伺服电机外文文献翻译（5篇范例）

第一篇：伺服电机外文文献翻译

伺服电机

1.伺服电机的定义

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压低等特点。

2.伺服电机工作原理

1.伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

3.永磁交流伺服电动机简介

20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小，易于提高系统的快速性。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000r/min，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。以生产机床数控装置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世纪80年代中期也推出了S系列（13个规格）和L系列（5个规格）的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、东芝精机（SM系列）、大隈铁工所(BL系列）、三洋电气

（BL系列）、立石电机（S系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould 电子公司一个分部（Motion Control Division），生产M600系列的交流伺服电动机和A600 系列的伺服驱动器。后合并到AEG，恢复了Gettys名称，推出A700全数字化的交流伺服系统。I.D.（Industrial Drives）是美国著名的科尔摩根（Kollmorgen）的工业驱动分部，曾生产BR-

210、BR-

310、BR-510 三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全新系列设计的掺鹣盗袛（Goldline）永磁交流伺服电动机，包括B（小惯量）、M（中惯量）和EB（防爆型）三大类，有10、20、40、60、80五种机座号，每大类有42个规格，全部采用钕铁硼永磁材料，力矩范围为0.84～111.2N.m，功率范围为0.54～15.7kW。配套的驱动器有BDS4（模拟型）、BDS5（数字型、含位置控制）和Smart Drive（数字型）三个系列，最大连续电流55A。法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列（长型）和GC系列（短型）交流伺服电动机共14个规格，并生产AXODYN系列驱动器。原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中ДBy系列采用铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有3种铁心长度，各有两种绕组数据，共12个规格，连续力矩范围为7～35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁，6个机座号17个规格，力矩范围为0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控制器。近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统，其中永磁交流伺服电动机有MSMA系列小惯量型，功率从0.03～5kW，共18种规格；中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列，功率从0.75～4.5kW，共23种规格,MHMA系列大惯量电动机的功率范围从0.5～5kW，有7种规格。

伺服电机原理

1.交流伺服电动机

交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无

“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：

1、起动转矩大 由于转子电阻大，与它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。

2、运行范围较广

3、无自转现象，正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

2.伺服电机选型方法

1.与步进电机的性能比较

步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式

上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同：两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同，步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

三、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以山洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

四．运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

五、2.选型计算方法

一、转速和编码器分辨率的确认。

二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

3.伺服电机安装注意事项

1、伺服电机油和水的保护 A：伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所，但是它不是全防水或防油的。因此，伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。B：如果伺服电机连接到一个减速齿轮，使用伺服电机时应当加油封，以防止减速齿轮的油进入伺服电机C：伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。

2、伺服电机电缆→减轻应力 A：确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷，尤其是在电缆出口处或连接处。B：在伺服电机移动的情况下，应把电缆（就是随电机配置的那根）牢固地固定到一个静止的部分（相对电机），并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它，这样弯曲应力可以减到最小。C：电缆的弯头半径做到尽可能大。

3、伺服电机允许的轴端负载 A：确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。B：在安装一个刚性联轴器时要格外小心，特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损C：最好用柔性联轴器，以便使径向负载低于允许值，此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。D：关于允许轴负载，请参阅“允许的轴负荷表”（使用说明书）。

4.直流伺服电机特点

一、直流无刷电机特点：

1.转动惯量小、启动电压低、空载电流小；

2.弃接触式换向系统，大大提高电机转速，最高转速高达100 000rpm；

3.无刷伺服电机在执行伺服控制时，无须编码器也可实现速度、位置、扭矩等的控制； 4.不存在电刷磨损情况，除转速高之外，还具有寿命长、噪音低、无电磁干扰等特点；

二、直流有刷伺服电机特点：

1.体积小、动作快反应快、过载能力大、调速范围宽； 2.低速力矩大, 波动小，运行平稳； 3..低噪音,高效率；

4.后端编码器反馈（选配）构成直流伺服等优点；

使用范围：直流伺服电机可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器，更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。调速性好，单位重量和体积下，输出功率最高，大于交流电机，更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。

Servo motor

1.Servo motor definition

Also known as the implementation of the motor servo motor, the automatic control system for the implementation of components to convert signals received from the motor shaft angular displacement or angular velocity output.DC and AC servo motor is divided into two categories, the main feature is that when the signal voltage is zero, no rotation of the phenomenon, the increasing speed with uniform torque decreased.Servo motors to control mechanical servo system in the operation of the engine components.Is a servomotors device.Servo motor can control the speed, position accuracy is very accurate.The voltage signal into a torque and speed to drive the control object.Rotor speed by the input signal control, and can respond rapidly, in the automatic control system for the implementation of components, and has electrical and mechanical time constant, linear and high initiating voltage low.2.Servo motor works

1.Servo mainly rely on impulse to locate, basically can be understood, the servo motor receives a pulse, a pulse will rotate the corresponding point of view, in order to achieve the displacement, because the servo motor itself has issued a pulse function, so the servoEach motor to rotate a point of view, is issued by the corresponding number of pulses, so that the pulse and servo motors to accept the formation of the echo, or called closed-loop, this way, the system will know the number of pulses sent to the servo motor, while the number of receivedpulse came back, so that we can very accurately control the motor rotation, in order to achieve accurate positioning, can reach 0.001mm.DC servo motor into brush and brushless motors.Brush motor low cost, simple structure, starting torque, wide speed range, easy control, need to maintain, but easy to maintain(replacement carbon brushes), generate electromagnetic interference, the environment requirements.So it can be used for cost-sensitive general industrial and civil applications.Brushless motor, small size, light weight, large output, fast response, high speed，small inertia, rotational smoothness, torque and stability.Control complex, easy to implement intelligent, flexible way of their electronic commutation, the commutation can be square wave or sinusoidal commutation.Motor maintenance-free, high efficiency, low operating temperature, electromagnetic radiation is very small, long-life, can be used for a variety of environments.2.Brushless AC servo motor is divided into synchronous and asynchronous motors, motion control in the current synchronous motor is generally used, and its power range, can do a lot of power.Large inertia, the maximum rotation speed is low, and with the power increases rapidly decreased.Thus suitable for applications that run on low speed steady.3.Servo motor rotor is permanent magnet, the drive control of the U / V / W three-phase power to form fields, the rotor in the magnetic field under the rotation, while the motor comes with encoder feedback signal to the drive, the drive according to the feedback valuecompared with the target value, adjusting the angle of the rotor rotation.Depends on the accuracy of the servo motor encoder accuracy(lines).Question: AC servo motors and brushless DC servo motor function, what is the difference?

A: AC servo better because a sine wave control, torque ripple small.DC servo is a trapezoidal wave.But the DC servo is relatively simple, cheap.3.Introduction permanent magnet AC servo motor

update products.AC servo system has become a contemporary high-performance servo systems the main developm 80 years since the 20th century, with the integrated circuits, power electronics and AC variable speed drive technology, permanent magnet AC servo drive technology with outstanding development, national electrical manufacturers have launched their own well-known AC servo motor and servo drive seriesand continue to improve and ent direction, so that the original DC servo facing the crisis of being eliminated.90 years later, the world has been commercialized by AC servo digital control system is a sine wave motor servo

drive.AC servo drive the rapid development of the field in the transmission.Permanent magnet AC servo motor compared with DC servo motor, the main advantages are: ⑴ without brush and commutator, it is reliable and maintenance requirements for maintenance and low.⑵ cooling the stator winding more convenient.⑶ inertia is small, easy-to improve the system fast.⑷ adapted to high-speed high torque working condition.⑸ under the same power, smaller size and weight.Since the German MANNESMANN of Rexroth Indramat division in the company's Hanover Trade Fair 1978 was officially launched MAC permanent magnet AC servo motor and drive system, which marks this new generation of AC servo technology has entered the practical stage.To the late 20th century, 80 years, the company has a complete line of products.The servo-device market are turning to the exchange system.Early analog systems such as zero-drift, interference, reliability, accuracy and flexibility in areas such as lack of motion control is still not fully meet the requirements, in recent years with the microprocessor, the new digital signal processor(DSP)applicationsthe emergence of digital control system, the control section can be carried out entirely by the software, called Jiang hazy or Tuan Shen Jing only fresh coarse hempen fabric, valiant only Shen of the permanent magnet AC servo system.So far, high-performance servo systems mostly use electrical permanent magnet synchronous AC servo motor, control the drive to use more fast, accurate positioning of the all-digital servo system.Typical manufacturers such as Siemens of Germany, the United States and Japan Kollmorgen companies such as Panasonic and Yaskawa.Yaskawa Electric has launched a small-scale production of AC servo motors and drives, in which D series for CNC machine tools(maximum speed of 1000r/min, torque is 0.25 ~ 2.8Nm), R series is suitable for the robot(the highest speed of 3000r/min, torque is 0.016 ~ 0.16Nm).Launched after the M, F, S, H, C, G six series.90 20th century, has introduced a new D-series and R series.Rectangular wave drive from the old series, 8051 to control the sine wave drive, 80C, 154CPU and gate array chip control, torque ripple from 24% to 7%, and improved reliability.Thus, the formation of only a few years，eight series(power range of 0.05 ~ 6kW)more complete system to meet the working machinery, transportation agencies, welding robots, assembly robots, electronic components, processing machinery, printing presses, high speed winding machine, winding machines for different needs.CNC equipment to produce the famous Japanese law that g(Fanuc)company, in the 20th century has introduced the mid-80s S series(13 specifications), and L series(5 specifications)of the permanent magnet AC servo motor.L Series has a smaller moment of inertia and the mechanical time constant, particularly for applications that require fast response servo system.Other Japanese manufacturers, such as: Mitsubishi Motors(HC-KFS, HC-MFS, HC-SFS, HC-RFS and HC-UFS series), Toshiba Seiki(SM series), Okuma Iron Works(BL series), Sanyo Electric(BL series), standing stones motor(S series)and many other manufacturers have entered the permanent magnet AC servo system fray.Germany Rexroth(Rexroth)The MAC Indramat Division Series AC servo motor Total 7 Frame 92 specifications.Germany's Siemens(Siemens)'s IFT5 series three-phase permanent magnet AC servo motor standard and short form is divided into two categories, a total of 98 species of 8 frame size specifications.Allegedly the same series AC servo motor and DC servo motor output torque compared IHU series, which weighs only 1 / 2, supporting the transistor PWM drive 6SC61 series, the most for 6-axis motor control.Bosch(BOSCH)ferrite magnets produced the SD series(17 standard)and rare earth permanent magnet of the SE series(8 specs)AC servo motor and drive controller Servodyn SM series.American production companies Gettys servo device as Gould Electronics, once a division of(Motion Control Division), production of M600 series A600 series AC servo motor and servo drives.After the merger to the AEG, Gettys name restored, the introduction of A700 all-digital AC servo system.U.S.AB(ALLEN-BRADLEY)1326-based production company driver division ferrite permanent magnet AC servo motor and servo controller PWM AC 1391.Frame size motors including 3 of 30 specifications.ID(Industrial Drives)is a famous Cole Morgan(Kollmorgen)of industrial drives division, has produced BR-210, BR-310, BR-510 a total of 41 specifications of

the three series of brushless servo motor and servo BDS3drive.Since 1989, launched a new series designed solely doped Jian Pirates(Goldline)permanent magnet AC servo motor, including the B(small inertia), M(Middle Inertia)and EB(explosion proof)three categories, 10,20,40,60,80 five frame sizes, each of 42 categories of specifications, all using NdFeB permanent magnet, torque range of 0.84 ~ 111.2Nm, a power range of 0.54 ~ 15.7kW.Supporting the drive has BDS4(analog), BDS5(digital type, with position control)and the Smart Drive(digital type)of three series, the maximum continuous current of 55A.Goldline Series represents contemporary art in permanent magnet AC servo technology.Ireland's Inland formerly a division of Kollmorgen abroad, now merged into the AEG, the production of DC servo motors, DC torque motor and servo amplifier is known.Production BHT1100, 2200,3300 three frame sizes of 17 kinds of specifications of SmCo permanent magnet AC servo motor and eight controllers.French Alsthom Group factory in Paris Parvex LC series(long form)and GC series(short)14 AC servo motor specifications, and production AXODYN series of drives.The former Soviet Union for the CNC machine tools and robots servo control developed two series of AC servo motor.One ДBy series uses ferrite magnets, there are two frame sizes, frame sizes are 3 for each core length, each with two winding data, a total of 12 specifications, a continuous torque range of 7 ~ 35N.m.2ДBy series uses rare earth permanent magnet, 6 frame size 17 specifications, the torque range is 0.1 ~ 170N.m, supporting the 3ДБ controller.In recent years, Panasonic has introduced the all-digital AC servo system based MINAS series, in which permanent magnet AC servo motor with MSMA series of small inertia-type, power from 0.03 ~ 5kW, a total of 18 kinds of specifications;the inertia type with MDMA, MGMA, MFMA threeseries, the power from 0.75 ~ 4.5kW, 23 kinds of specifications, MHMA series of large inertia motor power range from 0.5 ~ 5kW, 7 kinds of specifications.Samsung developed in recent years, all-digital AC servo motor and drive system, which FAGA AC servo motor series of CSM, CSMG, CSMZ, CSMD, CSMF, CSMS, CSMH, CSMN, CSMX a variety of models, the power from 15W ~ 5kW.Now often used(Powerrate)

This comprehensive index as the servo motor quality factor, measuring a variety of AC and DC servo motor contrast and dynamic response performance stepper motor.Continuous motor power, said the rate of change(rated)torque and rotor inertia ratio.Change rate is calculated by power analysis, the permanent magnet AC servo motor technology indicators for the United States ID, Goldline Series is the best, followed by Germany's Siemens in IFT5 series.Principle of the servo motor 1.AC servo motor

AC servo motor stator phase structure is essentially single-phase capacitor induction motor similar.The stator is equipped with 90 ° difference between the two locations each winding, one field winding Rf, it is always connected to the AC voltage Uf;anotheris the control winding L, link control signal voltage Uc.Therefore, the two AC servo motor servo motors, also known as.AC servo motors are usually made of squirrel-cage rotor, but in order to make the servo motor has a wide speed range, the mechanical properties of the linear, no “rotation” phenomenon and the rapid response of the performance, it is compared with ordinary motor should bewith the rotor resistance and a small moment of inertia of these two characteristics.Rotor structure is currently used more often in two forms: one is the use of high resistivity conductive material made of high resistivity conducting bar of squirrel cage rotor, in order to reduce the rotational inertia of the rotor, rotor do slender;otherOne is made of aluminum alloy hollow cup-shaped rotor, Beibi thin, only 0.2-0.3mm, in order to reduce the reluctance of magnetic circuit, to be placed inside the hollow cup-shaped rotor fixed stator.hollow cupRotor moment of inertia is small, responsive, and smooth operation, so it is widely used.AC servo motor in the absence of control voltage, the stator field windings, only the magnetic field pulse generated by the rotor stationary.When a control voltage, the stator generates a rotating magnetic field, rotating magnetic field along the direction of the rotor rotation, in the case of constant load, the motor speed with the size of the control voltage changes, when the control voltage of the opposite phase, the servo motorwill be reversed.The working principle of AC servo motor with split phase single phase induction motor although similar, but the former is much greater than the latter of rotor resistance, so the induction motor servo motor, compared with stand-alone, there are three significant features: 1, high starting torqueAs a large rotor resistance, the torque curve shown in Figure 3, curve 1, with ordinary asynchronous motor torque curve than 2, a marked difference.It

will enable the critical slip S0> 1, so that not only the torque characteristics(mechanical properties)is closer to linear, and has a larger starting torque.Therefore, when one has control of stator voltage, rotor turning once, that has a quick start, high sensitivity.2, 3, wide operating range, no rotation of the phenomenon, the normal operation of the servo motor, as long as the loss of control voltage, the motor stop running.When the voltage of the servo motor control is lost, it is running single-phase, due to a large rotor resistance, stator rotating in the opposite direction of the role of rotating magnetic field generated by the rotor torque characteristics of the two(T1-S1, T2-S2 curves)and the synthesis of torque characteristics(T-S curve)AC servo motor output power is generally 0.1-100W.When the power frequency is 50Hz, voltage 36V, 110V, 220,380 V;when the power frequency is 400Hz, voltage 20V, 26V, 36V, 115V and other.AC servo motor to run smoothly, low noise.However, non-linear control characteristics, and because a large rotor resistance, loss, low efficiency, and is therefore compared with the capacity of DC servo motor, bulky, heavy weight, it applies only to a small 0.5-100W power control system.2.Servo motor selection method

1.And compare the performance of the stepper motor As an open-loop stepper motor control system, and modern digital control technology are intrinsically linked.In the current domestic digital control system, the stepper motor is widely used.With the all-digital AC servo-systems, AC servo motor also increasingly used in digital control systems.In order to meet the development trend of digital control, motion control systems they use digital stepper motors or AC servo motor as the implementation of the motor.While both are similar in the control(pulse train and direction signal), but in applications where performance and there are big differences.Performance of both is to make a comparison.Control accuracy are different: two-phase hybrid step motor step angle is generally 1.8 °, 0.9 °, five-phase hybrid stepping motor step angle is usually 0.72 °, 0.36 °.There are also some

high-performance stepper motor through after the breakdown of a smaller step angle.Such as Sanyo(SANYO DENKI)production of two-phase hybrid step motor step angle by its DIP switch is set to 1.8 °, 0.9 °, 0.72 °, 0.36 °, 0.18 °, 0.09 °, 0.072 °, 0.036 °compatible with the two-phase and five-phase hybrid stepping motor step angle.Precision AC servo motor control back from the motor shaft rotary encoder guarantee.To Sanyo all-digital AC servo motor, for example, the standard for the 2000 line encoder with the motor, since the internal drive, four-frequency technology using a pulse equivalent to 360 ° / 8000 = 0.045 °.For the encoder with the motor 17, the driver receives 131 072 pulses per motor revolution, that is, a pulse equivalent to 360 ° / 131072 = 0.0027466 °, a step angle of 1.8 ° stepper motor pulse equivalent1 / 655.Different frequency characteristics, the stepper motor at low speeds prone to low frequency vibration.Vibration frequency and load conditions and drive performance, generally considered no-load off the motor frequency half the frequency.This works by the stepper motor vibration frequency determined by the normal operation of the machine is very negative.When the stepper motor in low speed, generally should be used to overcome the low frequency vibration damping phenomena, such as additional damper on the motor, or drive with subdivision techniques.AC servo motor is running very smoothly, even if it does not appear in the low-speed vibration.AC servo system with resonance suppression, can cover the lack of mechanical stiffness, and function within the system has a frequency analysis(FFT), can detect mechanical resonance point, easy system tuning.The different torque-frequency characteristics, the stepper motor output torque decreases with speed increases, and at higher speeds would drop dramatically, so its maximum operating speed is generally at 300 ~ 600RPM.AC servo motor for constant torque output, which in its rated speed(typically 2000RPM or 3000RPM)or less, can output rated torque above the rated speed constant power output.Fourth, generally do not overload with various stepper motor overload.AC

servo motor with a strong overload.AC servo system to Sanyo, for example, it has the speed and torque overload overload.Its maximum torque is two to three times the rated torque can be used to overcome the inertia of the load moment of inertia at the start moment.Stepper motor because there is no such overload, in the selection order to overcome this moment of inertia, often need to select a larger motor torque, while the machine during normal operation and does not require so much torque, giving rise to a torquewasting phenomenon.Five different operating performance stepper motor control for the open-loop control, start frequency is too high or too prone to lose the load step or the phenomenon of stall, stop rotating speed is too high when the phenomenon prone to overshoot, so as to ensure their controlaccuracy, should handle up, spin-down problem.AC servo drive system for closed loop control, the drive can be directly on the motor encoder feedback signal is sampled, the internal structure of the position loop and speed loop, generally will not be lost step or stepper motor overshoot phenomenon, the control performance more reliable.Six-speed response performance of different stepper motors to accelerate from standstill to operating speed(typically several hundred per minute, rpm)200 ~ 400 ms.AC servo system is better acceleration performance to Sanyo 400W AC servo motor, for example, accelerates from zero to its rated speed of 3000RPM is only a few milliseconds, fast start and stop can be used to control the situation requires.In summary, the AC servo system is superior in many performance stepper motor.But in some less demanding situations are often to do with the implementation of the stepper motor motor.Therefore, the control system design process control requirements to be taken into account, costs, and many other factors, the choice of the appropriate motor control.2.Selection method First, the speed and encoder resolution of confirmation.Second, the motor shaft load torque conversion and processing gear torque calculations.Third, calculate the load inertia, inertia of the match, Yaskawa servo motors, for example, some

products match up to 50 times the inertia, but the actual smaller the better, so good on the accuracy and response speed.Fourth, the calculation of resistance and choice of regeneration, for the server, usually more than 2kw to external configuration.Fifth, cable selection, the encoder cable shielded twisted pair, and for other Japanese Yaskawa servo system product is 6-cell absolute encoder, incremental is 4 core.3.Servo Motor Installation Notes 1, the servo motor oil and water conservation A: servo motor can be used in water or oil droplets will be affected by the invasion of the place, but it is not fully waterproof or anti-oil.Therefore, the servo motor should not be placed or used in water or oil intrusion in the environment.B: If the servo motor connected to a reduction gear, use the servo motor fuel should be sealed to prevent the reduction gear oil into the servo motor C: servo motor cable not immersed in oil or water.2, servo motor cable to reduce stress → A: Make sure the cable is not due to external bending moment, or by their own weight or vertical load, especially in the cable outlet or connection.B: In the case of the servo motor moves, should the cable(that is configured with the motor Flanagan)is firmly fixed to a stationary part of the(relative motor), and should be installed in the cable with a bearing in the attached cables to extendit, so the bending stress can be minimized.C: cable bend radius be as large as possible.3, the servo motor allows the shaft load A: make sure when you add in the installation and operation of the servo motor shaft in radial and axial load control within the specified value for each model.B: When installing a rigid coupling to be cautious, especially over the curved shaft and bearing load may cause damage or wear C: best to use a flexible coupling, so that the radial load below the allowable value,This material is designed for high mechanical strength of the servo motor design.D: axial load on the permit, please refer to the “permissible axle load table”

(Manual).4, the servo motor is installed Note A: In the install / remove components to the servo motor shaft coupling, do not directly tap with a hammer shaft.(Direct beat hammer shaft, the other side of the servo motor shaft encoder to be knocked bad)B: strive to align the shaft to the best state(on a bad vibration or bearing damage may result.)4.DC servo motor characteristics

First, the DC brushless motor features:

1.A small moment of inertia, low starting voltage, load current is small;2.Disposable contact change to the system, greatly improving the motor speed, maximum speed up to 100 000rpm;3.Brushless servo motor servo control in the implementation, the encoder can also be achieved without the speed, position, torque control;4.There is no brush wear, in addition to high speed, but also has a long life, low noise, electromagnetic interference and other characteristics;Second, the DC brush servo motor characteristics: 1.The volume is small, the fast response quick, overloading capacity, wide speed range;2.Low-speed torque, and fluctuations in small, smooth;3..low noise, high efficiency;4.Backend encoder feedback(optional)constitute the advantages of the DC servo;

Use: DC servo motor can be used in a spark machine, robot, precise machinery.Can also configure the 2500P / R analysis of the degree of high standard encoder and tachometer, with gear box plus more, so that the accuracy of machinery and equipment to bring reliable and high torque.Speed is good, unit weight and volume, the output power of the highest, more than AC motors, and much higher than the stepper motor.Multi-level structure of the torque ripple small.

第二篇：1300外文文献翻译

Agricultural Land and Regulation in the Transition Economy of Russia Ekaterina Gnedenko1 & Michael Kazmin2 Published online: 7 July 2015 # International Atlantic Economic Society 2015 JEL Classification C10.L33.O57.Q00 This research note explores the link between farmland conversion and existing land regulation in Russia.We conclude that land regulation is lagging the new market trends in the transition economy of Russia.As market forces continue to penetrate the economy, apparent managerial and statutory problems with regard to local land-use planning and regulation preclude more effective use of land.Responding to the need for attracting investment in agriculture, the Russian Ministry of Science and Education provided funds for our research project that involves primary data collection and econometric analysis of the interdependencies between governmental policies and farmland loss.Our unique dataset contains socioeconomic, demographic and spatial geographic 2010 data for 39 municipal districts in the Moscow metropolitan region.The econometric analysis of this data set is used to explore the relationship among farmland quantity, its assessed value, the share of privatized farmland, farmland tax,and land-use zoning in the simultaneous equations framework.While the Russian market for real estate has developed quickly, the market for agricultural land is still thin.Farmland deals are limited, partly because of the lingering uncertainty about farmland property rights.The state-owned farmland is still significant.Our Moscow regional data suggest a strong positive relationship between the fraction of privatized farmland and farmland acreage, although the fraction of individually and collectively privatized farmland is only 57 %.The direct sale of farmland to foreigners is prohibited decreasing potential foreign investment as well.As a result, the area occupied by agricultural lands has been steadily decreasing and deteriorating in quality.During the period 1990 to 2005, tillable lands in Russia have shrunk by 10.5 million hectares(7.9 % of tillable lands).Lacking experience and adequate knowledge, local governments are stuck with the land conservation policies available to the former USSR.In particular, in an attempt to contain the loss of prime farmland, the regulators retain old land-use zoning laws prohibiting the change of land status.However, strong development pressures and widespread corruption often annihilate the desirable effect of zoning.The results of our econometric analysis indicate that the proximity to Moscow city and population growth both have a significant negative effect on the amount of farmland, even in the strictlyzoned-for agriculture districts, suggesting strong urban pressure in the capital region of Moscow.The estimated elasticity of farmland acreage with respect to population growth is −0.3.A corrupt practice of illegal changes in land status is reflected in the fact that the lands still classified as farmland in the Federal Register of Land are turned into residential or industrial areas.This signals a management problem which could be perhaps resolved by the introduction of more flexible zoning and an increase in the range of responsibilities of local governments and their property rights to land.The other economic instrument indispensable in land policy, land assessment, is also based on the former practices of the Communist period following a federally mandated general formula that takes into account soil productivity criteria, topographic features of the landscape, and the presence of irrigation, but still has little in common with the market price of farmland.When the agricultural land tax is calculated as the percentage of the assessed value of farmland, which is often below its real market value, local authorities are not interested in developing local agricultural infrastructure or increasing agricultural land base because they will not be able to reap any significant tax benefits from it.Coupled with the low federally mandated upper limits on tax rates(0.3 % of the assessed value of agricultural and residential lands)this leads to insufficient local tax revenues and overreliance on intergovernmental transfers.According to our data for the Moscow region, although localities tend to impose the maximum allowable tax rate, the average share of land tax revenues in local budgets is a mere 5 %.It is not surprising as the average assessed value of farmland across municipalities is 1000 times less than the ongoing average sales price, according to data we collected.The insignificant local land tax revenues caused by the underestimated land value lead to insufficient local infrastructure investment, which further suppresses the value of farmland and hastens its conversion.The results of the econometric analysis indicate lack of statistical significance between the assessed value of farmland and farmland quantity in the Moscow region, making the farmland tax rate an ineffective instrument in land policy.This missing link between the farmland quantity and existing land policies may render these policies not just ineffective but even wasteful.Innovative approaches such as the retention of development rights by the government might represent a temporary solution.The increasing reliance on local governance in solvinglocal problems would imply improved land-use and public finance planning and,perhaps, a slower farmland conversion trend.俄罗斯经济转型中的农业用地与监管

Ekaterina Gnedenko1 & Michael Kazmin2。在线出版:2015年7月7日。国际大西洋经济学会2015。冻胶分类C10。L33。O57。Q00 本研究报告探讨了俄罗斯农地转换与现有土地规制之间的关系。我们的结论是，土地监管滞后于俄罗斯转型经济的新市场趋势。由于市场力量继续渗透经济，在地方土地利用规划和管理方面显然存在管理和法律问题，妨碍了更有效地利用土地。为了应对吸引农业投资的需要，俄罗斯科学和教育部为我们的研究项目提供了资金，该项目涉及对政府政策和农田损失之间相互依赖关系的主要数据收集和计量分析。我们独特的数据集包含社会经济、人口和空间。2010年莫斯科都市地区39个市辖区的地理数据。通过对该数据集的计量分析，探讨了在联立方程框架下，耕地数量、其评估值、私有化耕地占比、农地税和土地利用区划之间的关系。

虽然俄罗斯房地产市场发展迅速，但农业用地市场仍很薄弱。农田交易是有限的，部分原因是土地产权的不确定性挥之不去。国有农田仍然很重要。我们的莫斯科地区数据显示，私有化耕地和耕地面积的比例之间存在着强烈的正相关关系，尽管单独和集体私有化耕地的比例仅为57%。禁止向外国人直接出售农田，也禁止减少潜在的外国投资。因此，农地占用的面积一直在稳步下降，质量也在不断恶化。在1990年至2005年期间，俄罗斯的可耕种土地减少了1050万公顷(占耕地面积的7.9%)。

由于缺乏经验和足够的知识，地方政府只能依靠前苏联提供的土地保护政策。特别是，为了遏制主要农田的流失，监管机构保留了禁止改变土地状况的旧土地用途分区法。然而，强大的发展压力和广泛的腐败往往会消灭分区制的理想效果。我们的计量分析结果表明，靠近莫斯科城市和人口增长对农田的数量有显著的负面影响，即使是在严格的农业地区，这表明莫斯科的首都地区的城市压力很大。在人口增长方面，耕地面积的估计弹性为0.3。非法改变土地状况的一种腐败做法，反映在土地仍然被归为联邦土地登记册上的土地的土地被转变为住宅或工业区的事实。这标志着一个管理问题，也许可以通过引进更灵活的分区和增加地方政府的责任范围和土地的财产权来解决。

其他经济工具不可或缺的土地政策、土地评估,也是基于前实践后共产主义时期的联邦法律规定的一般公式,考虑土壤生产力标准,地貌景观的灌溉的存在,但仍然没有与市场价格的农田。农业土地税计算时的评估价值的百分比农田,这通常是低于其实际市场价值,当地政府发展当地的农业基础设施不感兴趣或增加农业用地基地,因为他们将无法获得任何重大税收优惠。再加上联邦政府规定的低税率(占农业和居住用地评估价值的0.3%)，这将导致当地税收收入不足，并过度依赖政府间转移。根据我们对莫斯科地区的数据，虽然地方倾向于征收最高允许的税率，但地方预算的土地税收收入的平均份额仅为5%。据我们收集的数据显示，由于各城市的农田平均分摊价值比目前的平均销售价格低1000倍，这并不令人惊讶。

由于土地价值被低估而导致的地方土地税收不显著，导致地方基础设施投资不足，进一步抑制了农田价值，加快了土地流转。经济计量分析结果表明，在莫斯科地区，耕地和耕地数量的评估价值缺乏统计意义，使得农地税率在土地政策中是无效的。耕地数量和现有土地政策之间缺失的联系可能使这些政策不仅无效，甚至是浪费。政府保留发展权利等创新办法可能是一种临时解决办法。在解决地方问题上日益依赖地方治理，将意味着改善土地利用和公共财政规划，也许还会减缓农地转换的趋势。

第三篇：外文文献翻译译文[定稿]

在激光作用下核压力容器钢焊接接头的显微组织和力学性能

摘要:设计间接热冲压工艺，利用有限元法对零件的几何尺寸和力学性能进行了预测。在间接热冲压过程的情况下，生产性能与适应车身部件，冷却路径造成扩散和扩散控制的相变。通过人脸的相变引起的体积膨胀为面心立方（FCC）为体心立方（BCC）和体心四方（BCT）马氏体的形成导致相变诱导株的整体应力热冲压的车身部件的计算是很重要的。计算的应力和应变状态正确，它是必要的模型的扩散和扩散控制的相变现象，考虑到间接热冲压过程的边界条件。现有的材料模型进行分析和扩展以提高计算铁氧体、珍珠岩的数量和分布，其预测的准确性，整个退火过程中贝氏体和马氏体。工业用新方法在有限元程序LS-DYNA 971实现

关键词： 核钢

稳压器 压水反应堆 反应堆压力容器 结构完整性 焊接韧性

SA508钢通常用于民用核反应堆的关键部件，如反应堆压力容器。核部件通常采用电弧焊接工艺，但与设计为未来的新建设项目超过60年的生活，新的焊接技术正在寻求。在这种探索性的研究，为第一时间，自体激光焊接6毫米厚的进行SA508 Cl.3钢板使用16千瓦激光系统在4千瓦的功率运行。这个

显微组织和力学性能（包括显微硬度、抗拉强度、延伸率等夏比冲击韧性）的特点和结构进行了比较电弧焊接。基于移动体热的三维瞬态模型源模型也发展到模拟激光焊接热循环，以估计冷却速率的过程。初步结果表明，激光焊接工艺可以无宏观缺陷的焊缝，激光焊接的强度和韧性在这项研究中的联合，得到的值，在焊接的母材条件。

反应堆压力容器的寿命和安全运行（RPV），这是核电站中最关键的部件之一。取决于高温压力容器材料的耐久性，高压力和放射性环境。具有较高强度，韧性和抗辐照脆化的材料的需要是上升的，由于增加的发电容量和核电厂的设计寿命[ 1 ]，[ 2 ]，[ 3 ]，[ 4 ]，[ 5 ]，[ 7 ]，[ 8 ]和[ 6 ]。SA508钢已经用于许多RPV?的压水反应堆制造因为他们提供的结合强度，延展性好，断裂韧性，相对于机械性能的均匀性，和他们的经济[ 9 ]、[ 10 ]、[ 11 ]和[ 12 ]。无人机是采用焊接厚环形锻件或SA508钢板在一起。这些通常是采用电弧焊接实现，其次是为焊后热处理以恢复在热影响区（HAZ）韧性。而电弧焊接技术以及建立这些组件，在高功率激光器的可用性增加，能够以较高的焊接速度，减少焊接变形中厚截面钢，提供激励考虑激光焊接焊接部件制造SA508钢提供任何优势.传统的焊接方法制造的核压力容器用钨极氩弧焊（GTAW）和埋弧焊（SAW）[ 13 ]、[ 14 ]和[ 15 ]。在版本óN et al.?的[ 14 ]研究评估应力释放在HAZ裂纹敏感性，多次看到来为每一个通过1.8 kJ /毫米的热输入焊接140毫米厚的SA508 2级钢。基姆等。[ 16 ]报道常规看到3 kJ /毫米每通过一个热输入SA 508级3钢的焊接。Murty等人。[ 13 ]发现，多通过SA533B钢埋弧焊接，焊缝金属的热影响区宽度，分别为26和12毫米，分别。locsdon [ 17 ]焊接64毫米厚的钢板SA533组环境2使用多道窄间隙钨极氩弧焊用10毫米宽的槽和1.6 kJ /毫米每通过一个热输入。可以看出，这些传统的焊接技术相比，激光焊接一般采用较高的热输入，这会增加热影响区宽度和焊后导致更大的扭曲和较高的残余应力。这将是复合的，如果更多的焊接通道和添加更多的填充材料是必需的，由于就业的更广泛的焊接槽，这些因素也可能有助于增加生产成本。

与传统的焊接技术相比，激光焊接具有其自身的优势，高功率密度等，以及相关的能力，具有窄的热影响区做一个窄的焊缝，采用较低的热输入和焊接速度高，达到较低水平的残余应力和变形，同时消耗更少的填充材料[ 18 ]和[ 19 ]。此外，激光焊接可以实现使用远程控制，因为激光束可以使用光纤和焊接头可以安装在一个工业机器人。这种特性使得激光焊接适合生产高质量的焊缝，所需的核环境。事实上，激光焊接到中等厚的部分奥氏体不锈钢的应用已经探讨过。张等。[ 20 ]首先报道了8毫米厚的316毫米厚的50毫米厚钢板的窄间隙焊接。elmesalamy等人。[ 21 ]成功焊接了20毫米厚的316不锈钢使用1千瓦IPG单模光纤激光器的超窄间隙（1.5 mm间隙宽度），双方采用多道窄间隙焊接的方法。尽管如此，没有被报道在SA508钢激光焊接特性。

在低合金钢焊接过程中发生的固态相变可能是非常复杂的，在某些钢中，它可以很难预测焊接接头的不同子区域的组织结构。冷却速率在不同的子区域将确定相变发生在连续冷却转变组合焊接过程中（CCT）在调查中对钢图。在焊接过程中的温度历史可以记录使用热电偶。然而，热电偶只能测量离散点的温度历史。它也很难保证测量位置的温度可以正确地记录下来。有限元建模是一种替代的方法，在焊接过程中的热循环调查。

在本研究中，单次自体激光焊接是参加SA508条款3钢板。自体GTA焊接的开展提供这种钢的激光焊接的基准。显微组织和力学性能，如拉伸强度、硬度、和在焊接条件下研究了冲击韧性的焊接构件。基于移动体积热源模型模拟也进行了量化的焊接热循环对微观结构的变化在自体激光焊接在SA508钢的影响。数值的解决方案是使用商业软件ANSYS生成，并与实验结果进行了比较，验证了数值模型。验证的模型，然后用于预测的激光焊接的热历史。本文介绍了实验和建模，并报告了这项工作所产生的初步结果。2。材料与实验程序

作为收到的基体材料（BM）在这项研究中使用的是调质SA508 Cl.3钢。SA508条款3钢的化学成分如表1。碳当量（CE）是一个参数，通常用于评价钢的焊接性，它被定义为合金元素除碳的碳当量浓度的百分比，从钢的淬透性的观点。根据参考文献[ 22 ]计算调查的钢的CE，并给出：

从表1看出，SA508 CE 0.60。MS（马氏体转变开始温度在420 C）°根据铃木?的连续冷却转变曲线（CCT）508级3图。条款1钢[ 23 ]。AC1和Ac3温度约700°C和800°C，分别。光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对基地SA508钢的显微组织图像都显示在图1（a）和（b），分别。标本机械抛光和蚀刻在2%硝酸溶液。基体材料的微观结构（BM）是一个暴躁的上贝氏体结构。细小的析出物由不同的研究人员已经确定，他们是M7C3和M23C6 [ 6 ]、[ 12 ]和[ 24 ]。

作为收到SA508 Cl.3块切成几个6毫米和2毫米厚的板线放电加工（EDM）焊接试验。自体激光焊接材料的尺寸大约是6毫米，100毫米和50毫米××手动自体GTA焊接约2毫米50毫米100毫米××。

实验使用连续波光纤激光器进行（IPG yls-16000）与一个16千瓦的最大功率。光束参数乘积为10毫米毫弧度的处理纤维300μ米直径。从光纤的一端发射的激光束被准直由一个150毫米焦距的镜头，然后聚焦到试样表面用镜头用400毫米焦距。测得的聚焦尺寸和瑞利长度分别为0.8毫米和15毫米，分别。激光头安装在一个六轴库卡机器人。激光焊接的示意图如图所示。

350 GTA焊接电源是用于手动自体GTA焊接实验。在焊接前，样品被喷砂去除氧化物层。喷砂处理后，用丙酮清洗表面，然后将基体材料固定，以保证充分的约束。自体激光焊接和点焊进行。在焊接过程中保护熔池，用氩气保护试样的顶部和背面。

焊接接头的宏观结构和焊缝的微观结构是利用光学金相显微镜检查（KEYENCE vhx-500f）和飞利浦XL 30扫描电子显微镜（SEM）。表面硬度测量使用Struers duramin-2维氏显微硬度计进行。

在焊缝的显微硬度分布进行测量，分别位于顶部，在激光焊接接头的宏观截面中部和底部，并在焊接在板厚中间位置为手动GTA焊接接头。使用负载3公斤，停留一段时间10 s的维氏显微硬度机测试硬度（Struers duramin-2）。三测量每个缩进以最小化误差进行。硬度遍历进行跨焊缝在0.2毫米在熔合区和热影响区间隔的凹槽，并在BM 0.4毫米的间隔。

对接收的母材和焊接试样的静态拉伸强度评价标本根据ASTM E8M-04产生。子尺寸夏比冲击试验样品的制备在BS EN 10045-1:1990意图。缺口位于熔合区，以测试激光焊接样品的焊接金属的韧性。这些冲击试样的宽度是由板块焊接厚度的限制，即6毫米。每一个测试是重复的三个单独的和名义上相同的优惠券，以减少不确定性。夏比和交叉焊缝拉伸试样从电火花加工过程中使用的焊接稳定状态的区域提取。所提取的样品的基体材料和焊接样品的大小和形状如图3所示。焊接钢筋的脸和根部焊缝试样的地区由手工打磨砂纸在拉伸和夏比冲击试验进行删除。进行拉伸试验在Instron 4507号模型电子万能试验机在室温下。夏比冲击试验的基础材料和焊接的样品上进行兹维克Roell夏比冲击试验机在?40°C，?20°C、0 C和°室温。每一张优惠券在测试前的半小时内举行相关的测试，以确保整个样品的温度均匀一致。以下的拉伸强度和冲击韧性试验，所有的断裂面测试标本用Zeiss EVO 50 SEM设有X射线能谱仪（EDX），研究了断口形貌和确定断裂模式。

最初的试验进行了使用珠的板的配置，而不是加入两个不同的板，以优化焊接参数。的激光功率为4千瓦，选择和焊接速度从0.84米/分钟到1.08米/分钟不等。激光焦点设置在板的顶部表面的2毫米。使用氩气保护气体，气体流速为12升/分钟和8升/分钟，分别保护使用的顶部表面和在焊缝侧的焊缝。激光头由8个倾斜倾斜，以防止反射。

焊接后，焊缝被切割，并准备作为金相样品，以评估焊接珠的完整性。在图4中给出了不同焊接参数的结果。

检查的焊接参数的不同的焊接参数显示，可以接受的焊缝轮廓，实现与焊接速度为0.84米/分钟，0.96米/分钟，在顶部的焊缝金属区域的切边观察到1.02米/分钟的速度，并观察到在一个速度为1.08米/分钟。优化的焊接参数在表2中概述。自体激光对接焊接6毫米SA508钢采用这些优化的焊接参数进行。

350 GTA焊接电源是用于焊接2毫米厚的钢板508。手动自体GTA焊接进行提供最好的比较自体激光焊接。与2毫米的厚度板被用在GTA焊接固有的浅层渗透，双面焊接进行了。焊接参数在表3中概述。

3。结果

3.1。宏观结构特征

SA508钢焊接接头的自体激光对接结构，采用优化的参数，如图5所示。可以看出，焊缝两侧的熔合线几乎是平行的，这是小孔焊接的特点。没有任何证据的缺陷，如孔隙度或削弱。焊缝的宽度约为1.8毫米，和热影响区的宽度大约为0.8毫米。接头可以分为几个不同的区域，如冶金，熔合区（FZ）在中心，热影响区（HAZ）与基体材料（BM）。熔合区由粗大的柱状枝晶颗粒组成，其与垂直于熔合边界的方向对准。最大热流方向为垂直于熔合边界，晶粒趋向于向上生长最快，在熔合区内的柱状晶组织中有25和26。在光学显微镜下，它被观察到的晶粒尺寸随距离从焊缝中心线。焊接热影响区可进一步划分为三个不同的区域：粗晶热影响区（CGHAZ）（靠近熔合线），细晶热影响区（FGHAZ）和两相区（ICHAZ）相邻的BM。

一个宏观部分通过手工自体GTA焊接2毫米厚的SA508钢如图6所示。由于有限的穿透深度在GTA焊接，双面自手动GTA焊接应用。熔合区的宽度约为2.4毫米，和热影响区的宽度大约为2.8毫米。在熔合区和热影响区宽度大于6毫米厚的激光焊缝宽得多。

3.2。微观结构特征

焊接接头各子区域内的显微组织演变主要由焊接热循环过程中的峰值温度和每个相应的子区域的冷却速度[ 27 ]和[ 28 ]确定。作为焊接结构在6毫米厚的激光焊接2毫米厚的手册进行自体GTA焊接熔合区和在每一个不同的子区域内的热影响区（CGHAZ，FGHAZ ICHAZ）使用SEM结果在图7和图8分别给出了。对焊接工艺的焊接热影响区内的不同子带的结构是相似的。然而，更细小的析出物在GTA焊接热影响区的发现相比，激光焊接接头。在基姆等人的工作中。[ 29 ]和[ 30 ]，细小的析出物被确定为高钼含量的M2C型碳化物。在焊缝，包括贝氏体组织在ICHAZ，marteniste和自回火马氏体。在FGHAZ组织包括汽车回火马氏体细晶粒马氏体。在粗晶区，显微组织由马氏体和回火马氏体粗粒度的汽车，而在融合区，粗大的马氏体和自动观察回火马氏体。3.3。显微硬度

作为焊接的显微硬度分布在激光焊接和手动GTA焊接如图9。可以看出，无论是激光在焊缝及热影响区的硬度（~ 430 HV0.3）和多伦多（~ 410 HV0.3）焊接试样高于基体材料的两倍（~ 200 HV0.3）。这是预期的焊接条件下的焊接。在熔合区的硬度略高于激光焊接试样的焊接热影响区。为GTA在熔合区和热影响区的硬度，焊接接头在410上下波动，峰值硬度HV0.3，发生在FGHAZ约430 HV0.3。在激光熔合区和热影响区的硬度焊接接头（~ 430 HV0.3）高于熔合区的GTA焊接接头（~ 410 HV0.3）。

3.4。室温拉伸行为

交叉焊缝的拉伸数据如表观屈服强度参数，拉伸强度和伸长率均明显，2毫米厚的钨极氩弧焊试样和6毫米厚的激光焊接试样总结在表4中，其中包括平均值和标准偏差。应该牢记的是，试样显然是不均匀的，因此，记录的屈服强度和伸长率的值是不真正代表任何特定的微观结构区，并且它们也将随选择的规范长度（在这种情况下，25毫米）。尽管如此，在这项研究中，测得的值被包括提供一个定性的比较，每个焊缝。明显的屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）和明显的伸长量估计为494 MPa、631 MPa和26.3%，对于6毫米厚的激光焊接试样。所有的拉伸破坏发生在远离焊接区域的。YS，为6毫米厚的基底材料的抗拉强度和延伸率分别为498 MPa、632 MPa和28.1%，分别。相比较而言，明显的屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）和2毫米厚的钨极氩弧焊试样明显伸长估计为498 MPa、633 MPa和17.1%，分别。所有的拉伸破坏发生在远离焊接区域的。YS，为2毫米厚的基底材料的抗拉强度和延伸率分别为501 MPa、633 MPa和19.3%，分别。

裂缝性的标本在图10。所记录的应力-应变曲线的基本材料和焊接试样的厚度为2毫米和6毫米，如图11所示。它可以从拉伸试验结果表明，激光和GTA焊接试样的拉伸性能有非常相似的基础材料在相应的厚度。然而，焊接试样的表观伸长率略低与那些相应基础材料相比。在图9中的硬度分布表明，在焊接条件下，焊接过程中所产生的材料已加强，所以很可能在拉伸试验过程中，焊接区域没有产生屈服，从而有助于降低延伸率。此外，它可以从拉伸试验结果表明，材料的厚度对屈服强度和断裂强度几乎没有影响，与2毫米厚，6毫米厚的材料呈现类似的屈服强度和断裂强度。令人好奇的是，材料的厚度，有一个显着的影响的伸长率，与较薄的材料（2毫米厚）提出较低的伸长率时相比，与6毫米厚的材料。

3.5。夏比冲击韧性，以不同的temperatures 《能源吸附的碱金属和焊缝的激光冲击下的冰plotted作为一个功能的温度在图13。《子尺寸试样断裂后shown夏比冲击试验是在图14。它可以看到，所有的paths破碎的激光焊接试样的试验开始的，然后deviate熔合区和HAZ的基体材料。测试结果的基础材料是repeatable，当测试结果的激光焊接试样的显着为低散射的测试temperatures（?40°C和?20°C），这可能是attributed的偏差，在断裂的裂纹。为了highlight的散射的结果对激光焊接specimens，这三个测试的结果是市场在每个温度图13和图14。许多研究人员已经reported，激光和电子束焊接过程中可能对目前的困难owing韧性试验区的两个窄融合在一起，有一个大学学位的高强度的高匹配接头[ 31 ]，[ 32 ]，[ 33 ]和[ 34 ]。reported倾向，艾略特的《deviate断裂成两个基地，而不是金属的熔合区propagate通CAN导线的两个结果misleading [ 35 ]

基本材料的结果显示一个整体的趋势：所吸收的能量的增加，在测试温度的增加。相比之下，激光焊接的结果中的散射意味着任何这样的趋势是不明显的。基础材料达到良好的韧性，吸收的能量与平均值约为70 J，95 J，97 J和105 J在?40°C对应的试验温度，?20°C、0 C和23 C°°，分别。它可以发现从夏比冲击试验结果的平均吸收的激光焊缝试样的能量相媲美的基础材料。对于激光焊接试样的平均吸收能量值分别约为92 J，80 J，100 J和98 J在?40°C对应的测试温度，?20°C、0 C和23 C°°，分别。然而，有孤立的低能量吸收值66 J在?40°C和45 J在?20°C为激光焊接的试样，但在这些温度约100 J这些孤立的低韧性值贡献了大量分散在吸收能量值的激光焊接试样在测试温度低平均值。

基体材料的宏观断口和激光焊接试样的冲击试验后如图15。为基料在?40°C测试（图15（a）），可以看出，裂纹传播从最初的韧性缺口之前继续通过脆性断裂试样的传播。韧性断裂的区域和随后的脆性断裂的区域之间的边界清楚地是在图15（1）。的脆性断裂区域跨越约60%的断裂面作为一个整体。激光焊接试样断裂在?40°C（图15（b））揭示了非常不同的两个断裂面：左边的样本提供了一个完全的韧性断裂表面实现了高吸收的能量（102 J），而右边的样本显示，裂纹开始传播之前的韧性继续传播在脆性的方式在大多数（~ 60%）的断裂面，和吸收的能量明显低于这个标本（66 J）。断裂的基础材料试件在?20°C完整呈现韧性断裂面在图15（c）。激光焊接试样断裂在?20°C测试（图15（d））又提出了两种非常不同的断裂面：左边的样本提供了一个完全的韧性断口（84 J），而右边的样本揭示了一个完全脆性断裂面（45 J）。在0°C和室温下测试的基本材料和激光焊接试件在所有剩余的情况下，如图15（电子）-（小时），在所有剩余的情况下，完全韧性断裂面。

断口的基体材料和激光焊接试样的冲击试验后，在图16中所示的高放大倍率。解理断裂被证实在这些基础材料和激光焊接试件的断裂与低吸收的能量在?40°C.对断裂的脆性解理断裂面显示为主和少量的韧窝（图16（a）和（c））。相比之下，激光焊接的试样，获得更高的能量吸收在?40°C显示韧性断裂表面的等轴韧窝（图16（b））。在?20°C，无论是基础材料和激光焊接的试样，达到更高的吸收能量呈现韧性断裂表面的等轴韧窝在图16（d）和（e），而较低的能量吸收了由解理断裂表面的激光焊接试样（图16（f））。所有基础材料和激光焊接试样在0°C，在室温下呈现韧性断裂的等轴韧窝在图16（g）–（J）。

3.6。三维有限元建模的自激光焊接工艺的制定和程序

这是理解激光自熔焊接SA508钢时的微观组织演化研究焊接过程的温度场的重要，这是特别是在焊接热影响区的情况。在构建一个数值模型来预测在不同的子区域的热历史，在焊接过程中，下面的假设，以简化的解决方案[ 36 ]：（1）

材料是各向同性的，并且环境温度和初始试样的温度均为20（2）

焊接熔池中液态金属的对流流动和小孔激光焊接中的汽化现象，可以忽略。（3）

在焊接过程中的热流量是由传导和对流的影响，即辐射的影响可以忽略。此外，在试样和环境之间的界面处的对流系数可以被假定为常数。（4）

由于焊接接头的对称性，可以应用于对称性，因此，只有必要的模拟焊接接头的一侧。

模型尺寸为50毫米，50毫米，6毫米。图17显示了网格配置。在三维实体模型，利用ANSYS软件生成的38337个节点和41040个单元（12.1版）。细网格中的熔合区附近的热影响区，陡峭的温度梯度可以预期，而较粗的网格被用来进一步远离焊缝和热影响区的坡度可能没那么严重。此外，随着距离的增加，元件的尺寸逐渐增大，最小的单元尺寸为0.5毫米0。5毫米0.5毫米。在这个模型中，X轴对应的焊接方向，Y轴是正常的焊接方向但在板的平面，和Z方向的平

面外方向。

使用温度依赖性的热性能进行热分析。瞬态温度，吨，被确定为一个函数的时间，吨，和空间（×，），通过求解下面的传热方程[ 37 ]和[ 38 ]

在这里，K（t）的热导率为在1 K W M??1温度的功能，ρ（t）是密度为3的魔芋葡甘聚糖?温度功能，CP（T）是在恒定的压力作为一个J 1 K 1公斤??温度函数的具体热，和QV是WM-3容积热通量 高功率激光束是一个高度集中的热源，热源模型通常用于在激光束焊接的数值分析中的各种穿透深度的功率密度的变化。在许多论文[ 39 ]，[ 40 ]和[ 41 ]，热源被假定为高斯分布的形式，但它通常是在实验研究的基础上修改。有一个公认的“钥匙孔”现象[ 39 ]，[ 42 ]和[ 43 ]，其中一些激光功率被吸收的离子蒸汽在钥匙孔，并转移到焊接熔池表面，这也是“小孔”边界。因此，一个体积热源模型通常用于模拟激光焊接过程。在体积热源模型，高斯热通量分布往往假定在径向方向和“钥匙孔”被认为是一个圆柱体或截断锥[ 39 ]。在本次调查中，一个旋转抛物面体积热源的温度场模拟。配电遵循高斯热流分布在每一层的旋转抛物面。热源可以被描述为[ 44 ]

其中，Q为旋转抛物面体积热源点的功率密度，并在热源效率，η，被认为是在热分析[ 38 ] 80%，泽是纵坐标上的parboloid最大的可能值，子是这个垂直坐标的最小可能值，H是抛物面的高度，再是抛物面的开口半径R0的抛物面的任何一点的半径，r是距离内任意点旋转抛物面体积热源的热源中心，P是输出的激光功率和Z是在平面方向坐标，相对于板，模型中的任何一点。所使用的材料的热物理性能的文献[ 45 ] 在热分析过程中，对流边界条件适用于所有自由表面的模型，除了对称的平面，其中一个绝热边界条件。方程（4）给出了模拟中的热边界条件。

在这里，T和T0在板被焊接的表面温度和环境温度，分别。空气的对流换热系数，hconv被假定为15周长1.2米 [ 38 ]。

为了验证模拟结果，无论是实验测得的热循环和熔合区形态进行了比较与那些从模拟所产生的预测。连续测量整个焊接过程采用K型热电偶在激光焊接试样的热循环。一个squirrel-2040系列数据记录器，用于在焊接过程中的热历史记录。热电偶点焊在板的顶面，分别位于不同距离焊缝中心线，在垂直于焊接方向和一半沿焊缝长度的线，如图18。

基于峰值温度的空间分布，焊缝形貌和尺寸可以预测。的纯激光焊接模拟横截面如图19。如果假定聚变边界对应于约1500°C的温度，那么它可以看出，预测的融合边界是大致平行的板的厚度方向，和焊缝的半宽度约为1毫米。计算出的焊缝几何尺寸和尺寸与实验结果吻合较好。

图20给出了在试样顶部表面点焊的热电偶的位置计算的热循环，并与实验结果进行了比较。每个位置的峰值温度都很好。预测的冷却速度也似乎是合理的在离焊缝中心线的距离为2.5毫米，虽然预测值与实测值之间的冷却速率大于3毫米的距离的差异。似乎有低估的趋势，冷却速度。然而，当预测焊接温度场图19与图5相比较，这有一个很好的相关性计算和试验焊缝形状。4讨论

4.1。冶金不同分带的微观组织转变

热分析的结果进行了验证，发现与实验结果吻合良好。由此产生的预测模型，可以用来推断的微观结构，有可能产生的激光焊接过程中。预测的热循环的位置，通过板的厚度的一半，但在不同的距离，从焊缝中心线，如图21所示。点从焊缝中心线下降0毫米和0.5毫米的距离，融合区内，而点在1毫米约恰逢融合线，并在1.5毫米的距离点有望在热影响区，而分在2毫米和2.5毫米的预期一致与ICHAZ和基材，分别。所预测的峰值温度在毫米，0.5毫米，1毫米，1.5毫米，2毫米和2.5毫米，2100毫米，1900°，1300°，°，920°，700°，°C，分别为0毫米、毫米和570°C。这些点的温度超过1500 C ~°有望熔合区内，而在2.5毫米的距离（母材）无固态相变的发生，因为在这个位置的峰值温度低于Ac1温度（700°C）。

根据连续冷却转变（CCT）508钢[ 23 ]图，为形成马氏体临界冷却速度为900°C／min（15°C/S）。根据模拟结果，在900和420°C（马氏体开始温度）之间的温度范围内的平均冷却速率，在0毫米，0.5毫米和1.5毫米的焊缝中心线的位置是675°c++，608°C和246°C /秒，分别。这些冷却速度比马氏体形成的临界冷却速度快得多。这意味着，熔合区和热影响区几乎肯定会转变为马氏体。根据仿真结果，从焊缝中心线的距离为2毫米，最高温度约为700°C（即AC1温度）。这一地区可能会接近ICHAZ的外边界。在距离焊缝中心线下2毫米，气温将高于700°C，但低于800°C（Ac3温度）。本区（ICHAZ）只能部分转变为奥氏体的焊接热循环过程中的。在随后的快速冷却过程中，任何新产生的奥氏体将被淬火形成马氏体。当马氏体转变停止，在这个温度仍会ICHAZ足够高的马氏体自回火。然而，其他未转化的材料（即材料不发生奥氏体化）将被保留，这可能采取的形式的过度回火铁氧体或贝氏体。在ICHAZ的最终组织将可能包括贝氏体和马氏体的混合了回火马氏体，如图7所示

（一）。

在焊缝中心线的距离为1.5毫米，峰值温度约为920°，根据模拟结果。的距离为1.5毫米，约1.8毫米之间的峰值温度将下降920°C和800°这区域对应FGHAZ之间。在FGHAZ峰值温度略高于Ac3温度（800°C）。材料是完全重新奥氏体化在这一地区，但有限的奥氏体晶粒生长由于相对较低的峰值温度和时间很短的时间在这个温度范围[ 28 ]和[ 46 ]。在下面的快速冷却过程中，这种细粒度的奥氏体转变为马氏体，在冷却过程中会有一定的马氏体。在FGHAZ最终组织将马氏体混合一些汽车回火马氏体。的微观结构和晶粒尺寸可以看到在图7（乙）组织在熔合区和热影响区的每个子带的GTA焊接接头几乎相同的激光焊接接头对应的子区域。然而，有更多的回火马氏体在每个子区域，由于较高的热输入和较慢的冷却速率与GTA焊接和激光焊接相比。4.2不同子带力学性能与微观结构的关系

MS（马氏体开始）SA508钢温度大约是420°C和马氏体的临界冷却速率约为15°C/S [ 23 ]。该钢的温度相对较高，马氏体形成的临界冷却速度相对较低。这可能导致GTA焊接熔合区和热影响区转变为马氏体。冷却速率在激光焊接熔合区和热影响区经历了比马氏体转变的临界冷却速度高出约20至40倍。这样的结果是所有的熔合区和热影响区向马氏体转变。具有高硬度马氏体是在激光焊接熔合区和热影响区的产生，以及在焊接条件下，激光的熔合区和热影响区的显微硬度焊缝超过一倍，相比于基体材料。这也发生在手动自体GTA焊接接头。这表明，508钢的情况下预热，GTA焊接在硬化焊接接头激光焊接具有相同的效果。如图7所示，从粗晶区各子区的显微组织变化（热）为细晶区（FGHAZ）然后一部分奥氏体化区（ICHAZ）随着距离的增加从熔合线。晶粒尺寸的变化，因为在不同的子带的不同的热循环。在焊接条件下，在粗晶区和细晶区变化在410 HV0.3的硬度，这是约的基础材料，双（200 HV0.3），而在ICHAZ的显微硬度明显低于~ 300 HV0.3。钢的强度和硬度之间有一个大致的比例关系，具有更高强度的材料，尽管这并不总是这种情况。熔合区的优势和热影响区各子区主要由马氏体碳化物沉淀在这些子区域和精细的改进。硬度测试结果表明，焊缝金属的屈服强度可以等于甚至超过的热影响区。在焊接热影响区的亚区的显微硬度分布与焊后热处理之前，在热影响区的亚区的屈服强度一致，如Lee等人的工作报告。[ 12 ]在SA508钢。他们表明，屈服强度超过1100兆帕的粗晶区和细晶区，也是基料约双屈服强度（500 MPa），而ICHAZ的屈服强度约600 MPa [ 12 ]。由于在ICHAZ材料只有部分转化为马氏体，在焊接过程中及其他未转化的材料保留，对ICHAZ的屈服强度低于粗晶区和细晶区的材料完全转变为马氏体。此外，由于较高的热输入和较慢的冷却速率与GTA焊接和激光焊接相比，更是自回火马氏体在冷却过程中，使硬度在GTA焊接接头熔合区和热影响区低于激光焊接接头。当然，我们必须牢记，SA508钢会一直进行焊后热处理焊后和大多数，如果不是所有的相变硬化，将逆转。不过值得建立在何种程度上的钢可能脆化的激光焊接工艺，和脆化的潜力一般会在焊接条件下最大。

与焊接过程中的硬化导致的焊接拉伸试验样品的基础材料，没有任何损失的强度。此外，窄熔合区是激光焊接的典型特征。这两个因素将有助于在激光焊接试样的夏比冲击试验的困难，即裂纹偏离焊缝为基料，从而误导冲击韧性的结果。一种激光焊接的夏比冲击试样失败具有较低的能量吸收值（66 J）进行测试时，在?40°这可能由于启动从缺口和偏离到基体材料中裂纹的发生，然后继续通过热影响区传播。此试样的裂纹路径可以在图14中看到。基体材料可以吸收一定的能量，但脆性区可以吸收较少的能量在骨折。另一个激光焊接试样失效具有更低的能量吸收值45，测试时在20?°这可能是由于启动从缺口裂纹并扩展直接通过热影响区。断裂路径（通过HAZ）此标本图14中可以看出（D）。脆性区不能吸收太多的能量在断裂之前。然而，还有其他两个激光焊接试样的断裂具有更高的吸收能量（约100 J）在?40°C和?20°C，分别。这可能是由于从缺口开始的裂缝，然后直接传播的基础材料。这些激光焊接试样的吸收的能量被发现要比那些在相应的测试温度下的基材料的更高。这可能归因于裂纹的弯曲的传播路径，从而增加了该地区的断裂面相比，从基底材料中提取的试样，从而增加了吸收的能量。曲线的旅行路径可以在图14中看到（乙）和（2）。所有的标本中提取的基础材料断裂的方式，与缺口对准，与一个相对直的路径，如图14所示。5结论

从这项工作中可以得出以下结论：（1）

激光焊接过程中产生的可接受的焊缝焊接6毫米厚的钢板508在较宽的范围内的焊接参数。焊缝无宏观缺陷。（2）

在焊接条件下，在一个6毫米厚钢板的激光焊接SA508机械性能类似于自体GTA焊接性能。焊缝拉伸试样断裂在母材远离焊接区。（3）

吸收能量的融合区的激光焊接被认为是比母材，基于子尺寸夏比冲击试样。（4）

为激光和GTA焊接试样在熔合区和热影响区的硬度，在焊接条件下，约为基体材料的双，为激光焊接稍高的测量值（~ 430 HV0.3）比GTA焊接（~ 410 HV0.3）。（5）

有限元模型的建立，在激光焊接过程中的冷却速率的情况下预热的20和40倍以上的马氏体形成的临界冷却速度。这表明，马氏体组织几乎总是在SA508钢作为激光焊接的后果。这些研究结果证实了实验工作，其中在激光熔合区和热影响区焊接焊接头的组织被发现包括马氏体混合一些自回火马氏体。（6）

而这些初步结果是令人鼓舞的，现在需要进一步的工作来评估在焊后热处理条件对SA508钢激光焊接性能，而且同样重要的是，这项工作扩展到评估在材料厚截面焊接接头激光性能。

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第四篇：交通运输外文翻译外文文献

交通事故分析的可能性和局限性

S.Oppe 关键字：后果;目的;描述;限制;关注;事故分析;可能性

摘要：交通事故的统计数字，尤其国家一级的数据对监控和预测事故的发展，积极或消极检测事故的发展，以及对定义安全目标和评估工业安全特别有益。事故分析是应用非常有限的分析，是前瞻性分析和回顾性分析，能够对新开发的交通安全系统和特殊过程的安全措施进行评价。目前迫切需要一个将实时事故分析与研究相结合的行为。将自动检测和视频录制相结合的研究交通事故的科研论文会比较容易接受。这种类型的研究最终会对交通理念有个完善的认识。

1．简介

本文主要是基于个人的经验，研究有关交通安全、安全分析以及事故分析等在研究中的作用。由这些经验推导出的哲学思考就像通过研究和统计得出的实践观点。而这些调查数字已经在其他地方发表了。

在缺少直接观察的事故中，许多方法论问题的产生，导致不能直接测试对结果持续讨论。通过看事故视频来讨论是富有成效的。事实证明，用来解释事故的大部分有关信息就是事故中缺少的记录。深入研究还无法回忆起所有的必要的用来测试有关事故发生的假设数据。尤其是车-车相撞发生的车祸，这是在荷兰城市道路交叉口录制的视频，一辆从岔路驶来的汽车与主干路的汽车相撞，下列问题可以问：为什么汽车来自次干路上，突然加速后又几乎停止，撞上了在左侧主路的一辆汽车呢？为什么没有注意到正在驶来的车？是不是因为两车从右边驶来，司机因为前面的交叉为他们提供了可能性而斤斤计较？难道他向左看过，但他认为停在拐角处的绿色货车能让他停下来？当然，交通状况并不复杂。目前这个事故中没有骑自行车或行人在拥挤路口分散他的注意。如果停着的绿色车能够在五分钟内消失，这两辆车可能就不会相撞。在事故发生的相关条件下，几乎不可能观察下一个交通行为，因为交通事故是不可预见的。由于新的视频设备和自动检测事故设备的不断发展，如在收集数据方面不需要很高的成本就能变得越来越逼真。必要的增加数据类型也能更好的解释交通中存在的危险因素。关于事故分析的可能性和限制性的问题是不容易回答的，我们不能确切的分析交通事故。因为事故分析涵盖了每一个活动中的不同背景，并根据不同的信息来源范围来补充资料，特别是收集事故的数据，背景资料等，我们首先要看看在交通安全领域的活动周期然后再回答事故分析的可能性与限制。这些行为主要是与交通系统的安全管理有关，有些则是相关的研究活动。

应该用下面的步骤来加以区分： ——检测交通安全问题；

——描述问题和它的主要特征； ——分析其原因分析和改进建议； ——选择和执行安全措施； ——评价所采取的措施。

虽然这个周期可以由同一人或一群人做出来，而问题在每个阶段（政治/管理或科学）都有不同的背景。我们用事故分析来描述这一阶段。做这个决定是重要的。很多关于分析结果的方法的讨论由于忽视之间的区别而成为徒劳的。政治家或道路管理人员对道路的个别事故不是很留意。他们对事故的看法往往都是一视同仁，因为总的结果比整个事故中的每个人的因素重要。因此，每次事故看做一个个体，之间相互协调就会达成安全的结果。

研究人员研究事故发生时一连串事件中每个人的兴趣。希望从中得到关于每次事故的详细信息并能发现其发生的原因和有关的条件。政治家们希望只是因为细节决定行动。在最高一级事故总数减少。信息的主要来源是国家数据库及其统计学处理系统。对他来说，统计意外数字及其统计的波动来进行事故分析。这适用于事故分析中的交通安全领域。因此，我们将首先描述了事故的这些方面。2．事故的性质和它们的统计特性

事故基本概念是意外，不管是其发生的原因还是引起事故出现的过程。两个简单的假设通常是来描述交通事故的形成过程：

-事故发生的概率与以往发生的事故之间是独立；-事故发生在时间上是同性质的

如果这两个假设成立，那么事故是泊松分布。第一个假设与大多数的批判不符。事故是罕见的事件，因此不会受到以前事故的影响。在某些情况下，有一个直接的因果链（例如，大量的车开到一起）这一系列的事故被认为是一个个体事故但包含许多的车。这个假设并不适用于统计人员伤亡。伤亡人数往往与同一事故有关，因此，独立性假设不成立。第二个假设乍一看似乎不太容易理解。穿越空间或在不同地点发生的的事故同样具有可能性。然而，假设需要很长一段时间并且没有缓缴期。其性质是根据理论的假设。如果其短时间内能成立，那么它也适用于长时间，因为泊松分布变量的总和，即使他们的泊松率是不同的，但也属于泊松分布。对于这些时期的总和泊松率则等于为这些地方的泊松率的总和。假设与一个真正的情况相比较计数，无论是从一两个结果还是总情况来看都有一个基本情况比较符合。

例如，对比在一年中特定的一天例如下一天，下一个星期的一天发生的交通事故。如果条件是相同的（同一时间，交通情况相同，同样的天气条件等），那么由此产生的意外数字是相同的泊松过程的结果。这一假设可以通过估算进行测试的两个观测值的基础上（估计是两个值的平均值）的速度参数。概率理论能够

考虑到这两个观察值的平均，用于计算的平等假设的可能性。这是一个相当强大的统计过程。泊松假设是研究了很多次，来获得证据支持。它已经应用于许多情况，数的差异表明在安全性的差异然后确定是否发生意外。这一程序的主要目的是检测在安全分歧。这可能是一个时间上的差异，或不同的地方或不同的条件。这种差异可以指导改进的过程。由于主要关注的是，以减少意外的发生，这种分析可能导致对治疗中最有前途的领域。为这样一个测试应用程序的必要条件是，那意外的数字进行比较是大到足以证明存在的分歧。在许多地方情况下，一个应用程序是不可能的。事故黑点分析往往阻碍了这一限制，例如，如果应用这种测试，找出事故是否在特定的位置数是高于平均水平。该程序的描述，也可以使用，如果发生意外乃根据数的特点找到有前途的安全目标。不仅聚集，而且还与分类泊松假设成立，而意外数字可以相互测试的泊松假设的基础。这种测试是相当麻烦的，因为每个特定的情况下，每一个不同的泊松参数，即，对所有可能结果的概率必须计算应用测试。然后，泊松分布近似为正态分布，均值和方差等于泊松参数。一旦均值和方差的正态分布，给出了所有的测试可以改写了标准零均值和

方差的正态分布条件。没有任何更多的必要计算，但测试统计，需要利用表绘制。3.行车安全政策事故统计的应用

分析那些假设的基础上描述的测试程序的类型及其优点。这种应用最好的例子是为一个国家或地区进行超过一年的安全监测，用事故的总体数据（最终的特定类型，如死亡事故）与前几年的数据相比较。根据数年的事故序列，能够分析出它的发展趋势，并大致预测以后几年的事故数量。一旦建立了这样一种趋势，那么在误差范围内未来一年或几年都可以预见。从一个给定趋势的偏差也可以进行预测新的事件。最有名的是斯米德在1949年进行的分析。我们将讨论这个事故类型分析更详细的内容。

1、该测试应用推广到高阶分类。Foldvary和Lane（1974），在衡量强制佩戴安全带的效果，谁是最早应用于值的4路表高阶相互作用的总卡方分配的。

2、测试不局限于总体影响，但卡方值就可以分解模型内子假说。另外，在双向表，卡方总可以分解成零件表互动的作用。对1的优势。和2。比以前的情况是，这对许多相互关联的（子）表和相应的智广场卡方检验是由大量分析，取而代之的是一个一卡方的确切划分。

3、投入更多关注的是参数估计。例如，在卡方分割使人们有可能以测试有关行参数的线性或二次限制或趋势的不连续性。

4、分析的单位是从数到广义加权计数。这对于道路安全分析，那里一段时间，道路使用者的数量，地点或公里数的车辆往往是必要的修正有利。最后一个选项是没有发现在许多统计软件包。安徒生1977年给出了一个用于道路双向安全分析表的例子。工资保障运动的一个计算机程序。这一级没有说明事故原因分

析。它会尝试检测安全问题需要特别注意。所需的基本信息包括事故数字，来形容不安全总额，暴露的数据来计算风险，并找到一个高风险的情况下或（团体）道路使用者。

4.事故分析研究目的

交通安全的研究是有关的事故及其后果的发生。因此，人们可能会说，研究对象是意外。然而研究人员的兴趣较少集中在这个最后的结果本身，而是多在进程更多的结果（或不结果）的事故。因此，最好是把作为他的研究对象，在流量的重要事件。一个在交通意外的过程，结果是，该实际发生是由研究者未落观测研究的主要问题。

调查一宗交通意外，他将努力重建了间接来源的事件，如涉及的道路使用者，所提供的资料或目击者有关情况，车辆，道路和司机的特点。因此这不是科学独特的，也有一个间接的研究对象的研究更多的例子。但是，第二个困难是，该研究的对象不能被诱发。有系统的控制实验手段研究只对问题方面的可能，而不是问题本身。

间接观察和缺乏系统的控制组合使调查人员很难发现在什么情况下造成事故的因素。虽然研究人员主要是在事故处理领导有兴趣，他几乎完全信息的后果，它的产品，意外。此外，事故背景是复杂的。一般来说，可分为以下几个方面：

-考虑到交通系统，交通量和组成国家，道路使用者，他们的速度，天气条件下，路面情况，车辆，道路使用者和他们的相互作用的演习，意外可以或无法预防。

-由于发生事故，也对这样的速度和车辆质量的因素，大量的不同，碰撞角度，对道路使用者和他们的脆弱性，影响等位置的保护，伤害是严重或或多或少物质损失是多还是少可观。虽然这些方面不能独立研究从理论的角度看，它也从由此产生的结果的优势，区分交通情况有潜在危险的数字，是由有一个意外的可能性，在这种潜在的危险局势，给定一个特定事故。

这个概念框架是对风险的关于个别道路使用者，以及上级的决定控制器的决定制定的一般基础。在风险的数学公式，我们需要一个明确的概率空间的介绍，基本事件（的情况），可能导致事故组成，每个类型的事件的概率，最终收在一次事故中，最后的具体成果，损失，鉴于事故的类型。

另一种方法是看事故特征组合，然后找出关键因素。这种类型的事故分析是通过分析事故的共组或子群来开展。事故本身是一个研究的单位，但也要研究道路因素：道路位置，道路设计（如一个弯道）等。

原文出处：SWOV institute for road safety research Leidschendam（会议记录），记录者，S.Oppe.POSSIBILITIES AND LIMITATIONS OF ACCIDENT

ANALYSIS

S.Oppe Keyword：Consequences;purposes;describe;Limitations;concerned;Accident Analysis;possibilities Abstraet：Accident statistics, especially collected at a national level are particularly useful for the description, monitoring and prognosis of accident developments, the detection of positive and negative safety developments, the definition of safety targets and the(product)evaluation of long term and large scale safety measures.The application of accident analysis is strongly limited for problem analysis, prospective and retrospective safety analysis on newly developed traffic systems or safety measures, as well as for(process)evaluation of special short term and small scale safety measures.There is an urgent need for the analysis of accidents in real time, in combination with background behavioural research.Automatic incident detection, combined with video recording of accidents may soon result in financially acceptable research.This type of research may eventually lead to a better understanding of the concept of risk in traffic and to well-established theories.1.Introduction.This paper is primarily based on personal experience concerning traffic safety, safety research and the role of accidents analysis in this research.These experiences resulted in rather philosophical opinions as well as more practical viewpoints on research methodology and statistical analysis.A number of these findings are published already elsewhere.From this lack of direct observation of accidents, a number of methodological problems arise, leading to continuous discussions about the interpretation of findings that cannot be tested directly.For a fruitful discussion of these methodological problems it is very informative to look at a real accident on video.It then turns out that most of the relevant information used to explain the accident will be missing in the accident record.In-depth studies also cannot recollect all the data that is necessary in order to test hypotheses about the occurrence of the accident.For a particular car-car accident, that was recorded on video at an urban intersection in the Netherlands, between a car coming from a minor road, colliding with a car on the major road, the following questions could be asked:Why did the driver of the car coming from the minor road, suddenly accelerate after coming almost to a stop and hit the side of the car from the left at the main road? Why was the approaching car not noticed? Was it because the driver was preoccupied with the two cars coming from the right and the gap before them that offered him the possibility to cross? Did he look left before, but was his view possibly blocked by the green van parked at the corner? Certainly the traffic situation was not complicated.At the moment of the accident there were no 5

bicyclists or pedestrians present to distract his attention at the regularly overcrowded intersection.The parked green van disappeared within five minutes, the two other cars that may have been important left without a trace.It is hardly possible to observe traffic behaviour under the most relevant condition of an accident occurring, because accidents are very rare events, given the large number of trips.Given the new video equipment and the recent developments in automatic incident and accident detection, it becomes more and more realistic to collect such data at not too high costs.Additional to this type of data that is most essential for a good understanding of the risk increasing factors in traffic, it also important to look at normal traffic behaviour as a reference base.The question about the possibilities and limitations of accident analysis is not lightly answered.We cannot speak unambiguously about accident analysis.Accident analysis covers a whole range of activities, each originating from a different background and based on different sources of information: national data banks, additional information from other sources, specially collected accident data, behavioural background data etc.To answer the question about the possibilities and limitations, we first have to look at the cycle of activities in the area of traffic safety.Some of these activities are mainly concerned with the safety management of the traffic system, some others are primarily research activities.The following steps should be distinguished:description of the problem and its main characteristics;selection and implementation of safety measures;the probability of an accident to occur is independent from the occurrence of previous accidents;-the occurrence of accidents is homogeneous in time.If these two assumptions hold, then accidents are Poisson distributed.The first assumption does not meet much criticism.Accidents are rare events and therefore not easily influenced by previous accidents.In some cases where there is a direct causal chain(e.g., when a number of cars run into each other)the series of accidents may be regarded as one complicated accident with many cars involved.The assumption does not apply to casualties.Casualties are often related to the same accident and therefore the independency assumption does not hold.The second assumption seems less obvious at first sight.The occurrence of accidents through time or on different locations are not equally likely.However, the assumption need not hold over long time periods.It is a rather theoretical assumption in its nature.If it holds for short periods of time, then it also holds for long periods, because the sum of Poisson distributed variables, even if their Poisson rates are different, is also Poisson distributed.The Poisson rate for the sum of these periods is then equal to the sum of the Poisson rates for these parts.The assumption that really counts for a comparison of(composite)situations, is whether two outcomes from an aggregation of situations in time and/or space, have a comparable mix of basic situations.E.g., the comparison of the number of accidents on one particular day of the year, as compared to another day(the next day, or the same day of the next week etc.).If the conditions are assumed to be the same(same duration, same mix of traffic and situations, same weather conditions etc.)then the resulting numbers of accidents are the outcomes of the same Poisson process.This assumption can be tested by estimating the rate parameter on the basis of the two observed values(the estimate being the average of the two values).Probability theory can be used to compute the likelihood of the equality assumption, given the two observations and their mean.This statistical procedure is rather powerful.The Poisson assumption is investigated many times and turns out to be supported by a vast body of empirical evidence.It has been applied in numerous situations to find out whether differences in observed numbers of accidents suggest real differences in safety.The main purpose of this procedure is to detect differences in safety.This may be a difference over time, or between different places or between different conditions.Such differences may guide the process of improvement.Because the main concern is to reduce the 7

number of accidents, such an analysis may lead to the most promising areas for treatment.A necessary condition for the application of such a test is, that the numbers of accidents to be compared are large enough to show existing differences.In many local cases an application is not possible.Accident black-spot analysis is often hindered by this limitation, e.g., if such a test is applied to find out whether the number of accidents at a particular location is higher than average.The procedure described can also be used if the accidents are classified according to a number of characteristics to find promising safety targets.Not only with aggregation, but also with disaggregation the Poisson assumption holds, and the accident numbers can be tested against each other on the basis of the Poisson assumptions.Such a test is rather cumbersome, because for each particular case, i.e.for each different Poisson parameter, the probabilities for all possible outcomes must be computed to apply the test.In practice, this is not necessary when the numbers are large.Then the Poisson distribution can be approximated by a Normal distribution, with mean and variance equal to the Poisson parameter.Once the mean value and the variance of a Normal distribution are given, all tests can be rephrased in terms of the standard Normal distribution with zero mean and variance one.No computations are necessary any more, but test statistics can be drawn from tables.3.The use of accident statistics for traffic safety policy.The testing procedure described has its merits for those types of analysis that are based on the assumptions mentioned.The best example of such an application is the monitoring of safety for a country or region over a year, using the total number of accidents(eventually of a particular type, such as fatal accidents), in order to compare this number with the outcome of the year before.If sequences of accidents are given over several years, then trends in the developments can be detected and accident numbers predicted for following years.Once such a trend is established, then the value for the next year or years can be predicted, together with its error bounds.Deviations from a given trend can also be tested afterwards, and new actions planned.The most famous one is carried out by Smeed 1949.We will discuss this type of accident analysis in more detail later.1.The application of the Chi-square test for interaction is generalised to higher order classifications.Foldvary and Lane(1974), in measuring the effect of compulsory wearing of seat belts, were among the first who applied the partitioning of the total Chi-square in values for the higher order interactions of four-way tables.2.Tests are not restricted to overall effects, but Chi-square values can be decomposed regarding sub-hypotheses within the model.Also in the two-way table, the total Chisquare can be decomposed into interaction effects of part tables.The advantage of 1.and 2.over previous situations is, that large numbers of Chi-square tests on many interrelated(sub)tables and

corresponding Chi-squares were replaced by one analysis with an exact portioning of one Chi-square.3.More attention is put to parameter estimation.E.g., the partitioning of the Chi-square made it possible to test for linear or quadratic restraints on the row-parameters or for discontinuities in trends.4.The unit of analysis is generalised from counts to weighted counts.This is especially advantageous for road safety analyses, where corrections for period of time, number of road users, number of locations or number of vehicle kilometres is often necessary.The last option is not found in many statistical packages.Andersen 1977 gives an example for road safety analysis in a two-way table.A computer programme WPM, developed for this type of analysis of multi-way tables, is available at SWOV(see: De Leeuw and Oppe 1976).The accident analysis at this level is not explanatory.It tries to detect safety problems that need special attention.The basic information needed consists of accident numbers, to describe the total amount of unsafety, and exposure data to calculate risks and to find situations or(groups of)road users with a high level of risk.4.Accident analysis for research purposes.Traffic safety research is concerned with the occurrence of accidents and their consequences.Therefore, one might say that the object of research is the accident.The researchers interest however is less focused at this final outcome itself, but much more at the process that results(or does not result)in accidents.Therefore, it is better to regard the critical event in traffic as his object of study.One of the major problems in the study of the traffic process that results in accidents is, that the actual occurrence is hardly ever observed by the researcher.Investigating a traffic accident, he will try to reconstruct the event from indirect sources such as the information given by the road users involved, or by eye-witnesses, about the circumstances, the characteristics of the vehicles, the road and the drivers.As such this is not unique in science, there are more examples of an indirect study of the object of research.However, a second difficulty is, that the object of research cannot be evoked.Systematic research by means of controlled experiments is only possible for aspects of the problem, not for the problem itself.The combination of indirect observation and lack of systematic control make it very difficult for the investigator to detect which factors, under what circumstances cause an accident.Although the researcher is primarily interested in the process leading to accidents, he has almost exclusively information about the consequences, the product of it, the accident.Furthermore, the context of accidents is complicated.Generally speaking, the following aspects can be distinguished: Given an accident, also depending on a large number of factors, such as the speed and mass of vehicles, the collision angle, the protection of road users and their vulnerability, the location of impact etc., injuries are more or less severe or the material damage is more or less substantial.Although these aspects cannot be studied independently, from a theoretical point of view it has advantages to distinguish the number of situations in traffic that are potentially dangerous, from the probability of having an accident given such a potentially dangerous situation and also from the resulting outcome, given a particular accident.This conceptual framework is the general basis for the formulation of risk regarding the decisions of individual road users as well as the decisions of controllers at higher levels.In the mathematical formulation of risk we need an explicit description of our probability space, consisting of the elementary events(the situations)that may result in accidents, the probability for each type of event to end up in an accident, and finally the particular outcome, the loss, given that type of accident.A different approach is to look at combinations of accident characteristics, to find critical factors.This type of analysis may be carried out at the total group of accidents or at subgroups.The accident itself may be the unit of research, but also a road, a road location, a road design(e.g.a roundabout)etc.

第五篇：园林景观外文文献翻译

景观设计风格和园林价值保护之间的关系：德国魏玛历史公园的案例研究

Martin Kümmerling, Norbert Müller 景观管理与生态恢复部门以及URBIO总公司，德国埃尔福特应用技术大学

关键词：生物多样性；历史公园；园艺；城市公园；植被； 摘要：

城市公园可以通过被引入植物的种植成为入侵源。另一方面，城市公园作为生物多样性的热点地区，可以支持保护濒危和罕见的分类单元。即使历史城市公园首先被评估为遗产，但它们依然为生态系统和积极的审美以及社会价值服务。

虽然在欧洲有许多研究是关于设计的，公园的哲学和历史背景就像生物多样性的研究一样，几乎没有研究提出景观设计原则如何影响了公园的生物保护价值。因为在欧洲，公园的景观风格是一个最具影响力的历史景观设计风格，我们将我们的研究集中在德国魏玛的“伊尔姆河畔公园”。它创建于18世纪晚期，并且在1998年被联合国教科文组织列为世界遗产的一部分。

我们的研究问题是: 1.哪些设计原则、植物原料和技术实施被使用在创建和管理公园的过程中？

2.对于公园的生物保护尤其是濒危植物物种和栖息地的保护来说，当前什么才是具有价值的？

3.设计原则和现代公园的价值之间是什么关系？

我们将我们的结果与类似的公园景观做一对比，并对未来可持续的公园设计和公园恢复管理给出建议。

1.引言

园艺是植物物种入侵的一个主要来源（Dehnen-Schmutz, Touza,Perrings, & Williamson, 2007;Mack & Erneberg, 2002;Reichard & White, 2001）。城市公园可以被入侵源通过种植引入分类单元而入侵（Saumel Kowarik,& Butenschon,2010）。另一方面，在城市地区公园可以作为生物多样性的热点地区（Cornelis & Hermy,2004），可以支持保护濒临灭绝的稀有类群（Kowarik, 1998;Kunick, 1978;Li, Ouyang, Meng, & Wang, 2006;Reidl, 1989）。尽管历史悠久的城市公园作为文物古迹是它最重要的价值，但它们在生态系统服务和积极的审美以及社会价值方面的作用也是被肯定的（e.g.Bolund & Hunhammar, 1999;Chiesura,2004）。

虽然在欧洲有许多关于设计的研究，公园的哲学和历史背景（e.g.Gothein,1928;Turner, 2005）以及生物多样性（e.g.Cornelis & Hermy, 2004;Ignatieva & Konechnaya, 2004;Nath, 1990）的研究几乎没有提出景观设计原则的问题如何影响了公园的生物保护价值。在18世纪末和19世纪初我们把研究的焦点放在了公园，因为在欧洲公园景观风格是最具影响力的历史景观设计潮流之一。位于德国蔚玛的“伊尔姆河畔公园”创建于18世纪晚期，自1998年以来，被联合国教科文组织列为世界遗产的一部分，它被称作“经典魏玛”。我们选择它来研究是因为： 1.这是那个时期一个“典型”的公园； 2.拥有几个世纪以来没有更改的设计风格；

3.在公园设计上有丰富的历史资料并且使用了有质疑的植物。在图林根的公共档案局初始搜索（自1567年以来都位于公园附近）证实了这种怀疑。我们的研究问题是: 1.哪些设计原则、植物原料和技术实施被使用在创建和管理公园的过程中？ 2.对于公园的生物保护尤其是濒危植物物种和栖息地的保护来说，当前什么才是具有价值的？

3.设计原则和现代公园的价值之间是什么关系？

我们将我们的结果与类似的公园景观做一对比，并对未来可持续的公园设计和公园恢复管理给出建议。

2.研究地点

“伊尔姆河畔公园”坐落在德国中部的魏玛（215m.a.s.l.），公园的起源可以追溯到1778年。对于许多欧洲的历史公园来说，“伊尔姆河畔公园”是建在以前的一个规整花园的位置上（几何式的），它被设计在卡尔奥格斯特公爵的宫殿旁边。当时公园位于魏玛的郊区，1860年魏玛城开始扩展，公园便开始位于城市边界内。

在魏玛公爵的城市宫殿、北部的城市中心、现在oberweimar的suburbanised村以及南方的高级住宅区之间，公园形成了伊尔姆河的泛滥平原的一部分（图一为公园概况）。它周长1.5公里，占地约0.48平方公里。泛滥平原的土壤是冲积土，山谷两边所包含的钙质材料就像Keuper和含有石灰物质的贝壳。

图1 “伊尔姆河畔公园”栖息地地图

3.方法

3.1．设计的历史、植物引种和公园管理

通过历史文献研究来获得重要的设计原则信息，植物材料（包括引进外来观赏物种的起源和时间）和被用于“伊尔姆河畔公园”的创建和发展过程之中的管理技术。这些未发表的文件包括被保存在图林根公共档案馆的申请报告、管理笔记和前任园丁和设计师的相关档案，以及再版的历史性的蚀刻画和魏玛经典基金会收集的图纸。

另外魏玛经典基金会（特别是Beyer & Seifert, 1995）中的地方文献被用来将历史性文件中的发现与它们所处的时代联系起来。还非正式访谈了现任和前任园丁关于管理技术和植物使用的情况。

3.2．生物保护的评价 3.2.1 植物区系和植被的实地测绘

目前对植被和植物区系进行的实地测绘是在2006年五月—十月，用来对公园的植物多样性进行评估。公园分为不同的生境类型：草坪、草地和草场、灌灌丛、林地、生态交错带（草地边缘）、墙壁/岩石、路径和车道上的植物群落、河岸和水体，然后对每种生境类型进行随机采样。样品的数量基于每个栖息地的大小类型而不同(图3)。样本块的大小是用最小面积方法决定的（Dierschke,1994），每个样地植物种类的频率记录参照“Braun-Blanquet”方法（Dierschke,1994）。总共436个采样点建立，此外，在2006年五月—十月和2007年三月—五月进行了20次检测，记录了所有自发的维管植物类群。

436个样本块是用来确定最常见的种类，木本植物只有种子和树苗被计算。魏玛经典基金会登记（1996 —2007年出版）的公园的树被用来计算成年树木的分布频率。

植物的命名通常遵循Jager和Werner（2005）原则，但在公园里发现的分类群不列在这里，Erhardt、Gotz、Bodeker and Seybold（2002）被使用。3.2.2 在区域和欧洲级别上评价生物保护状态

评估生物保护公园的贡献方面，我们编制了在公园发现的濒危植物和栖息地，用于当地的图林根的红色数据列表（Korsch & Westhus,2001;Westhus & van Hengel,2001）中。此外我们调查了被图林根自然保护法（ThürNatG,2006）和欧洲栖息地的指令保护的植物物种和栖息地（欧盟委员会，2007年）。

评价公园作为植物入侵的潜在来源（生物入侵的定义遵循Richardson et al.,2000），我们将我们的数据与图林根州环境杂草的地区列表（Müller, Westhus, & Armft,2005）做了比较。

4．结果

4.1．设计的历史，引进的植物和管理

4.1.1 有关生物多样性的设计原则

随着欧洲景观设计的流行，Sachsen-Weimar-Eisenach的Carl August公爵（1757 至1828）决定建设一个公园作为一个理想的田园景观，包括不同类型的景观：大小不同的开放和密闭空间、视觉上和周围的景观连接的形状和结构。它是根据英国经典景观公园原则——隐藏公园与自然的界限而设计，这些观点也应该在步行或骑马穿过公园时随处可见。

因此公园的主要设计原则是使用现有的自然地形和文化景观，它由在泛滥平原上暂时淹没并且经常收割和放牧的草原（草地和牧场）组成，还有在山坡上的果园和草地以及因山坡太陡而不能用于粮食生产的小树林斑块。公园规模增加时，新的景观被加载到之前的耕地上，因此这些栖息地可以定义为人为创造出来的。公园内森林栖息地的范围扩大到可以创造一个更好的氛围以及更大的并且多种多样的风景。

典型的设计元素是远景，通常延长这些切线来通过公园内森林地带，它有连接特殊节点（雕塑和展馆）和从不同位置打开新视野的特性。

公园里从来没有封闭的围栏或高墙，使得建立一个和周围环境之间无缝过渡的公园。“伊尔姆河畔公园”、蒂尔福特公园和贝尔维迪宫，加上一些沿伊尔姆河残存的森林形成的绿色走廊穿过魏玛，这就是公爵自修建公园以来的意图。4.1.2 引进的植物

因为大面积的公园是由现有的泛滥平原森林发展而来，并且草地原生植物多样性得到了保护。新的森林斑块、乔灌木树种原生林的出现是来自公园内靠近魏玛中部的公爵森林和种植在公爵苗圃的（图林根的公共档案馆未发表）。

由于视觉捕捉（特别指设计）和对植物的好奇心在19世纪第二阶段特别流行，非原生植物被引入与原生植物作比较。主要在有代表性的建筑和纪念碑附近种植了外来植物，也沿着公园开放区域的边缘种植。外来树种包括许多所谓的“英国木材”，从北美进口的树种像红花槭、赤栎、北美乔松。蔷薇属的许多品种种植的数量不多仅仅用于装饰目的，罗贝里草被种植在小池塘。

二战后公园里的植物苗圃被关闭了，从那时就开始大量的从欧洲以及海外引进植物材料。

4.1.3 管理技术

在历史时期，草地和树林是由当地的农民和牧民管理的，他们放牧绵羊、山羊和牛以及生产干草，观赏植物床周围的建筑物是由园丁和短工管理。

目前，部分河滩上的草地和山谷东部的斜坡仍每年收割两次，干草被卖给农民或用于堆肥。河滩上的草地用来给绵羊和山羊放牧仍然是公园的一个管理方式，车道的植被用除草剂来控制，墙植被定期清除。如果有必要，树的维护和复兴树林只是保障游客的安全和保护一些重要的优美景观，没有被游客使用和没有重要景观的地区则没有管理。

20世纪下半叶以来，增加娱乐用途和缺乏资金导致公园的集约化管理。例如在西部所有不同的草地一些经常割草坪（每年收割两次）和一些在泛滥平原的已经转化为频繁的收割草地（每年收割二十次次）。这一直持续到今天，已经导致草地丰富的植物多样性产生了重大的损失。

4.2．植物和栖息地多样性

公园植物区系的调查取得了479类维管植物。在这些里约59%（281分类群）都是本地图林根州的；15%是非原生植物（74）和26%的非本地种植的类群（124）。与图林根州的地区植物区系相比（Korsch et al.,2002）公园含有18%（355分类群）。

比较植物类群的起源及其在采样点的分布频率，（比较图2）很明显最常见的物种更多的还是本地的（主要是无处不在的类群和公园主要栖息地的类群特征）并不是非原生种群。车前子主要亚种主要是最常见的非原生类群，1500年前在德国被引入种植（Jager & Werner, 2005），是践踏植物群落、草坪、牧场和河岸栖息地的特征种类。下一个出现最频繁的非原生类群是小凤仙花、紫凤仙、雪果、欧洲七叶树和红瑞木。两种凤仙花在图林根被认为是杂草（Müller et al., 2005）。雪果、欧洲七叶树和红瑞木是观赏种，迄今为止它们还没有完全适应图林根。但它们已经在公园内种植，并通过管理控制使它们不再出现问题。

图2自然类群（N=306）的样地内记录（N=436），按照出现频率分组

在“伊尔姆河畔公园” 魏玛经典基金会记录了94个类群的3192 种树（最后更新到2006）。原生和非原生种群的数量比例是28%（26）和72%（68），但个体的比例和数量是原生的为73%（2344）非原生的为27%（848）。最常见的原生种是白蜡（409株）、欧洲小叶椴（305）、挪威槭（281）。白蜡和挪威槭在再生树种中也是最常见的。也是最常见的树种的再生。最常见的非原生种群是欧洲七叶树（273株）、刺槐（78）和加拿大杨（70）。这三个类群在公园里繁殖，后者只能通过分株来繁殖。这三个物种占主导地位，其它非原生树种种植只存在非常少的数量。

草地和森林栖息地作为公园的主导，覆盖面积分别为近三分之二和三分之一（见图1为栖息地分布概况）。这是栖息地中在物种总数和种数平均增幅方面拥有最高植物多样性的物种（图3）。由于被作为各种风景景观的组合而设计，所以公园里有许多交错的群落。它包含许多不同的植被类型，实际上物种总数是高的（图3），虽然每个样地里的平均物种数量很低。所有现存的其它栖息地，即水体、墙壁和岩石、践踏植物群落（车道、路径）和观赏种植园占据的区域小得多。

图3栖息地的植物物种丰富度

4.3．植物和栖息地的生物保护的价值

4.3.1 濒危、珍稀物种

图林根红色名单中列出了公园里包含的三个本地物种（Korsch & Westhus,2001）：欧洲黑杨（极度濒危）、Rosa jundzillii Besser和葡萄风信子（都是脆弱的）。被归为非本地的暗花老鹳草也列为濒危物种。欧洲黑杨很少出现在伊尔姆山谷内的冲积森林山谷，R.jundzillii和葡萄风信子在森林公园以外也很少被发现。在歌德避暑别墅的花园中暗花老鹳草经常出现在群落交错区和干草原，但公园的其他地方没有发现。

公园里有一种典型的罕见种类是紫叶山毛榉。根据这个公园的历史文件，野生的各种欧洲山毛榉是在图林根北部的山区被发现的，在卡尔奥格斯特公爵执政时期它被作为一个特色植物带到公园。

四个受法律保护的植物物种（ThurNatG,2006）出现在欧洲中部公园里的山毛榉森林和它们的郊区：大花头蕊兰、雪割草、卵叶对叶兰和 凹鸽巢兰。还常青树紫杉是珍稀保护物种，可定期在山毛榉森林中被发现。两个报春花，欧洲报春和野生郁金香在几个世纪前被引进用作观赏目的，现在已经被归为受法律保护的濒危物种。

在“伊尔姆河畔公园”中并没有发现栖息地法规附件II中的植物种类（欧盟委员会,2007）。4.3.2 濒危和罕见的栖息地

图林根的介子草地和广袤的干湿草原作为具有历史文化性的濒危物种栖息地景观被列入红色名录（Westhus & van Hengel,2001），被图林根的法律（ThurNatG,2006）和欧洲栖地法规的附件1所保护（欧盟委员会,2007年）。

这些濒危物种栖息地占据三分之一的“伊尔姆河畔公园”。最古老的和最不受区域干扰的公园之一是“蛇草甸”，历史记录显示甚至在公园创建前草原也并没有被破坏。它是介子草地和干草原的结合体并在两者之间转换，也是在整个公园中具有最高植物多样性的地区（见图3,草地和牧场的柱状图）。因此“蛇草甸”表明公园可能是当代对具有历史文化性的栖息景观地重要的保护。这个草地是18世纪原始设计中一个非常重要的部分。这个公园的创造者的目的是让草地看起来尽可能的自然。

公园最频繁的交错群落类型之一是一种喜温树种，在图林根的红色名录中被列为弱势树种（Westhus & van Hengel,2001）并且受到法律保护（ThurNatG,2006）。4.3.3 环境杂草

在图林根州公园里有七个外来种，被认为是环境杂草（Müller et al., 2005）。只有3种被种植在公园：欧洲黑松、刺槐和加拿大杨。前两个被认为是栖息地多样性的威胁，而在图林根州第三个被认为是基因多样性的严重威胁。在公园的建设中这三个物种仅仅因为好奇心而被种植的数量并不多，但后来种植的数量有所增加。例如常绿杨是在18世纪末被首次引入的，但更多的是在20世纪下半叶为取代倾倒的欧洲黑杨标本而种植，因为他们便宜而且容易获得。

另有四种偶然出现的环境杂草即瘤果匙荠、紫凤仙、加拿大一枝黄花和虎杖，在公园创建的不同阶段并没有种植它们，但可能是在以后某个时间有意或无意的被引进了。紫凤仙在公园里是一个严重的问题，因为它密集地生长在河岸，覆盖了原生河岸植被。

图林根州环境杂草的列表（Müller et al.,2005）还包括分类群，被分成了潜在的环境杂草和对生境多样性的威胁。这个列表上有9个分类群在公园里出现，它们中的六个种植的数量已经很少了：臭椿、灰桤木、美国黑樱桃、复叶槭、亮叶十大功劳和欧丁香。最后的三种不被认为是对栖息地有害的种而在公园里被再次种植。其它3个类群大狼杷草、大型一枝黄花、小凤仙花是公园里最常见的非原生植物，但因为它被森林植被限制并且在原生植被后生长（早花隐芽植物）所以不被认为是一种公园生物多样性的威胁。

4.4．从前的景观设计和当前在生物保护价值之间的关系

我们发现如下一些公园设计和现代生物多样性保护价值之间的关系。历史公园“伊尔姆河畔公园”的主要设计原则是基于欧洲历史文化和自然景观的一种理想景观的发展，源自并根植于现代文化景观和它的生境以及与之匹配的公园现有景观。各种与远景相连的景观的组合导致了各种不同尺寸的林地和草地生境成一种类似马赛克状的分布。这就会产生大量的边缘效应（过渡带）从而创建各种各样的生态位。

因此在超过两个世纪保持连续性的管理制度是维持设计和公园里物种丰富的历史文化景观的一个重要因素。年龄以及干扰和园艺领域的物种丰富度之间的联系已经被其他作者指出（Li et al., 2006;Zerbe et al., 2003）。

前者泛滥平原森林地区及周边草地的大部分已被纳入景观设计并且被整合在公园里。周围的森林和草原上大部分用于种植的植物，在品种数量和特性上，都是本土物种。在大多数情况下非原生植物的每个种只种植了很少的数量。今天在图林根州有七种被认为是环境杂草的种植在公园里。在大多数情况下，它们对生物多样性是没有威胁的因为通过积极的管理可以预防它们再生。

5.讨论

除了大量的灰色文献，现在很少有评价英国园林风格的公园存在的价值。在柏林面积为0.67平方公里的“孔雀岛”被Sukopp调查（1968），面积为0.27平方公里的奥格斯堡“西本蒂施公园” Müller 和 Waldert 调查（1998），波茨坦公园的无忧宫、巴贝尔斯堡和诺伊尔加滕的草原总规模为5.07平方公里（Peschel, 2000）。几个在圣彼得堡的公园及其郊区被Ignatieva和Konechnaya调查（2004）。包括：帕夫洛夫斯基公园、在皇村的Ekaterininsky 和Alexandrovsky公园、奥拉宁鲍姆公园、在彼得夏宫的亚历山大公园、加特契纳公园和Shuvalovsky公园。上述所有文件（和我们自己的研究）显示了这些历史公园丰富的原生植物物种和栖息地的多样性以及濒危生物多样性维持的能力。这些在中欧和东欧历史公园植物区系的调查也证明传统草原和一般草本植物的价值不如树木和灌木。然而，我们的研究与其他欧洲研究结果证明，草原和珍稀物种和历史悠久的设计风格有直接的关系，也有植物方面和历史方面的意义。

我们的研究和俄罗斯的景观公园（Ignatieva & Konechnaya,2004）的比较也显示出相似之处不仅在设计原则方面（设计与自然），而且在管理和维护制度（割草和放牧）方面也类似。在德国和俄罗斯公园存在的某些相似的物种表明这两个国家之间种子可能通过经常在德国圣彼得堡工作过的园丁而发生了混合和交换。

所有上述公园的各种栖息地对历史文化的濒危栖息地景观都起到了保护作用，因为他们体现在在今天的农村风景。对“伊尔姆河畔公园”、“Siebentischpark”和“波茨坦的公园”的特殊保护价值是具有多种类型的濒危草原。每个历史公园都有自己的珍稀濒危植物以及独特的植物群落。例如，像湿地和原始森林的自然栖息地对 “孔雀岛”来说尤为重要。唯一管理开放草原的是帕夫洛夫斯基公园。有非常罕见的Poa chaixii 和 Luzula Luzuloides组成的地被在奥拉宁鲍姆公园应该被保护，而在加特契纳公园只有在公园范围内生长，在周围景观中很少被发现。

对于历史公园生物多样性的一个普遍观点（Kowarik,1998）强调现存的自然栖息地的重要性（例如水栖息地和露出的岩石）。

用和“伊尔姆河畔公园”一样的方式，作为濒危和珍稀（而且往往受法律保护）植物物种避难所的重要性在上述公园中确定。在俄罗斯公园中所有的珍稀濒危植物都有标出，以确保在恢复项目中被保护和保存。

欧洲和世界其它地区的现代园林景观经常采用英国园林风格设计原则的简化版本，全部使用相同的植物，并导致区域生物多样性和身份的丧失（Ignatieva,2010），研究表明历史的英国园林景观风格公园有助于维护该区域生物多样性和特性。

我们研究的目标之一也是提高参与历史公园恢复的从业者的意识，以及公民和政客（使用公园者）对一个公园生态系统的所有组成部分的生物多样性的重要性的认识。人们应该接受关于保护草原和稀有植物作为一个独特的资产的重要性。我们的结论应作为负责管理历史公园的专家的指导。在全球化和致密化的城市环境下，历史公园的价值应该等同于花园和公园艺术的纪念碑以及区域生物多样性的热点地区。

6.结论

历史悠久的英国风景园林风格公园是一个例子，告诉我们合理的可持续设计如何在城市工业区内提供重要的生物保护区域。从我们的研究结果来看，对未来公园设计和历史公园的恢复提出如下建议：

1.现有的地形和土壤条件以及现有栖息地（如中欧的森林和草地斑块）必须集中在一个公园的设计或在公园修复项目中进行，而不是从头开始。2.公园内使用的绝大多数的种子和植物应该（甚至土生土长得更好）是原生的来支持本地生物多样性以及区域特性。

3.相比之下非本土的观赏植物应只是少量运用而不是公园的主要组成部分。4.使用已经认识或被怀疑的非本地植物时必须避免环境杂草的使用。5.低强度公园的管理，尤其是自然或半自然栖息地中，区域生物多样性至关重要。

对于今后恢复或重建项目的规划者应该知道所有的珍稀濒危植物物种的位置并且他们应该在所有施工过程中采取措施尽量避免或减少对这些物种的损害。

致谢

本文的主题来自2010年5月在日本名古屋召开的第二届URBIO会议上关于“景观设计对生物多样性的影响”的介绍。我们感谢Maria Ignatieva（瑞典），Glenn Stewart（新西兰）和两个匿名评论者提出的宝贵意见。我们也要感谢魏玛古典基金会在对“伊尔姆河畔公园”数据收集时的支持与合作。