分形表面三维形貌Areal参数表征研究

以WM分形函数模拟机械加工表面,采用最小二乘平面作为基准平面,对三维表面形貌Areal表征参数(14+3)体系进行全面分析,包括幅度参数、空间参数、综合参数、功能参数等4类形貌参数,并分析三维表面分形维数与表面形貌表征参数的相关关系,以此探究表面形貌参数对表面功能的影响。研究结果表明:三维WM分形表面近似于高斯表面,服从高斯分布;WM分形表面的分形维数与三维表面形貌参数之间存在一定关系,幅度参数和综合参数与分形维数呈现标准的线性分布,这2类参数与表面功能存在密切关系;而空间参数和功能参数随分形维数的增大变化不大,对表面功能的影响并不明显。     

微细电火花线切割表面三维粗糙度的结构性参数

针对微细电火花线切割加工(MWEDM)表面各向同性的三维微观形貌结构特征,引入圆形度和二阶中心矩的表征算法,更准确地描述MWEDM表面纹理的复杂程度,简化了计算过程;用高斯曲率取代平均曲率表征表面的凹凸特征,使计算不受测量方向的限制,提高了计算准确性和精度;用分水岭算法分割表面几何要素,实现表面凸峰的准确计数,精简了表征参数。经过改进之后的三维粗糙度的结构性参数,对于评定各向同性的MWEDM表面,参数更加简化,表征更加准确。     

Cu基低碳醇合成催化剂表面分形维数与催化性能

用分形几何描述催化剂的表面形貌，用盒子维模型测定了不同制备方法和载体所制备的催化剂表面分形维数，分形维数Ｄ被看作是催化剂形貌的表征参数。结果表明，催化剂表面形态具有自相似性，催化剂表面分形维数介于２．５７至２．６７之间，尖晶石载体对催化剂表面分形维数影响最大，制备方法也影响催化剂表面分形组成，相同组成的催化剂表面分形维数增大，催化剂的ＣＯ转化率提高。     

分形几何及其在磁盘表面形貌分析中的应用

以硬盘表面形貌分析为例 ,分别介绍了使用功率谱和结构函数获取分形参数的方法 ,并对测量尺度的取值范围作了探讨。实验结果表明 ,分形维数能很好地表征表面轮廓 ,可为进一步的接触分析提供更合理的几何模型     

准分子激光加工与研磨加工Al2O3陶瓷表面形貌的比较

采用了准分子激光和研磨两种不同的加工方法,在微构件常用的Al2O3陶瓷材料表面构建表面微观形貌.通过表面轮廓仪测量加工试件表面形貌,采用自行研制的表面形貌参数表征系统进行表面形貌统计参数计算.分析不同加工方法对同一种材料表面形貌的影响,采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值Ra、轮廓高度均方根值Rq、坡度均方根值.Zq对表面形貌进行评价.结果表明,准分子激光加工表面的Ra、Rq和.Zq值均比研磨加工表面小.分析可得,准分子激光加工与传统研磨加工方法相比,能够获得较高要求的表面形貌,为微机械的设计提供重要参考依据.     

机械密封摩擦副端面形貌的分形特性

介绍了表征粗糙表面形貌分形特征的Weierstrass-Mandelbrot函数式,分析了判断粗糙表面形貌分形特性的功率谱法和结构函数法.采用AF-LI型触针式表面轮廓测量仪测量了GY70型机械密封摩擦副端面的径向及周向轮廓曲线.利用结构函数法分析了端面轮廓的分形特性,通过计算得出动环端面径向和周向分形维数分别为1.293,1.291,静环端面径向和周向分形维数分别为1.288,1.283.研究结果表明,GY70型机械密封摩擦副动、静环端面轮廓均具有统计自仿射分形特性且各向同性.     

巷道摩擦风阻粗糙表面分形表征及计算方法

为满足智能通风快速准确获得巷道摩擦风阻的需求,基于摩擦风阻公式中粗糙度的重要性,采用分形理论对三维粗糙表面进行表征,提出了一种基于分形维数描述巷道表面粗糙程度并计算摩擦风阻的方法.建立了分形表征巷道三维粗糙表面的摩擦风阻计算模型,采用尼古拉茨实验对模型参数进行推导并验证模型,通过开滦实验巷道三维激光扫描数据计算巷道表面分形维数,并用新摩擦风阻计算方法与现场阻力测定结果对比评价模型,认为基于分形理论的摩擦风阻计算方法具有可靠性,能够很好地表征巷道三维粗糙表面特征对摩擦风阻的影响.研究结果表明:尼古拉茨实验数据应用新摩擦风阻计算方法与传统阿特金森摩擦风阻计算结果对比,平均相对误差为6.874%;开滦实验巷道应用新摩擦风阻公式计算方法与通风阻力测定结果对比,相对误差为6.667%.综合评价分析认为,新摩擦风阻公式可以很好的体现三维粗糙表面对摩擦风阻的影响,结合三维激光扫描技术可以快速准确的获取巷道摩擦风阻,为智能通风参数测量关键技术和理论发展提供参考.     

粗糙表面的分形参数表征

为客观、真实地描述粗糙表面的轮廓 ,应用分形几何的观点 ,提出一种新的表征参数 -分形参数 ,并将其和传统的表征参数进行了比较 ,可看出该参数能更好地描述粗糙表面     

沥青混凝土中粗集料形貌特征分析

为分析沥青混凝土中粗集料形貌特征,了解其对沥青混合料性能的影响.利用工业CT对不同级配沥青混凝土断面进行扫描,用图像处理技术和统计学方法从扫描图像中获取粗集料的形貌参数,分析粗集料级配对形貌参数的影响.结果表明:CT扫描结合图像处理技术可准确获取沥青混凝土中粗集料形貌参数;粗集料颗粒的纵横比AR_1和AR_2和棱角性的累积分布概率服从三参数威博尔分布;轮廓分形维数、纵/横向趋向参数、纵向偏角均值以及面积参数对粗集料级配的变化表现敏感;而纵/横向趋向参数、纵向偏角均值、轮廓分形维数、棱角性和面积参数,能够显著表征4.75 mm粒径集料的通过率变化.     

超声电机定、转子接触微观力学模型

针对现有超声电机定、转子的接触模型未考虑表面粗糙度的影响,因而不能反映定、转子的实际接触状态这一问题,以定、转子接触的微观力学特性为研究对象,依据分形几何表征摩擦层表面的表面形貌,并通过实验确定了由摩擦材料构成的半球体的相对变形、相对接触面积和相对压力之间的函数关系.建立了考虑表面粗糙度影响的定、转子接触微观力学模型;基于力学模型计算实际接触点数、实际接触面积与总的预压力之间关系.研究结果表明,摩擦层的变形量、接触面积和相对压力之间的呈非线性关系,实际接触面积在名义接触面积的三分之一之内.     

结合分形理论的水泥絮凝研究

目的对水泥絮凝进行定量化研究,找出其微观结构与宏观性质的联系.方法用“激光颗粒分布测量仪”测试了不同水泥絮凝颗粒的粒度分布,分析了各絮凝颗粒的分形特征,探讨了分形维数与水泥比表面积、净浆流动度的关系.结果水泥絮凝颗粒的粒度分布具有很好的自相似性,属于典型的无规三维分形体;且分形维数越大,比表面积越大,水泥净浆流动度越小.结论用分形维数对抽象的水泥絮凝粒度分布进行定量描述是可行的,从分形维数可以推断出比表面积和净浆流动度等宏观性质的变化趋势.     

无磨料低温抛光件表面分形特性

利用HL Ⅱ型微机控制原子力显微镜(AFM)系统对无磨料低温抛光件表面的轮廓曲线进行了测量。基于分形理论,分析和讨论了不同工艺参数对表面分形维数D和轮廓算术平均偏差Ra的影响。研究结果表明:D与Ra反映了表面质量的不同方面,它们之间有一定的对应关系,但并不是线性的;对于同样的加工方法,硬质合金材料的D值比铝合金材料的D值大;分形维数可以揭示超光滑表面的表层质量。     

岩体分形裂隙网络系统中水流动研究进展

以分形几何理论和岩体裂隙系统统计地质资料为基础,建立描述岩体裂隙网络系统几何特性的分形模型.考虑到裂隙长度、开度、位置和间距等几何参量的分形特性,建立基于Monte-Carlo模拟的岩体的裂隙网络系统模型随机生成方法.回顾了岩体裂隙网络系统几何参数的分形分布模型以及离散分形裂隙网络系统建模方法、单个裂隙以及裂隙系统水流动数值模拟方法和裂隙系统等效渗透系数估计方法.对岩体裂隙网络系统的分形几何结构进行研究,使得裂隙网络几何模型真实反映岩体裂隙的结构特征、水流动和溶质传输数值模拟模型更接近岩土工程实际原型、预测结果更加准确,在物理本质上揭示分形裂隙岩体水流动和溶质传输机理.     

分形插值曲面及其维数定理

叙述了分形插值曲面的原理,导出了分形插值曲面的计算公式,给出了分形插值曲面的维数估计式;运用分形插值曲面的原理,应用实际数据进行了分形插值曲面的实例研究．     

动态海面的分形模拟及其电磁散射

文中从海面的功率谱出发,建立了海面的Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ分形函数模型;导出了此模型在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ散射模式下散射系数的闭合解析表达式;利用该表达式用计算机模拟计算了粗糙海面的电磁散射回波,并用数盒子法提取了其分维数,得到了散射波的分维数与海面参数,雷达系统参数之间的定量关系。     

准分子激光加工陶瓷表面形貌的分形特性

根据用Talysurf表面轮廓仪测量准分子激光加工Al2O3陶瓷表面轮廓的数据，用结构函数分析了准分子激光加工陶瓷表面，采用功率谱法计算了准分子激光加工陶瓷表面轮廓的分形维数，并把计算所得的分形维数与其轮廓高度的算术平均值和均方根值进行了比较，得出它们之间为非线关系，并拟合出它们的关系式。     

Matlab分形植物模拟

研究了利用Matlab软件,采用L系统与迭代函数系统（IFS）分形绘制方法,通过数学实验的形式绘制分形植物,模拟的分形植物细节丰富,形态生动逼真,体现了分形学在描述自然景物的独特优势。     

Numerical simulation of bistatic scattering from fractal rough surface in the finite element method

By using the Monte Carlo method and numerical finite element approach, bistatic scattering from the fractal and Gaussian rough surfaces is studied. The difference between these two surfaces and their functional dependence on the surface parameters are discussed. Angular variation of bistatic scattering from the fractal surface is very significant, even for fairly smooth surface, whilst scattering from the Gaussian rough surface tends to the specular reflection. The slope of angular variation is linearly related with the fractal dimension. If an electrically-large target is placed over the rough surface, the fractal dimension inverted from bistatic scattering would be reduced. As the surfaces become very rough, scattering from different fractal and Gaussian surfaces would be not identified.