天然岩石裂隙面粗糙度尺寸效应及方向性研究

为探究岩石裂隙粗糙面尺寸效应及方向性,对立方定律修正公式中表征天然岩石粗糙裂隙性质的粗糙度修正系数C进行分析。采用高精度3D扫描仪扫描天然岩石样品,得到其表面粗糙度数据,结合网络公开发布的高精度粗糙岩石裂隙CT扫描数据,生成空间坐标,采用公式法和数值法计算分析粗糙度修正系数C。根据公式法计算结果得出粗糙度具有尺寸效应;根据数值法结果得出粗糙度具有方向性,且粗糙度方向性可使用张量形式来表达。通过计算粗糙裂隙JRC值、表面及隙宽分形维数对研究结果进行印证,证明裂隙面粗糙度具有尺寸效应和各向异性。进一步研究发现:可采用粗糙度修正系数张量或粗糙度张量结合裂隙平均隙宽,形成单裂隙渗透张量,量化复杂粗糙裂隙网络中模型的粗糙面。

一种基于粗糙熵的改进K-modes聚类算法

K-modes聚类算法被广泛应用于人工智能、数据挖掘等领域。传统的K-modes聚类算法有不错的聚类效果,但是存在迭代次数多、计算量大、容易受到冗余属性的干扰等问题,且仅采用简单的0-1匹配的方法来定义2个样本属性值之间的距离,没有充分考虑每个属性对聚类结果的影响。针对上述问题,该文将粗糙熵引入K-modes算法。首先利用粗糙集属性约简算法消除冗余属性,确定各属性的重要程度;然后利用粗糙熵确定每个属性的权重,从而定义新的类内距离。将该文所提算法与传统的K-modes聚类算法分别在4组公开数据集上进行对比试验。试验结果表明,该文所提算法聚类准确率比传统的K-modes聚类算法更高。

基于平均型聚合函数的多粒度模糊粗糙集

多粒度模糊粗糙集(multi-granulation fuzzy rough set,MGFRS)是一种重要的粗糙集模型。乐观多粒度模糊粗糙集和悲观多粒度模糊粗糙集分别给出了被描述对象的两种极端描述。从数据聚合角度看,将不同粒度值合并为单一粒度值时,乐观MGFRS采用的是取小算子,悲观MGFRS采用的是取大算子。将取小与取大算子拓展为一般的平均型聚合算子,提出了一种新的多粒度模糊粗糙集模型:基于平均型聚合函数的多粒度模糊粗糙集(multi-granulation fuzzy rough set model on the base of average aggregate function,MFA)模型。研究了MFA模型的基本性质,给出了MFA模型与乐观和悲观多粒度模糊粗糙集的关系。同时,基于MFA模型,提出了基于平均型聚合算子的粗糙近似集模型。

广义多粒度双量化邻域粗糙集

针对实数型数据的信息量化问题,引入相对概念和绝对基数构建了广义多粒度双量化邻域粗糙集模型.首先,通过I型和II型广义多粒度上、下邻域特征支撑函数构建两类广义多粒度上、下邻域近似算子并讨论其性质;其次,讨论了两种广义多粒度邻域粗糙集的关系;最后,通过传染病案例实证分析了模型的实用性和有效性.

不同粗糙度煤岩界面超低摩擦效应与声发射特征试验研究

为了揭示动载扰动作用下煤岩界面粗糙度对超低摩擦型冲击地压影响机制,采用自行研制的煤岩界面超低摩擦试验装置,以沈阳红阳三矿1082 m采深煤岩体为研究对象,通过改变煤块与砂岩块体表面粗糙度来模拟煤岩界面不同粗糙特性,以粗糙度系数表征煤岩界面粗糙程度,工作块体水平位移表征冲击过程中超低摩擦效应强度,声发射能量为工作块体摩擦滑动过程中的信号参数,进行应力波扰动下不同粗糙度煤岩界面超低摩擦试验.研究结果表明:(1)超低摩擦滑动过程中,工作块体水平位移、声发射能量计数以及累计能量曲线呈现出孕育阶段、激发阶段、稳定阶段变化特征;(2)煤岩界面粗糙度越小,工作块体水平位移和声发射能量峰值越大,煤岩界面越易发生超低摩擦效应;(3)不同煤岩界面粗糙度下,相比于其他扰动频率, 2 Hz时更易发生超低摩擦效应;(4)给出了声发射能量峰值与煤岩界面粗糙度系数对应关系.声发射能量峰值可以有效表征超低摩擦效应强度,可以用声发射能量峰值预测超低摩擦效应强度.

黄药体系中气泡与不同粗糙度黄铜矿表面碰撞黏附机理研究

在黄铜矿浮选过程中,矿物表面的粗糙度及黄药浓度的变化会直接影响气泡与矿物表面的黏附和铺展,从而影响浮选效果。为了探究黄铜矿表面的粗糙度和黄药浓度对气泡与黄铜矿碰撞黏附行为的影响,使用砂纸对黄铜矿进行打磨,得到不同粗糙度的样品,然后进行气泡在矿物表面的碰撞黏附试验,并对气泡局部速度、气泡碰撞黏附时间、三相接触线长度随时间的变化、气泡接触角进行了测试分析。结果表明:粗糙度较大的黄铜矿表面有尺寸较大、数量较多的粗糙结构,会促进气泡与矿物表面之间水化膜的薄化和破裂,有利于黏附的形成,但黏附产生后黄铜矿表面的粗糙结构阻碍了气泡在矿物表面的进一步铺展;黄药浓度的增加使得黄铜矿表面生成的疏水性薄膜厚度增加,增强了对样品表面粗糙结构的覆盖作用和黄铜矿表面的负电性,提高了黄铜矿的疏水性,不利于气泡与黄铜矿形成黏附,但有利于气泡在黄铜矿表面形成黏附后的进一步铺展。该成果可用于黄铜矿的高效浮选回收利用研究。

压缩率和施胶量对毛白杨重组木干状和湿状表面粗糙度的影响

表面粗糙度是评价木质材料表面质量和加工性能的重要指标之一。以毛白杨(Populus tomentosa)单板和酚醛树脂为原料,采用单因素试验制备重组木,探讨压缩率(50%、55%、59%)和施胶量(10%、15%、20%)对重组木干状和湿状表面粗糙度的影响。结果表明,压缩率对干状和湿状表面粗糙度影响显著,且对干状表面粗糙度的影响大于湿状;随着压缩率的增大,重组木的干状表面粗糙度逐渐降低,湿状表面粗糙度逐渐增大;施胶量对干状和湿状表面粗糙度影响显著,且对湿状表面粗糙度的影响大于干状;随着施胶量的增加,重组木干状和湿状表面粗糙度均逐渐降低。与毛白杨单板相比,在压缩率为59%和施胶量为15%时,重组木干状粗糙度参数Ra和Rz分别降低了79.64%和73.07%,湿状粗糙度参数Ra和Rz分别降低了62.85%和50.00%。在实际生产过程中,可通过控制压缩率和施胶量调控重组木干状和湿状表面粗糙度,以满足不同应用场景对重组木材料表面粗糙度的需求。

考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究

粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配性和基质渗透性对粗糙单裂隙中发生的非达西流动的影响规律。结果表明:Forchheimer方程可以准确描述双重介质模型中粗糙单裂隙流体流量与压力梯度间的非线性关系;表面粗糙度和不匹配性的增大会加剧裂隙内部开度分布的不均匀性,增大裂隙的流动阻力而促进非达西流动的发生;可渗透基质会使得裂隙过流能力增强,通过粗糙单裂隙的流量最多可增大约14%,这会抑制非达西流动的发生;基质渗透性对裂隙过流能力增长的影响程度与表面粗糙度和不匹配性呈正相关。

粗糙度对单桩竖向承载变形特性影响的试验研究

为探究桩侧粗糙度对单桩承载变形特性的影响规律,自主研发了多功能桩基静动力模型试验系统,构建了光滑、随机型及带肋规则型桩侧界面的模型单桩,通过3D形态扫描计算获得了桩侧表面粗糙度Rn,基于此开展了饱和砂土中单桩静载模型试验。试验结果表明:(1)粗糙度越大,单桩极限承载力和桩的割线刚度越大,桩顶沉降及其卸载回弹量越小,带肋桩能够有效提高桩基承载力并控制桩顶变形。(2)粗糙度越大,桩侧阻力越大,桩端附近侧阻力的强化效应越明显,桩侧阻力的分布模式随桩顶荷载增大由“单驼峰”到“锥顶柱”再至“斜坡”依次演变。(3)β值(β法中参数)随桩侧粗糙度的增大而增加,随深度增加而衰减。带肋桩的极限侧阻力及β值远大于砂纸和光滑桩,揭示了埋深和粗糙度对β值影响规律的机制。(4)桩侧粗糙度会影响砂土地基中桩端荷载传递函数类型,光滑桩、砂纸桩桩端荷载传递函数呈双曲线型,带肋桩呈直线型。上述研究结果对深刻认识桩侧粗糙度对单桩承载变形特性影响规律和机制具有重要参考价值。

基于区间值犹豫模糊多粒度粗糙集的三支决策模型

针对区间值犹豫模糊信息系统,提出了两种基于区间犹豫模糊多粒度粗糙集的三支决策模型。首先,借助多粒度粗糙集理论,提出乐观和悲观区间犹豫模糊多粒度粗糙集模型。其次,引入区间犹豫模糊连续交叉熵的概念,用TOPSIS方法来计算对象在不同情况下的条件概率。基于此,定义区间犹豫模糊决策理论粗糙集并给出相应的三支决策规则。最后,通过实例验证了这两种模型对目标评估采取不同的态度和决策方案,并且证明了所提算法的有效性。

粗糙壁面压裂裂缝内支撑剂运移铺置特征

采用铸模工艺对岩石露头粗糙劈裂裂缝面进行立体重建,搭建大型可视化粗糙裂缝实验装置并开展支撑剂运移实验,研究粗糙壁面裂缝内支撑剂运移铺置的典型特征及其内在机制,分析裂缝倾斜程度、裂缝宽度以及压裂液黏度对支撑剂在粗糙裂缝内运移铺置的影响规律。研究表明:裂缝的粗糙特征会引起流道形状和流体流动模式的改变,导致支撑剂运移时易发生桥接堆积并形成未充填区,携砂液出现窜流、反向流和绕流等多种复杂流动形式,并影响砂丘堆积的稳定性;支撑剂在倾斜粗糙裂缝内具有更高的铺置率,实验中相较于垂直裂缝其铺置率最大增加了22.16个百分点,但砂丘的稳定性差;缝宽减小会加剧支撑剂的桥接堆积并导致更高的泵注压力;增大压裂液黏度能够减轻裂缝面粗糙特征引起的支撑剂桥接堆积。

双论域区间值直觉模糊vague粗糙集及其应用

区间值直觉模糊集可诱导出vague集和粗糙集,而后两者的结合具有不确定性深入分析的优势.立足双论域区间值直觉模糊粗糙集,引入vague集进行融合扩张,研究双论域区间值直觉模糊vague粗糙集.首先,定义区间值直觉模糊vague相容类,构建双论域区间值直觉模糊vague粗糙集模型,提出关于双逼近近似和三支决策区域的计算算法,并确立该模型的精确度、粗糙度、依赖度.然后,研究该模型的近似算子与不确定性度量的性质.最后,采用医疗例子进行模型计算、度量测量、性质验证,并得到关于患者临床诊断的患病分析与治疗决策.

分形粗糙面的主轴承弹流脂润滑分析

为探究弹性流体动压润滑(弹流润滑)状态下RV减速器主轴承接触表面之间的润滑特性,基于润滑脂的非牛顿特性以及粗糙表面分形理论,提出一种主轴承的点接触弹流脂润滑数值模型。首先,对该模型进行数值求解,得到脂膜压力、脂膜厚度的分布规律;然后,将其分别与其他点接触弹流润滑模型的数值结果和实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性;最后,分析了主轴承表面光滑和粗糙状态下流变指数、分形维数、卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对润滑性能的影响。结果表明:润滑脂的非牛顿性越明显,脂膜厚度越小且颈缩现象愈加不明显,接触区附近脂膜压力越符合赫兹压力分布,二次压力峰逐渐消失;考虑主轴承分形粗糙表面的弹流润滑特征更切合实际,增大分形维数,接触区真实接触面积增大,有利于降低脂膜压力,增加脂膜厚度;卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对脂膜厚度分布的影响显著,对脂膜压力分布的影响较小;脂膜厚度以及最小膜厚越大,主轴承接触区脂膜不易破坏且越容易形成动压润滑。

颗粒表面粗糙度对材料小应变动力特性的影响

土体的小应变剪切模量和阻尼比是表征土体动力学特性的重要参数,不仅受到土体密实度和应力状态的影响,还受到土体颗粒级配、形状等颗粒特征的影响。颗粒表面粗糙度是重要的土体颗粒特征之一,然而关于颗粒表面粗糙度对土体小应变动力特性影响的研究较为匮乏。利用能量注入式虚拟质量共振柱设备,系统地测试了颗粒表面粗糙度不同的玻璃珠所成试样的小应变剪切模量和阻尼比;采用三维干涉显微镜测量了玻璃珠的表面粗糙度,并量化表征粗糙度对试样小应变剪切模量和阻尼比的影响。试验结果表明,在相同孔隙比和有效应力条件下,试样的小应变剪切模量随颗粒表面粗糙度增大而减小,而小应变阻尼比受颗粒表面粗糙度影响的规律不明显。研究结果表明,当材料的颗粒形状、级配等因素相近时,颗粒表面粗糙度对材料小应变剪切模量的影响不应被忽略。

基于不一致近邻的模糊粗糙集特征选择

模糊粗糙集可突破经典粗糙集仅能处理离散数据的局限,有效对连续型数值进行特征选择。然而,模糊粗糙集以对象为中心计算,时间复杂度高,难以处理高维和大规模数据。为此,基于水平截集提出一种不一致近邻加速策略。该策略跟踪论域中每个对象的模糊近邻集,持续删减其中不影响计算的近邻,若对象的不一致近邻删减至空,则删减该对象,从而提高算法效率。同时,设计一种基于不一致近邻递减的属性重要度,可有效抑制冗余特征入选,提升效率及分类精度。通过理论证明,所提的加速策略及属性重要度不影响属性入选的次序。在此基础上,提出新的模糊粗糙集特征选择算法。在9个UCI和scikit数据集上进行验证,实验结果表明,该算法不仅有效缩短运行时间,并可取得较高的分类精度,相比FA-FSCE、AVDP和IV-FS-FRS-2算法,运行时间至少可缩短9.44%,尤其在高维和大规模数据上可缩短61.01%~99.54%,在支持向量机和K-近邻算法的分类精度上最高可分别提高11.20%和19.95%。

粗糙度和轴向运动对艉轴承混合润滑性能的影响

针对大型船舶航行过程中出现船体变形时艉轴承的磨损状态异常这一问题,本文探究磨损表面粗糙度变化和轴向运动对于艉轴承混合润滑性能的影响,建立了耦合轴向运动和表面粗糙度的混合润滑模型,通过数值模拟得到轴承润滑特征的分布,分析轴向运动和粗糙度对轴承混合润滑特性的影响,并对该润滑模型进行验证。计算结果表明:在轴向运动和轴颈倾斜耦合作用下,油膜厚度沿轴向方向非线性减小,油膜压力和接触压力在局部出现峰值,轴瓦在局部出现较大变形;轴向速度增加会加强动压润滑效应,轴向运动对润滑特性的影响程度随着倾角的增大而增加;粗糙度越大承载能力越强,同时接触情况越严重,会加速轴承的局部磨损。

考虑粗糙度的复合微织构轴承动力特性分析

为了提高滑动轴承旋转摩擦副的动力学性能和优化轴承结构,综合考虑表面粗糙度和复合微织构等因素,建立轴承转子系统的动力学特性计算模型,从理论上研究了考虑表面粗糙度时的复合微织构轴承的稳定性。针对圆形复合矩形微织构轴承,计算了不同粗糙度下轴承的油膜压力和临界速度,分析了不同复合微织构深度下的轴承刚度系数、阻尼系数及临界速度。研究结果表明:复合微织构轴承可以获得更大的临界速度,提高轴承的稳定性;复合微织构轴承的稳定性随织构深度的增大先增大后减小,在圆形和矩形织构无量纲深度分别为0.2和0.3附近稳定性最佳;相较于不考虑粗糙度时,采用均方根偏差为0.209μm时的考虑粗糙度的复合微织构轴承稳定性更佳,但最佳织构深度有所减小。

激光清洗时氟碳铝粉漆层表面粗糙度的分析及其对激光吸收的影响

激光清洗2024铝合金飞机蒙皮表面漆层过程中,粗糙表面的形成与演化会对漆层与激光的热交互作用及漆层去除机理产生较大的影响.1 064 nm脉冲激光逐层除漆过程中,分析了漆层表面形貌与粗糙程度的变化,研究了粗糙表面的产生机理及其演化规律,并通过建立漆层粗糙表面等效分析模型计算分析了漆层粗糙表面对激光吸收率的影响规律.结果表明,激光除漆过程中不同的去除机理作用后漆层均会出现粗糙表面,且粗糙表面的演化存在一定的规律;逐层除漆时,漆层粗糙表面对激光吸收率有明显增加作用,在激光作用7次后漆层粗糙表面对激光的吸收率增加了32.8%,如果采用固定的初始激光清洗工艺,会因吸收率增大导致铝合金基材产生损伤行为.

改进DenseNet模型在工件表面粗糙度视觉检测中的应用

针对原始DenseNet模型检测工件表面粗糙度时间长、准确率较低的问题,结合卷积层滤波器注意力机制和批归一化层缩放系数提出一种工件表面粗糙度检测的深度学习模型。首先,利用注意力重要性值判定模块内的冗余通道。其次,在Dense Block模块内引入批归一化层缩放系数判别特征通道的重要程度。最后联合卷积层滤波器的注意力重要性值和批归一化层缩放系数裁剪冗余通道,实现模型剪枝。实验结果表明,原始DenseNet模型检测工件表面粗糙度的准确率为91.875%,检测时间为483 s。当剪枝率为20%时,其检测效果最好,检测准确率为96.875%,检测时间为255 s。相比于原始DenseNet模型,改进后的DenseNet模型检测效果更好,在质量检测领域方面具有一定的应用前景。

盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。