DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 我们越来越多地遇到非饱和土的问题:降雨造成边坡失稳，库水位升降对岸坡稳定性影响，污染物质在土体中的迁移等都会涉及到非饱和渗流问题。从工程角度考虑，我们关心非饱和状态土的力学性质，饱和与非饱和的区别在于饱和土为两相体，而非饱和为三相体，研究非饱和态变化的问题其实就是非饱和渗流的问题。非饱和渗流是个非常复杂的过程，很多学者对其进行了探索，结合前人研究成果，对非饱和渗流取得的成果进行总结，并对其研究进行展望。
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user: 2. 非饱和渗流的数值解 在数学方程求解非饱和研究中，1931年Richards [ 1 ] 将Darcy的线性渗流理论推广应用到非饱和渗流中以后，人们才开始非饱和渗流研究。在计算机出现以前，对于饱和一非饱和渗流的研究主要是解析法，Philip [ 2 ] (1957年)研究了一维垂直入渗的级数解。Parlange [ 3 ] (1971， 1972)提出了一种半解析迭代方法，求解地表处为第一类边界(含水率已知)和第二类边界(供水强度已知)的一维垂直入渗问题。上世纪60年代，随着电子计算机的出现，数值方法开始广泛应用，Rubin [ 4 ] 研究了二维饱和–非饱和二维Richards方程的数值解，Neuman [ 5 ] (1973， 1974)最早将有限元方法应用到解饱和-非饱和渗流问题，他用Galerkin法对Richards方程进行空间域的离散，用Crank-Nicolson有限差分格式对时间域进行离散。Neuman的研究成果后来被人们广泛采用，他的文献因此也成为饱和–非饱和研究方面的经典之作。 上述得到广泛研究的饱和–非饱和渗流都是基于Richards控制方程的，它忽略了空气相的流动，仅仅考虑水相在土中的流动。然而严格意义上的非饱和渗流理论应当考虑空气和水的两相流。但是在土坡稳定分析工作中，一般忽略空气流动和体变的影响，采用简化的Richards方程进行计算。这种简化模型在分析中是否会引起以及何种情况下会引起重要的偏差，至今还未进行系统深入的研究。Fredlund和Hasan [ 6 ] (1979)提出了求解非饱和土固结过程中孔隙气压力和孔隙水压力的两个偏微分方程。该方程假定气相是连续的，Darey定律和fick定律分别适用于气相和水相的流动，并认为水相和气相的渗透系数都是土的基质吸力或某一体积–质量的函数，通常称之为两相流方法。邵龙潭[ 7 ] (2000)对气体排出和水分入渗运动进行了试验研究，并用数值模拟方法进行对比。他认为在研究水流入渗问题时，对一些导气率较低的土类，考虑气相的压缩和运动的影响是必要的。
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user: 3. 饱和度对渗透系数的影响 而在岩土工程应用中，非饱和渗流比纯数学问题考虑的问题要复杂。在非饱和土中，渗透系数受到空隙比和饱和度的影响，土中的水只能通过水所填充的空隙空间流动，所以冲水空隙所占比例是影响渗透性的一个重要因素。土越干，土中含水量越小，则透气性越大，透水能力越弱。当一种土变成非饱和时，大空隙水的吸力较低，而小空隙的吸力较高，首先排除大空隙的水，导致水通过较小的空隙流动，增加了流程的弯曲度，使渗透系数降低。另外土的含水量越小，土中水和颗粒表面距离越近，相互作用更加强烈，从而使水的流动阻力也增加。非饱和渗透系数是一个随饱和度变化的量，研究结果表明，渗透系数与饱和度的函数关系不受滞后作用的影响。 近年来，研究一般根据土水特征曲线间接计算非饱和渗透系数，采取的数学模型如表1。 表中 为吸力， 为体积含水量，和 和 已分别为饱和以及残余体积含水量， 为有效饱和度，其他符号为各模型的各自的拟合参数。在这些模型中，Brooks & Corey (1964)模型最为简单，模型中的参数也具有明确的物理意义，而 Van Genuchten M.T. [ 7 ] 模型和Fredlund D.G. & Xing A.模型的拟合效果最好，这三个模型是目前非饱和土力学中最常用的模型。 Vanapalli和Labbezoo (2002)通过实验发现土壤的渗透系数与饱和度在双对数坐标系可以近似成为一条直线，如果对饱和度S进行修正，得到修正饱和度 ( 为与塑性指数有关)，存在良好的线性关系，提出了渗透性模型，建立了相对渗透系数与修正饱和度 的关系表达式： (1) 梁爱民 [ 8 ] (2008)年曾用实验得到渗透系数与上述两种渗透系数求得的渗透系数进行对比分析，表明两种模型的拟合实验结果与实验结果存在一致性。 在使用上述土水特征曲线模型时，应首先测定土水特征曲线试验散点，然后运用模型拟合这些散点得到连续函数，最得出其相关方程。从过程可以看出，在使用这些模型时，根据试验散点拟合标定的参数值是否准确，得到的函数能否正确地反映土的孔隙结构特点和它的持水能力，是模型能否成功应用的关键所在，所以应首先选择合理模型，并在试验中选取关键离散点进行拟合，结果会更准确。
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user: 4. 变形对非饱和渗透系数的影响 非饱和渗流模型一般来源于土壤学，土壤研究对象一般为表层土壤，受力简单，一般不考虑变形对渗透性的影响，在非饱和土力学中，研究对象一般在复杂应力条件下，研究问题一般与变形有关，许多学者对变形对非饱和渗流的研究，Mitchell [ 9 ] (1965)提出了反映空隙比和含水量影响的非饱和土渗透模型： (2) 表1. 土水特征曲线拟合方程 为非饱和渗透系数； 、 、 为空隙比，饱和度和模型参数。 Lloret和Alonson [ 10 ] (1980)也提出相似的模型，变形对非饱和土渗体现在空隙比的变化上，这类模型对砂性土预测效果较好，而对粘性土效果不理想。该类模型中变形对渗透性影响只表现为空隙大小的影响，而空隙分布规律的变化无法体现。 为了更加准确预测变形对渗透性的影响，张雪东(2010) [ 11 ] 从流体力学出发，以概率论数学推导出能够考虑空隙结构影响的渗流系数表达式，结合Mualem [ 12 ] (1976)提出了相对渗透系数计算模型，空隙结构参数与变形的变化规律，得到了能够考虑不同密度状态下非饱和渗透系数的计算模型。但是该模型很复杂，参数较多，并未得到广泛应用。
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user: 5. 封闭气泡对非饱和渗透性的影响 在非饱和土体入渗过程中，气体容易被封闭在空隙裂隙中，形成不连续的气泡。封闭气泡的存在对水相流动形成阻碍作用，使土体的渗透性能降低。 Constantz [ 13 ] (1988)等人的研究表明，一部分的封闭气泡会停留在土壤空隙中，封闭气泡的影响使非饱和渗透系数最大比初始值降低80%。Jaoudat (1986)通过实验与计算机模拟得出当气体可以从入渗湿润锋前自由溢出时，气体溢出的粘阻力对入渗影响可以忽略不计，而当气体仅能从入渗表面溢出时，湿润锋前的压缩气体是单值入渗系数降低的主要原因。国内学者孙冬梅[ 14 ] (2008)建立了水–气二相流模型，验证了空隙气压力的增大对入渗产生的阻碍作用，指出降雨入渗时，如果忽略封闭气泡对渗透的影响，会产生很大的误差。张华[ 15 ] (2009)在前人研究成果的基础上，通过室内一维入渗实验初步探讨了封闭气泡形成的原因及对入渗性能的影响。 气泡含量的影响因素主要包括以下几个方面：①干密度的影响，干密度越小，土体气体难以排出，对入渗阻力越大；②土壤性质的影响，低液限土剖面含水量呈台阶状，而粉土质砂的入渗含水率分布台阶状不明显；③原始含水量的影响，含水量越小，入渗时土体的气体排出越困难，封闭气泡含含量较大。封闭气泡对入渗作用主要体现在两个方面，一方面封闭气泡的存在使入渗系数减小，另一方面气泡在湿润锋前压缩，气压逐渐增大，对水流的入渗起阻碍作用。
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user: 6. 结论 在非饱和渗流研究方面，很多学者对其机理及影响因素进行了探索，但是非饱和渗流是一个非常复杂的问题，考虑的因素较多，而耦合计算非常的困难，目前耦合全部因素是困难的，采用的方法一般从饱和度的角度进行计算的。 在岩土工程应用中，非饱和渗流研究取得了很多研究成果，但主要以数值方法为主，出现了很多重复的研究，应该加强原位实验研究，从实际情况建立渗流模型会更符合实际情况。
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user: 地方政府债务风险预警系统设计与模拟分析
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user: 摘 要 对预警系统流程进行整体设计，并从内部风险、相关风险和外部风险三方面构建指标集出发，构建基于聚类分析和因子分析的地方政府债务风险预警系统。以S省为例，选取该省2007年至2012年的反映地方政府债务风险的108个指标数据，运用多元统计中的聚类分析和因子分析进行实证分析。结果发现，S省现阶段地方政府债务风险处于中度风险状态，且该省地方政府债务风险呈逐年上升趋势；从提取的某个主因子的解释看出，控制S省政府债务风险的根本出发点和落脚点是降低债务总量和或有债务占比，从而降低结构风险和整体风险；另外S省的模拟也证明因子分析法可以很好地对地方政府债务风险预警系统进行分析，达到了预警的初衷。 关键词 :地方政府债务风险，预警系统，指标体系，因子分析
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user: 1. 引言 近年来，尤其是2008年金融危机以后，地方政府债务规模加速上涨，地方政府债务风险问题成为现阶段众多学者专家追踪的焦点。据最新官方统计，截止2013年6月，我国地方债务额已达17.89万亿[ 1 ] ，和2007年末统计的的4万亿、2010年末10.7万亿元的地方债务余额相比，三年多增长7万亿多，六年多增长13万亿多。如此之增速，不得不引起各界的关注。根据中金公司统计分析，2014年底，我国地方政府债务额会在21~22万亿之间，比2013年增长20%，同时预计仍有15%到20%的债务有较高风险。不难看出，这两年规模的上升趋势及其引发的风险并未发生质的改变。然而，风险是可控的，也是可以防范的，风险预警是防范债务风险、化解债务危机的有效措施。因此，本文从预警角度出发，尝试采用科学的方法设计地方政府预警系统，并结合S省数据进行实证、模拟和评价，以期判断风险并预警估测。
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user: 2. 国内相关文献综述 我国学术界对政府债务风险的预警通常采用实证分析，其方法多是在参照宏观经济风险预警、危机预警的基础上，采用线性或非线性的模型预警，通过综合指数预警，或用某种统计方法预警。裴育(2003) [ 2 ] 较早通过选择指标提供了构建财政风险预警系统的思路，只是没有选择用数据实证分析。在预警方法的选择和应用上，王亚芬和梁云芳(2004) [ 3 ] 、丛树海和李生祥(2004) [ 4 ] 同样选择合成指数方法预警，前者的创新之处在于确定中间临界值是运用GARCH模型界定，设置四个信号灯，并分别赋值，通过权重加权得到总风险水平；后者则选取20个风险指标合成编制，将1990~2001年相关数据应用到信号系统。刘星等(2005) [ 5 ] 综合利用多元统计分析方法建立重庆市地方政府债务风险的预警系统，但体系过于复杂，目标太多，不可能一并达成。张海星(2006) [ 6 ] 尝试用计量经济模型和保险精算技术相结合的方法，对某一地方政府所能承受的债务构建回归模型，预测未来几年债务的适度规模，并运用风险概率来量化或有债务。裴育和欧阳华生(2006、2007) [ 7 ] [ 8 ] 运用AHP法和合成指数法构建了预警模型。卿固等(2011) [ 9 ] 采用逐级多次模糊综合评判方法，通过固定级差调整，通过降级或升级，全面量化地方债务风险危机，将D乡镇政府债务危机程度由第一次评判的结果“很危险”(2009年)成功转换到“安全”(2010年)。杨志安等(2012) [ 10 ] 运用计量方法，建立VAR模型，对序列做Johansen协整检验，确定协整方程，从而得出指标彼此间的关系。洪源等(2012) [ 11 ] 利用粗糙集属性约减多余的指标，然后用BP神经网络智能方法学习训练、预警评价；这两种方法互取优势，使预警系统达到很好的仿真效果。
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user: 3. 地方政府债务风险预警系统设计 3.1. 地方政府债务风险预警系统设计思路 地方政府债务风险预警系统的构建是在系统理论的基础上建立的一项信息系统工程，它为系统使用者或管理者提供一种在组织内收集、处理、维持和分配信息的系统工具。进行预警设计需要综合考虑多方信息，遵循一定的原则，从而实现预警系统的科学性，以下就系统设计提出本文确立的原则： 1) 全面性与代表性相结合：建立科学的系统指标应全面覆盖所要研究的对象，但也不能毫无头绪，随意结合，选取的指标要代表一定的经济含义，这是由于预警模型的结果将和指标的经济意义结合在一起分析，进而了解地方政府债务的切实情况和未来走势。2) 灵敏性与动态性相结合：一是针对被评价对象，尤其是地方政府债务所处的宏观背景的变化的动态性；二是评价指标必须不仅要反映动态性，更要反映灵敏性。3) 谨慎性与有效性相结合：我国对地方政府债务公开信息相对来说比较有限，相关指标也没有一致规范的标准，因此应当慎重对待处理，确立合理有效的预警标准或临界值。 地方政府债务预警系统首先是一个系统，是可以分解的统一整体，根据需要可以把系统分解成子系统，子系统还可以再分解。为全面把握，上文设置的预警原则已经为构建地方政府债务风险预警系统界定框架范围，那么接下来需要确定预警系统各个具体的模块流程以及它们之间的相互关系，设计如图1。 3.2. 地方政府债务风险预警系统指标体系的确定 地方债务风险主要来源于债务内部因素，外部环境以及由内部债务因素转化来的社会相关风险。同时考虑到指标的可获得性和可操作性，我们可以将指标归为3大类：内部风险指标集、相关风险指标集和外部风险指标集，见表1。
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user: 5. 结论 将S省8个指标的L 1 、L 2 分别代入公式(1)~公式(4)，计算得到最终f*的临界值得分，反映成总体风险得分区间即为：当f*值 ≤ 0.086283时，政府债务处于无风险状态；当0.086283 < f*值 ≤ 0.737479，这时的政府债务处于中度风险；当f*值 > 0.137479，则说明已是高风险区域。将上述临界值和表10求得的因子得分比对，发现从2007年到2009年该省债务的综合风险情况尚好，处于低风险区域；从2010年到2012年，该省政府债务综合风险上升，转为中度风险状态，这预示现阶段需要随时观测S省的债务风险并采取措施以防未来风险的加剧。 Table 1 0 Component factor scor 年份 f 1 得分 f 2 得分 f 3 得分 f*得分 2007 0.028363 −0.227177 0.370174 0.046183 2008 0.054195 −0.247703 0.377741 0.056691 2009 0.072657 −0.261021 0.321913 0.050369 2010 0.12648 −0.254786 0.394225 0.09707 2011 0.152591 −0.239854 0.43812 0.124614 2012 0.152437 −0.222323 0.42428 0.125532 表10. 成分因子综合得分 Table 1 1 S 2004~2010 extra budgetary expenditur 预算外资金支出 预算外支出占比 2004 175.75 0.199725 2005 229.94 0.206032 2006 242.28 0.168239 2007 267.6 0.143055 2008 297.02 0.130180 2009 275.4 0.094778 2010 224.32 0.065665 表11. S省2004~2010预算外支出情况 就因子分析法对S省债务数据提取的因子得分和公式(4)看，2011年和2012年f 1 得分值分别是0.152591和0.152437，已经超过L 2 高风险临界0.13382，而且这两年f 3 得分值0.43812和0.42428也位于中度风险区间，总之，由于f 1 和f 3 的共同作用，使得S省2011和2012年风险呈现上升趋势。同时，这也说明，S省的政府债务总体风险主要取决于其结构风险f 1 ，也就是说控制S省债务风险的最重要的环节，是减少债务余额，包括或有债务，相对来说对于S省而言，增加反映偿债能力(f 2 值可以体现)的财政收入、地方GDP，并不是降低该省债务风险的最主要手段。因此，因子分析法可以很好地对地方政府债务风险预警系统进行分析，指出风险问题所在，相关机构应实施有效策略，化解债务风险。
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user: 摘 要 纤维金属层板(Fiber Metal Laminates，简称FMLs)是一种由金属薄板和纤维增强复合材料组成的层间混杂复合材料，具有优良的疲劳和损伤容限性能，是飞机结构的理想材料。纤维金属层板的疲劳损伤模式较为复杂，既有金属层内的裂纹扩展，又有金属/纤维层间的分层扩展，两者相互作用，增加了层板裂纹扩展速率与寿命预测的难度。国内外学者对纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为开展了大量的研究并取得了一定的成果。本文介绍了纤维金属层板的疲劳损伤机制，总结了恒幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为预测模型，并对变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展及分层行为研究进行了概述。 关键词 :纤维金属层板，疲劳裂纹扩展，分层，预测模型
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user: 1. 引言 纤维金属层板(Fiber Metal Laminates，简称FMLs)是一种由金属薄板和纤维增强复合材料交替铺设后，在一定温度和压力下固化而成的一种层间混杂复合材料[ 1 ] -[ 6 ] ，其典型结构如图1所示 [ 7 ] 。纤维金属层板综合了传统纤维复合材料和金属材料的优点，克服了单一复合材料和金属材料的不足，不但具有高比刚度和比强度，还具有优良的疲劳和损伤容限性能[ 8 ] [ 9 ] ，其最突出的特点是在恒幅载荷下能够保持相对恒定的裂纹扩展速率[ 10 ] -[ 13 ] 。芳纶铝合金层板(ARALL)和玻璃纤维铝合金层板(GLARE)是目前国际上比较成熟的两类纤维金属层板产品[ 14 ] [ 15 ] ，主要用于飞机机身结构[ 16 ] [ 17 ] 。作为大型飞机主承力结构备用新型材料，纤维金属层板具有良好的发展前景。 由于纤维金属层板在疲劳过程中的损伤行为较为复杂，既有金属层内的裂纹扩展，又有层间的分层扩展，两者相互耦合，相互影响，使得层板的裂纹扩展与寿命预测变得十分复杂。本文综述了纤维金属层板疲劳裂纹扩展行为的相关研究及预测方法。在本文的第二部分，介绍了纤维金属层板的疲劳损伤机制，第三部分则介绍了恒幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展速率预测方法，第四部分将介绍变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展及分层行为研究。
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user: 2. 纤维金属层板的疲劳损伤机制 纤维金属层板在疲劳过程中伴随两种损伤模式：金属层的疲劳裂纹扩展和金属/纤维界面的分层扩展 [ 18 ] 。典型纤维金属层板的疲劳裂纹扩展和分层机制如图2所示 [ 19 ] 。 疲劳裂纹在纤维金属层板的金属层中扩展时预浸料层中的纤维不产生断裂，此时纤维会通过胶接作用阻碍裂纹尖端张开，裂纹区域金属层本应承载的部分载荷转移到预浸料层中，这部分转移的载荷称为桥接应力[ 20 ] [ 21 ] 。桥接应力降低了裂纹尖端的有效应力强度因子幅(ΔK eff )，从而减缓裂纹扩展速率。与此同时，桥接应力也会使金属层与预浸料层间产生剪切变形，从而导致分层，分层将降低桥接应力效力 [ 22 ] - [ 25 ] 。当纤维金属层板经过一定的疲劳循环次数后，裂纹扩展和分层扩展进入平衡稳定状态，此时疲劳裂纹将以近似恒定的速率扩展 [ 26 ] - [ 28 ] 。 图1. 纤维金属层板典型3/2结构示意图 [ 7 ] 图2. 典型纤维金属层板疲劳裂纹扩展和分层机制 [ 19 ]
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user: 4. 变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展及分层行为研究 实际上，飞机在实际服役过程中多承受变幅载荷，因此变幅载荷下疲劳裂纹扩展行为分析是损伤容限研究的关键。材料在恒幅和变幅载荷下疲劳裂纹扩展行为的主要区别是在变幅载荷下存在交互作用。由于纤维金属层板在疲劳裂纹扩展过程中存在桥接应力，因此在变幅载荷下，可能会存在桥接效应与过载效应(或负载效应)之间的交互作用，二者相互影响，使得变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为研究变得更加复杂。 Plokker等人 [ 58 ] 研究了GLARE3-4/3-0.3层板在多种变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为，并且将线性损伤累计模型的预测结果与试验结果进行对比。试验证明，在过载条件下GLARE层板表现出和金属材料相似的迟滞行为。但由于桥接应力的存在，这一迟滞效应较金属材料要小一些。因此，过载后不考虑交互作用的线性损伤累积模型与实际结果不吻合。另外，GLARE层板的迟滞效应同过载比 成正比。然而，压缩过载却并没有产生裂纹扩展加速效应，这是由于没有发生断裂的纤维层占据了绝大部分载荷，使得本来就不明显的加速效应进一步减小以致无法观测到。 Woerden [ 59 ] 对GLARE3-3/2-0.3层板在不同单峰过载条件下的疲劳裂纹扩展速率进行了试验研究。结果表明，过载后GLARE层板的迟滞阶段随着过载施加时裂纹长度(a ol )的增加而增大。这是因为过载裂纹长度的增加使得裂纹尖端应力强度因子增大，从而导致了裂纹尖端塑性区的增大。 Khan等人 [ 60 ] 对Wheeler模型进行了修正，将其用来预测GLARE层板在变幅载荷下的疲劳裂纹扩展速率。原始Wheeler模型利用Paris方程来计算裂纹扩展速率： (22) 式中，C p 为迟滞系数，C cg 和n cg 为Paris公式拟合系数。由于Paris方程依赖于应力比而存在，因此，为了将应力比的影响考虑在方程内，Khan使用Schijve方程 [ 61 ] (式(23))来修正Wheeler模型， (23) 得到的GLARE层板在变幅载荷下的疲劳裂纹扩展速率方程为： (24) 该模型在一般过载情况下能进行较为准确的预测。但是，当由于大量过载循环产生了较大的裂纹尖端塑性区时，预测结果与试验结果相差较大。对于飞机谱来说，陡谱的预测结果能与试验结果较好的吻合，但是对于平谱却并不适用，如图4所示 [ 60 ] ，这可能是由于频繁的过载导致裂纹尖端被抑制。 此外，Khan [ 62 ] 还验证了CORPUS模型对GLARE层板的适用性。与修正后的Wheeler模型相比，在一般变幅载荷下，CORPUS模型的预测结果与试验结果更为接近，但对飞机谱的预测结果却与试验结果相差很远。 在分层扩展方面，Khan等人 [ 63 ] 采用双面搭接剪切(DCLS)试样研究了GLARE层板在过载情况下的分层扩展速率。结果表明，分层扩展在变幅载荷下不存在交互作用，即分层扩展速率仅取决于当前状态下的应力水平，而与载荷施加的顺序无关。Khan还使用扫描电镜(SEM)观测了分层界面处的金属表面和纤维表面。他发现，在分层金属表面则能观测到一个个规则排列的条纹(见图5 [ 63 ] )。由于这些条纹的产生是由分层导致的，因此条纹间距代表分层扩展速率。而这些条纹的间距仅与当前应力水平有关，在低载处条纹间距较小，在高载处条纹间距较大。由此可以进一步验证过载不会对分层扩展产生交互作用。 另外，吴学仁和郭亚军 [ 64 ] 的研究也证明，GLARE层板在变幅载荷下的分层扩展速率计算仍可采用恒幅下的分层扩展方程。 Alderliesten [ 65 ] 和Khan等人 [ 66 ] 分别对GLARE3-3/2-0.3和GLARE3-5/4-0.4层板在疲劳裂纹扩展过程中的分层形状与尺寸进行了研究。在两者的研究中，过载都对GLARE层板的分层形状产生了显著影响，即在过载位置附近分层形状发生了弯折。这一现象可从试验结束后的腐蚀去层形貌照片中看出，见图6 [ 66 ] 。 Alderliesten把这一现象归因于过载塑性导致了应力的重新分布，而Khan则认为过载导致的裂纹扩展迟滞是分层形状改变的主要原因。Khan提出的分层形状变化机制见图7 [ 66 ] 。施加过载(或高低载转换) 图4. 平谱下预测模型与试验结果差异示意图 [ 60 ] 图5. 低载(a)和高载(b)处的分层扩展标记(条纹) [ 63 ] 图6. 不同加载条件下的分层形貌 [ 66 ] 。(a) 恒幅；(b) 单峰过载；(c) 高低过载；(d) 多峰过载 图7. 过载前后分层形状的变化机制 [ 66 ] 后，由于过载塑性区分产生使得裂纹扩展发生迟滞(图7(b))；由Khan之前的分层研究 [ 63 ] 表明，分层扩展不存在过载交互作用，因此，在裂纹扩展迟滞期间，尽管在裂纹延伸方向上的分层扩展受到抑制，但在载荷施加的方向分层会继续扩展(图7(c))；当裂纹尖端扩出过载塑性区后，裂纹扩展速率恢复正常水平，此时，分层重新开始在裂纹延伸方向和载荷施加方向同时扩展(图7(d))。这样，在过载施加的位置附近便产生了弯折。 Khan的这一理论较好地解释了裂纹扩展迟滞效应给分层形状带来的影响。在建立过载条件下GLARE层板的疲劳裂纹扩展模型时，如果能将过载塑性导致的应力重新分布这一因素考虑在内，将会在一定程度上提高预测精度。
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user: 5. 结语 纤维金属层板是一种层间混杂复合材料，它综合了单一金属材料和纤维复合材料的优点，具有优良的疲劳性能，是大型飞机主承力结构备用新型材料。纤维金属层板的疲劳损伤机制较为复杂，国内外学者对此进行了大量的研究，建立了多种恒幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为预测模型，为纤维金属层板的损伤容限设计和疲劳寿命预测提供了理论依据。由于飞机在服役过程中多承受变幅载荷，因此变幅载荷下的相关研究更具有实际意义。然而，相比恒幅载荷，变幅载荷下纤维金属层板的疲劳裂纹扩展行为机制研究明显不足，相关预测方法的研究还处于初级阶段。由于变幅载荷下，过载迟滞效应与纤维桥接效应之间产生了交互作用，使得裂纹扩展机制更加复杂，预测难度更大。随着纤维金属层板疲劳裂纹行为的进一步研究，相信其在实际应用中将发挥越来越重要的作用。
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user: 摘 要 针对遥感卫星系统的顶层设计与合理规划，建立科学的卫星系统覆盖能力评估模型具有重要意义。为此，建立了层次化的覆盖效能评估指标体系，采用层次分析法(AHP)设计指标权重；提出了一种新的覆盖特性仿真计算流程，基于模糊综合评判法(FCE)计算了评估指标的单因素模糊向量；最终提出了一个完整的基于AHP-FCE方法的遥感卫星系统覆盖效能评估技术流程，以多颗国内外典型遥感卫星进行了评估实验，验证了方法的有效性。 关键词 :遥感卫星系统，覆盖效能，层次分析法，模糊综合评判法
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user: 1. 引言 随着信息时代的来临，空间信息获取能力受到人们的高度重视。由于多平台多传感器系统能够大幅度扩展时间、空间、光谱范围，大幅度增强对目标区域或突发事件获取影像的时效性，并提供多方面的丰富信息源[ 1 ] 。因此遥感卫星系统的设计，也随着现代微小卫星技术的迅猛发展产生了革命性的变化，部署空间分布式多卫星遥感体系成为诸多国家追求的目标。为优化设计这样的复杂系统，其覆盖效能的评估成为迫切需要解决的关键问题 [ 2 ] 。通过覆盖效能评估能够找出设计方案的优势和不足，为方案的制定和改进提供科学的决策信息。建立一套科学、合理的遥感卫星系统覆盖能力评价方法，将遥感卫星系统的规划、建设、应用与发展产生至关重要的意义。 覆盖效能是表征卫星系统效能最重要的测度之一 [ 3 ] 。目前对卫星系统覆盖能力的研究主要着眼于覆盖性能分析，通过建立覆盖几何模型进行仿真，并采用网格点分析法计算得到覆盖性能指标值。文献 [ 4 ] 建立了单颗卫星对地覆盖分析模型，分析了卫星轨道参数对卫星覆盖性能的影响；文献 [ 5 ] 提出了基于地心角的空间覆盖性能仿真分析方法；文献 [ 6 ] 研究了对地观测任务的轨道选择与星座设计的基本方法，分析了设计星座对目标区域的覆盖特性；文献 [ 7 ] 分析了当前星座状态下北斗卫星导航系统的服务区覆盖性；文献 [ 8 ] 提出了根据星座覆盖时刻集计算覆盖性能指标的方法；文献 [ 9 ] 提出了一种低轨星座覆盖性能的通用评价准则。上述研究对卫星系统覆盖能力的评价大多局限于仿真计算得到覆盖特性数据，再以单个覆盖特性数据为出发点进行敏感性分析，得到该特性数据对卫星系统覆盖能力的影响，且没有进一步从整体上对卫星系统的覆盖效能进行评估。因此，只有通过效能评估模型将单个效能指标有效地进行综合，才能更好地从整体上表征卫星系统的覆盖效能。 本文结合遥感卫星覆盖特点，建立了遥感卫星系统覆盖效能评估指标体系，结合层次分析法(AHP，Analytical Hierarchical Process)和模糊综合评判法(FCE，Fuzzy Comprehensive Evaluation)提出了一种覆盖效能评估模型，简称AHP-FCE，运用AHP法进行权重设计，使用FCE法求取指标模糊向量，通过多级模糊综合评价得到最终的遥感卫星系统覆盖效能评估结果。
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user: 2. 评估指标体系建立 在对遥感卫星系统的覆盖效能进行评估时，建立评估指标体系是非常重要且意义重大的。覆盖统计特性是表征卫星系统覆盖能力的总体度量，也称覆盖时效特性，以前多用的指标包括：覆盖百分比、连续覆盖的次数、最大连续覆盖时间、平均连续覆盖时间、连续覆盖的时间平均数、总的连续覆盖时间、平均响应时间等 [ 10 ] 。以上指标虽然具有较为明确的物理特性，但指标涵义不清晰，难以理解。因此，本文结合遥感卫星覆盖的特点，建立了一套易于理解的遥感卫星系统覆盖效能评估指标体系。 对卫星系统覆盖特性的描述通常从空间和时间两个维度进行，覆盖空间特性表征卫星系统在特定时段内对特定区域的空域观测能力，覆盖时间特性表征卫星系统在特定时段内对特定区域的时域观测能力。因此，本文将遥感卫星系统覆盖效能划分为覆盖空间效能和覆盖时间效能，覆盖空间效能分别从累积观测和同时刻多星对相同区域观测两个角度分析，提炼出2个指标：累计覆盖面积百分比、多重覆盖面积百分比；覆盖时间效能分别从覆盖时长和覆盖间隔时长两个角度分析，提炼出5个指标：时间覆盖百分比、平均覆盖时长、最大覆盖时长、平均覆盖时间间隔、最大覆盖时间间隔。由以上指标构成了遥感卫星系统覆盖效能评估指标体系，如图1所示。
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user: 3. 层次分析法和模糊综合评判法相结合的评估模型 遥感卫星系统是一个复杂大系统，涉及很多模糊因素，定量指标不具备相同的量纲，须借助模糊隶属度函数将其无量纲化 [ 11 ] 。同时，从图1可看出，遥感卫星系统覆盖效能评估指标体系是分层次的，应考虑到不同层次指标在效能评估中所占的权重。利用这种层次化的评估指标体系，将覆盖空间效能底层指标和覆盖时间效能底层指标由下至上逐层进行模糊合成运算，最终得到遥感卫星系统覆盖效能的评分。基于遥感卫星系统评估缺少一种有效地度量评分其覆盖效能的方法，本文提出使用层次分析法和模糊综合评判法，建立评估模型，这种多级模糊综合评判法的流程如图2所示。 图1. 覆盖效能评估指标体系 图2. 多层次模糊综合评判流程 3.1. AHP法指标权重设计 遥感卫星系统覆盖效能评估指标体系中的各个指标的权重一般情况下是不同的，这就需要根据指标的重要性确定其权重。在一般的评价方法中，通常是通过专家打分确定指标权重，具有很大的主观性。层次分析法是多层次多因素权重确定的有效工具 [ 12 ] ，该方法通过判断矩阵确定各个因素相对重要性的总顺序，使权重在定性的基础上得以量化，结果更为客观。因此，本文利用层次分析法来确定指标的权重，尽量消除权重确定方法中的人为影响，保证指标权重的有效性和实用性。 遥感卫星系统的覆盖效能评估指标可以按照支配关系形成如图1所示的层次结构。权重设计主要分构造判断矩阵、权重计算、判断矩阵一致性检验三个步骤： 步骤1相对权重构造权重判断矩阵 为了将各指标之间进行比较并得到量化的判断矩阵，采用目前应用比较广泛的1-9标度方法 [ 13 ] 。 从层次结构模型的第2层指标集合{覆盖空间效能，覆盖时间效能}开始，对于从属于上一层每个因素的同一层诸因素，用成对比较法构造成对比较阵，直到最下层指标集合{累计覆盖面积百分比，多重覆盖面积百分比}和{时间覆盖百分比，平均覆盖时长，最大覆盖时长，平均覆盖时间间隔，最大覆盖时间间隔}。 权重判断矩阵具体形式如下： (1) 式中， 表示指标 相对于指标 的相对权重。 步骤2由权重判断矩阵确定指标权重 层次分析法中指标权重的计算，主要是求取判断矩阵的特征向量和最大特征值，本文使用方根法进行指标权重计算。 1) 计算矩阵A的每一行元素的乘积 (2) 2) 计算 的n次方根 (3) 3) 对向量 作归一化处理，即 (4) 从而得到向量 ，为所求特征向量的近似值，即各评估指标的相对权重。 4) 计算A的最大特征根 (5) 步骤3权重判断矩阵的一致性检验 当判断矩阵的最大特征根 大于判断矩阵阶数 时，判断矩阵不具有一致性，计算得到的权重向量将无法准确地反映指标的重要程度。定义衡量不一致程度的数量指标CI： (6) 当 时，认为判断矩阵具有一致性，否则，则不满足一致性，定义 (7) 式中 为平均随机一致性指标 [ 13 ] 。 若判断矩阵具有一致性，则可以认为指标的权重设计是合理的，可以参与进一步的评估运算，否则必须重新构造判断矩阵，直至得到合理的指标权重。 3.2. FCE法指标模糊向量确定 模糊综合评判法是随着模糊数学的诞生而逐步发展起来的一种系统效能评估方法 [ 11 ] 。该方法适用于存在模糊因素且评价指标集之间具有一定等级关系的综合系统。本文提出的遥感卫星系统覆盖效能评估指标全为定量指标，有效地规避了定性指标不能用精确的数学表达式来表示的问题，使评判流程更为简明。 为了求取定量指标的模糊向量，须确定定量指标的模糊满意度。首先，由领域专家根据单项指标的数据变化范围，给出与各满意度级别相对应的模糊集隶属函数 [ 12 ] 。比如累计覆盖面积百分比，它是越大越好型指标，设满意度级别有五个，为V = {差，一般，中等，良好，优秀}。本文采用三角模糊数为隶属度函数求取各个指标的隶属度，其隶属度函数如公式(8)、(9)、(10)所示。 其次，由专家给出相应的隶属函数参数值，根据公式(8)、(9)、(10)计算出每一个指标的模糊向量。比如越大越好型指标“累计覆盖面积百分比”，若其隶属函数的参数分别为 ， ， ， ， 。如果仿真计算得到的累计覆盖面积百分比为64.5%，代入公式(8)、(9)、(10)可以计算出“累计覆盖面积百分比”的模糊满意隶属度，则其模糊向量为 。仿照上述方法可以计算其余指标的隶属度和模糊向量。 (8) (9) (10) 3.3. 模糊综合评价 上文介绍了如何使用模糊综合评判法计算得到的各底层指标的模糊向量，但若仅得到各底层指标的模糊向量是无法表征卫星系统的覆盖效能的，必须进行模糊综合评价，才能得出最终的卫星系统的覆盖效能评估结果。因此，本文采用由下至上逐层对各指标权重和模糊向量进行模糊合成运算的方法 [ 14 ] ，计算覆盖效能评估结果。将同层指标的权重 与该层各指标模糊向量 ，按照下面的公式(11)进行模糊合成运算。 (11) 式中， 即为模糊合成运算结果，这里的模糊算子采用是乘法算子。
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user: 4. 仿真实验 假设以LANDSAT-7、GF-1、SPOT-6为观测资源组成遥感对地观测卫星系统，以中国为目标区域，仿真时间段为2014-9-1 4:00:00到2014-9-7 4:00:00，仿真步长为60秒。首先按照覆盖效能指标仿真计算流程，进行仿真计算。然后在仿真计算所得各底层指标属性值的基础上，按照AHP-FCE评估流程进行覆盖效能评估。 4.1. 覆盖特性仿真 目前，对地覆盖主要通过构建通用高效的覆盖特性仿真方法，建立各种覆盖几何模型进行仿真 [ 15 ] ，并采用网格点分析方法对覆盖特性数据进行统计运算。但该流程考虑因素繁杂、实施难度大。因此，针对遥感卫星系统覆盖效能评估，本文提出了一种卫星系统覆盖特性数据仿真计算流程，仿真计算流程如图3所示。在保证仿真计算结果精确、合理的基础上，有效地降低了仿真计算的复杂度。首先根据卫星传感器覆盖条带数据，绘制出卫星传感器覆盖条带图层，再通过与其它图层之间的空间叠置分析，计算得到覆盖特性数据。 按照上文所描述的仿真计算流程，可计算得到覆盖特性数据。其中，各卫星载荷属性及仿真起始轨道六根数如表1所示。 各卫星单独观测及3星联合观测仿真计算得到的覆盖特性数据如表2所示。 4.2. AHP-FCE综合评估 1) AHP法指标相对权重确定 根据3.1中权重设计方法来计算各层指标的权重，并将权重进行归一化处理，可得各指标的权重结果，权重设计结果如下所示。其中 为第二层指标相对第一层指标的权重， 、 分别为覆盖空间效能、覆盖时间效能下层指标的权重。 2) FCE法指标模糊向量确定假设 ，其中 代表遥感卫星系统覆盖效能， 、 分别代表覆盖空间效能和覆盖时间 2) FCE法指标模糊向量确定 假设 ，其中 代表遥感卫星系统覆盖效能， 、 分别代表覆盖空间效能和覆盖时间 效能。则其下属指标可以表示为如下形式： ， 分别代表累计覆盖面积百分比、多重覆盖面积百分比； ， 分别代表时间覆盖百分比、平均覆盖时长、最大覆盖时长、平均覆盖时间间隔、最大覆盖时间间隔。根据3.2中所述方法，计算得到其评价矩阵如下： 3) 二级模糊综合评价 在计算得到各指标模糊向量的基础上，根据3.3中所述方法，进行模糊综合评价。 用 ， 构造单因素评价矩阵，考虑权重因素，进行二级模糊综合评价 [ 12 ] 。 其最大隶属度为0.4948，根据最大隶属原则，该遥感卫星系统的覆盖效能属于“中等”。
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user: 5. 结束语 本文基于AHP-FCE法建立了覆盖效能评估模型，设计了一套完整、有效的遥感卫星系统度量评分技术流程，得到了比较满意的卫星系统覆盖效能评分结果，对设计人员进行卫星系统的合理规划具有一定意义。与传统卫星对地覆盖分析研究相比，本文构建了一套物理特性明显、指标涵义清晰的评估指标体系，由下至上逐层进行合成运算，最终从整体上对卫星系统覆盖能力进行了评分；提出了一种低复杂度的覆盖特性数据仿真计算流程，大大降低了覆盖特性仿真的难度。通过多颗典型遥感卫星评估实验，得到了整体覆盖效能评估结果，验证了方法的简单可操作性。后续将对覆盖特性仿真进行更深入的研究，获得更丰富、更合适的指标数据，并运用到覆盖效能评估模型中去。
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user: 摘 要 本文介绍了核能先进仿真建模领域的最新进展及数值反应堆的概念，对美国及欧洲针对核能数值反应堆的相关研发项目如CASL、NEAMS、NURESIM等进行了详细的调研，对项目的研究内容、研究方法等进行了阐述，结合国内外的发展情况，总结了核能数值反应堆发展的关键技术和挑战，可为我国开展核能数值反应堆研究提供技术支持。 关键词 :数值反应堆，CASL，NEAMS，NURESIM，数字化电厂
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user: 1. 数值反应堆概述 核能领域科研人员利用建模和仿真方式研究核能技术已有很长一段历史，早在上世纪70年代就已经开始利用计算程序为现有反应堆申请执照了。核能工程技术、数值计算能力以及可视化技术的发展进步，使科学家对核能系统研究时，可以采用传统不能做到的方法。目前核能领域科研人员正在研究一套新的仿真工具，即核能数值反应堆技术，来预测、仿真和分析核电站的运行特性、可靠性及经济性。这种新的工具可以使科研人员以一种全新的方法去研究反应堆从燃料芯块的材料特性到全厂系统级的运行特性等不同尺度的性能。核能数值反应堆技术是一种基于高速的并行计算技术，利用多物理、多尺度耦合技术，集成并优化各专业物理程序，在超大规模的高性能计算机环境中，预测模拟核反应堆全生命周期内各种特性的先进数值仿真技术[ 1 ] 。数值反应堆技术通过建立一个可预测的虚拟数值反应堆集成环境，可以进行物理、热工、燃料、结构等多专业高精度计算分析，实现多专业耦合协同设计，能够综合模拟、预测真实反应堆从设计、制造、运行到退役等全生命周期内反应堆的各种性能、参数等特征。数值反应堆技术是基于当今高性能计算、基础科学及软件发展而产生的新一代先进数值仿真建模技术，各国科研人员已开始投入大量资源进行相关研究工作 [ 2 ] 。
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user: 3. 国内研究现状 相比欧美发达国家，中国的数值反应堆技术发展起步相对较晚。随着中国核电自主化发展和出口的需要，国内也有相关高校及企业对核能数值反应堆技术进行了初步的探索和研究。国家能源局及863课题组，在十三五规划中也明确了数值反应堆技术的相关科研规划及投入。需要指出的是国内各核电单位通常定义的数字化电厂和本文的核能数值反应堆概念不同。本文的数值反应堆旨在以高性能计算技术为基础，利用多物理、多尺度耦合技术建立一个具有预测反应堆性能的虚拟仿真环境。而国内各核电企业 图3. NURESIM平台架构 对数字化电厂的定义及内容虽各有不同，但主要是以三维数字电厂为核心展开的工程、设计、研发、管理及建造的协同设计和一体化流程设计。各核电单位针对数字化电厂的建设已有较深入的研究和基础。如中广核工程公司“智能电站”建设，国家核电上海核工程研究设计院的“数字化电厂”建设等。但针对数值反应堆领域的研发，各单位还处于前期调研和规划阶段。上海核工院根据美国、欧洲的发展情况，结合数字化电厂的建设，初步确立了数值反应堆的发展规划。中国核动力院及哈尔滨工程大学也针对美国CASL等项目做了前期的调研和研发计划。总之，国内部分企业和高校都对国际数值反应堆技术发展进行了前期的调研，但实质的研究开发还处于初期阶段。企业及高校应联合投入更多的资源进行开发，争取在新一轮的核能研发领域赶上欧美发达国家的步伐。
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user: 4. 关键技术及挑战 传统的仿真技术通常可以基于简化假设，多个同时相互作用的物理过程的发生可以通过非耦合(独立)或松弛耦合(轻度相关)的仿真过程被保守地仿真。这种方法已经适用于核能行业并将继续支持反应堆的安全运行和核燃料可靠性能研究。而核能数值反应堆则是建立在先进的数值计算方法及多物理，多尺度耦合技术基础上的先进仿真建模技术。国内外研究经验表明开发核能数值反应堆的关键技术主要包括： 大规模、高性能的并行数值计算技术：多层尺度的细节仿真计算及多物理集成计算需要高性能计算(HPC)平台提供高速、并行的计算环境作为支撑。 具有多物理耦合的仿真集成环境或平台：多尺度、多物理专业软件的集成需开发一个统一的集成环境和架构，形成标准的接口。 超精细、强耦合、高度复杂的多物理模型的研究和开发：可预测仿真功能的实现需要对各物理模型分析的代码及工具进行适应性修改或重构，使之能够被集成到统一的集成平台或仿真环境，同时还要满足更高精度的要求。 反应堆设计和运行中涉及的基础科学的发展：如反应堆工程、材料、化工、流体力学等基础科学的发展。
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user: 5. 结论 设计开发一个新的核反应堆通常是一个漫长、耗费巨大的过程，主要原因是在新电厂建立之前必须要做大量的实验并建立原型反应堆进行示范运行。随着具有可预测性仿真功能的数值反应堆的发展成熟，将会大大减少相关试验，缩短开发周期、降低研发成本，从而综合提升核电站的成熟性、经济性和可靠性。可以预想，核能数值反应堆技术将会成为下一代核能研发的重要工具。
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user: 摘 要 以20个科学发明创造问题为实验材料，采用“测试10个问题–学习10个问题”以及“测试–回忆”两个阶段的实验范式，考察原型启发中启发思维能力(高、低原型启发思维能力)与蔡格尼克效应以及创造性倾向的关系，结果发现：1) 蔡格尼克效应差异显著，原型启发思维能力强的被试蔡格尼克效应更明显；2) 解决科学问题时，有原型材料的情况下出现了原型启发效应，且原型启发思维能力与创造性倾向是相关的；3) 人格中的创造性倾向会影响到个体对于科学发明创造问题的敏感性，创造性倾向越高的被试敏感性越高，问题解决的正确率也越高。 关键词 :蔡格尼克效应，原型启发思维能力，创造性倾向，顿悟，创造性
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user: 2. 方法 2.1. 被试 西南地区某高校文理专业大学生40人(男生19人，女生21人)，年龄18至27岁(平均年龄22.9岁)，右利手，具有一定的电脑操作基础，裸眼或矫正视力正常，在实验前并未接触过科学发明创造问题材料库中的问题或相关情境。实验后给予被试适当报酬，最终选取36份有效数据进行分析。 2.2. 原型启发问题材料的选取 测试材料为20个来自张庆林团队所编制的《科学发明创造实验问题材料库》中的题目。材料库中的每个题目都经过了一系列测试，并收集了多项指标，包括每个题目的2个正确率和2个反应时指标：正确率1(只呈现科学问题没有原型材料时的正确率)，相对应的反应时为反应时1；正确率2(学习过原型材料后解答科学问题时的正确率)，相对应的反应时为反应时2。运用这两个正确率可以计算“原型启发量”，为正确率2-正确率1。 本实验从《材料库》中选取了20个题目。由于实验中要考察被试对于未能解答的题目的回忆情况，所以要保证在没有原型启发材料时，被试能够直接解答的科学问题数量较少，这样才能保证被试有一定的题目量可以进行回忆。即反映到《材料库》中，表现为“题目难度”这一指标较大。题目难度均值 = 96.01，SD = 3.15，材料库中所有题目平均难度 = 73.88，SD = 22.10，二者差异显著(t(19) = 31.41， p < 0.000)。 为探究原型启发思维能力与问题回忆率之间的关系，将20个题目分为两组，每组包括10个提供原型材料的题目用以测试被试发生原型启发时问题解答情况，以及10个不提供原型材料的题目，要求被试在没有原型材料的情况下完成后回忆。第一组题目平均难度 = 96.33，SD = 3.02，第二组题目平均难度= 95.70，SD = 3.40，二组之间差异不显著(t(18) = 0.44， p > 0.05)。 2.3. 量表的选取 《威廉姆斯创造倾向性测验》的信度系数为0.549~0.670，且达到了0.01的显著水平；折半信度系数为0.845，有较高的内部一致性。该问卷共包含50个题目，分为冒险性、好奇性、想象力、挑战性4个维度，测验后得到4种类型的分数，加上总分一项，共有5种分数。 2.4. 实验设计 本实验为2 × 2的混合实验设计，自变量一是创造性倾向，即为《威廉姆斯创造性倾向测验》得分，分为高分组和低分组；第二个自变量是启发思维能力，即为10道附有原型的科学发明问题解答正确量，分为高分组和低分组；因变量是没有能够成功解决的创造性问题的回忆率，即为回忆出的未解决的创造性问题占所有未解决问题的比率，计算方法：回忆出的未解决创造性问题数量/阶段二中未解决的创造性题目数量。主要探索创造性倾向和启发思维能力不同的个体对未解决的创造性问题的记忆偏好，以发现这种记忆偏好与创造性人格和创造性能力的关系。 2.5. 实验程序 实验开始前向被试介绍本实验的基本流程和操作，说明本实验是关于一些新颖问题解决的实验，请被试认真作答。不提及最后对题目的回忆测验，以避免被试解答阶段进行有意记忆，干扰记忆偏好的真实结果。 第一阶段测试被试的创造性倾向。采用《威廉姆斯创造性倾向测验》问卷，3点评分。 第二阶段测试启发思维能力。首先依次呈现10个创造性问题，包括情景和问题，不提供答题纸，仅对问题进行思考是否可以解决，指导语为“下面将呈现几个情境性问题，请认真阅读并思考答案。能够解答按‘Y’，不能解答按‘N’，按键后进入下一个题，每个问题的呈现时间是90秒，90秒内没有按键反应将自动跳入下一个题目。全程不需要在纸上作答，只做按键反应即可，直至屏幕提示需要在纸上作答时再在纸上写出答案。准备好了请按空格键开始”。然后呈现10个与之前创造性问题相对应的原型，以随机顺序出现，指导语为“下面将呈现几个科学知识材料。请对每个材料进行阅读并理解，可以把材料中蕴含的方法迁移到前面呈现过的问题中，尝试解决未解决的题目。阅读好后按空格键进入下一个材料。每个材料的呈现时间是60秒，60秒内没有按键反应将自动跳入下一个材料。准备好了请按空格键开始”。最后给被试提供答题纸，纸上附有之前的10个创造性问题的题目部分，要求被试在20分钟之内写出答案，并给出每个题目所参考的原型。本阶段结束后休息10分钟，以消除此阶段问题对下一阶段测试的影响。 流程图如下： 第三阶段测试被试对未解决的创造性问题的记忆偏好。首先依次呈现10道创造性问题，要求被试看到每个题目后进行思考并解答，将答案写在草稿纸上，这10个题目没有原型。为避免被试在某道问题上过多停留，每道题目的回答时间均为2分钟。指导语为“下面将呈现几个情境性问题，请认真阅读并思考答案，如果能够解答请按‘Y’，然后在草稿纸上写下答案，作答时间为2分钟；如果不能解答请按‘N’，系统将直接进入下一题。每道题目的呈现时间是90秒，90秒内没有按键反应将自动跳入下一个材料。准备好了请按空格键开始”。 完成对创造性问题的解决后，给被试提供一张空白答题纸，请被试将第二阶段出现的10道创造性问题中自己未能解决的问题尽可能进行回忆。指导语如下“请你尽可能的回忆出刚才所解答的10道问题的所有问题没能够解决的问题，包括未作答和你认为作答错误的问题，并把回忆出来的题目写在这张纸上。回忆的题目越多越好，不需要按照顺序写”。 流程图如下：
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user: 3. 结果 3.1. 有、无原型材料条件下科学发明创造问题解决情况的差异 有、无原型材料时的被试解决科学发明创造问题的实验结果见表1。 对有原型材料情况下科学问题的解答成绩和无原型材料情况下的解答成绩进行t检验。结果发现，二者差异极其显著，t(70) = −11.67，p < 0.000。p值的差异说明，有原型材料的情况下，被试对于科学发明创造问题的解答成绩明显好于无原型材料时，发生了原型启发效应。 3.2. 原型启发思维能力与蔡格尼克效应的关系 3.2.1. 原型启发思维能力组别的划分 如前面实验程序中所写，从《材料库》中选取10道题目，测试被试运用原型启发解答科学问题的能力，即运用原型启发进行思维的能力，并根据得分将被试分为高、低原型启发思维能力组(简称高分组、低分组)。高分组n = 19，正确率 = 7.68 ± 0.89，低分组n = 17，正确率 = 4.82 ± 1.55。结果表明，两组被试在运用原型启发解答发明创造问题的解决得分上差异显著，t检验发现，t (34) = 6.89，p < 0.01。p值的差异说明，可以以发明创造问题的解决成绩为标准来划分高、低问题解决的分组。说明组别的划分是有效的。 3.2.2. 不同启发思维能力组回忆率的差异 不同启发思维能力组在未解答问题上的回忆正确率的实验结果见表2。 根据被试运用原型启发解答科学问题的得分高低将被试分为原型启发思维能力高分组与低分组，然后对未能作答问题的回忆率进行t检验。结果发现，回忆率的差异显著，t (34) = 2.86，p < 0.01。p值的差异说明，原型启发思维能力高的组对未能解决问题的回忆效果显著好于启发思维能力低分组，蔡格尼克效应更明显。 3.3. 原型启发思维能力与创造性倾向之间的关系 有原型材料的情况下，发明创造问题的得分与创造性倾向的总分及各项分数之间的相关见表3。 从表中可以看出：发明创造创造问题得分与创造性倾向测验的总分以及冒险性、好奇性2个因子得分显著相关；其中发明创造问题解决得分与创造性倾向总分、冒险性得分、好奇性得分的相关在0.01水平上显著。发明创造问题解决的得分与创造性倾向测验的分数之间有显著的相关，说明本研究中运用原型启发解答科学问题的得分高低与“创造性倾向”水平高低有关，但两者之间存在一定的差别(表中可看出，两者只存在中等程度的相关)。 无原型材料时，发明创造问题的解决得分与创造性倾向之间的相关结果见表4。 从表中可以看出，无原型条件下解决科学发明创造问题的得分与创造性倾向测验的总分、冒险性边缘显著，呈现出相关的趋势；与好奇性、想象力得分在0.05水平上显著相关；无原型条件下发明创造问题的得分与创造性倾向测验的得分之间的相关程度小于有原型材料条件下二者的相关程度。