基于分形理论的角接触球轴承刚度建模

角接触球轴承广泛应用于机床、自动化设备等领域,但是对角接触球轴承中刚度的研究却少之又少。对于现有文献中的模型而言,未考虑接触参数如表面粗糙度对刚度的影响关系。这里在角接触球轴承刚度分析的基础上,提出了一种基于分形理论来计算轴承刚度的模型,这里建立的角接触球轴承刚度模型能够考虑接触参数对刚度的影响。结果表明,角接触球轴承中的轴向载荷和刚度在不同表面粗糙度下是相互影响的。此外,该模型通过与其他文献的模型相比较,对比结果表明了该模型的有效性。

基于分形理论的静压支承滑靴系统摩擦自适应特性分析

静压支承滑靴副比一般的滑动摩擦副具有更好的摩擦自适应特性,对滑靴的早期磨损有一定的修复效果,但其摩擦自适应机理目前尚不明确。为此,基于分形理论,采用分形维数、尺度系数等分形参数描述滑靴表面形貌,对摩擦自适应过程进行理论分析,开展磨损试验并以分时段更换试件的试验方法观察分形参数的变化情况,得到分形参数对摩擦学特性的影响规律,揭示滑靴摩擦自适应机理。结果表明,滑靴副在发生早期磨损后,分形维数呈增大-减小-再增大-再减小的变化过程,尺度系数和摩擦系数呈减小-增大-再减小-再增大的变化过程,滑靴在早期磨损阶段呈现出显著的摩擦自适应特性,其表面性能表现出劣化-修复-再劣化-再修复的变化特征。

基于分形理论的变齿厚齿轮接触应力分析

为了更准确地反应变齿厚齿轮齿面真实接触应力,构建了变齿厚齿轮的齿面接触系数,并对其合理性进行了验证。基于分形接触理论和Hertz接触理论建立了综合考虑齿轮齿面粗糙形貌、接触点弹性变形、材料特性等参数的变齿厚齿轮接触模型,计算变齿厚齿轮的接触强度,并与有限元计算结果进行比较,验证了方法的有效性。通过分形理论得出齿轮啮合时载荷与面积的关系,并对4个基本参数进行仿真,分析分形接触模型的效果。结果表明,通过数值模拟和分析实际接触面积与载荷的关系图,验证了分形接触模型的准确性。基于有限元理论、Hertz接触理论和分形理论,对变齿厚齿轮的齿面接触强度进行了比较和分析,验证了分形接触模型计算变齿厚齿轮接触应力的正确性,该模型的建立为变齿厚齿轮的设计与强度校核提供了一定的理论依据。

基于分形理论的浮环密封端面法向接触刚度仿真研究

浮环密封是现代航空发动机常用的密封形式之一,浮环端面的接触刚度对浮环密封辅助密封面的摩擦磨损性能有重要影响。在分形理论的基础上,基于有限元方法建立了一种新的法向接触刚度计算模型。之后通过该模型计算浮环密封端面法向接触刚度,得到了浮环密封端面法向接触刚度随压力与粗糙度的变化规律。计算结果表明:求得的法向接触刚度与粗糙表面接触试验结果吻合较好,最大相对误差不超过4%;浮环密封端面法向接触刚度随压力的增大而增加,随接触面粗糙度的增大而减小。该方法为浮环密封端面法向接触刚度的计算提供了一种新的思路。

公共场所生物恐怖袭击联防联控响应机理研究——基于分形理论的探讨

生物恐怖主义风险是后疫情时代各方关注的重要问题。其中,公共场所面临的生物恐怖袭击风险尤为突出。深入研究公共场所生物恐怖袭击防控机理,对于有效管控相关风险具有重要意义。基于分形理论的公共场所生物恐怖联防联控响应机理内含五大基本理念:基于“过程—要素”拆解的纵深防控理念、基于“情境—场景”识别的任务驱动理念、基于“情指行”一体化的作战单元理念、基于“边际—整合”的体系嵌入理念,以及基于“目标—手段”平衡的弹性冗余理念。在此基础上,通过对生物恐怖袭击过程与要素的拆解,可以从恐情、疫情、舆情、环境、初始情形等五个维度识别出公共场所生物恐怖袭击的主要场景,进而提炼出公共场所生物恐怖袭击防控体系的生成逻辑和典型形态。对防控体系的效能评价,则可从及时性、有效性和适当性三个维度来展开,以此作为整个防控体系的反馈回路。

基于分形理论的城市空间结构及其影响因素研究——以贵阳市为例

以贵阳市为研究区,以2010、2020年各土地利用类型数据为基础,采用分形理论探究贵阳市土地利用的变化速度和幅度,并分析贵阳市土地空间结构变化的驱动因素。结果表明:(1)贵阳市主要以耕地和林地为主,研究期间耕地、林地、草地等农业用地面积下降,建设用地和水体面积增加显著。(2)研究期间贵阳市各地类分形维数相差较大,整体边界维数呈上升趋势,形态维数下降,说明城市空间结构不规则性增加,城市土地利用复杂化,紧凑性降低。(3)贵阳市土地利用类型的变化是自然、人为因素共同导致的,尤其是经济与政策的影响。

基于分形理论的旅游收入规模结构研究——以吉林省和辽宁省的比较研究为例

旅游不仅可以拓宽视野,还可以让人们远离身边的烦恼和生活压力。本文运用分形理论,利用Zipf公式分析东北两省旅游业近年的发展趋势,基于分形方法的测算和分析结果,为东北地区旅游结构与功能的优化提出政策性建议。

分形理论的方法论意义对高校心理健康教育的影响探究

分形理论发现的复杂系统的自相似性、标度不变性、分维数等全新的概念和系统特性,从新的哲学角度把自然界、社会及思维领域中一系列复杂的关系有机地结合起来,因此被迅速地应用于社会科学和自然科学的相关研究中,取得了有意义的结果。本文重点探讨了分形理论的哲学方法论意义及其对高校心理健康教育的影响和启示。

基于主元-分形理论的电子式电压互感器计量误差自主辨识方法研究

电子式电压互感器(EVT)由大量的电子单元组成,易受变电站复杂运行环境的影响,计量误差的长期稳定性较差。常规检测方法是定期与标准互感器比对校准,属于一种设备状态的抽样检测方法,无法评估EVT的计量数据对节点电能累积作用的影响。针对这一问题,文章基于电力系统节点三相对称的运行特性,通过对三相EVT的计量数据进行主元分形,在残差子分量中建立平方预测方差SPE统计量实现了EVT计量误差的自检测;通过计算EVT运行过程中SPE统计量的分形维数,实现了EVT计量误差劣化形式的自主辨识。研究成果有利于推动EVT的状态检测由定期检测发展为按需检测。

基于分形理论的蚀变异常遥感解译——以广东阳山县为例

围岩蚀变异常是热液型矿床的重要找矿标志,运用遥感技术解译提取围岩蚀变信息是辅助地质找矿的重要手段。本文采用主成分分析法提取广东阳山地区Landsat-5的TM遥感影像中铁染和泥化蚀变信息,对影像中所提取的异常主成分进行“像元-面积”划分并统计像元个数,再将异常阈值进行分形非线性划分,得到更为精准的分级方法。门限法是基于突变点选择阈值进行等级划分,在提取蚀变异常的结果中往往会包含大量的背景信息,利用分形理论确定临界值进行分级减少了这些信息的影响。本次研究通过门限法和分形方法两种划分方法对研究区的蚀变异常进行对比,最后根据研究区蚀变异常信息的分形特征,利用求和方法对研究区的铁染和泥化蚀变异常信息进行分级。结果表明,相对于门限法,在遥感蚀变信息提取中分形方法加强了阈值选取的准确度,并发现研究区泥化蚀变与铁染蚀变主要分布于北东部及北部区域,其它区域小面积离散分布,这可为矿产勘查工作提供更好的技术支撑。

基于分形理论的多孔介质渗透注浆机制

为研究宾汉姆浆液在多孔介质地层的渗透注浆机制,基于分形理论、毛细管模型和宾汉姆浆液流变方程,推导了基于分形理论的宾汉姆浆液渗透扩散表观速度公式和多孔介质渗透注浆球形扩散公式;利用已有的理论模型和室内渗透注浆试验成果对推导的理论公式进行了对比、分析和验证。研究结果表明:与传统的宾汉姆浆液渗透注浆扩散公式相比,基于分形理论的多孔介质渗透注浆扩散公式获得的浆液扩散半径更接近于室内试验成果。该研究成果可为实际多孔介质地层注浆工程提供一定的理论支撑。

基于分形理论的岩体粗糙裂隙中溶质运移预测模型研究

为研究裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响,以及粗糙度对水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t)的控制作用,基于分形理论计算了不同裂隙的粗糙度和定水头下的水力开度,讨论了裂隙面粗糙度对粗糙裂隙中溶质运移过程的影响以及不同分形维数裂隙的渗流量和流速。通过耦合Navier-Stokes方程和对流−扩散方程(advection-diffusion equation,简称ADE)获得了裂隙中溶质运移穿透曲线,利用ADE经典解析解耦合直接模拟的穿透曲线,得到了水动力弥散系数D_(L)和溶质运移速度V_(t),讨论了D_(L)和V_(t)对溶质的控制作用及其与粗糙度的相关性,建立了基于分形理论的粗糙裂隙中溶质运移预测模型,并将该模型与直接模拟和基于几何特征的预测模型进行了对比验证。研究结果表明:分形维数D和幅度参数K_(v)表征裂隙面粗糙度的效果较好,D_(L)和V_(t)与分形参数DK_(v)的相关性较高,所建立模型对于岩体粗糙裂隙中的溶质运移模拟具有很好的适用性和准确性。

强降雨作用下引入分形理论的浅层边坡入渗及稳定性分析

为探究降雨过程中土体实际入渗能力动态变化对边坡降雨入渗规律及其稳定性的影响,从土体级配特征的角度出发,首先基于分形理论推导了不同级配特征土体的饱和渗透系数分析模型;进一步考虑入渗区椭圆形过渡带的影响,根据不同降雨历时下过渡带与入渗区的厚度比例关系对入渗区等效渗透系数进行实时修正,提出了不同级配特征土体的改进GA入渗模型;最后,基于改进GA入渗模型建立了考虑土体抗剪强度随级配特征及降雨时间变化的浅层边坡稳定性分析修正模型。与已有结果对比表明建立的模型能够准确地表征降雨过程中土体入渗状态及剪切强度变化特征。参数分析表明:土体孔隙分布特征与饱和渗透系数具有明显的正相关关系,其直接影响坡体水分剖面分布及坡面径流出现时间;湿润峰推移速率随坡体初始含水率的增大而加快,致使相同降雨历时下入渗区过渡带占比减小,进而实时影响入渗区等效渗透系数;坡体过渡带稳定性受土体级配特征及初始含水率的影响较为显著,坡体容易在过渡带发生失稳破坏。故在强降雨作用下边坡的失稳分析中,需额外注意入渗区过渡带的稳定性。

基于分形理论的齿面微观形态接触特性分析

如何有效计算结合面的接触刚度以及分析结合面刚度对整体结构动态特性的影响,是机械结构研究的重要课题之一。目前更多的是简单地将分形理论应用于结合面刚度计算分析,难以全面地对微观形态接触特性进行分析。因此,亟待提出齿面接触刚度计算的新方法,对微观形态接触特性进行分析。基于W-M(Weierstrass-Mandelbrot)函数构建了齿面微观结合面三维实体模型,考虑粗糙度对刚度的影响,提出了一种基于分形维数D和齿面粗糙度的粗糙表面轮廓分形表征新方法;探讨了微凸体接触变形机制,揭示了接触刚度随微凸体变形而变化的规律。研究表明,在同一粗糙度的微观结合面中,当微凸体变形到同一水准时,分形维数D越大,其接触刚度越大;在同一分形维数、不同粗糙度的结合面中,结合面的粗糙度越小,接触刚度越大。

基于分形理论的城市配网地理空间-网架布局一致性评估方法

我国国土空间规划要求电力部门展开空间布局规划。首先,将分形理论应用于描述配网网架的拓扑图,并给出相应的分形维数定义与计算方法。其次,在提出只考虑城市配网拓扑特性评估方法的基础上,综合考虑其负荷特性对分形维数指标进行加权,实现从空间利用程度和中心集聚程度两个角度来评估城市配网地理空间与网架布局之间的一致性。最后,以某地区实际网架为例,将所定义的量化指标应用于评估该地区配网网架布局与地理空间之间的一致性,并对几个地区实际网架进行综合比较分析,验证了所提方法的合理性及可行性。

一维条码检测技术中分形理论应用分析

本研究基于一维条码检测技术截取150个典型反射率曲线段计算统计容量维数(D_(c))及缺陷度(Defects),选取边缘比率(ER)、边缘线段数量(LS)及波峰谷数量(FG)作为指标,采用主成分分析法计算反射率曲线段的复杂度。经统计,D_(c)区间范围为[1.00,1.42],平均值为1.18;Defects的区间范围为[0,0.0227],平均值为0.0055,D_(c)与复杂度的相关性显著,相关系数0.51。实验结果表明,Defects对于条码符号印制质量情况的评判主要集中于“最大”缺陷处,对于细微缺陷的描述不到位,D_(c)对于条码符号印刷质量的缺陷能够补充描述细节缺陷的情况,可作为一维条码符号印制品的质量检测的有效技术工具。

基于核磁共振技术和分形理论的煤岩体孔隙结构特性分析

为了有效评估和表征煤岩体孔隙结构,基于核磁共振实验和分形理论,研究不同矿区不同变质程度煤样的孔隙结构特征和分形维数特征。研究结果表明:随着煤样变质程度的加深,渗透率逐渐减小,微孔和小孔占比逐渐增大;煤岩体的孔隙结构具有双重分形特征,较小孔隙结构的分形维数介于1.219 28~1.623 59之间,较大孔隙结构的分形维数介于2.876 73~2.907 10之间。研究结果可以定量表征煤岩体孔隙结构特征,对于煤碳的开发和利用具有重要意义。

基于分形理论的兰西城市群等级规模结构研究

城市群是新型城镇化的重要载体和区域高质量发展的重要增长极。探究城市群等级规模结构,对于优化城市群空间布局,推动区域高质量发展十分重要。研究从分形理论在兰西城市群研究中的应用入手,利用豪斯道夫维数和齐夫定律,对兰西城市群的等级规模结构进行了详尽的分维测算。研究结果显示,兰西城市群系统呈现明显的分形特征,证实了分形理论在分析城市群等级规模结构方面的适用性。基于分维测算和位序—规模特征分析结果表明:1)区域内城市人口分布差异显著,城市规模分布较为分散,其中兰州市和西宁市等首位级城市表现出垄断地位。2)具备发展潜力且人口规模位于第二序列的城镇数量相对较少。3)第四位序城市的规模高度集中,呈现出较为均衡的人口分布情况。4)兰西城市群所处的发展阶段尚未成熟,其等级规模结构需要进一步优化。

基于分形理论的隔水性指数法对古风化壳隔水效果的评价

针对华北型煤田复杂构造区底板奥陶系灰岩岩溶水害威胁问题,目前采用的突水系数评价方法和注浆改造(加固)治理技术均未考虑奥灰顶部古风化壳的隔水性能。基于此,研究了奥灰顶部古风化壳的物性特征,在“隔水性指数法”思想指导下,提出了一种基于分形理论的隔水性指数法评价古风化壳隔水性,创建了评价流程,并以峰峰矿区南部研究区为例开展应用,结果表明:研究区古风化壳弱和较弱隔水性区呈条带状分布于井田中部和西南部,强和较强隔水性区分布于井田北部和南部边界,其他区域为中等隔水性。该方法有效减少了传统评价方法中构造要素描述的数量,更能够对断裂网络的复杂度进行定量化评价,对于华北型煤田古风化壳隔水性研究具有理论指导意义。

基于分形理论的磨削粗糙表面静摩擦系数模型

为更准确地计算磨削粗糙表面的静摩擦系数,本文综合考虑了微凸体相互作用和区域扩展系数的影响,基于分形几何理论和Hertz接触理论,并利用切向接触载荷的基本理论,推导了磨削粗糙表面的真实接触面积、法向总载荷和切向总载荷,建立磨削粗糙表面的静摩擦系数分形模型,通过数值仿真研究了不同法向总载荷、分形维数、高度尺度参数以及材料参数对粗糙表面静摩擦系数的影响规律。仿真结果表明,磨削粗糙表面的静摩擦系数随着法向总载荷的增加而增加,随着高度尺度参数或材料参数的增大而减小;静摩擦系数和分形维数存在非线性关系,当分形维数小于2.65时,静摩擦系数随着分形维数的增大而增大,当分形维数大于2.65时,静摩擦系数随分形维数的增大而减小。最后通过试验和现有模型验证了本文模型的有效性。