《科学技术与工程》第十四卷总目录

正~~     

粒子物理中几种可能应用的新数学方法和拓扑模型

在粒子物理中探讨了四元数、符号动力学等新的数学方法,几种可能应用于振荡的数学方法,及与时间有关的粒子理论;讨论了非线性理论和相应的定性分析理论的结果;研究了粒子的拓扑模型和分形模型;最后提出弱相互作用可能相应于Lobachevsky几何.     

高转速下主轴-刀柄结合部接触刚度分析

提出一种宏微观相结合的方法建立高转速下主轴-刀柄系统结合部接触刚度模型.宏观上假设主轴-刀柄结合面为理想圆锥面,通过有限元方法获得不同转速下锥形表面的接触压强分布;微观上假设接触表面由微凸体构成,并基于接触压强采用考虑域拓展因子影响的三维分形模型计算锥形结合部的接触刚度.以BT40刀柄为研究对象,其无转速工况下主轴-刀柄系统理论预测与实验频响函数一致性较好,在此基础上分析转速及拉刀力对结合部刚度影响规律,确定了转速极限值为1.5×10~4 r/min,拉刀力合理取值范围为[8,12]kN,研究结果为主轴-刀柄系统的结构优化及应用提供理论基础.     

基于组件GIS的海岸线分形计算系统设计与实现

为高效、准确地实现对海岸线分形性质较为全面系统的分析,通过详细探讨海岸线分形计算系统集成方式、数据库设计以及结构和功能设计,选择Visual Basic为开发环境,采用Super Map Objects组件并结合分形函数计算模型开发分形计算系统.经过实例运行,结果表明:系统高效可靠,计算准确实用,可为海岸线分形性质的研究提供支持.     

一个适用于煤岩的新的分形毛管力模型

针对煤岩毛管压力对研究煤层储层结构特征和煤层气开采的重要作用,基于分形理论,依靠"Matchstick"模型代替在常规多孔介质中经常使用的"毛管束"模型并考虑迂曲度参数的影响,提出一个新的毛管压力模型,确定煤岩系统的毛管力曲线。当孔隙分布指数(λ)和迂曲度参数(η)取特定值时,新模型可以推导出常用的Brooks-Corey模型和Li模型。通过压汞法对采集到的中国LZ煤矿的煤岩岩心进行实验测量,得到不同岩心的毛管力曲线的实验数据。最后分别应用常用的BrooksCorey模型,Van Genuchten模型和Li模型以及新模型计算得到的毛管力与不同煤岩实验测得的数据拟合对比,结果显示新模型拟合的效果更好。     

C-RAN架构下一种基于分形定理的载波迁移预测算法

作为C-RAN关键技术之一的实时虚拟化技术要求实现硬件处理资源的虚拟化管理,实现物理资源的动态分配和负载均衡,保证虚拟基站的实时性,处理时延和抖动可控。为提高物理资源的动态分配和负载均衡的效率,在传统虚拟机迁移策略基础上结合分形理论,提出一种动态载波迁移预测算法,避免了因瞬时负载峰值触发载波迁移而带来不必要的迁移开销。该算法通过对物理资源负载离散历史数据进行分形拼贴拟合出完整负载曲线,然后根据分形维度不变性实现对未来数据的预测。为实现对该算法的仿真,结合C-RAN的系统架构搭建了一个基于并行离散事件仿真(parallel discrete event simulation PDES)的验证平台,仿真结果表明该算法能在有效减少虚拟基站迁移次数的同时确保达到负载均衡的目的。     

新的柔性结合部法向接触刚度和接触阻尼方程

以修正分形几何学理论和赫兹法向接触力学方程为基础,推导出了柔性结合部法向接触刚度与阻尼方程。假设峰元顶端的曲率半径为变量,提出了一种全新的求导函数而非偏导函数的求解方法,建立了单峰元与平面接触的法向接触刚度方程。数值模拟表明:峰元承担的法向弹性载荷与其顶端的变形量之间符合非线性幂函数凹弧关系;降低表面粗糙度或增加法向接触载荷都将增大实际接触面积;当表面粗糙轮廓分形维数在较小范围内时,实际接触面积随着表面粗糙轮廓分形维数的增加而增大,而当表面粗糙轮廓分形维数在较大范围内时,实际接触面积随着表面粗糙轮廓分形维数的增加而变小;降低表面粗糙度或增加表面粗糙轮廓分形维数与法向接触载荷皆将增加法向接触刚度;法向接触阻尼随着表面粗糙轮廓分形维数的增加先减小后增大;当表面粗糙轮廓分形维数小于临界值时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而增大,而当表面粗糙轮廓分形维数超过转折点时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而减小;当法向接触载荷增大时,法向接触阻尼略微减小。     

基于Durer五边形的复杂网络特性研究

分析了Durer五边形的复杂网络性质,采用添加中心结点的方法构造出了一种新颖的基于Durer五边形且同时具有分形特征和小世界特性的确定性复杂网络,研究了其平均度、聚集系数、平均路径长度以及分形等网络特性,结果表明:文中所构造的网络具有小世界特性和分形特征.     

基于EMD与多重分形去趋势法的轴承智能诊断方法

引入经验模态分解(EMD)方法去除故障信号的趋势项,提出EMD-MFDFA(multifractal detrended fluctuation analysis)的多重分形分析方法,并通过仿真分析EMD方法去趋势效果的有效性。然后将采用EMD-MFDFA方法提取的电机滚动轴承振动信号的多重分形特征向量作为训练集,利用混合遗传算法搜索全局最优的能力优化支持向量机(SVM)模型参数,建立电机滚动轴承的智能诊断模型。最后,通过对电机滚动轴承不同状态的振动信号进行分析。研究结果表明:EMD-MFDFA方法能很好地揭示滚动轴承的振动信号多重分形特性,对滚动轴承正常状态、单一故障与多故障耦合等状态具有很强的辨识能力;所建立的智能诊断模型可以有效地诊断滚动轴承不同的故障状态,能够作为滚动轴承故障在线监测的有效工具。     

基于分维与粒子群的裂纹扩展在线监测

采用分形计盒维数计算模拟裂纹扩展信号的分维数,运用改进的能量差法自动拾取断裂信号的初至时间,依据时间差定位方法(TDOA)的原理和适应度函数,采用粒子群优化算法(PSO)得到最终的定位结果。试验采用均质的有机玻璃,用铅笔芯断裂信号来模拟裂纹扩展信号,通过在3个已知坐标点做若干次铅笔芯断裂试验,最终得到的定位结果显示,依据时差法原理,采用分形计盒维数与粒子群优化算法的定位方法有其可行性,准确度较好。此方法给结构损伤的定位提供了一个新的思路。