高浓度悬浊液架桥絮凝分形体的形态学研究

对85 kg/m3的黄河泥沙水进行了高浓度悬浊液架桥絮凝沉降试验,考察了架桥絮凝分形体的形态学特性,并用电镜观察了絮体构造。结果表明,絮体结构及其形成过程具有分形特征;参数“分维D”可用于定量表征分形絮凝体的形态学特性:①絮体生长机制以DLCA与RLCA模式为主,其生长模式从快速混合阶段的分枝状DLCA结构逐步向慢速絮凝阶段的密实RLCA构型演变;②粒径分布在3个区域,其曲线形状类似广义的正态分布,“分维”能定量确定絮体密实性与沉降特性达最佳时的粒径范围;③分形结构的不断演变引起絮体内部渗透性显著不同,分形絮体自由沉降规律不能用Stokes定律进行合理解释;④在一定粒径范围内,絮体有效质量密度与Stokes粒径存在双对数线性关系,絮体的孔隙率是影响其密实性的主要原因;⑤对相同含沙量的泥沙水絮凝时,A l2(SO4)3形成的无机混凝剂絮体结构与高分子架桥絮体分形结构相比,具有絮体粒径小、结构脆弱,能承受的剪切强度G值低等特点。

基于均匀设计的混凝土细集料级配分形试验研究

利用均匀设计安排试验,运用分形几何学原理对混凝土细集料级配进行了研究.在各种材料用量不变的情况下,研究了不同分形维数的细集料级配对砂浆扩展度,28d抗压、抗折强度,细度模数和最大密度曲线理论n值的影响.结果表明,不同分形维数对应的砂浆扩展度、强度不同,对应细集料的细度模数和最大密度曲线理论n值不同.不同级配细集料的分形维数和最大密度曲线理论n值两者之间存在着对应的线性关系.

元谋干热河谷区土壤粒径分布分形特征

应用JL-1177激光粒度分布测试仪，获取元谋干热河谷区内三种不同土地利用方式下45个土壤样品的粒径分布（PSD），利用分形几何学方法分析土壤粒径分布分形特征。结果表明：1）元谋干热河谷区土壤分形维数D分布在1．8854～2．7709，平均值为2．2895，D值与土壤粉粒含量线性相关较显著，其大小顺序为粉壤土〉粉土，林地土壤〉草地土壤〉裸地土壤。2）土壤分形维如与土壤黏粒、砂粒含量呈正相关，与粉粒含量呈负相关。3）偏相关分析表明，0．5～0．25mm与0．05～0．02mm粒径含量越高，土壤分形维数D越低，0．25～0．05mm与0．02～0．002mm粒径含量越高，土壤分形维数D越高。

再生粗骨料级配的分形特征

应用分形理论测定并分析了最大粒径不同时,不同分形维数的粗骨料级配对再生混凝土坍落度以及3,28 d抗压、抗折、劈拉强度的影响.结果表明:最大粒径不同时,同一级配分形维数对应的再生混凝土其工作性能及强度性能不同,因此,再生粗骨料的分形维数必须用最大粒径来限定.

基于改进差分盒维数法的混凝土细观损伤定量研究

为了从细观角度定量研究混凝土材料的宏观力学特性,以单轴压缩条件下获得的混凝土CT图像作为研究对象,应用差分盒维数法(Differential Box Counting method,或DBC)对混凝土破损过程进行了定量描述.在分析传统差分盒维数法优缺点的基础上,提出了改进的差分盒维数法(Improved Differential Box Counting method,或IDBC),并分别用DBC和IDBC方法对混凝土破坏过程中4个断面不同应力阶段CT图像进行了对比分析.分析表明,IDBC方法计算所得分形维数的标准差、方差和拟合误差均较小.说明用IDBC方法算出的分形维数较DBC方法更为准确.因此用IDBC方法计算得到的分形维数建立了损伤变量表达式,并计算得到了4个断面各个应力阶段的损伤变量.结果表明加载初期试件完整,损伤变量为0,随着应力增大,由于混凝土内部孔洞经历了压密的过程,损伤变量稍有减小,随后一直增大直到混凝土完全破裂时损伤变量达到最大.损伤变量的变化能够较好地反映出混凝土材料损伤演化规律,可将其作为定量的损伤状态参数来描述混凝土在单轴压缩条件下裂缝的演化过程.

非均匀颗粒流的热传导模型及其有效热导率

根据稠密气体运动学理论,在近平衡条件下,给出粒度呈分形分布的颗粒速度分布函数,并建立颗粒和流体之间因颗粒的随机运动而产生的热传导模型.当Biot数小于0.1、BiFo数远小于1.0时,推导出颗粒固体体积百分比V较低、劲度比较高的剪切流的有效热导率解析表达式;计算结果表明系统结构特征参数η、固体体积百分比V和粒度分形维数D对有效热导率有显著的影响,并与单一颗粒流的有效热导率理论和实验结果进行了比较,本文的理论结果与实验更接近.

冻融对土壤团聚体特征以及可蚀性K值的影响

为明确冻融作用对土壤团聚体特征的影响,并探讨冻融破坏机理下土壤可蚀性变化,以河北省深州市土壤为研究对象,分析研究了0—10,10—20 cm深度土壤水稳性团聚体中各粒径团聚体含量、0.25 mm水稳性团聚体含量WSA、团聚体平均质量直径MWD、团聚体几何平均直径GMD、分形维数D和可蚀性K值之间变化。结果表明:含水量是影响土壤水稳性团聚体含量的直接因素之一;冻融作用使大团聚体破解、分离,导致团粒结构比例失调,土层自上而下团粒呈逐渐细化状态;分形维数D表明2~1 mm粒径团聚体含量对0—20 cm深度土壤稳定性起关键因素;可蚀性K值表明,冻融作用降低了土壤抗侵蚀能力,沿土层深度方向,土壤可蚀性K值逐渐增加,抗侵蚀能力逐渐降低。冻融作用使团聚体破碎,土壤可蚀性增加。本研究为冻融作用机理下土壤侵蚀预报提供科学参考。