基于分形理论的黄河内蒙古段河势演变特征及其与凌汛灾害关联研究

寒区河道凌汛灾害河势“弯道效应”的量化评估十分重要。基于分形理论提出河道横断面-纵剖面-平面多维度河势分形维数计算方法及其物理机制，并探讨黄河内蒙古段不同维度河势演变分形特征及其与凌汛灾害的关联关系。结果表明，黄河内蒙古段不同维度河势均具有多尺度自相似分形特征，且具有多年记忆周期的长程相关性；冰坝（严重性冰塞）发生频次与河道主槽弯曲分形维数呈正相关指数型函数关系，与河相系数、深泓点高程和河段平均底坡分形维数负相关，与水深-面积分形维数正相关，总体表明冰坝灾害更易发生于主槽偏移摆动大、蜿蜒曲折、河湾发育程度高的宽浅型弯曲河道，研究成果可为凌汛期冰塞冰坝灾害易发河段诊断及预测提供重要理论依据。     

动载作用下铁矿石能量耗散规律及破坏特征试验研究

为研究攀枝花铁矿开采境界内铁矿石的动力学性能,利用动静组合分离式霍普金森杆实验系统,开展 4 种典型铁矿石的动态单轴压缩试验。 以动态强度、能量耗散、碎屑分布为切入点,分析 4 种矿石的动力学响应特征。 试验结果表明:4 种铁矿石的动态强度均具有明显的率效应,随冲击速率的增加而增大;所研究冲击速率范围内,中低 品位铁矿石的动态强度显著大于高品位铁矿石和表外矿的强度;随着冲击速率的增加,单位体积耗散能随之增大,且 单位体积耗散能的增加幅度与铁矿石的品位相关;基于分形理论分析 4 种铁矿石破坏后碎屑块度的分形维数,发现碎 屑块度的分形维数随冲击速率增大而增加;最后,分析了单位体积耗散能与分形维数的关系,发现二者呈现非线性正 相关关系。     

3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

基于分形插值的改进趋势面拟合法在地面沉降中的应用

针对区域地面沉降监测点数量有限、分布不均的情况,一般采用空间插值的手段建立表面拟合模型来解决。基于分形插值,采用随机选择迭代函数的思想对传统的趋势面拟合法作出改进,改进后拟合优度系数提高0.03,达到0.995,且改进前后的拟合结果符合显著性检验的要求。实验结果表明:改进前后趋势面拟合法拟合结果满足地面沉降监测的精度要求,改进后方法的拟合优度更高,对现实地面沉降量变化的描绘更加真实,可为沉降灾害评价工作提供更准确的依据。     

基于分形插值的城市降雨时间序列精细化估算

基于分形原理对济宁市降雨时间序列进行精细化插值,对降雨数据的分形特征进行分析,通过MATLAB软件计算降雨分形插值,最终将分形插值与传统插值进行对比;所得结果可满足当前中小型城市的城市雨洪建模的降雨数据需求。     

重介质旋流器分选效果与入选原煤粒度组成的关系研究

介绍了分形维数的概念,采用分形维数表征原煤的粒度组成,实例研究表明,重介质旋流器分选效果与原煤粒度组成即分形维数之间存在着明显的线性关系,粒度组成越细,分形维数越大,分选效果越差,可能偏差越大。     

构造煤孔隙压缩性研究

利用分形理论和压汞实验中进汞量与进汞压力的双对数曲线,得出计算孔隙压缩系数的各种参数,最后求得构造煤的孔隙压缩系数βp随压力变化的数值;结果表明,构造煤的孔隙压缩系数随着煤样构造变形强度的增加而减小,即低的变形强度对应于高的压缩系数。     

聚乙烯催化剂表面分形和多重分形特征

应用分形和多重分形理论研究了负载型聚乙烯催化剂(简称催化剂)表面形态。提出一种图片处理和计算过程更加完备的基于扫描电子显微镜照片的分形维数和多重分形谱计算程序,对4种催化剂进行分析计算。探讨了分形维数、多重分形谱相关参数与催化剂表面形态及与聚合活性的对应关系。实验结果表明,催化剂表面形态的复杂程度可以用表面分形维数来表征,聚合活性高的催化剂表面形态更加复杂,有更大的比表面积,对应的分形维数值也越大。催化剂表面分形维数的变化程度可以用多重分形谱来表征,聚合活性高的催化剂表面分形维数的跨度和分散程度更高。提出的分形维数和多重分形谱计算程序为催化剂的评定与设计提供了一种实用的手段。