Al/Ni-YPSZ复合涂层力学性能与分形维数的关系

对Al/Ni-YPSZ功能梯度材料的力学性能与微观组织的关系进行了研究，发现抗弯强度、断裂韧性均与分形维数也呈二项式关系。这样可通过对材料的断口进行定量金相观察，从而计算出分形维数来初步判定材料的性能。     

炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因

论述钢中非金属夹杂物对钢锭质量的影响，分析了非金属夹杂物在冶炼和铸锭过程中产生的原因，提出了控制夹杂物产生的几点行之有效的措施。     

铸件缺陷分析技术讲座：第九讲 夹杂类缺陷

夹杂类缺陷是铸件含有各种金属和非金属夹杂物的总称。非金属夹杂物是存在于铸件中的非金属相,金属夹杂物则是与基体金属颜色显然不同的异型金属块。夹杂物的存在,破坏了合金基体的连续性,造成合金组织不均匀、影响了合金的力学性能和铸造性能等,为提高铸件质量,近年来对减少夹杂物数量的各种途径进行了研究并取得了显著进展。     

40Cr锻件接头连接件缺陷分析

桥梁缆索用配件40Cr锻件接头连接件在调质后发现有开裂现象,经金相分析后发现由于材料中存在非金属夹杂物,在锻造时沿夹杂物形成局部带状组织,在淬火时产生的应力作用下促使裂纹产生并沿夹杂物分布扩展,从而导致工件开裂。     

基于分形理论的磨粒磨损类型

本文在M-R接触分形模型的基础上，根据塑变磨损理论导出了基于分形参数的磨粒磨损模型，建立了磨损率与分形维数之间的关系，综合反映了材料的磨损规律和表面特性。根据该模型可知，当分形维数在某一范围时，磨损率达到最小值。当分形维数一定时，磨损率随尺度系数、磨损概率常数的增大而增大。随材料性能参数的增大而减小；当其余各影响参数保持一定时，磨损率随接触面积的增大而增大。     

广义分形维数在旋转机械故障诊断中的应用研究

运用分形理论，提出广义维数最小二乘法的计算公式，对实测的时域信号进行了广义维数计算，从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数。对故障样本进行功率谱分析、广义维数计算分析，提出谱能量与分形维数的关系，为用分形维数来分析故障的强度提供了依据。运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法，并通过实例诊断、识别故障及其故障程度，说明该方法具有较好的实效性。     

Ⅰ＋Ⅱ型复合型弹塑性断口形貌的分形分析

应用二次电子扫描线法研究了不同Ⅰ＋Ⅱ型复合比下铝合金ＬＹ１２的断口形貌及分形维数，讨论了分形维教与复合比及复合断裂韧度ＪＭＣ的关系。结果表明，①随Ⅱ型分量的增加，裂纹启裂断口形貌逐渐由纯Ⅰ型的等轴韧窝形貌向纯Ⅱ型的物状窝形貌过渡。①复合经ＫⅠ／ＫⅡ与分形维数成反比。③ＬＹ１２合复合比下启裂韧度ＪＭＣ和分形维数满足线性关系。     

基于分形理论的复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹行为研究

含有裂纹的固体从物理角度看实际上是一个非线性耗散系统,可以用分形理论加以描述.疲劳短裂纹的扩展路径可视为分形曲线,裂纹扩展路径的不规则性可用分形维数加以描述.裂纹扩展的分形维数中隐含着诸多的物理因素,如材料微观组织结构、加载条件等.以复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹为研究对象,对20钢进行高温低周疲劳试验,观测试样表面疲劳短裂纹的萌生扩展及合体的演化过程,对试验结果进行分形分析,得到裂纹分形维数随循环过程的演化特征:疲劳短裂纹的萌生扩展行为具有分形特征,分形维数随着疲劳进程的发展而稳定地成比例增加;分形维数不产生缺口依存性,可适用于各种不同应力比的复杂应力状态短裂纹的表征;分形维数可作为把握材料总体损伤状态的参数,为材料短裂纹阶段的寿命预测提供依据.     

基于分形理论的磨粒磨损模型

本文在M-B接触分形模型的基础上,根据塑变磨损理论导出了基于分形参数的磨粒磨损模型,建立了磨损率与分形维数之间的关系,综合反映了材料的磨损规律和表面特性。根据该模型可知,当分形维数在某一范围时,磨损率随分形维数的减小而迅速增大;而在另一范围时,磨损率随分形维数的增大而增大;当分形维数等于1.5时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随尺度系数、磨损概率常数的增大而增大,随材料性能参数的增大而减小;当其余各影响参数保持一定值时,磨损率随接触面积的增大而增大。     

苜蓿草粉对金属材料磨损表面的分形维数计算

基于分形理论和扫描电镜分析,采用差分计数盒法(DBC)计算了苜蓿草粉对金属材料磨损表面的三维分形维数。结果表明:基于DBC法和磨损表面SEM照片计算所得的分形维数,可以表征苜蓿草粉对金属材料磨损表面的形貌特征;相同加工条件下的金属加工表面具有相近的分形维数,但不能通过分形维数区分材料;苜蓿草粉磨损后的磨损表面分形维数与磨损体积损失有着密切的关系,体积磨损量越大,分形维数也越大。     

结构损伤的分形神经网络检测方法

利用神经网络具有强大的非线性并行处理能力以及分形几何方法不依赖于系统的数学模型的特点,将分形维数与神经网络相结合,建立了结构损伤的分形神经网络检测方法。研究结果表明,结构不同状态下的振动信号的分形维数有明显的不同,可以将分形维数作为结构损伤检测的特征量,并用神经网络将结构的不同状态模式识别出来。     

机械加工表面形貌分形特征的计算方法

提出应用小波变换计算表面形貌分形特征参数，基于Weierstrass-Mandelbrot函数（W-M函数）和Majumdar-Bhushan函数（M－B函数）这2种常用于表征和模拟机械加工表面轮廓曲线的标准分形函数，验证了小波变换计算分形维数具有很高的精度。与其它计算表面形貌分形维数的方法进行了比较，结果表明小波变换方法的稳定性和准确性好。应用小波变换计算了不锈钢和铜2种材料的机械加工表面的分形维数。     

不同材料的准分子激光修饰表面形貌的分形表征

采用准分子激光加工方法,在相同的工艺参数下加工了脆性材料（A1203陶瓷）和塑性材料（不锈钢、Q235钢）试件.采用分形理论研究了准分子激光加工的不同材料表面的分形特征,通过结构函数法计算了表面微观形貌的分形维数.结果表明：准分子激光加工的不同材料的表面形貌具有不同的分形特性,在相同的加工条件下A1203陶瓷材料表面的分形维数大于不锈钢、Q235钢等塑性材料表面的分形维数,表明脆性材料和塑性材料具有不同的准分子激光加工属性;准分子激光加工表面的分形维数随着激光扫描速度的增大而减小,随放大器电压和脉冲频率的增大而增大,表明可以通过改变加工参数得到不同的分形维数表面.     

Fractal characteristics and microstructure evolution of magnetron sputtering Cu thin films

How to describe surface morphology characteristic and microstructure evolution are the hottest researches of current thin film researches.But in traditional characterization of surface morphology,the roughness parameters are scale related.And the microstructure evolution of thin film during post-treatment is usually not considered in detail.To give a better understanding of the roughness of thin films topography,fractal method is carried out.In addition,microstructure evolution of thin films is analyzed based on the crystallography and energy theory.Cu thin films are deposited on Si(100) substrates by magnetron sputtering,and then annealed at different temperatures.Surface topography is characterized by atomic force microscope(AFM).Triangular prism surface area(TPSA) algorithm is used to calculate the fractal dimension of the AFM images.Apparent scale effect exists between the surface morphology roughness and film thickness.Relationship between the fractal dimension and roughness is analyzed by linear regression method and linear relationship exists between fractal dimension and surface roughness root mean square(RMS).Fractal dimension can be characterized as a scale independence parameter to represent the complex degree and roughness level of surface.With the increase of annealing temperature,surface roughness and fractal dimension decrease.But when the annealing temperature exceeds the recrystallization temperature,due to the agglomeration and coalescence of Cu grain,surface roughness and fractal dimension increase.Scale effect and changing regularity of grain growth and shape evolution for different film thickness under different annealing temperatures are analyzed.Based on minimum total free energy,regularity of grain growth and changing is proposed.The proposed research has some theory significance and applicative value of Cu interconnect process and development of MEMS.     

基于小波包和分形盒维数的滚动轴承故障诊断

为诊断滚动轴承不同部件产生的故障,针对轴承故障信号具有非线性、非平稳振动的特点,运用小波包和分形理论,定量计算了滚动轴承不同部件故障信号及小波包重构信号的盒维数。实验结果表明,滚动轴承不同的故障类型具有不同的盒维数。正常滚动轴承盒维数最大,依次为滚珠故障盒维数、内环故障盒维数,外环故障盒维数最小。分形盒维数能定量地识别滚动轴承不同部件的故障,提高滚动轴承故障诊断的准确率,为滚动轴承智能故障诊断提供可靠依据。     

冲击磨损痕迹的量化分析研究

对4种枪支发射的弹壳进行图像采集,经观察发现冲击磨损痕迹周边均为锯齿状不规则形态,表明其是非线性的且具有分形特征;应用分形理论的周长-面积公式和最小二乘法原理,对所采集的4种枪支的冲击磨损痕迹图像进行分析计算的结果表明,枪种不同,所配用击针头的形状、尺寸不同,冲击磨损痕迹图像的分形维数值也不同,因此可以用分形维数来描述弹壳上不同枪支的冲击磨损痕迹特征,从而为冲击磨损痕迹的量化检验作出初步的探索。     

基于特征参数的旋转机械智能故障诊断方法

为了对轴心轨迹进行特征提取和自动识别,使用了分形维数中的盒维数、信息维数、关联维数3个参量来描述轴心轨迹的分形特征;还引入紧密度和丰度两个量,从几何方面对轴心轨迹进行分析;最后,采用神经网络技术对3种状态下的轴心轨迹进行分类识别。试验结果表明,通过对轴心轨迹的分形特征和几何特征联合对转子的运行状态进行评定,有良好的区分度。     

金属垫片泄漏模型理论研究

依据分形几何理论,结合不可压缩粘性流体层流流动理论,建立基于分形参数的金属垫片泄漏模型,该模型揭示了泄漏率与密封表面形貌之间的关系。研究表明,密封表面分形维数D越大,螺栓-法兰-金属垫片密封系统越不易发生泄漏,这对于法兰和金属垫片密封表面的加工具有重要指导意义。