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机械密封摩擦副端面接触分形模型

化工学报 2009年第10期60卷 2543-2548页

作者：魏龙顾伯勤冯秀冯飞南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京210009 南京化工职业技术学院流体密封与测控技术研究所江苏南京210048

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。... 详细信息

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。

关键词：机械密封端面分形模型接触面积比载荷

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多孔介质分形模型的难点与探索

东南大学学报（自然科学版） 2002年第5期32卷 692-697页

作者：张东晖杨浩施明恒东南大学动力工程系南京210096 中国科学院南京土壤研究所南京210008

对分形理论的一些关键而又复杂的概念 ,如谱维数、Hurst数、稳定分布进行了讨论 ,谱维数是联系分形介质中静态结构参数和动程的桥梁 ,而Hurst数的大小划分各种类型的分形布朗运动 ,这也同时决定了分形介质中扩散过程的快慢 ;物质在分形... 详细信息

对分形理论的一些关键而又复杂的概念 ,如谱维数、Hurst数、稳定分布进行了讨论 ,谱维数是联系分形介质中静态结构参数和动程的桥梁 ,而Hurst数的大小划分各种类型的分形布朗运动 ,这也同时决定了分形介质中扩散过程的快慢 ;物质在分形结构中的扩散密度分布函数属于稳定分布 .并对应用于分形介质扩散动力学各种方法的实质进行了分析 ,分数微分扩散方程可以得到扩散密度分布函数 ,但目前仍然是一种近似解 ;随机模拟方法比较直观 ,但决定过程的扩散密度分布函数目前只能采用预估的方法 ;而传统的差分方法比较实用 ,却难以给出对分形介质网格之间的扩散系数 .因此 .将分形理论应用于实际的多孔介质仍然有很多难点。

关键词：多孔介质分形模型分形维数随机行走分形布朗运动密度分布函数物质迁移过程扩散动力学

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平面结合面切向接触阻尼分形模型及其仿真

西安交通大学学报 2011年第5期45卷 74-77,136页

作者：张学良温淑花兰国生丁红钦张宗阳王晓伟刘志恒太原科技大学机械工程学院太原030024

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... 详细信息

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.

关键词：平面结合面接触阻尼分形模型

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焊缝图像的分形模型

清华大学学报（自然科学版） 1999年第2期39卷 23-26页

作者：路井荣陈强清华大学机械工程系

在焊接条件下，用工业摄像机获取的焊缝的实时图像中常含有各种干扰信息，导致传统的图像边缘检测的方法很难准确地检测出焊缝的边缘。为了提高焊缝实时图像处理的准确性，提出了宏观处理与微观检测相结合的思想。分形理论被引入了图像... 详细信息

在焊接条件下，用工业摄像机获取的焊缝的实时图像中常含有各种干扰信息，导致传统的图像边缘检测的方法很难准确地检测出焊缝的边缘。为了提高焊缝实时图像处理的准确性，提出了宏观处理与微观检测相结合的思想。分形理论被引入了图像处理，建立了焊缝图像的分形数学模型，对其性质进行了讨论与证明。最后给出了图像综合处理的方法。这种图像处理思想不仅可用于焊接图像处理，对图像处理向智能处理方向发展也有重要的启发意义。

关键词：焊缝图像实时处理分形模型灰度强度焊接

不同pH值水溶液浸润煤样强度-分形模型与抗拉试验解析

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 79-92页

作者：辛亚军杨俊鹏褚尉荃张东营高忠国任金武董红娟河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 黔西金坡煤业有限公司贵州毕节551700 河南能源集团永华能源有限公司河南洛阳471000 内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014010

不同pH值水溶液浸润煤体受应力集中扰动后强度、变形与裂隙发展复杂.文中分析了不同pH值水溶液浸润煤样裂隙扩展特征,建立了基于破坏应力比浸润煤样分形维数求解模型与分形维数-抗拉强度回归方程,分析了不同pH值水溶液浸润煤样循环加载... 详细信息

不同pH值水溶液浸润煤体受应力集中扰动后强度、变形与裂隙发展复杂.文中分析了不同pH值水溶液浸润煤样裂隙扩展特征,建立了基于破坏应力比浸润煤样分形维数求解模型与分形维数-抗拉强度回归方程,分析了不同pH值水溶液浸润煤样循环加载不同应力比下应力-应变特征与梯度加载破裂失稳机制,对比了分形维数-抗拉强度理论模型、线性回归与二值处理吻合性,预测了浸润煤样破坏瞬间分形维数.结果表明:分形维数可以刻画浸润煤样力学行为,建立了基于尺度比、应力比的抗拉煤(岩)样表面分形维数求解方程,推导出了分形维数-抗拉强度回归模型;无浸润煤样循环加载均值抗拉强度、峰值应变相比单轴无循环分别提升了1.13与1.36倍,不同pH值水溶液浸润煤样加载循环次数(抗拉强度)由多(高)到少(低)表现为pH=7>pH=11>pH=3;应力水平梯度越多,同级应力水平梯级应变增量越小,无浸润煤样抗拉强度是pH=7、pH=11与pH=3水溶液浸润煤样的1.26,1.32与1.85倍,抗拉强度与峰值应变特征均表现为无浸润、中性、碱性、酸性依次减小;煤样破坏形态表现为单一主控面拉伸劈裂失稳、多面无序拉剪失稳与近“X”型(或单斜)主控面斜剪失稳;理论计算、线性回归、二值处理的分形维数-抗拉强度曲线均呈微凹型且较为吻合,相关性均值达到了0.975 8,0.958 0,0.992 0,浸润煤样破坏瞬间分形维数预测理想.

关键词：浸润煤样应力比分形模型回归方程循环加载强度特征破坏模式

一种考虑微凸体接触角分布的结合面侧接触分形模型

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西安交通大学学报 2023年第12期57卷 190-200页

作者：王世军刘鑫范凌松崔圣奇李鹏阳西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

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... 详细信息

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。

关键词：侧接触接触角分布分形模型接触刚度

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固定结合面刚度分形模型

农业机械学报 2013年第2期44卷 255-260页

作者：温淑花张宗阳张学良兰国生丁红钦王南山太原科技大学机械工程学院太原030024

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... 详细信息

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。

关键词：结合面分形模型接触刚度模态分析频响函数

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结合面静摩擦因数尺度关联三维分形模型

机械工程学报 2021年第9期57卷 127-138页

作者：张学良张伟温淑花姚世生太原科技大学机械工程学院太原030024

针对现有结合面静摩擦因数分形模型的静摩擦因数随结合面法向接触载荷增大而增大,与试验研究结论及统计模型不一致的问题,基于尺度等级定义微凸体的大小,严格区分微凸体高度与变形,构建各尺度等级微凸体的法向接触载荷与接触面积之间关... 详细信息

针对现有结合面静摩擦因数分形模型的静摩擦因数随结合面法向接触载荷增大而增大,与试验研究结论及统计模型不一致的问题,基于尺度等级定义微凸体的大小,严格区分微凸体高度与变形,构建各尺度等级微凸体的法向接触载荷与接触面积之间关系及其发生弹性和弹塑性第一变形时所能承受的最大切向载荷即最大静摩擦力计算模型,进而建立结合面法向接触载荷与最大静摩擦力计算模型,在此基础上,依据结合面静摩擦因数定义,提出与微凸体尺度等级关联的考虑微凸体完全弹性、弹塑性和完全塑性三种变形机制的结合面静摩擦因数三维分形模型,数值仿真分析了结合面静摩擦因数与法向接触载荷和分形维数D等的关系,结果表明结合面静摩擦因数随着结合面法向接触载荷的增大而减小,随着分形维数的增大而增大,并试验实例验证了所建模型的正确性,解决了现有结合面静摩擦因数分形模型与统计模型和试验结果之间的不一致性。

关键词：结合面静摩擦因数尺度关联分形模型

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盐溶液中膨润土膨胀变形的分形模型

岩土力学 2017年第1期38卷 75-80页

作者：项国圣徐永福陈涛姜昊安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗... 详细信息

当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗粒承受的有效应力p之间满足分形关系,该关系可用来计算膨润土的膨胀变形。通过对压实膨润土在盐溶液中颗粒的分散情况以及颗粒表面的分形特性,推导出该渗透应力的表达式,进而得出膨润土颗粒所承受的有效应力。将所提出的有效应力代入分形模型中,计算GMZ01和MX-80膨润土在不同浓度NaCl溶液中的膨胀变形,将现有的两种膨润土膨胀试验结果与模型计算结果对比,发现具有较好的吻合度,在蒸馏水以及各浓度的盐溶液中膨润土的膨胀变形都可采用统一的e_m-p曲线表示,表明提出的有效应力符合膨润土颗粒在盐溶液中的实际受力情况。分形模型为研究膨润土在盐溶液中的膨胀性质提供了有效的计算方法。

关键词：膨润土膨胀变形表面分维分形模型盐溶液有效应力