网络系统可靠性研究现状与展望资料

网络系统可靠性研究

现状与展望

姓名：杨玉

学校：潍坊学院

院系:数学与信息科学学院

学号：10051140234

指导老师：蔡建生

专业：数学与应用数学

班级：2010级二班

一、摘要

伴随着人类社会的网络化进程，人类赖以生存的网络系统规模越来越庞大、结构越来越复杂，这导致网络系统可靠性问题越来越严峻。本文首先探讨了网络系统可靠性的发展历程、概念与特点，进而从度量参数、建模、分析、优化四个方面系统综述了网络系统可靠性的研究现状，最后对网络系统可靠性研究未来的发展进行了展望。

二、关键词：可靠性；网络系统；综述；现状；展望

三、引言

21 世纪以来，以信息技术的飞速发展为基础，人类社会加快了网络化进程。交通网络、通信网络、电力网络、物流网络……可以说，“我们被网络包围着”，几乎所有的复杂系统都可以抽象成网络模型，这些网络往往有着大量的节点，节点之间有着复杂的连接关系。自从小世界效应[1]和无标度特性[2]发现以来，复杂网络的研究在过去10 年得到了迅速发展，其研究者来自图论、统计物理、计算机、管理学、社会学以及生物学等各个不同领域，仅发表在《Nature》和《Science》上的相关论文就达百篇。对复杂网络系统结构、功能、动力学行为的深入探索、科学理解以及可能的应用，已成为多个学科领域共同关注的前沿热点[3-14]。

随着复杂网络研究的兴起，作为复杂网络最重要的研究问题之一，网络系统可靠性研究的重大理论意义和应用价值也日益凸显出来[15, 16]。人们开始关注：这些复杂的网络系统到底有多可靠？2003 年8 月美加大停电事故导致美国的8 个州和加拿大的2 个省发生大规模停电，约5000 万居民受到影响，损失负荷量61800MW，经济损失约300 亿美元；2005 年12 月台湾海峡地震造成多条国际海底通信光缆发生中断，导致整个亚太地区的互联网服务几近瘫痪，中国大陆至台湾地区、美国、欧洲等方向国际港澳台通信线路受此影响亦大量中断；2008 年1 月，南方冰雪灾害导致我国十余个省市交通瘫痪、电力中断、供水停止、燃料告急、食物紧张……这些我们赖以生存的网络系统规模越来越庞大，结构越来越复杂，但越来越频繁发生的事故也将一系列严峻的问题摆在我们面前：一些微不足道的事故隐患是否会导致整个网络系统的崩溃？在发生严重自然灾

害或者敌对势力蓄意破坏的情况下，这些网络系统是否还能正常发挥作用？这些正是网络系统可靠性研究需要面对的问题。

四、正文

1 网络系统可靠性的发展历程、概念及特点

1.1 网络系统可靠性的发展历程可靠性作为专门课题始于二战期间对电子元件可靠性的研究。从20 世纪60 年代开始，可靠性研究从单个电子元件可靠性逐步扩展到一般产品的可靠性（例如电视机、洗衣机、计算机等）以及更为复杂的关联系统可靠性（例如火箭发射系统、核反应控制系统，军事指挥控制系统），同时还逐步形成了可靠性数学、可靠性物理、可靠性工程等重要研究领域与分支学科[17]。

网络系统作为一类特殊的系统，其可靠性研究最早可追溯到1955 年Lee 对电信交换网络的研究，早期主要集中于通信网络领域。其中，20 世纪70 年代以前主要是以网络的连通作为网络可靠性规定功能来研究。20 世纪80 年代，由于通信网络规模的迅速扩张，使用频度、网络负载的快速增加以及动态路由技术的采用等原因，网络拥塞和延时逐渐成为了网络可靠性主要考虑的因素。这一时期，网络系统可靠性研究主要集中于通信网络基于性能的可靠性。20 世纪90 年代后，伴随着人类社会网络化进程加快，网络系统可靠性逐渐成为可靠性研究领域的热点，研究对象从通信网络扩展到电力网络、交通网络、物流网络等。

1.2 网络系统可靠性的概念及特点从系统学的观点来看，网络系统是一类特殊的系统形态，其中网络节点是系统的组成元素，网络的边体现了元素之间相互作用、互相依赖[18]。系统可靠性指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力[19]。网络作为一类特殊的系统形态，其基本可靠性可定义为在规定条件下和规定时间内保持连通的能力，其任务可靠性可定义为在规定条件下和规定时间内完成规定的物质流、信息流、能量流传输任务的能力。

网络系统可靠性相对于一般系统可靠性具有以下特点：1）复杂性。一般系统中组成单元（子系统）之间逻辑关系简单、明确，而网络系统中节点之间的相互关系复杂，不能用简单的串联、并联、混连或者表决系统模型来刻画，系统结构呈网络状。这意味着传统的可靠性框图、故障树分析方法很难适用于网络系统可靠性研究。2）网络流。网络系统的主要任务是在网络节点之间通过网络的边传输物质流、信息流、能量流，网络系统可靠性研究不仅关注网络系统保持连通的基本能力，还关注网络系统完成传输网络流任务的能力，例如基于传输时延的

可靠性、基于传输容量的可靠性等等。3）动态性。在一般系统可靠性研究中，研究对象大多是静态的、确定的，系统组成单元的数量、组成单元之间的关联方式基本保持不变。但网络系统，特别是大规模复杂网络系统，例如因特网、交通网等，往往都是动态的、不确定的，网络中节点数量会随着时间不断增减，网络结构也会随着时间不断演化。4）分布性。在一般系统可靠性研究中，无论是单个元件、产品，还是复杂的关联系统，整个系统在空间上都相对集中。但网络系统往往都具有很强的分布特性，网络节点分散在大范围的空间中，每个节点是一个相对集中的元件、产品或者子系统。这种空间上的分布特性导致了网络系统功能的特殊性，在网络系统中常常出现局域故障或者部分功能缺失的现象。

2 网络系统可靠性研究现状下面，我们从可靠性度量参数、可靠性分析方法、网络可靠性优化方法综述目前网络系统可靠性研究现状。

2.1 网络系统可靠性度量参数

2.1.1 基本可靠性

1）抗毁性网络抗毁性（Invulnerability）是基于拓扑结构的可靠性参数，不考虑网络节点和边的可靠度，衡量的是在网络中的节点或边发生自然失效或遭受故意攻击的条件下，网络拓扑结构保持连通的能力[20]。目前，网络抗毁性研究主要基于两大理论：图论和统计物理。

基于传统图论的网络抗毁性参数。图论是组合数学领域最活跃的分支之一，图的抗毁性是图论的重要研究内容。目前，在图论中有很多图的不变量被用来刻画图的抗毁性。例如，连通度（connectivity），坚韧度（toughness）[21]，完整度（integrity）[22]，粘连度（tenacity）[23]，离散数（scattering number）[24]，核度（coritivity）[25]，膨胀系数（expansion coefficient）[26]，自然连通度（natural connectivity）[27]。基于传统图论的抗毁性度量参数由于侧重对抗毁性的精确刻画导致绝大多数抗毁性测度指标的计算都是NP 问题。这意味着从计算复杂性角度来看，传统图论的抗毁性研究很难适用大规模复杂网络。

基于统计物理的网络抗毁性参数。近年来网络抗毁性研究的焦点出现了一个重要的新变迁，即从研究小规模简单网络的精确性质转变为研究大规模复杂网络的统计属性，统计物理的很多方法开始被广泛应用到复杂网络研究中[28-32]。基于统计物理的抗毁性参数通过观察节点或边移除过程中网络性能的变化，用网络状态发生相变时的临界节点（边）移除比例来刻画网络的抗毁性，常用的网络性能指标包括连通片数目、最大连通片规模、网络直径、平均最短路径长度、网络效率[33]、可达节点对数目[34]等。

2）生存性网络的生存性（survivability）是指对于节点或链路具有一定失效概率的网络，在随机性破坏作用下，能够保持网络连通的概率[35]。生存性参数是概率性的，它不仅和网络的拓扑结构有关，也和网络部件的故障概率、外部故障以及维修策略等有关。常用的度量参数包括端端可靠度、K 端可靠度和全端可靠度。生存性是基于概率论和图论的知识提出来的，描述了随机性破坏以及网络拓扑结构对网络可靠性的影响。

2.1.2 任务可靠性基于连通性能的基本可靠性是网络可靠性的一个基本要求，但网络系统一旦投入使用，就要承载一定的业务负荷，如通信网络的数据业务，输电网络的电传送量，交通网络的运输量与流量等，网络部件发生故障时会引起网络性能下降甚至瘫痪，从而不能完成预定任务，在这种情况下网络实际上是不可靠的。所以，与网络所承载的任务相结合，网络系统任务可靠性作为一个综合反映网络系统可靠性的参数更加具有实际意义。对于承载一定任务的网络系统来说，“召之即来、来之能战、战之能胜”，是决定网络系统发挥其性能的决定性要素，也是检验网络系统在任务执行过程中可靠性水平的准绳。“召之即来”需要网络系统在任意时刻的可用性；“来之能战”反映了网络使用过程中的可信性；“战之能胜”则综合衡量了网络的任务完成性。

1）可用性网络系统的可用性（Availability）是描述网络在外部资源可用的条件下，在规定时间内的任何时刻，处于能执行所需功能的能力[36]。由于中英文翻译的差异，Availability 也翻译成有效性。可用性的常用度量指标为可用度，包括瞬时可用度、平均可用度、极限平均可用度和稳态可用度等。经典的系统可用性参数可以用来衡量网络的可用性，但随着网络用户对网络的可用性要求越来越高，如何较公正地评估承载不同业务的网络系统的可用性成为迫切的问题[37]。

2）可信性网络的可信性（dependability）是指网络已经进入开始执行任务的状态条件下，对在执行任务过程中某个瞬间或多个瞬间的网络状态量度。可信性描述了网络在完成任务期间的状态，即持续完成任务的能力。该指标受可靠性、维修性、安全性和生存性等因素的影响。网络系统的可信性问题是近年来随着人们对网络安全的日益重视开始的，主要包括网络与用户的可信性模型[38]、可信网络的体系结构[39]、服务的可生存性[40]及网络的可控性[41]。目前网络的可信性还没有形成完整的体系，许多概念尚处在摸索阶段，尤其对其基本属性和面临的关键问题上并没有清晰一致的描述[42]。

3）完成性网络完成性（performability）是指系统在任务开始时可用性一定的情况下，在规定的任务剖面内，系统正常运行或降级完成服务要求的能力。完成性综合考虑了网络系统的可靠性和业务能力[43]，指出网络在不同业务性能级别上正常或降级地完成规定业务的能力。完成性的大小主要由网络部件可靠性

水平、网络拓扑结构和网络部件的服务能力、网络流量分布等因素决定[44]。在实际工程应用中，网络系统具有不同的业务性能水平，并且具有全功能、降级运行、最低运行等特点，经常使用的参数据此分为全功能运行完成度、降级运行完成度、最低运行完成度等。

2.2 网络系统可靠性分析网络可靠性分析是网络可靠性研究中的一个重要内容，是指在给定网络部件可靠度的条件下，研究如何计算各种网络系统的可靠性度量参数。目前，计算网络可靠性度量参数的方法主要有解析方法和仿真方法两大类。

2.2.1 解析分析方法

1）精确解析方法利用图论和概率论的方法对网络可靠性进行精确分析和计算，包括状态空间法、容斥原理法、不交积和法、因子分解法、图变换法、定界法、随机过程法等。

状态空间法状态空间法是计算网络可靠性最简单的方法，通过枚举出网络正常工作的所有互斥的状态而计算相应的可靠度。网络系统环境的复杂性和任务的不确定性等因素，使得利用数学模型和方法来分析求解网络任务可靠性很难，因此，状态空间法就成为了评估网络任务可靠性的有效方法之一。文献[45]在考虑部件失效、网络容量、用户需求的基础上，利用最小路集法分析了网络的有效状态空间，进而得到网络的任务可靠性；文献[46]在讨论了电信网不同状态通过量之间的一般性关系后，得到了一种不需枚举所有网络状态来计算网络可行性精确值的方法。对于n 个部件的网络，该方法需要遍历网络的所有状态，逐一分析是否可靠，其计算复杂度是O(2n)。显然，通过枚举所有状态来计算大规模网络的可靠度是很困难的，状态空间法只适合于较小网络可靠性的计算。

容斥原理法容斥原理法是按照组合数学的容斥原理公式求网络的可靠度。一个路集对应着网络的一个工作状态，一个割集对应着网络的一个故障状态，因此该方法将网络可靠度表示为全部最小路集的并（或将网络故障度表示为全部最小割集的并），然后采用容斥原理去掉相容事件相交的部分，进而计算相应的可靠度。当m 较大时，容斥原理公式的计算是非常繁琐，因此研究者提出了很多改进的方法。Lin 等[47]在容斥原理公式的基础上提出了一个新的拓扑公式，改进了直接使用容斥原理公式求网络可靠度。Satyanarayana 和Prabhakar[48]把网络的拓扑结构和容斥原理公式结合起来，引入p-无圈子图的概念，证明了两终端可靠度的容斥原理公式中的不相消项恰好和网络的p-无圈子图一一对应，使得网络可靠度的容斥原理算法得到简化。随后，Satyanarayana 等[49, 50]又将上述方法推广到计算网络K-终端和全终端的可靠度。

不交积和法不交积和法是运用不交积和定理来计算网络可靠度，将网络可靠

度表示为全部最小路集的并（或将网络故障度表示为全部最小割集的并），然后将这个并化为彼此不相交项的和，进而计算相应的可靠度。不交积和法是由Fratta 和Mortamari[51]首先提出来的，随后很多学者做了大量的研究，使不交积和法得到不断的改进[52, 53]。算法的改进主要集中在最小路集（或最小割集）的排序问题上[54]以及如何应用布尔代数知识来巧妙的化简[55-58]，比如故障树分析法、BDD 算法、OBDD[59]算法等等。

因子分解法因子分解法是按照某种准则把网络分解成2 个子网络，并将子网络递归地分解下去，直到不能分解为止，从而迭代获得网络的可靠度。因子分解法是由Moskowitz[60]和Mine[61]最早提出的， Satyanarayana[62]、Wood[63]、Page[64]等许多学者发展了该方法。最初的因子分解法都只适用于节点可靠的网络，但实际中，需要考虑顶点不可靠的情况，Theologou 和

J.G.Carlier[65]给出了具有不可靠顶点网络的分解及化简，Elmallah[66]给出了一个求具有不可靠顶点网络的K-终端可靠度的因子分解算法。文献[67]利用网络分解技术和组合原理对具有失效节点和链路的E-2Dmesh 网络的可靠性进行了分析。

随机过程法随机过程法是指在网络部件可修复的情况下，用随机过程来描述网络系统的运行行为，然后利用随机过程的理论来分析网络的可靠性。该方法已经成功应用于串并联系统[68, 69]以及k-out-of-n 网络系统[70]的可靠性分析中。但是由于网络规模较大与结构的复杂性，该方法有较高的复杂度，且随机过程模型的建立和求解有很大困难。

2）近似解析方法状态空间法、容斥原理法、不交积和法、因子分解法都属于计算网络可靠度的精确算法，是网络可靠性分析计算的重要理论依据。但由于网络规模的增大、结构的复杂化、部件随机性的增强等因素，精确算法都具有指数复杂性，是NP-hard 问题[71]，因此研究者对高效率的近似算法进行了大量的研究，主要包括图变换法和定界法。

图变换法图变换法是一种牺牲精度而降低计算难度的方法，先按照某种规则简化网络，再进行可靠度计算。典型的图变换法有Δ-Y 型简化法、串并联简化法[72]、多边形-链简化法[63]、三角形简化法[73]等。这些方法在串并联网络中可以完全解决网络的可靠性计算问题，而对一般的非串并联网络可以起到充分简化的作用。

定界法定界法是通过组合数学方法研究网络可靠性问题的代数结构，计算出绝对的边界值来近似网络可靠度的精确值。研究者根据不同思路提出了大量的界，比较好的界有Colboum 界[74]、Ball-Provan 界[75]、冯海林基于网络连通子网数与断集数的全端可靠性界评估法[76]等等。

2.2.2 仿真分析方法网络可靠性受到部件失效、任务流变化、软件故障、人

为策略等众多因素的影响，而这些因素和行为一般需要在仿真环境中进行模拟，因此计算机仿真成为了分析网络可靠性的重要方法。

1）蒙特卡罗法蒙特卡罗法是一种应用随机抽样获得问题解的概率统计方法，通过计算机对网络进行模拟，并获取抽样信息，再对网络可靠度进行估计。不同的抽样方式对网络可靠性的估计精度有很大的影响，因此，设计有利于方差缩减的抽样方法成为了蒙特卡罗模拟法研究中的一个重要方向。其中，典型的包括Fishman 提出了重要性抽样法和分层抽样法[77, 78]。

2）神经网络法神经网络法是将网络拓扑结构和网络部件的可靠度作为神经网络的输入，利用它的自适应机制和学习能力，不断逼近可靠性与网络结构等参数之间复杂的映射关系，进而对网络可靠性作出近似估计。网络可靠性是关于网络结构以及网络部件可靠度的高度非线性映射，而神经网络可以实现输入空间到输出空间的非线性映射，因此，神经网络技术在网络可靠性研究中得到了广泛的应用[79-82]。神经网络法受网络结构复杂度和样本精确度的影响较大，而确定网络结构和精确的样本存在困难，需要大量的训练样本才能保证得到好的结果。

3）Petri 网法Petri 网法是一种能够描述系统动态行为的一种图形工具，在网络可靠性分析和建模方面有很大的潜力。武小悦教授[83]提出了一种用于分析网络可靠性的面向对象的Petri 网模型GOOPN，并给出了进行可靠性建模分析的工具。该模型可处理网络的连通可靠性问题，也能较好的适应网络部件的变化。对于复杂的网络系统，Petri 网的描述能力有限，容易造成“状态组合爆炸”的现象。

2.3 网络系统可靠性优化网络可靠性优化也称网络可靠性综合[84]或网络可靠性设计[85]，其研究内容大致分为两个方面：一是在给定的一些限制条件下，研究如何构造一个可靠性尽量高的网络；二是在满足一定可靠性指标下，研究如何使投资成本最小，以取得最大经济效益。网络可靠性优化方法主要包括基于图论的优化方法、基于启发式的优化方法、基于人工智能的优化方法。

1）基于图论的优化方法在点和边数相同的一类图中，寻找一致最优可靠图是基于图论的可靠性优化中最早关注的问题。Boesch 和Li[86]等给出了图类

Ω(n,n-1)，Ω(n,n)，Ω(n,n+1)，Ω(n,n+2)中的一致最优可靠图；王桂芳[87]给出了图类Ω(n,n+3)中的一致最优可靠图；Satyanarayana 等[88]给出了图类Ω(n,e)中的一致最优可靠图。因此，Boesch 猜测一致最优可靠图总是存在的，但是Myrvold[89]构造了反例，否定了Boesch 的猜测。一致最优可靠图不总是存在，促使研究者们分析局部最优图以及τ-优图。Petingi 和Boesch 等[90, 91]给出了确定τ-优图的方法，并且找到了图类Ω(n,n(n-1)/2-e)中的τ-优图；有关局部最优图和τ-优图的更多研究参见文献[92, 93]。

2）基于启发式的优化方法国内外学者利用启发式算法在网络可靠性优化方

面作出了卓有成效的工作。Aggarwal等[94]在考虑整体可靠性的计算机网络设计中应用了贪心启发式方法；Glover 等[95]提出了一种采用禁忌搜索来进行最小费用网络拓扑设计的方法；Shao 等[96]采用一种收缩搜索算法对以端端可靠度为参数的网络优化问题进行求解；Jan 等[97]以全端可靠度小于某一个门限值为约束条件，以最小化网络连接费用为目标，利用分支定界法研究了骨干网的拓扑优化问题；等等。启发式方法在网络规模不是很大时可以有效的解决费用为目标的拓扑优化问题，但当规模增大时，需要搜索的解空间急剧上升，给求解带来了很大的困难。

3）基于人工智能的优化方法随着进化计算、智能优化算法的广泛应用和不断发展，使网络可靠性优化研究向前迈进了一大步，出现了大量的研究与应用方面的文章。例如，Kanyapat 等[98]将neighborhood search和

re-initialization process 技术引进到传统蚁群算法，解决综合考虑经济性与可靠性的网络拓扑结构设计问题；郭彤城等[99]将一种粗粒度并行遗传算法应用于求解计算机网络可靠性优化设计问题；孙慧丽等[100]利用满意优化方法综合考虑网络可靠性和网络费用，建立网络拓扑结构设计的数学模型，并描述了用并行遗传算法求解该问题的方法。

五、结论：

伴随着人类社会的网络化进程，网络系统可靠性研究必将成为可靠性研究领域的重点和难点，同时，因为其广泛的应用背景，网络系统可靠性研究也必将成为多个学科领域共同关注的焦点和热点。本文介绍了网络系统可靠性研究的发展历程，探讨了网络系统可靠性的概念与特点，从度量参数、建模、分析、优化四个方面综述了网络系统可靠性的研究进展。从前文可以看出，网络系统可靠性研究方兴未艾，虽然取得了大量研究成果，但仍有很多需要进一步研究解决的问题。作为本文的结束语，我们对网络系统可靠性研究的未来发展方向进行展望。

1）结构复杂性是网络系统区别于一般系统的本质属性，网络系统可靠性研究要通过对网络系统结构的宏观与微观属性的定性、定量刻画，探索研究网络系统各种结构属性对可靠性的影响，为网络系统可靠性设计、优化、控制提供理论和方法支持。因此，基于复杂网络理论的网络系统结构可靠性将是一个基础研究方向。

2）动态性也是网络系统区别于一般系统的重要属性，具体包括网络系统随时间的演化动态性以及网络失效行为的级联动态性。目前，关于静态网络系统的可靠性研究相对成熟，但对于动态网络系统可靠性的研究才刚刚起步，这将是未来网络系统可靠性研究需要重点解决的问题。

3）网络系统的规模越来越庞大，节点数量少则数百，多则上百万，计算复杂度问题将成为制约网络系统可靠性研究的一个瓶颈。研究提出高效率、低复杂度的可靠性模型和算法是目前网络系统可靠性研究的当务之急，其中近似算法、仿真算法将是主要解决途径。

六、致谢:

经过几个月的准备与写作，我的论文“论网络系统可靠性研究现状与展望”终于完成。通过这次论文的撰写，使我更加深了对网络发展状况的了解，在认识水平和方法论上有了进一步的提高!

在论文的写作中，我的导师对我的论文进行了悉心的指导，从选题、构思、写作到定稿无不倾注着导师的心血。他严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风激励着我在学习、工作中毫不懈怠、勤奋求学、不断进步。在此，向导师表示诚挚的敬意和谢意!

七、参考文献

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酶学性质研究

1.6 酶学性质研究 （1）pH 的影响：分别测定粗酶液在pH3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0下的酶活力，确定其最适反应pH 值；将粗酶液用上述pH 缓冲液稀释后，45℃水浴保温4小时后，测定其剩余酶活力。 （2）温度的影响：分别在40~95℃下测定酶活力，确定其最适反应温度；将酶液在40～90℃范围内的不同温度下保温60 min 后，测定其剩余酶活力。 （3）金属离子的影响：在酶液中分别添加各种金属离子，使其浓度为4 mmol ／L ，然后测定酶活力。 2.5 纤维素酶粗酶液酶学性质 2.5.1酶反应的最适pH 值和酶的pH 稳定性 粗酶液在不同pH 值下测得的酶活及在不同pH 值下处理4小时后测得的相对酶活示于图11。结果表明，CMCase 在pH 3.5～4.5有较高的酶活力，最适反应pH 值为4.0；β-Gluase 在pH 4.5～5.5酶活力较高，最适反应pH 值为5.0，同样方法测得FPA 最适反应pH 为5.0。可见，该菌株所产的各组分纤维素酶是酸性酶。 图11表明，该菌产CMCase 在pH3.0～6.0的范围内，β-Gluase 在pH3.5～5.5的范围内，酶活力均可保持在80％以上，说明该菌株所产酸性纤维素酶可在较宽的pH 值范围内保持其酶活力的稳定性。2.5.2 酶反应的最适温度和酶的热稳定性 在不同温度下直接进行酶促反应测得的酶活及在不同温度下热处理60 min 后于最适反应温度和最适pH 下测得的相对酶活(以4℃保存的酶液活力为100%)示于图12。结果表明，CMCase 、β-Gluase 及FPA 最适反应温度均为65℃。 c e l l u l a s e a c t i v i t y ( U .m l -1) pH r e l a t i v e y a c t i v i t y （%） c e l l u l a s e a c t i v i t y ( U .m l -1) temperature ( o C ) r e l a t i v e y a c t i v i t y （%） 图11 pH 值对酶活力及酶稳定性的影响 Fig.10 Effects of pH value on Cellulase activity and stability 图12 温度对酶活力及酶稳定性的影响 Fig.11 Effects of temperature on activity and stability of cellulase

本课题国内外研究现状分析

. Word资料●本课题国外研究现状分析 教育科研立项课题如何申报与论证博白县教育局教研室朱汝洪发布时间： 2009 年 4 月 2 日19 时24 分一、课题申报的基本步骤第一步： 阅读各级课题申报通知，明确通知的要求；第二步： 学习研究课题管理方面的文件材料；第三步： 学习研究《课题指南》，确定要申报的课题（可以直接选用《课题指南》中的课题，也可以自己确定课题）；第四步：组织课题组，认真阅读关于填表说明的文字，研究清楚课题《申请评审书》各个栏目的填写要求；第五步： 根据《申请评审书》各栏目的要求分工查找材料和论证；第六步： 填写《申请评审书》草表；第七步： 研究确定后，填写《申请评审书》正式表（一律要求打印）；第八步： 按要求复印份数；第九步： 按要求签署意见、加盖公章；第十步： 填写好《课题申报材料目录表》；第十一步： 按时将《申请评审书》《课题申报材料目录表》和评审费送交县教研室科研组转送市教科所（也可以直接送市教科报，但必须报县教研室备案）。

二、教育科研课题的选题1、课题的选题方法。 一是从上级颁发的课题指南中选定；二是结合学校的实际对课题指南中的课题作修改；三是完全从学校的实际出发确定课题。 2、课题的选题要依据的原则。 一是符合法规和政策；二是切合当地和学校实际；三是适合教师的水平和能力；四是切中当前教改热点。 3、课题名称的规表述。 ①研究，如小学生学习兴趣培养的研究。 ②实践与研究，如高中学生探究性学习的实践与研究。 ③应用研究，如合作学习理论在初中语文教学中的应用研究。 ④实验与研究，如杜郎口模式的实验与研究。 ⑤探索与研究，如农村寄宿制小学学生管理的探索与研究。 三、立项课题的论证例说（以2009 版市课题申报表的要求为准）1、课题论证的含义。 课题论证，也叫论证与设计、设计与论证，是对所要申报的课题的选题依据、研究目标、研究容、研究重点、研究难点、研究思路、研究步骤、研究条件等进行的阐述与设计。 2、课题论证的包括的容。 不同级别的课题申报表（课题申请、评审书）要求有所不同，但基本上包括两大方面的容： 一是关于本研究课题的论证，二是关于对课题实施的论证。 3、课题论证例说。

二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势

二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势 随着世界经济的飞速发展，能源的生产与供求矛盾越发突出，石油作为工业发展的命脉，由于其储量的有限性，使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。寻找有效而廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。 针对目前世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题国外近年来大力开展了二氧化碳驱油提高采收率(EOR)技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率 （一）二氧化碳驱油技术机理 1、降粘作用 二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量。 2、改善原油与水的流度比 二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。 3、膨胀作用 二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量，还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，是驱油效率升高，提高原油采收率。 4、萃取和汽化原油中的轻烃 在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。 5、混相效应 混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90%以上。 6、分子扩散作用 多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩散过程很

船舶结构可靠性分析

大连海洋大学 船舶结构可靠性分析Analysis of the reliability of the ship structure 船舶结构可靠性分析研究综述 研究领域：船舶与海洋工程（专硕） 姓名：邓英杰 学号： 2015085223012

船舶结构可靠性分析研究综述 摘要：结构可靠性理论是60年代后才发展起来的一门新兴学科，作为结构强度理论与计算结构力学的一个新分支，具有工程实践和船舶安全评价的重大意义。本文就船舶结构可靠性分析近代的发展做了总结性的综述，从载荷、承载能力、可靠性分析方法三个角度出发，并对其今后的研究方向提出了建议。 关键词：船舶结构；可靠性；船舶安全评价；分析方法 1 前言 传统的船舶结构强度计算方法采用的是确定性方法，将船体载荷和材料力学特性等诸多因素都看做是确定性的单值量，这与实际不符，传统的确定性设计已不能满足现代船舶发展的需求，而采用概率统计的方法相比之下更为合理，进而诞生了船舶结构可靠性分析这一学科。 1969年，挪威学者Nordenstrom【1】发表船舶结构分析里程碑的一篇文章，率先将波浪载荷和船舶总纵强度的承载能力看做是随机分布的变量，进而分析船体的失效概率。1972年，美国学者对船体总纵强度的概率模型进行了系统的专题研究，船舶结构可靠性分析理论得到了进一步的发展。 上个世纪80年代中期，船舶可靠性分析方法已经建立了起来。目前，世界各大船级社都在制定以可靠性分析为基础的船舶结构设计规则。

2 载荷 对于船舶结构，静水载荷和波浪载荷是两种主要的载荷形式。 波浪载荷的理论计算是基于上个世纪50年代末的切片理论建立起来的。80年代后期，人们对波浪载荷的研究增加了许多新的内容。S.G.Stiansen【2】提出了波浪载荷的概率模型，研究了低频相应和高频效应的概率组合问题；美国学者 C.G.Soares 从当时的技术水平出发，提出了一个船舶波浪载荷效应的可靠性分析标准模式。该方法的创新性在于，在线性切片理论计算船体波浪弯矩的基础之上，将高频载荷以经验性影响因子的形式与低频波浪弯矩组合。 在早期, 波浪载荷计算中应用的大多是线性理论。随着研究的深入和实践经验的增加, 波浪载荷的非线性性质引起了人们的关注。大量的实船测量和船模试验表明, 行驶在汹涛中的高速舰船, 由于船体的非直舷, 以及底部砰击、外张砰击和甲板上浪等因素的影响, 导致舰船的运动, 特别是波浪载荷呈明显的非线性。这时, 在规则波中的运动不再具有简谐性质, 中垂波浪弯矩幅值明显大于中拱时的幅值。加突出的是, 由于底部砰击和外张砰击, 使船体剖面内出现高频振动弯矩。这种弹性振动是一种瞬态响应, 在高海况下, 两者迭加而成的中垂合成弯矩幅值将远大于线性理论的计算结果。 为了计算砰击振动弯矩，一种被称为“两步走”的方法被广泛使用，即先在刚体假设下计算船体运动和作用在其上的水动力，

国内外研究现状范例

2、国内外研究现状： 针对孔壁和管道间的环状空间中的混合泥浆，国内外学者采取了现场检测、室内模型实验、数值模拟等手段研究它的物理力学性质变化规律。 在先导孔钻进和扩孔过程中，泥浆压力高达1~2MPa，相当于l00~200 m高的水头压力[4]，当泥浆压力过大时将强烈破坏周围地层，为研究合适的泥浆压力，刘杰[5]研究了泥浆在地层中的作用机理，揭示了泥浆在地层中的渗流规律。余剑平等人[3]分析了定向钻穿越冲湖积土层时的泥浆溢出现象，通过钻孔观察得出渗透泥浆呈“土、丰”字型分布，扩散半径约为管径的2~3倍，渗透泥浆层的厚度一般约2~3mm。赵明华等人[6]分析了HDD穿越监利洪湖大堤引起堤脚冒浆的原因，认为冒浆与上覆土体的厚度、粘性，钻压、钻井液粘度等参数有关。晁东辉[7]采用了有限元数值方法模拟水平定向钻孔施工的过程，研究了施工过程中泥浆对孔壁的影响。关立志[8]认为管道与孔壁之间的空洞经过一段时间会引起上履土体下沉、堤防塌陷等灾害。宋新江等人[2]根据《土坝坝体灌浆技术规范》中规定的地层最大容许灌浆压力分析了河堤发生塌陷的可能原因：①当孔道四周泥浆压力消散，引起孔内过量坍塌，是地面形成裂缝和塌陷的一个主要原因。②当管道穿过的砂层为粉砂、粉细砂、细砂或中砂，受扰动后强度降低易塌落。③泥浆压力消散或大量减小后便会产生沉淀，同时在管道四周的环空间隙中泥浆与土的混合物会产生固结变形，这种固结作用会引起土体下陷。王建钧[9]分析了环空周围土体在应力重分布作用下发生塑性挤出、膨胀内鼓、塑流涌出和重力坍塌的原因，并根据Mohr-Coulomb破坏准则给出了孔壁失稳破坏的理论公式。 针对环空混合泥浆的力学性质研究，Knight, M.等人[10]铺设了一条直径为200mm的HDPE管道两年后开挖观察,发现环状空间并未形成空洞，表明环空泥浆与土体发生了相互作用。美国的Samuel T. Ariaratnam等人[11]分别在粘土和砂层中进行水平定向钻进管道铺设试验，分别铺设了直径为100mm、200mm及300mm 的HDPE管各两根，分别在一天、一个星期、两个星期、四个星期以及一年以后对管道进行开挖检查，观察环状空间中土体含水量的变化、固结状况并进行土体强度测试，得出环空混合泥浆含水量逐渐降低、强度增加。李俊[12]认为HDD 铺管后残留孔洞会发生由应力重分布引起的沉降和固结沉降，分别给出了计算公式，由于HDD施工，钻孔周围一部分土体扰动进入塑性状态，形成一个软弱带，在地下水作用下发生管涌。朱乃榕[13]从渗流角度研究了西气东输管道穿越工程对河堤的稳定性影响。他假设管道周围土体的渗透系数比河堤其他土体的渗透系数大二个数量级，分析堤防处于最高洪水位与低水位两种危险情况下的堤防渗流稳定性。并采用二维和三维有限元数值模拟技术进行渗流计算。得出输气管道的穿越对于堤防的抗滑稳定性影响也比较小，但有可能沿管壁周围形成渗流通道，在管道穿越出土点附近发生管涌破坏。但研究的输气管道直径只有710mm，远小于西气东输工程二期所采用的直径1219mm的管道，所以不能断定如此大直径的管道穿越是否会对河堤造成更大的危害。 国内外学者采用了多种方法、设备研究环空混合泥浆的力学性质，Ariaratnam[14]收集了美国各地的土样进行室内模拟试验，先测试泥浆的流变特性，然后在泥浆中加入各种土样，进行混合物的流变特性测试。Tubb[15]介绍了Mears/HDD LLC公司采用孔内压力测试设备可

重油加氢技术特点和发展趋势

113重油加氢技术特点和发展趋势 卜蔚达 （中国石油大学（北京）化学科学与工程学院，北京 102249） 摘要：本文针对重油加氢技术的重要性和应用情况，从工艺和催化剂角度分别介绍了固定床、悬浮 床、沸腾床、移动床加氢技术的特点和发展现状，通过对四个工艺优缺点的分析提出了重油加氢的研 究方向和发展趋势。 关键词：重油加氢；固定床；悬浮床；沸腾床 引言 随着原油的变重、变稠以及轻质油品的需求量不断增大，重油加工成为现代炼厂面临的主要问题。目前重油加工主要有延迟焦化、减粘裂化、重油催化裂化和重油加氢4个工艺过程[1]。延迟焦化和减粘裂化属于热加工过程，其特点是可以处理各种渣油，但是液体产物的质量差、焦炭产率高。重油催化裂化对原料的要求较高，无法处理劣质的渣油。重油加氢一方面可以处理高硫、高残炭、高金属的劣质渣油，另一方面可以提高液收率和液体产物的质量。同时可以和其它工艺进行组合，特别是重油加氢和催化裂化组合工艺。我国在重油加氢方面和国外存在着较大的差距，但是随着国内环保机制的日益严格化，对油品的质量提出了更高的要求，提高重油加氢技术显得尤为迫切。 1 重油加氢技术 1.1 固定床加氢技术 固定床渣油加氢技术的应用最为广泛，工业化过程也最多。我国引进和自行设计开发的渣油固定床加氢工艺如下[2，3]： 1.1.1 VRDS工艺 我国第一套渣油固定床加氢工艺，于20世纪90年代初由齐鲁石油化工公司从美国Chevoron公司引进。最初的设计以孤岛减压渣油为原料，以生产低硫燃料油为目的，后来发展成VRDS-RFCC组合工艺，即减压渣油经固定床加氢处理后给重油催化裂化提供原料。采用组合工艺后，其渣油能够全部转化，加工深度高，轻质油收率高。 1.1.2 ARDS工艺 我国从UOP公司引进的中东含硫原油常压渣油加氢脱硫装置。对常压渣油进行加氢脱硫、脱氮、脱金属、脱残炭等使加氢后的重馏分可在催化裂化等装置中进一步轻质化。 1.1.3 S-RHT工艺 茂名石油化工公司渣油固定床加氢脱硫装置是我国自行设计开发的固定床加氢处理技术，洛阳石油化工工程公司承担此项目的工程开发、工程设计，设计原料为中东含硫原油的减压渣油及部分减压蜡油混合料，主要产品为少量石脑油、柴油和大量的脱硫改质催化裂化进料。 固定床重油加氢的优点是工艺成熟，产品收率高，精致深度高，脱硫率可以达到90%[4]以上，工艺和设备结构简单，易操作。缺点是无法及时更新催化剂，在处理高金属和高沥青质、高胶质含量的原料时，催化剂减活和结焦较快，床层也易被焦炭和金属有机物堵塞。只能加工金属<200μg/g，残炭<15%的渣油[4]，因此对原料的适应性较差。固定床反应器是非等温反应器，对于放热的加氢反应容易产生飞温现象。另外，固定床加氢工艺单程转化率低(20%-50%)[4]，需要有较大的重油催化裂化、柴油加氢精制装置进行配套，产品中柴汽比较低。1.2 悬浮床加氢技术 我国悬浮床加氢工艺还处于研究和开发阶段，目前主要有两种工艺过程，即[1]。 1.2.1 FRIPP的悬浮床工艺 该工艺采用空筒式反应器和高活性水溶性多金属分散催化剂、现场乳化分散、硫化剂直接加入到原料中，在加热过程中催化剂进行预硫化的方式操作，催化剂具有较强的抑焦功能，可实现长周期连续运转。催化剂水溶液被乳化分散在原料油中直接通过反应器，流程简单、操作方便，克服了早期的悬浮床工艺尾油中含有大量固体颗粒从而难以 2010年第3期2010年3月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment

系统可靠性设计与分析

可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];

国内外研究现状总结

1、研究意义： 随着我国国民经济和城市化建设的飞速发展,大型商业综合体在当今商业创新模式的潮流和城市空间有机化、复合化的趋势下应运而生，数量日益增多，体量越来越大。这类公众聚集场所一般具有功能繁多、空间种类丰富、人流量大、火荷载大等特点,一旦发生火灾,容易导致重、特大人员伤亡和直接经济损失。近年来大型商业建筑火灾造成的人员伤亡事件屡有发生。国外的发展经验表明,当一个国家的人均GDP达到1000-3000美元时,社会将会处于一个灾难事故多发阶段,这表明我国当前及今后较长的一个时期,火灾安全形势依然十分严峻。 飞速发展的大型商业建筑，使用功能日趋复杂、集约，这给大型商业综合体的安全疏散设计带来了十分严峻的挑战。安全疏散，就是在发生火灾时，在允许的疏散时间范围中，使遭受火灾危害的人或贵重物资在楼内火灾未危及其安全之前，借助于各种疏散设施，有组织、安全、准确、迅速地撤离到安全区域。 大型综合性商业建筑的使用功能高度集中，现行规范都无法对其建筑形态和业态分布做出明确的规定,基于以往经验及科研成果制订出来的建筑防火设计规范难以适应新的需要，实践中经常遇到大量现行规范适应范围无法涵盖或规范条文无法适应建筑物设计形式的尴尬局面。现代大型商业综合体建筑的设计往往突破了现行规范,因此在一些经济发达的地区,也将性能化的防火设计理念引入到了设计之中,它已成为未来防火设计发展的趋势。 商业街建筑由于其独特性,有关消防设计也有别于一般的商业建筑。比如,商业街是否作为一个整体建筑考虑其消安全疏散设计,是否应限制商业街建筑的层数,长度和宽度,步行街是否考虑作为人员疏散安全区域及其条件等等这些问题都有待于进一步的调研及深入分析。 同时，由于这类建筑火灾危险性特别大，人员密度大，疏散困难等原因，研究大型商业建筑火灾下人员疏散的安全性，以最大限度的防止火灾发生和减少火灾造成的损失，就具有十分重要的意义。由于我国火灾基础研究的滞后在制定国家消防技术规范时存在一些弊端和不合理之处。这些弊端给复杂的商业建筑空间设计带来很多的局限性，因此要使大型商业建筑有效的快速发展这就需要我们找到新的途径和新的思路来保障建筑的安全疏散。 大型商业综合体的人员安全疏散设计应该综合相关多方因素全面考虑。处方式建筑防火安全疏散设计理念适应不了现代建筑的发展趋势，我们需要借鉴心理学等理论，研究发生火灾后，大型商场内人员在这样的环境中的空间认知能力和行为模式；从空间组织设计的角度出发，结合建筑性能化防火设计的理论全面的进行防火安全疏散设计的研究。这有助于科学合理的进行大型商场的建筑防火设计，当灾害来临时为人们提供一个可靠的安全疏散系统，同时又利于人们充分的使用空间的目标；同时，该课题的研究为促进大型商场发展作出努力，使得大型建筑在城市发展的新形式下可持续的发展。 大型商业综合体中防火分区面积往往超出了规范中对防火分区面积的限制,疏散出口的数量以及布置方式等问题随之产生，这些问题都有待进一步深入研究。本文从大型商业综合体的自身特性入手，运用建筑学、消防安全学和行为心理学等领域的相关知识，对火灾下大型商业综合体内人员疏散的安全性能进行了研究和分析，总结出大型商业综合体人员安全疏散的难点和重点问题，最后针对这些问题提出了一些优化策略和方法，并分析了应用部分方法的实际工程案例。为大型商业综合体的人员安全疏散设计提供参考。 2、国内外研究现状： （1）国外研究现状 国外发达国家对于大型商业综合体的设计，除了能依据本国的规范进行设计的之外,超出规范规定内容的往往利用了性能化的防火设计。欧美发达国家在这项研究中处于领先的地位,已开发出了很多计算及模拟软件。如FDS、SIMULEX和STEPS等等。 上世纪八十年代,己有一些国家颁布了专门的性能化防火设计规范。所以发展至今,已形成了相对完善的体系。国外的设计者在做一些大型的商业建筑时,都会采用性能化的防火设计。1971年,美国的通用事务管理局形成了《建筑火灾安全判据》。20世纪80年代,在美国实施了一个国家级的火灾风险评估项目,其结果形成了FRAMWORKS模型。1988年美国防火

结构可靠性理论的现状与发展

结构可靠性理论的现状与发展 1.引言 工程结构设计的主要目的在于以最经济的途径来满足建筑物的功能要求，而可 靠度是满足这一目的的有效控制参数。可靠度理论是在20世纪40年代开始提出的。最早源于军事需要用来提高电子元件的可靠度。将可靠度理论引入结构工程并加以发展无疑是结构工程学科的重大进展之一，并在许多方面得到成功应用。我国对结构可靠度理论的研究工作开展得较晚。20世纪60年代土木工程界曾广泛开展过结构安全度的研究和讨论；20世纪70年代把半经验半概率的方法用于结构设计规范中，并于1980年提出《结构设计统一标准》，从此，结构可靠度理论的应用才在国内开展。 结构可靠性通常定义为：在规定的使用条件和环境下，在给定的使用寿命期间，结构有效地承受载荷和耐受环境而正常工作的能力。结构可靠性的数t指标通常用概率表示，称为结构可靠度。结构可靠性是一个广义概念，通常包含结构的安全性、适用性和耐久性三个方面。 为保证结构的可靠性，首先要研究建造结构所使用材料的各项力学性能，结构上各种作用的特性，结构的内力分析方法及结构的破坏机理，除此之外，还要做到精心设计，选取合理的结构布置方案和保证结构具有明确的传力路径；精心施工，严格按照施工规程进行操作；正常使用，按设计要求使用结构并进行正常维护。然而，即便如此，也不能保证结构绝对的安全或可靠，这是因为在结构的设计、建造和使用过程中，还存在着种种影响结构可靠性的不确定性。即随机性、模糊性和知识的不完善性，合理、正常的设计、施工和使用只是保证结构具有一定可靠性的前提和基本条件。 自20世纪20年代起，国际上开展了结构可靠性基本理论的研究，并逐步扩展到结构分析和设计的各个方面，包括我国在内，研究成果已应用于结构设计规范，促进了结构设计基本理论的发展。本文将基于大量的研究文献，从结构可靠性分析方法、结构体系可靠度、结构承载能力与正常使用极限状态可靠度、结构疲劳与动力可靠度、钢筋混凝土结构施工期与老化期可靠度五个方面对国内外工程结构可靠度理论和应用的发展现状作概括性地介绍， 2.结构可靠性分析方法 2.1 一次二阶矩法 在实际工程中，占主流的一次二阶矩法应用相当广泛，已成为国际上结构可靠度分析和计算的基本方法。其要点是非正态随机变量的正态变换及非线性功能函数的线性化由于将非线性功能函数作了线性化处理，所以该类方法是一种近似的计算方法，但具有很强的适用性，计算精度能够满足工程需求。均值一次二阶矩法、改进的一次二阶矩法、Jc法、几何法都是以一次二阶矩法为基础的可靠度计算方法。 (1)均值一次二阶矩法。早期结构可靠度分析中，假设线性化点x 0t 就是均值点 m ，而由此得线性化的极限状态方程，在随机变量X t (i=1，2，?，n)统计独立的条 件下，直接获得功能函数z的均值m x 及标准差σ x ，由此再由可靠指标β的定义求取 β= m x／σx。该方法对于非线性功能函数，因略去二阶及更高阶项，误差将随着线

国内外研究现状分析及评价1

国内外研究现状分析及评价 供给侧结构性改革无疑是今年全国两会的热词，而作为经济运行的“血液”，金融业在推动供给侧结构性改革方面扮演着重要角色，尤其是中国互联网金融业自诞生之日起就努力为众多小微企业和个人的创新创业活动提供普惠金融服务。而农业自古以来就是中国国民经济的基础，为了实现我国经济腾飞及综合实力的提高。我国一直在探索农业发展的道路，现在的中国农业在社会、经济和生态等和各个方面都取得了巨大成就。但在农业科技、经济和各个方面存在问题，严重制约着农业的发展。我国农业的发展必须确定明确的目标，选择适合我国实情的农业发展模式，最终实现农业现代化，那么如何让蓬勃发展的互联网金融运用到农业供给侧改革，从而推动农业提速发展成为了学者们研究的课题。目前，我国著名学者李宏畅与袁娟率先提出来互联网金融与农业相结合的发展的几种模式。（一）农业智能模式 当前在很多先进农场里，奶牛的耳朵上都会有一颗非常精致、特别的“耳钉”，即奶牛的电子耳标，这个“耳钉”里蕴藏着这头奶牛区别于其他奶牛的信息。散养在农场里的奶牛，当它悠闲的进入挤奶大厅时，它身上的所有信息就会被感应器所感应，然后被计算机扫描，进入电脑，信息包括它的所有信息：出生日期、最后一次挤奶日期、交配时间等等，所有信息都一目了然，这些都突出体现出了农业智能模式的优越性。 （二）电商模式 淘宝之所以成功，最主要的原因就是其站在了顾客的角度去思考问题，把顾客所需要的东西当作了自己所需要的东西，将市场划分到最小化，将产品包装减到最轻，而且注重产品特色、模式和内容，把简单的“B2C”模式转化为“B2C2B”，并不断改进产品品质，逐渐实现了电商模式。目前，农村电商逐渐成为巨头们布局的重点。但是由于网络基础设施不健全等各种因素限制，农村市场的电商需求远远未被满足，是一个典型的蓝海市场，含金量十足。然而，农村电商市场要被很好地开发出来还是面临着许多挑战，这也与农村市场的特性紧密相关，农民购物的便利性与网购信任度是农村市场电商发展的主要瓶颈。 （三）产业链模式 一方面农业产业链融资模式改变了以往农村金融服务方式，采用一对一模式，借助农民专业合作社、龙头企业等平台，采用批量作业、降低借贷双方交易成本的

工程结构可靠度理论的研究现状与展望

工程结构可靠度理论的研究现状与展望 刘玉彬 (大连民族学院土木建筑工程学院,辽宁大连　116605) 摘　要:对结构可靠度理论及应用的国内外研究现状进行了概括性总结;简要叙述了可靠度理论在我 国工程结构设计规范的发展中所起的推动作用;提出结构可靠度理论将朝着正常使用极限状态结构的可靠度、结构的疲劳可靠度、结构的模糊可靠度、结构的动力可靠度、结构的体系可靠度等方向进行研究,以期为我国在这方面研究的进一步发展提供参考1 关键词:工程结构;可靠度;研究现状;设计标准;发展趋势中图分类号:T U3文献标识码:A 文章编号:1009-315X (2006)05-0001-03 工程结构可靠度是指结构在规定的时间内, 在规定的条件下,完成预定功能的能力1“规定的时间”,是指分析结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所取用的时间参数,即设计基准期;“规定的条件”是指结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用的条件,即不考虑人为过失的影响;“预定功能”是指以下4种功能:(1)能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用(荷载);(2)在正常使用时,结构及其组成构件具有良好的工作性能;(3)在正常维护下具有足够的耐久性;(4)在发生规定的偶然事件情况下,结构能保持必要的整体稳定性1 1　工程结构可靠度的研究现状 111　在役结构的可靠度评估和维修决策问题 对在役建筑结构的可靠度评估与维修决策已 成为建筑结构学的边缘学科1它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论,而且与施工技术、检测手段和建筑物的 维修使用情况等有着密切的关系[1] 1对已有结构可靠度的评估采用的方法属于“实用分析法”,是在传统经验方法的基础上,结合现代检测手段和计算技术的一种评估方法1目前,对已有结构的可靠度分析方法,是以当时实测的结构材料强度和构件截面尺寸为依据,没有考虑腐蚀环境中 材料性能的变化1如何根据已有结构本身材料性能的实测结果,来推断该结构的抗力随时间的变化而变化的规律,进而计算该结构继续使用期内的可靠度或评估该结构的使用寿命,是已有结构可靠度研究的一项重要内容1 随着使用年限的增长,混凝土的老化问题日益突出1对于耐久性不足或老化的结构,存在一个最佳维修决策的问题1在目前的研究中,有些内容过于理论化,与实际工程问题相差较远1另外,对处于不同环境下建筑物使用寿命的安全性评估问题,在结构设计的工作寿命期如何通过正常使用和必要的维护保证结构应有的可靠度,超过正常使用年限后如何安全地继续服役等都应是可靠度研究的重要方面1 112　腐蚀环境下结构可靠度的分析 对于钢筋混凝土结构,其常见的腐蚀失效模式为:混凝土的碳化作用引起钢筋腐蚀、氯离子侵蚀引起钢筋局部腐蚀、硫酸盐或硫酸溶液对混凝土的腐蚀破坏1对腐蚀环境中混凝土结构的可靠度分析,目前国内外的研究多数集中在氯离子侵蚀环境中钢筋混凝土结构可靠度的变化,对硫酸盐腐蚀地下混凝土结构使混凝土体积膨胀,从而使其瓦解方面的研究还不是很多1在现今的这些研究中,有的并未考虑结构设计参数对混凝土中钢筋腐蚀起始时间和钢筋锈蚀速度的影响,有的虽做了考虑,但并没有考虑二者之间的相关性[2] 1因此,结果不尽合理1 ? 1?收稿日期:2006-06-251 作者简介:刘玉彬(1964-),男,吉林通榆人,大连民族学院土木建筑工程学院教授,博士,学校优秀学科带 头人1研究方向:工程结构广义可靠性理论、工程结构设备理论1 2006年第5期(总第34期)刘玉彬:工程结构可靠度理论的研究现状与展望 9月15日出版

含油污泥的处理现状及展望

含油污泥的处理现状和展望 摘要 含油污泥会对环境造成二次污染，必须进行无害化处理和资源化利用。针对含油污泥处理现状，分析了国内外处理含油污泥方法上存在的问题，综述了国内外含油污泥的处理技术现状、及含油污泥处理技术的研究进展。资源化利用将成为含油污泥处理技术的发展趋势。关键词：含油污泥；资源化；除油；综述 Abstract: Oily sludge may do harm to the production and the environment and must be treated harmlessly and be utilized comprehensively.n view of the present situation of oily sludge treatment, the problems existing in oily sludge treatment at home and abroad are analyzed.This article summarized the present situation about domestic and foreign oily sludge treatment, and forecast the development direction about technology of oily sludge treatment. Resources utilization of oily sludge will be the dominant technique for oily sludge treatment in the future. Key Words: oily sludge、comprehensive utilization、oil removal、detoxification 1含油污泥的危害和来源 含油污泥是石油生产的伴随品,是石油生产的主要污染源之一,也是影响油田及周边环境质量的一大难题。含油污泥中大量的有机物和丰富的氮、磷、硫等营养物质,不加稳定处理的污泥任意排入水体,污泥中的有机物和氨氮将大量消耗水体中的氧,导致水体水质恶化,严重影响水生物的生存,营养物质又会使水体富营养化,在沿海海域造成赤潮和绿潮。除此,不同成分的含油污泥对环境和人类造成的危害是不同的。 1.1含油污泥的危害 油田含油污泥的组成成份极其复杂,是一种极其稳定的悬浮乳状液体系,含有大量老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等,还包括生产过程中投加的大量凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂[1]。并因其体积庞大,排放后不但占用大量耕地,而且对周围土壤、水体、空气都将造成污染。我国现已对含油污泥的排放加强了重视[2],目前明确规定,肆意排放未经处理的含油污泥将处以1 000元/ m3·d 的罚款。这样虽然限制了部分污染物的排放,但仍然不能从根本上解决问题。所以含油污泥

北京航空航天大学系统可靠性设计分析期末试卷a

1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。

3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）

国内外研究现状

将新学的词汇用于句子、会话、故事讲述或写作之中，以加深记忆。④视觉映像:通过创造有意义的视觉映像在新语言信息与己掌握的语言信息之间建立记 忆联系。可以通过想象，也可以通过画图来建立。这种视觉映像可以来自事物或现象的画面、文字出现的地方，也可以通过想象来获得。⑤语义图示:以一个基本词为中心，在纸上画出跟该词有关的词语的语义关系结构图，并表示其相互关系。⑥语音串记:利用新词和己掌握单词之间语音上的某种共同特征来建立两者之间的联系，由此促进记忆。可利用的语音特征可以是押韵，也可以是音节上的相似。⑦缩略助记:从要一记忆的词组或有关词语中抽取第一个字母或音节，组成一个新的词语单位，并用作该词组或有关词语的记忆线索。⑧言行相伴和具体操作:通过做出相应的动作和摆弄实物来记住所学到的新词。⑨构词分析:在碰到新词时观察它的词形，如发现它是由若干已知词或构词成分组成，就从这些组成部分的意义推测这一新词的意义。 贾冠杰(2001)提出的词汇学习策略有:①利用词汇游戏辅助教学。教师可根 据具体情况，在课堂教学中，适当利用单词游戏来激发学生的学习兴趣，或在课后组织学生开展一些词汇游戏以帮助他们掌握更多的词汇。②通过阅读来记忆词汇。学生可以根据上下文记忆单词也可以准确理解单词的含义。③通过形一义联想法和音一一义联想法来记忆单词。形一义联想法就是对单词的结构赋予一定的想象。音一义联想法则是设法把单词的音和义联系起来。 2.2有关词汇学习策略运用的情况 词汇作为信息的主要载体，是英语教学中的一个重要环节。然而，在语言 学的发展历史中，在相当长的一段时间内，关于词汇教与学的研究一直没有受到重视，尤其是在语法翻译时期和听说法时期。Charter(1987)曾将词汇比作 为一个不受重视的“灰姑娘”(转引自孙兴文，1998)。20世纪70年代以来， 随着交际性语言教学的出现，词汇开始引起了西方学者尤其是英美学者们的关注，词汇的地位才得以很大的提高，至此，英语词汇学习策略才成为二语习得研究者和英语教师关注的问题。 王文宇(1998)将词汇学习策略分为:规划策略(规划管理记忆全过程的方 法)、单词表策略、重复策略、联想策略、词性分析策略、上下文策略、语用策略。 姚梅林、吴建民、庞晖(2000)将词汇记忆策略分为9类:复述策略、联想策 略、归类策略、应用策略、单词表策略、上下文策略、词性分析策略、复习策略、管理策略。 将策略具体运用细分化的有: 易晓明和韩凯(1998)将词汇记忆策略分为四大类:①记忆术(如:对字母进 行转化、首字母法、编故事法、地点法、关键词法、想象形象、奇特想象)。②一般记忆加工策略(如:复述、分类、词根词缀等精细加工、对比、单词联想网)。 ③外部辅助策略(如:列表方式、物理刺激提醒、让别人告知、抄写在明显位置、利用单词等外部工具)。④元一记忆策略(如:重复、判断掌握程度、定任务量、难易判断、记忆过程总考虑、速度准确性权衡)。 程晓棠等(程晓棠、郑敏，2003)提出的词汇学习策略有:①在语境中学单词， 提出利用上下文的同义词或近义词、单词之间的指代关系以及词与词之间的搭配猜测词义。②利用联想增强对同类词的学习效果。可以用情景联想和单词网络。情景联想即是把描述日常生活中一连串动作的动词集中起来学习或复习以达到加深理解和记忆的目的。单词网络则是把同类词按照意思的层次关系设计

结构可靠性理论与应用的国内外研究现状

结构可靠性理论与应用的国内外研究 现状 摘要：自20世纪20年代以来，工程结构可靠性理论和应用的研究已取得了重大进展。许多国家开始研究在结构设计规范中的应用。从结构可靠性理论的发展历史、国内外科学家对结构可靠性理论所做的工作及成果、与目前此问题存在的一些不足之处。 关键词：工程结构可靠性理论发展 结构可靠性理论是随着人们对工程中各种不确定性认识的发展建立并逐步完善起来的一门新兴学科，它对结构的分析与设计具有重要指导意义。自20世纪20年代以来，结构可靠性的理论和应用的研究取得了重大发展。本文从结构可靠性理论的发展历史、国内外科学家对结构可靠性理论所做的工作及成果、与目前此问题存在的一些不足之处这三方面进行了简单的总结。 1 结构可靠性理论的发展历史 结构系统可靠性理论是一门新兴的边缘学科。它以概率论、数理统计方法和随机过程理论为基础，以结构分析的有限元法和网络分析技术为工具，从系统角度出发，将结构系统的设计、分析、评价、检测和维护等融为一体。作为一种科学分析方法和实用技术，狭义地讲，它研究结构系统在规定的使用条件与环境下，在给定的使用寿命期间，能有效地承受载荷和耐受环境影响而正常工作的概率。 将概率论和数理统计方法应用于结构可靠性分析的最早尝试可以追溯到20世纪初Forsell和Mayer等人的工作。尽管这些早期研究工作富有创造性，但由于当时的科技发展水平和实际需要，结构系统可靠性作为一种新的设计思想和分析方法并未引起社会的足够重视。第二次世界大战期间及随后的岁月中，有关机电设备、船舶、压力容器、飞行装置和海上石油勘探平台等，在设计使用寿命期限内，在规定的荷载条件与环境下，不能预期正常工作的事例不断增多和日趋严重。这说明了以安全系数法为代表的传统设计方法对环境条件和结构特性的决定论假设是不适当的。必须从概率论的观点出发，对有关的设计参量进行统计分析，研究它们的分布规律和相关特性，从而制订出一整套新的合理的设计规范。 因为采用全概率分析方法，研究了传统的安全系数和结构破坏概率之间的内在关系，提出了考虑多种因素，主要是有初始损伤条件下的结构系统可靠性分析的数学模型。正是由于此项工作，才促成了结构系统可靠性分析理论由经典向现代的过渡。 而后又有科学家建议根据失效面而不是失效函数定义失效模式的可靠指标β。对于同一失效面，这样定义的β不会由于选择不同的等价失效函数而发生变化。从而提出了一种有效的算法使得任何非正态随机变量都能够在设计点处转化为正态随机变量，从而使计算由非正态随机变量和非线性极限承载状态构成的失效模式的失效概率成为可能。弗罗伊登彻尔差不多和尔然尼钦等人同时展开了结构可靠性的研究工作。他提出的在随机荷载作用下结构安全度的基本问题首次得到工程界的赞同和接受。1947他发表了“结构安全度”一文

机械可靠性综述

机械可靠性设计综述 摘要：可靠性优化设计是在常规优化设计的基础上，结合可靠性设计理论发展起来的一种有效的优化设计方法。本文在总结现有文献的基础上对机械可靠性优化设计进行了综述，系统阐述了机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。 关键词：可靠性；优化设计；可靠性试验 Review of Optimization Design of Mechanical Reliability REN Ju-peng (School of Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Student ID: 1270174) Abstract：On the basis of traditional optimization design, combined with the theory of reliability design, reliability optimization design is an effective optimization design method. In this paper, the existing literatures are firstly summarized, then the theory and method of mechanical reliability, reliability design, reliability optimization design and reliability test are systematically reviewed. Key words：reliability; optimization design; reliability test 随着现代工业技术的飞速发展，机械产品日趋复杂化、大型化、高参数化，使产品发生故障的机会增多，因而，可靠性作为产品质量的主要指标，愈来愈受到工程界的重视。机械可靠性，是指机械产品在规定的使用条件、规定的时间内完成规定功能的能力。机械的可靠性是机械设计的主要目的之一，有效地增强产品质量、降低产品成本、减轻整机质量、提高可靠性和作业效率是可靠性设计的主要目标。随着工业技术的发展，机械产品性能参数日益提高，结构日趋复杂，使用场所更加广泛，产品的性能和可靠性问题也就越来越突出。机械可靠性设计的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提供实际计算的数学力学模型和方法及实践。 科技研究人员和工程设计人员积极投入到可靠性工程的研究与实践之中，取得了可喜的成果。张义民[1]结合现代数学力学理论，系统地阐明机械可靠性设计、机械动态可靠性设计、机械可靠性优化设计、机械可靠性灵敏度设计、机械可靠性稳健设计等可靠性设计理论与方法内涵与递进。陈静等[2]阐述了机械产品优化设计及可靠性的相关理论，介绍了可靠性优化设计的应用及发展现状，并介绍了机械行业相关的软件应用情况。喻天翔等[3]对当前机械可靠性的特点和争议进行介绍，从Bayesian理论、FMECA和疲劳可靠性试验三个方面总结了机械可靠性试验技术相关的重要理论问题及其发展，并阐述了可靠性增长试验、加速试验和微机械可靠性试验技术的国内外发展，总结了机械可靠性试验技术研究存在的问题及其发展趋势。 本文将在上述文献的基础上对机械可靠性优化设计进行综述，系统阐述机械可靠性、可靠性设计、可靠性优化设计及可靠性试验的理论及方法。 1可靠性设计 1.1 可靠性设计 传统的机械设计方法认为零件的强度和应力都是单值，只要计算出的安全系数大于规定的安全系数，就认为零件是安全的，因而设计过程中忽略了各设计参数的随机性。可靠性设计将零件的应力和强度作为随机变量，认为应力受到各种环境因素(温度、腐蚀、粒子辐射等)的影响，具有一定的分布规律；强度受材料的性能、工艺环节的波动和加工精度等的影响，也是具有一定的分布规律。可靠性设计认为所设计的任一机械存在着一定的失效可能性，设计时根据需要预先控制的失效概率或可靠度，考虑各参数的随机性及分布规律，以反映出零部件的实际工作状况。 产品的可靠性表示产品在规定使用条件和使用期限内，保持其正常技术性能完成规定功能的能力。可靠性设计的一个目标是计算可靠度，可靠度是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。其表达式为： ()0 () x g X R f X dX > =? 式中f x(X)为基本随机参数向量 T 12 (,,) n X X X X =???的联合概率密度；g(X)为状态函数，可表示零件的不同状态：g(X)>0为安全状态，