m，选取构造简单、有利于施工的最近开掘的煤巷；(5) 岩柱应保证距煤层顶板15~20 m。此外，要求测压钻孔直径75~95 mm，钻孔进入煤层底板0.5 m。 研究区在前期开拓及生产中已经积累有瓦斯压力数据，但测定深度有限(表1，编号1~8)，本次研究在矿井深部补充测定了4个点(表1，编号9~12)，获得了深部煤层的瓦斯压力数据。由于7 1 煤层、7 2 煤层距离较近，采用7 1 煤层、7 2 煤层联合测压。 根据瓦斯压力的实测数据，拟合得到研究区瓦斯压力与标高的相关关系(图1)。 根据瓦斯压力实测数据，研究区的81采区、82采区及82下延采区范围内7煤层(7 1 ， 7 2 )最大实测瓦斯压力为0.64 MPa (标高为−585 m，表压)；根据瓦斯压力与标高的拟合关系，推测标高为−615 m处的瓦 图1. 绝对瓦斯压力与标高相关关系 Table 1 7 measured pressure value of gas in coal sea 编号 煤层 地点 标高/m 实测表压/MPa 绝对压力/MPa 1 7 1 边界排水巷 −449.9 0.02 0.12 2 7 1 8 1 采区上山下口 −456.16 0.18 0.28 3 7 1 8 2 一区段变电所回风口 −405.32 0.25 0.35 4 7 1 7 1 28轨道巷G16-G15 −491 0.35 0.45 5 7 2 8 2 回风与运输联巷 −435.2 0.03 0.13 6 7 2 8 2 26轨道巷口 −464.08 0.22 0.32 7 7 2 8 2 下延回风下山一中 −472.6 0.26 0.36 8 7 2 8 2 下延四中水仓 −585 0.64 0.74 9 7 2 8 2 下延人行下山3号点 −591.2 0.45 0.55 10 7 2 −588.8 0.5 0.6 11 7 2 8 2 下四中岩石集中巷1#钻场 −606 0.52 0.62 12 7 2 −605.1 0.35 0.45 表1. 7煤层瓦斯实测压力值 斯压力0.72 MPa (表压)，接近突出危险临界值。 3.2. 瓦斯含量计算 煤层瓦斯含量是指在天然条件下，单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量。本次采用间接法测定煤的瓦斯含量 [ 10 ] [ 11 ] ，计算公式为： 式中： 单位质量煤的孔隙容积，m 3 /t； 煤层瓦斯压力，MPa； 标准状态下的绝对温度(℃)和压力(MPa)； 瓦斯压缩系数； 煤的极限瓦斯吸附量，m 3 /t； 吸附常数，MPa −1 ； 实验室测定煤吸附常数时的实验温度，℃； 煤层温度，℃； Aad、Mad煤的灰分和水分质量分数，%。 将各参数带入含量计算公式，即可求得瓦斯含量(表2)。 通过计算，在8 2 下延采区标高−585.0 m处，7煤层实测最大瓦斯压力为0.64 MPa，计算的瓦斯含量为6.0 m 3 /t；8 2 下延采区范围内7煤层标高−615 m以浅，推算出的最大瓦斯含量为6.4 m 3 /t，煤层瓦斯压力和瓦斯含量均未超过《防突规定》的0.74 MPa和8 m 3 /t。 3.3. 瓦斯放散初速度测定 煤的瓦斯放散初速度 反映了煤在常压下吸附瓦斯的能力和放散瓦斯的速度，表现了煤的微观结构，是反映煤层突出危险性大小的指标之一。本次测定采用WT-1型瓦斯扩散速度测定仪，结果显示，7煤层瓦斯放散初速度最大为11 mmHg，超过了突出临界值10 mmHg (表3)。 3.4. 煤坚固性系数 煤的硬度用坚固性系数f值表示 [ 12 ] 。本次测定采用常用的落锤破碎测定法，简称落锤法。测试仪器包括JPT-2型架盘天平、量筒、分样筛和落锤等。坚固性系数实验结果显示，7煤坚固性系数值最小为0.33 (表4)，低于突出临界值0.5。根据坚固性系数与标高的拟合关系，当标高低于−464 m时，坚固性系数即达到突出临界值，煤体较软，可能出现瓦斯突出(图2)。 3.5. 煤体破坏类型 煤的破坏类型是指煤体受构造破坏形成的煤的物理、力学性质和特征的差异。煤的破坏程度越严重，瓦斯突出危险性越大。《防治煤与瓦斯突出细则》中将煤的破坏类型分为I、II、III、IV、V类 [ 13 ] - [ 15 ] 。 Table 2 Estimated value of maximum gas pressure and gas conten 标高/m 埋深/m 最大绝对瓦斯压力/MPa 瓦斯含量/m 3 /t −585.0 610.6 0.74 6.0 −615.0 640.6 0.82 (推算值) 6.4 表2. 最大瓦斯压力和瓦斯含量的推算值 通过对8 2 采区及8 2 下采区煤样的观察，对照细则确定7煤层正常区域的破坏类型为II类，7煤层地质破坏带的破坏类型为III~IV类，达到突出煤层单项指标煤体破坏类型的临界值。
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user: 4. 评价指标和结果 4.1. 评价结果 通过现场观察与瓦斯基本参数的测定，分析认为许疃煤矿7煤层在鉴定范围内煤体破坏类型在正常区域II类，在地质破坏带为III~IV类，达到突出煤体破坏类型的临界值；7煤层在标高−585 m处实测瓦斯压力为0.64 MPa (表压)，推算标高−615 m最大瓦斯压力为0.72 MPa (表压)，推算标高−620 m处最大瓦斯压力达到突出临界值(表压0.74 MPa)；煤样的最小坚固性系数值为0.33，低于突出临界值0.5，推算标高−464 m以深达到突出临界值；最大瓦斯放散初速度为11 mmHg，大于突出临界值10 mmHg。综合各项单项指标，认为研究区瓦斯突出危险性临界深度应不低于−620 m标高，基于安全考虑，可以−615 m作为生产中采用的瓦斯突出危险性临界深度(表5)。 Table 3 7 coal seam gas initial velocity determination result 序号 采样地点 煤层 标高/m 瓦斯放散初速度/ mmHg 1 8 2 下四中岩石集中巷 7 2 −597 10 2 三区段联络上山 7 2 −481.7 11 3 8 2 回风上山与运输联巷 7 2 −434.2 9 4 边界排水巷 7 1 −448.2 7 5 8 2 下延回风下山6#钻场 7 2 −565 7 6 8 2 下延回风下山7#~8#钻场 7 2 −590.5 7 表3. 7煤层瓦斯放散初速度测定结果 Table 4 Test results of F value of the 7 coal sea 采样地点 煤层 标高/m 煤的坚固性系数 三区段联络上山 72 −481.7 0.48 82回风上山与运输联巷 72 −434.2 0.51 边界排水巷 71 −448.2 0.53 82下延回风下山6#钻场 72 −565 0.41 82下延回风下山7#~8#钻场 72 −590.5 0.33 表4. 7煤层坚固性系数f值的测试结果 Table 5 Table of coal and gas outburst risk identification in critical depth rang 深度/m 压力/MPa 瓦斯含量/m 3 /t 放散初速度/mmHg 坚固系数 破坏类型(地质破坏带) −464以浅 达到临界值 −615以浅 实测超限 超限 达到临界值 −615 接近临界值 接近临界值 实测超限 超限 达到临界值 −620 达到临界值 接近临界值 实测超限 超限 达到临界值 表5. 临界深度范围内煤与瓦斯突出危险性鉴定表 图2. 煤样坚固性系数与标高关系 Table 6 82 in a mining area yard outburst test result 测量地点 钻孔 钻屑瓦斯解吸指标 打钻动力 K 1 /m l /g·min − 1/2 Δh 2 /Pa 现象 8 2 下采区四中岩石集中巷标高−600 m (湿煤) 1# 0.06 40 无 0.01 40 无 0.03 20 无 0.02 20 无 2# 0.02 40 无 0.08 20 无 0.07 20 无 0.03 20 无 表6. 8 2 下采区一中车场突出危险性测试成果 4.2. 实例验证 为了验证评价结果的可靠性，8 2 下采区四中岩石集中巷掘进时，在−600 m采用钻屑解吸指标法进行了测试验证，实测7煤层钻屑瓦斯解吸指标最大值为40 Pa和0.08 ml/g∙min −1/2 ，未超过《防突规定》的临界值160 Pa、0.4/ ml/g∙min −1/2 (表6)，无煤与瓦斯突出危险性，故前文的评价结果可信。
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user: 5. 结论 (1) 8 1 采区、8 2 采区及8 2 下延采区范围内，7煤层最大实测瓦斯压力为0.64 MPa (标高为−585 m)，推测标高−620 m达到瓦斯突出临界压力。 (2) 8 2 下延采区范围内7煤层标高−615 m以浅，推算出的瓦斯含量为6.4 m 3 /t，未超过《防突规定》的8 m 3 /t；7煤层瓦斯放散初速度实测值最大为11 mmHg，超过了突出临界值。 (3) 7煤坚固性系数值最小为0.33，低于突出临界值，推算当标高为−464 m时，煤坚固性系数达到突出临界值，可能出现瓦斯突出。 (4) 通过对8 2 采区及8 2 下采区煤样的观察，7煤层正常区域的破坏类型为II类，地质破坏带的破坏类型为III~IV类，达到单项指标煤体破坏类型的临界值。 (5)综合各项单项指标，认为研究区瓦斯突出危险性临界深度应不低于−620 m标高，基于安全考虑，建议以−615 m作为生产中采用的瓦斯突出危险性临界深度。
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user: 摘 要 为研究在地应力场与水压耦合作用下裂隙岩石破坏特性，利用MTS815岩石力学测试系统，并结合柱塞泵水压加载装置，对含有预制裂隙的混凝土试样加载预应力后，进行有无水压作用单轴循环加卸载压缩破坏对比试验。试验结果表明：有水压作用的试件在加载初期便出现初始裂隙，而无水压时试件往往在塑性区或接近塑性区时出现初始裂隙，两者的破坏模式也不相同，在有水压作用时，试件是由于水压引起的表面裂纹扩展而导致破坏，而无水压时则是因为试件内部损伤微裂隙扩展引起的失稳破坏；然而两种条件下的试件强度相差不大，但其破坏过程中产生的耗散能却高于后者。 关键词 :裂隙岩体，水压，断裂行为，能量耗散
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user: 1. 引言 目前，在矿山、隧道等工程围岩中广泛存在着渗流场与地应力耦合作用，在某些条件下致使岩石破裂，裂纹扩展，导致地下空间与上部水体沟通，造成突水事故。国内外学者对于岩体裂隙内水渗流也做了大量的研究。申林方等 [ 1 ] 通过开展单裂隙花岗岩在恒定三轴应力及化学溶液渗透压作用下的试验，单裂隙花岗岩在承受三轴压缩荷载及渗透压共同作用条件下，其侧向蠕变变形一直以稳定速率增加，显示水对裂隙面的物理软化效果，不同于完整岩石的扩容机制。贺少辉等 [ 2 ] 通过数值模拟的方法进行了裂隙岩体裂隙网络渗流场–应力场藕合分析。王月英等 [ 3 ] 对裂隙岩体流动模型进行综述，对裂隙岩体流动模型进行综述，提出了2种或者多种流动模型横向或纵向耦合而成的耦合模型。倪绍虎等 [ 4 ] 研究裂隙岩体的渗透特性及其高压渗透特性，重点分析其水力学特性的应力相关性，得出了裂隙岩体的渗透性与应力赋存环境密切相关，且对应力十分敏感。 然而，对于存在渗流场的裂隙岩体断裂行为的研究却很少见有报道，岩体的性质不仅与不连续面力有关，还深受裂隙水压力的影响。但是限于现场原位实验的种种困难，室内相似材料的加载成了常用手段。本文采用单周循环加载下渗透水压压剪预制裂隙岩石破坏试验，研究渗透水压对岩体断裂行为的影响。
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user: 2. 试件制备与实验方案 2.1. 试件制备 为了模拟裂隙岩体内的脆性断裂，本实验采用与岩石相似(脆性、剪胀)的模型材料(由白水泥、沙子、水组成)制作类岩石模型试样，试件由水泥、水、和经1 mm孔径筛分过的细沙按体积比2:1:1制作，外形(长 × 宽 × 高)为：150 mm × 100 mm × 200 mm；采用预埋纸片法制作类岩石裂隙模型试样。脱模后的试件放入自来水中养护28 d。试件中裂隙分布状况如图1所示。图中：裂隙角度为45˚。裂隙大小(长、宽、厚)为50 mm × 30 mm × 1 mm。 2.2. 试验装置 本次实验在MTS815岩石力学测试系统中进行，如图2所示；利用液压加载装置，通过预制注水孔 图1. 裂隙分布图 图2. MTS815岩石力学测试系统 向裂隙注入1 MPa水压，为了防止试件与压头之间的缝隙产生渗流通道，保证流体压力通过注水孔进入预支裂隙内，在下压头与试件之间加入密封垫片，在通入水压之前先预加载30 kN轴向压力使密封垫片压密，保证了试件与压头之间的密闭性。加载装置示意图如图3，同时通过摄像机记录试件加载破坏过程。 2.3. 实验加载步骤 为了研究水压在岩体破坏时对其内部能量损耗的影响，在加载(示意图如图4所示)过程中加入波动载荷，通过分析岩体在波动载荷加载过程中的能量变化，进而得出水压对裂隙岩体破坏的影响。 (1) 方案I 按1 kN/S的加载速率至30 kN，待密封垫压密后，通过液压泵加入1 MPa液压；流体压力稳定后按1 kN/S加载至100 kN，在此应力点对试件加载频率为1 Hz，振幅为100 kN的波动载荷，波形采用正弦波，循环次数为20次；波动载荷结束后按1 kN/s速率加载至破坏。 (2) 方案II 图3. 液压加载装置示意图 图4. 加载路径示意图 按1 kN/S的加载速率加载至100 kN时，加载1 Hz，振幅为100 kN的正弦波20次，最后按1 kN/s速率加载至破坏。
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user: 3. 实验结果与分析 3.1. 外部裂隙发育分析 利用摄像机可以观测到试件表面开裂时间，进而确定开裂点在应力应变曲线上的位置，结果如图5所示，图中有水压存在的试件其初期压密阶段较长，这是由于加载初期注水孔密封垫片的变形引起的(垫片的强度很小，本实验不考虑垫片变形影响)。在载荷作用下，有水压存在的试件在刚进入弹性阶段便会出现初始裂隙，且试件初始裂隙往往沿试件中部开始发育，随着压力的不断增大裂隙不断扩展，最终导致试件整体破坏；但试件最终强度和对照组强度基本相同，其最终强度并没有因为水压的存在而明显减小。 图5. 加载过程中初始裂隙出现点 在没有水压存在的情况下试件往往在塑性区或接近塑性区时才出现初始裂隙，且初始裂隙往往在试件边缘产生，出现初始裂隙后试件紧接着试件就会发生破坏，有时初始裂隙几乎和峰值点同时出现，裂隙瞬间扩展失稳破坏。图5显示了在加载过程中初始裂隙出现时所处的加载阶段。分析其原因，由于水压的存在，在试件受压初期在裂隙尖端产生了应力集中区，由于岩石的天然属性是抗压不抗拉，且水压是以拉应力的形式作用在裂纹尖端，最终裂纹在尖端起裂，并向外扩展，形成了表面裂纹，然后由外部的表面裂纹由中部沿着裂纹尖端向两端发展；而无水压存在的裂纹则是由于内部损伤、破坏引起开裂，有内部发展到外部，所以当外部裂纹出现时意味着试件的整体失稳。所以在有水压存在的情况下，试件在弹性阶段就出现了初始裂隙，而在无水压时，试件失稳前才出现裂纹。 3.2. 试件破坏过程能耗分析 能量耗散是岩石破坏的本质属性，是分析力学系统失稳破坏的常用方法 [ 5 ] [ 6 ] 。材料破坏过程是能量积聚与耗散的过程 [ 7 ] ，是物质内部能量演化的过程。在试件外力作用后，在不考虑与外界的热量传递，由热力学定律可知： (1) 式中：U为外力对岩体做的总功；U d 岩石内部的耗散能；U e 岩石存储在内部的可释放弹性能。U、U d 、U e 单位均为MJ/m 3 ；以一个单位体积的煤体单元为例，在单轴压缩试验中，U d 与U e 的关系如图6。 其中可释放变形能表示为 [ 8 ] ： (2) 式中： 和 分别为卸荷弹性模量与泊松比平均值。 假设煤样在全应力–应变曲线上卸载曲线与加载曲线基本一致，卸载弹性模量E i 可以采用峰值前弹性段的弹性模量E代替 [ 9 ] 。煤样应力状态为单轴受压，侧向不受力，则 (3) (4) 式中：σ i 、ε i 为轴向应力–轴向应变曲线上每一点的应力、应变值，且初始应力、初始应变均为0；E为 图6. 单元体中能量耗散和可释放应变能的量值关系 图7. 试件能耗特征：(a) 无水压试件能耗情况；(b) 水压下试件能耗情况；(c) 两者应力及能耗情况对比 弹性模量。 根据公式并结合试验结果，得出试件的能量特征如图7所示。 从图7(a)-(b)中可以看出，不论有无水压，随着载荷的不断加大，试件总能量不断增大，在试件弹性阶段，耗散能增加缓慢，在试件进入塑性区后，耗散能开始大幅增长，当试件破坏瞬间，此时弹性能大幅转化为耗散能，耗散能迅速增长。 在图7(c)中可以看出，两者的强度相当，但在有水压存在时试件耗散能明显增大，且岩石破碎比较剧烈，这是因为有水压存在的试件，水压也在对试件做功，所以总能量会增加，最终转化为的耗散能也会增加。同时在加载波动载荷时，有水压存在的试件产生的耗散能会多一些。
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user: 4. 分析讨论 有无水压存在对试件强度影响不大，但有水压存在的裂隙岩体破坏时产生的耗散能却大于后者，这是因为在弹性阶段，液压引起了开裂，释放了加载引起的变形能，释放掉了一部分试件内部的应力，使得试件内部应力集中区的弹性能得到了释放，避免了突然释放引起的破坏性后果，增大了裂纹出现后试件的承载力，从而使得试件的强度没有明显下降，其耗散的能力却明显增加。
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user: 5. 结论 (1) 有水压作用的试件在加载初期便出现初始裂隙，而无水压时试件往往在塑性区或接近塑性区时出现初始裂隙； (2) 有水压作用时，试件的破坏是由表面裂隙扩展引起的；而无水压作用时，试件则是由内部损伤微裂纹扩展而引起的破坏。 (3) 有水压存在的试件其强度与无水压的试件相当，但其破坏过程中产生的耗散能却高于后者。
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user: 摘 要 静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的新型方法，制备出的纳米纤维具有长径比高、比表面积大和直径分布均匀等优点。用静电纺丝法制备陶瓷类尖晶石铁氧体，需要加入煅烧的实验步骤，煅烧温度、升温速率等条件会影响尖晶石铁氧体纳米纤维的晶体结构、形貌、磁性质等。离子掺杂通过改变尖晶石铁氧体纳米纤维中的金属离子占位来影响铁氧体纳米纤维的磁性质。文中总结了用静电纺丝法制备尖晶石铁氧体纳米纤维的几个重要影响因素和几种典型的离子掺杂，为尖晶石铁氧体纳米纤维的应用提供可行性实验方法。 关键词 :尖晶石铁氧体，静电纺丝，纤维形貌，磁性质，离子掺杂
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user: 1. 引言 铁氧体是铁族和其他一种或多种金属元素的复合氧化物，就导电性来说是半导体，在早期的应用中被当作磁性介质，其应用范围较窄。到了20世纪30年代，高频无线电技术的发展需要既具有铁磁性又有高电阻率的材料，铁氧体因而得到快速发展。进入21世纪以来，纳米技术得到迅猛发展，纳米材料由于具有特殊的物理化学性质而得到广泛应用。其中，静电纺丝技术是近年来兴起的制备纳米材料的新方法，最先用静电纺丝法制备出的材料是聚合物；之后，陶瓷类铁氧体材料也被用静电纺丝法制备出。在铁氧体中，尖晶石铁氧体是最先用静电纺丝法制备出的，因为它的晶体结构较简单，煅烧温度较低；然后是晶体结构较复杂的磁铅石、石榴石铁氧体等。和聚合物制备步骤相比，铁氧体材料多出的制备步骤有：两种及以上盐类原料的混合、煅烧或还原处理。在这些实验步骤中，溶液参数、气氛参数、环境参数等都会对铁氧体纳米纤维的晶体结构、形貌和磁性质产生影响。通过在尖晶石铁氧体纳米纤维中掺杂其他离子可以调控样品的磁性质，掺杂离子种类和掺杂位置的不同都会影响样品的磁性质。 除了静电纺丝技术可以制备出尖晶石铁氧体纳米纤维外，其他的实验方法也可以制备出尖晶石铁氧体的纳米线或纳米纤维状样品，比如：模板法、溶胶–凝胶法、共沉淀法、水热法等。本文首先总结了溶液参数、气氛参数、环境参数、离子掺杂等因素对静电纺丝技术制备的尖晶石铁氧体纳米纤维的影响，其次对比了其他实验方法制备的尖晶石铁氧体纳米线和静电方法技术制备的纳米纤维样品在结构、形貌、磁性质上的不同。
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user: 3. Fe 3 O 4 纳米纤维的制备 Fe 3 O 4 是最古老、应用的最广泛的一种尖晶石铁氧体，Fe 3 O 4 中同时含有Fe 2+ 和Fe 3+ 离子，其中1个Fe 3+ 离子占据A位，另一个Fe 3+ 离子和1个Fe 2+ 离子占据B位，是反尖晶石结构。Fe 3 O 4 不同于其他的尖晶石铁氧体中只有Fe 3+ 离子，它能否用静电纺丝法制备出纤维样品？通过调研文献发现，用静电纺丝法制备出的都是Fe 3 O 4 颗粒和高聚物的混合纤维，把Fe 3 O 4 纳米颗粒放入PEO [ 9 ] 、PVA [ 10 ] 、PAN [ 11 ] 等高聚物溶液中，再把混合溶液进行纺丝得到含有Fe 3 O 4 纳米颗粒的混合纳米纤维。Fe 3 O 4 的制备方法有两种：还原法和氧化法。还原法是对Fe 2 O 3 进行部分还原，把1个Fe 3+ 离子还原成Fe 2+ 离子。文献 [ 7 ] 根据这个思路，先制备出Fe 2 O 3 纳米纤维，再把Fe 2 O 3 放入氢气炉中进行部分还原，制备出了Fe 3 O 4 纳米纤维。图4(a)显示了Fe 2 O 3 和Fe 3 O 4 纳米纤维的XRD图，从图中可以看出，还原后的样品是纯的Fe 3 O 4 ，主要的衍射峰对应于PDF卡片的JCPDC 65-3107，晶格常数接近PDF卡片的值。 Fe 2 O 3 和Fe 3 O 4 有很多衍射峰非常接近，用XRD结果不能完全证明制备出的样品是Fe 3 O 4 。对Fe 3 O 4 进行了透射穆斯堡尔谱测量，其结果显示在图4(b)中。从图中可以看出，谱线由两条超精细磁场谱线组成(H hf = 48.7 T、45.7 T)，一条对应于A位的Fe 3+ 离子，另一条对应于B位上的混合Fe 2.5+ 离子。两条超精细场值的不同可以确定样品是Fe 3 O 4 ，因为γ–Fe 2 O 3 的这两个超精细场是一样的。