机械工程博士论文范文

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中新网3月27日电 据香港中通社报道，为提升两岸机械制造技术水准，加强高层次创造性人才的培育工作，台湾“机电股王”上银科技26日与北京的中国机械工程学会举行签约仪式，正式委托中国机械工程学会在北京举办“上银优秀机械博士论文奖”。

据台媒报道，这是台湾企业首次在大陆举办，也是全球仅见机械业学术研究的最高博士论文奖项。总奖金高达人民币335万元，金质奖(一等奖)每篇奖金人民币40万元。

据悉，这个“上银优秀机械博士论文奖”征选的对象，涵盖台湾、香港、大陆两岸3地机械工程领域博士学位者的论文，参与竞赛的博士生必须获得该大学/学院/系所的推荐，推荐名额不得超过该机械工程学科毕业博士学位人数的10%，同一个大学包括机械工程学科、材料科学与工程学科、测试技术与仪器学科的总名额最多5名为限。

上银董事长卓永财指出，中国大陆2009年工具机总生产值达到150亿美元，正式超越德国，成为全球最大工具机生产国，而大陆有86所大学设有机械博士班(台湾约10所左右)，大陆机械相关产业未来的发展与实力不容小觑。加上两岸签订经济合作架协议ECFA后，经贸交流将更趋紧密，台湾工具机的高附加价值优势，在大陆内需市场极具竞争力，上银希望藉由机械博士论文奖的举办，作为推动两岸机械业产学合作与交流平台的新开始。

此外，“上银机械博士论文奖”除了高额奖金之外，获奖师生还可获邀参观北京国际机床展览会，获金、银、铜质奖的学生与教授，上银将再邀请参观日本国际工具机械展(JIMTOF)，费用由上银科技全额负担。

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中图分类号： G649.1 文献标识码： A 文章编号： 1673-8381(2012)05-0060-04我国自1981年初正式实施《中华人民共和国学位条例》以来，博士生教育作为最高层次的研究生教育一直备受关注。经过全国高校多年的努力，我国博士生培养规模现已跃居世界前列\[1\]，但是教育质量没有得到同步提高。博士生作为高端科技人才的领军群体，其教育水平代表了一个国家高等教育发达程度、科研水平发展潜力和国家核心竞争力。目前，中国正处于从“制造大国”到“制造强国”的历史性跨越阶段，需要大量从事高新技术研发和交叉领域的创新型高水平科技人才，机械学科的博士生教育遇到了前所未有的契机和挑战。培养模式是指为了培养学生具备特定的知识、能力和素质，学校在特定教育经验基础上以某种教学思想为指导、某些教育理论为依据建立的范型\[2\]。科学的培养模式是博士生教育质量的保障。

美国拥有150多年的博士生教育经验，其培养模式经过不断改革和完善，日益获得国际学术机构的认可和效仿。本文以美国机械工程专业具有代表性的佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology，简记为GaTech）为例，探讨美国机械学科博士生培养模式的特点，并结合我国现状，提出建议，希望为我国博士生教育提供有益的参考。

一、 美国博士生培养模式

创建于1885年的佐治亚理工学院是一所以理工科见长的公立大学。根据US News & World Report的统计，其工程学院研究生教育在全美连续4年名列第4，机械学科（Mechanical Engineering，简记为ME）研究生专业在全美排名第6。ME在读博士生约300人。下面以GaTech ME为例，介绍美国博士生的培养目标、培养方式、所包含的主要环节及其要求\[3\]。

（一） 培养目标和方式

学生在获得博士学位时应达到以下目标：具有未来在工业界和学术界从事工作所需的基础，并形成终生学习的意识和习惯；掌握先进的分析问题和解决问题的方法，包括数学、计算机、实验方法和技术等；掌握坚实的深入的专业知识，能够成为某一领域的专家；具有宽广的相关学科的知识基础，具有解决交叉领域问题的洞察力和技术；掌握科学研究所需的技能，包括任务规划、信息集成与综合、团队合作、交流沟通、等；提升领导力、学术职业道德、社会责任感和服务意识。

博士生学习年限没有特定要求，但要保证至少两个学期为全日制注册。博士生培养实行导师负责制，整个在读期间可分为两个阶段：（1） 入学后第一个学期和导师共同制定培养计划，开始课程学习、科研的前期准备和调研工作，并通过资格考试。（2） 以科研为主，同时完成规定学分、教学训练、学术讲座等环节，最终在论文和答辩通过论文指导小组审核后获得学位。在学期间，导师有权根据学生的工作情况中止对学生的指导（经济资助保留至该学期末），学生有1个学期的时间寻找新的导师。如果学生是因为工作表现欠佳和学术纪律问题被淘汰，所在学院一般不再予以接收。学生也有权更换导师、转换学校或系、休学、退学等。学生已经获得的学分可以转至新的校系，资格考试成绩是否有效取决于转入校系的规定。

（二） 主要内容与基本要求

1. 课程学习和其他环节学分要求。根据博士生培养计划的要求，博士生应获得不少于42学分的学位课程学分，其中本专业课程24学分，相关专业课程12学分，其他课程6学分。从课程难度上看，要求至少36学分的课程为6级或以上（课程难度共分为8级，难度逐级增大）。

另外还有5个非学位课程学分。为鼓励博士生参加本专业的学术讲座，设有2个学分，学生提供11个讲座的题目、演讲者和日期可获得1个学分。教学训练是博士生培养的另一个必修环节，占3个学分。学生在参加了教学培训课程后，选取一门专业课程，参加以任课老师为主的教学全过程，包括答疑、批改作业、辅导实验、考试等。最为重要的是博士生必须自己独立准备并讲授3节课。学期末任课老师和系里教学委员会共同评价博士生是否可以获得该学分。

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在航空飞行器的结构设计与制造过程中，要求以提高结构件的强度与刚度、断裂韧性及抗应力腐蚀能力、降低飞行器的空重等为主要参数指标，这就使得铝合金材料在航空航天领域得到广泛应用。其中铝合金薄壁框架类零件（以下简称薄壁框架）在普通数控加工中极易产生弯曲、翘曲等加工变形，难以控制，不易保证加工精度。而工厂目前仍大量依赖传统的试切方式、基于经验的工艺参数选择，这些经验方法成本高、效率低、周期长，缺乏可操作性和量化分析，薄壁工件的加工质量不稳定。目前国内外很多学者对引起其加工变形的相关因素进行了研究，认为铣削力是影响加工变形的重要因素。因此，开展有关铝合金铣薄壁框架铣削力与加工变形关系的研究，对于提高加工精度、质量稳定性和加工效率具有重要的意义。本文将基于ANSYS有限元软件，针对特种材料7050铝合金薄壁框架的铣削力与加工变形的关系进行探讨。

一、7050铝合金铣削力的仿真实验

1.7050铝合金材料属性

7075铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系超硬合金，是在航空工业上得到广泛应用的超高强度变形铝合金。其特点是（表1），固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150℃以下有高的强度，并且有特别好的低温强度；焊接性能差；有应力腐蚀开裂倾向；需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力。此合金具有良好的机械性能及阳极反应，是典型的航空用铝。

2.工件材料本构模型

从加工过程来看，切削加工工艺属于冷加工的范畴，但从切屑形成的局部来看，切削加工工艺具有高温、大变形的特点，为了耦合机械载荷和热载荷的相互作用，提出采用热弹塑性大变形有限元法。对于薄壁框架类零件来说，其典型特征是框架壁较薄，在切削过程中，切削液的冷却效果明显，可以使框架薄壁的温度不致过高，所以本文认为对于薄壁框架的铣削变形可以仅从弹塑性变形有限元法来研究。

金属切削过程是一个大塑性、高应变率变形过程，流动应力是温度、应变和应变率的函数。采用John-son-Cook强度模型来描述工件材料性能，该模型假设流动应力是应变、应变速率和温度的函数，综合考虑了多个方面的影响，是一个比较合理的材料模型。根据文献给出的7075航空铝合金J-C强度模型，其具体形式可以表示为：

采用DEFORM-3D的milling模块，针对7075铝合金的铣削力的大小进行仿真。仿真值见表2。

通过上表可以看出，利用DEFORM-3D软件对7050铝合金切削过程中的切削力进行的有限元仿真分析，并同文献[2]中的实验数据进行对比分析，结果表明DEFORM-3D软件所得仿真数据与理论计算结果吻合度较高，说明本文建立的DEFORM-3D铣削模型是可靠的。

二、利用ANSYS进行静力学仿真分析

1.ANSYS仿真模型的建立

假设薄壁框架的B梁需要进行铣削加工，由于刀具在切削过程中是连续走刀的，在计算切削力时把走刀过程离散成若干个切削位置，即在实际模拟时，为方便分析加工变形，可通过在节点上施加载荷来完成切削力的施加。将薄壁框架划分成六面体网格，将图1中B梁按照长度比例均分6份，依次等距取5个施加铣削力载荷的观察点，建立多组不同尺寸薄壁框架的有限元模型分别加载进行观察。XYZ三个方向的载荷大小，根据deform软件仿真获得的载荷最大值进行选取。不同壁长情况下的加工变形，如图2所示。

2.变形方案

依据薄壁框架的铣削加工变形规律，在不改变薄壁框架结构的基础上，控制铣削加工变形可以采取的方案有：

（1）优化装夹方案。改进装夹方案可以从装夹位置、夹紧力等方面来考虑，使装夹应力均匀，减小工艺变形，保证零件尺寸精度。

（2）优化切削参数。对切削速度、转速、进给量、切深等切削参数进行调整优化，可在一定程度上减小切削力，补偿变形。

（3）刀具路径优化。采用文献提出的主动修正刀具路径以减小加工变形的方法，即生成刀具路径时预先考虑工件加工变形及其回弹量，通过修正或补偿刀具的名义路径，从而减小或消除变形回弹误差。

三、结论

本文探讨了有限元法的基本知识，并通过DEFORM-3D和ANSYS有限元分析软件对薄壁框架的铣削力和其导致的变形进行了分析计算，总结了薄壁框架零件在受到铣削力时的变形随零件尺寸参数的变化规律，提出了铣削变形控制措施，为研究控制加工变形工艺和切削参数的优化奠定了基础。

参考文献：

[1]白万金.航空薄壁件精密铣削加工变形的预测理论及方法研究[D].浙江大学博士论文，2008.

[2]王立涛等.航空铝合金7050-T7451铣削力模型的实验研究[J].中国机械工程，2003，14（19）.

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一、本课题国内外研究现状述评

（一）语类分析

语类分析是篇章语言学重要的研究内容之一（Thompson，1999;Hyland，1999，2004a，2005a，2005b；Paltridge，Starfield，2007）。语类是为实现某一交际目标，得到特定交际社团公认的语言交际类型（葛冬梅、杨瑞英，2005；庞继贤、叶宁，2009）。语类分析主要在语篇层面结合功能进行，目的是阐释学术文体的语篇推进结构和语言特征，体现了学术文体写作的规范要求。

语类分析学说认为，每个学科的语类都有自己的特点，都遵循该学科的写作要求，都采用相似的范式和步骤安排结构和语言形式，学术论文作者通过适当的语步构建学术空间，发出自己的声音，并得到所在交际社团的承认（Swales，1990）。当前有许多论文对期刊论文摘要的语类分析（如刘胜莲、魏万德，2009；余莉、梁永刚，2006等），但学位论文摘要和期刊论文摘要在语篇结构和语言特征上不尽相同（Hyland，2005b），需要认真研究。

（二）摘要研究述评

学位论文摘要是位于学位论文正文之前对论文整体内容进行概述的独立学术语类。《MLA格式指南与学术出版准则》（1998）对论文摘要的要求是长度不超过350字，内容包括该论文的研究背景、研究问题、研究方法和结论。英语摘要，在中医药研究生学位论文中，除标题外，是唯一用英语写作的部分，其质量直接影响着论文的整体质量，是评判研究生论文质量的重要指标。

目前对学术论文体裁的研究主要集中在对论文引言的研究。普遍认为引言的组织结构与整个论文的结构基本一致，即Swales的CARS语篇模式（Create a Research Space），包括导言（introduction）―方法（method）―结果（result）―讨论（discussion）四个语步，即I-M-R-D模式（Swales，1990）。在导言部分，Swales（1990）有详尽的语步分析，如下表1（改动自黄婷婷、许明武，2003）。目前对于方法（method）、结果（result）、讨论（discussion）三个语步的语步分析较少。

Swales的CARS语篇模式已经成为学术论文体裁研究的通用分析模式，为学术界所公认。而国内大多数对学术论文体裁的研究，也沿袭Swales的CARS语篇模式，对论文的引言部分进行体裁分析，而鲜有用此模式对学术论文的英文摘要进行分析。实际上，摘要和引言属于不同的体裁，Graetz（1985）认为论文摘要由四语步构成，即问题的提出（problem）―方法（method）―结果（result）―结论（conclusion）。Bhatia（1993）认为，摘要由以下语步构成：（1）介绍研究目的；（2）描述研究方法；（3）总结研究结果；（4）讨论研究结论。因此，学术论文英语摘要区别于引言，一则在于摘要由于字数限制，较少涉及研究领域的前期研究成果，侧重点在于提出问题和介绍研究目的；而引言部分必须从文献综述入手，否则很难建立自己的研究领域，无法开展下一步的讨论（徐有志等，2007）。二则摘要语篇较之于引言语篇，更需要有效提供研究结论，而不宜占用过多篇幅展开讨论。因此，一方面，鉴于国内对于学术论文摘要部分研究较少，而另一方面，学术论文摘要区别于引言，在第一语步和第四语步有其独特特点，所以，有必要借鉴Swales（1990），Graetz（1985），Bhatia（1993）等前人研究进行深入的探讨和研究。

国际上对学位论文摘要的研究，包括对机械工程、西医外科学、应用语言学文、社会学的研究，当前对中医药英语摘要的研究，关注的焦点是偏误分析（如段平、顾维萍，2002；戈玲玲，2002；王高生，2005），没有对硕博士学位论文摘要的研究，也没有在更高层次上对中医药期刊论文摘要的语类特点进行考察。

二、研究方法

本项研究的语料是中医药硕士学位论文英语摘要（500字左右）、中医药博士论文英语摘要（500―1000字）、中医药期刊论文英语摘要（50―100字）各20篇。以上论文从中国知网期刊论文库和硕博士论文库中随机抽样。论文上传的时间在2009年、2010年及2011年。为了保证本项研究的信度和效度，结合中医药类学术论文实际，在对论文进行编号后我对语料进行预分类，分类标准如下。

（一）理论研究类

就某一时间内，作者针对中医药类某一专题，对中医理论进行分析梳理，或者对大量前人经验、数据、资料和主要观点进行归纳整理、分析提炼而写成的论文，如文献综述、医案研究、名家经验总结。

（二）实验研究类

在实验室中，以中医药理论为指导，进行较为严格的变量控制，观察假设中各变量之间是否存在相关关系或因果关系，从中探索中医药作用规律的一种研究方法，受试往往为实验动物。如观察某经典方对受试的治疗效果。

（三）临床研究类

在临床研究中，或在临床实际运用中，以中医药理论为指导，进行较为严格的变量控制，观察假设中各变量之间是否存在相关关系或因果关系，从中探索中医药作用规律的一种研究方法，受试往往为患者。如观察某经典方对受试的治疗效果。

同时，根据Swales的CARS模式，并借鉴黄婷婷、许明武（2003）的研究方法。我对论文摘要进行四大语步的分类：导言（introduction）―方法（method）―结果（result）―讨论（discussion）。判断摘要的文字的语步范围，来自于该文字使用的关键词和关键句型。

三、研究结果和讨论

（一）语步及体裁分类

通过对语料进行初步分类。分类结果如下：

如表2所示，中医药学术论文摘要并不完全遵循传统的论文英语摘要写作模式。首先，理论研究类是区别于其他学科领域论文的特有类型。由于中医药研究重视对传统医学知识的集成和积累，因此文献综述、医案研究、名家经验总结是不可或缺的论文体裁，而其他学科领域中，尤其在理工科和西医学术论文中，除期刊论文可以有文献综述的体裁，一般不允许硕士学位论文和博士论文以纯理论研究的形式出现，因而在摘要中也不会出现理论研究的类型。

其次，通过实际分类发现，在中医药学术论文摘要中普遍存在混合研究的情况，即介绍和讨论理论背景后，通过实验室或者临床应用证明理论指导下对受试进行实验，或者对患者进行施治的情况。而期刊论文摘要由于篇幅所限，往往选择省略对理论背景的讨论，使用直接描述实验或者临床应用的写作策略。同时，在硕博士学位论文中，也存在省略背景讨论的情况，只对实验过程或者临床作用进行讨论。

最后，可以发现，在类型分布上，硕士学位论文学位摘要的种类数量比较平均，以理论研究稍多；而博士学位论文明显以理论研究加实验室研究的混合研究类较多，可以推断，博士论文在理论深度上要求更高，博士生也更多参与实验室研究工作，故而此类较多。同样，因为大多数博士论文的摘要中会包含理论背景，临床研究类的论文数量较少。期刊论文除不存在混合研究外，在其他三种类型中分布平均。这可能和期刊论文的篇幅有限有关，侧重点往往只在一方面。

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（二）语步分析

1.理论研究语步分析。

通过对理论研究的基本语步进行分析，如表2所示，可以看出理论研究类并不遵循Swales的CARS模型，往往只有导言部分（introduction）。另外，学位论文和期刊论文虽然长度不同，均涵盖导言部分的三大语步，即M1:建立研究领域（Establishing a territory）；M2:建立研究地位（Establishing a niche）；M3:占据研究地位（Occupying the niche）。以硕士学位论文A7每段开头为例：

The virus pneumonia is a commonly significant disease in clinic （M1 S1） .

That the Chinese medicine treats virus pneumonia has the unique superiority and has accumulated rich experience （M2 S4）.

This paper aims to study the effects of Xuanchangfeiqi Tang on virus pneumonia and its clinical utilization rule of ventilating lung （M3 S1）.

在期刊论文全文中有相似语步，以C2为例：

Di dang Decoction， a classic prescription of promoting blood circulation to remove blood stasis，was used to treat stagnated blood syndrome in ancient times （M1 S1）.

Recently，physicians have found that interior stagnant-heat syndrome is manifested in many kinds of internal damage and miscellaneous diseases，so the prescription can treat diseases of different systems （M2 S4）.

This paper aims to review the recent clinical reports of Didang Decoction （M3 S1）.

2．实验研究、临床研究语步分析。

在具体语步分析中，我们发现实验研究、临床研究语步极为相似。硕博士学位论文均采用IMRC的结构，即introduction（objective）―method―results―conclusion的结构。有两点值得注意：（1）与表1进行对照，论文作者在摘要的导言（introduction）部分只阐明研究目的（Outlining purposes），达到占据研究地位的效果（Occupying the niche）。但很少有作者提及Swales的导言部分的其他语步。（2）IMRC结构与Swales（1990）的IMRD结构略有不同，讨论部分（discussion）为结论部分（conclusion）所替代，实际上印证了Graetz（1985），Bhatia（1993）的观点，可见摘要语篇篇幅所限，作者往往选择突出研究方法、步骤和结果的策略，而省略导言语步和讨论语步。

3.混合研究语步分析。

首先，在三种英语论文摘要中，在期刊论文摘要中混合研究数量为零。我认为，并非期刊论文的实验过程和临床应用没有结合理论，而是在语步中理论并没有体现。

同时，博士学位论文英语摘要的语步特点最完整，使用IMRD或IMRC的语步推进模式，对理论研究部分的描述最全面。以博士论文B9为例，有清晰的元语篇标记（meta-discourse）完成语步转换：

In theoretical research， the article holds that ...（第二段第一句）

In experimental research，we reproduce the mouse model of ...（第三段第一句）

然而，并非所有的元语篇标记在硕博士学位论文中都十分明显。在博士论文B19中文摘要中，然而，并非所有的元语篇标记在硕博士学位论文中都十分明显。在博士论文B19中文摘要中，原作者在首段介绍感染性肺炎的定义和分类，提到此病“一般属于中医风温、咳嗽等范畴”。第二段的元语篇结构为：

“本文分为理论研究和临床研究两个部分。理论研究方面，运用温病学理论、认识感染性肺炎的病因病机及辨证论治，重点探讨中医与现代现代医学之感染性肺炎在病因、病理认识上的契合点。”

第四段出现对应的元语篇结构：

“临床研究方面，根据症状表现，对南京中医药大学附属医院，江苏省中医院收治的105例感染性肺炎住院患者进行辨证分型，总结临床用药，结果显示，感染性肺炎临床常见证型为痰热壅肺与风热犯肺型；最常用具有宣降肺气以透邪的中药属解表、清热、怯湿、止咳、化痰等类。”

在英文摘要中，相对应的原作者的表述为：

Pneumonia is classified under Feng-wen，or Ke-sou （cough） category in traditional Chinese Medicine （TCM）.Literature study showed that both conventional and TCM shared similar views on causes and pathology of pneumonia.However，in terms of treatment，TCM has its rules and characteristics，which is currently still being recognized as clinically effective.

对比后可发现，原作者的中文摘要中用第一段中对感染性肺炎的分类代替了对本文结构的阐述。而临床研究部分合并缩短至理论研究之后。我检查全文，此后的段落中，只有对研究意义的阐述，而没有对临床研究中更详细的阐述，如中文摘要中涉及的患者人数、所在医院情况，都没有再提及。由此可以判定，原作者虽然对中文摘要的语步和元语篇功能具有有效应用，然而该意识没有顺利转移到英文摘要中，导致英文摘要内容空泛，语步不清晰。

最后，我们发现，和实验研究、临床研类的语步不同的是，硕博士学位论文摘要中混合研究的语步更多出现讨论部分，或者讨论和结论并存，更符合Swales（1990）的IMRD的语步推进模式。主要原因是篇幅容量足够进行讨论，以及论文评审的要求。

四、结论与意义

通过以上分析，我们发现中医药学术论文英语摘要的语类分析从两个方面体现复杂性。首先，在前人研究中（Swales，1990;黄婷婷、许明武，2003），也发现类似的语步分析。但前人研究并没有对论文进行分类，中医药论文类型复杂，除学位论文和期刊论文长度不同造成内容取舍外，中医药论文本身也有理论研究、实验研究、临床研究和混合研究分类，刘胜莲、魏万德（2010）指出，国外论文摘要的IMRD语步出现频率很高，而国内论文作者常省略方法语步，或者将方法语步和引言或结果语步并合，而我们发现，在中医药论文摘要中，理论研究甚至会省略方法、结果、讨论等多语步，实验研究部分有独立式的结论语步。此外，在论文抽样中没有出现混合研究的期刊论文摘要，原因可能是篇幅所限无法展开导言（introduction）部分，只能完成实验研究和临床研究的语步推进。因此，中医药学术论文英语摘要除IMRD语步推进模式，还有I及IMRC语步推进模式。

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本文对中医药学术论文摘要的语类进行了探索性的分析和归类，对中医药研究生英语学术论文写作教学和研究具有借鉴意义，在教学中应当注意规范学生对论文写作语篇规范和论文分类的意识。同时，由于选取的语料数量有限，抽样样本较小，而不能和摘要作者进行交流，不能了解论文摘要建构过程。最后，论文作者可能的中医药文化背景和教育经历可能对语篇建构产生的影响。这些都是值得进一步深入探讨的研究思路。

参考文献：

［1］Bhatia，V.K.Analyzing Genre:Language Use in Professional Settings ［M］.London: Longman，1993.

［2］Graetz，N.Teaching EFL Students to Extract Structural Information from Abstracts［M］.In J. M. Ulijn and A. K. Pugh. Reading for Professional Purposes. Leuven: ACCO.1985：123-135.

［3］Paltridge，B.& Starfield，S.Thesis and Dissertation Writing in a Second Language:A Handbook for Supervisors［M］.London: Routledge，2007.

［4］Swales，J.M.Genre Analysis:English in Academic and Research Settings［M］.Cambridge: CUP. 1990.

［5］Thompson，P.Exploring the Contexts for Writing:Interviews within PhD supervisors［M］.1999. in P. Thompson （ed.） Issues in EAP Writing Research and Instruction. Reading:Centre for Applied Language Studies.

［6］Hyland，K.Talking to students: Metadisourse in introductory coursebooks ［J］.English for Specific Purposes， 1999，18：3-26.

［7］Hyland，K.Disciplinary interactions: Metadiscourse in L2 postgraduate writing ［J］.Journal of Second Language Writing， 2004a， 13：133-151.

［8］Hyland，K.Metadisourse:Exploring Interactions in Writing［M］.London: Continuum.2005a.

［9］Hyland，K.Stance and engagement: A model of interaction in academic discourse ［J］.Discourse Studies， 2005b， 7：173-192.

［10］刘胜莲，魏万德.英文摘要方法语步中体裁结构及语言特点分析［J］.武汉理工大学学报，2010，32，（14）：197-200.

［11］段平，顾维萍.医学论文标题与摘要汉译英常见错误分析［J］.中国翻译，2002，23，（4）：47-55.

［12］葛冬梅，杨瑞英.学术论文摘要的体裁分析［J］.现代外语，2005，28，（2）：138-146.

［13］戈玲玲.科技论文摘要英译的语用失误――对非英语专业本科生的一项调查［J］.中国科翻译，2002，15，（2）：44-46.

［14］黄婷婷，许明武.中外经济类期刊英文摘要语步结构分析［J］.外语教育，2003：34-38.

［15］庞继贤，叶宁.语类意识与英语研究论文写作.外语与外语教学，2009，（3）：34-36.

［16］王高生.论文摘要的撰写及英译［J］.中国科技翻译，2005，18，（2）：9-12.

［17］徐有志，郭丽辉，徐涛.学术论文体裁教学不可或缺――英语专业硕士学位论文引言写作情况调查［J］.中国外语，2007，4，（4）：47-51.

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“治有色学、兴有色业、铸有色魂。”这就是中南人的精神。也正是在这种精神的激励下，才会有中南大学今日的成果与明日的辉煌。

她是中国机械领域惟一女院士。她长期从事机械工程和材料制备领域的教学与科研工作。她的研究成果共获国家科技进步一等奖等有关奖励20余项。她被授予“全国先进工作者”、“全国十佳女职工”、国家有突出贡献科技专家等荣誉称号……她就是2007年度国家科技进步一等奖“铝资源高效利用与高性能铝材制备的理论与技术”项目的主持人、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。

带着一份敬仰与好奇，本刊记者采访到了这位传说中的巾帼院士。虽已年过古稀，但在她的脸上依然可见年轻时的美丽；而更深深打动记者的则是她言谈举止中透露出的亲和与真诚。

集聚各方优势力量 攻克铝工业三大难题

当前，我国铝工业的发展面临着铝资源日益短缺、铝先进材料无法满足国家重大战略需求、金属铝发展存在高消耗和高污染的严峻挑战。

中国铝业公司作为我国铝行业参与全球化竞争的领航者，迫切需要构筑一个基于全球化的公司技术战略，但是要迅速提升企业自主创新能力，又不可能完全模仿西方老牌跨国企业，在较短时间内花费大量的财力、人力和物力建立起自己强大的研究机构。因此。构建产学研联盟，依托优势高校建立研发基地。成为中铝公司的必然选择，而中南大学则是强有力的战略伙伴。

中南大学拥有世界上最完整的有色金属学科群。涵盖了地质、采矿、选矿、冶金、材料、装备等国家重点学科(而中铝公司也拥有资源勘探、采矿、选矿、冶金、材料、装备等子公司，为学科链与产业链结合提供了最好的合作基础和合作空间)；拥有以国家重点实验室、国防科技重点实验室、国家工程研究中心为主体的有色金属技术创新平台；拥有13位两院院士(占全国有色金属领域两院院士的一半)。形成了一批以“长江学者”为代表的中青年学术带头人和学术骨干；为“两弹一星”、神舟飞船等国家重大战略工程提供了关键有色金属材料；国家在铝工业领域部署的两个战略性重大基础研究计划(“973”计划)项目全部交给中南大学主持。为解决上述制约我国铝工业发展的瓶颈问题，中南大学钟掘院士率领一个由在金属铝资源高效利用和高性能铝材制备的基础研究和产业化实施方面最优秀人才组成的强大队伍。依靠产学研强强合作，历时十年，充分发挥高校学科群与中铝公司的产业群协同与集聚优势，构成了一套完整的产业技术攻关链。发明了选矿拜耳法。可以经济利用占我国铝土矿储量80％约20亿吨的中低品位铝土矿，极大地延长了我国铝土矿资源保障年限；发明了抗氧化低电阻炭素阳极制备等技术，使冶炼过程节能减排达10％上。年节电量140亿度；发明了多场调控半连铸及多尺度多相强韧化等技术，生产出一系列高性能铝材，解决了我国对高性能铝材重大需求问题，打破了国外技术与材料的封锁，为保证国家国防和经济安全提供了高性能铝材保障。

该项目共获得67项发明专利、7项成套技术和16种高性能铝合金材料与构件。解决了现阶段铝工业持续发展的三大难题。有力地推动了我国铝工业的技术进步，推进了我国铝工业由完全依赖技术引进型向技术出口的重大变革，所研发的技术出口到国外建厂14家，近三年创利税116.75亿元。

“显著提高产业技术水平、增强科技竞争力要通过多部门协作、多学科集成。共同搞好重大科技攻关。突破核心技术，建设重大工程，形成战略产品。同时，培养一批杰出的科学家和学科带头人，锻炼和凝聚一支高素质的人才队伍。”这是总理在今年国家科学技术奖颁奖大会上的讲话中所强调的。钟掘院士带领这支队伍所取得的成就正好印证了多部门协作、多学科集成的重要性。

“这次一等奖的获得。是中国铝业公司、东北大学、北京工业大学等单位和学校合作的成果，是十年磨一剑辛勤汗水的结晶，是十年众志成城的结果，是产学研合作取得巨大成功的典范。”这是中南大学校长黄伯云院士在校庆功表彰大会上对此项成果的精辟总结。

谈到产学研结合的重大意义。钟院士不无感慨“高校要想在科研上出成就，绝不能闭门造车。一定要瞄准国家重大战略需求，立足解决实际问题。服务于行业和区域经济。中南大学一直都有跟企业紧密合作、为其解决实际问题的传统。因为企业的需求反映的就是国家的需求。我们跟企业合作。就是把国家的需求落到实处。另外，高校在校企合作、产学研结合的过程中。一定要有准确的定位。高校对技术是敏感的。主要任务是致力于为企业解决关键技术上的原理性问题。只有基本的原理弄清楚，才能产生成熟的技术和工艺，最后组装到整个生产线中才能出产品，变成现实的生产力。”

严格求实的学术态度　与人为善的待人方式

“这么大的项目，这么多的单位、这么多的人员是如何组织起来的?”当谈到最初立项的经过时。钟院士回忆说：“为了解决我国铝工业发展面临的严峻挑战，国家决定在‘973’计划项目立项。当时，各个单位都在争取首席这个位置。中南大学凭借着在有色金属研究方面的历史和成就。以及其与企业结合的紧密程度。终于拿到了首席的位置。我作为项目的领衔人，深深地感到了责任的巨大。3000万元这样重大的项目、这样艰巨的任务。这在当时是绝无仅有的。”

立项只是起点。为了避免各个单位关起门来自己搞自己的事。无法明确到国家的总体目标上来。钟院士组织国内有色金属领域的专家们一起研究确定项目的大主题。“经过专家们的多次探讨。最后确定了项目的三大主题，即：要解决铝资源缺乏的问题、要解决能耗过高的问题、要解决铝材的品质赶不上国家重大工程和国防需求的问题。只有符合这三大主题的才可以加入，不符合的就坚决请走。为此，我们又重新组织进行项目的投标申请与答辩，由权威专家们来评审决定哪个单位留、哪个单位走。就这样，这支队伍一步一步地凝聚起来，大家共同朝着一个目标奋斗。”

“到了项目中期评估时，再逐个检查，发现还是有拿着钱不干活或者没有进展的，又请走了一

批。”钟院士笑着说：“现在，像我这么严厉的首席恐怕不多见了。”本着对国家负责、对工作精益求精的态度，钟院士一直以来都非常严格地要求这支队伍。

“外人看我都说我挺慈祥的，节假日里还经常跟学生们在一起玩儿。然而如果他们在学习和工作上出错，我就很严厉，经常把我的博士生说得流眼泪。不这么做的话，他们很难接受教训：不严格要求自己，将来做出来的东西如果有虚假，怎样向国家交待!年轻人要培养自己的思维模式和锲而不舍的精神。我的每个博士生论文我最少要亲自看三遍，有的基础差点儿的，都会看六七遍。对于一个博士生来讲，最后的毕业论文应该反映出他明确的学术思想。如果我马虎了他的博士论文，那么对其今后一生的影响都不好。”

钟院士带过的博士生透露说：“钟老师在学术上对我们要求非常严格，不允许有半点错误和虚假存在；然而在生活上却非常关心我们，尽量给我们提供一些好的条件。听说。有些年轻的老师要买房子钱不够，她还很慷慨地把钱借给他们。”

“在学术上要绝对实事求是、不能有半点虚假；待人要与人为善、助人为乐、成人之美，要理解、宽容别人。”这就是钟院士的处世之道。“我其实是太普通了，只不过认真一点而已。”也许正是这份认真，才成就了这位巾帼院士今日的辉煌。

问到下一步的工作计划时，钟院士不假思索地说：“铝工业还有更艰巨的任务等着我们去做。我们还要上大飞机、要上第四代坦克、要上核潜艇，这些都对铝材提出了新的更高的要求。所以现在我们面临着新一轮的挑战。这是我们下一个‘973’计划项目的任务，已经立项启动了。在接下来的工作中。这支队伍将在原有的基础上更加强大和凝聚，还会不断地有年轻人加入进来。”钟院士说她没有退休的概念，有机会就会继续科研。只要能够为国家做贡献、为国家的科技进步服务。这就是她一生最大的满足。这其间，人生的价值才能真正体现。人活着才有意义。

无悔投入“硬冷”世界　爱国情怀伴随一生

1955年，钟掘在填报高考志愿时选择了机械专业，顺利考入北京钢铁学院机械系，成为学习钢铁专业的少数女生之一。谈及当初的选择，钟院士神采飞扬：“上中学时，总理作了关于第一个五年计划的工作报告，我在字里行间找到未来生活的方向。当时说，国家现在要重点发展工业。工业里面的重点又是重工业，而机械工业是重工业的基础。所以我当时就下定决心，高考填志愿时就填上了将重工业和机械工程整合的冶金机械专业。”钟院士继续回忆：“之后。我到冶金厂去实习，看到工人在那样艰苦的条件下仍奋不顾身地工作，那种豪情感染了我。我当时就想到我们国家整个的冶金工艺过程需要改革，要机械化，要让工人的工作条件好一些。”正是这份爱国情怀。让钟掘坚定地走向了机械工程这个“硬冷”的世界。从搞冶金机械到现在研究铝资源高效利用和高性能铝材制备，尽管专业有所变化，但都是国家最需要的基础工业。

“现在的很多年轻人缺乏一种爱国情怀，缺乏对国家的责任感。有一些搞科研的人，总是先以经济目标为准，这只能是短期行为。我经常教育我的学生不要总是好高骛远，不要总是想着能得到多少经济回报、得到多少奖励。只要用心去做事、把问题解决了，人家自然会记得你，国家也自然会表彰你。年轻人要树立一种自强不息，对国家、对人民负责的精神，这是第一位的。有了这种精神熏陶，总会找到事情做，总会把事情做好。”这是钟院士对年轻人的谆谆教诲。

“此外，年轻人还必须要脚踏实地。”钟院士介绍说，中南大学一直以来都有一种立足实际、脚踏实地做实事的传统校风。学生的每一个培养环节都始终跟实际紧密结合，从实习、课题设计到毕业设计。都有很多实战任务。“除了负责国家的纵向课题外，我们还经常跟一些大工厂紧密合作，做一些横向课题。因为工厂在生产上所反应出的问题总是最前沿、最活跃的。做横向课题能够真正了解生产第一线需要解决的实际问题，反过来再反映到国家的纵向课题上去，两者相辅相成。”

走进钟院士所在的中南大学机电工程学院教学楼，映入眼帘的是一块写有“自强不息”四个大字的匾额。“自强不息，这是一种民族精神。年轻人必须要拥有这种精神。”钟院士说。教学楼外面的大石头上，刻着“鬼斧神工。人天合一”八个大字。“这是我建议刻上去的。我们搞机械、搞装备的，在技术上一定要做到鬼斧神工、精益求精；此外。还要主动地跟天、也就是跟自然融合在一起，要不断地创新。这就是我所倡导的我们学院的文化。”

正是这种爱国的情怀、自强不息的精神和精益求精的态度。让钟院士几十年如一日地奋斗在国家最需要的领域。解决国家的燃眉之急，攻克了一道又一道科研难关、取得了一个又一个举世瞩目的成就。我们期待着钟院士和她带领的这支精干队伍能为国家的下一个重大需求交上更加圆满的答卷。

采访手记

篇6

1.概述

随着全球工业市场竞争的日趋激烈，产品的复杂性和加工质量要求越来越高。而随着CAD/CAM系统和CNC加工中心的进步，我们可应用球头铣削来满足复杂表面的加工需要。由于在复杂曲面加工中，很难选择恰当的参数使得加工过程既能提高生产率，同时又能保证工件质量。为了保证产品加工质量且避免刀具破损或刀具过变形等不期望结果的发生，通常做法是选择保守的加工参数。然而，这会降低生产率。这需要在加工参数和加工质量及加工效率之间达到一个最佳的匹配。

铣削加工过程是由“机床―刀具―工件”构成的、各种影响因素综合作用的系统。在加工进行过程中随时会受到各种随机因素的干扰，其中的干扰因素主要包括：工件材质不均匀造成的材料微观硬度变化，刀具磨损造成的刀具几何参数的改变，切削参数变化及切削振动等，这些因素都会使加工系统转变为动态系统。

因此，球头铣削过程分析和铣削力仿真对加工精度预测、铣削过程自适应控制以及工艺参数优化都有非常重要的意义。

2.铣削力建模

2.1 局部铣削力的计算

切削力的准确建模是分析和预报切削加工性能的基础（工艺参数的选择、切削过程稳定性、刀具磨损及破损的监控等）。由于铣削过程非常复杂，在此过程中铣削力不断变化，通常的切削理论不能趋势应用于铣削过程，因此，球头铣刀加工复杂曲面切削力模型建立的基本策略是将刀具切削刃沿轴向等间隔划分成许多很小的切削微元，每个微段相当于一个简单的斜角切削，作用在刀刃微段上的空间铣削力可以分解成微切向力 、微径向力 和微轴向力 。刀具受到的切削力为参加切削的切削微元的受力之和，切削微元的受力分析是根据切削力与切削负载之间的经验关系。本文采用Lee和Altintas所提出的斜角切削的切削微元的受力公式 ：

在整体坐标系中，X方向为刀具的进给方向，Z方向垂直于水平面，根据右手定则便可确定Y的方向。

在局部坐标系中，由于所加工工件表面倾斜，所以局部坐标系中所选取的倾斜面与加工件表面平行，所以在此图中 等于 ，X方向也为刀具进给方向，Z方向垂直于倾斜面，根据右手定则便可确定Y的方向。

图2-1表示了刀具的局部坐标系和整体坐标系， 和 表示了其局部坐标系的位置，在局部参考系中根据切削刃位置的测量可以计算出未变形切屑的厚度。同时，其它辅助角 ， 和 也可以运用到坐标变换的数学表达式中（并且，这些辅助角都是以 和 为根据的）。所以，运用坐标转换，将局部坐标向整体坐标进行转换是非常必要的。

图2-2表示出了从局部坐标系到整体坐标系进行转换的每一步。第一步将 角绕X轴旋转，直到 与 平行。用这样的方法就得到了 坐标系。第二步将 角绕 轴旋转，直到 与 平行。这样又获得了 坐标系，与整体坐标系平行。最后，转换平移，将局部坐标系转换为整体坐标系。

这样，通过两次坐标系旋转和一次坐标系平移，便可根据微元上的切削力从而导出整体铣削力。变换公式如下：

2.2 整体铣削力的计算

3.结论

本文密切结合先进制造技术的需要，以虚拟制造中的球头铣削作为研究课题，着重研究了球头铣削过程物理仿真中关于铣削力建模仿真的问题，在针对球头铣刀高速铣削力研究的整个过程中，根据原有的经验公式及切削机理，主要对铣削力进行具体研究，研究球头铣刀切削微元上所受到的切向力，径向力和轴向力的受力情况，进而沿刀刃进行积分，通过局部坐标系转换到整体坐标系，用数值积分方法建立铣削力模型。

参考文献：

[1]徐安平.考虑刀杆柔性的数控铣削过程物理仿真研究（博士论文），天津大学，1998，7.

篇7

他是一位学养深厚、治学严谨、追求卓越的学者，在软件工程与形式化方法、知识工程与符号推理、协议工程与移动计算、计算机辅助技术等领域的研究取得了一系列具有国际先进水平的成果。

他更是一位献身教学、执着教改、倾心育人的大师，他把学者的敏思与严谨渗透到自己热爱的科研和教学中，20多年的潜心钻研和辛勤耕耘，摘得累累硕果、育得桃李芬芳。

他就是新世纪百千万人才工程国家级人选、全国模范教师、享受国务院政府特殊津贴专家、广西优秀专家、广西教学名师、桂林电子科技大学副校长古天龙教授。

孜孜以求打造精品科研

1980年，在求学路上一直比较顺利的他却由于高考的失误错失进入北大、清华的机会，被调剂志愿到太原理工大学机械工程系。当时，他只有16岁，在今天的人看来，还处于懵懂无知的年纪。但是，就是这样的一个孩子却表现出对自己兴趣和理想的执着追求。大二时他就确立了考研的目标，并开始进行知识的储备。4年后，他在拿到大学毕业证书的同时，也以专业第一名的成绩进入西安电子科技大学机械系，攻读（电子）机械制造学科工学硕士学位。

1986年初，中国科学院国家天文台开发天文望远镜。当时整个控制系统的精度不够高，需要采取一种新的技术和方法对天文数据进行处理。经过一年多的努力，古天龙开创性地提出了广义插值技术，并将其应用于机械电子设备的误差补偿控制。与此同时，他参加了机械电子工业部预研课题“双反射面天线的机电一体化研究”，在场问题的数值计算方法等领域发表学术论文15篇。尤其是他的延拓有限元分析技术，引起了学术界的注意并得到了中国科学院院士钱令希先生的高度评价。钱先生推荐该项目研究参加了1988年在法国召开的第12届国际科学计算大会。

1991年，26岁的古天龙来到桂林电子科技大学工作，从此与广西这片热土结下了不解之缘。1993年9月，他如愿以偿考入浙江大学工业控制研究所，师从著名的过程自动化专家周春晖教授，攻读博士学位。他在导师的指导下开展复杂工业生产过程中离散事件问题的研究。由于表现优异，他于1996年1月提前毕业，获工业自动化学科工学博士学位，博士论文被评为优秀博士学位论文，并获得浙江大学优秀毕业研究生称号。他的研究成果被《自动化学报》、《控制理论与应用》等刊物刊载，并在IEEE SMC和IEE ICIT国际会议上宣读。

博士毕业后回到桂电的古天龙在工作上如鱼得水。然而，他并没有满足。中国的科学技术要发展，要立足于民族之林，需要及时地吸收和接纳西方先进的研究方法和成果。他默默地作着准备。此时，他已任职于桂林电子工业学院计算机系，主要从事离散事件动态系统理论及其应用的研究。由于工作业绩突出， 他于1994年破格晋升为副教授，4年后又破格晋升为教授。1998年，一个偶然的机会，他参加一个学院的代表团去访问澳大利亚，访问期间同澳方教授交谈时，对方对他的研究非常感兴趣。他很快便获得了赴澳大利亚CURTIN理工大学、MURDOCH大学做博士后研究的机会，在国外一待就是四年多。关于这次经历，他回忆道：“我已经作了准备，包括实践的准备和心理的准备，自然就抓住了机会。在国外的四年，使我的知识结构和学术能力相对较完善了……”

对于当初的回国，古天龙归结于自己的桂电情结。他至今无法忘怀他读博士及出国期间，桂电领导所给予的支持。“那种真情，对人才的那种渴望的程度打动了我。我博士毕业以及每次从国外回家探亲，院领导都到机场接我。我在国外时，也经常保持联系。这些都打动了我！” 更重要的是，当时桂电计算机系需要学术带头人。于是，他从大局出发将自己的研究方向转到计算机领域。放弃了国外的优厚待遇，他一回到桂林电子工业学院就挑起了重担，一刻不停地投入到新领域的研究中去。经过一番艰苦的努力，取得了一批国内外有重大影响的学术成绩。他主持了国家863计划项目、国家自然科学基金、国防预研重点项目、国防预研基金、中澳国际合作项目、教育部留学回国人员基金等共计30余项，在国内首先出版了学术著作《有序二叉决策图及应用》、《软件开发的形式化方法》和《网络协议的形式化分析与设计》等共3部；在国内外重要学术刊物发表学术论文130余篇，其中SCI、EI收录63篇。由于卓著的科学研究成绩，他先后入选新世纪百千万人才工程国家级人选、“广西十百千人才工程”第一层次人选，获享受国务院政府特殊津贴专家、广西优秀专家、广西优秀留学回国人员、广西高校杰出科技人才、电子工业部优秀科技青年等荣誉。

精益求精奉献精品教学

说过：“教育者，养成人格之事业也。”古天龙追求的就是这样的精品教学，并精益求精地为之奉献。

古天龙认为，当今时代，教师不再是简单的传道、授业、解惑之人，在培养学生解决实际问题的能力、动手能力的时候，更要注意其健全心智的锻造。“授人以鱼，不如授人以渔。”知识的传授永远是有限的，但是如果启发了受教育者的知识源头，就会有汩汩流之不竭的知识清泉。古天龙深谙此理。他总是说，在知识爆炸的时代，不说是给学生一碗水，即便给他们一桶水也难以为继，必须教会他们学会自己找泉挖泉。正是怀着这样的信念，古天龙在课堂上大量采用启发式、讨论式、参与式和研究性学习等教学方法，有效地调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，激发学生的潜能，引导他们主动自学。他力求做到精讲多练，让学生开展形式多样的创新实践活动，培养学生创新思维，打下科研基础，打造好“渔”的本领。

古天龙忠诚于他所挚爱的三尺讲台，近些年先后开设本科生、研究生课程8门，指导培养硕士研究生38人、博士研究生12人。在担任繁重的本科生、研究生教学任务的同时，坚持在离散数学教学内容更新和教学方法改革、大众化高等教育下教学型高校适用型人才培养、一般工科院校计算机学科形式化方法教育、地方工科院校工程应用型创新人才培养模式等方面开展研究与改革实践。他承担了教育部质量工程项目、全国教育科学研究“十一五”规划课题、广西高等教育教学改革工程“十一五”重点项目等12项，在公开刊物上发表教育教学研究论文18篇，出版教材《离散数学》、《软件工程》和《计算机科学与技术方法论》等共3部。

他遵循需求牵引、工程应用、务实求是、创新实践的培养理念，建立了双闭环、自适应的工程应用型人才培养体系，构筑了“相互支撑・有机衔接・梯度发展”的应用能力发展平台。兼任教育部高等学校软件工程教学指导委员会委员，积极倡导并推进工科院校计算机学科的形式化方法教育的教学改革与实践，形式化方法知识体系被教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会纳入计算机科学与技术专业核心课程实施方案计划。所编写的相关方面教材《计算机科学与技术方法论》和《离散数学》分别获广西优秀教材一等奖。所承担项目一般工科院校计算机学科形式化方法教育的探索与实践和计算机科学与技术方法论的建立及实践分别获广西优秀教学成果一等奖。

科研与教学，如鸟之双翼、车之两轮，两者缺一不可。古天龙常说，教师的天职就是培养人才，教学与科研是一名教师的双重任务。教学内容的更新、教学水平的提升、学科知识的扩展需要科学研究来驱动，所以，教师一定要从事科学研究。从基础研究、应用基础研究中，跟踪学科发展动态、更新学科前沿知识、夯实理论知识；从工程研究、应用研究中把握行业动态、企业需求。但是也不能惟科研，高等学校教师的科研如果不能进入到课堂、不能融合到实验、不能结合到教学、不能促进人才培养，那是不完美的、不健全的。

“给学生一碗水，教师要有一桶水。”古天龙清楚，要培养出精品学生，自己在学术和科研方面也必须不断提升。他的精品科研为他的精品教学实施打下了坚实的基础。古天龙结合科研实践，精心选择教学内容，大胆改革传统的教学方法，大量使用多媒体技术，激发了学生的学习兴趣，有效提高了教学质量。他主讲的计算机科学与技术专业本科生核心基础课程《离散数学》，2006年被评为广西精品课程，2010年被评为国家级精品课程。《离散数学》精品课程网站及其CAI课件得到同学们的广泛使用和普遍好评，荣获2007年广西教育教学软件大赛一等奖，2008年全国多媒体课件大赛一等奖。为此，他也先后获得全国模范教师、广西教学名师、电子工业系统优秀教师等荣誉称号。

倾心育人打造精品团队

一花独放不是春。古天龙深知这一简单的道理：要想进一步提升学校的整体教学和科研水平，就必须打造一支结构合理、团结协作、充满活力的教学和科研精品团队。

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中图分类号：TH741 文献标识码：A

A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head

GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He

（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）

Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.

Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM

引 言

近年来，微纳米三坐标测量机整机及其接触式探头技术得到了快速发展，世界上许多国家和地区的研究机构都公布了自己研制的三坐标触发探头，比如德国PTB[1-2]、英国国家物理实验室[3-4]、荷兰Eindhoven大学[5-6]、台湾大学[7]、合肥工业大学[8]等。

本研究采用日立公司的DVD读取头HOP-1000作为开发对象，如图1 所示，应用于纳米三坐标测量机非接触触发探头上，并对其运作机理以及测量原理进行了应用性研究。

1 DVD激光读取头聚焦原理

DVD激光头组件中包括激光二极管，为读取头提供稳定的测量用激光光源；光学组件中包括穿透式光栅、分光镜、四分之一波片、聚焦物镜、光电传感器等，光电传感器将光信号转换为电信号，由光电传感器输出的电压信号的强弱可判断出入射光的光强度[9]。本研究中所使用的DVD激光头的内部传感器由四片面积相同且光电形式相同的光电传感器所组成，称为四象限传感器（Quadrant detector）。当光点打在检测器上时，光点落在各检测组件上的能量不等，因此其信号输出也不同，利用电子线路，比较各检测组件的输出，就可获知光点位置差。激光读取头就是利用四象限传感器来侦测四个象限分别的感光强度，并进而经由后续的电路信号来计算聚焦误差信号（focus error signal，FES）。

激光读取头的聚焦光点大小及品质决定资料读取的正确性，同时也影响聚焦误差信号FES的判断，决定了我们在测量应用时的精度。本研究中所使用的DVD读取头性能参数有：NA=0.6，λ=650nm，光点直径约为0.86μm。

DVD激光读取头的聚焦原理为像散法（Astigmatic Method）。像散是指光线经过像散透镜，造成成像时横向与纵向的放大率不同，因此造成像点的失真。利用此像散特性作为测量依据，并结合感测组件四象限传感器，当透镜的垂直焦距与水平焦距不同，如图2所示，则物体若偏离透镜前焦平面位置时，在四象限光传感器上的成像光点呈现椭圆变化，当物体处于透镜的正焦平面位置时，成像光点呈现圆形（FES=0），经信号处理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信号对失焦位移量的关系成一曲线，即所谓的S 曲线，如图2所示。

2 DVD激光探头系统测量原理

2.1 DVD读取头运作原理

如图3所示，激光二极管在加电以后发射约为0.5mW的650nm波长红激光光束，经光栅衍射后形成三束检测光，再经分光镜、反射镜、准直透镜，将激光束变成准直光束。准直光束经过镜片中央呈现有间隔几十数百微米同心圆沟槽的全息透镜后，使准直激光束聚焦成适合DVD光盘信息读取的焦点。经光盘反射的光束沿圆光路再经过准直透镜、反射镜和分光镜后穿越柱面像散透镜，投射到四象限光电二极管传感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光电二极管传感器根据光点在四个象限上的分布，输出一聚焦误差电压信号FES（B+D）-（A+C）。

这个聚焦误差信号经过运算放大，补偿处理，驱动音圈马达VCM（Voice Coil Motor），将固定在音圈马达上的全息物镜推到可以聚焦光盘平面的位置，达到自动锁焦的目的[10]。

在DVD激光读取头实际读取光盘数据的过程中，光盘除正常旋转运动外，也会产生上下抖动以及偏心旋转等不规则运动。读取头必须不断将位置误差信号反馈给伺服系统，通过音圈马达驱动器实时修正聚焦镜组的位置，使物镜回到聚焦面，以读取正确信号。由于自动聚焦的缘故，物镜始终随着光盘反射面的表面起伏，如果可以得知物镜位移的方法，就能了解工件表面的轮廓分布甚至粗糙度。

2.2 自动聚焦与测量原理

自动聚焦是指待测物的反射面总是可以锁在激光读取头的物镜焦平面上，也就是说当物体表面有起伏时，读取头的物镜会随之起伏，以便让物镜与物体表面间的相对距离不变，而这个相对距离就是该物镜的焦距。

如图4所示，在自动聚焦的过程中，当物体反射面位于物镜的焦点时，经过像散法处理，失焦信号为零，轨迹落在S曲线的中点。当物体反射面离开焦平面，无论是逼近还是远离物镜，都会使失焦信号输出一个不为零的值，这个值经过控制法则处理后，回去驱动音圈马达，使物镜超失焦信号为零的方向移动，最后到达平衡位置。此时维持物镜不动所需的电流转换成可读取的电压信号，即音圈马达的驱动电压信号。由于推动物镜回到平衡位置的过程是实时现象，光电信号的反馈运作与支撑物镜的弹簧微量运动的配合都是在非常短的时间内完成，所以在静态观察下，只能看到平衡后的结果，也就是物镜位移量对音圈马达驱动电压信号的关系。

在实验验证中，这个关系为近似直线的变化，因此音圈马达的驱动电压会随着表面高低而有线性的变化，只要测量到音圈马达驱动电压的变化，就可以依照这个线性关系求得物镜的位移量，也就得出物体表面的轮廓。因此，如果将物镜固定，根据输出电压的变化，就可以得到物体表面的形貌高低变化，成为位移测量的感测元件。

3 非接触式聚焦探头及应用

3.1 主轴系统设计

主轴系统提供Z方向运动，实现10mm行程范围，并能保证精密的测头瞄准功能，因此需要精密机械传动机构的设计。

图5所示为主轴机械结构设计效果图[11]，盖板固定在拱形桥架对称中心上，使桥架受力产生的变形集中在其中心部位，由前面章节叙述得知其对测头测量精度产生的影响很小。压电陶瓷纳米电机驱动精密滑动导轨的滑动块，将精密运动传给与滑动块相连接的中心轴，从而带动探头系统上下运动，使得探头在一定运动范围内实现纳米级的位移分辨率。中心轴通过滑轮和配重系统进行重量平衡，移动距离通过平面镜激光干涉仪基准进行精密位移感测。结构设计过程中兼顾激光干涉仪的测量轴与测头的测量轴重合，消除阿贝误差，提高探头系统的测试精度。

3.2 DVD聚焦探头改装

研究中使用的是DVD激光读取头的聚焦功能，因此将DVD探头进行初步改装。将音圈马达部分拆除，测量物镜可以独立出来，加夹持镜筒，可以使物镜测头部分的直径减小，如图6所示。并且合理调整物镜对准位置，并进行性能测试，其分辨率与测量重复精度与初装DVD读取头相比并没有改变。这为将其组装入接触触发式测头时进行空间体积上的改装提供了便利，物镜可调整与物镜镜筒的可伸长行为将来接触触发式测头微型化打下基础。

DVD探头实物图如图7所示。

4 实 验

实验架构示意图如图8所示，采用PI纳米驱动台作为位移基准，PI驱动台采用电容传感器的位移反馈标准，其重复性精度为2nm。实验架设实物图如9所示。

重复进行6次实验，得出聚焦信号FES如图10所示。从图中我们可以看出，1μm至3μm段线性比较好，FES电压变化量为8V，FES线性斜率为0.25nm/mV。从图11可以得知，FES信号噪声低于4mV，因此我们可以推断此非接触探头的分辨率优于1nm。

FES电压为零点为触发点，我们可以得到6组触发点数据，如表1所示，触发重复性精度低于12nm。

5 结 论

本文介绍了基于商用DVD读取头开发的非接触式激光探头的开发，对DVD读取头的运作原理进行了介绍，阐述了其光学测量原理、自动聚焦原理以及性能校正。拆除音圈马达，固定物镜，将DVD探头改装为非接触式光学聚焦探头，作为开发接触触发式微型探头的位移感测系统，通过实验室验证，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高测量精度（测量重复精度

参考文献

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篇9

我在从教的30多年中，一边致力于教学，一边从事科研，基本做到了教学、科研两不误。在长期的教学实践中发现，课堂教学所采用的教材内容往往滞后于生产实际，尤其滞后于科研实际。怎样在教学中突破教材的局限，使学生获得更为广博和新颖的知识，并在培养创新思维能力方面发挥作用呢?我认为，作为大学教师，尤其是工科教师，不少人本来就是一边从事教学，一边从事科研工作的。为什么不能将这二者有机地结合起来，在完成科研任务的同时，使团队辛勤劳动所获得的科研成果经过转化，直接为本科教学服务，在更多的方面发挥作用呢?事实证明，完全可以。

一、科研成果实现二次转化的重要性

科研成果除了可以用于，申报专利、申报奖励、指导研究生，以及通过不同途径实现产品转化(一次转化)，直接为发展国民经济服务外，还有一个非常重要的作用，这就是使科研成果通过转化，在多方面为本科教学服务，实现二次转化。我们为了使科研成果为本科教学服务，在创新实验教学、丰富授课内涵、更新教材内容、充实模型教具，指导毕业设计和培养师资队伍等方面进行了艰苦的探索，并取得显著成效。

二、创新实验教学

我校的金工教研室在20世纪80年代中期以前，缺乏独自立项的科研项目。在1988年，我们申请到国家自然科学基金项目“人造聚晶金刚石复杂型面的放电加工与加工机理研究”。经过课题组近三年努力，该项目成果通过了国家自然科学基金委员会组织的技术鉴定，《科技日报》对此进行了报道，并且美国国家科学基金也因此邀请我参加“美国国家科学基金会受资者学术会议”，所发表的论文获得中国机械工程学会全国会员大会优秀论文奖，并获得国家专利。我并不满足于此，很快就将该科研成果转化为“数控旋转电火花磨削聚晶金刚石”的演示性实验，使学生观察到国际上加工聚晶金刚石的最新工艺方法和由此方法加工出的各种聚晶金刚石刀具。该成果于1992年获我校实转化的甜头。

在上述成果应用于本科教学不久，我又利用申请到的“教育部实验室建设补助基金”项目提供的资金，组织骨干，开始了“数控线切割二维创新设计与制作”系统的单元技术研究，目的是为在局域网络条件下大面积参与的学生创新设计与制作开辟道路。经过近两年努力，该成果获得校级实验技术成果三等奖。1998年，我校“211工程”项目的第一批经费到位，将上述单元技术成果扩展使用的时机已经成熟。我利用其中的部分经费，组织青年技术骨干，开始了“局域网络条件下数控线切割二维创新设计与制作实验”的研究。我们购买了4台数控线切割机床、1台高档微机、1台扫描仪、1台塑封机，自行研制1台超声波清洗机。在学校实验室设备处的支持下，从我校计算机中心和工程物理系调拨了16台286计算机，构成了该创新实验的主要硬件基础。我大胆起用青年教师，自行研制局域网络系统。几位青年教师认真设计，精心制作，选好有关应用软件，经过半年努力，研制成功局域网络系统。该系统迄今已运行6年多，仍然性能稳定，为培养具有创新思维的大学生不断作出新贡献。这是我国在特种加工领域，利用局域网络将4台数控线切割机床联网，实现数控线切割二维创新设计与制作实验的首次尝试。该成果于2000年获得我校实验技术成果一等奖，所发表的论文获得我国高等学校首届现代教育技术学术研讨会优秀论文奖。之后，该创新实验成果接待了许多国内外的同行参观，该实验改革的思路在全国高校工程训练实验教学中广泛推广。

1997年，我认识到，超声波加工不仅在我国的特种加工研究领域是一个薄弱环节，在本科的教学实验领域也是一片空白。而对于像玻璃、陶瓷一类的硬脆材料，除了采用金刚石刀具和金刚石磨具加工外，采用普通的切削加工和放电加工是不行的。因此，我们将研究方向转向旋转超声波加工。经过近两年努力，研制成功旋转超声波加工机床1台。1999年，我们将这台机床用于特种加工教学实验，使学生了解到一种新型的对硬脆材料的加工方法。经过几年的深入研究，该设备又有了很大改进，研究方向也由对硬脆材料的单孔加工拓展到向孔系加工，目前正向复杂型面的三维加工发展。

2001年，我主持完成的“体质智能化测试系统”通过了教育部组织的技术鉴定，并获得国家发明专利。这项成果，不仅经过成果转化，实现了产业化，而且在清华大学体育部建成了全国高校第一条“体质测试走廊”；同时被大连理工大学、山东大学等兄弟院校采用，成为我国本科体育教学中的一种新型教学手段。

三、科研成果在本科教学中其他方面的应用

1．更新教材内容

借助近几年国家和学校大力度的经费投入，“中心”的教学基础设施发生了重大变化，引进了大量先进设备和先进工艺技，这样就为教材建设提供了很好的发展机遇。我们将科研工作所取得的成熟成果，如数控旋转电加工机床、数控线切割二维创新设计与制作、十二工位数控激光淬火机床、旋转超声波加工机床的主要内涵编入北京市“十五”规划精品教材《机械制造工艺基础》(该教材第一版获北京市教学成果二等奖)，编入国家级“十五”规划教材《现代工程技术培训》，扩展和更新了教材内容，并且将上述内容拍摄成很有特色的电教片《超硬刀具及其应用》和《特种加工――电、声、光部分》(该片获得全国首届优秀教育音像出版物一等奖)，这些电教片得到广泛推广，为教材改革作出了贡献。

2．丰富讲课内涵

教材内容的更新，使课堂教学的内涵发生了深刻变化。使之不仅满足一般的教学要求，而且充实了前沿知识，拓展了学生的视野。为了提高学生的创新思维能力，每次讲课，我都要准备一个自己主持完成的科研项目，总结出它的创新点，作为创新案例。对自己来说，由于身历其境，讲起来就得心应手；对学生来说，的时间不多，却容易从中领悟创新的真谛。其中的案例，除了自己主持完成的数控旋转电加工机床、颅内血肿排空器、汽车离合器超速试验机、多功能力学木材试验机、游泳训练水上牵引系统、体质智能化测试系统、旋转超声波加工机床外，还列举学生亲身参与的创新设计大赛的各种参赛机器人的例子，使学生感到比较亲切。

3．充实模型教具

对于面向工科学生的课堂教学，现代教育技术已经得到很好的应用。但是，作为模型教具，仍然是工程领域课堂教学中不可缺少的重要辅助手段。我们利用科研成果，制作了颅内血肿排空器，制作了人造聚晶金刚石车刀、铣刀、小直径麻花钻头，制作了立方氮化硼车刀等。这些模型教具，学生不仅可以仔细观察，而且可以仔细触摸。将学生的听觉、视觉和触觉的功能都发挥出来，其教学效果自然比只有听觉和视觉要好。这些很具展示度的模型教具，在一般的生产场所看不到，这样就会激发学生的好奇心和学习兴趣。

4．指导毕业设计

在中心的金工教研室，最初既没有指导本科毕业设计的任务，也没有指导本科毕业设计的项目。经过20多年的艰苦努力，教研室形成了机电一体化设备、特种加工、制造工艺和精细材料成形等多个科研方向，成长了一批科研骨干，不仅为清华，而且为中国农业大学和北京理工大学等相关高校指导完成3篇博士论文、9篇硕士论文和十几名本科生的毕业设计。学生在预定的论文工作或毕业设计期间，都高质量地完成了任务，按期获得了学位。

5．培养师资队伍

篇10

看上去，人们好像都知道一点力学，但您知道吗？“力学作为自然科学的第一个定量学科，发展至今，其现状与以前已大不一样，尤其在研究的深度与广度方面。今天我们的很多工程设计与对自然灾害发生发展规律的揭示及防治都需要高水平的力学研究去支撑，而不仅仅是弄几个力学专业词汇以至于没有深入的力学研究就能有效推动的，它需要创新来促使旧貌换新颜。”兰州大学土木工程与力学学院院长周又和教授一席话，代表了中国力学研究中坚力量的思考方向。

登上塔尖可以看到广袤的风景，站上巨人肩膀可以推动科学研究的快速前行，无论如何都要用尽全力向上攀缘才行。尤其在科学研究方面，更要用功、用心、用智，才可发现攀缘的阶梯。周又和与力学的渊源已30年有余，在力学的天地里不断地攀缘。追本溯源，他的历程是一条汗水凝聚着收获、前行伴随着思索、创新驱动着发展的奋发有为之路。

立志为学――开启人生精彩梦

周天寒彻何所依，又见彩虹艳阳起。和煦春风遍地吹，馥郁桃花满山。

诗言志，一首诗能够折射出一个人的所感、所想。2011年1月6日，周又和闲来写下了这首诗，以总结自己多年来的人生感悟。诗如其人，可以感受到，周又和在用心参悟生命，在用汗水铺就人生的精彩之旅。

周又和，1957年5月出生于湖北汉川的一个普通农村家庭。家中有兄弟六人，周又和排行第四，他上面还有一个姐姐，全家日子过得十分清贫。在上世纪60年代初，大哥考入初中学习，毕业前夕父亲突发重病，亲友们力劝父亲让大哥回家务农以缓解危难，但父亲不忍心让成绩优秀的大哥辍学。为了减轻家庭负担，大哥以优异的中考成绩考取了能提供生活费的孝感师范学校，毕业后当上了一名人民教师。但受温饱问题和“”的影响，大哥之后的两兄一姐的读书都止于小学。到周又和及其两个弟弟读书时，家中困境略有缓解，父亲就坚持让他们多读点书。所幸的是，他们因亲历农村的穷苦生活，所以立志发奋读书以改变贫穷面貌。这样，他家共有兄弟四人实现了读书的梦想，这在当地也算是一段佳话。

对周又和人生成长影响最深的是他的父亲与大哥，他们对于人生乐观向上的态度、敢为人先的干劲一直深深地扎在了周又和的脑海里。在当地，父亲周协堂是种田能手，上世纪50年代初期曾担任过合作社的蔬菜排排长，对于在何时何地种什么庄稼他都了然于心，精心耕作，成为生产队种田的“高级参谋”；那时，自留地是全家人生活的主要依靠，他也敢在自留地里种当地人没有种过的生姜与花菜等，并能获得好的收成。大哥周运和对工作一丝不苟，通过不断努力，能力持续得到提升，在上世纪70年代后期，他通过报考函授大学班获得了大学文凭从而圆了他的“大学梦”，从一名小学老师迅速提拔到初中、高中任教，恢复高考后成为县里有名的高中数学老师，90年代还出任过县重点高中汉川二中的副校长。父亲经常以大哥的优异成绩为自豪，并用大哥的范例来引导与教育其它小孩。受此影响，大哥带回家的数学书籍，周又和“偷偷”拿去学习，因此他从小数学成绩就拔尖。在“教育回潮”的1972年，周又和于当年春季进入高中学习，有幸遇上了抓基础教育质量的好时机。那时学校狠抓基础教育，经常进行课程单元考试，他的数学与物理成绩总是名列年级前茅。为此，任课老师还给他开小灶，将“”前高中课本中的一些较难习题给他做，他总能做出，深得老师的喜爱。得益于扎实的基础，在年底学校举办的高中一年级数学竞赛中，他以满分第一名博得头彩，由此奠定了他的自信心，“立志读书”的信念也在这时候悄然种下。1973年夏天起，受“”干扰，全国遍地搞“开门办学”，学校不敢再抓学习，但周又和始终坚守对学习的信念，支撑着他走过人生不平凡的岁月。哪怕在盛行“读书无用论”的年代，他也从未在学习上有过动摇，一路向上，翱翔书海。

在“”那个风雨飘摇的年代，除了生活困苦的磨难外，周又和遇到的更大苦恼是他继续深造的梦想遥遥无望。1974年7月高中毕业后，周又和回乡务农，这一“停滞”就是近四年。在此期间他干过各种农活，当过大队加工厂的“技术工人”，做过生产队的会计，还当过高中民办教师。一步步，他靠的都是自己的实力，小小的改进也给他以慰藉。对于能当上教师这一事，周又和还有一段“励志”经历。那是1976年，他当会计时，因为对数学的兴趣，一次在县城偶然买到一本西安交通大学编写的《高等数学》，喜不自禁。于是，就开始自学，认真做题。他发现书上多处习题答案出错，但又不敢相信会有此事。“初生牛犊不怕虎”，带着疑惑，他就大胆地给教材编写组写信求助，最终得到回复，他的解答竟是正确的！一名不到20岁的高中生敢于“挑战”大学教材，这在当时可是少有的事。这件事不仅让他极受鼓舞，也给了他很大的影响，以至上大学后，他凡事不崇拜、不盲从，养成了独立思考、敢于挑战的科学精神。也因为这件事，周又和引起了当地有关部门注意，1977年6月，他当上了一名高中民办物理教师。

科学的春天带来周又和命运的转折。深受“数学皇冠上的明珠”――陈景润的故事影响的他，在恢复高考的1977年，成功地考上了大学――踏上了恢复高考的“第一班车”，1978年春季进入大学学习。

结缘力学――奏响学海歌

力争上游竞，学海行舟引潮掀。前程宽广护天地，沿峭硕果令神叹。

………………

2011年3月17日，周又和又写下这首诗，以纪念自己力学学习与工作的34年，表达他对力学的赞美及对工作的总结和展望。有谁能知道，这样一位与力学有着深厚渊源的学者，与力学结缘，却是“机缘巧合”。

向来成绩优异的周又和如愿考上大学，进入华中工学院（现为华中科技大学）力学专业学习。这一专业并非他所填报的志愿，只因学校要加强力学师资培养，就在所报相近专业的优秀考生中挑选，这样他被调剂进入力学专业的师资班。周又和说他当时对力学知之甚少，幸运的是这一专业与数学有着紧密的关系，也算是能发挥他在这方面的特长，为学好专业课程发挥了作用，从此就开启了他的“力学人生”。

周又和抓住来之不易的机遇，发奋学习。当他得知数学和物理对所学专业的重要性后，除了学好力学课程外，也着力学好数学与物理课程，这为他日后的发展奠定了坚实的基础。还在大一与大二期间，学校先后组织了大学生数学与物理竞赛，他都积极参加。在数学竞赛中，他为班级获得数学竞赛三等奖，这是按班级参赛前五名考试成绩的总成绩确定的，他是其中五名之一。在物理竞赛中，周又和获得个人三等奖。他取得的这些好成绩，使他在大学期间开始崭露头角。在毕业前夕做本科毕业论文的四周内，指导老师让他就皮带弹簧振子系统自激振动极限环的存在性开展定性分析研究。周又和在得知该问题还没有解决后，他激情饱满，通过严谨的力学和数学分析，使这一问题得以解决，他的科研能力深得老师的赞誉。这一研究论文投到学术期刊《华中工学院学报》，并于1983年发表。这在当时的本科论文中并不多见，也让他初尝到研究成功的滋味。到大学毕业时，师资班中的学生只有成绩好的才可被选留任教。加上他的获奖与毕业论文研究所埋下的良好伏笔，他有幸留校任力学教师。

“前程宽广护天地，沿峭硕果令神叹。”正如诗中所描述的一样，随着研究的深入，周又和越来越深刻地体会到力学的博大精深与无穷奥妙，探求的欲望也日渐强烈。在不断攀爬象牙塔的过程中，累积了让他享用一生的宝贵知识财富。

1987年9月，周又和从华中工学院慕名来到兰州大学，在知名力学科学家与教育家叶开沅教授的指导下攻读博士学位。叶开沅教授是著名力学科学家钱伟长院士的得意弟子，我国第一个力学专业――北京大学力学专业的五位创办人之一，1956年获首届国家自然科学奖二等奖。此前，周又和参与的圆薄板大挠度非线性问题各种解析解法的收敛性证明与定量研究获得突出进展。由于求解非线性问题的解法都涉及到无穷展开或无穷迭代，其收敛性是判断和保证求解方法有效性的基本数学课题，当时没人做过这方面的研究工作，成为非线性科学的一个难题。他与郑晓静一道迎难而上，针对圆薄板大挠度非线性问题，寻找到严格的数学证明途径解决了这一棘手难题，使这一研究获得重大突破。这些研究成果赢得了非线性力学领域的著名科学家钱伟长院士与郭仲衡院士的高度赞誉，被认为是该领域“国内外少见的优秀工作”，“已处国内外领先地位，是五十年来该课题最完备的一项研究”。周又和的能力由此也深得叶开沅教授的赏识。在此基础上，叶先生安排周又和就航空仪表中的谐振压力传感器的力学特性开展研究。针对这一非线性动力学问题，周又和提出了自己的研究方法。首先将非线性动态解分解为静平衡部分与在此基础上的动力扰动部分，从理论上证明了静态解对小扰动线性自由振动固有频率的影响，从而确认了谐振压力传感器工作原理的可行性；随后，以静态非线性问题级数解法的高精度解为基础，对小扰动线性自由振动的振型函数采用幂级数展开后，提出的展开系数线性变换格式将所导出的无穷阶代数特征值问题转化为有限阶，从而使解的精度得到提升且计算量大幅减小；最后，采用奇异摄动法讨论了大振幅非线性振动的振幅对固有频率的影响。在这一研究路径下，他定量给出了振弦式与振膜式谐振压力传感器的高精度压力-频率特征关系，并给出了圆板受均匀面内压力的屈曲失稳临界值及后屈曲力学特征的定量结果等。周又和的博士生将这一方法还推广到热弹性非线性梁板结构与非线梯度材料梁板结构的力学特性分析中。他在这一领域的这两项研究成果先后获1992和1996年度甘肃省科技进步奖二等奖。

“机会总是留给有准备的人。”这句话用在周又和身上再合适不过。很多人在看到他的骄人成绩时，总会认为他的机会太好了，想啥有啥。但他心里很清楚，为了这些收获，他常常加班加点超常工作，付出了艰辛与努力。40岁之前，他很少在凌晨一点前睡觉，有时甚至通宵达旦。而每一项研究，都会遇到不少困难。对于困难，他敢于面对并给予有效化解。他说，“对于一名科研工作者，找可做的对象是困难，寻求解决途径是困难，学习新知识是困难，解决问题仍是困难，表达科研成果还是困难，周而复始。然而，人的能力就是在克服各种困难的过程中得以形成与发展的。”正是这种敢于直面困难的态度和乐于钻研的拼搏精神，使他打响了研究生涯的“重炮”――建立起了独立从事科学研究的能力。

跨出国门――攻坚克难勇往前

………………

光阴如箭穿心过，明媚日月照人还。

………………

1989年年底周又和获博士学位后留在兰州大学任教。随着薄板非线性力学研究取得重要突破带来的科研能力和自信心，他接下来的研究便一发不可收拾。1990年前，周又和就在思考转变研究方向。1985年美国机械工程师协会应用力学分会围绕“固体力学的未来发展趋势”撰写了十余篇综述论文， 其中4篇提到电磁固体力学为今后固体力学的新方向，指出“必须发展电磁力学理论”，“磁与力学耦合问题将是一个重要的研究领域”。在国内，当时这方面研究尚未展开。1991年，时任中国力学学会理事长的王仁院士在兰州参加全国现代数学与力学学术会议期间，得知周又和与郑晓静要开展这一领域的研究，就对他们的这一选择给予了极力支持和鼓励，使他们更坚定了信心。此后，周又和的科学研究也就是围绕这一与高科技密切关联的新兴交叉学科有针对性展开的。

当时，电磁固体力学遇到的主要问题有：铁磁梁式板结构在横向磁场中的磁弹性失稳临界磁场的实验结果远低于理论预测值，致使理论预测偏于不安全；铁磁壳的力学实验结果远低于理论预测值，且不同理论模型预测的结果相差很大；针对仿托卡马克聚变堆实验中超导磁体的磁弹性失稳临界电流的理论预测也与实验有较大偏差；上述两类磁弹性力学问题从弯曲发展到失稳的弯曲路径没有理论上的揭示；多场耦合非线性的定量分析方法很少，商业软件不能实现其定量分析等等。周又和围绕这些基础问题开展研究，逐渐发展到包括压电智能结构的动力控制，超导悬浮与断裂力学、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超磁致伸缩智能材料与控制等的建模及多场耦合非线性力学特性分析，小波方法及其在强非线性问题中的应用等等，均取得了突出成果。而这些新的前沿科学研究的成功探讨，要得益于周又和的“走出去战略”。

走出国门，是周又和实现科研跨越的一个重要历程。1993年9月至1994年7月，他作为访问学者在美国肯塔基大学从事合作研究。1994年7月至1995年7月，作为外国研究员在日本东京大学核工程研究实验室与国际电磁固体力学知名学者Kenzo Miya教授在电磁固体力学领域开展合作研究，取得有实质性进展的创新成果，促成日本应用电磁材料与力学学会于1995年和2007年两度向兰州大学捐资共400万日元设立优秀研究生奖励基金。1998年6―12月和2002年3～5月，他作为高级访问学者两度赴美国加州大学河滨分校与Q.Jiang教授开展合作研究。

从美国到日本，从压电智能结构的力学研究到铁磁、超导等电磁固体力学研究……周又和马不停蹄，尽自己最大可能扩展着前沿知识，丰富着所涉及的先进领域。很多人会诧异地问他：“只见过从日本转到美国学习深造的，为什么你要从美国这样好的环境跳出去到日本呢？”周又和的回答表明了他自己的态度：“当时纯粹从学术角度去考虑问题，从哪儿到哪儿无所谓，哪里能促进发展就到哪里，出国是为了增强能力、扩展视野。”

“认真钻研、敢于挑战”的科学精神和品格贯穿于周又和的整个求学生涯中。初到日本时，恰逢他的合作教授Miya出差欧洲，他没有因此受到影响，而是整日埋首于Miya教授研究组的书房中，阅读各种学术书刊。当时，一本国际学术会议论文集上发表的关于铁磁板在面内磁场作用下振动频率上升的实验研究，引起了周又和的关注与兴趣。在此之前，他对此也有过理论分析，所得结果为对应于固有频率下降的失稳，而实验结果却是频率上升。对于一位以理论研究见长的年轻学者来说，这是极好机会，因为实验结果是不容否定的，问题只可能出在理论模型或定量分析方法上。两周后，Miya教授从欧洲回到东京大学，周又和就向Miya教授提到了这一实验。在得知相关研究没有给出理论解释后，他表示想做这一问题的研究。对此，Miya教授既没有表示支持也不反对。因为Miya教授知道，这一研究难度相当大，他的研究组拥有最强的计算程序，曾开展过这一问题的定量计算，却屡试都没有进展。但周又和并不因此而退缩，反而更来劲，开始寻找突破口。不到三个月，他通过建立新的磁力表征模型就把这一问题解决了！当周又和将整理成的研究论文拿给Miya教授时，Miya教授十分惊讶：这位既不是学电力工程、也不是从事电力工程工作的中国年轻力学学者如此快速地解决了这一难题，所写论文中涉及的电磁学部分是如此严密和准确！而这一快速突破和严密准确的背后，是周又和在大学期间良好的电磁学与数学知识积累，当然更离不开他持续的付出和努力。回国后，周又和通过系统深入研究基本模型与定量方法，完全解决了这类铁磁材料结构磁弹性力学研究中所存在的基本问题。乌克兰力学学者Podilchuk等人在2005年发表的论文中对这类模型的研究进展进行评述时，将周又和的完整模型与这一领域的国际知名学者的其它模型并列给出，由此评述展示了周又和的模型是自Maxwell提出电磁应力张量以来该领域几项代表性发展中最新的一个。意大利学者Nobili等人在2007年发表的论文中评述这一磁固体力学研究的线性化处理所存在的缺陷后，采用了周又和中的观点指出“最后也是最重要的是线性假设导致刻画磁性体内的分布力有众多表征方式”。国际学者Soh等人在2007年的评述中指出，日本学者“Takagi等人完成了软铁磁板在沿长度方向的磁场中的振动，结果显示为磁化影响使得频率增加。”并通过引用周又和的，指出周又和发现了“经典磁弹性理论得到的由磁效应引起的频率是下降的。”随后又进一步指出，周又和建立的完整模型是“放弃了磁弹性应力张量，发展了一个类似于弹性应力的新的理论.由这一新的理论得到的结果可解释这一实验结果。

周又和研究组后来在超导力学方面的研究也是源自于在东京大学的工作。日本作为新能源装置的磁约束热核聚变反应堆开发研究的主导国家之一，对相关研究投入很大，东京大学在东海就建有一座小型的实验聚变反应堆供研究使用。虽然此前周又和知道一些这方面的信息，但身临其境更加深了认识，加之Miya教授继美国康乃尔大学的Moon院士后，也做了仿托卡马克装置中超导磁体磁弹性失稳的实验测量和理论研究。周又和在发现理论预测与实验结果有偏差，且弯曲过程没有给出理论揭示后，也同时开展了这一问题的理论建模和分析方法研究，追踪出磁弹性弯曲路径并得到失稳临界电流，所得结果与实验十分吻合。随后他又将这一研究推广到与日本名古屋在建螺旋型聚变反应堆相关联的超导磁体的磁弹性力学分析中。相关的2篇论文均在国际期刊Fusion Engineering and Design发表。回国后，除了将这一研究推广到动力特性分析外，周又和研究组还开启了超导磁悬浮、超导块材断裂、超导变形与超导特性的相互作用、超导交变损耗与磁通跳跃失稳、超导CICC导体复合股线等的力学理论与实验研究，取得了显著成效。有关超导磁悬浮动力特性的理论研究论文在学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity发表后，2008年获IEEE超导委员会这一国际学术组织授予的最佳贡献论文奖，他指导的超导悬浮力特性实验研究的博士论文于2010年获全国优秀博士论文奖。

此外，在日本期间，周又和对新兴学术前沿的敏锐能力也值得称道。Miya教授除了电磁固体力学研究外，开展的另一研究领域为无损探伤检测。当时，Miya教授的一名博士生正在采用刚刚形成的最新数学方法――小波理论来从事核电工程中金属结构无损检测方法的理论研究。由于小波理论对短时信号处理的有效性，这一新的数学方法得到了不同领域学者的广泛关注，以图改进和解决工程应用中的一些遗留问题，提高其有效性。但是，对小波理论的理解，需要有良好的数学知识，多数非数学专业学者刚入门时就往往被难住，加之当时数学界知道这一理论的人也不多。在此情形下，Miya教授虽已多次听取博士生的汇报，却一直没能理解和接受。1994年11月，周又和在得知这一情形后，以他数学知识的优势，结合傅里叶分析方法的相关特性，先从不同简单小波的特点、计算格式及应用举例出发，再到小波理论的一般框架及小波应用进行介绍，就容易理解了。在短短两周内，他写出了50页的英文小册子，Miya教授看后很快就理解了，随后安排他在研究组讲授。周又和回国后，将这一新的数学方法及应用给予了有效拓展。他与研究生一道将小波方法最先运用于梁板结构的力学分析以及压电智能结构的动力控制特性研究中，提出的延拓技术解决了小波方法应用于初、边值问题时的边界跳跃问题。基于小波理论建立的计算量小且精度高的拉普拉斯数值反演方法及改进的小波生成方法获得了英国、波兰、国防科大等国外国内动力学与控制学科学者的多次大篇幅采用，近期所提出的求解非线性问题的小波方法成功地解决了求解非线性问题的封闭性问题，为求解强非线性问题提供了通用方法。控制理论和控制工程知名学者柴天佑院士在发表的论文中指出，周又和他们“将小波理论中的函数逼近方法引入到压电智能结构的动力控制问题之中，得到了该领域理论研究的一种新思路”。

在去日本之前，周又和先是在肯塔基大学土木工程系从事其合作教授交给的扇形板力学研究，在不到二个月的时间就得到了满意的结果，其论文后来在Computer and Structures发表。一个偶然的机会，使他能师从压电智能结构动力控制的国际知名学者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬，周又和参加了肯塔基大学华人留学生会举办的一次聚会，认识了Tzou教授的一名博士生，得知Tzou教授正在物色合作者以开展非线性压电智能结构的力学特性的定量研究。结合到自己正要开展的电磁固体力学研究，他也想在这方面有所拓展。他也得知，Tzou教授已出版了几部专著，3篇论文获美国机械工程师协会授予的“Best Paper Award”奖励，要求的门槛很高，一般不轻易接受，因为要他提供资助。在周又和简要介绍了他在薄板非线性力学方面的研究工作后，该博士生答应转达周又和的意图。11月初，Tzou教授约周又和去面谈，当即答应次年起开始在他的研究组工作。到1994年5月底，周又和接到东京大学Miya教授的邀请函，欢喜不已。当时，Miya教授是日本应用电磁材料与力学学会的会长，Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics国际学术期刊主编，国际著名电磁固体力学学者。出国前，周又和就与Miya教授联系过，想去他那里做研究，但一直没有收到回复。到7月上旬办好手续后，周又和于7月中旬中断美国的工作去了日本。这期间他与Tzou教授合作完成的三篇论文日后在国际期刊上发表，首次给出的非线性压电结构力学特征与控制特性的定量结果被后来的同行学者大量引用，其研究也为周又和回国后将小波理论运用到压电智能结构动力控制的理论研究和开展压电梯度功能材料的断裂力学特性研究奠定了基础。

在美国加州大学河滨分校机械工程系学术访问期间，周又和与Q. Jiang教授就旋转压电体表面声波的传播力学特性开展合作研究。这是Jiang教授正在开展的一项研究工作，主要为寻找新的旋转体转速测量传感器在力学原理上进行探讨，即建立表面波传播速度随转动角速度的变化特征关系。周又和进入后，针对这一力学问题从数学上证明了表面波的存在性，给出了波速存在范围的判别公式，定量给出了波速随转动角速度变化的特征关系，相关合作研究论文在The Journal of Applied Mathematics and Physics （ZAMP）学术期刊上发表。

从本科生到一名高校教师与在职硕士生，从华中工学院到兰州大学师从叶开沅教授攻读博士学位，从兰州大学留校任教再到赴美国肯塔基大学合作研究，从美国到日本，再到回国后又赴美国加州大学……周又和用近20年的时间画了一个“圆”，而这一“圆”里有丰硕的果实。周又和的科研之路，是一条伴随着面对一个又一个科学问题的挑战并将它们加以解决的绵延起伏之路。这样的循环在外人看来也许充满艰辛和挑战，但对他来说，正是这一次又一次的挑战成就了不一样的风景，使他的人生更为丰厚和挺拔，也使他的科学研究“开枝散叶”，“旧貌换新颜”。

立足国内――开疆拓土竟驰骋

………………

似曾相识非旧貌，锦色百花开满园。

1995年7月底回国前夕，周又和在日本突然接到大哥的信，告知父亲病重，于是返回国内就从上海直接赶往家乡看望父亲。看到父亲的重病不可逆转时，他伤心不已。陪伴两周后，在父亲坚持的下，他回到了兰州大学。8月底，父亲离世，这给周又和带来了沉重的打击。父亲在世时，周又和因工作太忙又远离家乡，没能尽到陪伴与照顾之责。对此，父亲总是说这没有什么，只要他们在外面好就可以了。在周又和的境况刚有好转时，父亲却离他而去。周又和每每想起父亲的谆谆教诲、养育之恩与大度情怀，就使他的内心不能平静。2011年1月11日，他还为父亲写下了题为《育儿成才之艰难岁月》和《思念与感激》的两首诗，用来表达他对父亲的思念与感激之情。他用繁忙的工作来减轻悲伤之情并用工作成绩来告慰父亲的在天之灵，进而使他的内心能得到安慰和平静。

周又和在处理完父亲的后事后，就立刻进入到工作状态，通过长期的持续不断努力，他推动了电磁固体力学中的压电智能结构与控制、铁磁、超导悬浮与断裂、常导磁悬浮、超磁致伸缩材料等先进材料结构的多场耦合力学研究的发展，解决了这些材料与结构多场耦合力学中存在的一些理论与实验不符问题，建立了有效的理论模型与多场耦合定量分析方法及程序，揭示出了一些规律。到1999年，周又和研究组在电磁固体力学领域的研究取得了显著的实质性进展，在总结这一阶段性研究成果后，他们撰写的《电磁固体结构力学》专著获国家科学技术学术著作出版基金资助由科学出版社出版。王仁院士欣然为这部专著作序，指出“近十年来，他们经过坚毅的摸索，已经深刻掌握了这门学科的全面情况，做出了许多创造性的成果……这方面的专著在国际上也少有，本书无疑将对我国开展这方面工作起到重要的作用”。周又和的这些研究成果也得到电磁固体力学的两位开创人、美国工程院院士、康乃尔大学理论与应用力学系的两任系主任Y.H.Pao教授及其学生F.C.Moon教授的高度赞誉。世纪之初，两位院士应邀到兰州大学讲学与学术交流。后来，Pao院士在给周又和的信中指出“兰州大学力学系，近以电磁力学之研究闻名国内。经与师生座谈，果然名不虚传”。

截止目前，周又和已主持各类研究项目30余项。正是他的这些丰硕研究成果，使他于1999年入选为第二批教育部长江学者奖励计划特聘教授，2000年获国家杰出青年科学基金，他领衔的科研团队于2006年入选教育部新世纪长江学者创新研究团队，2011年入选国家自然科学基金创新研究群体，2012年主持申报的“大型超导磁体结构力学分析”立项为国家磁约束聚变能发展规划专项的“托卡马克聚变堆关键技术研究”项目的一级课题，目前还主持超导力学研究的国家自然科学基金重点项目。已在Appl. Phys. Lett.、《中国科学》等国内外学术期刊和学术会议上表学术论文360余篇，其中SCI收录论文180余篇。主持的“电磁结构非线性力学”研究项目于2005年获教育部自然科学一等奖，参与的研究项目“中国北方沙漠化过程及防治”获2007年度国家科技进步二等奖；2007年发表在国际学术期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究论文于2008年获IEEE超导委员会授予的最佳贡献论文奖即Van Duzer Prize，研究项目“电磁材料结构多场耦合非线性力学行为的理论研究”获2008年度国家自然科学奖二等奖。

在不断推动电磁固体力学深入研究的同时，周又和研究组还结合我国重大风沙环境问题，开拓了风沙环境力学的研究。直到上世纪末，周又和他们的研究难度虽然不断加大，但主要还是在固体力学范围内。1999年，在强沙尘暴刮到北京引起中央高层重视后，科技部就此研究专门立项973项目。在加强力学基础研究的需求下，经过近十次会议论证，周又和最终争取到将他研究组主持的“风沙环境力学及土壤风蚀的定量研究”课题列入这一项目。

从力学层面上讲，风沙力学研究的主要难度在于沙粒散体与大气流体的相互作用还没有成熟的力学模型可资利用，从而使可控条件的风洞实验测量与野外观测之间无法关联，加上沙粒粒径与风速等的随机性、风流动与沙粒运动耦合作用的非线性，使这一研究难度剧增。针对这些存在的问题，周又和研究组同时从理论建模和实验两方面来展开研究。此前，周又和的研究一直在理论方面，使用国外的实验结果。随着研究的深入，开展实验研究进入了他的视野。兰州大学虽有一些力学实验设备，也只能供本科生教学用，少且老化，达不到科研的要求。同时，他还苦于实验研究人员的缺乏，虽有想法却一直没能展开。

周又和涉入力学实验研究是从参加一次风沙运动的风洞实验开始的，没想到也是一发不可收。2001年暑假，他带领两名研究生到离兰州几百公里的沙坡头开展风沙力学的风洞实验测量，中科院沙漠所也派了一名博士生协助实验操作，实验是在40℃的沙漠地带进行的。在开始实验前，需要对风洞进行无沙风速廓线测量的校准工作。哪知一连几天，计算机上显示的测量结果均不对，无论协助的博士生采用何种手段检查与调试，都没找出问题所在。就在学生们几乎要放弃的情形下，周又和以他在调试计算程序中排查错误的经验，提出检查方法与步骤，按此进行后，再开机测量，结果就正常了。随后，在了解实验规程的基础上，他对风沙力学测量的实验流程作出安排，在两周的实验测量后，回到兰州进行数据处理与分析。在这一过程中，周又和他们通过对输沙率廓线的实验数据经拟合再沿高度积分所得到的单宽输沙率公式，不仅可以提高实验结果的精度，而且还能给出这一物理量实验值随摩阻风速变化的关系式，这在以前是没有做到过的。单宽输沙率是土壤风蚀研究中的重要物理量，其随摩阻风速的变化关系一直是学界关注的话题。在当时，这方面的关系式已多达50余种，或经验的或半经验的，对于同一情形，这些公式的预测结果之间相差很大，可达2～4倍，这就需要高精度实验结果来检验它们的适用性。当周又和的研究生将数据处理结果提交到他手上，并报知可拟合出手头的全部实验结果但却不能反映风沙运动中实际存在的临界启动特征时，周又和对此不满足，亲自改进拟合函数的选择，使之能拟合出全部实验结果及特征。就这样反复尝试，一周后就得到了结果。这一研究成果于2002年发表在国际物理期刊Physical Review E上，评阅意见指出“这是一项引人关注且完整的研究，作者们给出了一系列给人印象深刻的实验，并积累了大量好的数据。受本领域经典工作的启示，他们拟合得到了切实可行的公式”。这一发表在国际物理期刊上的实验研究论文，既为他们日后的实验室建设及实验研究的展开，也为日后在国际物理期刊上发表近百篇研究论文开了好头，积累了经验。在此过程中，实验研究队伍也得以成长。

兰州大学的风沙环境力学理论研究也取得了长足的进展，这里我们介绍周又和在其中的一个方面――碰撞接触力学。风沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面经碰撞后的起跳初速度分布函数一直是风沙物理（即力学）研究中的基础物理量。周又和他们在立项973项目的课题时，就敏锐感知到这一力学问题的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞过程具有随机性，此前他没有涉足过随机性问题的研究，一时难于下手。于是，他一方面找来随机过程与数理统计教科书学习，另一方面与在美国从事非线性随机动力学与控制研究的Sun教授联系，于2002年通过国家自然科学基金海外青年学者合作基金的立项来开展合作。2003年暑假，Sun教授应邀来兰州大学讲授《随机振动基础》40小时，周又和除了将这一英文讲稿复制给所有听课人员外，还坚持全程听课。此后不久，周又和就弄清了研究颗粒随机碰撞的方法与途径，与研究生一道成功地建立了这一问题的唯象模型，给出的理论预测结果能很好地对实验给出有效预测。除了采用唯象模型的方式来研究沙粒碰撞起跳初速分布函数外，2003年周又和还安排他的一名博士生采用离散动力学方法在大量随机碰撞的数值实验基础上通过统计方法来给出。除了对所研究问题给出了一新的统计公式外，获得的一些起跳特征整理成论文投送到地学权威期刊Journal of Geophysical Research，评阅人在同意接受发表的同时，提出了所采用的最基本两颗粒碰接触力模型中的等效参数如何得到的问题。此前，博士生曾告知这是程序中的，文献中也是如此。虽然论文得以接受发表，但周又和对此要弄个明白，于是就自己推公式。真是不推不知道，一推放不了。他调阅文献发现，目前宏观离散动力学方法（也称离散单元法）具有广泛的应用，包括岩土、泥沙、风沙、水沙、建筑桥梁结构接头处受强地震的连续碰撞毁损、粒料输运等领域都在应用这一方法开展研究，其中所采用的碰撞接触力模型为线性刚度线性阻尼模型，输入的碰撞恢复系数为常数，后者在所有的物理与力学教科书中也是如此表述的。然而，周又和从《弹性力学》教材中很早就知道，两圆球（或颗粒）静态接触力在线弹性范围内于100年前就由德国学者赫芝给出了解析解，其接触力随接触位移的变化呈3/2次幂的非线性关系，即刚度是非线性的，从而引起了周又和的兴趣。与此同时，他还得知，从上世纪40年代后期开始，就有实验结果显示出恢复系数随碰撞速度的增大而减小，即不是常数。直到2005年，美国、德国和波兰等国学者还在开展颗粒碰撞恢复系数随碰撞速度变化的基础实验测量和接触力表征模型的理论研究，只是各碰撞模型的预测结果与实验相差太大。到2006年，周又和针对碰撞的力学基本过程，在考虑弹塑性变形后，成功地建立了一碰撞接触力模型，使现有恢复系数随碰撞速度变化的实验结果得到了很好的预测。这一研究结果被德国佛莱贝格工业大学岩土工程研究所所长、欧洲离散动力学方法及程序应用推广中心负责人Konietzky教授知晓后，主动与周又和联系开展合作，2007年专此来兰州大学讲学。Konietzky教授是采用离散动力学方法从事岩土力学研究的国际著名学者，2010年他申请到德国科教部的国际合作项目，用于与周又和开展学术合作与学术交流。2011年11月，周又和率团赴德国报告了这一工作，后经Konietzky教授推荐，周又和于2012年10月在该校召开的国际学术会议上作大会报告。

最近，周又和研究组将离散单元法的研究拓展到复合超导CICC导体的横向压力-位移特征的理论研究中，成功地对实验结果给予了理论揭示。CICC导体是ITER核聚变新型能源装置中产生超强磁场的大型磁体的基本结构，目前，ITER建堆与运行预算投入100亿欧元，我国是这一大型新能源实验装置国际合作研究的七方国家之一，承担10%的费用。因为ITER装置内要求达到11特斯拉的超强磁场，超导磁体在强磁场作用下的力学变形与超导性能退化就成为这一装置的设计功能能否实现及其后功能提升的主要课题。经对超导CICC导体样品在类ITER磁场环境条件下的实验测量表明，目前设计制备出的样品只能运行6000次左右，远低于预期要求的2～3万次。其次，目前针对提高运行次数的力学设计理论所得结果也与实验结果相反，即理论预测为增大绞缆节距可升高运行次数，但实验却是降低。为此，相关工程界与理论界正在寻找新的有效力学方法，以期希望能解决这一问题。在2012年5月他们将这一研究论文投到国际期刊Superconductor Science and Technology后，论文送到国际ITER超导磁体设计总负责人Around教授评审。Around教授看到针对这类问题研究的这一新方法后，主动与我国科技部ITER中心联系，希望进行直接交流。经科技部ITER中心的协调与安排，在Around教授的技术代表Denis博士来甘肃白银检查超导绞缆制备工艺期间，7月2日，周又和带领七位教师与研究生前往白银长通电缆厂，与Denis博士、中科院等离子研究所的研究人员、长通电缆厂的技术人员、科技部ITER中心的管理人员一道就这一研究的深入展开进行了交流与研讨。2012年10月，这一论文正式发表。

目前，兰州大学在电磁固体力学与风沙环境力学两个研究领域都建立起了能开展实验研究的实验室，还建有风沙野外观测台站，累积设备费2000多万元。相关理论与实验的基础研究已纳入到周又和主持的“复杂环境与介质相互作用的非线性力学”国家创新研究群体，并获得国家自然科学基金重点项目等的资助。在科技部相关重大研究计划的支持下，他们正紧密围绕国家重大需求来展开这两大工程领域的关键力学研究。周又和研究组仍在不断努力，以期通过他们的研究来提升我国在这两大工程领域的科学技术水平。

夯实基础――教书育人谱乐章

甘坐板凳十年冷，追求一流代代新。

何惧征程险难阻，收获自有后来人。

2011年4月24日，周又和赋诗一首，表达自己在办学上的所思、所为、所获的心路历程。从1989年底博士毕业后留校任教至今，周又和在兰州这片热土上，见证了兰州大学力学学科发展历程；同时也作为重要推动者之一，亲历了这一学科的重塑、发展、强壮。

兰州大学力学学科创建于1959年，在叶开沅教授带领下，1981年固体力学硕士与博士学科培养点获国务院学位委员会批准设立，1986年独立建系。叶开沅教授相继培养出刘人怀院士、郑晓静院士、孙博华院士等杰出人才。

“江山代有人才出”，“长江后浪推前浪”。到上世纪90年代中期，一批教师相继调离或退休，兰州大学力学学科的发展也一度成为关注的话题。1995年7月，周又和从国外返回兰州大学，开始了推动力学教学与科研工作的发展，并逐渐发展成为这一学科的领军人才，建立起了一支队伍。

“高水平的科学研究需要高素质的人才，而高素质的科研人才则有赖于高水平的本科教育与研究生培养，这就需要将本科教学、研究生培养、科学研究、队伍建设作为统一的整体来综合考虑与实施”。周又和不仅这样讲，而且着力用心去实践。在总结现代高等教育成功经验的基础上，面对西部的现实环境，将本科教学、研究生培养和队伍建设作为统一体系来实施，从而在教书与育人两方面都取得显著成效。

30年的教师生涯，周又和边走边看，边学边思，总结出了一套属于自己的“教学经”。他把最美好、最宝贵的时光奉献给了大西北，奉献给了高等教育和科学研究事业。他用自己丰富的智慧、渊博的学识、坚定的信念和无私的奉献，引导学生树立报效社会的责任、敢于担当的志向和坚实深厚的能力。他对待教书和育人始终一丝不苟，将科研精神与科研成果有机地融入到教学实践中，培养学生的创新能力和科学精神，不断激发他们的学习激情。

早在1982年周又和任教于华中工学院期间，他除了教师职业的自豪感外，更多的是深感责任重大，至少不能误人子弟。为此，他在任《理论力学》课程辅导老师的三年中，除了完成好辅导老师的任务、从老教师那里学好教学方式方法外，还主动做完了原苏联《理论力学习题集》中的4000多道题，从而对这一课程的掌握有了全面的提升。周又和备课认真、推导严谨、思路开阔、深入浅出，加上热情辅导和作业全批，教学效果深得学生好评。1986年，教研室从北京弄到一份《理论力学》教学评估的统考试卷，用于同期四个大班的期末考试。考试下来，按大班与小班成绩排名的第一都在周又和主讲的班上，在四位主讲教师中他是最年轻的。这一“果实”的得来，与他对这一课程的用心钻研分不开。此前，他认真参考不同教材，从各章节内容的衔接、体系布局、例题与作业题精选，到斟酌有关内容表述的科学性和可接受难易程度，都细致过滤了一遍，获得认可后形成自己的讲稿与讲授方式。就是在此期间，他发现教材中多个地方的表述不精确，就写下注记一直保存着，直到2006年他在兰州大学再讲这门课程时又进行修改，并于2009年发表在《力学与实践》上。也是在华中工学院期间，他看到《力学与实践》上就动矩心的动量矩定理的公式如何正确表征开展持续讨论，但没有达成统一认识与表征公式。他就从严格的矢量表征方式出发导出了统一的表征公式。这一教学论文投到《力学与实践》后，于1990年发表，从此这一问题就没有再讨论了。这些，也为周又和主讲的《理论力学》在2007年入选国家精品课程和他本人于2008年获高等学校“国家教学名师奖”奠定了基础。

截至目前，周又和已为本科生主讲8门课程，累计3000余学时；为研究生主讲7门课程，累计2400余学时。在主管力学系后，周又和在坚持为本科生讲课的同时，还按力学学科的认知规律，主导了本科生培养方案与各课程教学大纲的修订，加强了实践教学、实验教学和科研训练各环节，增设《力学与工程概论》课程并制作该课程的PPT为学生讲授，提出由硕士学位以上的新留教师担任班主任，设立本科生科研基金，亲自听课并奖励优秀授课教师，要求教授与副教授既要做科研也要为本科生讲课，等等。正是这些得力的措施和实践，使得培养的本科生成为优质研究生的主要来源。在研究生培养中，他将科学研究与研究生的科研能力、科学精神培养紧密结合在一起，从研究生培养方案制订到培养过程各环节，他都亲历亲为，给出有见地的建议性意见，鼓励学生要敢于创新和善于创新。正是这样，周又和的研究范围越扩越大、越做越深，研究队伍也日益壮实。

“春播桃李三千圃，秋收硕果香满园。”周又和多年在教育上的努力和付出换来了硕果满园。2000年获宝钢教育基金会“全国高校优秀教师特等奖”，2006年被中国科协授予“西部开发突出贡献奖”，被中国教科文卫体工会授予“全国师德标兵”称号。主讲的《理论力学》于2007年入选为国家精品课程，2008年获国家级“高等学校教学名师奖”，主持的“理论与应用力学创新人才培养团队”于2008年入选国家质量工程的教学团队， 2009年获教育部授予的“全国优秀教师”称号，主持的本科教学研究项目“高水平力学人才培养与教师队伍建设的互动模式及实践”于2009年获国家教学成果二等奖，他指导的20篇博士学位论文中，有两篇分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖，直接培养和协助培养的博士中7人入选为教育部新世纪优秀人才支持计划、8人成长为教授，成为兰州大学力学的骨干力量……

回首30余年的教书育人工作，面对一张张年轻探索者的面孔，周又和一直告诫学生，要想发展、做出成绩，就要敢于超越前辈老师，至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老师，无论何时、无论何地，都要有这股劲。看到学生们一个个成长成才，他欢喜着，更期待着。

扎好围栏――领航管理出奇效

听天门长啸松涛依旧

凌绝顶远眺风物日新

2011年6月23日，周又和就他领衔申报的国家创新研究群体现场答辩完后，他等待着。次日上午得知成功后，就利用空出的一点时间去登泰山，抄下了山顶南天门的这幅楹联。想起自己的点点滴滴，他感慨良多，哪样的进步不是蕴含在这绝妙的楹联中！人生中的种种“风物”，又何尝不是阵阵“涛声”的回响！眼前“涛声”的喜悦，更让他深感寻找“绝顶”去发现新“风物”的重任。

“要将一个学术单位搞好，尤其作为高校，形成良好的学术氛围对于快速发展是极其重要的。这就需要我们的管理人员懂得教学、科研与人才培养规律，具备公心和敬业精神，在吸取现代高等教育成功经验基础上，面对遇到的现实问题提出切实可行的办学思路和采取行之有效的措施，才有可能带好队、办好学。”周又和如是说。周又和进入管理并不是他刻意追求的。在2000年他获得国家杰出青年科学基金并担任长江学者特聘教授后，学校为结合应用研究发展的需要，推动工科发展，决定办土木工程专业。2003年学校准备成立工学院，请他出任院长，被他婉拒。这样，从2002年开始招生的土木工程专业就只好挂靠在力学系。此前的1999年6月，他接受了没有行政级别的管理工作――力学系主任。他从本科教学各环节、研究生培养模式的改进、科研氛围的形成、教师队伍建设的思路、实验室建设等方面，都提出了新的有效办法，并逐渐得以推进实施，不仅使力学学科得到了快速发展，而且也使后来学院的其它学科得到了有效提升。

周又和出任力学系主任后，改变了力学学科长期没有扩展的局面。1999年底，他主导申报的固体力学成为甘肃省重点学科，2003年新增工程力学硕士学科点，2004年新增力学一级学科博士后科研流动站，2005年新增工程力学博士学科点，同年力学一级学科硕士点获批设立。

2005年6月，面临新办土木工程专业急需步入正常的迫切要求，兰州大学最终做出决定：将力学学科与地质工程学科、土木工程学科一道成立土木工程与力学学院，让周又和出任院长。他从学校大局出发，接受了这一任命。对周又和来说，这绝对是个挑战。新组建的学院面临重重困难，尤其是新建土木工程专业缺少足够的师资和设备。当时，学院教师只有31人，实验设备老化，连本科实验教学都不能维持。周又和面对的首要问题是如何撑起学院并使之发展壮实。他说，“在其位，就要谋其政，而且要谋好政、善于谋政”。周又和接任院长这一重任后，就一直思考着学院的发展方式与实现途径，在不同阶段提出相应的发展措施。通过深思熟虑，决定采取逐步发展的长远策略，并将队伍建设始终放在首位。他通过主持的211工程和985工程的建设项目，将学院的其它学科纳入到力学的建设平台，使它们也能得到发展。2005年下半年，学校投入400多万元建设教学实验室以备国家的教学检查，他综合考虑三个学科的本科生实验教学需要，领衔组建了工程实验中心。在他的建议下，有些设备选择了较高性能，可开展一些科研与社会服务的实验测量。建成后，他亲自带领全院教师参观实验室，让实验人员讲解各仪器设备的功能，以便老师们使用。就这样一步步，在保持力学学科发展的同时，也使原本基础薄弱的土木工程学科和地质工程学科通过夯实基础，呈现出阶梯式良性发展的格局。

周又和主持学院工作以来，学院的学科建设、科研平台、教师队伍、科学研究、人才培养各方面都取得了骄人的成绩。在本科生人才培养方面，2005年底申报的“理论与应用力学”本科专业成为甘肃省人才培养与科研基地，2009年工程实验中心成为甘肃省本科实验教学示范中心，2010年“理论与应用力学”本科专业入选国家特色专业建设点，此外，还建成国家精品课程1门、省级精品课程4门，获国家教学成果二等奖1项。在学科建设方面，2005年底力学一级学科成为甘肃省重点学科，新增防灾减灾工程及防护工程硕士点，2007年固体力学成为国家重点学科，2008年新增结构工程硕士点，2009年新增地质工程学科博士后科研流动站，2010年力学一级学科博士点、土木工程一级学科硕士点获批设立，2012年新增地质工程一级学科甘肃省重点学科。在科研平台建设方面， 2005年凝聚学院力量申报的“西部灾害与环境力学”教育部重点实验室被批准建设，周又和任主任；2007年协同甘肃省地震局一起申报的“兰州地球物理”国家野外科学观测站被批准建设，周又和兼任副站长；2007―2008年由周又和领衔协调校内其它学院一起申报的“特殊功能材料与结构设计”教育部重点实验室（B类）被批准建设，周又和任学术委员会主任；2009年学院协同敦煌研究院等单位一起申报的“国家古壁画保护工程研究推广中心”被批准建设，周又和兼任副主任。在教师队伍方面，目前学院有教师54人，含教授15人和副教授16人，其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成长起来的，并建成一个国家质量工程的教学团队（2008）、一个教育部长江学者奖励计划科研团队（2007）和一个国家创新研究群体（2011），国家教学名师1人（2008）。在科学研究方面，建院来3项科研成果获国家自然科学或科技进步奖二等奖、2项获省科技进步奖一等奖，承担国家与地方的科研任务都显著增强增多，2012年的科研经费较建院初的2005年增长了2倍多。在研究生人才培养方面，培养的两名博士分别于2010年和2012年获全国优秀博士论文奖与提名奖。这一系列办学指标，已使土木工程与力学学院名列兰州大学的前列。

如果说教学与科研为“双肩”，那么管理与教研又为“双栖”。事实上，无论是教学、科研还是管理，无非是能力的使用与贯通。对周又和来说，自己就是一粒“种子”，放到哪里，就要在哪里好好“生根”、“开花”、“结果”，而“收获自有后来人”。

篇11

[中图分类号] G250.7 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2015）06-71-3

Investigation on the Status Quo of the Digital Resource Construction of Zhengzhou University Library

Shang Xinli Liu Qianyu

（School of Information Management，Zhengzhou University，zhengzhou Henan450001）

Abstract：Based on website access，the article investigates the status quo of the digital resources construction of Zhengzhou University Library from the aspects of purchasing digital resources， self-establishing digital resources，others digital resources and so on. By investigation，the digital resources construction has been in scale to some extent in Zhengzhou University library，but there are still some places needing improvement.

Keywords： Zhengzhou University;library; construction of digital resources

1 引言

高校图书馆是学校的文献信息中心，担负着为教学和科研服务的双重任务，图书馆数字资源在保障高校教学和科研等信息需求方面发挥着日益重要的作用，已成为高校图书馆信息资源建设的重要内容。高校图书馆数字资源主要指：图书馆引进、自建或受赠的、拥有磁、光介质或网络使用权的数字形态的信息资源。

2 调查方法

本次调查主要是采用访问网站的方法。具体为：从“郑州大学网站主页”[1]点击网页左侧的“图书馆数据资源”，进入图书馆主页后，选择“数据资源”、“特色资源”，点击进去即可浏览和使用图书馆的各类中文、外文的数据库等多种数字资源。

3 郑州大学图书馆数字资源建设现状

郑州大学图书馆数字资源，大体上可分为三种类型：一是购进数字资源，包括中文期刊全文数据库、外文期刊全文数据库、电子图书、电子报纸和随书光盘等;二是自建数字资源;三是其他类型数字资源。

3.1 购进数字资源

郑州大学图书馆购进的中文数据库有55个，外文数据库47个。这些数据库可分为四种类型：综合类数据库、理工类数据库、人文类数据库和医学类数据库。

3.1.1 综合类数据库

3.1.1.1 中文综合数据库。目前，郑州大学图书馆的中文综合数据库有：中国知网、万方数据资源系统、维普期刊资源整合服务平台、超星电子图书、书生电子图书数据库等（见图1）。其中，中国知网核心期刊最多，总量约7 000多种;万方约6 400种;维普期刊有12 000种，但大多是内部刊，核心期刊不多;三个平台有80%～90%的内容是重复的。

由图1可知，中国知网、万方数据以及维普期刊资源平台是读者访问量最多的三个数据库，并且中国知网的访问量要远远高于其他中文数据库。通过访问中国知网[2]发现，中国知网收录的期刊文献内容丰富种类齐全，数据库界面简单明了，搜索系统容易操作，可以进行文献、参考文献、被引作者、中图分类号等多方面搜索。

3.1.1.2 外文综合数据库。郑州大学图书馆的外文综合类数据库有：Elsevier Science Direct电子期刊数据库、Springer电子期刊、电子图书数据库、Wiley 电子期刊数据库、EBSCO全文数据库、牛津电子期刊数据库、ProQuest博硕士论文全文数据库，基本科学指标（ESI）数据库、JCR（期刊引证报告数据库）以及中科院JCR期刊分区表。

3.1.2 理工类数据库

3.1.2.1 中文理工类数据库。郑大图书馆理工类全文数据库有：RESSET金融研究数据库、国泰安高频及金融数据库、中国科学引文数据库（CSCD）。其中，RESSET金融研究数据库是目前国内数据最全面、算法最准确、系统最稳定、使用最便捷的研究数据库，是为实证研究、模型检验等提供支持的数据平台。

金融数据库包括中国股票市场交易数据库、中国证券市场指数研究数据库、中国封闭式基金研究数据库、中国开放式基金研究数据库、中国证券市场基金评价研究数据库、中国债券市场研究数据库、美国股票市场研究数据库、中国商品期货市场研究数据库。

3.1.2.2 外文理工类数据库。郑大图书馆购进了16个外文理工类数据库。

其中，文摘索引数据库有：Web of Science （SCIE、CPCI-S）、EI（工程索引）-compendexWeb、INSPEC（英国科学文摘）、ProQuest博硕士学位论文文摘库（理工卷）PQDT-B等;全文数据库有：Nature8种电子期刊、Science Online数据库 、IEEE/IEE Electronic Library（IEL）数据库、AIP（美国物理联合会）电子期刊、APS（美国物理学会）电子期刊、ACS（美国化学学会）电子期刊数据库、ASCE（美国土木工程师学会）电子期刊、ASME（美国机械工程师学会）全文期刊数据库、SIAM（美国工业和应用数学学会）全文期刊数据库、RSC（英国皇家化学学会）电子期刊数据库、IOP（英国皇家物理学会）出版社期刊。

Web of Science数据库，在外文理工类数据库资源中访问量第一，它包括三个引文索引数据库（Science Citation Index Expanded、Social Science Citation Index、Conference Proceedings Citation Index-Science）。科学引文索引（SCIE）作为世界知名的“三大索引”之首，收录了自然科学、工程技术、生物医学领域超过170多个学科最优秀的学术期刊，期刊总数超过8 600种，可查数据年限从2001年至今;科学技术会议录索引Science（CPCI-S），专门收录世界各种重要的自然科学及技术方面的会议，包括一般性会议、座谈会、研究会、讨论会、发表会等的会议文献，涉及学科基本与SCI相同，可查数据年限从2004年至今。

Web of Science数据库页面也与其他外文数据库不同，它的页面采用中文布局，搜索方式通俗易行，更符合国内科研人员搜索文献的习惯，老师和学生比较容易找到所需文献资源。

3.1.3 人文社科类数据库

3.1.3.1 中文人文社科类数据库。中文人文社科类全文数据库有：人大复印资料（人文社科）、E线图情、国研网数据库、中国资讯行、北大法宝。文摘索引数据库有：中文社会科学引文索引数据库（CSSCI）。其中，人大复印报刊资料全文数据库是人大书报资料中心编选的百余种《复印报刊资料》系列刊物的电子版，汇集了1995年以来国内报刊公开发表的人文社科学学术研究成果的精粹，论文选自人文科学和社会科学领域国内公开出版的4 000多种核心期刊和报刊，涵盖政治，哲学，经济，文化教育，文学史地学科范围。E线图情数据库是图情专业的数据库，收录了大量关于图书情报的文献数字资源，囊括了图书馆事业领域中人物、理论、技术、产品、市场、协会等各个方面的内容。国研网数据库是国务院发展研究中心主办的、向各级领导者、研究人员和投资决策者提供经济决策支持的权威的信息平台。国研网以国务院发展研究中心丰富的信息资源和强大的专家阵容为依托，全面整合了中国宏观经济、金融研究和行业经济领域的专家资源及其研究成果。郑州大学图书馆购买了国研网中的六个研究报告数据库，分别是：《国研报告》数据库、《宏观经济》数据库、《金融中国》报告数据库、《行业经济》报告数据库、《世界经济与金融评论》报告数据库和《高校管理决策参考》数据库。

中国资讯行数据库：中国资讯行（China InfoBank）是香港专门收集、处理及传播中国商业信息的高科技企业，其数据库建于1995年，内容包括实时财经新闻、权威机构经贸报告、法律法规、商业数据及证券消息等，分12个专业数据库。该数据库较为适合经济、工商管理、财经、金融、法律、政治等专业使用，是了解中国经济环境、商业社会动态，掌握宏观经济走向，洞悉微观市场信息不可或缺的助手。

3.1.3.2 外文人文社科类数据库。图书馆购入的人文社科类外文数据库有：社会科学引文索引SSCI（Web of Science）、Business Source Premier（BSP）商管财经类全文数据库、JSTOR（历史、外语、文学）、Emerald管理学（含图书馆学）全文期刊库、HeinOnline数据库等。其中，社会科学引文索引（SSCI）是ISI核心的三大引文索引数据库之一，是SCI的姊妹篇，是全球知名的专门针对人文社会科学领域的科技文献引文数据库，其内容覆盖了政治、经济、法律、教育、心理、地理等50多个的研究领域的、最优秀的3 100多种期刊。SSCI是从事人文社会科学研究的重要工具，可查数据年限从2006年至今。

3.1.4 医学类数据库

3.1.4.1 中文医学类数据库。中文医学类数据库有：中国生物医学文献数据库（CBM）。该数据库收录了1978年至今1 800余种中国生物医学期刊以及汇编、会议论文的文献题录740余万篇，新增1989年以来中文参考文献386余万篇，全部题录均进行主题标引、分类标引，同时对作者机构、发表期刊、所涉基金等进行规范化加工处理，支持在线引文检索，辅助用户开展引证分析、机构分析等学术分析。

3.1.4.2 外文医学类数据库外文医学类数据库有：BMJ Learning、BMJ英国医学会期刊全文库、Clinical Evidence临床实证、Micromedex药学数据库（含医学影像图片库、事实型数据库）和Ovid医学数据库。

3.2 自建数据库

郑州大学图书馆自建数据资源库有：学科导航数据库、郑大文库、郑州大学博硕士学位论文数据库、郑州大学河南文献数据库。其中，后三个是与郑州大学图书馆文献有关的数据库，建库工作是对已有的馆藏文献进行扫描，没有对文献进行深层次加工，并且其内容信息量少，而且没有更新。

3.3 其他数字资源

3.3.1 开放获取资源。郑州大学图书馆提供的开放获取资源库有20个，其中大部分是各国专利资源库，也有一些医学、科技和知识产权方面的文献资源。

3.3.2 特色资源。特色资源是指反映本地区、本单位资源特色的信息总汇，具有鲜明的专业学科特色与地区特色。郑州大学图书馆特色资源主要有：珍善本图书书名、核心期刊查询、河南地方文献、期刊导航、随书光盘系统、多媒体课程等。其中，国外核心期刊收录截至2013年，国内期刊大多到2014年;多媒体课程资源，大多为理工科计算机专业课程。

4 结语

综上所述，郑州大学图书馆数字资源类型比较全面，且具有一定的规模。

第一，引进的数字资源几乎涵盖了所有的数据库类型，有电子期刊、电子图书、电子报纸、学位论文、科技报告等。由于电子期刊具有出版周期短、更新快、使用方便等特点，并且收纳了最新、最重要的研究成果，一直是图书馆重点引进的数字资源类型之一[3]。其中，中国学术期刊全文数据库和中文科技期刊全文数据库是购进的最重要的两个中文数据库。而电子图书以其传播速度快、易获取、阅读方便、保存成本低、易携带等优势，越来越被人们所接受，也成为图书馆重点引进的对象。目前郑州大学图书馆馆引进的图书类数字资源主要有超星电子图书和书生之家电子图书，基本满足了读者对中文电子图书的需求。外文数据库方面，使用率比较高的有Springer电子期刊和电子图书等数据库。与购进的中文数据库相比较，外文专业性数据库明显多于中文专业性数据库。

第二，在自建数据库方面，郑州大学图书馆建立了本馆的特色文献数字化资源库、本校的博硕士学位论文数据库以及多媒体教学资源数据库等。但是，郑州大学图书馆数字资源建设方面还存在一些问题有待改进：首先，图书馆购进的中文数据库主要是综合性数据库，专业性数据库引进的比较少;其次，购买的外文数据库，几乎都集中于英语语言，相对其他国家的语言文献就有了缺失，这导致了数字资源不全面的现象。因此，图书馆在购进中、外文数据库时，要综合考虑数据库的使用效率，尽量满足教师和学生的科研学习需要，从而提高图书馆数字资源建设的实用性和有效性。

第三，自建数据库数量较少、质量也不高，其中硕博士论文数据库和河南地方文献数据库网页无法打开。自建数据库是高校图书馆信息化建设的体现，应该重视其建设。郑州大学图书馆要充分利用一切条件，有计划、有步骤地开发本馆、本校特色数字资源和馆藏文献数字化，建设本馆、本校和学科专业的特色数据库。

参考文献：

[1] 郑州大学图书馆数据资源网页[EB/OL].http：///D-Database.aspx？sid=3d4e9cbd-0a72-407a-8b6c-478750

篇12

最早的永动机资料记载之一，出自于印度数学家和天文学家巴斯卡拉在1150年左右的作品中。他设计的永动机是由一个轮子以及轮缘周围的水银轴条组成的不平衡机器，其中轮子的重量分布是不平衡的，当轮子转动后，水银随之移动，为轮子持续转动提供推动力，如此循环往复，使轮子持续运转着。

可以说，巴斯卡拉的轮状永动机的影响是非常大的，因为他新奇的想法引起了许多科学家的好奇心。在此后的几个世纪里，基于他的永动机概念，出现了许多不同版本的轮状机器。其中不乏一些牛气的科学家，例如达・芬奇、维拉德等。

而且，有趣的是，巴斯卡拉之所以诞生如此奇思妙想，是因为印度哲学中自我更新和生生不息的哲学理念的影响。可见，哲学与宗教的影响力有多大。

德雷贝尔的永动机

17世纪到19世纪可谓是永动机探索的黄金年代，在那两百年中，各种奇思异想的的永动机粉墨登场，层出不穷。

1604年，当德雷贝尔首次展现他的机器时，曾广泛引发了人们的好奇，其中就包括了英国皇室。这是一个什么样的机器呢？实际上，这台机器就是一个造型精美的钟表，它不需要绕组线圈，能显示日期和月相，由温度变化和天气变化提供能源驱动一个空气测温器或气压计。

然而，对于这个永动机的能量来源，德雷贝尔仅仅只是提到，这是他利用“空气的炽烈精神”来维持这个机器的运动的，俨然像一个炼金术士一般（德雷贝尔是那个时代的炼金术士）。因此，没有人知道德雷贝尔的永动机是如何运动的，其能量又是如何而来的。

在后来给友人的一封信中，德雷贝尔还描述了他设计的更精美的永动机器：一个中央球体被充满液体的玻璃管包围的一个器械，球体上镶嵌着一些金配件和月相刻度盘，周围还装饰着神话生物，外观无比精美。但是，我们不确定的是，这个精美的永动机是否真的存在。

弗鲁德的水螺杆

罗伯特・弗鲁德是17世纪一个身兼科学家和炼金术师双重职业的杰出人物。他经常有一些奇怪的想法，比如他认为人们之所以会被闪电击中，那是因为闪电是上帝愤怒的人间化身。

而永动机也正是他奇思妙想的一个经典。弗鲁德于1618年提出了一种“水螺旋”的永动机版本，这个“水螺旋”能利用水循环产生动力，驱动磨石碾磨粮食。当这个永动机设备在1660年由木版雕刻形式呈现在人们眼前时，被广泛认为是第一个试图用来产生永久效用动力的设备。其工作原理是这样的：从顶部水箱中流动以驱动底部左下的大水轮，由该水轮运转驱动一系列复杂的齿轮和轴，从而带动底部中央到右上的螺旋水斗，呈现出机器的整体运转，形成循环的水动力。

虽然该机器设备并不能实际运行，但是，弗鲁德并不只是试图用他的机器打破物理定律。实际上，他可能因为试图寻找方法来帮助农民才会设计这样的机器。当时，碾磨粮食需要依赖不间断的动力，那些生活的比较远的地方的人，由于没有合适的自来水源，不得不被迫装载他们的粮食庄稼，将其拖到磨坊，然后运回农场。如果弗鲁德的永动机能运转起来，将会使无数的农民生活得更容易，那贡献就不言而喻了。

考克斯的时钟

作为一名著名的伦敦钟表师，考克斯对时钟的兴趣非常浓厚，而且也希望自己能造出一个能永恒运动的时钟。1774年，考克斯制造出了他的永恒动力时钟，这个时钟类似于其他的机械时钟，唯一不同的是它不需要绕组线圈。

该时钟被包裹在玻璃中，其利用地球大气的压力变化作为外部能源，使其产生类似绕组运动机制的动力。而内部原动力则是嵌在钟体内的水银压力计，水银通过上升或下跌来产生动力，且使内部的表轮转向同一方向，形成一圈一圈循环运转的效果。

当时，考克斯表示，这是一个能永恒运动的时钟，而这个时钟也确实在不需要再加外力的情况下运行了差不多150年。这是第一个被广泛接受的永恒运动时钟的例子，它在运行的100度年中，在欧洲各地相继展出成为轰动多年的奇迹。但遗憾的是，在19世纪30年代，它还是结束了其运行使命，所以，它只能算是一个制作精妙的时钟罢了。不过有悲有喜，考克斯在这个时钟中应用的技术，例如金刚石为轴承运转，气压变化等，应用在了现代手表时钟上。

卡彭电堆

1870年出生的卡彭是罗马尼亚的一位工程师和物理学家，他一生致力于研究机械工程、热动力学以及电化学等学科。1904年到1909年，卡彭在完成博士论文后，研究了高频电流和电流信号的远距离传输，并研究了先进的燃料电池技术。也正是这段时间的研究工作开启了他创造传奇永动机的序幕----卡彭电堆（电池组或燃料电池简称电堆）电解液。

1950年，这个电堆的原型组装完成，它主要由两个串联电堆推动一个小型电流马达，马达产生动力后（转化成机械能），就会推动一片连接开关的叶片，叶片每旋转半圈，就会触发一个开关打开电路，让电堆充电，然后在第二个旋转节点关闭电路，如此反复。叶片的旋转时间是经过计算的，这样电堆会有一定的时间再次充电，从而实现循环的电流。

这个发明完成后，就被罗马尼亚国家技术博物馆收藏，到2010年，这个电堆竟然已经连续工作了60年！而且，当这个电池开放给一些科学家测试的时候，他们发现，这个电池从发明之初就始终保持着1伏特的电压大小，其稳定性也让人大吃一惊。

目前，这个电堆仍然在工作着，但是科学家仍然没能够弄清楚这个奇怪的电池是怎么一回事？为什么现在它仍然能运行？也许这个电堆在机械能与电能互相转化的过程中，能量转化效率极高，以至于几乎没什么损耗，所以连续工作60年仍比较稳定，但总有一天，随着能量慢慢消耗，这个电堆也会停止运转。

纽曼的能源机

进入20世纪，随着科学理论的不断发展，科学家从根本上否定了永动机的可能性。1911年，美国专利局了一则声明，说不再对永恒运动或自由能源设备发放专利权，因为这种设备在科学上似乎是不可能创造出来的。对一些发明家而言，这意味着他们的工作被科学认可变得更加困难了。自这之后，人们对永动机探索的狂热性逐渐降低了，但仍然有人坚持不懈。

1979年，一个叫约瑟夫・纽曼的美国科学爱好者声称，他发明了一个永动的能源机，其输出的机械动力总是超越输入的电力，能源机效率超过100%。该机器的核心动力原则主要是：空间中的电磁能量可以通过原子或化学链式反应来提取出来，具体来说，就是把一个旋转的永久磁铁嵌入由线圈传导动力的电磁脉冲中，利用线圈的质能转化成扭矩和动力来使机器不断运转。

同年，纽曼试图为该能源机申请专利，被美国专利局拒绝，纽曼随后提起上诉，美国国家标准局为他的设备进行测试，已验证其效用性。让人失望的是，1986年，该设备的测试结果显示，其产出的能量并没有比输入的能量更多。

不过，作为一个未完成高中学业的业余科学爱好者，即使没有人愿意支持他的研究计划，纽曼的奇特思路还是值得肯定的。

大卫・哈默尔的反引力机器

20世纪中期，随着外星人热潮的兴起，永动机也跟外星人挂钩起来了。美国人大卫・哈默尔是一个没有受过正规教育的木匠，在他自述的“难以置信的真实故事”中告诉人们，他被外星人绑架后，被选为自由能源机器和飞船的看护人，获得了很多先进的信息，如果人们相信他，他将能改变世界。