基于浓度-面积分形模型和模糊证据权的铜矿资源潜力评价:以江西九瑞地区为例

中国江西省的九瑞地区是长江中下游成矿带中最重要的铜矿产地之一,其中花岗闪长斑岩与铜成矿关系密切。基于水系沉积物与矿化相关的信息,采用因子分析(FA)、浓度-面积分形法(C-A)和模糊证据权方法(FWofE)相结合建立成矿潜力预测模型。使用因子分析处理包含32个元素的255份水系沉积物样本数据,找到能够指示铜矿化的组合元素(即主因子)。采用多重分形反距离加权插值法(MIDW)创建主因子得分栅格图并用C-A分形模型提取与铜矿化相关的地化异常。将得到和铜矿化相关的地球化学异常图与地质、遥感解译数据相结合,应用模糊证据权方法建立预测模型。结果表明:已知铜矿床位于圈定预测概率高值区,且受花岗闪长斑岩和断裂的分布共同控制;除已知铜矿床区域外,圈定的3个一级远景区域内也具有较高的概率,值得进一步铜勘查找矿工作的进行。

一种考虑微凸体接触角分布的结合面侧接触分形模型

针对以往分形模型中忽略微凸体侧向接触和接触角度分布来源的问题,提出了一种考虑微凸体之间接触角分布的结合面接触刚度的侧接触分形模型。通过轮廓显微镜采集了接触表面的轮廓,采用三点峰方法将表面轮廓模型化,获得了相邻微凸体之间的水平距离及高度差的数据。利用功率谱密度法进行分析,发现相邻微凸体之间的水平距离和高度差均具有分形规律。根据所发现的分形规律,推导出两个微凸体相互接触时接触角的分布函数规律,然后采用分形理论建立了结合面的侧接触模型。基于这个模型,通过数值仿真,研究了分形参数、塑性指数、法向载荷系数及接触方式对结合面法向、切向接触刚度的影响。结果表明:无量纲切向接触刚度随着分形维数、塑性指数及法向载荷系数的增大而增大,随着无量纲分形尺度参数的增大而减小。对比有限元分析及模态试验的结果,发现二者最大相对误差为4.32%,相较LZT模型精度提高了46.8%,说明所提模型能够比较准确地预测结合面的接触刚度。

考虑域扩展因子的结合面接触刚度分形模型及数值仿真

为了从分形的角度更加准确地研究结合面的接触刚度,基于M-B分形模型和赫兹理论,引入域扩展因子来表征分形维数,分别建立结合面法向和切向接触刚度分形模型。该模型综合考虑了载荷、分形维数以及材料参数等因素的影响。同时,通过数值仿真得到结合面接触刚度与各参数的变化趋势,结合面法向接触刚度与法向载荷的变化趋势相同,与分形特征和长度尺度系数相反,但与分形维数的变化趋势比较复杂,不再具有单调性;结合面切向接触刚度与上述参数引起的变化趋势与法向接触刚度的变化趋势相似。

轴向力下圆锥结合面切向刚度分形模型分析

圆锥连接广泛应用于旋转类机械装备,其结合面切向刚度的强弱影响着工况下旋转类设备的回转精度,因此研究圆锥结合面切向接触刚度对提高零件的加工精度有重要的意义。分析其结合面分形维数、特征尺度等参数对切向刚度的影响规律,以表征实际工况的圆锥结合面接触刚度为目的,在构造的圆锥结合面分形模型接触系数的基础上,考虑粗糙面微凸体相互作用的影响,构建了引入域扩展因子的圆锥结合面切向刚度分形模型。以高速主轴-刀柄圆锥连接为应用案例,验证了模型的准确性,并分析了轴向力持续作用下的各相关参数对切向刚度的影响规律。研究结果表明:圆锥结合面分形维数、材料特性系数与切向刚度存在非线性增长关系,且轴向力越大时,这种非线性增长现象愈加明显;在轴向力一定时,随着圆锥结合面的特征尺度参数、切向载荷与法向载荷比值的增加,切向刚度呈减少趋势。

考虑微凸体相互作用及硬度变化的加卸载接触分形模型

基于分形理论,建立了考虑微凸体的相互作用及硬度变化的加卸载接触模型。推导了单个微凸体在加卸载过程中接触面积、接触载荷、表面分离、变形量的关系式。根据接触面积的分布密度函数,推导粗糙表面的实际接触特性关系式,并通过数值计算分析了相关参数对接触特性的影响。结果表明:单个微凸体发生弹性变形时,卸载过程与加载过程完全一致;发生弹塑性变形时,随着微凸体加载结束时的变形量的增大,在相同接触载荷下,卸载时的接触面积越大,且不能完全回复;发生完全塑性变形时,微凸体在卸载过程中不回复。随着分形维度D的增大、尺度系数G的减小,粗糙表面越光滑,在相同接触载荷下,接触面积越大,表面分离减小。

结合面法向接触刚度分形模型建立与仿真

基于接触分形理论和微接触大小分布函数,建立了计及微接触大小分布的域扩展因子影响的结合面法向接触刚度的分形模型,并通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面法向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系,探讨了这些相关参数对法向接触刚度的影响规律。研究仿真结果表明,结合面法向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂。

机械结合面切向接触阻尼能量耗散弹塑性分形模型

基于MB接触分形理论及其修正模型和结合面切向阻尼损耗机理,在弹性和塑性变形机制基础上,考虑弹塑性过渡变形机制,建立计及微接触面积分布域扩展因子影响的结合面切向接触阻尼能量耗散的弹塑性分形模型;数值仿真结果显示,当分形维数D=1.1～1.4时,弹塑性过渡变形机制对于结合面切向阻尼能耗的影响不明显;当分形维数D=1.6～1.9时,弹塑性过渡机制情况下切向阻尼能耗低于仅考虑弹性和塑性机制情况下的切向阻尼能耗;结合面量纲一切向接触阻尼耗能与量纲一法向总载荷之间是凹弧型非线性关系,分形维数D对量纲一切向阻尼损耗的影响因分形维数的取值区间不同而不同,在1.1～1.4,1.4～1.6,1.6～1.8,1.8～1.9不同取值区间影响不同,量纲一切向接触阻尼损耗随着分形粗糙度、塑性指数以及切向和法向载荷之比值的增大而增大。

结合面切向接触刚度分形模型建立与仿真

基于接触分形理论和微接触面积分布函数,建立了计及微接触面积分布的域扩展因子影响的结合面切向接触刚度分形模型,并通过数字仿真直观揭示了结合面切向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系以及这些相关参数对切向接触刚度的影响规律。仿真研究结果表明,结合面切向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面切向载荷的增大而减小,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂。

固定结合面刚度分形模型

基于粗糙表面统计学参数与表面轮廓分形参数之间的关系,给出了结合面等效粗糙表面轮廓分形参数的计算方法;在此基础上,提出了结合面切向接触刚度的修正分形模型;为验证模型的正确有效性,将固定结合面等效为若干个法向和切向接触弹簧单元,其刚度通过相应的接触刚度模型进行计算,进而对文献[9]的结合面实验装置——哑铃模型进行了有限元建模及模态分析,间接证明了接触刚度的正确有效性,并探讨了等效接触弹簧单元的刚度、数量对有限元建模精度的影响。此外,对文献[8]的实验模型进行了有限元建模及谐响应分析,并对实验模型的实测、柔性连接仿真与刚性连接仿真频响曲线进行了对比,进一步证实了在仿真建模过程中考虑结合面接触刚度的必要性。

平面结合面切向接触阻尼分形模型及其仿真

基于接触分形理论和结合面接触阻尼耗能机理,以及球体与平面接触时的阻尼耗能理论,建立了平面结合面切向接触阻尼的分形模型,通过数值仿真直观揭示了平面结合面切向接触阻尼耗能与结合面法向载荷以及结合面表面粗糙轮廓分形维数之间的非线性关系.仿真结果表明:平面结合面切向接触阻尼的耗能随着结合面法向载荷的增大而减小;当结合面表面粗糙轮廓分形维数小于等于1.2时,平面结合面切向接触阻尼耗能随结合面表面粗糙轮廓分形维数的增大而增大;当结合面表面粗糙轮廓分形维数大于1.2时,平面结合面切向接触阻尼耗能随结合面表面粗糙轮廓分形维数的增大而减小.仿真结果验证了模型的有效性.

机械密封摩擦副端面接触分形模型

依据分形理论,研究了机械密封摩擦副端面间的真实接触状况,建立了机械密封摩擦副端面接触分形模型。得到了机械密封摩擦副端面微接触点的面积分布、临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲1真实接触面积的数学表达式。采用数值计算方法得到了GY70型机械密封摩擦副端面间的量纲1真实接触面积与端面比载荷的关系曲线。结果表明,真实接触面积随着密封端面比载荷的增加而近似呈线性增加;在相同比载荷下,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大而增大,但当D达到1.67以后,随着D的增大而减小。机械密封摩擦副端面接触分形模型的建立,为研究机械密封摩擦副端面间的摩擦磨损性能和密封性能提供了依据。

机械密封摩擦副端面接触分形模型的修正

分析了原机械密封摩擦副端面接触分形模型存在的问题,并进行了修正,得到了摩擦副端面微凸体承载面积比与端面比压的关系式。修正模型考虑了摩擦副端面间流体膜压的作用、微凸体实际微接触面积与微接触截面积之间的区别,并通过采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足了接触微凸体在变形状态转变临界点处的接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。依据修正后的接触分形模型对密封面配对材料为硬质合金YG8-碳石墨M106K的部分平衡型机械密封摩擦副端面微凸体承载面积比的影响因素进行了分析。结果表明,微凸体承载面积比随着弹簧比压的增大近似呈线性增大,随着密封流体压力的增大而非线性单调增大,随着端面分形维数的增大先增大后减小,随着端面特征尺度系数的增大而减小;在正常工作参数范围内,真实接触面积仅占名义接触面积的很小一部分。

结合面切向接触等效黏性阻尼分形模型

基于MB接触分形理论、结合面切向接触阻尼耗能机理以及阻尼损耗因子的定义,建立了结合面切向接触等效黏性阻尼的分形模型及其损耗因子模型。所建模型表明,结合面切向接触等效黏性阻尼与结合面法向接触载荷、摩擦系数、材料塑性指数、结合面上的切向动态载荷幅值与法向接触载荷之比(简称切法向载荷比)、结合面分形维数以及分形粗糙度参数之间具有复杂的非线性关系,而结合面切向接触阻尼损耗因子与结合面分形维数和分形粗糙度参数无关,仅与切法向载荷比和摩擦系数有关。模型的仿真结果表明,结合面切向接触阻尼损耗因子随着切法向载荷比的增大而增大,随结合面摩擦系数的增大而减小;结合面切向接触等效黏性阻尼随着结合面法向接触载荷、摩擦系数、材料塑性指数的增大而增大,随着结合面分形粗糙度的增大而减小;结合面切向接触等效黏性阻尼随结合面分形维数的变化规律较为复杂,先随着分形维数的增大而增大,在分形维数值1.65附近出现最大值,而后随着分形维数的增大而减小。

临界接触参数连续的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型

基于MB接触分形理论及其修正模型,在弹性和塑性接触变形机制基础上,考虑弹塑性过渡变形机制,建立了临界接触参数连续条件下的计及微接触面积分布域扩展因子影响的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型;数值仿真结果表明：弹塑性过渡变形机制对法向接触刚度影响明显,且考虑弹塑性过渡变形机制下的法向接触刚度大于仅考虑弹性和塑性接触机制下的对应法向接触刚度;无量纲法向接触刚度随着无量纲法向接触载荷的增大而增大且因分形维数取值不同而呈凸弧性的非线性关系（分形维数D=1.1--1.4）或近似线性关系（分形维数D=1.4---1.9）,随着分形维数的增大而增大（分形维数D=1.1--1.5）及分形维数的增大而减小（分形维数D=1.5--1.9）,随着分形粗糙度的增大而减小,随着塑性指数的增大而增大。

木材横纹有效导热系数的分形模型

提出了一个二维的分形模型来计算木材横纹有效导热系数.通过分析木材试样的扫描电镜照片,研究了木材横纹剖面的多孔结构特征,采用盒维数法计算了其分形维数.通过分析单一木材细胞的导热过程,采用热阻模拟方法分别推导了弦向和径向有效导热系数的表达式.实验得到各种木材的纤维多孔结构的分形维数约为1.4,由木材纤维孔隙率与分形维数的关系得到了有效导热系数随分形维数变化的表达式.利用分形模型对木材径向有效导热系数进行了计算,并与实验测量结果和文献中的数据进行了比较.结果表明,此分形模型可以对各种木材的横纹有效导热系数进行有效的预测,而且可以推广到不同含水率的情形.

机械密封端面黏着磨损分形模型

在机械密封端面接触分形模型基础上,依据Archard磨损理论,通过引入分形磨损系数及求解塑性和弹塑性变形微凸体的体积,建立了机械密封端面黏着磨损分形模型。得到了机械密封软质环端面磨损率与端面轮廓分形参数、真实接触面积、材料性能参数以及工作参数之间的关系式。对B104a-70型机械密封软质环端面的磨损率进行了计算和分析。结果表明,端面磨损率随着端面比压、转速及端面特征尺度系数的增大而增大;随着端面分形维数的增大先迅速减小后逐渐增大,即存在一个使磨损率最小的最优分形维数。

基于主成分分析和分形模型的ASTER蚀变异常信息提取

遥感蚀变异常信息在一定程度上可以反映出围岩蚀变情况。为了利用遥感数据提取围岩蚀变异常信息,通过分析蚀变矿物的波谱曲线,首先得出其在ASTER各波段的吸收、反射特征;然后选择特征明显的波段做主成分分析,并依据其光谱特征与特征向量的对应关系,确定出主要包含围岩蚀变信息的主分量;最后对该分量用分形模型计算其异常灰度的阈值,来提取蚀变异常信息。与已知矿点的围岩蚀变相比较,所提取的围岩蚀变异常信息与实际的蚀变情况比较吻合。

基于组合分形模型的土地利用时空演变研究

由于土地利用格局演变具有高度的多维性、复杂性和综合性等特点,将传统欧氏几何模型和单个分形维数应用于土地时空演变分析存在着一定局限性,为此将边界维数、半径维数和信息维数进行综合运用,构建分形组合模型,并以1992年和2002年鄂州市区两期遥感影像为例展开应用研究。结论表明,该模型能够有效地对土地利用结构时空演变格局从复杂性、向心性和均衡性3个角度进行分析。

改进的一维分形模型在海面电磁散射中的应用

本文中提出了一种改进的一维分形海面模型,其表面谱在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系,在不同风速时分形模型的表面谱和PM谱吻合较好.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算,比较了改进分形海面模型和经典分形海面模型下散射强度系数角分布并讨论了它们随入射频率和海上风速的变化.

结合部切向接触刚度分形模型研究

根据球体与平面接触的切向接触刚度和粗糙表面的接触分形理论 ,从理论上首次建立了结合部切向接触刚度分形模型 ,该模型具有尺度独立性。通过对所建模型的数字仿真 ,直观地给出了结合部切向接触刚度与其影响因素之间的非线性关系 ,并与实验研究结果具有较好的一致性 。