时间：2023-03-02 15:08:15
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文章主要阐述了各种金属材料化学成分分析方法的原理和优缺点，并在此基础上，阐述了今后金属材料分析方法的发展方向。
关键词：
金属材料；化学成分；分析方法；现状；发展趋势
引言
金属材料在现代建筑和工业设施建设中起着无可替代的作用，随着新型建筑和工业装备的出现，高性能材料的需求不断增加。例如，北京奥运主场馆“鸟巢”在国内建筑史上首次使用110mm的Q460，由舞阳钢厂的科研人员首次研制成功。此外，随着第三代核电AP1000在国内的建设，SA738与S32101这两种高性能钢材才开始在国内研制与生产。众所周知，金属材料性能的优劣主要是由组织结构决定，同时组织结构会随其元素种类和相对含量的不同而改变[1-3]。因此，准确分析材料元素种类和含量，对于新性能材料的研发和合理利用至关重要。金属材料中比较重要的元素为碳、硅、锰、硫和磷，对材料的性能影响最显著。对材料的物理性能影响最大的元素是碳，碳含量的高低直接影响钢铁组织变化，例如奥氏体钢和马氏体钢，从而影响钢材的物理性能。硅作为脱氧剂，炼钢过程必不可少。沸腾钢的含硅量很低，而在镇静钢中硅的含量一般为0.12%～0.37％。钢中硅含量的增加，会相应提高屈服强度和抗拉强度，例如调质结构钢中硅含量增加1.0%～1.2%，强度可提升15%～20%。但是，硅含量的提高会降低钢材的伸长率和收缩率，冲击韧性明显降低。硫作为钢中的有害元素，在炼钢过程引入，会降低韧性和延展性，造成钢材在热加工过程开裂，因此钢材含硫量都严格控制，例如Q235B要求硫≤0.045%[4]。磷作为钢中有害元素，会降低钢的塑性，同时影响其焊接性能和冷弯性能，所以一般钢种要求磷≤0.045%，优质钢含磷量更低。要掌握金属材料的性能，必须准确分析元素含量，并在此基础上研发性能更加优异的材料。尤其微量元素硼、铝、氮、钒、钛和铌等，例如SA738Gr.D要求硼≤0.0007%，Q345B要求铝≤0.015%[5]。这就要求我们合理的利用化学分析方法，足够精确地分析相关元素含量。
1化学分析方法
随着分析技术的发展，分析金属材料的化学成分先后出现的方法有重量法、滴定法、分光光度法、原子光谱法（原子发射光谱法和吸收光谱法）和电感耦合等离子质谱法等[6-8]。其中，重量法、滴定法和分光光度法主要基于离子之间的化学反应，分析化学学科出现时实验人员已经熟练掌握，需要简单的仪器设备即可展开测试，并且易于应用。后面的方法为近几十年新研发出的，物理学研究深入到原子核阶段以后才相继出现，并且随着技术的进步，仪器的研发会朝着效率更高、操作更简单的方向发展，不足之处就是设备比较昂贵，无法在中小企业普及。
1.1重量分析法重量分析法是经典的定量分析方法。出现时间较早，使用最成熟。重量法原理是将材料中待测元素通过化学反应转化为转化为可称量的化合物，经过过滤-烘干即可准确计算材料中待测元素的含量。当前，重量法主要适用于高含量的Si、S、P、Ag、Cu、Ni和Pb等元素含量的测定。重量法便于操作，但需要合理的沉淀和称量，才能获得准确的测定结果。
1.2滴定分析法滴定分析法，通过两种溶液的相互滴加，并通过显色剂判断反应的终止，按照化学反应计量关系计算待测金属成分含量。根据化学反应机理的不同，可分为酸碱滴定法（主要分析钢铁中的C、Si、P、N、B等元素）、氧化还原滴定法（主要测定Fe、Mn、Cr、V、Cu、Pn、Co和S等）、沉淀滴定法（不常用）和络合滴定法（常用来分析Ni、Mg、Zn、Pb、Al等）四类。此分析方法只需要配置相应的玻璃仪器（比如：滴定管和容量瓶等），成本低廉，易于操作，现在一些中小企业仍在使用。缺点是只能进行单元素分析，分析周期长，不适用于微量元素分析，且分析数据会随操作人员的熟练程度进行波动。
1.3分光光度法分光光度法的理论基础是Beer-Lambert定律，用公式表达为A=KcL，在入射光强度一定的情况下，溶液的吸光度正比于溶液的浓度，通过吸光度的变化即可计算待测元素的浓度。分析待测试样前首先要建立标准溶液的吸收光谱曲线，通过这一曲线进行待测试样元素浓度的定量分析。常用于分光光度法分析的仪器有红外、紫外-可见和原子吸收分光光度计。此方法优点仅需一台分光光度计即可完成，同时兼具灵敏度高，操作简单迅速，应用范围广（周期表中的所有金属元素都可测定，也可测定Si、S、N、B、As、Se、和卤素等非金属元素）。缺点为只可单元素分析，其分析结果的准确性需要依赖灵敏的显色剂，且不同元素之间存在一定的干扰，造成最终的分析结果存在未知偏差。
1.4X射线荧光光谱法X射线荧光光谱法的理论基础：物质的基态原子吸收特定波长的X射线后，外层的电子被激发至高能态，处于高能态的电子极不稳定，又跃回至基态或低能态，同时发射出荧光；荧光强度正比于试样中待测元素浓度，通过测定荧光强度即可确定试样中元素含量。当原子辐射的荧光波长与照射X射线波长不同时，称为非共振荧光，反之，则为共振荧光，分析中应用较多的是共振荧光。此法的优点是检出线低，谱线易于分析，分析迅速，若用激光做激发光源时分析效果更佳。缺点该方法要求样品较高的均一性，同时受基体效应的影响，分析结果存在偏差，通常需要进行一定程度地校正。
1.5原子光谱法
（1）原子吸收光谱法。工作原理为用被测元素纯金属制成空心阴极灯的阴极，该光源辐射出特征波长光，通过分光系统寻找该谱线并至于峰线极大位置，此时吸收池溶液在原子化器的作用下生成该元素的基态原子，基态原子吸收特征波长的光而上升到激发态，根据特征波长光强度的改变进行分析得出金属成分含量。原子吸收光谱仪的核心部分为原子化器，目前的原子化器主要有火焰原子、石墨炉原子和汞/氢化物发生原子器（专测Hg、As、Bi、Pn和Sn等）这三种，比较常用的是火焰原子和石墨炉原子吸收光谱仪。火焰原子吸收光谱法，其工作原理为利用火焰的高温燃烧使试样原子化进行元素含量分析的一种方法。优点：火焰稳定、读测精度好、基体效应小和噪声小。缺点：点火麻烦、原子化效率低造成精度和灵敏度差，只可分析液体样品。石墨炉原子吸收法是利用电流加热石墨炉产生阻热高温使式样原子化，并进行辐射光谱吸收分析的方法。相比于火焰原子吸收法，分析试样几乎全部参加原子化，且有效避免了火焰气体对原子浓度的稀释，此外激发态原子在吸收区停留时间长达1-10-1数量级，因此分析灵敏度和检出限得到了显著的改善。优点：样品利用率高、灵敏度高（检测限低）、低的化学干扰、液体样品和固体样品均可分析。缺点：设备操作复杂，不如火焰法快速简捷，对试样的均匀性要求高和有较强的背景吸收，测定精度不如火焰原子吸收法。
（2）原子发射光谱法。原子发射光谱法是依据物质中的基态原子获得外界传递的能量后，外层电子会经历“低能级—高能级—低能级”，多余的能量以相应的谱线释放，即发射光谱。根据发射光谱就可判断相应元素种类和含量。目前利用原子发射光谱法研制的分析仪器有光电直读光谱仪和电感耦合等离子发射光谱仪。此类方法仪器的共同优点为多元素同时分析，分析周期短。光电直读光谱仪，其工作原理是用电火花激发材料表面，材料表面的原子经激发而发生电子跃迁，从而发射出材料内部元素的特征谱线。优点：测试时间短（几分钟内可以准确分析20多种元素）；适用于较宽的波长范围；使用的浓度范围广（可同时进行高低含量元素的分析）。缺点为：由于出射狭缝固定，对分析钢种经常变化的用户不太适用；谱线易漂移，需要定期校准；不能分析小尺寸和不规则样品。电感耦合等离子原子发射光谱仪（ICP）也是一种新型的原子发射光谱法，工作原理为待测物质被环状高温等离子体光源加热至可达6000-8000K，待测物质原子由产生电子跃迁，从而辐射出特征谱线进行元素含量测定。ICP根据进样系统的不同又分为固体进样、液体进样和气体进样三类。ICP要比直读光谱仪器的检出限更低，灵敏度高[9]。缺点对进样系统要求非常严格，无法分析部分难溶和非金属元素。溶液进样系统需要将式样要做成溶液样品，此过程要用酸碱溶样，会对操作人健康造成一定伤害，用时较长。
1.6电感耦合等离子体质谱法电感耦合等离子体质谱法是在电感耦合等离子发射光谱仪的基础上发展起来的一种较灵敏的元素分析方法。相比于电感耦合等离子发射光谱仪，增加了一个四极质谱仪，质谱仪分离不同质荷比的激发离子，最后测量各种离子谱峰强度的一种分析方法。电感耦合等离子质谱仪主要用于测定超痕量和同位素比值，比如对金属材料中的微量元素、镧系元素、难熔金属元素和贵金属元素的含量进行测定[10]。优点为操作简单、测试周期短、灵敏度高（达ng/ml或更低）。缺点实际检测成本高制约其广泛使用，目前主要用于地质学中金属矿石微量、痕量和超痕量的金属元素测定。
1.7激光诱导等离子体光谱法该方法是一种新兴的分析技术，是原子发射光谱法的一种。利用高功率激光作用于物质表面，产生瞬态等离子体，光谱仪对等离子体辐射光谱进行分析，就可以确定材料中待分析元素的含量。可用于固体、液体和气体中元素定性和定量分析。所需设备比教简单，操作方便，可以同时进行多种元素含量测定，分析效率有效提高，此外还可满足远程分析的需要。缺点适用范围较窄，目前主要用来测量不锈钢中的微量元素[9]。
2展望
随着工业的发展和建筑要求的提高，研发新型和高性能金属材料的需求日益增加，各种痕量元素的快速与简便测定变得愈加重要。文中介绍的主流分析方法或多或少都有一些缺点。比如：直读直读光谱仪只能分析特定尺寸块状样品；部分电感耦合等离子光谱仪需要酸或碱溶样，溶样过程处理不当会危害环境和人体健康，相应延长了测试周期等。基于此，现有的一些操作方法已经不能满足实际应用需要，这就迫切需要我们研发使用方便，分析周期短，灵敏度高，检出限低和绿色环保的新方法和新仪器。因此，我们广大测试人员和仪器制造商应共同努力，推动金属材料化学分析实验方法及仪器不断进步。
参考文献
[1]赵黎锋.各种金属材料成分分析方法现状与趋势[J].科技创新报，2012，（05）．
[2]李军.金属材料成分分析方法探讨[J]．中国高新技术企业，2015，（13）．
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[6]胡江桥.金属材料成分分析技术现状及发展趋势[J].中国新技术新产品，2013，（10）．
[7]李大为.金属材料成分分析方法现状与趋势[J].工业设计，2012，（3）．
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[9]程栋,陈海峰.电感藕合等离子发射光谱在金属材料分析中的应用[J].电站辅机，2007，（1）．
一、领导重视，统筹安排，营造良好的学习实践科学发展观的氛围
为全面落实市委、市教育局党委的要求，贯彻“在广大党员干部中开展科学发展观学习教育活动的实施意见”，学校本着把学习提高贯彻始终、把解决实际问题贯彻始终、把走群众路线贯彻始终、把领导干部带头贯彻始终、确保教学活动与日常工作两不误两促进的原则，对学习实践活动进行了认真研究部署，成立了以总支书记为组长，主任、副主任为副组长，中层领导干部为成员的科学发展观学习实践活动领导小组，统筹安排全系的学习实践活动，制定了《乌鲁木齐外国语学校第十二中学关于学习实践科学发展观活动的方案》，并利用会议、橱窗、板报、校刊、校园网等多种形式，宣传科学发展观的科学内涵和根本要求，动员广大党员干部积极投身到开展科学发展观学习实践活动中来，使全校上下形成了学习实践科学发展观的良好氛围。
二、深入学习，认真调研，积极破解影响系科学发展的难题
在学习实践活动中，学校领导班子带头，以年级为单位，集中组织党员干部认真学习、深刻剖析，通过集中学习与个人自学相结合、学习讲话精神与联系实际研讨相结合的方式，全面准确地把握以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观的深刻内涵和基本要求。通过学习，广大党员干部落实科学发展观的自觉性、坚定性明显增强，并都写出了内容深刻的心得体会，领导班子成员还写出了个人剖析材料。
在深入学习的基础上，我们充分发动广大教师，通过召开座谈会、发放征求意见表等形式，开展调查研究，广泛征求教师关于影响系科学发展的意见和建议，收到有价值的建议意见十余条。
随后，系领导班子认真梳理征求到的意见和建议，召开专题民主生活会，认真分析、检查在思想观念、工作思路、制度措施、工作成效等方面存在的不符合、不适应科学发展要求的突出问题，并据此提出了明确、具体的整改措施。
通过学习、调研、查摆，我们的办学思路更加清晰，目标更加明确，工作标准更高，领导班子和干部队伍在思想观念、精神状态和工作作风方面都有明显的提升，工作的责任心和紧迫感进一步增强，并牢固树立了为实现科学发展做贡献、为广大师生办实事办好事的决心和信心。
三、努力实践，科学发展，各项工作成效显著
有了科学发展的理念，有了符合科学发展的制度措施，有了广大师生积极落实科学发展观的积极性和扎实、勤奋的工作作风，我校的各项工作都取得了突出的成绩：
(一)、扎实开展学习实践科学发展观和意识形态领域、反渗透活动，继续抓紧抓好干部、党员、教师三支队伍建设。
（二）、德育工作不断创新
本学年学校德育工作继续遵循“巩固成熟点，解决重点、难点，开发新起点”的原则，不断探索和创新，主要开展了以下几方面的工作：
1、迎接自治区级德育达标校的复验，对我校的德育工作进行了全面的检查，对我校自20*年取得自治区级德育达标校以来在德育方面所做的工作给与了充分肯定。
2、注重提升班主任队伍的整体素质。学校根据具体情况，按照新的《班主任管理办法、费用发放办法》，通过班主任培训、新老班主任座谈交流等形式，提高班主任队伍的素质。
3、进一步提高“素质教育周活动周”的教育水平和增强其辐射功能。
4、加强对学生会工作的指导、管理，进一步发挥学生的主动性，增强学生会对学校的管理的有效性。
5、以各种丰富多彩的形式拓宽德育渠道。
（三）、进一步提升教育教学质量。
学校坚持“以学生的发展为本”的办学宗旨，紧紧围绕落实学校的人才培养目标，积极推行教育改革，加强教学常规管理，不断提升教育教学质量。
（四）、加强考核及常规管理，迎接新课改，进一步完善教研教改制度。
（五）、重视精神文明建设和综合治理工作，积极创建文明、和谐、安全的校园环境。
（六）、依法治校、依法执教。
（七）、学校重视工会工作，充分发挥了团委工会作用，初步形成了校园管理网络，党政工团齐抓共管。
（八）、校园环境、办学条件进一步改善
（九）进一步加强外语特色教育教学工作，拓展特色教育的新渠道。
学习实践科学发展观活动开展以来，按照市委和县委的安排部署，我和大家一样，积极置身于学习实践活动中，开展了多种形式的学习活动，深刻领会了科学发展观的科学内涵、精神实质和根本要求。围绕县委确定的重点课题，深入到乡村、企业开展调查研究，撰写了调研报告。在此基础上，我们通过组织召开征求意见座谈会、发放征求意见卡等形式，征求了各方面的意见建议，并进行了梳理反馈。大家对照反馈意见，分别撰写了发言提纲，认真查找了班子和个人工作中存在的不适应、不符合科学发展观的现实问题，初步明确了努力方向。
今天，市纪委、市委组织部和市委指导检查组的领导来参加我们的民主生活会，进行具体指导，值此，我代表县委常委会全体同志表示热烈的欢迎和衷心的感谢！
下面，我结合工作实际，简要地谈一下班子和自身存在的问题和不足以及今后的努力方向。不妥之处，敬请各位领导和同志们批评指正。
一是在解放思想方面。解放思想不够是制约内陆地区加快发展的最主要因素，也是当前我们贯彻落实科学发展观必须解决的首要问题。来××工作不久，我感觉到我们在这方面也存在很大差距。因此，不论是担任政府县长，还是主持县委全面工作，始终坚持把更新发展理念作为班子思想政治建设的重要内容。几年来，先后组织县四大班子领导、县直部门和乡镇主要领导赴包头、鄂尔多斯、河北、浙江、山东等地进行学习考察。本人也于去年在浙江台州三门县挂职锻炼3个月。同时，还依托县委党校，定期轮训领导干部。积极开展解放思想大讨论活动。总之，通过一系列积极有效的措施，广大干部的思想获得了较大解放，精神面貌有了新的改观。比如我们赴外考察学习之后，去年确定了以建设现代农业综合示范园区为载体，加快现代农业建设的思路，经过认真实施，效果不错。目前，园区内的设施农业初具规模，已培育建设起1062个蔬菜大棚，有效带动了特色化基地的兴起，促进了规模化、集约化经营，实现了农民稳定增收。这项工作已经走在了全市乃至全省区县前列，是我们解放思想的成功实践。当然这只是我们在解放思想中迈出的一小步，总体感觉，步子迈得还不大，思想解放的还不够彻底。具体讲，一是不敢解放思想，二是不会解放思想。“不敢”表现是畏首畏尾，缺少敢闯敢冒的勇气，害怕触犯政策、越了红线、摘了“乌纱”，工作四平八稳、因循守旧、没有突破。“不会”表现为工作被动，缺乏不断创新的意识，平时两眼向上、两手向上，只懂得向上级要政策、要资金，给大钱办大事、给小钱办小事、不给钱不干事，主动创造条件、抢抓机遇、加快发展想得不深、抓得不紧、做得不多。在这一点，我们与沿海发达地区相比，最大的不同就是，人家政策之外是机遇，咱们政策之外是。这种理念上的差距是我们共同的不足，这与我这个班长表率作用发挥不够关系很大。今后，要引起重视，加大力度，争取短期内在解放思想上有大的突破，以思想的大解放带动经济的大发展。
二是在促进发展方面。促进发展是深入学习科学发展观的根本任务。××县是山西北部重要的能源工业基地，长期以来畸重畸轻的产业结构始终是实现经济可持续发展的障碍和难题。说实话，来××工作，自己想在这方面有所建树，想在自己主持工作期间，进一步开创转型发展、安全发展、和谐发展的新局面。这几年，经过全县上下的努力，我县的经济始终保持了又好又快的发展态势，成绩有目共睹，也是令人欣慰的。特别是2008年我们在国际金融危机愈演愈烈，经济下行压力加大的形势下，主要经济指标仍然保持了两位数增长，这是很不容易的。预计全年完成全县地区生产总值87亿元，同比增长15.5%；财政总收入17.9亿元，同比增长35.1%；一般预算收入5.3亿元，同比增长22.3%；城镇居民人均可支配收入14000元，同比增长18.3%；农民人均纯收入6503元，同比增长16.5%。在肯定成绩的同时，我们还要认识到，从数字上看，我们的经济运行质量和效益是不错的，但深入分析和研究，存在的问题仍很突出，危机十分严重。比如去年第三季度，我县煤炭行业受金融危机的影响，发运量至少减少270万吨，直接影响财政收入1.2亿元，导致全县经济增长速度明显放缓。这从另一种角度上也说明了，目前我县的产业结构仍然比较单一，煤炭“一柱擎天”的格局还没有根本改变。在这一点上，我想大家的认识比我深刻。我们经常说县域经济以煤炭、电力、陶瓷、化工、建材、乳品、制药、旅游支柱产业为主，实际上除煤炭之外，其它产业对税收的贡献率不足30%，远远称不上支柱产业。这个问题反映了我们调整产业结构思路不够清晰，方法不够灵活，措施不够得力。下一步我们要明确一下，就是要通过招商引资，做大做强其它产业。比如制药行业，通过引进同星、山西诺成两大企业就奠定了良好基础，形成了强劲发展势头。今后要按照这种思路，坚定不移、坚持不懈地抓好调产，力争有大的突破和进展。
三是在关注民生方面。改善和保障民生是科学发展观以人为本这一核心的实践体现。在这方面我们每年都投入大量资金用于解决民生问题。从2003年起，每年坚持为人民群众办好十件实事，六年来共为人民群众办了60件实事，解决了一大批与人民群众生产生活息息相关的热点、难点问题。同时，扎实推进了五大惠民工程，使人民群众最大程度地共享了改革发展成果。2008年全县高考二本以上达线人数1849人，达线人数连续17年保持全市第一。农村新型合作医疗参合农民达到15.39万人，参合率达到87.6%。人口自然增长率控制在了4.9‰以内。城镇登记失业率控制在1.5%以内。城市低保覆盖10667人，农村低保覆盖12425人，16342名农村65岁以上居民领取了最低生活补贴。各类社会保险基金滚存结余1.24亿元。各项社会事业虽然得到了全面发展。但是有些方面的问题还不容忽视。比如在教育方面，我县虽然是三晋教育强县，但在协调公办、民办教育发展上还应下大力气，如果不加以正确引导，极有可能导致公办学校全部，到时候教育普惠群众就必然成为一句空话，办人民满意的教育将成为一个难题。对于这些问题，我们必须高度重视，采取措施，尽快扭转。
四是在廉洁自律方面。实实在在的讲，自己在这一点上，感觉没什么大问题，基本做到了慎权慎欲，自警自律。不管是当县长的几年里，还是任县委书记后，处理问题始终出以公心，严格按党的组织原则和政策办事，认真贯彻落实上级关于领导干部廉洁自律的有关规定。自己的住房、工作用车都没有超标，符合国家有关规定。对自己的配偶、子女和身边工作人员也是严要求、勤教育，从来没有利用自己的权利和影响接受宴请、礼金、礼品。但喝公家酒、吃公家饭、抽公家烟是有的，逢年过节有人送礼，基本上是拒绝的，有时碍于情面，对送来两条烟或三瓶酒，也就收下了。在落实责任制和反腐败工作上，自己觉得基本尽到了第一责任人的责任，对同志们该要求的都要求了，该约束的也约束了。整个班子在这方面做的不错，近年来没有任何领导发生不廉洁的问题。特别是5.12××汶川大地震以及南方冰雪灾害中，大家身先士卒，做好表率，慷慨解囊，以实际行动影响和带动了广大干部。在去年缴纳特殊党费中，我县特殊党费缴纳总数位居全市之首。反映了我们班子是廉洁的、团结的集体。但感觉对大家的要求，离一个“严”字还有一定的差距。需要今后在这方面进一步加大力度、从严治党，树立更好的形象。
针对自己工作、学习、廉政等方面存在的问题和不足，按照学习实践科学发展观活动的具体要求，今后需要在以下几个方面加以努力。
一要提高思想政治素质。认真学习党的十七大、十七届三中全会、纪念改革开放30周年大会有关精神，尽量抽出时间强化理论学习，做到理解深、把握准，自觉地以科学发展观为指导，进一步增强政治敏锐性，增强处理复杂问题的能力和本领，提高驾驭全局的能力。同时团结带领班子每一位成员大胆创新，奋发进取，互帮互助，形成团结坚强的领导集体。
二要促进经济又好又快发展。要紧紧围绕撤县建市这一奋斗目标，着力推进工业化、城市化、农业现代化。在农业现代化上，要不断加强专业市场、龙头企业、特色基地“三项建设”，实施丰产增收、园区带动、规模健康养殖、农机示范推广、强基固本和服务体系创新“六大工程”，全面推进现代农业建设水平。在调整产业结构上，继续坚持“稳一产、强二产、上三产”的思路，以科技创新为动力，以循环延伸为突破口，推进支柱产业多元化，使县域经济由能源依赖型向创新驱动型过渡。在城市建设上，年内要实施城建十大工程，进一步完善城市基础设施，不断拓展城市空间，持续提升城市品位，推动“两宜”建设向更高水平迈进。
一、学习和实践科学发展观方面的体会
科学发展观的基本要求是坚持以人为本，全面发展，协调发展，可持续发展。就我县而言，实践科学发展观就是运用科学发展观来指导各项工作，就是要努力实现转型发展、安全发展、和谐发展、全面发展，就是要加快撤县设市建设步伐，就是要把我县早日建设成为经济发展、环境优美、文化繁荣、社会和谐的幸福之城、明珠之城，更好地实现和维护人民的根本利益。
二、自身建设中存在的主要问题
落实科学发展观，加强自身建设是关键。自身建设是落实科学发展观的组织保证。回顾自己的工作和思想方面，发现在以下方面有所欠缺：
1、理论学习不够深入
平时，我虽然比较注重对新理论、新知识的学习与钻研，但学习还不够深入、不够透彻。尤其对政治理论的学习缺乏主动性和刻苦钻研精神，只是读读写写就算是学习了，对所学内容的理论内涵没有进行深入思考和研究。一方面，工作忙的时候就只忙工作，顾不上学习，缺乏挤劲和钻劲；另一方面，采用了实用主义的态度，对本职工作有指导作用的就学，指导性差一点的就不太认真去学。特别是还没有真正从理论体系上去把握和运用。
2、开拓创新意识不足
在实践能力方面自己感觉自身的知识储备与履行岗位职责的要求还有差距，对目前分管领域的业务知识掌握得不够，缺乏实践经验和理论知识。工作中求稳怕错的思想比较严重，缺乏开拓创新。
3、工作作风不够扎实
坐在办公室时间多，深入基层调查研究不足，对基层的情况还熟悉不够。对一些工作或问题往往是以听汇报为主，只是了解表面，没能静下心来，深入研究探讨。把大量的时间和精力投放在事务性工作、各种会议以及工作应酬沟通上。
4、学以致用比较欠缺
平时，我比较注重导入先进的、科学的管理知识与理念、方法，但是效果并不是太理想。因为，我们所处的是一个县城，人们的思想观念还比较陈旧，转变需要一个过程，对先进科学的认知道路还很漫长。
三、自身建设方面的改进方向
1、强化理论学习，增强科学发展能力
既学理论知识又学专业技术知识，用丰富的文化知识改善结构，提高素养，用科学的理论武装头脑，提高修养，树立科学的发展观、和谐观、创新观、荣辱观、能力观、权力观，努力掌握这些内涵和要求，学以致用，更好的指导实践。
2、强化作风建设，提高执政能力
在工作中，下得去，蹲得住，多深入基层调查研究，为工作开展提供科学、客观的第一手材料。真正做到真抓实干，埋头苦干，多办顺应民意，为民谋利的实事，让发展成果惠及百姓，营造加快发展的氛围。
3、强化科学决策，谋求发展的合力
使各项决策建立在科学、民主的基础之上。进一步健全和完善分管部门领导干部重大事项报告制度。使工作开展紧紧围绕县委、县政府的工作重点，以及老百姓关心的热点、难点问题，雷厉风行抓落实，集中力量求突破，上下形成谋求发展的合力。
4、强化廉洁从政，树立发展的正气
全面落实科学发展观，坚定不移地走科学发展之路，把**建成科学发展示范区，创造**科学发展的新经验，是当前我们肩负的光荣而重大的历史使命，这也为**学院的发展又提供了新的发展机遇与挑战。自活动开展以来，信息工程系领导班子认真部署，积极谋划，使学习实践科学发展观活动开展得扎实有效，推动了全系各项工作的全面、协调、可持续发展。他们的主要做法是：
一、领导重视，统筹安排，营造良好的学习实践科学发展观的氛围
为全面落实市委、市教育党委的要求，贯彻学院“在广大党员干部中开展科学发展观学习教育活动的实施意见”，信息工程系本着把学习提高贯彻始终、把解决实际问题贯彻始终、把走群众路线贯彻始终、把领导干部带头贯彻始终、确保教学活动与日常工作两不误两促进的原则，对学习实践活动进行了认真研究部署，成立了以总支书记为组长，主任、副主任为副组长，总支委员、各党支部书记为成员的科学发展观学习实践活动领导小组，统筹安排全系的学习实践活动，制定了《信息工程系关于学习实践科学发展观活动的方案》，并利用会议、橱窗、板报等多种形式，宣传科学发展观的科学内涵和根本要求，动员广大党员干部积极投身到开展科学发展观学习实践活动中来，使全系上下形成了学习实践科学发展观的良好氛围。
二、深入学习，认真调研，积极破解影响系科学发展的难题
在学习实践活动中，信息工程系领导班子带头，以支部为单位，集中组织党员干部认真学习、深刻剖析，通过集中学习与个人自学相结合、学习讲话精神与联系实际研讨相结合的方式，全面准确地把握以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观的深刻内涵和基本要求。通过学习，使广大党员干部落实科学发展观的自觉性、坚定性明显增强，并都写出了内容深刻的心得体会，领导班子成员还写出了个人剖析材料。
在深入学习的基础上，他们充分发动广大师生，通过召开师生座谈会、发放征求意见表、公开电子邮箱、深入学生班级宿舍等形式，开展调查研究，广泛征求师生关于影响系科学发展的意见和建议，发放征求意见表近百份，收到有价值的建议意见十余条；同时他们还结合 “抓住新机遇、谋划新思路、实现新跨越”献计献策活动，为学校及**市的发展献计献策，其中为学校献计献策18条，为市里献计10条，并有两条建议被学校评为“优秀建议”。
随后，系领导班子认真梳理征求到的意见和建议，召开专题民主生活会，认真分析、检查在思想观念、工作思路、制度措施、工作成效等方面存在的不符合、不适应科学发展要求的突出问题，并据此提出了明确、具体的整改措施。
通过学习、调研、查摆，信息工程系的办学思路更加清晰，目标更加明确，工作标准更高，领导班子和干部队伍在思想观念、精神状态和工作作风方面都有明显的提升，工作的责任心和紧迫感进一步增强，并牢固树立了为实现科学发展做贡献、为广大师生办实事办好事的决心和信心。
三、 努力实践，科学发展，各项工作成效显著
有了科学发展的理念，有了符合科学发展的制度措施，有了广大师生积极落实科学发展观的积极性和扎实、勤奋的工作作风，信息工程系的各项工作都取得了突出的成绩：
1．积极申报《河北省高等学校教学团队建设项目》、《**学院重点建设专业项目》和《**学院重点建设实验教学中心》，其中“电气工程及其自动化”专业经过专家的认真评审，成为了**学院的首批重点建设专业，我系“电工电子实验教学中心”成为我院首批重点建设实验教学中心，并再次基础上于20xx年6月底申报了省级“实验教学示范中心”。
2．为更好地满足社会发展对人才的需求，申报了“楼宇智能化工程技术”专科专业，今年开始招生。
3．《自动控制原理》和《数字电子技术》两门课程成为学院重点建设课程。
4．姚明林老师课件作品《eda技术的教学研究与教学实验系统的开发》获20xx河北省多媒体课件大赛二等奖。
5．在20xx年9月的全国大学生电子设计竞赛中，该系有两组6名学生参赛。其中一组同学获得了全国大学生电子设计竞赛河北省赛区二等奖，为学院赢得了荣誉。
6．20xx暑期社会实践中，该系的省级课题《曹妃甸建设与科学发展示范区关系调查》和院级课题《宣传科学发展观 打造宜居靓城》，分别荣获**学院20xx年大学生暑期社会实践一等奖和三等奖。20xx年大学生创业设计大赛中，我系有1组学生获得省级三等奖。
7．在20xx年的科研工作中，两名老师申报的项目获得了市科技局的资助，3名老师的项目获得学院的资助；在学院教学成果奖的评定中，有1名老师的课题获教学成果二等奖，两名老师的课题获优秀实践教学成果三等奖；全系教师50余篇，其中核心论文15篇。
8．在20xx－20xx学年第二学期的期中教学检查中，在全院9个教学单位中位列第四名，受到奖励 。
9．年初，我国南方大部分地区遭受冰灾后，全系教师积极捐献衣物200余件，分别寄往了广西、浙江、湖北等多处重灾地区。3月开学初，系党总支又组织全系党员师生缴纳了“特殊党费”，为我系湖南籍同学购买了日常生活必需品,并同时送去了关怀和问候。5.12汶川大地震后，全系师生通过缴纳特殊党费、团费，举办抗震救灾暨欢送毕业生晚会，“心连心共抗地震灾害、手挽手连成一片爱海”签名等多种形式共计募集款项22209元，其中有8163元通过**慈善总会定向捐献给了北川中学，并颁发了证书。为此，信息工程系还被市教育系统评为“抗震救灾先进集体”。
关键词：教学改革；模块化；场景化；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）20-0065-02
新材料是国家三大支柱产业之一，材料学相关人才的培养也必须与时俱进，与产业对接，与国家重大战略需求对接。众所周知，材料学是研究物质结构、性能与应用之间关系的一门学科，材料结构与性能的检测都需要特定的研究方法。随着材料科学的不断发展，新材料逐渐趋于纳米化、智能化、复合化，对其结构和性能的研究越来越依赖于先进的材料检测手段。《现代材料分析方法》课程是关于材料结构和性能表征方法的一门课程，主要讲述材料微观结构、形貌、成分、物理性质的检测和表征方法，讲述相关的大型仪器设备，如X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等的工作原理、样品适用范围、数据处理与分析等，作为一门材料学核心课程，它在整个材料学知识体系中有至关重要的作用，理工科院校的材料科学与工程专业基本都开设了该课程。与材料学其他基础课程，如《材料科学基础》、《材料结构与性能》等相比，该课程实践性更强，各章节之间的内在联系不够密切，教学重点和难易程度不易把握，经过几年教学方法的探索以及教学实践，总结出如下的教学改革方案。
一、模块化教学内容
改变传统的章节式教学方式，采取模块化教学方式。按材料分析所涉及的不同类别，将课程教学内容分为四大部分：（1）显微分析部分，主要是运用显微分析手段来检测材料内部和表面的形貌特征。所涉及的大型仪器包括光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等。（2）结构分析部分，主要是分析材料的微观晶体结构、晶格参数、缺陷、分子结构等，仪器包括X射线衍射、电子衍射、拉曼光谱、红外光谱等。（3）成分分析部分，含定性和定量成分检测，包括电子能谱、X射线光电子能谱、俄歇电子能谱等。（4）性能分析部分，包括热分析、光学性质分析、电学性质分析、磁学性质分析等。这样做首先可以让学生对整个课程体系有清晰的了解；其次便于学生比较和运用各种分析手段以解决实际问题。比如遇到成分分析的问题，学生便可快速搜索已学过的成分分析模块具体有哪些手段，比较几种分析手段的优缺点，确定最适合的成分分析方式。这几大模块内容并非完全孤立，而是有一定的交叉。比如电子能谱、电子衍射和电子显微镜都是利用高能电子束与材料的相互作用所得到的信息，可分别用来进行成分分析、结构分析和形貌分析。一种材料微观结构的确定要综合结合其形貌特征、成分特征与其显微图像，才能获得完整的信息。在教学过程中对这些交叉内容向学生不断渗透，使学生对材料的研究方法有整体的认知。
二、场景化教学方式
针对课程教学内容章节之间联系不够紧密的状况，以场景化教学方式串联各大模块的教学内容。以科研反哺教学，老师结合自己的科研工作，在课堂中穿插提出各种材料分析相关的实际问题，让学生运用所学知识提出相应的研究方法，培养学生解决实际问题的能力，同时也可使课程几大内容模块之间很好地结合起来。在上课时我曾提出某企业中实际遇到的技术难题，即锂离子电池负极石墨材料的表面包覆问题，他们迫切需要得出该企业的石墨表面涂覆材料和国外龙头企业的涂层之间有什么区别，为什么会导致充放电性能的差别。我启发学生去思考如何运用所学知识解决这一实际问题，学生表现出极大的兴趣，他们提出要综合结合石墨颗粒形貌表征、成分分析、拉曼光谱分析等手段来进行分析，虽然他们所提出的样品表征方案不尽全面，但针对这一问题，学生有广泛的参与度，达到了很好的教学效果。再如课程结束后，我会拿一些实验室的样品，告诉学生一些基本描述，让学生制定一套方案来检测样品的结构、形貌、成分以及物理性质，这样可以让学生综合运用所学的知识来对一个材料来进行分析。场景化的教学还包括与学生所学的其他课程之间的互动，比如针对《材料科学基础》一门课所讲述的不同晶体结构，可以让学生去思考这些不同的晶体结构如何用实验手段加以区分，其X射线衍射峰会有什么区别。毫无疑问，场景化的教学对于《现代材料分析方法》这门实践性强的课程有重要的意义。
三、虚拟仪器教学软件和多媒体动画辅助
虚拟仪器教学软件对于教会学生如何分析处理数据有重要的作用。对于透射电镜、X射线衍射仪等大型设备，让每个本科生亲自操作做实验几乎不可能，课内实验几乎都以观摩为主。虚拟仪器教学软件以在仪器本身所附带的软件的基础上，针对某一种分析仪器，让学生通过软件选择所需要设定的参数，模拟测试过程，输出测试结果，然后通过软件对测试结果进行分析，这对学生深入理解实验过程、分析实验数据会有很好的帮助。如学生可以学会如何通过Jadd软件来标注X射线的衍射峰。我的学生作为一个大学生科技创新项目，开发了一套拉曼光谱的虚拟仪器教学软件，在课堂上使用后收到了很好的教学效果。多媒体动画主要是模拟仪器的基本工作原理，借助于动画让学生对某一种仪器的工作原理有更深入的理解。如在X射线衍射部分，可以通过动画让学生理解布拉格衍射发生的条件；原子力显微镜部分，通过动画可以让学生清晰地理解接触模式、轻敲模式等。动画和文字相结合的描述使学生同时有感性认识和理论知识，要有机结合，有时一个简单的动画胜过一堆的文字描述。
四、实践教学强化
【关键词】材料现代分析方法；双语教学；教学实践
随着世界全球化的步伐越来越快， 我们国家正快速走出去， 与世界上其他国家开始深入的交流、融合和互通。因此，对人才的培养要求也越来越高，从过去单一的生活英语语言学习，发展成为专业知识的英语语言的交流。因此，各行各业双语人才的需求程度迅速提高。《材料现代分析方法》作为材料专业的本科生和研究生开设的专业基础课，其双语教学也变得非常重要。教育部要求各高校积极推动使用英语进行公共课和专业课的双语教学，特别是在新材料、网络技术、生物技术等国家发展急需的专业领域开展双语教学[1-2]。为了培养适应经济社会发展的材料学专业的高级人才，我们对该专业《材料现代分析方法》课程实施了双语教学，思考了教学过程中遇到的影响教学效果的关键因素，并提出了相应的改进措施。
1 影响《材料现代分析方法》课程双语教学质量的关键因素
双语教学是在教学的过程中，采用中文和英语同时教学，并尽可能的使用英语交流，在学习专业知识的同时，掌握该专业的专业术语，能够阅读本专业方向上的英语文献。由于专业词汇通常比较复杂，而且乏味，加之学生对英语学习本来就比较厌倦，因此，提高学生学习的主动性，加强和学生的交流和互动就显得非常重要。在《材料现代分析方法》课程双语教学的实践过程中，教材的选择、授课老师的专业知识和英语表达能力、学生的英语水平三方面直接影响了双语教学的质量。
1.1 教材的选择
在双语教学的教材的选择上，可以采用原版的英文教材，也可以采用中文译本。两种方法各有利弊。选择原版的英文教材，保持了教材的原汁原味，知识点全面，内容完整，而且系统性强，但要求学生有较高的英语阅读能力，教学难点较大。中文译本教材以选用原版教材为母版，在原文基础上配以中文翻译，学生理解起来，相对比较容易，但不利于培养学生的英文思维能力，但在初期的教学实践过程中，选用译本也不失为一种好的选择，有利于教师把握教材的难度，对症下药。因此，我们在初期的教学实践过程中，选用了科学出版社出版的刘东平等翻译的《材料分析技术》作为主要教材。该书是英文原著《Materials Characterization Techniques》的中文译本，该译本具有较强的系统性，能够很好的满足双语教学的基本要求[3]。
1.2 授课教师的专业知识水平和英文表达能力
对于双语教学来讲，授课教师必须是“双语型人才”，不仅要求具备较高的专业知识水平，而且还要求教师具有良好的英语基础。对于双语教学的高校教师来讲，大部分教师都具有海外学习和工作的经历，满足这一条件都不成问题，但光这个还不行，还要结合学生的实际情况来授课，让学生能够跟上老师的节奏。
1.3 学生的英语水平
对于双语课程的学习，学生也必须具备一定的英语水平，至少基本的英语语法知识是必须掌握的。我们在主讲《材料现代分析方法》课程双语教的过程中，要重点帮扶英语基础差的学术，让他们在学习的过程中，不仅可以提高专业基础知识，还可以提高自己的英语交流的水平，提高他们学习的积极性。英语基础不好的学生，课堂上往往很难听懂老师的授课内容，跟不上教学进度，时间长了，容易对双语教学产生厌倦感，学习积极性不高。因此对这些学生进行心理辅导，情感教育显得非常重要。
2 《材料现代分析方法》课程双语教学方法与手段
2.1 采用多媒体教学与传统板书相结合
多媒体教学能够快速、生动的传递信息，但播放速度快，学生很难把握重点。因此单纯的多媒体教学是不够的。在遇到重点、难点的时候，教师要停下来板书，重点讲解，让学生能够把握这些难点。
2.2 翻转课堂与教师点评相结合
在学习完一个章节后，要对这个章节的分析方法进行总结。因此在教学的过程中，要求学生查阅最新的研究文献，分析文献中的研究方法，重点认识这种分析方法在科学研究中如何使用的。让学生分组讨论，然后每个组挑选一名学生在课堂上讲解，其他学生提问，老师作最后的点评。这样不仅发挥了学生的主观能动性[4]，而且使课堂变得活跃生动。
2.3 根据双语教学的特殊性，制定科学的考核方式
双语教学的考核不应拘泥于期末考试，重点应该放在平时的课题表现和作业的考核上。在课堂上积极的倡导采用英语回答问题，对于知识点可以采用分数奖励的方法来进行考核，提高学生学习的积极性。对于作业的布置，也应该要求没有统一的标准答案，这样不能避免学生之间的抄袭，而且可以非常清晰的分辨出那些学生的成绩优秀，那些学生相对落后，对于落后的要激励他们，实在不行的可以降低分数等级。
3 总结
通过《材料现代分析方法》课程双语教学的探讨与改革， 不仅提高了教师与学生的专业知识水平及英语表达能力，而且拉近了教师和学生之间的距离，培养的学生学习的主观能动性。实践后，《材料现代分析方法》双语教学的课堂教学质量得到提高，获得学生的好评。
【参考文献】
[1]孙友谊，时华，白培康，等.中国校外教育，2011，3（2）：107.
[2]邵丹.高校双语教学的困惑与思考[J].教研教改，2009（7）：34-35.
[3]杨瑞嵩.《材料现代分析方法》双语教学初探[J].山东化工，2015，44（17）：155.
本文从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为，提出细观约束变位模型以解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能。通过将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算可以有效地描述受拉纤维混凝土的受力过程。给出拉拔力与裂纹张开位移及纤维倾斜角的函数关系，所绘制的圆直纤维混凝土σ-ω曲线与试验结果有较好的一致性。
【关键词】 纤维混凝土；裂纹张开位移；拉拔力；变位约束细观模型
Micromechanic Solution of Variable Engagement Model For Inclined Crack-Bridging Fiber Reinforced Concrete Under Uniaxial Tension
Zhang Shu-feng
(Guilin building design and research instituteGuilinGuangxi541000)
【Abstract】In this paper, a model named the Micromechanical Variable Engagement Model is developed to describe the behaviour of randomly orientated discontinuous fibre reinforced composites subject to uniaxial tension. The model is developed by integrating the behaviour of single, randomly oriented, fibres over 3D space and is capable of describing the peak and post-peak response of fibre-cement-based composites in tension. The functional relationship of pullout force, total consumed energy, COD and inclined angle is demonstrated. The analytical results show that the model can preliminarily simulate the elastic pullout behaviour of inclined steel crack-bridging fiber.
【Key words】Fiber reinforced concrete；Crack opening displacement；Pullout load；Micromechanical variable engagement model
纤维增强水泥基复合材料在土木工程建筑、交通运输、国防工程等领域有着广泛的应用背景。由于县委的加入，改变了基体内部局域应力场的分布，可以改善基体材料的某些性能。因此，了解细观尺度纤维与基体的相互作用机制，对于复合材料性能的设计和优化有重要的意义。目前，关于细观尺度的研究主要集中于描述纤维体拔出基体过程的脱粘、滑动以及摩擦作用模型的建立。使用离散的延性纤维增强混凝土类脆性材料一直是水泥基复合材料的重要研究课题。在短纤维增强复合材料中，纤维随机分散在基体材料中，它们与材料制备以及加载过程中产生的裂纹面有一定的角度，因此讨论倾斜纤维的桥联作用有一定的实用意义。
混凝土的抗拉强度可通过合理分布纤维得到提高。混凝土基体抗拉强度的降低主要是由于内部微裂纹、孔洞等细观固体缺陷的扩展产生。Romualdi［1］推测如这些细观固体缺陷受到约束，则裂纹扩展可被延缓并且材料抗拉强度得到提高。此外，纤维的存在也可提高混凝土的疲劳性能，延性、硬度、耐久性和吸收的能量从而提高其使用寿命。Visalvanich［2］针对随机分布的钢纤维增强砂浆考虑界面摩擦以及纤维的完全拔出建立了半经验模型。俞家欢［3］发现钢纤维与水泥基复合材料的结合力主要是机械力，因此锚固比粘结作用更大，纤维的平均拉力与通过断裂面的纤维数量无关，该结论与Naaman［4］相矛盾。Naaman［4］证实对于拉拔试验中倾斜或平行于外加应力的钢纤维，增强效果与穿越裂纹面的纤维数量成反比，与纤维方向关系不大。Pinchin［5］通过试验证实纤维周边致密的混凝土可有效地提高机械结合力从而增加拉拔力，而拉拔力的大小与纤维――基体间的错配有关。这种错配定义为纤维半径和混凝土收缩孔径的差值。Burakiewicz ［6］提出荷载――张开位移曲线的形状取决于纤维类型，端钩纤维比其余纤维（刻痕或光滑）的结合强度离散性要小，端钩、刻痕纤维拉拔过程中比光滑纤维需要更多的能量。界面结合强度取决于拉拔过程的加载速率，和纤维取向无关。刘文彦［7］研究纤维直径、基体性能和纤维埋入端长度对拉拔性能的影响，证实界面平均结合强度与埋入长度成反比，是纤维直径的增函数，基体强度与纤维拉拔强度无关，界面摩擦结合强度与基体抗压强度无关。
目前纤维――基体界面力学增强机理仍未有统一结论，混凝土与纤维组合方式的多样性使得建立通用的细观模型并不实际。然而工程上需要一种简单并准确的模型以描述受拉纤维混凝土的断裂模式，本文给出的变位约束细观模型可有效地解决这一问题。
1. 变位约束细观模型
如基体裂纹被许多弱结合力的纤维桥接，则裂纹的扩张被有效阻止，这是由于纤维脱粘、界面结合力的克服以及倾斜纤维的变形都需要吸收能量。图1显示ω=0时纤维内部作用力可忽略不计。随ω增加，断裂区域的纤维将产生变形。
对变位约束细观模型，有如下假定：
(1)纤维增强复合材料的整体性能可通过单根纤维在裂纹面上的性能进行空间求和而得到；
(2)纤维的几何中心在空间中均匀分布，所有纤维在任意方向的分布概率相等；
(3)所有纤维均从较短埋入端拔出，较长端纤维在基体中保持固定不动；
(4)纤维的弹性变形相对于滑移忽略不计；
(5)纤维弯曲刚度足够小以至于纤维弯曲过程中所吸收的能量忽略不计。
1.1拔出力与纤维倾角。
对锚固纤维，界面脱粘后纤维与基体间会产生滑移，并且ω＞滑移量。定义纤维有效约束时刻的COD为ωe，考虑θ=0时，并且θ=π/2时ωe无穷大。
图1纤维桥接裂纹示意图 (a)起裂前 (b)起裂后
选取连续函数ωe=αtanθ(1)
其中α为非连续纤维有效系数，与纤维方向和平均拔出长度有关。根据Banthia［8］试验，对端钩纤维有α=1.25。
对于变位约束细观模型，定义单根纤维承受拉力分别为：
Pf=0： ω＜ωe和＞la时
Pf=πdfτb(la-ω)： ωe＜ω≤la时 (2)
其中df为纤维直径，la为纤维埋入端初始长度，τb为开裂并滑移后纤维剩余埋入部分的平均剪应力，取为常数。
1.2约束角。
定义θcrit为临界约束角。在纤维倾角θ≤θcrit时纤维承受拉力，而θ>θcrit时纤维不承受拉力。由方程(1)可得：
θcrit=tan-1(ω/α)(3)
在给定裂纹张开位移ω下，随α增加θcrit减小。考虑纤维最大滑移ω=lf/2发生时极限角为
θlim=tan-1(lf/2α)(4)
在θ≥θlim时不仅纤维失去增强作用，而且还会因纤维――基体间薄弱界面的影响，使水泥基复合材料抗拉强度降低。
2. 三维随机分布纤维增强混凝土的整体方向因子与断裂能
对于三维随机分布纤维增强混凝土，Aveston［9］证明通过单位面积的纤维数量为pf/2，其中Pf为纤维体积率。对长度lf，直径df从较短埋入端拉出并通过裂纹面的纤维，Marti［10］证明在ω=0时，纤维平均埋入长度为lf/4，并且随着ω的增加，结合纤维的数量将减少。 改写(2)式为
Pf=kπdfτblf/2(5)
其中k为局部方向因子，有：
k=0， ω＜ωe 和 ω＞la时（6a）
k=2(la-ω)/lf， ωe ＜ω≤la时 (6b)
将方程(5)对单位面积进行积分可得拉应力：
σ=KfKdαfρfτb(7)
其中αf=lf/df为纤维长径比，Kf为整体方向因子，Kd为反映相邻纤维拔出时结合效率损失的损伤因子。随纤维体积率的增加Kd将减少，并且纤维成团缠绕在一起也会降低其增强效应，可知Kd为纤维数量、类型、基体强度以及COD的函数。对于工程上常用的纤维混凝土，如不存在纤维缠绕现象时，可近似选取Kd=1。
Kf可通过概率统计由纤维分布区域的形状得到。假设基体起裂时纤维仍有效约束，则
Kf=0.5(1-2ω/lf)2。
采用变位约束细观模型可得：Kf=1NΣNi=1ki(8)
其中N为穿过单位面积的纤维数量，Ki为第i根纤维的局部方向因子。将其代入方程(3)可得
Kf=limN∞1N{Σθerit0k(ω)+Σπ/2θeritk(ω)}=limN∞1N{Σθerit0k(ω)}(9)
假定随机分布穿过裂纹的每根纤维较短埋入部分的长度都在0和lf/2之间，则所有受约束纤维局部方向因子的平均值为
kave =12-ωlf(10)
假设粘结的纤维比例与ω成减函数的关系，并有
Kf=2θeritkaveπ•1-2ωlf(11)
其中方程(11)括号中代数项为在给定张开位移ω下未从基体中拉的纤维比例。将式(3)和(10)代入(11)式，有：
Kf=tan-1(ω/α)π1-2ωlf(12)
当α0时，Kf值趋近于Marti［10］的数值解。图2中针对纤维长度lf=60mm和不同的α值给出了Kf与2w/lf的函数关系。α=0.5时，Kf的峰值在2ω/lf=0.074时得到。
图2时整体方向因子――张开位移曲线
纤维断裂能可通过式(7)在ω∈［0，lf/2］区间积分得到，此时
GF=∫lf /20σdω=Kdρfτbαf6π［M+N］(13a)
这里
M=θlimlf-3θlimlfctg2(θlim)(13b)
B=5α+2αln(cosθlim)(3-ctg2θlim)(13c)
其中(13)式为仅由纤维引起的断裂能。对钢纤维混凝土而言，基体的断裂能可忽略不计。但对玻璃、有机纤维增强混凝土则不然。假设拉拔过程中纤维并不断裂，则满足(14)式时方能成立(12)式。
lf＜lc=αf2σfuτb(14)
其中lc――临界纤维长度；σfu――纤维极限抗拉强度。
3. 应力――张开位移（σ-ω）模型
假设沿纤维长度剪应力均匀分布，由力平衡条件，任意方向的纤维满足(15)式时将发生断裂。 la≥df4σfuτb+ωe(15)
对给定ω，整体方向因子为
Kf=2π1lf/2-ω∫crit0∫la，critωk(la，θ)dladθ1-2ωlf(16)
其中la，crit为纤维能够发生断裂时的临界埋入长度，
la，crit=min(lc/2+ωe，lf/2)(17)
将(6)式代入(16)式得到：
Kf=4πl2f∫crit0{max(la，crit-ω，0)}2dθ(18)
其中θcrit由(3)式得到，方程(18)可通过数值积分求解。如lc＜lf则纤维不会断裂并且(18)式退化为(12)式。弯曲可减少纤维的轴向承载力，尤其对于延性较差的玻璃、碳纤维更是如此。而方程(14)和(15)中关于σfu的计算忽略纤维弯曲应力的影响。
4. 变位约束细观模型理论计算结果与试验验证
试验证实纤维类型，界面剪应力τb以及混凝土的单轴抗拉强度fct间存在联系。通过纤维拉拔试验可求出剪应力τb。对圆直型纤维增强混凝土，有τb=1.2fct。其中fct=0.33•fcm， fcm为圆柱形试件的平均抗压强度(MPa)。
对受拉基体，应力――张开位移之间有以下关系：σct θ=fcte-cω(19)
其中σct ――拉应力；ω――张开位移；c――衰减指数，对砼和砂浆分别有c=15和c=30。
4.1Barragán［11］进行了端钩钢纤维混凝土的单轴拉伸试验。5个完全相同的试件中，纤维长度lf=60mm,直径df=0.75 mm ，混凝土试件70天时抗压强度达到fcm=41MPa。纤维体积率为ρf=0.
45%，抗拉强度1000 MPa。圆柱形试件直径为150mm,表面刻槽15mm深。试验方案见图3。混凝土粗骨料最大粒径为12mm,水灰比0.57,砂灰比5.5。在变位约束细观模型中，混凝土抗拉强度为fct=0.33•fcm=2.1MPa，剪切力τb=5.3MPa，约束参数α= 0.2。
图4描述拉应力与张开位移ω的函数关系。阴影区为试验中5个试件的数据分布。尽管5个试件的试验过程和材料组成完全相同，但对于给定COD在开裂后应力值的误差仍可达30%,在ω达到2mm时，断裂能的变位约束细观模型的计算结果为1.62N/mm,而试验平均值为1.84N/mm,两者相差不大。
图3Barragán［11］ 试验装置及试件尺寸
图4Barragán［11］ 试验值和理论值比较
4.2Li［12］进行端钩钢纤维增强普通混凝土(fcm=52MPa)的单轴拉伸试验。纤维长度lf=30mm,直径df=0.5mm,抗拉强度σfu和弹性模量Es分别为1000MPa和200GPa，纤维体积率6%。混凝土基体成分为最大粒径10mm的粗骨料以及硅石灰，水灰比为0.45,试件的矩形截面尺寸为100mm×20mm,试验方案如图5所示，位移加载速率为0.004mm/min。混凝土基体抗拉强度为4.2 MPa，剪应力τb=10.5MPa ，由式(17)可知纤维临界长度lc=23.8mm，由此必有部分纤维发生断裂。采用式(18)计算整体方向系数Kf并选取约束参数α = 0.13。图6显示拉应力与张开位移ω的函数关系，可知VEM与试验结果吻合较好。
图5Li［12］拉拔试验装置及试件尺寸
图6Li［12］试验值和理论值比较
5. 结论
本文提出细观约束变位模型以解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能。该模型通过将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算可以有效地描述受拉纤维混凝土的受力过程。通过与研究者Lim［11］所进行的轴拉纤维混凝土试验的比较验证了该模型的准确性，所绘制的σ～ω曲线与试验结果吻合。证实该弹性模型可以较好模拟纤维的破坏机理，但将其扩展为弹塑性模型以模拟加载，屈服及卸载等过程仍需要更为深入的研究。
参考文献
［1］Romualdi, J.P., and Batson, G.B., 1963. "Behaviour of Reinforced Concrete Beams with Closely Spaced Reinforcement", Journal of the American Concrete Institute, Proceedings Vol. 60, No. 6, June, pp: 775-789.
［2］Visalvanich, K., and Naaman, A.E., 1983. "Fracture Model for Fibre Reinforced Concrete", ACI Journal, Vol. 80, No. 2, pp: 128-138.
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【摘要】目的：探讨三才配穴法联合乳痛安胶囊治疗乳腺增生病的临床效果。方法：将170例乳腺增生病患者随机分为观察组和对照组各85例，对照组采用乳痛安胶囊治疗，观察组在对照组的基础上加用三才配穴法，比较两组临床疗效及不良反应。结果：观察组总有效率为97.65%，对照组总有效率为75.30%，观察组的总疗效优于对照组，两组比较有显著性差异（P
【关键词】乳腺增生；三才配穴；乳痛安胶囊；中医疗法
乳腺增生病是女性常见的疾病，其发病率占乳腺疾病的首位［1］，近年来该病发病率呈逐年上升趋势，年龄也越来越低龄化，且具有一定的癌变危险［2］。本病采用西药治疗虽然起效较快但作用难于持续且毒副反应多，手术切除则易复发且具创伤性，为探讨其新的治疗途径，2007年1月～2011年6月，我院采用三才配穴法联合乳痛安胶囊治疗乳腺增生病85例，获得了满意的临床效果。现总结报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料：本组共170例，年龄23～56岁，平均34岁，病程3个月～8年，平均1.5年，均符合2002年中华中医外科学会乳腺病专业委员会第八次会议制定的乳腺增生病诊断标准［3］。临床体检可触及弥漫性增厚腺体，散在条索状、团块状、颗粒状肿块；乳腺彩超显示多发低回声结节，最大直径小于1cm；活检病理诊断为乳腺囊性增生。将所有患者随机分为观察组和对照组各85例，两组患者的年龄、病情、病程等基本资料经统计学处理，无显著性差异（P>0.05），具有可比性。
1.2 治疗方法：对照组：乳痛安胶囊(柴胡、白芍、熟地、当归、红花、生牡蛎、夏枯草、海藻、昆布、陈皮、仙茅、枸杞子、山茱萸、菟丝子等)，4粒，每日3次口服。观察组：在对照组的基础上加用三才配穴法：采用WH-270乳腺治疗仪，运用音乐、穴位、中药离子导入同时进行。音乐采用宫、商、角、徵、羽等五种音阶，以调节人的情绪；穴位取乳根穴、膻中穴、足三里、期门穴、太冲穴、三阴交等，每穴治疗3min，穴位治疗后的剩余时间可自由选择治疗部位，直至定时结束；中药药贴选用乳腺治疗仪自带的专用药贴；每次治疗时间为60min。15d为一疗程。
1.3 疗效判定标准：参照中国中医药学会外科乳腺病专业委员会制订的乳腺增生病疗效评价标准制订［4］。痊愈：疼痛消失，乳腺肿块消失；显效：疼痛减轻或明显减轻或消失，肿块变软，肿块体积缩小≥1/2；有效：疼痛减轻或消失，肿块变软，肿块体积缩小
1.4 统计学方法：采用PEMS 3.1统计软件，百分率的比较采用精确概率法和卡方检验。
2 结果
观察组总有效率为97.65%，对照组总有效率为75.30%，观察组的总疗效优于对照组，两组比较有显著性差异（P
3 讨论
目前，多数学者认为，乳腺增生症的病因和发病机制与内分泌失调及精神因素有关［5］。在机体内雌激素分泌过多、孕激素水平低下的情况下，乳腺组织失去保护，雌激素作用于下丘脑，导致黄体生成素和促性腺释放激素的分泌增加，反过来又促进雌激素分泌。此时，作为雌激素靶器官的乳腺组织局部组胺、儿茶酚胺、5-羟色胺的含量增高，使乳腺管充血、水肿，刺激乳管壁神经末梢，形成乳腺硬结并引起疼痛［6-7］。
乳腺增生病在中医学里称为乳癖、乳痞、乳中结核等，其病机主要由于肝气郁结，胃热壅滞，冲任失调，肝肾不足，痰瘀凝结，乳汁蓄积或外邪侵袭等，影响的正常生理功能而发生病变。乳痛安胶囊 组方严谨，标本兼顾，其中柴胡疏肝理气止痛，兼具推动血行之功；白芍养血柔肝，缓急止痛；熟地补血养阴；当归、红花补血活血止痛；生牡蛎、夏枯草、海藻、昆布软坚化痰散结；陈皮理气健脾，燥湿化痰；仙茅、枸杞子、山茱萸、菟丝子补益肝肾，调和冲任。全方合用，具有明显的行气化痰、调理冲任、消肿止痛功效。三才配穴疗法是在继承祖国传统医学经络理论的基础上，融进了现代科学技术的电磁信息和光疗原理，对乳腺良性疾病进行局部理疗及药物渗透的一种治疗方法。人体不同的组织结构都会产生相应的生命信息，如电、磁、电磁波、红外线光波等，这些生命信息能反映人体组织所处的状态。具体表现为人体局部的H+和OH―应分布有序、酸碱平衡，并与相应的电磁场作正负离子吸引而趋于均衡。根据人体的电磁平衡理论产生的电磁穴位治疗，是通过电极引入高频电流脉冲信号，使人体进入电磁信息场。而红外光能加速局部血液循环，达到活血化瘀、软坚散结、消肿止痛的作用。这种通过调节机体自我平衡机制，使机体治愈疾病的原理，符合当代医学通过神经系统、内分泌系统、免疫系统和细胞因子网络来维持人体内环境稳定的原理［8-9］。本研究通过运用中医理论与现代科技相结合的原理，将电磁和光灸刺激穴位的疗法引入乳腺增生症的治疗，结果表明三才配穴理疗联合中药内服止痛迅速、肿块治疗时间明显缩短，治愈率明显提高，明显优于单纯口服中药的有效率，两组比较有显著性差异（P
综上所述，三才配穴法联合乳痛安胶囊治疗乳腺增生病起效快、疗效高，无明显不良反应，可缩短疗程，值得临床推广。
参考文献
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