破碎材料线体分形维数关系实验研究

发布时间：2017-06-27 09:04

  本文关键词：破碎材料线体分形维数关系实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：破碎颗粒材料无论是粒度分布还是颗粒轮廓曲线均满足统计自相似,可用分形维数表征。本文以二氧化硅、长石和矿石粉三种破碎颗粒材料为研究对象,通过对材料进行粒度测试和颗粒图像数据分析和处理,测定破碎材料线、体分形维数,实验验证线、体分形维数关系,主要工作包括以下几个方面：(1)概述颗粒材料冲击破碎技术及材料表征的发展现状,简介分形理论在颗粒材料表征中的应用及其分形维数测定。选择三种破碎颗粒材料为研究对象,采用BT-9300H和BT-2000激光粒度仪对22个样本材料进行了粒度测试,采用BT-1600图像分析系统提取了625个颗粒图像,并采用两种方法对实验数据进行了分析和处理。(2)论述了颗粒材料R-R粒度分布拟合曲线优化方法,优化参数为特征粒径和线性回归分析相关系数,采用图示和特征参数对比法对拟合曲线优化结果进行了比较和分析,应用MATLAB工具软件和课题组R-R分布分形理论模型编程实现破碎颗粒材料体分形维数测定,结果表明体分形维数可作为表征破碎材料自身特性的一个参量。(3)研究确定初始步长及颗粒图像轮廓曲线实验数据分析和处理方法,应用MATLAB工具软件和课题组码尺法分形理论模型编程实现破碎颗粒材料线分形维数测定,三种材料样本单颗粒、各样本间线分形维数计算结果表明单颗粒图像轮廓曲线具有分形特征,满足统计自相似,线分形维数可作为表征破碎颗粒材料自身特性的一个参量；三种材料各样本间的线分形维数波动明显小于单一样本中各颗粒间的线分形维数波动,说明码尺法样本线分形维数测定方法合理、可行。(4)研究颗粒图像轮廓曲线实验数据功率谱分析方法,应用MATLAB工具软件和功率谱法分形理论模型编程实现破碎颗粒材料线分形维数测定,三种材料样本单颗粒、各样本间功率谱法线分形维数计算结果同样表明单颗粒图像轮廓曲线具有分形特征,满足统计自相似,功率谱法线分形维数同样可作为表征破碎颗粒材料自身特性的一个参量；功率谱法与码尺法线分形维数最大相对误差为0.9408%；两种方法线分形维数测定结果对比表明,码尺法测定颗粒图像轮廓曲线的线分形维数相对稳定,功率谱法对颗粒图像轮廓曲线进行分析和处理时,影响因素多；线分形维数测定的准确性与材料自身性质有关。(5)根据线、体分形维数关系、三种材料体分形维数测量结果及码尺法和功率谱法线分形维数测量结果,得出三种材料体分形维数转换为线分形维数后,与码尺法线分形维数的最大相对误差为2.1861%,与功率谱法线分形维数的最大相对误差为1.6231%,说明线、体分形维数关系模型正确、合理。
【关键词】：破碎材料 分形维数 码尺法 功率谱法 线体分形维数关系
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;O189
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景及意义12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.2.1 冲击破碎技术发展现状12-13
• 1.2.2 破碎材料表征及评价发展现状13-14
• 1.3 分形理论简介14-17
• 1.3.1 分形理论基础14
• 1.3.2 分形维数测定14-15
• 1.3.3 分形理论在破碎材料表征中的应用15-17
• 1.4 颗粒材料分形维数测定17-20
• 1.4.1 根据粒度分布曲线测定分形维数17-18
• 1.4.2 根据单颗粒投影轮廓曲线测定分形维数18-20
• 1.4.3 分形维数新模型及其关系20
• 1.5 课题来源及主要内容20-22
• 第2章 破碎材料体分形维数测定22-33
• 2.1 实验材料选择及粒度测试22-23
• 2.1.1 实验材料和设备22-23
• 2.1.2 实验过程23
• 2.1.3 实验结果23
• 2.2 粒度分布拟合曲线优化分析23-30
• 2.2.1 引言23-26
• 2.2.2 基本原理26-27
• 2.2.3 优化和程序实现27-28
• 2.2.4 实验及实验结果分析28-30
• 2.3 体分形维数测定及程序实现30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 破碎材料码尺法线分形维数测定33-41
• 3.1 破碎材料单颗粒轮廓曲线提取33-36
• 3.1.1 实验过程33-34
• 3.1.2 实验结果34-35
• 3.1.3 颗粒图像轮廓曲线提取35-36
• 3.2 码尺法线分形维数测定36-40
• 3.2.1 码尺法线分形维数测定及程序实现36-37
• 3.2.2 计算结果及分析37-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 破碎材料功率谱法线分形维数测定41-50
• 4.1 功率谱计算41-42
• 4.1.1 颗粒轮廓幅值计算41-42
• 4.1.2 功率谱计算42
• 4.2 功率谱法线分形维数测定42-48
• 4.2.1 功率谱法线分形维数及程序实现42-43
• 4.2.2 计算结果及分析43-46
• 4.2.3 与码尺法线分形维数测定结果对比46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第5章 线、体分形维数关系实验验证50-54
• 5.1 线、体分形维数关系实验验证(码尺法)50-51
• 5.2 线、体分形维数关系实验验证(功率谱法)51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果60-61
• 致谢61

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