水泥断口表面形貌的分形维数定量表征研究

利用分形几何学理论定量表征了几种水泥断口表面的微观形貌特征,并且考察了断口表面分形维数与其抗压强度的关系.结果表明,水泥断口的表面分形维数介于2～3之间,且线性回归分析的相关系数均大于0.98,强的相关性表明实验所选用的水泥断口具有明显的分形特征;水泥的抗压强度与其断口表面分形维数值呈正相关关系.     

STM研究光盘材料结构转变前后表面形貌的分形维数

采用ＳＴＭ在纳米尺度上对光盘材料结构转变前后表面微观形貌进行了研究，ＳＴＭ结合图象处理和傅利叶分析法可以较好地用于研究薄膜表面形貌的分形特征，用电子束蒸发制备的无定形态记录介质薄膜表面形貌在纳米尺度上呈现出分形特征，经加热晶化后介质薄膜发生结构转变，表面形貌的分形维数增加。     

混凝土硫酸腐蚀表面形貌的分形维数表征

进行了混凝土的试验室硫酸加速腐蚀试验,运用三维激光扫描技术对6个不同腐蚀时间的混凝土表面形貌进行了数据采集,获得了每个试件表面上大量测点的三维坐标,采用立方体覆盖法编程计算了混凝土腐蚀表面的分形维数,并得到了分形维数与腐蚀时间、质量损失百分率、腐蚀深度之间的关系。结果表明,混凝土硫酸腐蚀后,其表面形貌具有分形特征,分形维数D可以作为混凝土硫酸腐蚀程度的一种评价指标,分形维数D与腐蚀时间t呈正相关,能用幂函数模型表示为D=1.954×t0.0228。混凝土试件的质量损失百分率ω和腐蚀深度h与其腐蚀表面形貌的分形维数D呈正相关,能分别用幂函数模型表示为ω=5.932×10-19×D57.333,h=5.045×10-20×D58.634,且可以用分形维数D通过这两个模型推断质量损失百分率ω和腐蚀深度h。     

矿用钢丝的表面腐蚀形貌及分形研究

钢丝绳中钢丝锈蚀是造成矿用提升钢丝绳失效的主要形式之一,以矿用钢丝为研究对象,在模拟矿井淋水的碱性腐蚀介质下开展长时间的腐蚀试验,观察腐蚀形貌并探讨钢丝的腐蚀规律,基于分形理论计算腐蚀形貌的分形维数。结果表明,分形维数值可以描述钢丝腐蚀过程中表面形貌的复杂程度;腐蚀表面与分形维数密切相关,腐蚀越严重,表面形貌越复杂,分形维数越大;浸泡初期以点蚀为主,失重速率变化较快,分形维数先升高达到一个峰值随后减小;浸泡后期以均匀腐蚀为主,失重速率变化趋于平缓,分形维数逐渐增大。     

金属腐蚀形貌的分形表征

利用扫描电子显微镜(SEM)得到铝合金表面腐蚀损伤微观形貌,借助于数字图像处理技术对其进行二值化处理,并利用小岛法研究二值图像的分形维数,得到分形维数随腐蚀损伤的变化趋势。结果表明:二值化过程中灰度阈值与分形维数间的函数关系与弹塑性材料的拉伸曲线具有类比性。提出了从分形角度上表征腐蚀损伤特征,所得的结果具有一定的工程价值。     

基于分形维数的CFRP切削加工表面三维形貌评定方法

提出了基于表面灰度图像的分形维数来表征碳纤维复合材料(CFRP)加工表面形貌的方法,并进行了试验验证.结果表明,在计算尺度范围内,采用分形维数来表征CFRP加工表面形貌是可行的,切削加工表面的形貌和其分形维数密切相关,表面越粗糙,分形维数值越大;同表面粗糙度常规表征方法相比,分形维数更能全面客观描述表面的整体形貌特征.该方法只须加工表面灰度图像,数据处理速度快,有较好的实用价值.     

基于区域分形的热镀锌板腐蚀形貌研究

发生腐蚀的热镀锌板表面形貌具有分形特征,不同分形维数可以反映其不同的腐蚀程度.针对热镀锌板非均匀腐蚀界面提出了区域分形的概念,给出了区域分形维数的计算方法,对三种典型腐蚀程度的热镀锌板腐蚀形貌进行区域分形分析,并将区域分形维数数值与整体分形维数数值进行了比较.结果表明,上述方法可以较好地描述不同腐蚀程度下热镀锌板腐蚀界面的非均匀形貌特征.     

功能梯度材料表面分形维数的研究

研究了等离子喷涂工艺制备的ZrO2/NiCrAl系功能梯度材料,测量了其水平面与垂直面的分形维数。结果表明,随着NiCrAl含量的升高,分形维数呈曲线变化,分形维数与抗弯强度具有较好的对应关系;在NiCrAl含量为30％附近存在渗流区域,抗弯强度值出现突变。对该材料的研究,初步建立了分形维数与宏观性能之间的关系。     

铝合金的中性盐雾腐蚀行为

为了更好地建立铝合金耐蚀性能评价体系,采用中性盐雾试验对纯铝及4类铝合金的耐蚀性进行了考察,观察了不同腐蚀时间下各试样的宏观腐蚀形貌,并结合扫描电镜(SEM)及能量色谱仪(EDS)对5类试样的微观腐蚀形貌、腐蚀产物的元素分布进行了分析研究,比较了5类试样不同试验时间下的平均腐蚀失重.结果 表明:试样表面变色是铝合金开始腐蚀的一个特征,疏松白色腐蚀物及凝胶状腐蚀物是铝合金局部腐蚀严重的体现,铜元素的加入极大地影响了铝合金的耐蚀性.     

金属腐蚀形貌的分形特性研究综述

介绍了分形理论及其特点,简要论述了自相似分形分维和多重分形谱分析方法,对它们在整体腐蚀形貌、点蚀形貌、应力腐蚀、腐蚀机理等方面的应用进行了阐述,比较了两种分形方法的应用特点,分析了今后分形理论在腐蚀领域中的应用趋势。     

基于分形的表面形貌特征描述与评定参数的研究

运用Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓ－Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ函数对表面形貌进行描述，并利用结构函数求出表面形貌的分形维数和形貌系数。研究了分形参数与表面支承长度率曲线的关系。理论分析和实验结果表明：支承长度率曲线主要与分形维数有关，而形貌系数对该曲线的影响较小。用分形理论研究表面形貌时，分形维数是主要的评定参数，它能提供表面接触承载能力的单值定量的评估，从而比支承长度率曲线更简洁而实用。     

分形理论在晶体表面形貌中的应用

分形理论是现代非线性科学中的一个重要的分支,是科学研究中一种重要的数学工具和手段,介绍分形理论的基本概念,给出分形理论的重要参数分形维数的几种常见定义和计算方法。重点介绍分形理论在无光釉体系枝晶体和铌酸锂晶体等晶体中的应用及最新的进展情况,最后,展望分形理论的应用前景及其发展方向,提出分形理论将面临和有待解决的问题。     

无氧铜超精加工表面微观形貌的分形维数表征

单点金刚石超精密加工能够获得纳米级的低粗糙度表面。进一步的实验表明,采用该工艺进行退火态无氧铜切削,已加工表面在刀痕基础上还会出现清晰的晶界浮凸现象。传统的粗糙度概念无法有效表征与区分含有晶界浮凸信息的超精加工表面微观形貌。引入分形维数概念,采用该理论中尺码法对无氧铜超精加工表面的微观形貌进行分形维数计算;为降低切削刀痕信号干扰、突出晶界浮凸信息,设计表面信号带阻滤波方法。计算结果表明,超精加工后的表面分形维数包含了加工刀痕与晶界浮凸信息,由于两者尺度相近,传统的粗糙度测量无法区分其差异;采用带阻滤波与尺码法耦合方式,能够有效识别晶界浮凸特点,定量地反映微观尺度下超精加工表面的形貌特征信息。     

粗糙表面轮廓的分形维数计算

本文介绍了粗糙表面轮廓盒维数的计算方法，并指出分形轮廓曲线的盒维数在１和２之间，而且其数值与取样长度、采样点数及测量仪器的分辨率均有关系．     

7A04-T6铝合金中性盐雾腐蚀初期性能

7A04-T6铝合金被广泛应用于航空领域,目前对其大气腐蚀初期行为的报道较少。对7A04-T6铝合金进行了4~48 h的连续中性盐雾腐蚀,采用失重法和动电位极化曲线法对其初期腐蚀规律和行为进行了研究,利用扫描电镜(SEM)对腐蚀初期的表面形貌进行了观察,并对不同腐蚀时间的试样进行了拉伸。结果表明:7A04-T6铝合金盐雾腐蚀初期,从点蚀开始,随着腐蚀时间的延长逐渐发展为剥蚀;腐蚀动力学遵循指数增长规律;盐雾腐蚀后抗拉强度降低,腐蚀时间越长,抗拉强度下降越明显。     

中性盐雾环境下钢板表面锈蚀深度随机场模型

为了得到中性盐雾环境下钢板表面锈蚀深度随机场模型,采用中性盐雾循环试验对10组试件进行加速锈蚀,获得了锈蚀钢板表面轮廓图及锈蚀深度三维坐标数据.研究了锈蚀深度概率分布特性,分析了锈蚀深度均值、标准差与锈蚀率的关系.对锈蚀深度进行了平稳性与各态历经性检验,提出了锈蚀深度随机场自相关函数模型.结果表明:钢板表面锈蚀深度符合正态分布;随锈蚀率的增大,锈蚀深度均值、标准差也增大;钢板表面锈蚀深度具有平稳性与各态历经性;余弦三角函数随机场模型能较精确地表征锈蚀深度分布特征.     

锁相放大器测试J422焊条表面分形维数

使用锁相放大器测试了Ｊ４２２焊条表面分形维数，文中给出了测试原理、方法和结果。     

木质碳纤维原丝表面的分形表征

对不同固化条件下制备的木质碳纤维原丝表面进行电镜扫描(SEM),再对所得图像用分形软件进行识别,最后用投影覆盖法(PCM法)对原丝表面的分形维数进行计算和分析。结果表明:(1)各种不同固化工艺下得到的原丝表面:PCM法求得的分形维数变化范围为2.141～2.170,表明木质碳纤维原丝的表面更接近二维平面特征,而且比较光滑。(2)木质碳纤维原丝表面具有分数维度,说明存在分形特征,采用分形维数描述其表面在几何意义上的微观粗糙程度是可行的。     

锁相放大器测试焊条表面分形维数的改进

本文对作者原来采用的锁相放大器测试焊条表面分形维数的方法进行了改进。给出了改进后的测试原理，测试装置和方法。