煤表面结构介观表象的原子力显微镜(AFM)观测

针对煤复杂的表面结构,运用原子力显微镜(AFM)观测介观尺度下煤表面特征的研究方法,对煤表面形貌进行了初步观测,获得煤样的二维和三维表面形貌图,并进行了煤表面的粒度、粗糙度及功率谱分析.分析结果表明:幅度参数是表征煤样表面粗糙度的特征参数之一;利用功率谱密度有助于分析煤表面的分形特征,将AFM用于煤的表面结构特征研究,为研究煤表面介观特征提供了新的研究方法.     

大隆煤升温氧化时煤表面的介观特性

采用内置样品电加热装置的原子力显微镜对低温氧化过程大隆矿-390 m煤样表面形态进行实验观测,得到不同氧化温度下煤表面形态特征.根据分形理论的功率谱密度法计算煤表面的分形维数,并进行了分析.结果表明,不同氧化温度下煤表面的分形维数值都在2～3,煤低温氧化过程符合一定的分形规律,随着氧化温度的增加,表面分形维数呈增大趋势,表明分形维数的大小可以反映煤氧化的不同程度.而采用原子力显微镜结合分形理论研究煤自燃氧化的微观结构的变化是一个新的研究途径.     

分数维空间中湍流的功率谱分析

根据湍流在统计上的自相似性，推导了分数维空间中湍流功率谱的表达式，探讨了湍流随机性与规则性之间的联系．在此基础上研究了通过分形维数求取湍流功率谱的新方法，并对2英寸水流道中的湍流进行了能谱分析，与已有实验结果的比较证明了该法的可行性和优越性．     

骨X射线图像纹理的分形特征分析

将骨X射线图像的投影功率谱视为分数布朗运动，由此提出一种新的分形维数的定义，即沿不同方向，对功率谱密度空间的投影功率谱运用线性递归方法计算方向分形维数，并将最大和最小方向分形维数的比值定义为一项各向异性特征，该比值反映了骨小梁模式各向异性的程度。实验结果表明，这项各向异性指数对两类骨质疏松X射线图像有较好的分辨力，可用于模式分类。结合骨小梁模式的谱特征，定义的方向分形维数以及由其得到的各向异性指数所形成的特征集应用于骨质疏松的定量分类，具有潜在的价值。     

煤岩超微孔隙结构特征及其分形规律研究

煤岩超微孔隙结构对煤的吸附和强度性能起到非常重要的决定作用.为了对其进行精确测定,采用了高精度压汞仪对来自8种不同硬度的煤样进行压汞法实验,测定得出超微孔隙结构的所有特征参数.根据压汞法基本原理和分形几何学理论建立了切合实际的煤孔隙分形维数计算模型,利用孔隙特征参数计算出各硬度的孔隙结构分形维数.研究发现:煤孔隙结构具有很好的分形特征,煤体越松软,分形性越好,用分形规律研究煤岩孔隙结构越精确;随着煤体硬度的增加,孔隙分形维数不断降低,煤体抗压强度不断增大;建立硬度与孔隙分形维数之间的定量关系式,可以用硬度定量描述煤的吸附性和抗压强度.研究结论对于煤层瓦斯的运移、瓦斯抽放以及瓦斯突出均有着极为重要的意义.     

岩石表面微观纹理的激光测量方法及分形

开发了一种采用激光三角测量技术的微观测量系统，对花岗岩和玄武岩等岩石表面微观纹理进行测量，分析了测量系统各种误差的干扰因素．利用Matlab平台，采用盒子计数法对各种表面曲线进行分析，得出表面微观纹理的分形维数．研究结果表明，玄武岩、花岗岩和卵石的表面微观纹理粗糙程度由复杂到简单．并提出了路面石料选材的分形维数指标，可...     

贵州黔北地区构造煤与原生结构煤孔隙特征及分形

为了研究煤体在构造作用影响下孔隙结构与分形特征,本文采用低温氮气吸附法、压汞实验等方法,并结合分形理论对三甲煤矿突出孔洞内外煤样孔隙分布进行定量分析。通过MIP与N2GA联合分析,软硬煤临界孔径分别为59nm和86nm。硬煤孔容主要分布在100nm以下的孔隙中,构造煤各孔容分布差异不大,其中中孔和大孔孔容明显高于硬煤,并且构造煤比表面积比硬煤增大4倍多,孔容多出24.5%。根据分形理论分析发现,构造煤渗流孔和吸附孔分形维数分别为3.03和3.77均高于原生煤3.01与3.72;构造煤热力学分形维数高达2.916,构造煤具有更加复杂的孔隙结构和更加粗糙的孔隙表面。     

高速压制粉末散体空间的分形维数及导热的分形模型

基于分形理论建立了利用粉末散体空间的堆积密度、粉末颗粒的密度和孙隙介质的密度来计算粉末散体空间分形雏数的表达式;同时利用等效热阻法建立了粉末散体空间有效热导率的并联分形模型,并给出了考虑热辐射贡献的有效导热率的计算公式.通过分形雏数和有效热导率计算公式的函数图像分析了堆积密度对分形雏敷以及分形雏数、温度对有效热导率的影响,结果表明粉末散体空间分形雏数随堆积密度增大而增大,有效导热率随分形雏数增大而增大,随温度升度而增大.     

钢─铝固液相复合中的分形

应用分形几何理论确定了钢－铝固液相复合板钢板打毛表面、剪切撕裂表面的分形维数及其与复合板界面剪切强度之间的关系．当钢板打毛表面的分形维数为2．36时，剪切撕裂表面的最大分形维数为2．33，相应的最大界面剪切强度为65．3MPa．采用钢丝直径为1．4mm的钢丝轮进行打毛处理是最佳打毛方式．     

缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响

为研究缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响,基于数字图像处理技术,采用功率谱密度方法和数字图像盒维数方法分析水平缝合线和垂直缝合线的分形维数,通过实验和数值模拟研究缝合线对石灰岩强度的影响和石灰岩内部裂纹演化过程.研究结果表明:采用两种分形分析方法得出缝合线分形维数介于1和2之间,表明缝合线是自然界一种自仿射分形构造,且垂直缝合线的粗糙度较大.缝合线平均弱化石灰岩强度约20%,不同倾角缝合线石灰岩强度没有明显的各向异性现象,缝合线对石灰岩弹性模量影响很小.石灰岩失稳破坏过程中,裂纹的萌生发展与缝合线息息相关,缝合线加快了石灰岩的损伤破坏.数值模拟表明缝合线厚度、位置、数量、分形维数等发育因素对石灰岩的强度有着显著的影响.     

煤粉燃烬性能与颗粒结构分维的关系

为研究煤颗粒结构与燃烬性能的关系,进行了煤粉动态燃烧试验·采用分形几何理论定义了颗粒结构分维Ds,以描述煤粉颗粒结构特征·几种煤的结构分形维数计算表明:煤粉的颗粒分维数与煤种有关·总体上,烟煤的分维数大于无烟煤·煤燃烬性能主要与煤挥发分产率有关,Ds的数值体现了颗粒结构对煤粉燃烧性能的影响,即煤的化学成分接近时,颗粒结构分维数大的煤粉其燃烧率高·煤岩组成类型、含量是影响煤粉结构分维的主要因素·     

基于分形理论的煤层瓦斯渗透率参数估计方法

基于分形理论和达西定律,研究了孔隙的弯曲分形维数和表面积分形维数与瓦斯渗透率参数之间的关系;数值模拟了煤层孔隙的弯曲分形维数和表面积分形维数对瓦斯渗透率参数的影响.研究表明,瓦斯渗透率随着孔隙弯曲分形维的增加而降低,随着孔隙表面分形维和最大毛细管直径的增加而增加;应用分形理论可以获得煤层孔隙发育程度和分布特征比较精确的定量信息.     

煤矸石散粒料的分形特征研究

应用分形几何理论对徐州地区的煤矸石散粒料进行了粒度分析，并研究了几个矿区煤矸石散粒料的粒度分布的分维，研究表明煤矸石散粒料具有分形结构特征，散粒材料的粒度级配特征参数－不均匀系数Cu=6^1/(3-D)，曲率系数Cc=1.5^1/(3-D)，同时研究了煤矸石的击实特性和强度特性与分维特征的关系。     

煤电极化性质的分形特征

无序材料中荷电载流子介电响应是分形时间过程和分形结构上的导电性引起的,而中低变质煤属于一种结构无序材料。作者据此利用时间分形几何理论对煤的电极化性质进行了进一步的探讨。结果表明,煤在恒电场中的电极化性质具有分形特征,极化参数b与分形时间维数的关系为：Dt=kb,且常数k可能与煤的变质程序有关。     

分形与材料断裂

文章介绍了分形和分维的基本理论,并且利用分形理论对675钢断裂面的分维进行了分析,在此基础上探讨了分维对塑性金属材料断裂的影响。     

油气储集层孔隙表面结构的分形特征研究

本文认为油气储集层的孔隙表面结构是一种分形结构,它具有自相似性和无标度性两重分形特征。定量描述孔隙分形表面复杂程度的有力工具是分维D。D值越接近于2,表面越光滑;D值越接近于3,表面越不规则。本文将孔隙铸体和电镜扫描技术与分子吸附法结合起来研究和测定孔隙表面的分形特征。研究孔隙表面结构的分形特征,对油气储集层的评价、研究残余油气饱和度和提高油气采收率有重大的指导意义。     

煤尘粒度分布的分形结构研究

本文应用分形几何理论，研究了采煤工作面煤尘粒度分布的分形特征．研究发现，煤尘粒度分布具有很好的分形结构，其粒度分布可用分维值定量地描述。研究煤尘的分维值能为选择除尘方法和设备提供科学的理论依据