金属加工表面的分形特性

利用结构函数分析研究了研磨及刨削加工锡基巴氏合金表面轮廓的分形特性，结果表明：具有随机性的研磨加工表面轮廓是分形的，在本实验的尺度范围内具有二重分形结构，分形参数是各向同性的，具有周期性的刨削加工表面轮廓在小于Ｓｍ的尺寸范围内也具有分形特性，只是分形参数具有各向异性。     

金属加工表面分形参数尺度独立性的研究

通过结构函数分析法研究了不同采样间距及不同取样长度时金属研磨及蚀削加工表面轮廓线的分形特性，分析了采样间距及取样长度对粗糙表面轮廓线分形参数Ｄ及Ｇ值的影响，确定了金属加工表面轮廓线分形参数的尺度独立性。     

金属摩擦磨损表面的分形特性

研究了滑动摩擦学系统中金属的粘着磨损表面，利用结构函数法分析了磨损面在垂直于滑动方向上轮廓线的分形特性。结果表明：在本研究尺度范围内，不同磨程时磨损面的轮廓线都具有分形结构，不同磨损阶段轮廓线的分形参数是不同的，轮廓线的分维Ｄ与其支承长度率曲线的性质有关。     

地表沉陷的分形规律研究

提出地表沉陷量的定量研究方法。根据开采沉陷的实测数据，研究了地表下沉量随时间变化的曲线的分形特征。根据分形插值原理，仅用33％的实测数据，对开采沉陷规律进行了分形插值模拟。将模拟结果与实测数据比较，证明插值精度达90％。     

高速公路交通流分形特性分析

采用分形理论研究交通流的自相似性；基于嵌入空间理论、状态空间重构和Ｇ－Ｐ算法对实际检测的广佛高速公路２４ｈ交通流情况进行了分形特性分析，分析结果表明交通流在一定的区间内存在尺度不变性。     

沥青混凝土路面表面形貌及抗滑性能的分形表达研究

为描述沥青混凝土路面的表面形貌及抗滑性能,通过图像处理技术提取沥青混凝土路面数字图像的灰度等值线进行分形分析,获得分形参数.结果表明:沥青混凝土路面具有显著的分形特性,分形维数越大沥青混凝土路面形貌越复杂;尺度参数越大,沥青混凝土路面构造纹理越粗大.提出一个结合了分形维数和尺度系数的粗糙度函数来描述沥青混凝土路面的表面形貌,可以同时描述沥青混凝土路面表面形貌的复杂程度和纹理构造.试验结果表明,沥青混凝土路面的抗滑性能与粗糙度函数值有良好的相关性,粗糙度函数值越大,抗滑性能越好.     

基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能研究综述

沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明:分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。      

城市快速路交通流分形预测算法的研究

根据城市快速路交通网络几何结构及交通流的混沌性,在分析交通流分形特性的基础上,应用小波系数方差法求解Hurst系数,同时建立了城市快速路交通流分形预测模型.利用实测数据,运用分形预测模型对上海市高架路的交通流进行了预测及误差分析,探讨了交流量不同状态下,即不同时段相同时间尺度,同一时段不同时间尺度;同一时段同一时间尺度下不等长数据序列的交通流分形特性及预测结果,并与传统方法进行比较,验证了模型的有效性及正确性.     

基于改进变分模态分解与双测度分形维数的发动机故障诊断

提出了一种基于改进变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)与双测度分形维数的发动机故障诊断方法。首先利用互信息法对缸盖振动信号进行端点延拓,并利用VMD算法将延拓后信号分解为多个固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),从而抑制VMD的端点效应,提高信号分解精度。然后利用正交变换方法将各IMF分量正交化,给定时间尺度序列τ=(τ_1,τ_2,…τ_n),并自适应地选择分界点将τ划分为第Ⅰ、Ⅱ尺度区间,利用各正交化的IMF分量在两个尺度区间内分别计算信号的分形维数,得到双测度分形维数,分别描述信号中的细节信息和趋势信息。最后将双测度分形维数作为特征参数输入极限学习机分类模型实现发动机故障诊断。仿真与试验结果表明:所提方法能够有效抑制VMD的端点效应,提高信号分解精度,双测度分形维数具有良好的类内聚集性和类间离散性,提高了发动机故障诊断精度。     

路面不平度的分形分级参数研究

根据路面不平度的现有分级标准,采用傅里叶逆变换的方法模拟8个等级路面不平度高程数据,计算路面不平度的分形参数,提出路面不平度的分形分级参数.计算分析结果表明,傅里叶逆变换方法模拟的各级路面分形维数均在1.60左右,差别很小,表现出明显的自相似性;路面不平度指数结合了路面不平度的传统的统计特征参数与分形维数,因而更适合路面不平度的分级;路面不平度指数随功率谱密度的增大而增大,且由高级到低级呈明显增大趋势,路面不平度等级越差,路面不平度指数越大.     

堆石料三维强度特性

考虑颗粒尺寸效应、破碎、分形等细观特征，结合大尺寸三轴试验结果，建立了堆石料的各向异性破坏准则。借助砂土细观组构描述方法，用组构张量描述堆石料颗粒细观特性，提出了新的各向异性状态变量；同时将该变量作为堆石料细微观演化的内变量建立了线性形式的堆石料破坏准则，构建过程既简化了表达式，又保留了现有指数形式破坏准则的优点，能够描述复杂应力条件下堆石料的强度特性。通过状态变量的变化，提出的准则能较好地描述不同各向异性条件下应力状态、路径、罗德角、主应力轴旋转等变化对堆石料强度的影响。引入正交各向异性组构，推导了随罗德角、主应力旋转角变化的各向异性状态变量表达式，给出了不同参数变化下的堆石料三维强度破坏面。用大型三轴排水试验结果确定材料破坏准则的参数，基于分形维数理论研究了不同级配的堆石料在不同围压下的强度和变形特性关系。验证表明：提出的各向异性破坏准则可以较好地描述堆石料分形维数、孔隙比和围压对其三维强度特性的影响；随分形维数及强度参数变化，该准则能较好地反映堆石料强度在细观特性下的变化关系。     

湍流DSRFG与LES风场沿计算域流向变化的影响因素

为生成满足桥梁风工程大涡模拟（LES）要求的入口湍流风场，以丹麦大带桥桥址风特性为例，采用离散再合成的随机流动生成（DSRFG）方法合成了满足目标湍流度、积分尺度、脉动风速谱及空间相关性等参数的各向异性湍流；讨论了DSRFG方法在生成湍流风场上关键参数的合理取值；基于Fluent平台，通过自主开发的用户自定义函数（UDF）程序将生成的湍流风场赋给大涡模拟的入口边界，基于LES研究了不同网格尺寸和时间步长取值，入口湍流风场在计算域流向的变化规律。研究结果表明：DSRFG方法能生成满足桥梁LES模拟要求的指定湍流特性风场，产生的风场风谱和速度分量统计值与目标值吻合较好；入口湍流风场特性在计算域流向有较好的维持，脉动风谱在低频段与目标谱吻合较好，高频段出现一定衰减，而衰减起始频率随网格尺寸和时间步长的减小而增大。最后拟合了网格尺寸与脉动风谱衰减起始频率的关系曲线，建议了LES合适的网格尺寸和时间步大小，相关研究结果可为湍流风场模拟和桥梁风工程大涡模拟提供重要参考。     

基于MMLS3设备的OLSM抗反射裂缝性能研究

为评价开级配大粒径沥青碎石（OLSM）抗反射裂缝性能及其影响因素，采用MMLS3设备对1/2路面结构进行弯拉-剪切作用下反射裂缝模拟试验，测定不同集料粒径、分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比等影响因素下OLSM面层的瞬时应变幅值，分析不同影响因素下OLSM面层裂缝扩展规律。结果表明：OLSM面层随加载的累积应变、瞬时应变幅值和裂缝扩展速率均显著低于AC面层，终裂时其加载次数比AC面层提高了64.9%；随着公称最大集料粒径的增大，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率显著降低，终裂时OLSM-30和OLSM-40面层加载次数比OLSM-25面层分别提高了20.2%和41.5%；随着分形维数的减小，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率先提高后降低，终裂时加载次数先提高后降低；随着胶浆膜厚度和粉胶比的增大，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值、裂缝扩展速率先提高后降低，终裂时加载次数先提高后降低。OLSM对裂缝扩展起到较好的抑制作用，具有良好的抗反射裂缝性能；大粒径集料对裂缝扩展起到较好的抑制作用，选用较大集料粒径的OLSM可有效提高其抗反射裂缝性能；随着分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比的增大，OLSM抗反射裂缝性能先提高后降低；采用分形维数2.39~2.43、胶浆膜厚度50~56 μm和粉胶比1.2~1.4设计OLSM，可有效提高其抗反射裂缝性能。     

分形理论在公路路堑边坡岩体质量评价中的应用

岩体质量评价中定性的方法很多,但缺少定量的评价方法。本文介绍了分形的基本概念以及工程岩体的分形特性。通过对野外结构面调查结果的分析统计,采用结构面网络模拟技术,分析了分形维数的计算方法,并给出了用分形维数来评价路堑边坡岩体质量的实例。所得结果与经验公式法所得结果基本一致,认为该方法可以作为定量评价岩体质量的方法。但是该方法现场计算存在一定困难,有待进一步简化研究。     

基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟

为解决山区峡谷风场数值模拟过程中入口边界难以合理给定的问题,在中尺度气象模式(WRF)基础上利用多尺度耦合方法对山区峡谷桥址风场进行了精细化数值模拟。模拟过程中,首先基于WRF利用多尺度耦合的方法得到山区峡谷入口处的中尺度速度场信息,然后以入口边界位置风场波动情况为原则,对模拟的中尺度风场信息在耦合面进行分块,分块后分别运用多项式方法将其风速进行拟合,并通过UDF程序将拟合的速度赋给大涡模拟的入口边界。最后以张家界澧水大桥所在峡谷为研究背景,在桥址位置安装风速实时监测系统,将现场实测结果与所提方法的数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:WRF的运行结果通过降尺后能较好地运用在山区峡谷风场CFD数值模拟的入口边界上,这种处理较好地解决了山区峡谷风场数值模拟过程中入口平均风的给定问题;分块多项式拟合插值方法解决了以往数值模拟过程中出现的"人为峭壁"问题;利用该方法可以较为准确地得到桥址处平均风速、风向角和风攻角等参数的分布情况。     

基于GIS的交通网络空间分形测算系统的设计与开发

交通网络数据具有多时段、多尺度和空间性强等属性,其空间分布特征的研究是GIS-T数据挖掘和知识发现不可分割的1部分。空间分形特征是交通网络特征的1种内在的重要表现。因此,设计和开发1个空间分形特征的测算系统,能够很好地促进交通网络空间特征的研究。基于地理信息系统（GIS）,利用Visual Studio.NET开发了测算交通网络空间分形维数的系统。介绍和分析了系统的总体结构和各重要模块。系统的开发扩展和延伸了GIS-T的空间分析功能,构建了分形分析模块,定量地分析交通网络的强度、密度、结构和连通性等。以广州市公路交通网络为例,利用该系统进行了测算。     

对交通流分形问题的初步研究

介绍了分形的概念，讨论了研究交通流分形问题的必要性和如何计算分形维数，给出两组实际的交通流时间序列的分形计算结果，讨论了研究结果的理论意义和实用价值。     

基于分形理论的矿料级配对紫外光老化沥青混合料性能研究

为了研究不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响,采用分型级配理论,分别选取AC—13和AC—16各5种级配进行室内试验,分析不同级配对紫外光老化沥青混合料高低温性能的影响规律。试验结果表明:紫外光老化沥青混合料高低温性能与粒径分布分形维数D具有较好的相关性,粒径分布分形维数D越大,沥青混合料的动稳定度降幅越显著;粒径分布分形维数D越小,沥青混合料的低温劈裂强度降幅越小;其中AC—13S5型、AC—16S4型级配具有较好的高温抗紫外光老化性能,AC—13S1型、AC—16S2型级配具有较好的低温抗紫外光老化性能。     

分形理论在公路网络评价中的应用

阐述分形法在河北省高速公路网规划中的应用 ,说明其不仅可以较好地反映路网密度的特征 ,还能够描述公路网络的均匀度     

雷暴风作用下流线型箱梁抖振力空间相关性时变特性试验

为了研究雷暴风作用下流线型箱梁断面抖振力空间相关性的时变特性，通过多风扇主动控制风洞开展雷暴风物理模拟和刚性节段模型测压试验。基于Priestley经典谱估计理论分析了非平稳脉动风和抖振力的时变相干函数，在此基础上，借鉴Jakobson研究成果提出了时变相干函数模型。最后，深入研究了紊流积分尺度时变特性对于抖振力空间相关性的影响，通过引入紊流三维效应因子的概念，揭示了雷暴风作用下流线型箱梁紊流三维效应的时变特征和作用机理。结果表明：雷暴风的时变积分尺度是影响流线型箱梁断面抖振力空间相关性时变特征的控制因素，由于该参数的引入，时变相干函数模型能够较好地描述非平稳抖振力的时变相关性；同时，当雷暴风在时变风速快速突变时，抖振升力的紊流三维效应时变特征明显，其变化趋势与积分尺度的时变规律相反，且存在一定的迟滞现象，其原因可能为风速突变产生的漩涡瞬态畸变效应导致。