金属断裂表面分形维数与金属力学性能之间关系的研究进展

综述了近十余年来金属断裂表面分形维数与金属力学性能之间关系的研究成果和研究进展。主要包括金属断面分维与金属的冲击韧度、断裂韧度、拉伸性能之间关系的具体进展。     

焊缝冲击断口的分形分析

研究了在不同温度下的焊缝的冲击断裂分维数。结果指出：冲击韧性与断面分维成单调上升直线关系；显微组织的变化对分形维数有一定的影响；断面分形维数与断裂机制之间有一定的关系。     

焊缝冲击断口的分形分析

研究了在不同温度下的焊缝的冲击断裂分维数.结果指出:冲击韧性与断面分维成单调上升直线关系;显微组织的变化对分形维数有一定的影响;断面分形维数与断裂机制之间有一定的关系.     

颗粒尺寸对岩石抗拉强度和断裂韧度影响的数值模拟

选取三种粒径(平均尺寸1.02,2.12,3 mm)花岗岩试样,利用自主开发的岩石破裂过程数值计算软件(RFPA-DIP细观版),进行带缺口试样三点弯曲试验.利用虚裂纹模型描述岩石试样达到峰值载荷前的断裂过程区,引入双线性应力分布模型,将试样内部平均颗粒尺寸与虚裂纹模型建立起联系,通过数值模拟可分别计算出不同颗粒尺寸花岗岩的抗拉强度和断裂韧度.通过引入分形维数概念来表达不同颗粒尺寸花岗岩试样内部颗粒分布的特征,得到结论:颗粒尺寸与分维值呈反比例关系,分维值较小的花岗岩试样其抗拉强度和断裂韧度相对较小.     

川西北地区控矿断裂的分形特征及其预测意义

断裂构造是控制川西北地区金矿形成与分布的主导因素。运用分形方法定量计算了该区金矿化异常和控矿断裂体系的计盒维数和信息维数。研究结果表明,利用地球化学数据二维空间序列的Ｒ／Ｓ分形方法可以较为精确有效地厘定金矿化的空间结构特征,分数维Ｄ值的大小能表征控矿断裂体系的复杂性。金矿化带整体上受ＮＷ向断裂控制,但放体则产出于ＮＷ向断裂与ＮＥ向断裂的复合部位。根据对三个矿化区断裂体系分维特征与金矿发育特征关系的     

断裂体系分维及其对成矿流体运移和矿床定位的指示作用

根据分形理论计算了湘中各锑矿断裂体系的计盒维数和信息维数,通过对各矿断裂体系分维特征与锑矿分布之间关系的分析,发现断裂体系的分维高值区与锑矿分布密集区相对应,这不仅表明断裂是成矿流体运移的主要通道,同时也表明断裂体系分维特征是定量描述锑矿床定位及成矿流体运移、聚集条件的一个重要参数。     

桂东南地区断裂构造分形特征与金银成矿关系研究

采用分形理论的盒维数方法，以研究区1：20万区域地质图和1：5万区域矿产图作为研究对象，并到野外进行实地调研作为补充，对桂东南地区北东向和北西向进行分形统计，并用计算机Surfer7．0软件对分维值进行趋势分析。结果是：桂东南地区断裂分维值为1．61，鸡笼顶、望天洞等矿区分维值为1．62—1．82，属于断裂结构较复杂、构造活动性偏强地区，且北东向断裂分维值高于北西向断裂。金银矿化均落入分维高值区。矿带受北东向断裂分维梯度带控制，与陆川—岑溪断裂位置相一致，矿化密集区则集中于北西向断裂分维趋势的3个高值区，与北西向断裂叠加有关。桂东南地区断裂带中，南部比东北部对成矿更为有利。     

切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响

切缝尺寸对能否测得有效的岩石动态断裂韧度是一个关键的因素。本文从宏观上探讨了切缝尺寸对大理岩动态断裂韧度的影响 ,并用分形理论从微观上对其进行定量研究 ,获得了满意的结论。图 4,表 1 ,参 4。     

南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂分形研究

探讨南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂的力学行为,采用分形几何方法,对南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂断口进行了分形分析,在开发后的Instron1340系列电液伺服材料试验机上,对不同切口深度的SECRBB试件进行了准动态断裂试验,测出各断口分形维数Df的估计,得到了该试件准动态断裂的宏观力学量临界荷载Pmax,动应力强度因子KI（t)、试件的几何因子Y和断口分形维数Df呈一定的线性关系;还找出了SE-CRBB试件吸收的能量Es与断口分形维数Df的关系式,即Es=88.044-66.444Df。这将有可能通过对试件断口分形分析,推测其宏观动态断裂韧度Kid等断裂性质及成因,这对于岩石断裂研究和工程应用,如地震预报都具有一定的理论指导意义。     

广东省主要活动断裂的分形特征及其与区域历史地震活动的关系

以分形理论为基础,采用网格覆盖法,对广东省主要活动断裂进行分形研究。研究结果表明,广东省内主要活动断裂在分形标度区间12.5~100 km具有较好的统计自相似性,断裂分布的分形维数有效地描述了断裂的空间展布特征,全部断裂分形维数为1.582 3,北东向断裂为1.434 2,北西向断裂为1.115 7和近东西向断裂1.039 4,并且北东向断裂与北西向断裂的分布呈现一定的互补性。结合断裂分形维数等值线与历史地震活动,初步探讨了断裂分形维数与地震活动的耦合关系。     

晶须增韧陶瓷断口的分形维数与断裂韧性

研究ＪＸ－１型晶须增韧陶瓷断口的分形特征，测量材料断口表面的分形维数，建立分形维数与断裂韧性间的关系。根据晶须增韧陶瓷的主要增韧机制一裂纹偏转，建立了相应的分形模型，利用该模型分析分形维数与断裂韧性之间的一致性，为解释裂纹偏向的增韧效应提供一种新方法。     

分形裂纹的断裂参数

基于分形几何学,推导了含Ⅰ型分形单裂纹的无限大平板在单向受拉时的临界开裂应力、断裂韧性、裂纹扩展力和断裂能的理论公式.以标准Koch分形曲线构造裂纹的边界,并由分形区域周长与面积的关系推导出平板的弹性应变能.利用Griffith断裂准则得到材料开裂的临界应力,并在此基础上给出了断裂韧性、裂纹扩展力以及断裂能的表达式,从而将G判据推广到分形裂纹情形,并对其进行数值计算以分析各参数的影响.结果表明:材料的断裂韧性与裂纹长度呈反向关系;裂纹的量测尺度将影响断裂韧性与分形维数的关系;裂纹越粗糙、长度越长,材料的断裂能越大.文中还证明了裂纹扩展的非光滑性.     

断口分形几何在失效分析中的应用

研究了两种材料在不同断裂机制下断口形貌、韧性与分形维数的定量关系．结果表明：分形维数与材料韧性成线性关系．根据失效构件断口的分形维数值可推出失效时材料的韧性、断裂性质,可作为失效原因的定性及定量分析．     

含砖粒再生粗骨料取代率对混凝土断裂性能的影响

为了探究含砖粒再生粗骨料取代天然石料对再生混凝土断裂性能的影响,制作4组不同取代率的再生混凝土梁试件,通过三点弯曲梁试验,研究各组再生混凝土的双K断裂参数、断裂能及延性指数;通过数字图像处理,对试件断面水平投影方向上的粗骨料分布进行量化,并应用差分盒算法提取试件断面分形维数用于表征其粗糙度。结果表明:再生混凝土的各项断裂参数均随含砖粒再生粗骨料取代率的增大而逐渐降低,起裂韧度较失稳韧度更容易受含砖粒再生粗骨料掺入的影响;含砖粒再生粗骨料水平投影面积与混合粗骨料水平投影面积之比可以在一定程度上反映其取代水平;随着取代率增大,试件断面分形维数逐渐降低,且断面分形维数与断裂能有较好的相关性,得出考虑含砖粒再生粗骨料取代率的断裂能与分形维数的回归方程。     

使用分形维数对超高强度钢断裂韧性的研究

作者应用分形理论研究了超高强度钢D6AC断口的分形维数DH与断裂韧性的关系,并按测定DH的数字图像法原理,试验得出试样的断裂韧性与分形维数DH成正相关,从物理角度解释了断口分形维数与材料性能之间的关系。可为分形理论拓宽其应用提供基本依据。     

分形几何学在混凝土断裂性能研究中的应用

阐述了分形几何学在准脆性材料断裂方面应用的现状,给出了常用的分析方法,分析了混凝土断裂韧性以及断裂能与分形维数之间的定量关系。     

两种线分维及线分维与面分维间关系

分别用二次电子扫描线法和垂直抛面法对不同回火制度的３０ＳｉＭｎＣｒＮｉＭｏＢ钢的冲击断口表面的分维数进行了数量。通过研究发现：平行裂纹扩展方向的分维更适合于描述材料韧性的变化。