金属沿晶断裂表面分维的随机分形研究

近年来,分形几何方法广泛应用于材料断口的定量分析.在材料断裂的理论分析中,分形几何方法也有应用.龙期威提出了金属沿晶断裂的裂纹“∧”形扩展的分形模型.苏辉讨论了晶角θ变化对分形维数的影响.然而,文献[7]在假设θ服从[θ_1,θ_2]上的均匀分布时,却导出“∧”形相似比在[1/2sin(θ_2/2),1/2sin(θ_1/2)]上服从均匀分布的错误推论.本文用随机分形与数值积分方法,分别计算并分析了θ取均匀分布和Gauss分布的分形维.     

冬小麦根系形态的分形特征

根系的分枝习性与发育状况构成了一个非规整的复杂形体,在欧氏几何中一直被认为是无序分生结构,难以定量测量.Mandelbrot引入分形概念来描述那些在一定尺度范围具有自相似结构特征的不规整形体,用分形维定义形体的尺度特性.因此,应用分形理论于根系研究,可以加深对根系几何形态性质的认识,提高定量描述根系统形态参数的可靠性.本文提出了表征根系分形特征的数学模型,并应用模型分析了冬小麦根系形态的分形特征.     

关于分形维数计算的两种方法

本文分别利用广义体积和多分形自由能两种方法计算分形维数,其结果均与原来结果一致. 1.利用广义体积计算分形维数 把三维空间中的单位正方体的边长分别划为i,j,k等分,设所得小长方体的边长和体积为r_(i1),r_(i1),r_(k1)和v_1     

金属沿晶断裂表面的随机分形分析

分形是Mandelbrot通过对许多形状复杂的不规则物体进行仔细观察和综合分析而提出的,金属断裂是裂纹以Z字形扩展的过程,断裂表面可以近似看作具有自相似性(小部分放大后与整体完全相同),近年来,分形在金属断裂表面定量分析中得到了广泛应用,建立了断裂表面分形维数与冲击能、撕裂能、回火脆性、断裂韧性、拉伸性能之间的关系,分形在金属断裂的理论分析中也得到了应用,龙期威提出了金属沿晶断裂的分形模型,并计算得出其分形维数为1.262,但这是在金属处于完全平衡状态下,即晶界(或相界)夹角为120°时得     

钯锗薄膜中分形结构的研究

利用分形的概念,可以从新的角度去归纳认识一些物理现象和规律,从而大大推动材料科学研究的深入.本文利用透射电子显微镜(TEM)首次系统地对由化合物(PdGe和Pd_2Ge等)生成的把锗薄膜体系中分形结构进行了研究.有关钯锗薄膜体系中的分形结构还未见文献报道.     

紊动射流的分维测量

湍流在很多方面表现出分形特征,湍流的分形问题已成为端流研究的热点之一.Sreeuivasan等人利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术获得的湍流图象对边界层、轴对称圆形射流、平面尾流和混合层问题开展了界面分维的测量,取得了有广泛影响的成果.     

表征孔隙及颗粒体积与尺度分布的两类岩土体分形模型

以Sierpinski垫片和Menger海绵模型为基础, 提出了由孔隙体积分形模型、颗粒体积分形模型及孔径或粒径分布分形模型组成的两大类岩土体分形模型, 指出了模型间的内在联系. 通过比较与分析, 发现该两类岩土体分形模型能将国内外岩土体分形模型统一起来, 从而形成了两类统一的模型. Katz对砂岩的实验结果表明砂岩的分形特性可采用第一类分形模型表示, 以软黏土微观孔隙数据为基础, 证明了软黏土满足第二类分形模型.     

分形生长中的动力学标度

自然界中存在许多分形生长现象。人们用盒计数法、ｓａｎｄｂｏｘ法、密度-密度相关函数法和回转半径法等来测量分形聚集体的分形维数,以表征它们的长度标度(或几何标度)。然而,这些分形生长都是非平衡的时间演化过程。故对分形生长的动力学行为进行研究,无疑是十分有意义...     

分形在化学中的应用

“数、理、化、天、地、生”这些传统的基础学科正与当前迅速发展的新技术相结合,使用数值、解析和图形并举的计算方法,推出了横跨多种学科门类的新兴领域.这种发展的一个重要标志,是出现了一系列以“非”字开头而命名的新方向和新领域.分形理论是解决非线性问题的崭新理论,它在化学中有着广泛的应用.     

分形生长中的动力学标度

自然界中存在许多分形生长现象。人们用盒计数法、ｓａｎｄｂｏｘ法、密度－密度相关函数法和回转半径法等来测量分形聚集体的分形维数，以表征它们的长度标度（或几何标度）。然而，这些分形生长都是非平衡的时间演化过程。故对分形生长的动力学行为进行研究，无疑是十分...     

Au/a-Ge双层膜分形晶化的TEM原位研究

对Au/a_Ge双层膜的分形晶化行为在透射电子显微镜 (TEM )中进行了原位观测 .实验证据表明 :分形生长过程中 ,潜热起着十分重要的作用 ,分形枝权的延伸发展 ,是沿着富Ge区连续晶化的结果 .Au ,Ge原子的短程互扩散也同时存在 ,但Au晶粒的聚集 ,抑制了a_Ge向分形区中的p_Ge团簇的扩散 .TEM原位观测的实验事实 ,可以用随机逐次成核 (RSN)模型予以阐明 ,但不排除扩散对分形形成的影响 ,两种机制同时作用于薄膜中的分形晶化 ,可能是分形形成的本质特征     

基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数计算

研究刻画岩石类材料中的孔隙结构特征对于揭示岩石的各种力学行为具有重要意义,为此将分形理论与数字图像处理技术相结合, 针对工业CT 扫描得到的岩石切片图像进行了分析, 从中提取研究了岩石的孔隙结构特点, 讨论了孔隙率和分形维数之间的关系. 岩石CT 图像中各像元的灰度值是对应岩石微元中各物质衰减系数的综合反映, 可以反映出岩石中各种尺度孔隙的影响. 结合实验测定的孔隙率, 采用逆分析的方法可以确定出分割阈值的大小, 从而得到岩石孔隙结构的二值化图像, 为进一步研究孔隙拓扑结构提供基础. 随着孔隙率的增大, 孔隙结构的分形维数也变大. 而且在孔隙率相同的情况下, 孔隙结构的分形维数也不尽相同. 孔隙结构越复杂, 其分形维数越大. 实验证实, 基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数是岩石孔隙率等参数的有效补充, 可以更好地表征岩石孔隙结构的分形特征.     

Au/a-Ge双层膜中的分形形成对薄膜阻抗的影响

近年来,金属-半导体薄膜体系中分形现象的研究已取得了很大的进展,薄膜中分形晶化的本质正逐渐被人们揭示。然而,这方面的研究工作多着眼于体系中分形形成的动力学机制,很少研究分形形成后体系的物性变化及其规律。分形晶化后的金属半导体薄膜体系,微观结构发生了明显的改变,其宏观物性也可能发生相应的变化。分形维数度量了体系的什么性质,这是很值得关注和研究的课题.本文考察了Au/a-Ge双层膜的分形晶化行为,首次对具有不同分形维数的薄膜样品的电阻率进行了测量,发现薄膜电阻率与分形晶化的行为和分形维数有明显的关系,并对这一实验结果进行了合理解释。     

应用分形理论划分洪水分期的两种新途径

分析了水文现象的随机性、非线性、确定性和相似性, 在一定尺度范围内(如年内季节间)洪水表现出自相似性等分形特性, 以此作为应用分形理论的论据. 提出了用分形理论划分洪水分期的两种新途径: 按时间尺度容量维和空间尺度相似维划分洪水分期, 给出了两种分形维数测度具体步骤. 并以漳河水库历年汛期日最大流量为研究系列样本, 结果表明: 无论是用容量维数途径, 还是用相似维数途径划分的洪水分期一致, 且与经验统计方法划分的洪水分期基本一致, 但两种分形维数途径比经验统计方法划分洪水分期具有定量、客观计算简便等明显优点, 有利于在生产实际中推广应用.     

复杂生理信号的多重分形质量指数谱分析

生理信号属于非稳态的时变信号. 因此, 非线性分析方法能更好地揭示其特性与机理. 已有研究表明, 由复杂自调节系统产生的生理信号具有分形结构. 提出一种新的多重分形复杂度检测方法——质量指数谱分析, 着重刻画谱曲线的整体弯曲程度, 揭示分形结构复杂性. 方法描述了该谱曲线上所有相邻点对应分形维数差异的非线性叠加, 解决原有参数无法充分反映信号分形结构全部子集信息的不足. 用确定性分形系统Cantor集进行检验, 完全可以区分不同复杂程度的混沌序列, 并不受信号非平稳性及噪声干扰影响. 通过对人体心率变异性(HRV)信号和睡眠脑电(sleep EEG)信号统计分析, 可有效判别处于不同生理和病理状态的人群, 在运算速度和准确性上均比传统参数有一定提高. 该研究能够为临床应用提供有价值的信息.     

磨屑轮廓的雷达图分形表征

在磨屑轮廓分形表征中引入雷达图的概念作为表征磨屑轮廓特征方法. 研究表明, 由于雷达图是以磨屑轮廓尺寸最长轴的中点作为中心, 最长轴作为起始指标线, 雷达图指标线与磨屑轮廓交点距雷达图中心的距离作为测量参数, 消除了码尺法无固定起始点及无法辨别不同磨屑具有相似轮廓弧度等缺陷的影响; 随着磨屑外形轮廓从圆形向条形发展, 以雷达图表征的磨屑外形轮廓的分形维数由低向高变化, 具有很强的规律性和尺寸独立性, 并与磨屑产生的工况条件及磨损状态具有一定的对应性; 通过与其他磨屑轮廓分形表征方法比较发现, 采用雷达图分形表征方法对不同形状磨屑的表征有足够的数值梯度来避免误差影响. 另外, 磨屑图像采集质量和分度序列可影响磨屑的雷达图表征结果, 随着分度序列数值的增加, 磨屑的分形维数趋于稳定并具有唯一性, 是一种较为有效的磨屑轮廓表征方法.     

沉积盆地地质界面的分形标定

研究沉积盆地的沉积和构造特征,首先须标定地质界面并确定其地质含义.钻井地质、测井和地震资料是这项工作所依赖的主要资料.然而,在地质条件复杂,地球物理资料质量较差甚至缺乏地区,根据地质和地球物理资料,至多只能确定有限个控制点处的地质界面信息.因此,如何在这种情况下识别和标定地质界面,便成了沉积盆地的沉积和构造研究的关键,这也是地球物理学家和地质学家面临的急待解决的难题.本文介绍的分形方法只需已知少量的控制点资料和从研究区获取的背景信息,便可以重建地质界面.故分形将为此难题的解决开辟了新的途径和方法.     

地震的分形特征及R／S标度不变性

分形是研究复杂自然现象的有力工具之一。本文在统计分形概念基础上介绍了分形在地震学中的应用，对地震活动在时间和空间分布上表现出的分形特征进行简单综述。通过对地震频度时间序列和时间间隔序列中存在的R／S标度不变性的分析，探讨了地震活动中的自仿射分形特性，并展望了R／S分析方法在地震活动性研究中的前景。     

过渡分形

过渡分形李后强，李贤彬（四川联合大学物理系，成都６１００６４）定义１：复杂非线性系统在演化过程中所形成的其结构奇异性和维数随时间变化的分形称为过渡分形（Ｔｒａｎｄｅｎｔｔｒａｃｔａｌ），记过渡分形在时刻ｔ的分维为Ｄ（ｔ）（ｔ≥０）。研究在时刻ｔ的分形...     

生命科学中的分形研究

近年来，分形理论形成一股强烈的冲击波，引起学术界广泛的兴趣和反响，其研究也日趋深入和成熟，本文拟对分形、分维的概念及其在生物学中的应用研究作一论述。