DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. “一带一路”背景下新疆发展优势 与西北五省相比较，新疆在丝绸之路经济带中具备了相对显著的优势，新疆近几年的经济发展速度以及在地域和资源优势等方面在西北五省中也较为靠前。陕西、甘肃、宁夏、青海以及新疆五个省份是丝绸之路经济带上的重要省份，因此这五省也同样作为新疆主要对比的省份。 首先，地域优势突出。新疆在全国土地总面积中，所占面积约为17.06%，同时还占中国陆地边境线总长的四分之一，约为5600多公里，地域辽阔，除外还具备与8个国相邻且口岸多的全面对外开放的优势及从东进而西出区域优势(表1、图1)。 其次，经济体量大。2016年新疆GDP仅低于陕西省，已达9617.23亿元，新疆的对外贸易总额占西北五省对外贸易总额的近三分之一(图2，图3)。 然后，能源优势明显(表2)。与西北的其他四省相比，新疆煤炭资源储备丰富、天然气储量大，两者皆居占全国第一，同时，由于新疆的地域优势，新疆的石油储量和新型能源(太阳能)，皆居全国第二，除此之外新疆的风力资源相对于全国来说也是最为丰富的地区之一。但由于新疆在能源方面的优势并未完全转化为生产力，新疆第二产业占比仅仅只高于甘肃，说明新疆你能源潜力有待开发。新疆收入增速较平缓，在2015年新疆财政收入增速大幅度提高，并且明显高于其他四省，在2016年跃居首位(图4)。这也说明新疆未来的经济发展潜力巨大，不可小觑。 最后，发展弹性也较强。近年经济走弱背景下，其他省市均有下降趋势，新疆的投资增速和财政收入增长在2016年反而大幅增长且超过了西北其他四个省市。新疆的固定资产投资持续增长，也受益于新疆援疆政策的不断扶持。2016年新疆固定资产投资增速已远超除陕西以外的其他三省，新疆近三年的投资增速波动性也显著大于其他四省份。从财政收入增速方面比较看来，显然各新疆在2016年的财政收入所展现的优势决定了它在其他四省中定位。新疆与其他四省相比在建立丝绸之路经济带的问题上态度非常明确(图4，图5)。
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user: 3. 数据来源及研究方法 3.1. 指标的选取(表3和表4) 3.1.1. 经济结构因素指标的选取 文章选取第一、第二、第三产业作为衡量结构性因素的指标，分别用X1、X2、X3表示。 3.1.2. 经济发展指标的选取 文章共选取5个指标，它们分别为全社会固定资产投资总额、社会消费品零售总额、公共财政预算收入、净出口总额以及社会消费品零售总额，并且将5个指标作为衡量经济发展因素的指标，分别用X4、X5、X6、X7、X8表示。 3.1.3. 特色经济发展指标的选取 文章选取年末牲畜存栏数作为衡量特色经济发展因素的指标。用X9表示。 3.2. 数据来源及处理方法 本文数据主要来自于《新疆统计年鉴》，选取了1990~2016年共27年的数据作为依据，选取九个相关指标作为衡量新疆经济发展的影响因素的统计数据。做因子分析时，为消除量纲的影响，我们通常采用Z-SCORE公式对数据进行标准化处理。 3.3. 研究方法 文章对新疆的经济发展因素分析，主要采用主成分分析法，通过主成分分析将每个因子对新疆经济发展的影响程度加以衡量，进行取舍，把影响新疆发展的经济因子转化为主要的经济因子，最后建立综合评价体系。
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user: 4. 新疆经济发展的实证研究 [ 2 ] 4.1. 共线性诊断 本文运用的数学软件的版本为SPSS18.0，若要观察变量之间存在相关性与否，则可以对变量作多重共线性的诊断。根据表5分析发现X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9容忍度均小于0.1，且VIF较大变量之间存在相关性，需要做主成分分析。 4.2. 主成分分析 [ 3 ] 如表6所示，本文运用SPSS18.0软件进行主成分分析，获得表6，从表6可以看出，两个变量的特 Table 5 Coefficient tabl 模型 非标准化系数 标准系数 t Sig. 共线性统计量 B 标准 误差 试用版 容差 VIF 1 (常量) −4.637E−16 0.003 0.000 1.000 Z score (X1) 0.148 0.063 0.148 2.351 0.032 0.002 486.436 Z score (X2) 0.233 0.091 0.233 2.572 0.020 0.001 1012.451 Z score (X3) −0.318 0.059 −0.318 −5.408 0.000 0.002 426.723 Z score (X4) 0.109 0.106 0.109 1.029 0.319 0.001 1387.575 Z score (X5) 0.544 0.076 0.544 7.170 0.000 0.001 708.293 Z score (X6) −0.052 0.151 −0.052 −.344 0.735 0.000 2790.356 Z score (X7) 0.231 0.071 0.231 3.258 0.005 0.002 616.764 Z score (X8) 0.117 0.022 0.117 5.399 0.000 0.017 58.254 Z score (X9) 0.168 0.126 0.168 1.329 0.202 0.001 1965.121 表5. 系数表 因变量: Z score (Y)。 征值分别为7.551和0.924。并且它们的方差的贡献概率分别为83.897%和10.263%，累计达到了94.160%，一般情况下，累计方差贡献率大于 85%即可，因此，满足条件，并且能够比较全面的刻画了原变量的绝大部分信息。因此，我们在这三个主因子，即经济发展因子、经济结构因子以及特色经济发展因子中共提取出两个主因子，我们将这两个主因子分别概括为宏观经济发展因子和特色经济发展因子，其中第一个主因子为宏观经济发展因子，它能够解释83.897%，第二个因子为特色经济发展因子，它能解释10.263%。因此将宏观经济发展因子和特色经济发展因子作为构建综合评价体系的主要指标。其次文章用最大方差化旋转的方法得到表6，在对因子载荷矩阵进行了3次旋转迭代达到收敛，可以发现，经过旋转后的因子变量即表6，对实际问题更具有解释意义。如果想要得到的信息较多，则因子的载荷值需较高。 从旋转以后得到的表6中可看出，因子1和因子2的载荷值明显趋于两极化，利于分析。在2个主成分中，主成分1中X1~X8具有较高的载荷，基本包含了新疆经济发展的内部经济环境因素，在主成分2中X9的载荷较大，将其命名为特色经济发展因子，能够反映新疆特色经济发展现状(表7和表8)。 4.3. 构建新疆经济发展综合评价体系 [ 4 ] 4.3.1. 计算因子得分 首先，获得由主成分分析法得到的因子旋转成份矩阵，再将各主成分表示成线性形式，即 F i = ∑ i = 1 9 ∑ j = 1 2 β i j X i ，当中 F i ( i = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ) 表示为因子得分的函数，进一步便可以得到综合经济发展的因子得分，如表9所示。 Table 6 Explains the total varianc 成份 初始特征值 提取平方和载入 旋转平方和载入 合计 方差% 累计% 合计 方差% 累计% 合计 方差% 累计% 1 7.551 83.897 83.897 7.551 83.897 83.897 7.350 81.668 81.668 2 .924 10.263 94.160 .924 10.263 94.160 1.124 12.492 94.160 表6. 解释总方差 Table 7 Component score coefficient matri 成份 1 2 X1 0.13 −0.004 X2 0.135 −0.02 X3 0.123 0.026 X4 0.131 0 X5 0.134 −0.004 X6 0.137 −0.023 X7 0.142 −0.048 X8 0.13 −0.072 X9 −0.14 1.022 表7. 成份得分系数矩阵 Table 8 Rotation component matri 成份 1 2 X1 0.954 0.144 X2 0.972 0.131 X3 0.936 0.169 X4 0.966 0.149 X5 0.983 0.148 X6 0.981 0.129 X7 0.988 0.107 X8 0.875 0.067 X9 0.132 0.99 表8. 旋转成份矩阵 Table 9 Factor score tabl 年份 FAC1 FAC2 1990 −0.69339 −1.18089 1991 −0.68002 −1.18539 1992 −0.66616 −1.18563 1993 −0.64812 −1.15637 1994 −0.64148 −1.01811 1995 −0.63078 −0.81557 1996 −0.64153 −0.58624 1997 −0.65194 −0.35026 1998 −0.68228 0.00522 1999 −0.70902 0.28780 2000 −0.70149 0.49359 2001 −0.69535 0.62507 2002 −0.68533 0.90780 2003 −0.67111 1.29441 2004 −0.62874 1.57973 2005 −0.55080 1.76527 2006 −0.44828 1.75665 2007 −0.20374 1.19172 2008 0.35425 −0.99738 2009 0.31588 −0.78134 2010 0.64704 −1.03496 2011 1.04456 −1.15312 2012 1.21137 −0.14179 2013 1.51694 0.09956 2014 1.71041 0.51053 2015 1.71242 0.74214 2016 2.71671 0.32758 表9. 因子得分表 4.3.2. 构建综合评价模型 为得到新疆经济发展的基本趋势，文章选取了从1990~2016年，即27年的数据作为依据来构建新疆 经济发展的综合指数，采用的方法为综合发展指数法，即综合发展指数 = ∑ i = 1 9 F i ⋅ W i ，其中， F i ， W i 分别 代表因子得分和权重，文章选用表4当中的方差贡献率/累计方差贡献率的方式计算权重，可知两个主成分因子的权重分别为89.10%、10.90%。如图2所示，该图是以折线的形式表示的新疆历年经济发展现状的综合指数，由图6可以看出，新疆的经济发展的趋势大致可以分成三个阶段，分别为低迷期、上升期以及加速期。
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user: 5. 结论 [ 5 ] 本文用的数学软件版本为SPSS18.0，对指标进行主成分分析，在此基础上进行计算出经济发展综合指数，并且绘制到了图2。从图中可以直观的看出新疆历年经济发展现状的综合指数从1990~2016年经济发展基本处于上升趋势，但在2009年之前新疆的经济发展处于比较低迷的状态。 在2009~2012年新疆经济发展渐入佳境，发展速度增长逐步增长，新疆能够充分发挥疆自身的资源优势、比较优势、后发优势，高起点推进“三化”进程，高层次提高增长质量和效益，以“新疆能力”助推经济发展水平再上新台阶。 在“一带一路”国家战略的提出同时不断巩固及推进的背景下，新疆的经济发展在2015~2016年，有了较大幅度的提升，由原先的1.81543 (2015年的经济发展综合指数)增长到2.73227 (2009年的经济发展综合指数)，增长趋势由原来(1990~2012)的平稳增长至井喷式增长(2015~2016)，由此也可以看出新疆在一带一路的带动下，新疆内部经济环境以及特色经济发展得到改善，使得经济蓬勃发展且具有巨大的发展潜力，并且这种潜力正呈现相互不断增加的趋势。 图6. 经济发展综合指数图
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user: 摘 要 目的：建立急诊预检分诊信息系统，增强急诊预检分诊的标准化和规范化，提高急危重患者预检分诊准确率、降低医疗风险，提高预检分诊质量。方法：利用先进的信息化技术，通过4G网络、无线互联网、集成构建急诊预检分诊信息系统管理框架、建立预检分诊系统模块、实现急诊预检分诊分级挂号。结果：通过预检分诊信息系统的建立优化了就医流程、缩短了预检分诊时间，确保医疗安全。结论：通过急诊预检分诊信息系统的建立，优化了服务流程、提高了分诊质量和准确率，大力推动了急诊医学信息化的发展。 关键词 :预检分诊，信息化，急诊 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 目前，我国急诊信息化建设发展不平衡，临床数据流失，医疗资源不能共享，国内的门诊与住院信息化相对成熟，而急诊信息化整体发展滞后，解放军总医院作为国内率先提出信息化建设的研究性医院，医院作为在国内率先提出标准化体系建设的医院，经过建立标准、贯彻标准两年的历程，积累了相当多的标准化成果，需要通过信息化的方式实现标准化成果的可应用、可共享、可优化、可持续性，实行过程中建立数字智能急诊系统、人性化智能化的理念，做到无纸化，减少抄送的笔误，网络实时更新数据，各设备可同步查阅更新数据，所有操作均由智能设备自行做好记录，做到无遗漏，无重复，无错误。本系统大量使用无线网络技术(WIFI)、电子标签(RFID)、实时定位系统(RTLS)技术实时以病人为中心，让患者拥有温馨舒适的体验。提高医院人员分流，降低医护人员重复劳动强度及其人为因素引起的失误，提高诊断、护理效率，提高患者临床护理的安全性，提升护理管理的水平，实时监控护理质量，保障医疗质量，提高工作效率。
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user: 2. 背景 急诊患者多，疑难危重多，时间任务紧，劳动强度大，医疗风险大，手记笔描的工作方式，工作效率低，医疗信息项目不完整，资料保存困难，手工统计存在数据流失，导致在急诊医疗质量、病案管理、十率导航等质控项目上评价的缺失，成为信息化管理的盲区，不能满足临床需求，以往我们急诊预检分诊凭经验分诊，主观将一些潜在风险的患者留在非抢救区域，增加医疗风险，同时手写急诊预检分级条，字迹潦草，容易存在因字迹不清导致患者家属挂错科室等情况的发生；为此将急诊信息系统融入先进的信息技术建立急诊预检分诊信息系统，改进预检分诊模式、重视环节管理，提高管理模式，依据医院现有的评估体系进行电子化建设，形成一套标准化、规范化的评估系统。使不同医护人员对于同类患者的分诊处理达到统一性、标准化，降低医疗差错和减少因错分、漏分而忽略了潜在风险的危重患者，通过系统的客观评估，减少主观和经验判断，利用分诊评估系统工具按照症状进行分诊，以病人为中心，建设医疗、科研、教学为一体的信息化建设，提高医疗质量、预防临床医疗差错，降低医疗风险，提高工作效率和服务质量。后台数据库采用是新型的后关系型数据库(Caché数据库)。Caché数据库的核心是高效的多维数据引擎。通过内置的CachéObjectScript脚本语言，可以直接访问多维数据结构，这样可以获得最高的性能和最好的存储利用率 [ 1 ] 。国外特别是国外的医疗领域，在美国和欧洲的医疗卫生管理信息系统(HIS)系统中，CACHÉ数据库所占的比例是最大的，被医疗界公认为首选数据库。
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user: 3. 方法 智能化分诊系统是根据可量化的急诊预检分诊标准体系，利用计算机技术研制急诊预检分诊智能化软件，实现计算机辅助预检分诊 [ 2 ] 。本系统大量使用无线网络技术(WIFI)、RFID、RTLS技术实时以病人为中心，让患者拥有温馨舒适的体验。提高医院人员分流，降低医护人员重复劳动强度及其人为因素引起的失误，提高诊断、护理效率，提高患者预检分诊的安全性，提升护理管理的水平，实时监控护理质量，保障医疗质量，提高工作效率。急诊信息化建设的重点在于建立急诊评估体系。信息系统建设会依据医院现有的评估体系进行电子化建设，形成一套标准化、规范化的评估体系。使不同医护人员对于同类患者的分诊处理达到统一性、标准化，以此降低不必要的医疗差错。目前系统将沿用国际标准通用的“SOAP系统”方式，结合各类专科的危重评分以及患者的生命体征参数形成一个通用的评估体系。分诊结果为判断患者疾病的轻重缓急，并形成统一的患者去向与初步诊断(如图1所示)。 3.1. 建立标准化的预检分级指标电子档案库 利用加拿大的4级分诊标准和“三区四级”为分诊系统；结合我院具体情况，根据患者的5项生命体征和43项主要标准来进行分级，统一的急诊预检分诊标准，研发建立标准化的预检分诊电子档案库，以往我们分诊凭经验分诊，该电子档案库建立以后，使标准不再流于经验和形式，并为流程规范提供明确定义的决策依据。使病人在正确的时间、正确的地点获得正确的诊疗；通过科室专家沟通协商后筛选用于急诊分诊的生理指标，制定急诊患者病情分级标准，将急诊诊区从功能结构上分为红、黄、绿“三区”，将病人的病情分为“四级”，分别是：一级濒危病人、二级危重病人、三级急症病人、四级非急症病人。急诊诊治三大区域中，红区即重症抢救区，适用于一级和二级病人处置；黄区即密切观察诊疗区，适用于三级病人，病人一旦出现病情恶化将被立即送入红区；绿区即四级病人诊疗区。通过对该软件的临床实践应用，指导护士进行标准统一的分诊分级；确定不同等级患者候诊时的评估需要，并通过智能提醒护士予以适时评估，保证患者得到适时诊治；保证预检护士能够排除干扰、不受患者多寡的影响，把每一位患者都准确地分诊分级；合理安排不同等级患者的候诊时间，提高患者就诊安全性；完成急诊患者标准化的就诊资料管理、数据的收集及统计分析，以便发现急诊管理中存在的问题。 3.2. 系统设计 该系统主要包含四个模块，分诊管理模块能够采集患者的一般就诊信息，同时实现生命体征的自动 图1. 预检分诊体系 采集，依据患者主诉和病情分级数据库实现自动分级；分诊列表模块与未分诊模块能够对患者就诊情况进行检索查询；群伤事件模块能够对批量伤员事件进行管理，实现批量伤员快速救治。 3.2.1. 分诊登记 利用读取患者身份证、医保卡、就诊卡等功能实现患者基本信息的采集，获取患者头像、家庭住址、联系方式、费别等，在患者来院方式栏可以选择患者就诊方式，同时支持绿色通道、三无人员、群伤、批量抢救患者登记，能够点选快速录入发病时间，对于初次就诊患者实行分诊台建档，兼容已挂号患者后分诊。 3.2.2. 体征采集 通过连接血压计能够自动采取患者收缩压、舒张压、SpO2、心率、体温，对于绿色通道等紧急抢救患者，允许选定床旁监护仪，自动采集体征，补录分诊信息，生命体征数据的自动采集。同时实现了快速心肌酶检测、动脉血气分析检测、心电图数据的自动上传。自2015年3月，该系统上线使用以来，分诊过程简约，患者分诊等候时间由原来的3分钟缩短为1分钟，分诊准确率提到99%。 3.2.3. 智能辅助分诊 分诊护士能够依据患者主诉、动脉血气分析结果、快速心肌损伤结果、心电图结果和病情分级数据库实现自动分级，允许分诊护士对自动分级信息进行修正，修正原因需要特殊说明，以备分诊后续查询，同时智能系统主诉包含外伤系统15大类，非外伤系统14大类，病情分级依据允许用户自定义、配置；主诉需要支持快捷键，允许快速选择。 3.2.4. 统计查询 分诊病情统计：通过选定的时间范围，给出急诊分诊病人的病情分布情况(一级、二级、三级、四级)；对于分诊患者流量统计，首先通过选定的时间范围，给出急诊分诊病人流向和流量的统计，可以按照病情分类进行分项统计。
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user: 4. 临床应用 利用个人护理账号登录分诊信息系统，患者来诊利用采集身份证、医保卡及就诊卡读取患者一般资料后，分诊护士根据患者主诉及各项化验结果选择最适当的主诉，系统自动输入所监测到患者的心率、呼吸、血压、血氧饱和度数据，并根据病情需要按系统提示选择相应栏目分值快速得出格拉斯哥昏迷评分、疼痛评分、创伤评分等，最终结合患者症状及所收集具体的量化指标，在计算机上选择最适当的主诉判定依据及就诊科室。分诊信息系统根据分诊护士所选择的主诉及主诉判定依据，自动进行病情分级，将患者分为一、二、三、四级，原则上一级、二级进重症抢救区，三级、四级在诊室就诊，对于病情危重患者护士可以开具心电图和动脉血气分析，针对结果可以快速对患者做出正确的判断，如需立刻抢救，可直接护送到重症抢救区实施“先抢救，后挂号”的原则，然后在未分诊列表中查找该患者信息后录入数据后保存打印分级条，完成分诊工作 [ 3 ] 。针对特殊情况，如果分诊护士不同意系统自动生成的病情级别，亦可人工修订分级，实现电脑人工分级相结合，但要记录修订分级原因。
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user: 5. 效果评价 我国大多数医院实行“无限制急诊”，原则上对于急诊患者就诊采取不限号行为，造成患者候诊时间延长 [ 4 ] ，有相关数据显示，真正的急诊患者仅占20%~30% [ 5 ] 。分诊分级；确定不同等级患者候诊时的评估需要，并通过智能提醒护士予以适时评估，保证患者得到适时诊治；保证预检护士能够准确地分诊分级；合理安排不同等级患者的候诊时间，提高患者就诊安全性；统计2013年1~12月，患者在就诊期间发生呼吸心跳骤停1例、晕厥2例、抽搐3例、窒息1例，应用预检分析信息系统后同过对危重患者及潜在危重患者的筛查和识别，统计2015年1~12月，患者在就诊期间无不良事件发生。以往我们急诊预检分诊凭经验分诊，主观将一些潜在风险的患者留在非抢救区域，增加医疗风险，同时手写急诊预检分级条，字迹潦草，容易存在因字迹不清导致患者家属挂错科室等情况的发生；自预检分诊信息系统使用后，患者凭分级条挂号就诊，合理分配了就医时间，把每一位患者都准确地分诊分级；合理安排不同等级患者的候诊时间，提高患者就诊安全性；完成急诊患者标准化的就诊资料管理、数据的收集及统计分析，以便发现急诊管理中存在的问题。预检分诊信息系统使用以来与门诊系统、住院系统连接抓住就诊、救治、分流三个关键环节不放松；建立危重患者就诊卡，实现一站式医疗一卡式通行(如图2所示)，使急诊医疗信息化实现了标准化、科学化发展。
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user: 6. 结论 长期以来，急诊科的医疗过程在信息采集、分析、保存、统计过程中缺乏自动化手段与方法，仍停留在手写病历、手工处理医嘱及计价结算等较落后的工作模式，从而导致急诊医疗信息化程度低，临床研究缺乏基本数据与资料，医疗质量监控与评定十分困难，急诊信息化建设滞后已成为制约急诊学科发展的主要瓶颈。目前国内医院在住院和门诊信息化建设方面较重视，常利用住院和门诊系统中的部分系统功能移植到急诊使用，忽略了急诊工作的特点及其复杂性，使其在使用过程中繁琐、低效。目前国内虽有部分急救医疗机构、医院相继开始研究急诊信息化系统，但功能还不能满足急诊科实际工作的需要，且各医院急诊科都未建立完整的急诊信息化系统，在医院最急的地方使用的却是效率最低的手工记录，字迹潦草、工作效率低，且存在很大的医疗安全隐患。据国外参观考察，美国、新加坡等医院都建立了以集成视图、智能预警、辅助诊断、移动物联等较先进的急救医疗信息平台。国内厦门长庚医院的预检分诊系统、协和医院的病情分级系统、西京医院抢救间的电子病历系统以及长海医院的输液管理系统都在临床使用中取得了较好的效果。参考国内外医院信息管理系统及急诊管理系统的结构体系与设计方式，结合国内和我院的实际情况，以优化工作流程，方便快捷、提高工作效率为目的，开发适合急诊预检分诊信息管理系统均取得了较好效果。 图2. 急诊患者就诊转归流程 6.1. 建立标准化的预检分级指标电子档案库 动态监测就诊过程，确保患者安全。通过标准化预检分诊指标电子档案库的建立，使以往的手工分诊，经验分诊被完全取代，完全实现了无纸化办公，急诊患者可以持分级条挂号就诊，现代分诊强调再次评估的概念，即初次分诊完成后，在一定时间内或者患者出现症状后需要重新评估、分诊 [ 6 ] 。对于危重患者就诊，分诊护士开具心电图检查及动脉血气分析、快速心肌酶检测，根据结果数据有效识别“潜在危险”患者降低诊疗期间纠纷和不良事件的发生，同时临床分诊数据可以根据患者的指标进行修改，并说明修改理由。 6.2. 完成急诊患者就诊资料管理、数据的收集及统计分析 预检分诊信息系统具有强大的分析管理、统计能力，通过时间段或者患者的ID号可以快速查询患者的就诊记录、诊疗过程等，为今后临床工作人员撰写科研论文提供了强大的数据支持。
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user: 摘 要 以3003铝合金为研究对象，研究了冷变形量及退火温度等因素对3003铝合金板材组织与性能的影响。结果表明：3003铝合金在冷变形时加工硬化现象，随着冷变形量的增加，抗拉强度和屈服强度逐渐增加，而延伸率逐渐减小；而在成品退火时合金内部发生了回复与再结晶，随着退火温度的增加，抗拉强度和屈服强度逐渐减小，而延伸率逐渐增加。 关键词 :3003铝合金，冷变形，退火温度，组织与性能 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 3003铝合金属于Al-Mg系不可热处理强化铝合金。由于其具有密度小、良好的加工性能、耐腐蚀性能以及散热性能等特点，广泛应用于热交换器、化工、建筑等领域 [ 1 ] [ 2 ] 。3003铝合金板材是一种常用的高表面、高性能要求且具有高附加值的铝合金板材，对表面质量、性能以及板型等方面要求较高，具有较大的生产价值 [ 3 ] 。因此，本文通过研究不同工艺参数对3003铝合金组织与力学的影响规律，为3003铝合金板材的生产提供理论依据。
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user: 2. 实验材料与方法 2.1. 实验材料 实验材料为7 mm厚3003铝合金热轧坯料，其化学成分如表1所示。 2.2. 实验方法 将7 mm厚度的热轧坯料进行冷轧，然后经420℃/2 h中间退火后，预留不同的冷加工率(15%、20%、25%、30%、35%)，以研究冷变形量对3003铝合金组织与性能的影响；将7 mm厚度的热轧坯料进行冷轧到成品厚度，然后将板材进行退火处理，退火温度分别为200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃和400℃，退火时间为2 h，以研究退火温度对3003铝合金组织与性能的影响。 在MTS809材料试验机上分别测试3003合金不同冷轧加工率和不同退火制度时的室温拉伸性能；在OLYMPUS金相显微镜CX31下观察不同状态下经打磨、抛光以及使用Keller试剂浸蚀的3003金相试样的显微组织。 Table 1 Chemical composition of 3003 aluminum alloy (mass fraction % Fe Si Cu Mg Mn Zn Cr Ti Al 0.543 0.237 0.093 0.003 1.11 0.021 0.003 0.034 Bal 表1. 3003铝合金化学成分(质量分数%)
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user: 3. 实验结果 3.1. 冷变形量对3003铝合金力学的影响 图1所示为中间退火后经不同变形量(15%、20%、25%、30%、35%)轧制到成品厚度时3003铝合金板材的力学性能。从图中可知，随着冷变形量的增大，合金的抗拉强度、屈服强度增加，而延伸率降低。且当冷变形量在15%~25%之间变化时，3003铝合金板材的抗拉强度和屈服强度分别增加了23和20 MPa，延伸率减少了2%；当冷变形量在25%~35%之间变化时，3003铝合金板材的抗拉强度和屈服强度分别增加了31和37 MPa，延伸率减少了5%。 3.2. 冷变形量对3003铝合金组织的影响 如图2所示为不同冷变形量下3003铝合金板材的显微组织。可以看出，3003铝合金在经过420℃/2 h中间退火后已完全再结晶如图2(a)所示，经冷变形后，晶粒沿着轧制方向被拉长，且随着冷变形量的增加，拉长的幅度也逐渐增大。如图2(b)所示，中间退火后再进行15%的冷变形量，晶粒基本没发生变化；当冷变形量增加到20%时，晶粒呈现出轻微的沿轧制方向拉伸，如图2(c)所示；当冷变形量继续增加到35%时，晶粒呈现出更加明显如纤维状的条纹，如图2(d)所示。 3.3. 退火温度对3003铝合金力学的影响 如图3所示为3003铝合金板材经退火后的力学性能，可以看出，随着退火温度的增大，3003合金板材的抗拉强度和屈服强度逐渐降低，而延伸率则逐渐增大。但在不同的退火温度区间范围内，其变化程度有所不同。退火温度在240℃以下时，3003合金板材力学性能变化较为平缓，合金板材的抗拉强度和屈服强度分别降低35和26 MPa，而延伸率仅增加1%；退火温度在240℃~300℃之间时，3003合金板材力学性能变化较为显著，合金板材的抗拉强度和屈服强度分别降低72和113 MPa，而延伸率增加29%；而退火温度在300℃以上时，合金板材的抗拉强度和屈服强度基本保持不变，而延伸率则有一定程度的增加。 图1. 3003铝合金冷变形量对性能的影响 图2. 3003铝合金不同变形量下的显微组织。(a) 中间退火态；(b) 15%；(c) 20%；(d) 35% 图3. 3003铝合金退火温度对性能的影响 3.4. 退火温度对3003铝合金组织的影响 如图4所示为不同退火温度时3003铝合金的显微组织。可以看出，3003铝合金在经过71%的冷变形后，晶粒沿着轧制方向被拉长、压碎，形成大量亚晶界等小角度晶界，导致大量位错堆积，最终呈现出明显的纤维状组织特征，如图4(a)所示。合金板材在经过退火处理后，晶粒吸收了能量，板材的组织和性能将产生较大的变化，当退火温度在240℃以下时，合金板材主要发生回复，点缺陷和位错运动加剧，纤维状组织逐渐消失；当退火温度在240~300℃之间时，虽然纤维状组织并未完全消失，但部分晶粒发生了再结晶，如图4(b)所示。随着退火温度进一步增加至300℃时，合金板材中的纤维状组织已完全消失，呈现出明显的再结晶特征，如图4(c)所示。当退火温度继续增加时，发生了再结晶组织的长大，如图4(d)所示。
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user: 4. 分析与讨论 3003铝合金板材在冷变形时晶粒沿着轧制方向被拉长，当变形量达到一定程度时，各个晶粒之间已经不能清楚的辨别开来，晶粒将呈现出纤维状 [ 4 ] ，这也是文中图2(d)金相组织呈纤维状分布的原因。在冷变形时，合金内部不断发生塑性变形，导致位错密度也不断增加，位错反应和相互作用增强，结果产生固定割阶、位错缠结等障碍，使得合金继续产生变形变得困难，在力学上则表现为合金的抗拉强度和屈服强度增大 [ 5 ] 。因此当冷变形量达到35%时，力学性能及折弯性能均不满足板材使用要求。 图4. 3003铝合金不同退火温度下的显微组织。(a) 冷轧态；(b) 280℃；(c) 300℃；(d) 400℃ 3003合金板材经过冷变形后，点缺陷、位错等结构缺陷密度增加，晶格畸变能增大，此时合金处于一种热力学不稳定的高自由能状态。在经过退火处理后，晶粒吸收了能量，当退火温度达到一定程度时，将出现新的等轴晶粒，合金内部发生了回复与再结晶 [ 6 ] [ 7 ] 。文中当3003铝合金退火温度在240℃以下时，抗拉强度略有降低，但幅度较小，表面此时合金内部组织处于回复阶段。由于退火温度较低，不足以引起晶粒内变形储能，只能使其在加工硬化中形成的点缺陷和位错在加热过程中发生迁移，亚组织发生了多边化，位错重新排布，亚晶粒粗化，即位相差很小的两个或多个亚晶粒通过位错的攀移等运动形成一个较大的压晶粒 [ 8 ] 。退火温度在240℃~300℃之间时，3003合金板材力学性能变化较为显著，此时在合金内部个别区域出现了细小晶粒，开始发生了再结晶。再结晶的发生使得3003合金板材位错密度降低，因此3003合金板材经退火处理后强度降低，塑性提高，同时使其折弯性能得到提高，在280℃退火时可以获得强度适中，折弯性能优异的板材。当退火温度在300℃以上时，力学性能基本保持不变，此时合金已完全再结晶，晶粒将开始长大如图4(d)所示。
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user: 5. 结论 1) 3003铝合金在冷变形时加工硬化现象，随着冷变形量的增加，抗拉强度和屈服强度逐渐增加，而延伸率逐渐减小；其显微组织表现为晶粒沿着轧制方向被拉长，且随着冷变形量的增加，拉长的幅度也逐渐增大，晶粒最终呈现出如纤维状的条纹。 2) 3003铝合金在成品退火时，随着退火温度的增加，抗拉强度和屈服强度逐渐减小，而延伸率逐渐增加；其显微组织表现为点缺陷和位错运动加剧，纤维状组织逐渐消失，合金内部发生了回复与再结晶。
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user: 摘 要 为了建立高强螺栓钢管端板节点在循环荷载作用下的F-δ曲线函数模型，采用四种常用的函数模型结合实测数据进行了计算，分析了各函数曲线的拟合程度。结果表明：采用多项式函数模型能较好的还原试件实际的F-δ曲线，对数函数模型对试件弹塑性阶段的曲线拟合要优于其他函数。 关键词 :高强螺栓端板，F-δ曲线，多项式函数模型，对数函数模型 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 高强螺栓钢管柱端板节点在循环荷载作用下会呈现出非线性和非弹性性质，这也导致其F-δ曲线或是M-θ曲线关系较复杂，因此通过理论得出曲线模型，并以此来描述端板节点的行为显得十分困难。目前，M-θ曲线与F-δ曲线有相通性，国内外学者针对节点性能的研究多基于框架结构连接件试验测试数据，换算得M-θ曲线关系。本文为方便对比，取试验实测数据F-δ曲线来进行对比分析，采用位移控制对三组方钢管进行循环加载，同一位移量级下循环加载两次，加载模型见图1，各试件详细参数见表1，实测F-δ曲线见图2。
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user: 2. 常见M-θ曲线模型函数 2.1. 线性函数模型 线性函数模型是最简单，但同时也是最不精确的一种近似模拟曲线模型，实际操作中使用较少。目前常见的线性函数模型有单刚度线性函数模型、双线函数模型、折线函数模型三种 [ 1 ] ，具体特点如下：1) 单刚度线性函数模型的主要特点是通过计算求得连接件的初始刚度K 0 ，以此来代表完整循环加载下连接件的连接特性，优点是计算简单，容易模拟曲线，缺点是循环加载过程中，弯矩一旦超过连接件的使 图1. 加载示意图 Table 1 Detailed parameters of specime 试件 高强螺栓类别 螺栓规格 t/(mm) g/(mm) b/(mm) G-8-6-15 8.8级高强螺栓 M16 8 6 150 G-8-6-20 8.8级高强螺栓 M12 8 6 200 G-8-6-20 8.8级高强螺栓 M16 8 6 200 表1. 试件详细参数 注：G代表高强螺栓试件；t为钢管柱壁厚，mm；g为螺栓孔横向间距，cm；b为钢管柱截面尺寸，mm。 图2. 各试件荷载-位移曲线 用极限，该函数模型便失效；2) 双线函数模型的特点是当M-θ曲线中弯矩出现明显转折时，该函数模型可用一条直线代替M-θ曲线的初始斜率。其优点是使得模拟曲线更简洁，便于后续研究，缺点是该函数模型趋于理想化，对于初始斜率较为复杂的连接件而已，该函数模型不能完全反映M-θ曲线真实情况，难以用于实践；3)折线函数模型的特点是用多段(通常为3段或3段以上)直线组合而成的折线近似模拟出连接件的M-θ曲线，优点是操作简单，可以清楚的反映出M-θ曲线的实际走向，但缺点是精确度极低，同时直接与直线的交点突出，使得模拟曲线与实际情况差别较大。 2.2. 多项式函数模型 多项式函数模型由Frye和Morris在1976年首次提出，核心思想是用一个齐次的多项式函数来模拟M-θ曲线，其基本形式如下 [ 2 ] ： θ = C 1 ( K M ) 1 + C 2 ( K M ) 3 + C 3 ( K M ) 5 (1) 式中，K是标准化参数，取值与连接件类型、几何尺寸，螺栓孔径大小等因素有关；C 1 、C 2 、C 3 是无量纲的曲线拟合常数，取值与连接件类型有关。 该模型的优点是可以较好的模拟出M-θ曲线的特性，但缺点是在某一个范围内，多项式的性质决定该函数会达到并通过峰值点，曲线的走向将发生改变，如果用曲线的斜率来代表连接件的刚度，那么多项式函数模型模拟出的曲线的斜率就有可能出现负数，也意味着刚度为负数，而这在并不符合实际情况。 2.3. 幂函数模型 幂函数模型是经典的M-θ曲线模型之一，根据参数个数不同，可分为二参数幂函数模型和三参数幂函数模型。 1) 二参数幂函数模型 [ 3 ] ： θ = C 1 M C 2 (2) 式中，C 1 > 0，C 2 > 1。 该函数模型的优点是可以模拟出较好的曲线，同时也可以克服多项式函数模型中出现负刚度的情况，但缺点是：因为表达式中要求系数C 2 > 1，那么该函数模型不能正确反映连接件节点的初始刚度。 2) 三参数幂函数模型 [ 3 ] ： θ = M K t 1 [ 1 − ( M / M u ) n ] (3) 式中，K t 是连接件初始刚度；M u 是连接件的极限抗弯承载力；n是曲线的形状参数，数值通过试验数据取值。 该函数模型由Colson和Louvean [ 3 ] 提出，它的优点在于其模拟曲线由三个参数K t 、M u 、n共同确定，使得该模拟曲线更加精确，缺点则是该函数模型需要的数据较少，势必导致模拟曲线存在一定的误差，不能完整表达出M-θ曲线的特性。 2.4. 指数函数模型 指数函数模型是另一个经典的M-θ曲线模型，与幂函数模型类似，可根据参数个数不同，可分为三参数指数函数模型和四参数指数函数模型。 1) 三参数指数函数模型： 该函数模型由W.F. Chen [ 4 ] 提出，主要用于顶底角钢连接件和带双腹板角钢连接件的M-θ曲线模拟，作者通过试验验证，该函数模型可以较好的模拟出上述两种连接的M-θ曲线特性。其表达式为： M M U = n [ ln ( 1 + θ n θ 0 ) ] (4) 式中，M u 为理想的弹塑性机构弯矩；R ti 为初始转动刚度；n为曲线的形状参数，数值通过试验数据调整求得；θ为梁对柱的相对转角；θ 0 为初始相对转角，其公式为： θ 0 = M u / R k i 。 2) 四参数指数函数模型： Yoke Leong Yee和Robert E [ 5 ] 共同提出了该函数模型，他们研究发现之前提出的指数函数模型表达式多用回归分析得到，并不具备实际的物理意义，因此在试验数据的基础上，用数学方法建立了一种更为全面的指数函数模型，其表达式如下： M = M u { 1 − exp [ − ( K i − K p + C θ ) θ M u ] } + K p θ (5) 式中，M为梁端真实弯矩；M u 为节点最大弯矩承载力；θ为节点的转角；K p 为应变强化刚度；M p 为节点塑性弯矩承载力；K i 为节点的初始刚度；C为无量纲系数，是一个经验常数目的是控制曲线斜率退化率，其数值需通过试验数据反复调整得到。 该指数函数模型能很好的模拟节点M-θ曲线特性，因为它具有以下优点： 1) 当θ = 0时，M = 0，即曲线通过原点； 2) 当θ = 0时， d M d θ = K i ，即曲线在原点的斜率等于节点的初始刚度； 3) 当θ → ∞时， d M d θ = K p ，即当θ趋近于无穷大时，曲线斜率等于节点应变强度； 4) 对于任何θ值而言，曲线上该店的斜率都对应相应的节点刚度； 5) 函数模型中的参数均具有明确的物理意义； 6) 函数模型中的参数能够被简单确定，减小了换算过程中误差的产生，使得模拟的曲线更贴近真实情况； 7) 函数模型的表达式简单，便于计算。
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user: 3. 曲线的试验研究 本小节对F-δ曲线的研究基于第二章各试件模型的循环荷载试验所得实际的F-δ曲线。通过对各试件模型F-δ曲线使用多项式函数模型、对数函数模型、幂函数模型，以及指数函数模型，总结每一种函数模型的表达式，并对照各个试件模型的曲线函数，从钢管柱壁厚、钢管柱界面尺寸、螺栓规格、螺栓个数，以及螺栓孔横向间距五个方面分析试件模型参量对函数模型表达式中各项系数的影响，最后，比较四种函数模型曲线，根据其对实际F-δ曲线的还原程度，对该四种函数模型进行评价。 3.1. 多项式函数 循环试验的加载方案是同一位移量级加载两次，因此各试件均得到两条F-δ曲线，现对各试件模型的两条F-δ曲线从正向和负向分别使用多项式函数模型进行模拟，得到一个类似的齐次的多项式函数，其表达式为： F = C 1 δ 2 + C 2 δ + C 3 (6) 式中，F为各位移量级下的真实承载力；δ为试验加载方案的位移量级；C 1 、C 2 、C 3 均为无量纲的系数，表2为各试件模型的多项式函数C 1 、C 2 、C 3 系数表。 从钢管柱截面尺寸和螺栓规格两个方面对各试件模型的多项式函数系数表进行比较可知： 1) 螺栓规格是试件G-8-6-20(M12)和G-8-6-20(M16)之间的唯一变量，前者螺栓规格为M12，后者螺栓规格是M16，从二者系数表可以看出，当提高螺栓规格，系数C 1 、C 2 和C 3 值均增加，其中C 3 增加更突出。 2) 钢管柱截面面积是试件G-8-6-25和G-8-6-15之间的唯一变量，前者为钢管柱截面面积是250 × 250 mm，后者钢管柱截面面积是150 × 150 mm，从二者系数表可知，当钢管柱截面面积减小，系数C 1 的值减小，C 2 和C 3 值增加。 3.2. 指数函数 现对各试件模型两条F-δ曲线从正向和负向分别使用指数函数模型，得到一个类似的指数函数，其表达式为： F = C 1 e C 2 δ (7) 式中，F为各位移量级下的真实承载力；δ为试验加载方案的位移量级；C 1 、C 2 均为无量纲的系数，表3为各试件模型的指数函数C 1 、C 2 系数表。 从钢管柱壁厚和钢管柱截面尺寸两个方面对各试件模型的指数函数系数表进行比较可知： 1) 螺栓规格与端板节点的指数函数系数有关。从试件指数函数系数表可以看出，当提高螺栓规格，系数C 1 的值增大，C 2 的值则呈现一定程度的减小； Table 2 Polynomial coefficien 试件 编号 循环 次数 C 1 C 2 C 3 R2 正向 负向 正向 负向 正向 负向 正向 负向 G-8-6-15 1 −0.0500 −0.0495 3.6202 3.6170 7.7020 7.2039 0.95260 0.95489 2 −0.0440 −0.0444 3.2745 3.3303 7.2898 6.4175 0.94734 0.95779 G-8-6-20 (M12) 1 −0.0277 −0.0269 2.4763 2.4538 2.0258 1.9045 0.98300 0.98617 2 −0.0238 −0.0233 2.2763 2.2284 0.9022 1.4301 0.99543 0.98964 G-8-6-20 (M16) 1 −0.0221 −0.0234 2.6442 2.7342 3.5271 4.6344 0.98871 0.98295 2 −0.0197 −0.0205 2.4807 2.5373 3.4845 3.9385 0.98923 0.98686 表2. 多项式系数 Table 3 Polynomial coefficien 试件 编号 循环 次数 C 1 C 2 R2 正向 负向 正向 负向 正向 负向 G-8-6-15 1 3.7649 3.6214 0.0943 0.0957 0.39425 0.40042 2 3.5320 3.3543 0.0942 0.0960 0.39746 0.40835 G-8-6-20 (M12) 1 0.9075 0.9045 0.1268 0.1282 0.58955 0.59955 2 0.8211 0.8316 0.1277 0.1273 0.6105 0.60674 G-8-6-20 (M16) 1 2.1558 2.2579 0.0851 0.0846 0.50209 0.49297 2 2.0463 2.1094 0.0854 0.0853 0.51073 0.50503 表3. 多项式系数 2) 钢管柱截面面积与端板节点的指数函数系数有关。从试件指数函数系数表可知，当钢管柱截面面积减小，系数C 1 、C 2 的值均增大。 3.3. 对数函数 现对各试件模型两条F-δ曲线从正向和负向分别使用对数函数模型，得到一个类似的指数函数，其表达式为： F = C 1 ln ( δ ) − C 2 (8) 式中，F为各位移量级下的真实承载力；δ为试验加载方案的位移量级；C 1 、C 2 均为无量纲的系数，表4为各试件模型的对数函数C 1 、C 2 系数表。 从钢管柱壁厚和钢管柱截面尺寸两个方面对各试件模型的指数函数系数表进行比较可知： 1) 螺栓规格与端板节点的指数函数系数有关。从试件对数函数系数表可以看出，当提高螺栓规格，系数C 1 的值增大，C 2 的值则呈现一定程度的减小； 2) 钢管柱截面面积与端板节点的指数函数系数有关。从试件指数函数系数表可知，当钢管柱截面面积减小，系数C 1 、C 2 的值均增大。 3.4. 幂函数 现对各试件模型两条F-δ曲线从正向和负向分别使用幂函数，均得到一个类似的幂函数，其通式为： F = C 1 δ C 2 (9) 式中，F为各位移量级下的真实承载力；δ为试验加载方案的位移量级；C 1 、C 2 均为无量纲的系数，表5为各试件模型的幂函数C 1 、C 2 系数表。 从钢管柱壁厚和钢管柱截面尺寸两个方面对各试件模型的指数函数系数表进行比较可知： 1) 螺栓规格与端板节点的幂函数系数C 1 有关，与系数C 2 无关。从试件G-8-6-20(M12)和G-8-6-20(M16)系数表可以看出，当提高螺栓规格，系数C 1 的值一定程度地增大，而C 2 的值并无明显增大或减小的规律可循； 2) 钢管柱截面面积与端板节点的幂函数系数有关。从试件幂函数系数表可知，当钢管柱截面面积减小，系数C 1 和C 2 的值增大。
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user: 4. 函数模型曲线分析 以试件G-8-6-15为例，图3~图6分别是对该试件的F-δ曲线使用多项式函数模型、指数函数模型、 Table 4 Polynomial coefficien 试件 编号 循环 次数 C 1 C 2 R2 正向 负向 正向 负向 正向 正向 G-8-6-15 1 12.038 11.991 23.043 23.056 0.94595 0.94319 2 11.11 11.19 21.453 21.454 0.94583 0.93874 G-8-6-20 (M12) 1 0.9075 0.9045 0.1268 0.1282 0.58955 0.59955 2 0.8211 0.8316 0.1277 0.1273 0.6105 0.60674 G-8-6-20 (M16) 1 2.1558 2.2579 0.0851 0.0846 0.50209 0.49297 2 2.0463 2.1094 0.0854 0.0853 0.51073 0.50503 表4. 多项式系数 Table 5 Polynomial coefficien 试件 编号 循环 次数 C 1 C 2 R2 正向 负向 正向 负向 正向 正向 G-8-6-15 1 2.0053 1.9444 1.1008 1.1144 0.94630 0.95189 2 1.8863 1.8414 1.1019 1.1064 0.95128 0.95654 G-8-6-20 (M12) 1 1.3779 1.3813 1.0872 1.0885 0.98643 0.98710 2 1.3043 1.3140 1.0758 1.0739 0.99140 0.98965 G-8-6-20 (M16) 1 1.5076 1.5486 1.0866 1.0909 0.98047 0.97739 2 1.4722 1.4970 1.0815 1.0842 0.98223 0.98056 表5. 多项式系数 图3. 试件G-8-6-15多项式函数模拟曲线(第1次循环加载) 图4. 试件G-8-6-15指数函数模拟曲线(第1次循环加载) 对数函数模型和幂函数模型后得到的相应的函数曲线及表达式。 从图可以看出： 1) 指数函数模型和幂函数模型的函数曲线与试件实际的F-δ曲线差别极大，而多项式函数模型和对数函数模型的函数曲线更加贴近试件实际的F-δ曲线； 2) 在循环加载的作用下，高强螺栓钢管柱端板连接件钢管壁厚或螺栓会经历弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段，因此实际的F-δ曲线的初始部分可以看作近似的线性关系，此时的斜率为初始刚度，而随着荷载的增加，曲线不能再看成近似线性，此时刚度为变值，故承载力极限状态设计时不能用初始刚度，这是高强螺栓钢管柱端板节点的F-δ曲线重要的特性之一，从四种函数模型的函数曲线比较来看，只有 图5. 试件G-8-6-15对数函数模拟曲线(第1次循环加载) 图6. 试件G-8-6-15幂函数模拟曲线(第1次循环加载) 对数函数模型的函数曲线将此过程一定程度的还原，即曲线出现明显的线性和非线性区分 [ 6 ] ，对于任何δ值而言，函数曲线上该点的斜率都对应相应的节点刚度； 3) 四种函数模型的表达式中，只有多项式函数模型和对数函数模型的表达式较为简单，方便计算，减小了换算过程中误差的产生。
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user: 5. 结论 1) 多项式函数模型、指数函数模型、对数函数模型和幂函数模型均能在一定程度上模拟试件实际的荷载—位移曲线，当试件的模型参数发生变化时，各函数模型的无量纲系数呈现规律性的增大或减小。 2) 指数函数模型和幂函数模型计算复杂且不能模拟试件在弹性阶段发生较小位移时的荷载—位移曲线，对于需要计算初始刚度的试件模型建议不采用这两种函数模型。 3) 多项式函数模型能最大程度的还原试件实际的荷载—位移曲线，但弹塑性阶段拟合较差，采用对数函数模型可弥补这一缺陷。
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user: 摘 要 为研究高强螺栓端板连接钢管柱节点在循环荷载作用下的力学性能，进行了3个连接件的循环加载试验，分析了钢管管壁厚度和螺栓规格对连接件承载力和刚度退化的影响。研究结果表明：增加管壁厚度和提高螺栓规格均能提高高强螺栓端板节点在同一位移量级下的承载力以及有效地减小端板连接件的刚度退化程度。 关键词 :高强螺栓端板，循环荷载，承载力，刚度退化 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 焊接和螺栓连接是传统钢结构节点中最常见的两种连接方式，其中焊接由于其工艺性能不稳定，且耗时长、增加工程成本，后逐渐被高强螺栓连接所代替，高强螺栓连接件是采用高强螺栓将钢构件相连，是钢结构中应用较多的一种连接形式。目前国内外针对该连接形式已经做了一些相关的研究和分析，研究结果表明，高强螺栓连接是半刚性连接 [ 1 ] ，具有较好的抗震性能和延性，且安装简单，可以节省人力。 半刚性连接是一种介于刚性连接和柔性连接的节点连接形式，兼具刚性节点和柔性节点的优点，但其在地震作用下应力状态复杂。基于此，国内外学者对高强螺栓端板这种典型的半刚性节点做了大量的力学性能研究。Krishnamurthy [ 2 ] 等人对端板连接的承载力性能进行了有限元分析，通过建立有限元模型得到分析结果，并和实际的试验实测结果进行对比发现，二维模型和三维模型所得结果均与试验结果有所差异，且三维模型的差异大于二维模型，美国AISC规范在制定时采用了其中的相关结论。但该研究的有限元分析在现在看来并不精确，研究者在建立的三维模型中简化了螺栓、以及撬力等因素的影响；Morrison [ 3 ] 等人设计了一种外伸端板连接件，既在端板上布置多排螺栓，并计算端板厚度，从而判断其端板类型，最后使用Kennedy [ 4 ] 提出的考虑撬力作用后的计算模型计算螺栓力；石文龙等人对梁柱半刚性组合连接节点在地震作用下的抗震性能进行了试验研究。通过对设计节点试件进行循环加载，对其变形能力和耗能能力进行对比分析。最终发现，地震荷载作用下，半刚性连接节点具有良好的耗能能力和承载能力；陈绍蕃 [ 5 ] 等人总结了各国规范中关于门式钢架无加劲肋外伸端板连接件的规定，在考虑厚度等设计影响因素下，提出了一种更为实用的计算模型，并通过试验结果和计算模型结果进行比较，其数值基本吻合。 以上研究大多基于理论分析且没有考虑钢管设计参数以及高强螺栓规格对节点力学性能的影响以及端板节点在竖向地震荷载作用下的刚度退化分析等，都有待深入研究。基于此本文设计了不同钢管柱壁厚和螺栓直径的高强螺栓钢管柱端板连接件，并对其施加由位移控制的竖向循环荷载以模拟竖向地震作用，对高强螺栓钢管柱端板节点的力学性能及其影响因数，以刚度退化影响程度做出深入研究，为实际工程设计提供参考依据。
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user: 2. 试验概况 2.1. 试件设计 本试验设计了三种试件模型，分别对比钢管柱壁厚和螺栓直径两个变量对节点在循环荷载作用下的刚度退化程度的影响，试件模型见图1。节点的破坏模式主要以钢管管壁变形和螺栓破坏为主，采用20 mm厚的梁端板，刚度较大，其弯曲变形几乎可以忽略，因此不存在撬力 [ 6 ] 。 方钢管柱长度为300 mm，截面尺寸为200 mm × 200 mm。螺栓采用8.8级高强螺栓，螺栓规格为M16和M12，以考虑螺栓相对于钢管壁受力的强弱关系。各试件编号及详细参数见表1。 2.2. 试验装置及加载 试验设备采用日本岛津(SHIMADZU)公司生产的EHF-EM200k2-040型电液伺服疲劳试验机，该试验机由试验台、4890控制器、液压系统、作动器、计算机、冷却水循环系统等组成；其中，加载系统由计算机系统、电控信号处理系统和油泵组成，整体系统配套循环制冷系统，保障长期疲劳加载过程的散热条件。 试验台由空心方钢管柱、两个工字型钢横梁和工字型钢横梁一端焊接的钢板，通过高强螺栓连接而成，其中，钢横梁尺寸为775 mm × 250 mm × 200 mm，所焊接钢板板厚25 mm，所有连接件试件中的空心钢管柱均采用Q235钢，所有连接件的力学性能参数见表2 [ 6 ] ，试验加载见图2。 2.3. 试验加载方案 本次试验各试件都将进行2次完整的循环加载，加载过程前期为弹性阶段，主要是为了研究节点的弹性性能，接下来的位移会增加，增加到直至使节点中某一个组件首次出现屈服，我们将这一个位移称为δ，随着加载的进行，位移会以δ依次递增，具体加载方案见图3。