基于分形理论的气缸套磨损表面特征形貌表征

基于分形维数和多重分形谱理论,以不同工况下镀铬气缸套—PVD活塞环摩擦磨损试验试样为对象,通过三维共聚焦激光扫描显微镜获取磨损表面的二维灰度图像,并将其转化成黑白二值图像,采用盒维数法测算缸套磨损表面的分形维数,运用多重分形谱测算谱宽度,定量表征气缸套磨损表面的形貌特征和表面的高度均一性。结果表明,气缸套磨损表面具有明显的分形特征,且为一重分形。表面越粗糙,分形维数越小,分形谱宽度值越大。     

分形维数在基于噪声的发动机故障诊断中的应用

将分形理论引入发动机噪声信号分析中,介绍了基于信号重构的发动机噪声分形维数G-P算法,运用自相关函数法和伪相图法讨论了信号重构中延迟时间的选取,并通过分析比较分形维数随嵌入维数的收敛关系,确定了分形维数计算中合适的嵌入维数。从不同工况下柴油机噪声信号分形维数的变化关系中发现:基于发动机噪声的分形维数可以定性表征发动机故障,在一定程度上可作为内燃机工作状态监测和故障诊断的一个特征量。     

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.     

沥青混合料空隙特性分析及多重分形研究

为定量描述沥青混合料中空隙几何形状、空隙结构复杂度,利用image J、image pro plus软件,提取空隙信息,计算断面空隙的空隙率,提出空隙平均长轴、空隙平均短轴等标量刻画空隙几何形态,运用分形维数和多重分形谱定量表征空隙结构复杂度。结果表明:平均长轴、平均短轴能描述断面整体空隙几何形状,分形维数与多重分形谱的谱参数能刻画空隙结构复杂度。分形维数D_0与谱参数f_(max)表征断面空隙整体结构复杂度,谱参数Δα表征断面空隙局部复杂度,Δα越大,空隙局部结构越复杂即空隙锐化程度越大。     

基于级配分形理论的AC-13型混合料路用性能研究

采用级配分形理论对AC-13型沥青混合料的级配分维特征进行了研究,并根据水稳定性试验、高温稳定性试验相关结果,探讨级配分维特征与混合料路用性能之间的相关性。结果表明:随着级配的逐渐变粗,AC-13型沥青混合料分维值逐渐减小,可以用分形维数表征其级配状况。同时分形维数和混合料的水稳定性和高温稳定性等有一定的相关性。     

抗滑集料颗粒形状及表面纹理特性分析

为研究不同抗滑集料的颗粒形状及表面纹理特征,以玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料为研究对象,采用Matlab软件计算了3种抗滑集料的圆度值,并对3种抗滑集料的颗粒形状进行了评价;采用SEM扫描电镜试验获取了玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料的表面图像,并利用FractalFox软件对图像进行了二值化处理,计算了3种集料表面纹理的分形维数,并基于此对3种抗滑集料的表面纹理特征进行了分析。研究结果表明:黑刚玉具有最高的圆度值,即最接近于球状,有利于在车辆荷载碾压下保持稳定;金刚砂表面纹理的分形维数最高、玄武岩集料次之,黑刚玉最低,表明金刚砂和玄武岩集料具有更为发育的表面纹理,有利于与胶结材料间发生黏附。     

干湿循环作用下膨胀土裂隙演化规律及其对抗剪强度影响

运用计算机图像处理软件对干湿循环作用下膨胀土表面裂隙的特征进行了表征,分析了膨胀土表面裂隙的演化规律,并结合直剪强度试验结果,探讨了表面裂隙形态的力学效应。结果表明:裂隙的节点个数、条数、总长度、区块个数、裂隙率和分形维数随土样干湿循环次数的增加而增加,而裂隙的平均长度、区块平均面积却相应的减小;第1次循环后,裂隙参数变化幅度最大,并干湿循环次数的增大逐渐趋于稳定。随着膨胀土表面裂隙网络裂隙率和分形维数的增大,粘聚力呈单调减小。而内摩擦角与裂隙网络分形维数和裂隙率的相关性较低。膨胀土抗剪强度随裂隙表面分形维数以及裂隙率的变化规律与抗剪强度随干湿循环次数的变化规律一致。     

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。     

基于分形小波理论的纹理分割研究

为了更有效地描述图像纹理特性,在深入研究现阶段各种纹理分割方法的基础上,提出了基于分形小波维数的纹理分割方法.该方法通过提取分形小波维数,将分形的方法和小波理论结合,提取了图像的分形特征参数,然后利用分形小波维数进行图像分割,并用实验证明该方法的有效性及实用价值.     

粗集料表面纹理轮廓线分形分析及不同维数算法探讨比较

采用激光三角测量技术对路面常用的花岗岩、玄武岩、石灰岩等粗集料表面微观纹理进行测量,对各表面轮廓线及其所对应的原始数据采用多种分维计算方法进行分析。利用MATLAB平台,分别编程计算各轮廓线和原始数据的分形维数,并以科赫曲线(KOCH)等标准分形图形进行了标定,认为采用计盒维数法可靠可行。粗集料表面纹理维数越大则粗糙程度越复杂,因此为面层石料的优选提供了新的方法和指标。     

基于分段变维的沥青路表纹理磨光行为分析（双语出版）

为了多尺度表征沥青路表纹理磨光行为，揭示其表面纹理磨光演化机理，首先基于沥青表面纹理的自仿相似特性，引入高差自相关函数，将常维分形扩展至分段变维分形，建立了表面纹理分段变维评价模型。其次，分别选取高磨光值的玄武岩和低磨光值的石灰岩成型沥青混合料试件，对其进行岩相鉴定，借助平板磨光机进行室内加速磨光试验，测量了不同磨光状态下的动摩擦因数，同时采用三维激光扫描仪获取了表面纹理信息。最后分析了断面轮廓分段变维高差自相关特性，并与摩擦因数进行了对比分析。结果表明：路面在大尺度范围内有明显的分段变维特征，高差自相关函数可以多尺度量化沥青混合料表面微观至宏观纹理特征，2种路表宏微观纹理界限波长为0.4 mm左右；截止波长可以作为评价普通磨光和差异磨光的指标，其中水平截止波长表示路面平均微凸体尺寸，垂直截止波长表示骨料平均高度；随着磨光转数的增加，受2种磨光机制影响的试件（玄武岩）表面纹理的水平截止波长变化甚微，而受普通磨光机制作用的试件（石灰岩）表面纹理的水平与垂直截止波长均下降明显；在道路设计和施工过程中，选取矿物组成成分更多、粒径分布更广、矿物质间硬度相差较大的集料，更容易受到2种磨光机制的影响，从而有助于沥青路表保持足够的表面纹理水平，延缓路面抗滑性能衰减速率。     

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.     

岩体结构面粗糙度的分形计算

论文将分形几何理论运用到岩体结构面粗糙度的描述中,指出了以往粗糙度分形计算的不足:只是对某条曲线的分形计算,不能完全反映整个粗糙表面的几何形态。针对该问题,用一种能测量表面三维几何形状的测量仪,测得试样的表面形态,并引用立方体覆盖法,对试样结构面的表面形态进行了分形计算,所计算的分维数能反映整个结构面表面的粗糙情况。     

CA6102型发动机连杆小头铜套成型工艺的改进

针对发动机连杆小头铜套串动，烧蚀及早期磨损现象，对卷制铜套，真空吸铸铜套，粉末冶金铜套及砂型铸造铜套进行了力学性能，耐磨性能及装车考核试验，试验结果表明，砂型铸造铜套性能较差，而真空吸铸铜套性能好，可以替代卷制铜套。     

某柴油机连杆小头结构演变分析

针对某柴油机连杆小头衬套松脱问题,提出2种连杆小头结构改进方案,分别从安装状态的衬套背压、工作状态的衬套滑移以及小头内孔变形三方面研究关键参数及敏感区域对结构刚度的影响。结果表明:增加衬套壁厚、增大连杆小头支撑刚度可有效增大衬套背压,减小内孔变形,降低衬套由切向力所导致的滑动风险。     

柴油机连杆小头与活塞销轴承润滑特性分析

利用活塞连杆弹性流体动力学润滑(EHD)模型,研究了活塞销与连杆小头轴承的润滑特性。首先建立了活塞销、连杆及活塞的有限元模型,并对其进行了自由度缩减,然后建立了连杆小头轴承EHD仿真模型。通过分析连杆小头轴承油膜厚度、油膜压力、粗糙接触压力等轴承润滑特性参数,研究了不同配合间隙、活塞销和连杆小头刚度匹配等参数对润滑的影响,分析了柴油机在工作过程中出现连杆小头衬套异常烧蚀的故障原因。结果表明,活塞销与连杆小头刚度匹配、连杆小头间隙对连杆小头轴承润滑特性有较大的影响。     

土石混合料粒度特征及其分维研究

阐述土石混合料的粒度分布具有分形特征,分形理论可用来描述土石混合料的粒度分布。采用质量来确定DF较为方便,且能获得令人满意的效果,同时,颗粒分析试验的数据可直接用来计算DF。研究结果表明,分维值越高,细粒物质的相对含量就高;分维数越低,粗粒料的含量就越高。将啡作为土石混合料的分类指标,具有一定的可能性。     

沥青路面均匀性定量评价的分形方法

应用分形理论对沥青混凝土路面的均匀性进行研究。以沥青路表面轮廓的曲折边界为研究载体,用分形参数对路表面的特性进行描述,作为评价均匀性的依据。提出了评价沥青混凝土离析的新方法。