漂珠低密度水泥石的孔体积分形维数及其与孔结构和力学性能的关系

运用压汞法测试漂珠低密度水泥石孔结构参数、Menger海绵模型计算其孔体积分形维数,分析评价了漂珠低密度水泥石的孔结构分形特征,探讨了孔体积分形维数与孔隙率、孔比表面积、中值孔径及力学性能的关系。研究表明,低密度水泥石孔结构具有明显的分形特性,孔体积分形维数在3.25~3.69;孔体积分形维数越大,其孔隙度、孔比表面积、中值孔径越大,而抗压强度、抗拉强度越小。孔体积分形维数不仅在描述孔隙空间结构时更加具体,同时在一定程度上反映了材料宏观性能的相对优劣。     

SiC颗粒增强铝基复合材料切削表面分形维数及其与抗磨损性能的关系

做为一种耐磨性能很好的材料 ,SiC颗粒增强铝基复合材料切削加工表面具有分形特征。实际研究表明SiC颗粒增强铝基复合材料切削加工表面分形维数与抗磨损性能有密切关系 ,本文还分析了表面分形维数越大其抗磨损性能越强的机理。     

捻绳的分形维数对其拉伸性能的影响

分形结构维数是描述无序系统多级自相似结构特征的有效方式,并可以将捻绳的结构与其力学性质联系起来。通过观察捻绳的堆砌方式,并绘制了均等面积和圆形化的捻绳理论截面图,并求得了对应的分形维数;用WDW-20电子微机控制万能材料试验机测试了几种不同直径的丙纶、涤纶捻绳的拉伸性能。由此讨论了捻绳的断裂强度、初始模量、断裂伸长率和断裂比功与试样的整体分形维数的关系。结果表明,捻绳的整体分形维数与其断裂强度和初始模量呈线性负相关,而与断裂伸长率呈正相关关系。丙纶捻绳的整体分形维数与其断裂比功呈线性负相关,而涤纶捻绳的整体分形维数与其断裂比功呈线性正相关。     

花岗石抛光表面的粗糙度、分形维数及其关系研究

对两种典型的不同晶粒度的花岗石抛光表面的分形特性和粗糙度特性进行了研究，分析了花岗石抛光表面的分形维数、粗糙度与金刚石磨盘目数的关系，同时也对组成花岗石的重要成分的分形特性及粗糙度做了分析。研究了花岗石抛光表面粗糙度与分形维数的相互关系，并对两者作为花岗石表面质量评价指标的适用性进行了讨论。     

SiC颗粒增强铝基复合材料切削表面分形维数及其与抗磨损性能的关系

做为一种耐磨性能很好的材料，SiC颗粒增强铝基复合材料切削加工表面具有分形特征，实际研究表明SiC颗粒增强铝基复合材料切削加工表面分形数与抗磨损性能有密切关系，本文还分析了表面分形维数越大其抗磨损性能越强的机理。     

芳纶纤维/浆粕表面能及其复合纸性能

测定了几种间位芳纶短纤维、芳纶纯浆粕及其复合纸的表面接触角,结合倒数平均调和方程计算了芳纶纤维及复合纸的表面能。通过芳纶纸中纤维与浆粕界面张力及粘附功的计算,分析芳纶纤维及浆粕的表面能与其复合纸性能的关系。结果表明:采用水和乙二醇作为接触角测试液体时,芳纶纤维及浆粕的表面能为35～45 mJ·m-2。其中,芳纶短纤维表面能稍高于芳纶浆粕,芳纶短纤维及浆粕的极性分量大于色散分量,表面能越高越利于增强表面可润湿性,粘附功越大。热压导致芳纶复合纸表面能下降,相对于Nomex纸,自制芳纶复合纸的表面能降低得更明显。芳纶短纤维与浆粕的色散分量和极性分量越匹配,表面能之差及界面张力越小,则芳纶复合纸中纤维之间的粘接力越强,抗张指数也越高。      

随机结构粗糙表面的湿润性研究

依据荷叶表面具有的不规则自相似微纳双重结构,引入分形几何学构造类似荷叶的随机分形结构,建立相应的Cassie、Wenzel模型接触角方程,分析随机分形结构的分形维数和结构参数对其润湿性的影响。结果表明:分形结构表面的分形维数越大,结构越致密,接触角越大;分形结构中微/纳尺度参数之比越大,接触角也越大。然而,随机结构即使分形维数趋于最大的3.0,Wenzel模型表观接触角也不能达到超疏水的150°,Cassie模型最大表现接触角大于150°;更适合用于制备超疏水表面。     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。     

掺珍珠岩水泥石孔分形维数及其与孔结构、强度的关系

通过压汞法测试不同龄期掺0-40%珍珠岩掺合料水泥石的孔结构参数,利用分形理论的相关知识研究这些水化物的孔体积分形特征,计算它们的孔分形维数D=3.3～3.5,分析并探讨该水泥石孔分形维数与孔结构参数、抗压强度之间的关系.结果表明水泥石孔分形维数与孔隙率、孔径、孔表面积有密切的关系,随着孔分形维数增大,孔隙率提高,孔径扩大、孔表面积增大,孔结构就越劣化,对应的材料抗压强度下降.因此孔体积分形维数可用于综合评定材料的孔结构特性.     

微孔聚丙烯的分形特征

泡孔结构具有分形特征,可以用分形维数来描述其形态复杂性。文中应用MATLAB编写的数盒子算法,计算了应用超临界二氧化碳作为发泡剂间歇发泡制备的微孔聚丙烯的盒维数,并讨论了二值化阈值对分形维数的影响。结果表明,聚丙烯微孔结构具有典型的分形特征,分形维数与微孔聚丙烯的泡孔密度有关,在一定阈值下,分形维数随着泡孔密度的增加而增加。分形维数是发泡聚丙烯微孔结构的几何特性之一,体现了聚丙烯在特定条件下的发泡能力。     

孔径分布对多孔镍孔体积分形维数的影响

用压汞法对用粉末冶金法制备的多孔镍试件进行了测试,得到了多孔镍试件的孔隙率及孔径分布曲线,并以Menger海绵体模型为基础,根据压汞实验数据确定了多孔镍试件的孔体积分形维数,发现多孔镍的孔隙结构具有明显的分形特征,分形维数在2.8～3.0之间.孔径分布范围越宽、平均孔径越大,孔体积分形维数越大.多孔镍的孔体积分形维数在一定程度上反映了多孔镍孔隙结构的均匀性及填充能力.     

3000吨芳纶纸示范线建成

<正>近日,由株洲时代新材料科技股份有限公司牵头承担的国家重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化专项——"纸基轻质结构减重材料制备技术"项目,顺利通过科技部中期检查。纸基轻质结构减重材料,是航空、航天、轨道交通领域最重要的减重材料之一,属于国家战略物资。时代新材主要负责开展高性能纸基复合材料制备及应用示范,以及高性能芳纶蜂窝复合材料的工程化应用、测试评价及推广。     

内部氢对奥氏体不锈钢拉伸断口分形维数的影响

采用热充氢方法研究了1Cr18Ni9Ti、21Cr6Ni9Mn、Fe31Cr14Ni奥氏体不锈钢的氢脆性能。采用垂直截面法测量了不同热充氢时间拉伸试样的断口分形维数,分析了材料氢脆性能与分形维数的相关性。研究表明:随着充氢时间的延长,3种材料内部氢含量增加、断面收缩率降低、氢致塑性损减增加。反映在断口分形维数上,表现为断口分形维数随充氢时间的延长而降低,且断口分形维数与其断面收缩率呈线性相关。断口分形维数能够描述氢对材料性能的影响。     

分形理论在定向凝固固—液界面中的应用

本文叙述了分形理论中镍基高温合金定向凝固固－液界面研究中的应用。从分形的基本理论出发，论证了定向凝固固－液界面是一种不规则的分形结构，并用分形维数的新方法定量地描述了固－液界面和生长形态，给出了界面分形维数与凝固速率之间的关系。发现随着凝固速率的增加，固－液界面的分形维数呈指数规律增加，而且，从热力学角度对分形维数不仅仅是单纯描述不规则图形的几何参量，而是对一个依赖于凝固参数而变化的态函数做了较为     

陶瓷刀具材料断口形貌及裂纹扩展的分形特征

通过热压烧结工艺,制备了一种高性能的Si3N4基陶瓷刀具材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对材料物相组成、微观形貌及裂纹扩展路径进行了分析。借助图像处理技术和分形理论,计算了断口形貌及裂纹扩展路径的分形维数,并揭示材料断裂机制。研究表明,Si3N4基陶瓷刀具材料表现为穿晶/沿晶的混合断裂模式,其裂纹扩展方式主要是偏转和桥联,断口形貌及裂纹扩展均具有明显的分形特征。当材料断口形貌越粗糙,裂纹扩展路线越不规则,分形维数值增大,表明断口微观结构的粗糙程度、裂纹扩展路线的不规则程度可用分形维数来刻画。     

纸基摩擦材料纤维、树脂含量和孔隙率对压缩回弹性能的影响

纸基摩擦材料属多孔材料，其摩擦磨损性能与压缩回弹性能密切相关。研究了纸基摩擦材料纤维的含量及类型、树脂的含量，以及材料的孔隙率对其压缩回弹性能的影响。结果表明，材料配方及孔隙率会显著改变材料的压缩率和回弹率。纤维和树脂含量的增加都会造成纸基摩擦材料压缩率的降低和回弹率的升高。其中，树脂含量对材料压缩率的影响较大，纤维含量对材料回弹率的影响较大。加入混杂纤维的材料比较单纯采用芳纶纤维浆粕的材料具有更低的压缩率和更高的回弹率，其中混杂有纸浆纤维的材料压缩回弹性能最好。纸基材料的孔隙率越大，材料压缩率越大，回弹率越低。     

基于时频域分形维数差的声品质评价新方法

基于声音信号在时频域分布规律,借用分形理论,提出一种新的客观声品质评价指标——时频域分形维数差(DFDTF)。它结合了声音信号在时域及频域的特性,利用时域和频域分形维数之差对声品质进行评价,能综合反应声音信号跌宕起伏的程度,时频域分形维数差越小,声音信号的声品质越高。利用分形维数差对7种不同类型的典型声音信号进行声品质评价,结果表明,7类声音信号的时频域分形维数差有明显差异,该评价结果与人的主观感受非常一致,可利用它进行声音信号分类;同时,该结果和传统的客观声品质评价参数(尖锐度、粗糙度和波动度)的结果比较一致,能恰如其分反应声音信号的声品质。时频域分形维数差作为一种新的声品质评价方法,具有比传统声品质评价参数更简单的计算过程,且能以单一参数较为综合的反应声音信号的声品质;同时,该方法将分形理论引入到声品质研究当中,为后续研究提供了一种新的思路和方法。     

无机多孔材料保水性能与其粒度分布分形维数关系的研究

为研究无机多孔材料保水性能与其粒度分布分形特征之间的关系,以4种无机多孔材料为研究对象.采用高温保水法测量了无机多孔材料的保水性能,并运用数字显微系统测定了其粒度分形维数.结果表明,多孔材料的粒度分布分形维数值介于1.1278～2.0523之间,且分形拟合曲线相关系数大于0.99,强的相关性说明多孔材料的粒度分布具有显著的分形特征,多孔材料的保水性能与其粒度分布分形维教呈负相关关系.     

分形理论在定向凝固固－液界面研究中的应用

本文叙述了分形理论中镍基高温合金定向凝固固－液界面研究中的应用。从分形的基本理论出发，论证了定向凝固固－液界面是一种不规则的分形结构，并用分形维数的新方法定量地描述了固－液界面的生长形态，给出了界面分形维数与凝固速率之间的关系。发现随着凝固速率的增加，固－液界面的分形维数呈指数规律增加。而且，从热力学角度对分形维数不仅仅是单纯描述不规则图形的几何参量，而是对一个依赖于凝固参数而变化的态函数做了较为深入的讨论。     

矿渣微粉的多度域分形研究

以4种不同的矿渣微粉为研究对象,应用分形理论研究矿渣微粉的粒度分布、颗粒外形轮廓和化学成分等3个度域上的分形特征。结果表明,矿渣粉体在不同度域上都呈现良好的自相似性,具有多度域分形特征;随着矿渣粉粒度的减小,其分形维数相应增大,分形维数在2~3之间,矿渣微粉单个颗粒的分形维数约为1.01;矿渣化学组成中主要成分的阳离子场强与其相应的累积分布具有自相似性,分形维数越大,矿渣的质量越好。