分形维数在高速钢和硬质合金刀具磨损中的应用

为了更好地研究现代刀具,将分形理论引入刀具磨损研究。从理论、实践上验证了高速钢刀具和硬质合金刀具后刀面磨损存在着分形结构,并通过实验计算出了刀具磨损的分形维数。     

表面磨损的动态分形模型研究

由于表面形貌的分形维数Ｄ和尺度系数Ｇ会随着零件表面的磨损发生变化,故应用切比雪夫多项式来表征磨损表面分形维数Ｄ的动态变化规律,分析尺度系数Ｇ随零件表面磨损的变化趋势,并提出一组磨损率动态预测分形模型。仿真试验表明,磨损率动态预测曲线与同条件实验结果表致,且更精细。     

基于分形理论的磨粒磨损类型

本文在M-R接触分形模型的基础上，根据塑变磨损理论导出了基于分形参数的磨粒磨损模型，建立了磨损率与分形维数之间的关系，综合反映了材料的磨损规律和表面特性。根据该模型可知，当分形维数在某一范围时，磨损率达到最小值。当分形维数一定时，磨损率随尺度系数、磨损概率常数的增大而增大。随材料性能参数的增大而减小；当其余各影响参数保持一定时，磨损率随接触面积的增大而增大。     

基于分形理论的磨粒磨损模型

本文在M-B接触分形模型的基础上,根据塑变磨损理论导出了基于分形参数的磨粒磨损模型,建立了磨损率与分形维数之间的关系,综合反映了材料的磨损规律和表面特性。根据该模型可知,当分形维数在某一范围时,磨损率随分形维数的减小而迅速增大;而在另一范围时,磨损率随分形维数的增大而增大;当分形维数等于1.5时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随尺度系数、磨损概率常数的增大而增大,随材料性能参数的增大而减小;当其余各影响参数保持一定值时,磨损率随接触面积的增大而增大。     

基于分形理论的RIFLE线表面磨损动态模型

根据实测数据得出分形维数D随着枪支发射子弹量变化的动态方程，并分析了尺度系数G的变化规律．应用分形几何理论和分形接触模型公式，建立了枪管RIFLE线表面磨损率与枪支发射子弹量之间的动态预测分形模型．其动态预测趋势与实验数据吻合．从而为枪管RIFLE线磨损的检测提供了新的思路。     

分形网格维数在齿轮故障诊断中的应用

在介绍分形和网格维数定义的基础上，着重概述了网格维数的计算方法和诊断原理，计算了齿轮在常见故障状态下的网格维数，并利用网格维数距离函数对齿轮的常见故障进行了识别。     

基于分形理论和神经网络的刀具磨损监测

提出了一种基于分形理论和神经网络的刀具磨损监测方法,从切削力动态分量中提取分形维数D、从切削力静态分量中提取切削力比R这两个特征量作为监测刀具磨损状态指标,并将这两个特征量及切削速度作为神经网络的输入.试验结果表明,该方法能有效识别刀具的磨损状态.     

分形理论在摩擦学研究中的应用

对近年国内外分形理论在摩擦学研究中应用的新进展作了综述,介绍了分形的概念以及分形维数的计算方法,讨论了包括磨损表面形貌分析,材料表界面分形研究和磨合磨损分形模型的建立等分形理论在摩擦学研究中的应用状况,并提出了当前相关研究中所遇到的问题,及今后分形理论在摩擦学研究中的发展方向。     

AR模型和分形几何在设备状态监测中的应用研究

状态特征指标对机械的状态监测和故障诊断具有重要意义。本文提出应用机械设备工作状态下噪声信号自回归模型的关联维数来描述设备在不同工作状态下的特征,进而实现对状态的监测、识别和分类。文中通过实验证明,设备在相同工作状态下,噪声信号的AR模型参数具有相近的关联维数,在不相同状态下则有明显不同的关联维数。因此关联维数不仅可以作为状态监测与识别和分类的重要依据,而且可以作为其他特征提取方法的补充。此方法对设备状态监测准确率的提高具有明显的作用。     

一重分形特征表面的磨合磨损预测模型仿真研究

阐述了基于一重分形特征表面M-B接触模型的磨合磨损预测模型的定义,仿真研究了分形维数D对于磨损量的影响,分析其结果,最后得到了最佳分形维数opcD的计算方法。     

基于分形理论的机械故障诊断的应用研究

将分形的有关理论与机械故障诊断联系起来,论述了分形维数的基本概念,介绍了网格维数及其求取方法。通过对模拟信号、齿轮振动信号进行分形诊断表明,分形网格维数诊断可以模糊诊断出到底是哪一部分最有可能发生故障,证实了分形网格维数的普遍性和通用性。分形网格维数诊断方法能有效地诊断齿轮局部故障,具有广泛的应用前景。     

分形理论在齿轮接触应力分析中的应用研究

综合研究齿面间的宏观因素和微观因素对齿轮接触面间的应力状态的影响,建立轮齿齿面间的应力分析与计算分形模型,该模型能准确计算齿面的接触应力,并能解决微线段齿轮内接触的应力计算问题。分析了各参数对模型计算结果的影响趋势,给出了一对渐开线齿轮接触强度计算的三种理论方法对比分析,结果证明了分形理论应用于齿轮接触强度计算的有效性。     

铁谱磨粒形态分形特征参数提取方法研究

阐述了分形与分形维数的定义，给出了铁谱磨粒分形维数和无标度区间的计算原理。编制了磨粒图像处理及磨粒分维计算的计算程序，并以片状磨粒为实例，提取了该磨粒的轮廓分维特征、磨粒表面纹理特征、表面纹理方向特征与磨粒表面间隙度特征四个特征值，为有效识别磨粒提供科学依据。     

磨粒分形维数与摩擦状态相关性的研究

以45钢-铜配副在浸油状态下进行磨损试验，考察了不同磨损阶段磨粒群体分形维数的分布特征，测量了多种磨粒表征参数，并就各表征参数与摩擦力的关联性进行了对比分析。结果表明：磨粒群体中轮廓分形维数的分布呈正态分布；磨粒分形维数相对于其他表征参数而言，和摩擦力相关性更大，且两者呈反比关系。     

基于MATLAB的铝基复合材料磨损表面分形特性研究

通过对亚微米SiCp增强铝基复合材料磨损表面的分形研究,探讨了亚微米SiCp增强铝基复合材料摩擦磨损特性与分形维数的关系。按照结构函数法,用MATLAB软件进行编程,得到复合材料双对数坐标图。研究表明,亚微米SiCp增强铝基复合材料具有分形特性,且其分形维数与材料的磨损量有关,随着磨损量的增加,分形维数亦趋于增大,且分形维数在1.6≤D≤1.9之间。     

刀具磨损过程中切削力动态分量信号分形维数的变化规律研究

研究了刀具磨损过程中切削力动态分量信号分形维数的变化规律 ,发现分形维数在刀具初期磨损和剧烈磨损阶段较正常磨损阶段高。由于切削力信号动态分量的分形维数随刀具磨损状态的变化而变化 ,使得它可以作为切削过程中判断刀具工作状态的一个参数     

一种辨识磨粒群分形无标度区的新算法

针对磨粒群分形维数计算精度偏低,且无标度区辨识过程中容易出现局部最优的问题,提出了一种辨识无标度区的新算法。首先利用模拟退火K-means算法对磨粒群r～N(r)(尺度~测度)双对数曲线的一阶局部导数聚类,剔除一阶导数为0及波动很大的区间,然后利用模拟退火K-means算法对曲线的二阶局部导数聚类,识别出精确的无标度区间。应用新算法对典型的分形图形进行了分形维数计算,计算结果与理论值吻合度较高;同时应用新算法对磨粒群的分形无标度区进行了辨识。研究表明：磨粒群的分形无标度区较宽,新算法对磨粒群等多孔图形的无标度区辨识效果较好,能显著提高磨粒群分形维数的计算精度。