基于分形理论的粉煤灰渗透率研究

以冻干法制作的粉煤灰不扰动试样为对象,研究粉煤灰的孔隙结构,利用显微数码成像技术、专业图像处理技术,结合分形理论得到了粉煤灰孔隙半径分布分维数,并分析了粉煤灰孔隙结构具有多重分形的原因.利用毛细管束模型和Poiseuille方程推导了粉煤灰的渗透率与孔隙半径分布分维数之间的定量化函数式.由参数分析可知粉煤灰的渗透率随最大孔隙半径及拐点孔隙半径的增大而增大、并且随区间Ⅰ和区间Ⅱ的孔隙半径分布分维数的增大而减小.     

冶金级氧化铝颗粒磨损指数分析

为了保证冶金级氧化铝的高效输送和加料，对氧化铝的粒径分布和抗磨损性能提出一定要求，研究和探讨了冶金级氧化铝的抗磨损性能.利用依据国家标准设计的氧化铝磨损指数测定仪，对从不同氧化铝企业采样的32种氧化铝进行了磨损前后的粒径分布测试和磨损指数计算，研究了磨损指数和粒径分布之间的关系.数据分析结果重新强调了综合考虑磨损指数和粒度分布的重要性.同时分析了铝电解干法烟气净化系统对氧化铝的磨损程度.还提出了一种衡量氧化铝粒径分布好坏的方法.     

热红外低比辐射率高漫反射比表面的分形表征

采用 DFBIR模型分析了热红外低比辐射率高漫反射比粗糙表面的宏观分维特性 ,利用 SEM表面形貌图和图像处理系统 S60 0计算了宏观分维数 .为了描述本粗糙表面的微观分形特征 ,采用 W-M函数作为其数学模型 ,设计了随机分形算法 ,对粗糙表面 STM微观形貌进行了分形分析并计算了微观分维数 .研究结果表明 ,热红外低比辐射率高漫反射比粗糙表面不仅是分形表面 ,而且是多尺度分形表面 ,分维数 D与比辐射率ε及漫反射比 DR 均成正相关关系 ,红外特性相同但基体不同的粗糙表面有不同的分维数     

混沌的复杂度研究方法和Logistic映射分析

研究和评价了混沌复杂度3种定量分析方法——Lyapunov指数、分维、测度熵,及其它们之间的内在联系,并研究了一种简单有效的测度熵替代方法——近似熵(approx im ate entropy)方法.应用以上方法对Log istic映射复杂度进行了分析.结果表明Lyapunov指数和测度熵的值与复杂度基本呈线性关系,分维数与复杂度的函数关系尚难确定,且与Lyapunov指数、测度熵之间的关系也不明确.     

环境温湿度对粘土干缩裂缝结构形态影响

为研究环境温度、湿度作用下粘土干缩裂缝的结构形态与变化规律,以南宁市河流冲积相粘土为研究对象,将制成饱和泥浆的土样分别放置在40、50、60、70℃四种温度和相对湿度为50％、70％、90％三种湿度环境下,使其失水、干缩开裂至稳定,观察分析土样干缩裂缝的结构特征和变化规律.试验结果表明:随温度升高,土样失水稳定时裂缝率、分维数、块区个数呈增大趋势,平均块区面积、最大块区面积则呈减小趋势;随着湿度增加,裂缝率、分维数、平均块区面积减小,块区个数和最大块区面积增加;裂缝率和分维数与含水量均具有良好的线性关系,二者随含水量的变化速率受环境温湿度影响;块区面积分布函数的峰值随温湿度升高而增大,块区最可几面积则逐渐减小.     

铀尾矿粒度分形分布对氡析出影响的初步研究

铀尾矿中氡的析出是备受重视的典型环境问题.本文实验研究了尾矿粒度分形分布对氡析出率的影响.结果表明,尾矿中氡的析出率呈现振荡性变化;在尾矿粒度分布分维值为2.3-2.8内,氡析出率随分维值的增大显著减小,至分维值为2.6时达到极小值,然后随分维值的增大略有增高.反冲作用与He-Rn团簇的形成和尾矿的非均匀性导致了氡析出的振荡变化.分维值增大,小颗粒尾矿含量增高,孔隙度减小,导致了氡析出率随分维值增大而减小.但是,随着分维值的增大,小颗粒增多,由反冲作用引起的氡释放进入孔隙的几率增大,又导致氡析出率随分维值增大而轻微增高.     

同步回转式压缩机滑板运动分析

为了减小摩擦磨损,提高整机性能和效率,针对同步回转式压缩机滑板运动学机构进行了分析,找出了滑板的运动规律和滑板位置的几何关系,详细推导了滑板运动的速度和加速度的计算公式,并研究了滑板运动的速度和加速度随转角变化的关系.结果表明,滑板运动的速度随倾斜角增大而减小,加速度随倾斜角增大而增大,所以合理选择滑板倾斜角可大大降低摩擦磨损,提高可靠性.研究结果为滑板的可靠性设计及同步回转机械的整体优化提供了数学基础.     

抽出油活化废胶粉改性沥青老化性能

为探究抽出油活化废胶粉改性沥青(ARMA)的老化性能和老化机理,通过室内加速老化试验分别对ARMA的短期老化和长期老化进行模拟,并利用动态剪切流变仪、傅里叶红外光谱仪、四组分分析、元素分析以及扫描电子显微镜对不同老化条件下ARMA的老化性能和微观结构进行研究。研究结果表明：随着老化程度的加深,ARMA的复数剪切模量、车辙因子以及疲劳因子逐渐增大,相位角逐渐减小,且ARMA的复数剪切模量、相位角及其对应老化指数的变化量均小于废胶粉改性沥青(RMA)的相同指标变化量;ARMA中饱和分、芳香分以及胶质的含量随老化强度的增强而减少,沥青质含量却增加;ARMA中碳、氢元素含量随老化强度的增强而减少,但氧、硫元素含量及芳碳率、环结构缩合指数表现出与之相反的趋势;红外光谱上ARMA的羰基、亚砜基峰强度随老化程度的加深而增强,对应的羰基老化指数和亚砜基老化指数呈增大趋势;C＝C峰强度却随之减小,对应的丁二烯老化指数也呈减小趋势;微观形貌图上ARMA中活化废胶粉与沥青间的界面结合能力随老化作用而逐渐减弱,活化废胶粉逐渐从沥青中突显出;抽出油活化废胶粉改性沥青的抗老化机理是活化作用增强了废胶粉的活性,使废...     

基于分形参数的B超图像纹理分析

利用离散分形布朗随机场模型对Ｂ超图像的分布特征进行顾分析和讨论。鉴于一般的图像不是完全的分形体,文中给出了计算分维数的尺度范围公式,根据上述模型和尺度范围公式,对正常肝脏和有癌变肝脏的两组Ｂ超图像的分维数进行了计算,结果表明在未考虑尺度范围时两组图像的分维数差别不大;而考虑了尺度范围时两幅图像的分维数就有明显的差别,即正常肝脏图像的分维数大于有癌变肝脏图像的分维数。     

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·     

PP/硅藻土复合材料断口表面分形维数及其与冲击强度关系的研究

应用硅烷偶联剂对硅藻土进行表面处理,并制备了PP/硅藻土复合材料,硅藻土的体积分数为0 ~ 15%。在室温条件下,测量了复合体系的冲击强度。采用投影覆盖法测算了复合体系的冲击断口表面分形维数,并考察了它与冲击强度之间的关系。结果表明,试样断口表面分形维数的测算值在2.4754 ~2.5230之间,强的相关性说明断口表面分形行为显著;断口表面分形维数与冲击强度之间大致上符合指数函数关系。     

腐蚀砂浆锚固体形貌特征及分形维数

在砂浆锚固体腐蚀物理实验过程中所获得扫描电子显微镜(SEM)图像的基础上,通过图像处理技术提取了砂浆锚固体微观形貌特征,利用分形理论对形貌特征进行了定量描述,并建立了分形维数和砂浆锚固体的宏观粘结强度之间的关系,最后进行压汞试验,并与SEM图像处理的结果作对比分析。结果表明:随着腐蚀时间的增加,受力工况和未受力工况下锚固体的孔隙率均成线性增大,孔隙数量逐渐减少,孔隙的分形维数逐渐降低,分形维数和孔隙率成负线性关系;随着分形维数的减小,砂浆锚固体的粘结强度先增大后减小。压汞试验的测试结果与图像处理的结果对比,发现误差在5%~7%范围内。     

混凝土中孔结构的分形维数研究

建立了分形模型来模拟水泥浆体的空间结构,在此基础上推导出了孔体积分形维数D和孔隙率P、孔径分布的关系式;根据所得公式预测混凝土的孔体积分形维数D在0到3之间,并且D值随孔隙率减小和孔径分布范围变宽而增大.同时运用压汞法(M IP)测定普通硅酸盐混凝土的孔结构,进行孔体积分形维数计算,发现孔体积分形维数与强度之间有比较好的相关性.     

含硫充填体膨胀裂隙发育特性与单轴抗压强度的关联分析

含硫胶结充填体随着养护龄期的延长会出现膨胀开裂现象,存在明显裂隙的充填体试件再进行单轴抗压强度测试其结果十分离散,已不能有效地获得充填体力学参数.在室内进行配比试验,采用数字图像处理技术对得到的充填体表面裂隙图像进行二值化、去噪等预处理,而后计算其分形维数并分析其演化规律,且将分形维数与单轴抗压强度关联分析.研究结果表明:充填体试件面表的裂隙存在自相似性,表面裂隙越发育,其分形维数越大;分形维数与单轴抗压强度存在负相关关系,分形维数越小,其单轴抗压强度越高;分形维数可判别含硫充填体试件的完整性,当充填体表面裂隙的分形维数小于某阈值时,强度试验的结果更为可靠.     

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125s^-1左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.     

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。     

基于分形理论的海相固化土强度劣化分析

为了对海相固化土的劣化机理进行更深入的研究，采用Python+OpenCV图像处理软件对不同固化类型、不同侵蚀时间的海相固化土扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM) 像进行处理和数据提取，在考虑图片亮度差异影响的基础上，引入分形理论定量分析固化土微观颗粒的变化规律，同时结合无侧限抗压强度试验结果，建立了海相固化土微观颗粒结构变化与宏观力学性能之间的关系。研究结果表明:(1)不同SEM图像由于亮度的差异会对研究结果产生影响，在进行二值化处理时可通过控制其整体像素量的方法减小误差；(2)受海水侵蚀的固化土其微观颗粒变化规律具有分形特点，对于水泥固化土(CS)和掺激发剂的钢渣粉+水泥固化土(A-SSP-CS)随着侵蚀时间的延长，其微观颗粒分形维数逐渐降低，而对于钢渣粉+水泥固化土(SSP-CS)其微观颗粒分形维数则随着侵蚀时间的延长而逐渐增大；(3)对于CS和A-SSP-CS其无侧限抗压强度(unconfined compression strength，UCS)会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐降低，其微观颗粒分形维数也在逐渐降低，对于SSP-CS其UCS会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐增强，其颗粒分形维数也逐渐增大。     

考虑级配影响的粗粒料压缩破碎特性试验

采用分形维数和级配宽度作为级配的量化指标,通过粗粒料的侧限压缩试验,研究级配对密实粗粒料的堆积、变形以及破碎特性的影响规律。试验结果表明,粗粒料的最大干密度和低应力下的压缩模量均随着分形维数的增大先增大后减小,在分形维数为2.2附近存在极大值;同时,两者均随着级配宽度增大而增大。粗粒料的破碎强度可通过双对数坐标下的拐点表征,破碎强度随着分形维数与级配宽度的增大而增大;破碎强度越高,颗粒破碎率越小;不同级配的粗粒料充分破碎后的最终级配都收敛于唯一的分形分布。     

裂隙砂岩破坏过程中的能量耗散与破碎分形特征研究

对不同裂隙倾角的裂隙砂岩试件进行单轴压缩试验,分析了试件变形破裂过程中的应变能演化特征,基于分形理论定量描述了最终破坏后碎屑尺度分布的分形特征,初步探究了能量耗散与破碎分形维数之间的力学机制。研究结果表明：随着裂隙倾角增加,裂隙砂岩试件的抗压强度和耗散应变能均呈现出先减小后增大的变化规律;数据拟合结果表明两者之间存在正相关关系。试件破坏后的碎屑尺度分布具有分形特征,不同裂隙倾角试件的分形维数介于2.58～2.64;分形维数随裂隙倾角的变化规律与抗压强度类似,两者近似呈线性相关关系。此外,试件的抗压强度越高,破坏时释放的耗散应变能越多,试件破碎程度越严重,所产生的微、细粒碎屑占比增大,导致分形维数变大;数据拟合结果表明耗散应变能和分形维数之间具有线性正相关关系。