时间:2024-02-21 16:51:49
导语:在法理学的结构的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:建筑结构形式;发展;力学原理
中图分类号:TU311
1. 建筑结构形式的发展史
建筑与结构是不可分割的,缺一不可。随着经济的发展,人们逐渐提高了对建筑结构的认识,建筑工程不仅要保证质量和性能,还需要符合美观的要求,满足人们的品位。因此,美观实用和安全可靠逐渐成为建筑工程的重要评判标准。但是两者基于不同的知识和技能,具有一定的差异,为了最大限度地满足人们的需要,专业人员不断提高这两方面的技能,美观实用和安全可靠的设计人员也不同。随着建筑工程的发展,建筑工程要求专业人员掌握的专业知识也越来越多,美学、艺术等学科都需要专业人员掌握,学会运用,学习要求增多,难度也变大。建筑结构形式发展要求专业人员掌握专业知识,而专业知识又帮助建筑结构形式的发展,两者缺一不可,相互促进。
2.建筑结构形式的划分
(1) 按材料划分。建筑结构形式按使用材料划分可分为木质结构、混合结构、钢结构钢筋混凝土结构、钢筋混凝土与钢的组合结构。其中,木质结构主要应用于单层建筑中,使用的材料为木制材料。混合结构主要应用于单层建筑和多层建筑,承重部分使用砖石材料,楼顶使用钢筋混凝土材料。钢结构主要应用于工厂房、承重能力强的厂房以及移动房等。
(2)按墙体划分。建筑结构形式按墙体划分可分为全剪力墙结构、框架一剪力墙结构、框一一结构、简体结构、框一一支结构、无梁楼盖结构。全剪力墙主要应用于高层以及超高层建筑,其属于建筑结构强度大;框架一剪力墙结构主要应用于高层建筑;框一一结构主要应用于高层和超高层建筑。简体结构主要应用于超高层建筑;框一一支结构主要应用于超高层建筑,其主要材料是钢结构;无梁楼盖结构主要应用于大空间和大柱网建筑。
3.建筑结构形式遵循的自然力学规律
随着社会的发展,建筑结构形式的侧重点不同,但是无论是建筑还是结构都需要遵循力学原理,保证建设和结构的安全。结构物承受着一定的荷载,其在每个截面上都会产生拉、压轴力、剪力、弯矩、扭矩等。弯矩是最为危险的。弯矩和拉、压轴力产生的力偶钜是等效的。弯矩把内力作用到截面上,其内力分布不均匀。弯矩使中性层材料的力学性能得不到充分的施展。
4.建筑结构的实例
(1)堆砌结构。古埃及金字塔就是采用堆砌结构建造的,建造者为了表达对帝王的崇拜,采用了石材进行建造,石材承压能力强,且安全耐用。金字塔Y构简约、体积庞大,给人一种敬畏的感觉。从结构学来讲,金字塔只承受压应力,受力结构简单。经历了数千年的风雨变化,金字塔依然屹立不倒。堆砌结构形式的受力情况符合石材的要求,受到当时人们的喜爱。
(2)梁、板、柱结构。梁、板、柱结构应用的材料是木材。石材承受拉力的强度低,因此不能承受弯矩。木材能够承受一定的拉力和压力,值得使用。在当代,钢材和钢筋混凝土取代木材占据主导地位。石材虽然有一定的弊端,但是仍受到人们的重视,木材虽然受弯能力强,但是也有一定的局限性。欧洲很多建筑都采用此结构。
(3) 拱、壳结构。拱、壳结构深受古今中外人们的喜爱,拱、壳结构能够覆盖大跨度,代替了梁板结构。拱、壳结构符合把弯矩通过结构形式的改变转化为轴力的规律。通过该规律建造出的结构具有坚固、耐用、不容易破坏、容易保留的特点,此结构经过无数人的实践证明,具有可行性。实践证明,拱结构产生的支座水力能够使每一个截面生成负弯矩,负弯矩能够抵消正弯矩,受压力强。通过该结构建造的建筑物具有美观实用、坚固耐用的优点。
随着社会的发展,建筑业也在不断地发展壮大,高层结构的建筑在建筑中占据着十分重要的位置。建筑结构形式需要遵循力学发展规律,根据力学规律创造出更多的新结构,促进社会建筑业的发展。
参考文献:
关键词:工程结构;工程力学;评价;实训教学;
中图分类号:TB12-4 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-08-00-02
工程力学是人们对工程实际问题的分析研究、不断的总结经验而逐步发展起来的一门自然科学理论。《工程力学》教科书中,从工程力学的基本概念、基本公理讲起,逐步深入。例题也是经过简化抽象出的力学模型,其结构、约束、载荷都是典型化、标准化的,而没有说明力学模型是如何从工程实例中简化抽象出来的。目前,国内高等院校中的机械工程、土木工程、航空工程及相关专业普遍开设工程力学课程,所用教材大同小异,不同程度地存在理论脱离实际的问题。学习了工程力学课程后的大学生们,能够基本理解和掌握工程力学的基本概念、基本理论和基本方法。但是,当遇上工程实际问题时,就会感到茫然不知所措。因为工程实际问题都是较为复杂的结构,不是教科书中的标准拉杆、标准简支梁,各结构间的连接方式有焊接、铰接,不是书中标准的约束形式,载荷也不是给出的,需要去调查或实测,无法直接应用工程力学理论去分析研究,不知如何下手。这也是新毕业大学生就业难的原因之一。
理论脱离实际,大学生们缺乏解决工程实际问题的能力这个问题,明显地摆在各工科高等院校面前,摆在高校各级领导、广大教师和学生面前,急待解决。
通过专业课学习解决理论关系实际问题当然是一个有效途径。但是,受到教学时间、教学内容等诸多因素的限制,只靠在大学后期阶段的几门专业课学习是解决不了问题的,而且已显为时较晚。那么,强调要在大学教学的全过程中贯彻落实理论联系实际的思想并硬性规定,在技术基础课中安排一定学时的工程实训教学,是完全必要的。
一、问题
如何搞好工程实训教学?这个问题又摆到了任课教师的面前。
如何做到从工程实际中简化抽象出力学模型是搞好工程力学实训教学的关键一环,也是最基本的内容。而在普通工科高等院校中,过去和现在都没有搞过这类实训教学,无可借鉴。但我们可从以下三方面去探索:第一,听取老大学生的实际工作经验;第二,认真分析已有力学与工程实际的关系;第三,借鉴相关学科知识。经过边探索、边实践、边总结,归纳总结出了从工程结构分析开始,从中离散出简单构件,再简化抽象出力学模型,进而进行力学分析计算,得到结论及给出对原工程结构设计的评价及改进意见,这样一个对工程结构进行工程力学分析全过程的方法。现以流程图的方式表达如下:
工程结构力学分析流程图
对上述流程图简要说明如下:
㈠在对工程结构进行力学分析、对构件、约束、载荷进行简化抽象时,应遵循以下原则:
1.分清主次,注意转化。既要抓住主要因素,略去次要因素;同时要注意,在一定条件下,有些次要因素可能转化为不可忽略的重要因素。
2.雅俗对照,约定俗成。即要把理论(雅)的东西和工程实际(俗)的相关东西进行比对,形成相应的简化关系;特别是有些已经形成定式的简化结果(如木结构连接就简化成铰接),就不能再变了。
3.由繁而简,先分后和。工程结构都比较复杂,直接对构件整体作力学分析是很困难的。一般应先分析结构的构成及各构件间的连接方式;然后,将构件间的连接方式作为相互的约束进行简化处理,离散出简单构件;进而对构件及相关载荷进行简化,得到力学模型。在对力学模型进行力学分析后,再回到整个结构中,作综合的分析处理。
㈡力学模型三要素。简化抽象出的力学模型必须具备三个要素:构件、载荷和约束,缺一不可。
㈢力学分析三要点。应用力学理论和方法进行分析研究有三个出发点:强度、刚度、和稳定性,并分别给出结论。
㈣综合评价三方面。对各构件分析后,再回到对工程结构整体的分析评价,应用工程标准和力学标准进行安全性、经济性和科学性三个方面的评价。
㈤在得出了对原工程结构的评价之后,自然会产生对原设计的改进意见。
依据上述分析方法,我们“挂壁床”、篮球架、纲目结构桥、吊扇、桌连椅等多种工程结构进行了工程力学分析研究;更准确地说,也是在进行分析时,不断地归纳、总结、完善分析方法。现以“挂壁床”为例,说明分析的全过程。
“挂壁床”是烟台南山学院学生宿舍中普遍使用的学生用床,如图所示。
该床由三部分组成:两个床头、一个床身。床头是一根50×50×4的角钢弯成直角的两边,与一根外径35mm圆钢管弯成直角的两边焊接成的矩形框架,框架中还焊有3根外径为20mm的圆钢管。床身是2根40×40×3的角钢由5根外形为20×20的方钢管焊接在一起而形成。由4根M8的螺栓将床身和床头连接在一起形成了整床;又各用2个膨胀螺栓(M16)将床头固定在墙上,形成了“挂壁床”。
根据床的结构和连接方式,拆开4个M8的螺栓,即可将床离散为三个简单构件,即两个床头和一个床身。这是第一步。第二步,将已离散出的较简单构件转化为力学模型。先看床头,它一端固定在墙上,相当于固定端,另一端自由;当人坐在床沿上时,人的体重将由床身传至与之相连接的床头自由端处;于是就得出了在自由端作用有集中力的悬臂梁。床身即可视为两端铰支、受有几个集中力作用的简支梁。考虑到几个人同时坐在床沿上的情况较多、而且此时床沿角钢比墙边角钢承受更大载荷,处于较危险状态,应予重点分析。考虑到两根角钢要同时发生弯曲变形,而且变形之差比连接两角钢的方钢管尺寸小得多(约1%),两角钢间的相互作用很小,可以略去。于是就得到了以床沿角钢为简支梁、其上有几个集中力作用的力学模型。到此即完成了力学模型的简化抽象工作。
接下来的是对载荷的分析。当一个人坐在高度为0.5m的床沿上时,两脚放在地面上,地面会分担体重的20%左右,墙边角钢也会分担体重的20%左右,余下的60%由床沿角钢承担。常见的较严重的情况是4个学生同时坐在床沿上。由于床板的作用,会使4个人的体重的60%平均地分配到5根方钢管与床沿角钢的焊接处。以每个大学生体重为600N计,则可视为简支梁上作用有5个290N的集中力;而总重量的一半以集中力的方式作用在悬臂梁的自由端,约为720N。
载荷确定后,即可进行强度及刚度分析计算。对于悬臂梁,集中力对固定端处的弯矩Mmax = 612N・m,由此引起对固定床头的上部螺栓的拉力1.5KN。据查,该螺栓的许可拉力为21KN,可见其强度储备很大。对于简支梁,最大弯矩Mmax=304N・m,角钢的抗弯截面系数W2 = 1.23×10-6 m3,则σmax = 245MPa,梁中点的最大挠度ω=13 mm。我们还对4人坐床沿时的变形进行了实测:悬臂梁自由端挠度为2.1 mm,简支梁中点挠度为15 mm。上述实测挠度值与计算结果完全吻合。由此可以认为,我们所进行的力学模型的简化抽象以及对载荷的估计是基本正确的。
根据上述分析,可对“挂壁床”作出评价及提出改进意见。
二、评价
设计思想新颖,结构合理,经济实用,安全可靠。床头结构设计巧妙,既有很高的承载能力,又是很好的床头护栏;而且用于固定床头的膨胀螺栓有很大的强度储备。床身的强度和刚度能满足一般正常要求,但在严重情况下(如4、5人同时坐在床沿上),强度和刚度都显不足;而且变形较大且不均匀时,会引起很大噪声,影响休息。
三、改进建议
针对上述例子分析,为增加“挂壁床”强度和刚度,提出下列建议:
1.将床沿角钢由40×40×3改为40×40×4,既不改变外观情况,又可增大强度和刚度,可使4人同时坐床沿时的最大应力降至190MPa,最大挠度降至10mm。
2.将固定用螺栓穿墙双挂。即把相邻两宿舍的两张床背靠背地用同一根螺栓固定在同一面墙上,既节省材料,又大大提高了防地震能力。
以上只是对工程结构的力学分析方法和工程力学实训教学的初步探索。还需要逐步提高水平,把实训教学活动提升到实训教学课的高度上来。
参考文献:
[1]蒙晓影.工程力学[M].大连:大连理工大学出版社,2008
一、创设童趣,导入古诗课题,整体感知全课古诗内容
这是课堂教学的第一个环节,主要是要根据不同的古诗,创设适当的充满童趣的情境来整体感知新授古诗的教学内容,并随机导入下一教学环节。如教《古诗两首》,教者先出示《池上》《小儿垂钓》及《村居》三首学生己熟悉的、充满童趣的,并能反映这三首古诗(词)内容的图画来让学生猜诗名、读诗文、说诗意、问特点,来导入整体感知新授课《古诗两首》内容的学习,而不是将两首古诗分开来一首一首地整体感知。
二、感受童趣,粗读古诗篇章,了解掌握古诗大意
这是教师要引导学生用多种形式的“粗读”,把诗读准、读通、读顺,让学生在适当的童趣情境中,了解掌握古诗大意,而不是将两首古诗分开来一首一首地了解掌握。如教《古诗两首》,教者就用学生自由读悟的方法来了解掌握全课古诗大意。
三、分享童趣,精读古诗要点,欣赏品味全课古诗特色
主要是通过“精读”来进入每首古诗的“内涵”,把诗中含着的诗意和写作特色弄明白,以此来分享童趣,欣赏品味。可用“先分后总”法,由每一首诗的诗意和特色的“部分”,再到两首诗的诗意和特色的“整体”来“欣赏品味”。如教《古诗两首》中的第一首《寻隐者不遇》时,教者就让学生读议:诗中写到了哪些人物?“隐者”“童子”各是什么样的人呢?然后,再让学生想悟互动交流(生自由练说,师巡视指导;指名同桌交流),最后生生、师生互扮贾岛、童子,进行摹拟式情境问答对话来理解“寓问于答”的写作特色。在教学第二首诗《所见》时,则采用了读诗句、想画面、议情景(动景、静景)、写诗意、说因果等方法来理解“动静结合”的写作特色。然后,再将两首诗连起来朗诵感悟,并说说学习后的收获,从而达到欣赏品味全课古诗特色的目的。
四、表达童趣,仿创古诗作品,学习写作新诗
这是课的第四部分,是“读写并重地营造古诗教学新的生长点,也是学写新诗的重要环节。它主要是要引导和激励学生在习得本课古诗创作特色、方法的基础上学习写作新诗。一般来说,这些由学生自己即兴创作出来的诗,总体上讲比较粗糙,但它们只要经教师的指点、引导,学生稍作修改,便会成为像模像样的“诗作”了。如在《古诗两首》(《寻隐者不遇》和《所见》)的教学中,教者是这样“点石成金”的:“像本课中这样每首只有4句、每句只有7个字或5个字的古诗,只要在1、2、4句的句尾押大致相同或相近的韵,就大致像古诗的样子了,也就可以说是写出了诗的韵味。会写诗的人就是诗人,‘诗人’的称号多么令人向往啊!同学们,你们也想试着学习仿写或创作诗吗?想做一做诗人的美梦吗?”
【例1】《学垂钓》
春光明媚花草香/微风轻拂柳条荡/小娃坐于池边草,悄然抛线钓鱼忙。——王宝俊
点评:你写的诗不仅让我们看到了美丽的春景,还让我们看到了可爱的儿童。更了不起的是:你还做到了句式整齐,1、2、4句尾押韵:“香”“荡”“忙”的韵母中都有“ang”,写出了诗的韵味。但如果将“柳条”换成“绿丝”或“丝绦”这类的词语,柳树的景色和你垂钓的环境就更美了。另外,“小娃坐于”也可改为“咱娃独坐”(如果是你一个人的话)或“咱们坐于”(如果是两人及两人以上的话)。
像这样的新诗教学,教师易教,学生也乐学。教者只作了如此这般的点拔,同学们兴致勃地写出了各自的“诗坯”,即刻便成了充满童真童趣的处女作了。它既激发了学生的写诗兴趣,又提高了学生的写诗能力,弘扬了汉语教学的“诗教传统”。真是一举三得,何乐而不为呢!
五、生长童趣,推荐古诗经典,拓展延伸激励读写古诗
在这个环节中,教师既要对全课的教学作一个终极性的总结,又要对学生今后的学习写诗作拓展延伸。如在《古诗两首》(《寻隐者不遇》和《所见》)的教学中,教者是这样说的:
师:同学们写得都很好,课后大家把自己的诗作再改一改,誉写出来贴到教室的学习园地展示互学,还可回家朗诵给家长听,征求他们的意见,有兴趣学写诗的同学,还可自愿组成“小诗社”。
关键词:结构力学;教学内容;教学方法;教学实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)19-0125-02
一、前言
结构力学是固体力学的一个分支,它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科,它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。结构力学在教学计划中起到承上启下的作用,结构力学的学习是以高等数学、大学物理、静力学、材料力学等课程为基础,为后续的钢筋混凝土结构、土力学与地基基础、房屋建筑学等专业课打基础。本文针对目前结构力学课程当中存在的主要问题进行阐述,并结合前人的研究成果,对结构力学课程的教学方法的改革提出几点建议。
二、结构力学教学中存在的问题
结构力学课程在构建大土木专业教学改革背景下出现了多元化,即:经典力学、计算力学、工程实例分析计算。经典力学是以结构力学为基础,简化教学内容,偏重基本概念,基本理论,基本方法的研究;计算力学是以计算机为基础,熟练应用结构力学软件,进行相关的结构力学模型的建立;工程实例分析计算是以经典力学为基础,运用计算机对工程结构进行简化、建模、计算。
目前,从我国的结构力学课程学时来看,很难完成这三方面的教学,即使是经典力学都很难完成教学计划。由于课时的缩减,教学进度的加快,造成了结构力学教学存在的普遍现象:理不难做题难,上课易懂下课不会。
(一)教学内容的重复设置
由于力学课程的设计缺乏系统性,导致教学内容重复,如静力学中已经学过桁架的内力计算,在结构力学中没有必要再次讲解。再如在材料力学当中讲过的静定梁的内力计算,在结构力学中只需一带而过。
(二)教学方法单一
目前的结构力学的教学方法多是以多媒体课件为主并配合板书进行相应的讲解,单调的讲课模式容易让学生产生厌倦感。教学方法的单一不能很好地激发学生的学习兴趣,在很大程度上降低了学习效果。
(三)与工程实践脱节
结构力学课程是为了让学生在掌握经典力学的基础上,可以对工程中实际问题进行简化,用结构力学的方法和理论解决工程问题。因此结构力学课程重视的不仅仅是学生能够正确地解答课本上的习题,更主要的是能够把理论与实践有机地结合,然而事实证明目前的教学方法很难达到这样的目的。
结构力学涉及的领域相对广泛、内容相对较多,且由于高度抽象的理论演绎,要传授学生熟练掌握、灵活运用结构力学知识确实不易,此外,客观上还要求兼顾教学效率和教学质量,无疑给结构力学的教学增加难度。
三、结构力学课程教学方法改革和实践的探讨
基于结构力学教学当中目前存在的问题,以优化课程建设,变换多元化的教学方法,激发学生浓厚的学习兴趣,把理论教学与工程实践结合,为学生更好地掌握结构力学的基本思想和理论,可以对结构力学课程教学方法改革和实践作如下探讨。
(一)教学内容的精简
删除与静力学、材料力学重复的内容,教师应该精读教材及相关的参考书,在深刻把握知识点、节、章的基础上,对教学内容进行精简――旧粗新细,旧的知识点我们只需要简单地回顾,新的知识点我们需要详细地讲解。对于截面法求内力部分的内容在材料力学当中进行过详细地介绍,因此在课堂上只需要用简短的语言对截面法求内力进行简单地回顾,如“截、取、代、平”。此外,在讲新知识点的过程中,要注意对相关旧知识的复习,加深认识和领悟的一个重要方法就是重复,在对旧知识重复的过程中加深对新知识的认识,这种新旧对比有助于认知过程的温故知新。对于位移法我们需要进行详细地讲解,在回忆力法的基础上,讲解位移法的基本思想及推导过程,对比力法和位移法的优缺点,帮助学生更好地记住这两种方法。
通过对教学内容的提炼,在不降低教学质量的前提下缩短课时,大大提高了教学效率,为后续的实践课程提供充分的课时。
(二)教学方法的多元化
结构力学课件的制作是一个既费时又费力的工作,因此我们建议由课题组老师一起分工完成,由教学经验丰富的老师负责内容的选择,由熟练掌握PPT应用的老师制作。为避免重复性的工作,每位老师负责指定章节的内容。在具体制作的过程中,注重制作的技巧和效果,对页面要求简单,不过于花哨;在艺术效果上力求多样化;注重信息反馈和课件的实时更新,通过总结教学过程中学生的反馈信息,对课件要进行相应的修改,达到制作―使用―反馈―修改的不断循环。
结构力学课程概念多,理论性强,计算烦琐,使单调的多媒体课件文字和板书讲解变得乏味,为更好地激发学生的主观能动性,在原有的多媒体课件上需要增加一定的图像、声音、动画等内容,有助于学生理解概念,掌握规律。此外,改变传统的满堂灌式的教学,每节课给学生留出一小部分时间对本节课学习内容进行总结,并允许学生提问,这样可以更好地帮助学生掌握上课内容,并激发上课的积极性性。多媒体课件的网络化是必然趋势,为便于学生自主学习,课程建设老师可以建设结构力学课程网络教学平台。把电子版的教学大纲、方案、课件及重点知识点讲解视频等资源上传至网上,供学生自主学习,并开通答疑通道,实现教师与学生的课下交流。
(三)重视自学能力的培养
现阶段的知识和技术手段更新周期越来越短,自学能力的培养更是体现出现代高等教育的鲜明特点。在校期间对学生的自学能力进行培养,对他们走向社会后及时补充新知识、提高竞争力是非常必要的。为此,除课堂讲授外,还可让学生进行自学。例如,明确一些自学章节,指定一些参考资料,对自学内容提出要求,并提出自学思考题,引导学生在自学中发挥自已的想象力和创造力。最后,可通过课堂提问、讨论、自学作业及期末考试等形式来检查自学效果。
此外,Ρ榷耘佳习法、复述学习法也都是比较有效的学习方法,结构力学课程中的力法和位移法、虚功原理和虚功位移原理等都是对比对偶的关系,善于抓住其相互联系可以大大提高学习的效率;对于一些重要的方法和原理,比如功的互等定理等教学内容,应该鼓励学生模仿老师课堂上的表达用自己的语言进行复述,在反复的练习中加深对知识点的掌握,有效地达到自主学习的效果。
(四)结合工程实践,强化学习目的
兴趣是最好的老师,为使学生对结构力学课程产生浓厚的兴趣,在教学当中需要引入大量的工程实例。结构力学课程中的力学模型背后蕴藏着大量的工程背景,与生活实践息息相关,因此我们可以根据每章的教学内容,在每一章刚开始引入工程当中存在的问题,引发同学积极思考解决的办法,并在每章内容学习之后,用这一章的知识点解决引例,激发学生学习的动机。此外,教材实例大量缺乏,因此在讲课过程中我们要从结合生活中的小事到联系实际中的大事,这对工程应用知识匮乏的学生来说是行之有效的方法。
学好结构力学仅仅靠课堂理论知识的教授是不够的,为引导学生发现问题并利用所学的知识解决问题,需要开展更多的课外学习,如发展结构设计大赛、结构模型的搭建,让学生通过自己对结构力学基本知识的理解,搭建各类结构模型,这样不仅能提高学生的学习兴趣,更激发学生的主观能动性。
四、结语
作为土木工程专业中的重要专业基础课,结构力学在工程实践中具有重要的地位。目前各大工科院校对结构力学课程教学方法和实践提出了多方面的建议,主要在于打破陈旧的教学方法,合理地设计结构力学的学分安排,提高学生学习热情,结合工程实践,为学生更好地掌握结构力学课程做好铺垫。
参考文献:
[1]阳令明,张俭民,李丽民.结构力学课程研讨式教学改革的探索与实践[J].山西建筑,2016,(27).
[2]马剑,王静芳,卞梁.面向本三土木工程力学一体化建设实践研究[J].山西建筑,2016,(29).
[3]洪京京,龙玉杰,王光焰.关于《结构力学》的教学改革[J].教育教学论坛,2016,(46).
[4]包恩和,蒋骅,刘博,陈宜虎.结构力学课程教学改革与探讨[J].高教学刊,2016,(20).
Discussion on the Reform and Practice of Teaching Methods of Structural Mechanics
LU Wei,YANG Jian-gong,WANG Shao-zhen,AI Hai-ying
(Department of Civil Engineering,Tianjin College of University of Science and Technology Beijing,Tianjin 301830,China)
关键词:双师同堂;协作教学;智能技能
上世纪九十年代之后,法学教育飞速发展,但法学教育的质量却也面临越来越多的质疑,于是提高法律人才培养质量成为我国法学教育改革的核心任务,多种新的教学形式被引入法学院校。作为教育部核准的法学核心课程,法理学不同于其他部门法课程之处在于其并不以特定的部门立法为支撑,研究范围广泛,研究层次“形而上”,这决定了诊所教育、模拟法庭等新的教学形式并不契合法理学教学,法理学课程的主要教学场域只能是课堂,教学改革的重心也只能是课堂教学模式的完善。
一、法理学教学的目标和任务
教学目标对于确定教学改革的方向具有重要意义,而教育目标的设定则与学生的职业未来相关。法律职业主要包括法律实务、法学研究和法学教育三类,而从事实务工作的法科毕业生往往居大多数。与法律实务工作一样,法学研究和法学教育,也是在法律系统的自我描述过程中发展的,虽然更倾向于反思和批判,但是法学研究和法学教育依然首先是尊重法律的,并自愿接受现有法律的约束。
二、本科法理学教学的困境
除了教育目标,教学方法的改进还与教学中面临的困境直接相关,所以,在探讨本科法理学教学改革之前,还需要了解法理学教学面临的主要困难。
(一)法理学课程课时严重不足
目前,国内主要的法理学教材一般包括了法学基本理论,法的本体理论、历史理论、运行理论、价值理论,以及法与其他社会现象之间的关系,法律方法论等内容。因此,法理学课程的内容抽象又庞杂,以国内法学院校的课时条件,即使采用传统的课堂讲授方法,时间也极为紧张,课时不足依旧还是阻碍法理学课堂教学改革的重要因素。
(二)学生缺乏批判反思的能力
在十数年的基础教育中,反思和批判能力的养成,更多是依赖学生的个人天赋,学校的教育目标是传授给学生唯一正确的答案。这样的教育背景,使多数学生习惯于被动接受既有的知识,而普遍缺乏批判的习惯和勇气。即使在大学中,教师的批判和反思能力也主要是运用于学术研究,迫于司法考试和期末课程考试的压力,即使是法理学也必须致力于提供唯一正确的答案。因此,教师依然以传授教科书中的知识为己任,学生的独立思考和研究的能力只能在更高层次的法学教育中去自行培养。
(三)教学方法改革空间有限
如前所述,近年来得到推广的诊所教育、模拟法庭等教学模式并不适合法理学教学,法理学课程只能立足于课堂,鉴于师资条件的限制,本科法理学教学又多是一个老师面对一个课堂,这种条件下,只能以讲授为主导模式。总而言之,由于法理学课程的教学模式的改革只能致力于课堂因素的丰富和完善。
三、双师同堂的内涵和模式
如前文所述,法理学教学改革只能立足于课堂教学的完善,为了完成法理学教育的目标,法理学的课堂教学必须尽量满足下列要求:知识结构的多元化与知识更新的快速化;多元学科和语言的结合;多种研究方法的比较、运用和练习;理论与实践的融合;讲授、论辩、练习、写作等因素的融合。一个课堂一名教师的传统授课模式显然无法满足上述要求。
四、双师同堂的教学设计
按照国内外的理论和实践,双师同堂的协作教学一般包含四个环节:
(一)教学团队合作备课
双师同堂教学的基础是教学团队的合作备课,教学团队最好以同一教研室的法理学教师为基础,同时吸收其他教学或实务工作者加入。合作备课的优势在于集思广益,并充分发挥团队成员各自的学术优势,从而克服单一教师所面临的学术短板的问题。此外,还应当将学生引入备课环节,以加强教学的针对性和实效性。
(二)课堂教学环节
知识传授最有效率的方式是直接讲授,但是智能技能培养则需要练习。目前,一个教学单位通常由两个课时构成,第一个课时可以安排基本知识的讲授,第二课时则设计为资料阅读或案例分析。两节课都需要两个教师合作完成,合作教师可以根据课程内容由主讲教师选择。第一节课的合作模式可以根据需要设计,当然,如果能够以对话方式展开教学,教学效果可能最佳。第二节课,学生成为课堂教学的推动者。课前,学生进行分组,组成学习共同体,合作研读教学资料和参考文献,并形成自身的分析思路。课堂教学过程中,在两位教师的引导下,不同学习小组进行论辩和交流,最后由两位教师分别进行总结和点评,提出自己的研究方法和观点。
(三)课后交流阶段
法理学的抽象性经常让讲授者和学习者倍感压力,其所涉及的掌故、方法、原则、逻辑,教师和学生之间未必能够心有灵犀一点通,知识结构的差异决定了彼此之间的交流经常是有障碍的。所以,可笑的交流是必须的,无论是借助学校的网络教学平台,还是各种自媒体工具,实现师生之间的可下互动也是教学工作的必然组成部分。
(四)课程评估和考核
法科学生需要出色的写作能力,而前文所述的所有智能技能都可以通过写作得以练习,法理学的写作应当倾向于论文写作训练。因此,法理学课程的学习报告应当以学术论文的标准加以要求,学习报告由各学习小组根据成员兴趣选择议题撰写,并以学习小组为单位整体评估,而写作报告的成绩则作为平时成绩的主要依据。
关键词:阀门; 密封结构; 金属膜片; 力学行为; 有限元法
中图分类号:TG113.25;TB115.1 文献标志码:A
Mechanical behavior analysis on metal diaphragm of outer seal structure of valve
YU Shaorong, XU Bing, WANG Jun
(Institute of Systems Engeering, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, Sichuan, China)
Abstract: As to the miniaturization design of valve, the mechanical behaviors of the mental diaphragm, which is one of the main parts of the outer seal structure of valve, is studied by using numerical simulation method. The stress and deformation of three-layer mental diaphragm is analyzed under the effect of axial force and high-pressure. On the condition of effective seal, the impact of the layer number of mental diaphragm on axial force and maximum equivalent stress is analyzed. The result can prove references for the design of valve and mental diaphragm.
Key words: valve; seal structure; mental diaphragm; mechanical behavior; finite element method
0 引 言
阀门外密封结构是阀门小型化设计的关键,金属膜片(以下简称膜片)是外密封结构的主要零件之一.目前报道阀门膜片力学行为数值模拟的文献较少,巫宗萍等[1]和张征明等[2]分析波纹管力学行为;张征明等[3]和马洪涛等[4]进行大型阀门有限元分析;柳学胜等[5]和李广田等[6]分析阀体材料力学特性,但这些研究中的阀门结构形式、材料与本文所研究的差异较大.
本文采用数值模拟方法研究轴向力和内压联合作用下膜片的力学行为规律并分析膜片层数等对其力学行为的影响.
1 有限元模型
阀门外密封结构示意见图1.膜片上部(外部)由支撑块和压头组成.当膜片下部充入高压气体时,气体压力由膜片、支撑块和压头共同承受.周边焊接可达到外密封的要求.当轴向力N作用于压头时,膜片在压头作用下克服高压气体影响产生变形;一旦轴向力N消失,膜片在高压气体作用下将恢复到原位.
图 1 阀门外密封结构示意
Fig.1 The outer seal structure of the valve
根据结构的特点和所关心的问题,将图1所示结构简化为二维轴对称有限元模型,见图2.
图 2 简化的二维轴对称有限元模型
Fig.2 The simplified axisymmetric finite element model
模型中,压头与支撑块以及膜片与支撑块和阀体在焊接部位固连;其他部件可按接触处理.采用ANSYS分析,在有限元分析过程中,采用罚函数方法分析该接触非线性问题,阀门密封的判定条件为“密封面上的接触压应力不小于构成接触面单元软材料(镀金)屈服强度的2倍”[7].坐标轴定义阀门径向为x轴,轴线方向为y轴,在阀座处施加约束.载荷为气体压力P和轴向力N.
有限元分析中使用到的材料力学性能参数见表1.密封材料(镀金层)进入塑性后其本构关系按双线性模式处理,其硬化模量取弹性模量的1%.根据文献[7],镀金层的屈服强度在30~45 MPa,因此在进行有限元分析和结果判断时,分别按30 MPa和45 MPa考虑,相应的密封判定条件按60 MPa和90 MPa考虑.
2 结果分析
2.1 应力分析结果
在有效密封的前提下,膜片的应力分布情况见图3.(a)在60 MPa密封条件下3层膜片等效应力分布(b)每层膜片上最大等效应力情况
(c)在60 MPa密封条件下膜片内外表面应力随
径向(x方向)变化曲线(d)在60 MPa密封条件下膜片界面上接触应力随
径向(x方向)变化曲线图 3 在有效密封的前提下膜片的应力分布
Fig.3 Stress distribution of the mental diaphragm on the condition of effective seal由图3(a)可知,压头的下端面是圆弧形状,在内压和轴向力N的作用下,首先在靠轴线端部接触,因此最大应力出现在该部位,为1 174 MPa.在外载荷作用下,每层膜片在靠轴线一端下表面应力较大,在压头与支撑块交界附近对应的膜片上表面应力较大,在膜片的端部与阀盖和阀座焊接部位应力较小.由图3(b)可知,膜片第1层应力最大,第2层最小,可认为是第1层最先承受轴向压力,压头的下端面与膜片先采用点接触方式;第3层应力较大,其原因是30 MPa压力作用于膜片下端面(内壁).由图3(c)可知,3层膜片外表面的等效应力在径向变化趋势基本相同;第1和第2层的内表面等效应力在径向变化趋势基本相同,而第3层膜片内表面处于空腔内表面,承受30 MPa内压,在轴向外力作用下,其受力形式与另外2层不同,其等效应力分布趋势与另外2层也有差别.由图3(d)可知,在膜片靠近轴线端压力较大,并随x坐标(径向)在0~0.1内逐渐减小,这是由于在轴力和压力作用下第1层膜片与顶块逐渐接触,使接触区域增大;在x=0.3附近,由于支撑块与膜片接触,该区域接触应力有增大趋势;在0.55和0.95附近,膜片几何结构不连续,造成应力有增大趋势.
2.2 位移分析结果
在有效密封前提下,膜片位移分布见图4,可知膜片靠近轴线一端位移较大,约0.27 mm左右,主要受压头轴向力造成.在靠近阀体一端膜片与支撑块、阀体焊接,刚度较大,变形较小.3层膜片中,第1层膜片的挠度较大,为0.271 mm;第2层次之,为0.269 mm;第3层最小,为0.267 mm:均小于其设计要求0.3 mm.因此,位移变形量满足设计要求.(a)3层膜片的轴向(y向)位移分布,mm(b)在60 MPa密封条件下膜片内、外表面轴向位移
随径向距离(x坐标)分布曲线图 4 在有效密封前提下膜片位移分布
Fig.4 Displacement distribution of the mental diaphragm on the condition of effective seal
2.3 膜片层数对轴向力和最大等效应力的影响
以密封压力为60 MPa和90 MPa作为有效密封条件,研究膜片层数分别为3层、4层、5层和6层,分析轴向力和最大等效应力与膜片层数关系,见图5.图5(a)给出膜片承受的轴向力与其层数的关系,轴向力随层数增大而减小.图5(b)给出膜片最大等效应力随其层数的关系,等效应力随层数增大而减小;以90 MPa作为有效密封条件,第1层膜片局部进入屈服;但由图5(b)可知,膜片层数增加对减小膜片应力有较大的帮助,3层膜片改为6层,应力可降低25%左右.(a)轴向力与膜片层数的关系(b)最大等效应力与膜片层数的关系图 5 轴向力和最大等效应力与膜片层数的关系
3 结束语
采用数值分析方法研究在轴向载荷和内压联合作用下多层膜片的力学行为规律,获得多层膜片的变形和应力分布,研究在有效焊接情况下膜片层数与轴向力和最大等效应力的关系.该分析结果能为阀门和膜片的研究、设计以及膜片的优化提供参考.
参考文献:
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WU Zongping, YANG Haitao. Advance on analysis methods of mechanics properties of corrugated tube in valves[J]. Machinery, 2007, 34(6): 1-3.
[2] 张征明, 吴莘馨, 何树延. 核安全级阀门的结构力学分析[J]. 阀门, 2004(4): 1-4.
ZHANG Zhengming, WU Xinxin, HE Shuyan. Structural mechanical analysis of the nuclear safety-related valve[J]. Valve, 2004(4): 1-4.
[3] 张征明, 吴莘馨. 核安全一级阀门的力学分析[J]. 阀门, 2007(2): 18-22.
ZHANG Zhengming, WU Xinxin. Mechanical analysis of the nuclear safety class 1 valve[J]. Valve, 2007(2): 18-22.
[4] 马洪涛, 李守泉, 于晓阳. 阀体断裂失效分析[J]. 现代制造技术与装备, 2007(4): 18-20.
MA Hongtao, LI Shouquan, YU Xiaoyang. The analysis on fracture of a water supply valve[J]. Mod Manufacturing Technol & Equipment, 2007(4): 18-20.
[5] 柳学胜, 范植金, 方炜, 等. 热处理工艺对8Cr20Si2Ni阀门钢碳化物的影响[J]. 金属热处理, 1999(8): 23-25.
LIU Xuesheng, FAN Zhijin, FANG Wei, et al. Effect of heat treatment on carbides behavior of valve steel 8Cr20Si2Ni[J]. Heat Treatment Met, 1999(8): 23-25.
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关键词:构造法;交叉学科;应用
构造法是数学中一种十分重要和基础的方法,它是指利用已知条件和已掌握的知识,通过观察、联想构造出满足条件的数学对象,或构造出一种新的问题形式,使问题的结论得以肯定或否定,或使问题转化,从而使问题得到有效的解决.
构造法有着意想不到的功效,不同的构造,有着不同的效果。我们可以构造方程,图形,函数甚至是其他,这样就会使学生要熟悉的几何,代数,三角的基本技能,并多方面综合利用,这对学生的多元思维,培养学习兴趣,以及钻研独创精神的发挥十分有利,因此,在解题时若能从多方面,多渠道进行思考,有时能得到很多巧妙,新颖独体的解题方法还能加强我们对知识的理解。培养思维的灵活,提高分析问题的能力。
近代科学技术飞速发展,世界已进入信息时代,交叉学科不断产生数学工具与数学思想,日益向自然科学和社会科学渗透。控制论、信息论、系统论的诞生正是这一发展的结果,反过来,又加速了这一发展趋势。这些新学科的产生,有的是运用已有学科的知识、方法去解决研究中的新问题。在数学里将一个分支里的知识移植到另一个分支里以解决新问题是屡见不鲜的。移植的成败,常在于能否构造恰当的几何模型或数学模型(函数、方程等等),能否建立模型的关键是对数学语言的理解与运用能力,下面就对这些交叉学科中构造法的运用来做一下简单的介绍。
一、构造法在数值分析中的运用
数值分析主要介绍现代科学计算中常用的数值计算方法及其基本原理,研究并解决数值问题的近似解,是数学理论与计算机和实际问题的有机结合。随着科学技术的迅速发展,运用数学方法解决科学研究和工程技术领域中的实际问题,已经得到普遍重视。例如对常见的微分方程、积分方程为了求解,往往需要将连续模型转化成离散模型.将连续模型转化成离散模型,最常用的方法就是建立差分方程。
以非负整数k表示时间,记为xk变量x在时刻k的取值,则称xk=xk+1-xk为xk的一阶差分,称2xk=(xk)=xk+2-2xk+1+xk为xk的二阶差分。类似的求出xk的n阶差分nxk。由k,xk,及xk的差分给出的方程称为差分方程。例如在研究节食与运动模型时,发现人们往往采取节食与运动方式消耗体内存储的脂肪,引起体重下降,达到减肥目的。通常制定减肥计划以周为时间单位比较方便,所以采用差分方程模型进行讨论。记第k周末体重为w(k),第k周吸收热量为c(k),热量转换系数α,代谢消耗系数β,在不考虑运动情况下,体重变化的情况为w(k+1)=w(k)+αc(k+1)-βw(k)=0,1,2,…,增加运动时只需将β改为β1+β,β1由运动的形式和时间决定.
二、构造法在离散数学中的运用
构造法是一种富有创造件的解题方法.在《离散数学》课程的整个学习过程中,经常强调具有构造性特点的一系列问题解决方法,因此它非常重视“能行性”的研究:即要解决一个问题,不光要证明该问题解的存在性(连续数学只要做到这一步就基本上算解决问题了),还要给出解决该问题的解的步骤来.在《离散数学》的证明题中,如果采用构造法证明,则证明的过程往往就是对解题算法的描述.
问题 任一有限半群一定是等幂元.
问题解析 这是代数结构中的存在性命题,也可采用构造性证明方法.由于半群的性质有限,只有结合律可用.因此证明时要充分利用元素个数的有限性和半群的运算满足结合律,具体构造出一个等幂元.
证明 设(S,×)是一个有限半群。任取α∈S,由于×满足结合律,我们有{α,α2,α3,…,αn,…}■S。
因为S是有限集合,故α,α2,α3,…,αn,…不可能两两不同.从而一定存在正整数k,m,1≤k
令p=n-k,则由于×满足结合律,αk=αm=αp×αk.对任意正整数q>k,有
αq= αk×qα-k=(αp×αk)×αq-k=αp×αq (*)
若p=q,则元素αp就是一个等幂元。否则因为p≥1,故存在正整数n满足np≥0。故利用(*)可得
αnp=αp×αnp=αp×(αp×αnp)=α2p×αnp=α2p×(αp×αnp)
=α3p×αnp=…=αnp×αnp
故αnp就是S的一个等幂元。
运用构造法解题可从中欣赏数学之美,感受解题乐趣,更重要的是可开拓思维空间,启迪智慧,并对培养多元化思维和创新精神大有裨益.构造法解题重在“构造”,在解题时,我们只要有足够的知识经验,较强的观察能力、综合运用能力和创造能力,根据题目的特征,对问题进行深入分析,找出“已知”与“所求(所证)”之间的联系纽带,就能使解题另辟蹊径、水到渠成.但是在本文中,虽然通过一些例题来阐述了不同构造法在数学和交叉学科中所含的数学思想中的作用。
我觉得,中国法理学的基本现状是见识多元与知识整合的矛盾并存。所谓见识多元是指当代中国法理学明显地出现了流派化的倾向,虽然,要真正形成蔚为大观的法学流派也许还要更长的时日,但注重价值设定的价值法学、青睐实证的社会学法学、倾向规范的规范法学、关注效益的利益法学、寻求综合分析的综合法学以及长于史料考证的史料法学等在中国不同法学家的中业已出现了明显的分化。可以预料,随着中国法制建设的进一步及其对法学提出的更高层次的要求,也随着中国法学家的进一步努力,法学流派在中国的出现并不像一些法学家叙说的那样悲观,见识多元化的中国法理学合乎逻辑地预示着其朝流派化的走向。从根本上讲,此种流派化走向,既取决于中国社会向法治化艰难拓进中的必然要求,也取决于法理学学术发展的“”。所谓知识整合,则既指法理流派化方向发展时的必要的集大成过程,也指法理学发展到一定阶段的一种必然结果,还指法学发展中法理学的教材建设。具体说来,法理学的知识整合来自如下几方面的需要:即在中国独特的文化条件下从事法制建设时进行社会动员的要求;发展中国法学教育、培养符合法治社会需要的法律职业者的要求以及法学自身进一步升华的要求。然而,法学的见识多元与知识整合明显地面临着两难境遇,即见识多元民间化与知识整合官方化、见识多元的自治性与知识整合的霸权性、见识多元的明道性与知识整合的事功性、知识整合的无序化与这种整合自身的见识化等现象的矛盾对立。这就需要建立一种新的法理学整合机制,那么,这种法理学的整合机制应是什么?一言以蔽之,这种机制应当是有利于法学家们充分商谈的、打破了官方垄断的、民间化的法理学学术体制。
二、 中国法理学发展的重点
关于中国法理学发展的重点,首先应当拒绝那种人为的、行政化的安排,即究竟法理学在未来发展的重点应是什么,应是由每个研究者根据自己研究的情况及兴趣来确定的。因此,一次学术讨论会或一份名刊物不可能也不应当对法理学研究在未来的重点是什么给个硬性的答案。何况既然多元的、流派化的发展是我国法学发展的基本走向,就更不应当人为地过分强调它,否则,必然导致的是对研究者的命题作文,从而把言说者的意志强加给研究者。当然,这也不是说我反对法理学有发展重点的提法,但必须明确的是,所谓法理学发展的重点,当是每位研究者自主地根据其研究偏好而确定的。正是在这个意义上,我认为中国法理学发展的重点在于从注重以价值呼唤为主导的法理学向注重以对规范的逻辑实证为主的法理学发展。相应地,中国未来法理学的发展重点,应是对法的规范的逻辑实证研究。自 1980年代以来,中国社会所面临的改革开放仍使其处于一种“亘古未有之大变局”之中,这使得一种不同于中国固有价值观的新价值观在这里格外必要,因此,价值呼唤就成了法学研究的主题。然而,经过法学家20余年的不懈努力,他们对全新法律价值的呼唤已逐渐为全民所重视。虽然,在未来的时日里,对法律价值的呼唤仍然是我国法学家非常艰巨的使命,但我国追赶式的社会化之路,不可能使法制变革与社会价值相同步,这就不可避免地要求我们更加现实地解决一些更为迫切的,当代中国立法的快速发展已经在相当程度上表明了此。但不无遗憾的是,我国法学家对法律的规范分析还停留在相当浅薄的层次上,甚至可以说,规范分析的基本技术还未被我们所掌握,这就使得法理学对立法的支持明显地受到局限。应当说,在诸多法学的流派中,能够直接地支持法治的就是规范法学,倘若缺乏对规范法学的深入研究,则法治就丧失了基本的学理支持,更遑论法治的完善以及法学家对相关法治价值、法律在社会构造中的作用等问题的深入探究。据此,我预测,规范法学将会在中国法学的未来时日中,有个较大的发展,并成为中国法学发展的重点。
三、 法中的“文化下移”
与前一相关的是,在中国法理学发展中法学家面临着两重使命,既要重点攻关、发展法学,又要风化、变革民意。这是因为中国法制在规范层面上的发展明显地与其全体国民的价值结构不同步所致。可以说,在目下的中国,秉持法治理想者仍然为社会的精英,因此,法学家与社会民众间还相当地隔膜,法学家的学理见解能否转化成社会民众的普遍需求,便既是一个富有需要性和挑战性的课题,也是一个衡量法学家的学理见解能否走出象牙塔、直接作用于法制建设的基本标志。法学家的学理见解向广大的社会民众推广的过程,借用古人的话,便是一个“文化下移”的过程。众所周知,在人类文明的发展过程中,精化向民间的的推广,往往使得黑暗的“万古长夜”突显出浓浓烈焰,从而黎明得以蓬勃而出,文明得以升腾和发展。在中国文明的发展中,以孔子为典型代表的家们把向来由官方控制的知识教育成功地引导到民间,从而把中华文明的发展推向了全新的境地;而在西方,以柏拉图为典型代表的“学园派”思想家们,也正是以精英文化的民间化为特征的,并因此开引了辉煌灿烂的希罗文明。其他诸如印度的乔达摩·悉达多、犹太的耶稣等等,都因将某种精英文化成功地下移到民间,从而为其文明辉煌于世作出了无与伦比的贡献。今天中国的法制建设,就强烈呼唤着现代法律思想和理想借用某种方便的方式,下移向民间。这是因为,虽然固有中国文化因为“科举制”的推行而具有明显的平民化特征,但与这种文化相对峙的法治文化在中国只具有精英性。那么,这种精英性的法律文化在一个法治后发达国家的民间化是否意味着法学脱离了其见识性和创造性的本业呢?我以为,把高深的法律学理通过浅显的文字交待给广大民众,并不比进行艰深的学理发现更简单。据闻,日本法学家穗积陈重先生的《法窗夜话》,只是一部通俗性的小册子,但其在整个日本法制现代化进程中,曾深刻启迪了国民的法律心智;其实际作用未必比他大部头的《法律进化论》小。反观目前我国的法学界,这种以通俗为宗旨的“法律文化下移”工作还做得相当有限,其中原因则不乏法学家把此类工作当作“小儿科”所带来的心理。可见,如果我国法学家想象家那样,不但要进行艰深的,而且要写出足以启迪众生并导致“法律文化下移”的“法普”著作,就必须克服那种轻视通俗性法律著作的心理和行为。只有这样,才能事半功倍地促进现代法律精神及法学家自身的学术研究成果深入民间,影响官方。显然,这无论对法学家而言,还是对法理学而言,都应当是一项创造性的工作,而不是什么“小儿科”。
中图分类号:D90文献标识码:A文章编号:1009-0592(2012)11-005-02
冲突法是国际私法的特有研究范畴,是国际私法的核心和灵魂。国际私法是调整含有涉外因素的民商事法律关系的,而冲突法就是一种主要的调整方法,通过适用冲突法规范找到该民商事法律关系应受何国实体法调整,从而确定当事人具体的权利义务关系。之所以称之为冲突法,是因为它的适用在于解决各国之间(包括各区域之间)的民商事法律冲突问题。在国际私法发展的历史进程中,冲突法理论的重要地位和深厚基础都是毋庸置疑的,然而若将冲突法纳入整个法学体系中,它的法理学基础似乎就不那么清晰明确了,以至于法学界各学者观点莫衷一是。本文通过对现有的关于冲突法性质的理论观点进行再认识,旨在探寻冲突法真正的法理学基础,明确其法理地位,以求抛砖引玉,求教于专家。
一、问题的提出与现有观点
传统冲突法理论认为,冲突法是一种特殊的法律规范,是指明某一国际民商事法律关系应适用何国法律的规范,因此又被称为法律适用规范或法律选择规范。它具有特殊的逻辑结构,由“范围”和“系属”两部分要素构成。
而传统的法理学理论认为,法律规范是一种社会规范,是由国家制定或认可,具有特定内在结构并以法律条文或其他形式表现出来的一般行为规则。法律规范包括实体规范和程序规范两大类,规范本身通常由三个部分组成,即假定、处理、制裁,它们构成法律规范的逻辑结构。
可见,传统的冲突法理论虽然把冲突法界定为法律规范,但是冲突法本身的特征却没有一样是符合法律规范的,甚至是相左的。试问如此认定冲突法性质的法理学基础何在?一个没有法理基础的冲突法理论又如何能在博大的法学体系里站住脚跟,在理论乃至实践中发挥它应有的作用呢?有鉴于此,笔者也查阅了许多相关资料,越来越多的学者开始关注这一问题,并形成了如下几种主要的观点:
一种观点认为,传统意义上的法律规范所包含的范围已经不全面。在法理学中,应该把法律规范分为法律规则和特殊的法律规范。法律规则就是那些包括规定权利、义务、责任标准和准则的规范,而特殊的法律规范则包括法律选择规范、法律适用规范,还有一些定义性、解释性的法律规范,冲突规范就是其中的法律选择规范。
另一种观点虽然也否认现有法理学理论的不足和相对滞后,但是却认为冲突法并不是什么特殊的法律规范,而就是一般法律规范中的法律规则。作为逻辑上周延的冲突规范,仍然具备法律规范逻辑结构的三要素:“假定”体现在“范围”部分,同时还包括隐含的“涉外因素”;“处理”体现在“系属”部分;“后果”则体现在其他法律条文之中。
最近几年,似乎又有一种新的认识日趋成为主流观点。这种观点认为冲突法的性质不是法律规则,而是法的技术性规范。法的技术性规范是指那些不能单独调整某一社会关系,即本身并不规定权利和义务,但为调整社会关系的法律规则适用所需的那些法律规范的总称。也就是说,这种观点并不否认冲突法是法律规范,只是不是法律规则或者什么特殊的法律规范,而明确其为法的技术性规范。
二、质疑与再认识
综合以上几种主要的关于冲突法性质的理论论述,我们不难发现这种理论上的纠缠不清是源于学界并未深入研究有关冲突法的一些法理学基础问题,比如究竟冲突法到底是一种什么法?是法律规范?法律规则?法的技术性规范?抑或是其他性质?只有搞明白了这些基本问题,才能为冲突法找到其法理学基础,从而更加完善我国的国际私法乃至整个法学体系。而若只一味关注部门法内部关系,却忽略整个法律体系框架内法律之间关系,则自然阻碍了我们对冲突法性质的法理思考。因此,我们有必要先从法理学的角度来认识这些基本的法律概念,然后再更好地重新认识冲突法的性质问题。
(一)法律概念的再认识
在现代汉语词典中,规范一词的含义是明文规定或约定俗成的标准,如技术规范、行为规范。以法律的形式明文规定的标准,即为法律规范。由于法律对于一般人的行为的规范性、普遍性以及强制性等特征,人们往往把法律称之为法律规范,并用法律规范来代指整个法律。正是在这个意义上,冲突法与冲突规范往往被人们等同视之。然而从法的构成要素角度来说,简单地把冲突法视为冲突规范的表述是不尽严谨合理的。笔者认为,学者们习惯将冲突法表述为冲突规范,仅仅是在肯定冲突法的社会规范作用,但这并不代表冲突法在性质上就是法律规范。因为法律规范是一个法理学概念,它有自己的法理意义和逻辑构成。
规则的含义则是规定出来供大家共同遵守的条例和章程,如行为规则,游戏规则。以法律的形式规定出来的规则就是法律规则。从汉语本意上,法律规则和法律规范表达的基本是同一个意思,甚至在我国的相关法学著作中,这两个词语也往往是相互通用的。而在西方法理学中,法律规范则是法律规则的上位概念,西方法学界不仅将这两个概念加以区分,而且认为法律规则仅仅是法律规范中的一个要素。凯尔森就提出:最好不要把法的规范与法的规则混淆起来,因为法的创制权威所制定的法的规范是规定性的;法学所陈述的法的规则却是叙述性的。近年来,受现代西方法理学的影响,我国学者也多主张法律规范是由法律概念、法律原则和法律规则三要素构成。
(二)法律性质的再认识
在法理学上,冲突法并不符合法律规范的定义和构成,因为它既不是一个单纯的法律概念,也不是抽象的法律原则,更不属于法律规则,它应该是法的技术性规定。
首先,冲突法一定不是一个单纯的法律概念或一个仅具有指导性意义的法律原则。法律概念只是对法律用语所进行的立法解释,法律原则是调整某一领域或全部社会关系的概括性的,稳定性的法律原理和准则,而冲突法则是源于不可避免的法律冲突,一般来说,只要两个法律对同一问题做了不同规定,而当某种事实又将这些不同的法律规定联系在一起时,法律冲突便会发生。经济和科技的飞速发展,加剧了人们在法律上的交往和联系,同时也加剧了这种法律冲突的凸显。为了解决法律冲突 带来的法律适用上的难题,法学家们早在13世纪的时候就创造出了这种特殊的解决方式——冲突法,即规定当出现法律冲突时应如何选择适用法律的法。因此,冲突法远不是一个法律概念或法律原则所能涵盖的,它是法学家们创造性地应用法律的具体体现,反映着法学本身的发展变迁。
其次,冲突法也不是法律规范中的法律规则。法律规则是对某种事实状态的法律意义或法律效果作出的明确规定,是具体规定当事人的某种权利、义务或责任的产生、变更或消灭的法律规范,具有极强的明确性和普适性。法律规则还有一套严密的逻辑结构,尽管国内外学者有“三要素说”(假定条件、行为模式和法律后果)、“两要素说”(行为模式和法律后果)、“新三要素说”(假定、处理、法律后果)等不同见解,但都不外乎承认法律规则有其特定严谨的逻辑结构。比如《合同法》第107条:当事人一方不履行合同义务或履行合同义务不符合约定的,应当承担继续履行、采取补救措施或者赔偿损失等违约责任。这就是一条包含完整的三要素逻辑结构的法律规则,其中当事人双方存在合同关系是假定条件),一方不履行合同或履行不合约定是行为模式,应当承担违约责任是法律后果。而在冲突法理论里,冲突法是知名某一国际民商事关系应适用何种法律的法,是选择适用法律的法。以我国为例,2011年新出台的《涉外民事关系法律适用法》就是我国的冲突法,它用以指导我国在涉外民事关系存在法律冲突时,如何选择适用法律的问题。如该法第23条规定:夫妻人身关系,适用共同经常居所地法律;没有共同经常居所地的,适用共同国籍国法律。也就是说,当法官处理涉外夫妻人身关系案件时,在法律适用方面,首选的应该是夫妻的共同经常居所地法律,其次才是共同国籍国法律。至于法律如何规定夫妻双方的具体权利义务则不在本法的调整范围之内。冲突法里类似这样的法条占绝大多数,从性质上说,它更像是为法官设立的裁判准则,缺少法律规则具有的普遍性,同时多了一些专业性,这也是《涉外民事关系法律适用法》的普及性远不及《民法》、《刑法》等法律规范的原因所在。从结构上说,它是由“范围”和“系属”两部分构成,前者是该法条所要调整的国际民商事法律关系或所要解决的法律问题,如上例中的“夫妻人身关系”;后者是该法律关系或法律问题所应适用的法律,如上例中的“共同经常居所地法律”和“共同国籍国法律”。这和法律规则的“两要素”或“三要素”的逻辑结构也不是完全一致的。如果说“假定”体现在“范围”部分,同时还包括隐含的“涉外因素”还勉强说的过去的话,那么在冲突法的法条里实在找不到所谓的“行为模式”或者“法律后果”部分。
最后,冲突法应该属于法的技术性规定。法的技术性规定是指创制和适用法律规范时必须应用的专门技术知识和方法,是法律文件中的技术性事项,涉及的内容主要有法的生效时间、法的溯及力问题、法律解释权、宪法中有关国旗国徽国歌等的规定。法的技术性规定是法的构成要素之一,它不同于法的技术性规范。虽一字之差,但它们二者所属的法理学范畴已大不相同。在法理学中,法的概念要高于法律规范的概念,而法的技术性规定是与法律规范一样,同属法的构成要素之一,但法的技术性规范则是法律规范的下位概念,仅属于法律规范的一种。之所以说法的技术性规定是法的要素之一,是因为如果没有法的技术性规定,法律规范在执行和适用时就会遇到各种各样的困难,有损法律的尊严。比如几乎每部法律的附则部分都会规定该法的生效时间,这种法条当然不是什么法律概念、法律原则或法律规则等法律规范,但是如果没有这样的规定也会使该部法律的适用出现各种问题,因此它也是法的构成要素之一,只是法的技术性规定而已。这种条文一般在一部法律里面所占的比重很小,因此往往会被人们忽略,并不足以影响整部法律里大多数法条法律规范的性质。所不同的是,在冲突法里,这种规定技术性事项的法条则是占绝大多数的,因为冲突法本身就是通过“系属”中的“连结点”的指引,指导和辅助法官找到该“范围”所应适用的规定当事人具体权利义务的法律规范的法。正是“连结点”的这种桥梁和纽带作用使冲突法素有“桥梁法”之称,而这也更体现了冲突法法条的技术性特点。因此,冲突法的性质应当由其中的大多数法条的性质决定,它是法的要素中的技术性规定。
三、结论
综上,笔者认为,冲突法既非法律规范中的法律规则,也非一种特殊的法律规范,或者叫法的技术性规范,从法的构成要素上来说,它就是一种法的技术性规定。学界之所以叫冲突法为冲突规范,并非是从严格意义上的法理学基础上分析得出冲突法就是一种法律规范,而仅仅是从承认冲突法作为法律是一种社会规范的角度来说的,确切地说,我们应该称之为冲突法规范可能更为合理,以区别于法理学中的法律规范的概念。
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