矿物破碎颗粒表面分形结构的研究

本文考察了九种常见矿物破碎颗粒的表面形态，发现其具有统计意义上的自相似性。采用圆规法进行实测后，证实矿物破碎颗粒表面具有有限层次的分形结构，其表面分维数Ｄｓ则有效地反映了矿物颗粒表面的形态特征。     

粉体颗粒的分形表征与分维计算

粉体颗粒界面所呈现的分形结构是粉体微粒分形结构的基础,本文以传统盒子计数法和周长面积法为基础,提出了固定码尺为象素(计算机图像最小构成元),以粉体颗粒氢氧化铝颗粒为例,通过不断扩大颗粒投影图形的面积,取得数据并拟合曲线,得到颗粒的边界分形维数的方法。利用此方法计算经典分形图形Koch曲线,得到的分维值为1.2623,较精确值1.2618差别甚小。通过大量试验数据,说明了分维是一个更加精确、科学、有效的表征参数。     

分形理论分析风口回旋区的边界

基于分形理论更能准确的界定风口回旋区边界。建立COREX熔化气化炉的半周三维冷态模型,利用高速摄影的方法跟踪冷态模型内示踪粒子的运动,得到冷模型观察面板处风口回旋区的颗粒运动信息。通过对大量颗粒运动信息的处理得到风口回旋区范围的颗粒速度标量场,最后运用分形理论对利用不同颗粒速度大小等值线界定的回旋区边界的“不规则”程度进行了研究。结果表明：在回旋区内部颗粒快速运动的空腔区,分维数基本不变,且接近于欧几里得维数1;在停滞区,分维数也基本不变,其数值大致为1.4;从空腔区到停滞区分维数逐渐增大;将停滞区分维数基本不变的速度值作为界定回旋区边界的标准,可以确定回旋区的形状和大小,并可通过余维相加定律计算出三维风口回旋区的内表面积;为风口回旋区的宏观动力学计算以及数值模拟提供准确的边界条件。     

基于分形理论和BP神经网络的充填料性能研究

为研究全尾砂粒径级配特征对充填料性能的影响,提出以分维数和分维数相关系数表征全尾砂的几何特征,并选取灰砂配比、料浆浓度、分维数和分维数相关系数作为BP神经网络输入因子,抗压强度、坍落度和泌水率作为输出因子,建立了充填性能预测的分形-BP神经网络模型。对7个矿山实测数据展开分维数和分维数相关系数计算,并采用BP神经网络进行训练和预测。结果表明：（1）尾砂越细,则粒径级配分维数越大,孔隙分维数就越小,且全尾砂的分维数稍大于分级尾砂的分维数;（2）全尾砂的相关系数在0.71~0.97之间,较分级尾砂离散;（3）分形-BP神经网络模型对充填料性能指标预测的相对误差在8%以内。综上可知：分形理论-BP神经网络相结合的充填性能预测模型具有较好的精度,为充填料性能预测提供了一种新途径。     

钒氮合金粉体的分形特征研究

粉体的物性特征对粉体性能和工程应用具有重大的影响,分形理论和显微图像分析技术的发展使得对于粉体物性特征的分析更全面、完善.针对在包芯线中应用的钒氮合金粉体,应用分形分析得到粉体粒度分布分形特征和颗粒形貌分形特征,表明钒氮合金粉体具有良好的分形特性,粉体流动性各表征参数与粒度分布分维有良好的相关关系;颗粒表面分维包含颗粒...     

转炉钢渣粉磨特性的分形研究

 本文运用分形理论,依据钢渣粉磨试样的粒度分布测试结果,对其分形维数进行了理论计算,并对试样的颗粒特征进行了分析研究。结果表明,拟合曲线的线性相关系数均大于0.97,说明钢渣微粉的粒度分布具有分形结构特征。随着粉磨时间的延长,钢渣微粉粒度分布的分维值逐渐增大,在一定时间后,其粒度分布的分维值变化趋于平缓。分形维数与钢渣微粉的比表面积间满足良好的线性关系,并与钢渣基水泥材料的胶凝性能良性相关。     

COREX熔化气化炉风口回旋区的分形研究

以COREX熔化气化炉物理模型为基础,对高速摄影仪记录的回旋区颗粒运动情况进行分析得到模型观察面上回旋区的颗粒速度场,运用分形方法对回旋区内不规则边界的表面积进行研究。结果表明：不同条件下,回旋区内表面边界的分维数变化不大;回旋区内表面积随着风量的增大而增大,当吹气量由106 m3/h变为122 m3/h时,回旋区表面...     

片状粉末表面特征的表征方法

对不同片状粉末的显微照片进行了分析，选择四个机械表面粗糙度参数：Ra，Rq，Sk和K对不同粉体颗粒的图像进行表面几何特征的描述，根据片状粉末图像的灰度值计算相应的粗糙度数值。并提出用分形的方法进行进一步表面分析，采用DBC算法计算分形盒子维，作为颗粒表面的分形维数。结果表明，计算得到的粗糙度参数中，Ra，Rq的变化趋势与人为观察结果不符。Sk和K的数值与主观观察结果较为吻合，但是对珠光效应比较敏感。表面分形维数的数值最为稳定，且符合观察结果，与主观视觉效果一致，在一定程度上，可有效地反映粉体表面的粗糙程度。从而为片状粉体的制备和应用研究，提供一个较为合理的表面几何特征的表征方法。     

基于随机数结构面分维数估算的改进投影覆盖法

岩石结构面的定量化描述对于理解结构面的力学性质至关重要,投影覆盖分形描述法是结构面定量化表征的主要方法之一.然而,投影覆盖法计算结构面分形维数时存在三角形单元划分的缺陷.从概率分析角度考虑,将随机数应用于三角形单元的划分中,提出了基于随机数估算结构面分维数的投影覆盖法.应用改进投影覆盖法计算了红砂岩结构面的分维数,获得了120个分维值,并将其作为一个分维数样本;然后分析了此样本的分布特征,并将样本均值作为结构面分维数的精准值.实例分析证明,采用改进投影覆盖法所获分维数样本是来自正太分布总体;投影覆盖法计算的分维数几乎是改进投影覆盖法所获结果的极限值;基于随机数进行三角形单元划分更符合实际结构面形貌特征,从而计算的分维数更精准.      

低硅烧结矿孔隙的表面结构和分形维数计算

 通过烧结杯试验制备了不同碱度和不同MgO含量2个系列的低硅烧结矿样品。利用XRD（X射线衍射仪）和TEM（透射电子显微镜）分别对样品的结构和表面形貌进行了表征。随碱度和MgO含量提高,CaFe2O4和Fe3O4含量发生了显著变化;孔隙结构由柱状变为溶蚀网状,更加复杂。利用单重分形软件和表面分形模型分别计算了2个系列样品的表面分形维数([Dss]和[Dsv])。随着碱度和MgO含量提高,表面分形维数增加;利用表面分形模型计算的[Dsv]和[Rsv]（线性相关系数）大于单重分形软件计算的[Dss]和[Rss],表面分形模型可以反映更多细节,且相关性更好。因此可以用表面分形模型替代传统的单重分形软件来表征孔隙结构的复杂性,解决了孔隙表面形貌拍摄的困难和选择区域的局限性。     

高炉焦炭微观气孔结构演变及分形特征研究

摘要：为了研究孔结构对高炉焦炭降解过程的影响,通过溶损 转鼓实验分析了不同溶损焦炭的孔结构分形特征和微观组织结构变化。在此基础上,通过引入考虑分形特征的物料破碎方程,分析了焦炭降解能耗与表面分形维数之间的联系。结果表明：考虑分形特征的功耗方程可以较好地应用于冶金焦炭的降解过程中,焦炭降解能耗与分形维数之间存在明显的相关性,反应气氛会影响焦炭的表面分形维数进而改变焦炭降解的难易程度。     

Fractal Study on Raceway Boundary

  The raceway has been studied extensively both theoretically and experimentally. The raceway boundary is coarse and fragmentary, but all of previous studies are based on Euclidean geometry, which regards the dimension of raceway as an integer. The fractal method of calculating raceway size, which describes boundary with extremely irregular or fragmentary characteristic, is brought forward in physical model. The fractal theory is used to calculate the fractal dimension of raceway boundary and the precise surface area of ellipsoidal raceway boundary. The result shows that the surface area based on fractal is larger than that based on Euclidean. And the surface area increases with the rise of blowing rate.     

铝用石墨质阴极不同焙烧温度下孔隙结构演化

采用图像分析方法研究铝用石墨质阴极在不同焙烧温度下孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔径分布、形状因子、视孔隙比表面积、连通性等参数的变化规律和孔隙复杂度的分形特征.结果表明:随着焙烧温度增加,孔隙率逐渐增大,而视孔隙比表面积、形状因子和连通性呈先减小后增大趋势;石墨质阴极试样不同温度下焙烧生成孔隙均符合分形规律,借助图像分析孔隙结构参数和分形维数可界定不同典型焙烧温度下阴极孔隙结构的演变特征,并据此提出相应的孔隙特征演化模式.      

钢中夹杂物形貌特征的定量描述方法及其与上浮速度的关系

本文依据分形理论分析,举例探讨了不规则形貌夹杂物分形维数及动力直径的计算方法,且通过水模拟实验验证了采用分形维数和动力直径来定量描述不规则形貌凝聚体上浮速度的可靠性及准确度。结果表明：通过对钢中不规则形貌非金属夹杂物的扫描电子显微镜图像和金相图像进行计算机图像处理后,采用单一像素点覆盖和盒维数求斜率法均可精确地求出其分形维数及其相应的动力直径;采用分形维数和动力直径计算的凝聚体上浮速度与实验值基本一致;利用分形维数和动力直径来定量描述不规则形貌夹杂物是准确可行的。     

Effects of Microwave Heating on Pore Fractal Properties of Blast Furnace Sludge

Effects of microwave heating on the pore fractal properties of blast furnace sludge (BFS) and relative mechanism were studied. The results show that the morphology features of iron bearing sinter and coke particles, which arc the main constituents of the BFS, were remarkably changed by microwave heating. The porosity, surface roughness and specific surface area of modified particle surface all increased obviously. Combining with fractal method called Sicrpinski model, the fractal dimensions of sinter, coke and others increased from 2.35, 2. 21 and 2. 58 to 2.65, 2.44 and 2.61 respectively, after modification by microwave heating. The results predicted that the reaction mechanism of microwave heating for BFS is related to two aspects. Different mineral phases existed in BFS particles incline to dissociate each other due to their different microwave absorbability; some recombination or reconstruction of matters or structure leads to structure defects, which have great influences on the surface morphology characteristics and chemical properties. The research indicated that fractal dimension can be used as an effective factor for quantitative analysis of the pore changes in morphology of the sludge. Furthermore, it is helpful for separation and extraction of valuable constituent from BFS.     

冶金多孔介质结构的分形现象

采用计盒维数方法对典型冶金多孔介质－焦炭及焦矿床层的结构进行了分形研究,结果表明所研究的多也南结构存在分形现象,其分形计盒维数为１．６６－１．８１,焦炭多孔介质 计盒维数随焦炭孔隙率的降低而增加。     

低硅烧结矿显微结构的分形

 低硅烧结矿显微结构决定了其宏观冶金性能。而分形理论可以有效的对其复杂的显微结构进行描述并建立显微结构和宏观性能的关系。本文基于烧结矿SEM图像的特点,设计了计算烧结矿分形维数的计算程序FWJS。利用程序,采用周长—面积法,计算了烧结矿二维显微结构中晶界的分形维数。在此基础上获得了不同温度下晶粒晶界的分形维数,同时测定烧结饼的冶金性能,建立了晶界分形维数与其冶金性能的关系,并结合扫描电镜、X射线衍射等实验手段对其数值及相关关系进行了合理解释。     

基于高通量试验原理82B连铸坯组织形貌特征

 凝固组织形貌对铸坯宏观偏析的形成有非常重要的影响,并在一定程度上决定了铸坯后续的加工使用性能。基于高通量试验原理,引入分形维数和无量纲周长对82B帘线钢连铸坯凝固组织形貌特征展开分析。结果表明,对于连铸坯两侧中间区,窄宽度长区域取样方法得到的凝固组织面积率可近似等效为固相率;同时凝固组织整体形貌的分形维数随着固相率的增加而增加,但其无量纲周长呈现相反的趋势,故两者对凝固组织渗透率大小存在相反的影响作用;计算表明,实际铸坯组织的渗透率最小值对应的固相率为0.667。提出了一种基于实际铸坯分析凝固组织形貌特征变化规律的新方法,同时能为连铸末端电磁搅拌与轻压下等偏析控制技术的最佳作用固相率提供参考。     

烧结矿微孔隙的分形特征

烧结矿的孔隙是烧结矿的重要性质之一，但由于烧结矿的多相性和不均匀性，使得孔隙结构的研究极其复杂。为了有效地研究烧结矿的孔隙特征，本文采用了压汞测试法进行孔隙测定，应用分形几何的观点完成资料处理，试图从一个全新的角度来分析材料的烧结机理。研究表明。烧结矿的徽孔隙具有多层次的自相似性，通过孔隙结构分形维数的计算可以建立烧结矿强度和徽孔隙分维的关系，烧结矿的分形特征和烧结过程中孔隙的形成机理有关。     

硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征

为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能,采用质量分数为5%的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法,对11组聚丙烯纤维混凝土（PC）试块、11组聚丙烯纤维锂渣混凝土（PLiC）试块、8根PC大偏心受压柱和8根PLiC大偏心受压柱进行侵蚀试验,得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能。基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征,详细讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系。研究表明,PC和PLiC立方体抗压强度随侵蚀天数先增加后降低,在120 d达到最大;试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征,试块表面裂缝分形维数随侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律,随试块抗压强度的提高而减少;PC及PLiC混凝土大偏心柱极限承载力随侵蚀天数的增加先增加后减少,锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力,构件破坏时表面裂缝分形维数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势;因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一,可为今后对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考。