土体内侵蚀稳定性分形判据

涌水突泥是隧道开挖过程中一种最为常见且危害巨大的地质灾害形式。当隧道开挖至岩溶或断层等地质构造时,会在渗透作用下引起致灾体内的细颗粒流失,并逐渐形成优势通道,进而诱发渗透失稳型涌水突泥。准确判断土体内侵蚀稳定性对预防该类型涌水突泥至关重要。研究利用土体级配的分形特性,推导已有常用判据的分形表达式,并根据现有试验结果,提出了一种具有较高精度的分形判据。研究成果可为隧道渗透失稳型涌水突泥的防治提供理论依据。     

分形微通道换热过程强化研究进展

随着微纳制造技术的快速发展,微电子芯片、微反应器和微燃料电池等微型器件受到了研究者越来越多的关注。微型器件的应用不仅对加工工艺和材料具有较高的要求,而且需要高效的热管理来维持其性能。特别是对于高集成度和高频化的高性能微电子芯片而言,超高的热流密度不仅会严重制约芯片的性能,而且会显著影响芯片的寿命和可靠性。鉴于传统的风冷和液体单相对流换热冷却方式无法满足散热需求,具有高换热系数的微通道换热技术成为解决微型器件散热问题的重要途径。然而,常规的微通道换热技术普遍存在着高流动阻力和非均温性的难题,限制了该技术的实际规模化应用。近年来,研究者开发出一系列新型的分形微通道技术用于换热过程强化。本文系统总结了不同类型的分形换热微通道（包括Y、H、T、Ψ、康托、科赫等分形结构）,并对各分形微通道的原理和性能进行了着重介绍,最后对分形微通道换热的现存挑战和未来发展方向分别进行了分析和展望,以期为换热过程强化的发展提供新的研究思路。      

34CrMoA转子钢高温循环蠕变断口分形维数与蠕变性能的关系

用垂直剖面法测定了34CrMoA转子钢在550℃循环蠕变断口的分形维数,分析、比较了分形维数与蠕变性能的关系,结果表明,分形维数与断裂应变呈线性关系。     

铜锌铝合金表面非线性振荡花样的研究

在Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ形状记忆合金表面观察到尚未被人们认识的非线性振荡花样。这些花样经计算机图像处理得知，在空间和时间上明显呈现分形特征。这种振荡花样的产生可能与未知相变的预转变过程有关。     

超高强度钢应力腐蚀断口的分形维数研究

用垂直剖面法测定了30CrMnSiNi2钢在去离子水中应力腐蚀开裂断口的分形维数。结果表明,在裂纹扩展过程中裂纹尖端塑性区保持很小的条件下,应力腐蚀开裂形成的断裂表面的分形维数与断面的有效表面能密度γ_p之间有正的变化关系。在本工作试验条件下,应力腐蚀开裂过程是使断裂表面增维的过程。文中分析了失稳扩展区断裂表面的分维比紧邻的亚稳扩展区表面的分维低的原因。     

金属镍电沉积中枝晶分形生长的研究

将分形几何与电化学原理相结合,通过改进的有限扩散凝聚模型(diffusion-limited aggregation,DLA),采用基于Microsoft Visual C 6.0的Open GL编程,对点电极为阴极进行二维电沉积时沉积产物的形貌进行了模拟.以环形金属镍为阳极,石墨为阴极,用自行设计的试验设备制备了二维的金属镍枝晶以验证模拟结果.结果表明,在保持电压恒定的条件下,镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶,这与采用DLA模型模拟所得的二维枝晶形貌具有相似性,表明该模型对枝晶电沉积的实验研究具有很好的指导意义.     

分形及分维在单轴向三维编织复合材料拉伸实验中的应用

基于分形几何的计盒维数研究了三维编织复合材料拉伸实验的断裂样照,结果表明,该材料的断裂曲线具有统计自相似性,在不同的尺度范围内具有不同的空间分布格局;而计盒维数定量地表征了其尺度变化规律;准静态和低应变率加载条件下材料的分维数较大,表明其空间占据程度较大,曲线弯曲结构复杂,这是因为低应变率加载时材料内部结构断裂时间不同造成;而高应变率加载时,断裂曲线分维数较小,曲线空间占据小,弯曲结构比较简单,这是由高应变率加载时材料内部结构断裂时间差异缩小造成。     

基于分形理论的陶瓷材料显微组织模拟

利用VB开发工具,开发出基于二维和三维系统单相、复相陶瓷材料显微组织及其演变的仿真模拟软件,其主要包括三个模块:二维系统仿真模块、三维系统仿真模块和显微结构定量分析模块;可实现二维和三维的显微组织仿真图像输出,并且可方便地观察空间任意角度截面显微组织及其演变;应用分形理论、拓扑学等方法,对显微结构进行了定量分析,得到晶粒数及平均体积等参数与仿真时间MCS的变化关系。     

水位下降条件下西安D7裂缝土体孔隙变化特征试验

为研究压缩性土体在孔隙水压力下降下所引起的孔隙变化特征,选取孔隙度及分形维数作为评判指标,以西安D7地裂缝两侧可压缩性土层为研究对象,借助三维CT扫描成像技术,依托Matlab计算平台及VG Studio Max图像处理软件,对在水位下降过程中可压缩性土体压缩变形引起的孔隙度和分形维数孔隙变化进行定量评价,并探讨了固结压缩过程中土体孔隙分形维数的变化规律及其影响因素。研究表明:孔隙度随压缩进行大幅降低,由压缩前4.36%降至0.61%;土体分形维数与孔隙度、上覆压力均呈线性相关性,相关系数分别为0.947 2和0.966 0;而且分形维数可以很好的表征孔隙分布特点,是孔隙度的有效补充;通过分析土样孔隙度与分形维数关系,为后期建立区域上地裂缝—地下水开采耦合模型提供参数赋值基础。     

新疆某黄土的土水特征及其分形描述

本研究采用新疆某引水渠道边坡的黄土填料进行土水特征曲线试验,研究压实度和应力水平对土料的土水特征的影响规律。针对试验结果,本研究首先采用经典的van Genuchten模型进行曲线拟合。然后采用分形理论进行土水特征曲线的比较分析。结果表明:(1)随着压实度的增加,土水特征曲线向下移动;随着轴向应力的增加,土水特征曲线也会有所下移;(2)相应于孔隙分布,该土料的土水特征曲线具有明显的分形特性;(3)在相同压实度下,不同应力水平的SWCC分形拟合基本平行。采用本文所述的分形方法,在已知不同应力水平下的孔隙率时,可较为合理的从一个应力水平下的土水特征曲线推求其它应力水平下的土水特征曲线。