分形表面的结构函数及其应用

介绍了用于表征分形表面的结构函数的定义，起因以及与其它统计量的关系，并给出了实验和结果分析。     

用随机分析方法研究电加工表面形貌

通过对电加工零件表面在互为４５°的４个方向截面上测量Ｒａ值，运用随机分析方法，分别求出每个零件表面４个方向上的幅度密度函数、自相关函数和功率谱密度函数，并分析这些函数图形，对电加工表面形貌进行了研究。     

高精度火箭橇试验轨道随机不平顺分析

对实测高精度火箭橇试验轨道随机不平顺功率谱密度(PSD)进行B样条插值,得到拟合用PSD平均曲线.对此曲线采用最小X方回归与粒子群优化算法,得到了指数函数形式的PSD函数参数值.基于PSD进行频率采样,利用Monte Carlo法模拟得到随机相位,然后利用Blackman-Turkey法模拟得到试验轨道空间域内的不平顺大小.分析与模拟结果表明:高精度火箭橇轨道随机不平顺具有低频、低幅值和低功率特性.随机不平顺对数PSD值随频率的增加而趋于稳定值.     

表面形貌的分形描述及其评定

 通过修正的表面形貌高斯随机分形模型从理论上推导出支承长度率曲线与分形维数有关，而形貌系数对该曲线的影响较小，从实验上验证了这一结论。得出，分形维数提供了表面接触承载能力的单值定量尺度，是比支承长度率曲线更简洁而实用的参数。     

激光陀螺超高反射镜基片抛光工艺

采用新型双层结构沥青抛光模和两种抛光粉（CeO2和Fe2O3）分步抛光工艺，在合理选择抛光工艺参数的条件下，实现了微晶玻璃激光陀螺反射镜基片的超精密抛光，表面粗糙度达到Ra＜0．5nm、面型精度N＝0．5、△N=0，1．     

典型高强铝合金材料的点腐蚀坑前缘特征的研究

针对2024和7804两种典型高强铝合金的点腐蚀坑的前缘微观结构进行了研究.发现:在3.5%NaCl溶液腐蚀环境下,经过不同的腐蚀时间,这两种铝合金材料的点腐蚀坑在扩展速度、坑的形态类型、腐蚀坑的前缘微裂纹及形貌特征等方面具有明显不同.对于点腐蚀坑前缘特征的形成机理以及点腐蚀坑对这两种材料的疲劳性能影响也进行了分析讨论.同时将分形理论应用于腐蚀坑前缘的特征分析,求得了腐蚀坑截面轮廓分形维数.     

价电子-分形燃烧模型燃速模拟计算

在价电子燃烧模型的基础上，运用分形理论建立了一个崭新的固体推进剂价电子．分形燃烧模型。针对AP颗粒形状不规则的特点，引进分形维数，进行了燃烧模拟计算方法的有关公式推导和编程计算研究，用价电子-分形燃烧模型编制出燃速计算软件。计算结果表明，该模型比价电子模型计算结果更接近实验值，这说明新型的价电子-分形燃烧模型更合理。     

基于Wasserstein距离和SBGFRLS方法的活动轮廓模型图像分割算法

提出一种结合Wasserstein距离和SBGFRLS方法的非参数化活动轮廓图像分割算法。该算法采用二值函数作为水平集函数并利用高斯核函数对其正则化,有效避免水平集演化中的重新初始化过程,提高分割速度。算法本身具有选择局部和全局分割的属性。利用Wasserstein距离作为区域相似性测度使图像分割不依赖于图像数据的具体分布模型,扩大了传统水平集算法的应用范围。实验结果表明,该算法能够对图像进行有效准确地分割且具有较快的速度。     

海杂波FRFT域分形特征在动目标检测中的应用

文中研究了海上动目标雷达回波与海杂波在分数阶Fourier域(FRFT域)的分形特性,利用两者幅值起伏程度的不同,提出了一种基于FRFT域分形维数差异的动目标检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型——分数布朗运动作为FRFT域分形模型,通过仿真分析实测海杂波数据的分形曲线,证明海杂波在FRFT域的无标度区间内具有分形特性。提取出FRFT域海杂波与动目标回波的分形维数,并利用其固有的差异进行目标检测。经不同极化方式下海杂波数据仿真,验证了算法的有效性。     

非稳态表面热流反演算法研究

表面热流的反演是一类典型的热传导逆问题。在采用有限体积法数值求解三维非稳态热传导问题的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,建立了顺序函数法和共轭梯度法这两类反演算法。采用这两类算法对一个典型算例的计算结果表明:建立的两类反演算法都是有效的,具有较好的抗噪性能。顺序函数法的优势在于算法的推导和实现较为简便,但算法中存在人为确定的参数r,该参数的选取对反演结果有较大影响。共轭梯度法的算法中没有自由参数,但算法的推导和实现都较为复杂,其反演结果的精度和顺序函数法的反演结果精度基本相当。     

取样长度和采样点数对分维值的影响

在研究分形几何理论的基础上,以不同的取样长度和采样点数,对大量的机加工粗糙表面进行了测量。结果表明;传统的粗糙度评定参数Ｒα依赖于取样长度;而分形维数Ｄ则是表征表面的固有参数,与取样长度无关,虽然受采样点数的影响,但当采样点数足够多时,Ｄ值将趋于稳定。     

光学三角法测头的精度优化技术研究

为了提高光学三角法测头在实际应用中的测量精度,本文在分析光学三角法测量原理的基础上,提出了一种基于自适应区域平均中点匹配算法的光学测头精度优化方法。该方法以空间域滤波思想为基础,可以根据测头的测量值自动判断测量误差的大小以及优化区域的大小,并可以针对不同表面给出相应的精度优化方法。实验结果表明,该优化算法可以准确描述被测物体表面的轮廓特征,并且能够降低测量误差50%以上,从而有效解决了光学扫描测量精度不足的问题,使测头能够达到微米级的测量精度,实现了零件的高效率、高精度测量。     

非线性热传导逆问题的表面热流辨识方法

当材料的热物性参数随温度变化时,其内部的热传导方程是一非线性偏微分方程,对应的热传导逆问题称为非线性热传导逆问题。本文建立了非线性热传导逆问题的两种表面热流辨识方法:顺序函数法和共轭梯度法,介绍了这两种辨识方法的基本思想和具体算法推导,并针对典型算例进行了仿真辨识,结果表明:两种辨识方法虽然在算法构造、计算效率方面存在一定的差异,但都能给出较好的辨识结果,并且算法受测量噪声的影响较小,具有较好的鲁棒性。     

电阻应变计敏感栅结构参数对其测量精度的影响

为了提高电阻应变计测量精度，建立了“简支梁-过渡层-基底-栅丝”结构的3维有限元模型，利用数值模拟方法研究了 敏感栅结构参数对测量精度的影响；提出横向效应长度比参数，统一了栅丝长度、间距、弯数3种结构参数，建立了测量误差与横 向效应长度比的函数关系，基于此函数关系推导出结构参数优化公式，并利用优化公式完成了敏感栅结构参数组合设计。结果表 明：栅丝直径越小，测量误差越小；栅丝长度、间距、弯数、长宽比存在最优值；测量误差与横向效应长度比成分段线性函数关系，且 当横向效应长度比为6.15%时测量误差最小；利用函数关系式可以快速估算出给定敏感栅结构参数的应变计测量误差，估算结果 与有限元计算结果的相对误差不超过4%；利用优化公式设计出的参数组合的测量误差不超过0.06%，且较单独优化的最优值参 数组合的减小0.1%左右。     

用红外光散射技术测量精加工表面粗糙度参数Ra

<正> 本文用红外光散射技术,研究了国际上广泛使用的表面粗糙度参数算术平均偏差Ra与散射光强及其角分布统计参数间的相关性。研究表明:粗糙度的高度只影响光在空间的散布范围(高度小,光的散布范围大),不影响相邻散斑间的距离;粗糙度的间距不同时除影响光的散布范围外,还影响相邻散斑间的距离(间距小,散斑间的距离大)。对于很光滑的表面,大部分入射光反射至镜方向。当表面粗糙度增加时,镜方向光强减少;同时光的衍射增加,并且变得更散射了。在0°～180°范围内收集散射光时,光强角分布的方差D与Ra成正比关系;在小于180°的范围内收集散射光时,D与及Ra成抛物线关系。对收集散射光的光纤(与硅光电二极管相连接)间的相邻夹角值本文经实验得到验证即角分辨率     

基于图像处理技术的铝合金腐蚀分形特征

通过基于二值图像处理技术对LY12CZ铝合金表面腐蚀图像进行特征提取,获取不同腐蚀时间下的蚀孔数目;基于统计分形模型的基础上,发现铝合金蚀孔分布具有统计意义上的分形特征;随着腐蚀时间的增加,分维数与失重率也随之增加,分维数随腐蚀时间的变化规律与失重率随腐蚀时间的变化规律基本一致,都符合幂函数的形式,故可采用分维数作为评...     

利用光散射测表面粗糙度的方法

在这篇文章中概括了大量以前所做的利用光散射测量金属表面粗糙度的试验。也确定了几种测量不同表面粗糙度参数和函数的方法，同时也给出了每种方法的近似范围。利用直接标准，计算光清表面粗糙度，范围从0＜α／λ＜0．05，其中σ是粗糙度均方值，凡是光波长，在这种方法中散射的角分布与粗糙度的功率谱密度密切相关。在此基础上表面目相关函数可以通过范围在0＜α／λ＜0．14之间的角分布付里叶变换计算出。在0＜α／λ＜0．3范围内，光线是可分辨和测量的，对于这种情况给出了镜面反射的方法。对于这些方法和较粗糙的表面，发散宽度的均…     

基于二级优化的低RCS外形设计方法

针对飞行器外形隐身优化问题,提出了一种流程简单,可同时优化外形轮廓和剖面形状的二级优化方法。这种方法将优化流程分为外形轮廓级和剖面形状级两个层次:外形轮廓级优化任务是将轮廓形状参数传递给剖面形状级,并对外形轮廓进行优化;剖面形状级优化任务是对剖面形状进行优化,并将目标函数值返回外形轮廓级。二级优化的最终结果可获得最优的轮廓形状和剖面形状。以一个具有低RCS特征的飞行器机身为算例,验证了这种二级优化方法的可行性和有效性。     

一种凹多边形凸分解的全局剖分算法

提出了一种凹多边形凸分解的全局剖分算法。首先对局部剖分算法的原理及存在的问题进行了阐述,并对基于正负法搜索可视点串的算法进行了更正和改进,然后利用改进的权函数从全局剖分的角度选择最优的剖分点进行剖分。同局部剖分算法相比,提高了剖分后所得的多边形形态质量。该算法主要作为轮廓偏置算法的前期处理算法,对原轮廓进行分解,提高了原轮廓多边形进行轮廓偏置算法的运行效率。     

基于曲面上光滑插值方法的飞机表面C_p值重建

针对飞机表面压强系数Cp值的计算,讨论定义在三维空间R3的二维流形 Σ上的散乱数据插值问题,利用映射与加权混合相结合的技术,给出了能与柱面Σ0同胚的任意物体表面Σ上的散乱数据插值算法,通过此算法所得的插值函数能达到C1连续。将此算法应用在飞机表面Cp值分布曲面的重建问题上,得到了很好的效果。