摩擦力和摩擦振动的分形行为研究

在不同的摩擦磨损试验机上提取了摩擦磨损过程中摩擦力和摩擦振动的时间序列信号,采用关联维数方法研究了摩擦力和摩擦振动的分形行为．结果表明：摩擦力和摩擦振动信号具有分形特征;随着摩擦磨损过程的进行,信号分形维数的变化出现规律性的递增或递减;对于“收敛”或磨合磨损过程,不同阶段摩擦信号的分形维数趋于增大;对于“发散”的摩擦磨损过程,不同阶段的摩擦信号的关联维数趋于减小．摩擦力和摩擦振动的分形维数的变化规律同摩擦磨损过程中表面形貌分形维数的变化规律相似。     

磨合过程摩擦力单重分形和多重分形的研究

分别在CD40润滑油和加入添加剂的CD40润滑油润滑条件下,通过销-盘摩擦磨损试验机对船用柴油机活塞环和缸套进行磨合磨损试验,提取摩擦力的时间序列信号,应用分形维数和多重分形谱研究了摩擦力的分形行为.结果表明:摩擦力信号具有分形特征;随着磨合磨损过程的进行,信号的分形维数和多重分形谱出现规律性的变化;不同阶段信号的分形维数趋于减小,与磨损表面粗糙度的变化规律一致;不同阶段信号的多重分形谱呈现出递增或递减趋势,反映了磨损表面的动态变化过程.因此,摩擦力信号的分形维数和多重分形谱可以对磨合磨损过程进行定量分析.     

砼受压损伤的分形描述

本文采用分形几何描述方法，量化地分析了受压砼内部微裂缝的分形维数变化情况，并给出了损伤变量ω与分数维Ｄ间的关系。     

摩擦信号分形维数与载荷和速度的关系研究

在立式万能摩擦磨损试验机上对GCr15/45#钢摩擦副进行不同接触载荷和滑动速度下的摩擦磨损试验,对初始滑动距离1 000 m内的摩擦系数信号进行数据采集,运用结构函数测度方法对摩擦系数信号进行分形表征,计算不同载荷和速度下的分形维数,研究摩擦信号的分形维数随载荷和速度的变化规律.结果表明,摩擦系数信号具有显著的分形特征,其分形维数随载荷和速度而变化.在相同载荷下,分形维数随滑动速度增加而增大;在相同速度下,分形维数随着接触载荷增加而增大.磨损率与摩擦系数信号的分形维数正相关.     

枪械射击残留物分布密度的分形研究

为了推测发射枪械类别、弹种、枪械射击距离,利用X光摄影记录六种枪械发射子弹射击残留物的金属微粒密度与射击距离之间的关系,关系曲线表明二者是非线性的且具有分形特征;应用分形理论和线性回归原理,对射击残留物中的金属微粒分布密度进行计算和分析。结果表明,同种子弹由不同种枪发射时,其分形维数相应不同但相差较少;而不同种子弹由不同种枪发射时,其分形维数不同且相差较大。因此分形维数可以用来描述枪械发射子弹时射击残留物中的金属微粒密度分布情况。     

完全发展的非对称槽道湍流的分形维数研究

湍流的分形维数刻画了湍流的统计正则性 ,本文利用正交子波变换对完全发展的非对称槽道湍流脉动速度的实验数据进行了分析研究。文中首先将脉动速度信号分解到各个尺度 ,然后利用正则法和盒子法两种方法计算了不同尺度信号的分形维数 ,着重于考虑分形维数的变化趋势。研究结果表明 :(1 )随着信号分解尺度的增加 ,速度信号的低频部分和高频部分的维数都逐渐减小 ;(2 )逆输运现象对速度信号的分形维数没有本质的影响 ;(3)正则法计算得到的分形维数要略大于盒子法得到的分形维数     

磨粒积聚与磨损表面之间的分形维数关联性研究

在环端面接触磨损试验机上，采用45^#钢—铜配副进行磨损试验，收集不同磨损阶段的磨屑，用光学显微镜进行统计，分析磨粒积聚与磨损表面之间的分形维数关联性．结果表明，磨粒积聚数与其粒径之间存在显著的分段分形特征，第二分形维数同试验时间具有反抛物线函数关系．对磨损表面轮廓的分形测量表明，磨损表面的分形维数变化也具有相似的反抛物线函数关系．此外，磨损表面分形维数同磨粒积聚分形维数具有很好的相关性，但二者之间在磨合前后的对应关系稍有差别；磨粒积聚第二分形维数同磨损率变化成反比．     

磨损表面形貌的三维分形维数计算

基于分形理论和磨损表面扫描电子显微分析，采用盒子维方法计算了磨损表面的三维分形维数．结果表明，在计算尺度范围内，采用与尺度无关的分形维数表征磨损表面形貌特征是可行的；实际磨损表面的三维分形维数同其表面粗糙度密切相关，表面粗糙度越大，分形维数越大；同表面粗糙度相比，分形维数计算值较稳定.     

表面轮廓分形维数计算方法的研究

阐述了表面轮廓分形和分形曲线的基本概念，对目前常用于表面轮廓分形维数的４种计算方法的基本思路作了评介，指出这些方法的计算结果都存在一定的偏差，对选择不同计算尺度得到的分形维数表现出较大的不稳定性，致使分形维数难以准确地反映表面轮廓的真实复杂特征．根据表面轮廓的均方差与区间尺度成比例的性质，提出了表面轮廓分形维数计算的协方差加权法．通过与Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ－Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ分形函数曲线的分形维数计算的比较，协方差加权法所得表面轮廓分形维数的稳定性良好，计算结果的准确性也明显提高，可以简化表面形貌的识别过程，为摩擦学研究中更准确地描述粗糙表面的复杂特征提供了一种简便适用的新方法．     

GeSb2Te4薄膜表面分形维数计算及表征

采用低功率直流磁控溅射法制备了GeSb2Te4薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的微观结构和相组成,研究了薄膜表面的分形特征.结果表明:沉积态GeSb2Te4薄膜为无规则、无择优取向的非晶材料;薄膜表面形貌AFM图像具有分形特征,基于自行编制的采用盒计数法求解随机分形维数的C语言程序,计算得到沉积态GeSb2Te4薄膜的分形维数为1.93;针对一维和二维随机分形多重分形谱的计算表明,沉积态GeSb2Te4薄膜满足分形的标度不变性;通过对沉积态和退火态薄膜进行多维分形谱计算,发现经过230 ℃退火处理的薄膜样品的多维分形谱较窄且晶化分布均匀.     

Topology of turbulent premixed flame fronts resolved by simultaneous planar imaging of LIPF of OH radical and rayleigh scattering

 Planar images of Rayleigh scattering and laser-induced predissociative OH-fluorescence (OH-LIPF) have been obtained simultaneously in turbulent premixed jet flames on a single-shot basis. The geometric structure of temperature and OH isocontours were extracted for fractal analysis. A power-law fractal behavior can be identified in the ensemble-averaged flame length measure. It was found that the inner and outer cut-off scales of OH contours are larger than those of the iso-temperature contours; while the OH images show comparatively smaller fractal dimensions. The joint-pdf ’s between flame temperature and OH LIPF signals at different heights are also derived to evaluate the flame stretch effect on local flame structure. Comparison of image pairs near the extinction limit suggests that Rayleigh thermometry is more adequate to characterize the fine-scale flame front wrinkling in highly stretched turbulent premixed flames. Received: 12 September 1997/Accepted: 19 May 1998     

滑坡分维特征及其预测意义

本文依据分形理论，采用盒维数法计算了西藏樟木地区滑坡及其水系的空间分维。分析了分维的变化特征。发现滑坡高潮期前存在不同幅度的降维现象，滑坡区滑坡活动程度不同，其水系分维在不同观察尺度下变化幅度有显着的差别。探讨了分维的预测意义。     

关联表面分形特性的润滑模型

在分配有面粗糙度与材料表面分形特性关系的基础上，将分形特性引入润滑方程，提出了关联表面分形特性的润滑模型，并分析了润滑模型中压力流量因子和剪切流量因子与表面分形维数之间关系。计算结果表明：在相同分形维数（D）下，随着微突体纵横比v的增大，压力流量因子和剪切流量因子相应增大，且其随分形维数D的变化同随油膜粗糙度比H的变化相比呈现出更强的不规则特性，出现局部最大和最小值，并且分辨率较高。     

单轴下岩石声发射参数的分形特征

通过采集大理岩和红砂岩单轴压缩声发射信 号,引入关联分维函数,计算了不同应力水平下的声发射过程时间序列的关联维数,得 到了关联分维数与应力水平的变化关系. 结果表明,在同一应力水平下,随着$m$值的 增大, AE过程的分形特征越不明显;在不同应力水平下,关联分维数不同, AE过程参数具有不同的自相似和分形程度. 同时发现,声发射过程参数的分形特 征具有一定的尺度范围.     

On star product fractal surfaces and their dimensions

Ｇｅｎｅｒａｌｌｙｓｐｅａｋｉｎｇ,ｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｏｕｇｈ,ｉｒｒｅｇｕｌａｒａｎｄｒａｎｄｏｍ．Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｗｅａｋｎｅｓｓｉｎｒｏｃｋ,ｃｏｎｃｒｅｔｅ,ｃｅｒａｍｉｃｓａｎｄｍｅｔａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ,ｓｔｒｅｎｇｔｈ,ａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｍａｎｙｐａｐｅｒ（ｓｕｃｈａｓ［１～３］）ｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａ…     

Lattice Boltzmann Simulation of Fluid Flow in Synthetic Fractures

Fractures play an important role in reservoir engineering as they dominate the fluid flow in the reservoir. All evidence suggests that rarely can one model flow and transport in a fractured rock consistently by treating it as a uniform or mildly nonuniform isotropic continuum. Instead, one must generally account for the highly erratic heterogeneity, directional dependence, dual or multicomponent nature and multiscale behavior of fractured rocks. As experimental methods are expensive and time consuming most of the time numerical methods are used to study flow and transport in a fractured rock. In this work, we present results of the numerical computations for single phase flow simulations through two-dimensional synthetically created fracture apertures. These synthetic rock fractures are created using different fractal dimensions, anisotropy factors, and mismatch lengths. Lattice Boltzmann method (LBM), which is a new computational approach suitable to simulate fluid flow especially in complex geometries, was then used to determine the permeability for different fractures. Regions of high velocity and low velocity flow were identified. The resulting permeability values were less than the ones obtained with the cubic law estimates. It has been found that as the mean aperture–fractal dimension ratio increased permeability increased. Moreover as the anisotropy factor increased permeability decreased. Neural network simulations were used to generalize the results.     

锡基巴氏合金磨损表面的分形与磨损率

利用结构函数分析法研究了滑动摩擦学系统中金属磨损表面轮廓线的分形特性。结果表明：磨损表面轮廓线在小于Ｓｍ的尺度上具有分形结构。采用结构函数法可以方便地确定粗糙表面轮廓线的分形参数，即垂直于滑动方向上磨损表面轮廓线的分维Ｄ可作为磨损表面分维的特征值，它与金属磨损率的变化有着密切的关系，最佳分维Ｄｏｐｔ值对应于材料的最低磨损率。     

断面分形研究中的几个问题

本文讨论了分形几何应用于断裂研究的几个基本问题．主要内容包括断面的分形特征及分维测量,分维与宏观力学性能（如断裂韧性等）的关系,分形断裂模型及分形断裂的物理机理．      

Fractal analysis of turbulent premixed flame surface

The fractal-like character of the laminar flamelet surface in turbulent premixed combustion of lean methane/air mixtures was studied by using the laser tomography technique to visualize the instantaneous flame surface in the two-dimensional section cut by the laser sheet. The fractal analysis of the surface revealed that the surface actually exhibits a self-similarity behavior in a narrow range of scale, and the value of fractal dimension can be defined. The inner cutoff scale was the laminar flame thickness, while the outer cutoff scale was the flame size. The fractal dimension was found to depend on the orientation of the section, and to increase towards downstream. It is suggested that the observed fractal-like character is not directly connected to approach flow turbulence, but should represent certain aspects of the flamelet itself.