發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 22:06

  本文關(guān)鍵詞：摩擦信號(hào)與磨損磨粒的分形混沌特性及相關(guān)性研究

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【摘要】：為了揭示摩擦學(xué)系統(tǒng)的演變規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)一步揭示摩擦磨損機(jī)理和評(píng)價(jià)摩擦磨損理論,本文首先在干摩擦條件和不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行了黃銅-45鋼的銷-環(huán)摩擦磨損試驗(yàn),采集了磨損過(guò)程中的摩擦力信號(hào)和磨粒,并提取了磨粒的粒度特征,進(jìn)而在不同磨損階段下,研究摩擦力信號(hào)與磨粒的分形混沌特性,以及兩者之間的相關(guān)性。信號(hào)與磨粒是不同類型的分形對(duì)象,需要使用不同的分形表征方法,表征方法的科學(xué)性與準(zhǔn)確性會(huì)直接影響相關(guān)性研究。摩擦力信號(hào)具有數(shù)據(jù)離散、無(wú)標(biāo)度區(qū)間較短的特點(diǎn),分形表征方法應(yīng)當(dāng)針對(duì)這些特點(diǎn)進(jìn)行選取。本文對(duì)盒維數(shù)法、結(jié)構(gòu)函數(shù)法和均方根法進(jìn)行評(píng)價(jià),分析了這些方法在處理離散數(shù)據(jù)時(shí)的誤差根源,針對(duì)這些方法的優(yōu)勢(shì)和不足,提出了表征離散數(shù)據(jù)信號(hào)曲折程度的結(jié)構(gòu)曲率參數(shù),并推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)曲率與觀察尺度的冪指數(shù)關(guān)系,將其歸納為用于分形維數(shù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)曲率法,在此基礎(chǔ)上使用這四種方法對(duì)W-M分形曲線、實(shí)際輪廓曲線和摩擦力信號(hào)曲線進(jìn)行分形表征和分維計(jì)算,結(jié)果表明結(jié)構(gòu)曲率法比其他3種方法適應(yīng)性強(qiáng),無(wú)標(biāo)度區(qū)間長(zhǎng)而顯著,計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性明顯提高。使用傳統(tǒng)方法和結(jié)構(gòu)曲率法對(duì)磨損過(guò)程中的摩擦力信號(hào)進(jìn)行分形表征,利用混沌理論重構(gòu)摩擦力信號(hào)的相軌跡圖,并計(jì)算吸引子的混沌特征量。結(jié)果表明:分形和混沌方法均能揭示磨損過(guò)程演變的內(nèi)在規(guī)律,在干摩擦條件下,銅-鋼摩擦副的磨損過(guò)程明顯分為的磨合期、穩(wěn)定磨損一期、過(guò)渡期和穩(wěn)定磨損二期,摩擦力信號(hào)的分形維數(shù)呈現(xiàn)先減小-再維持穩(wěn)定-再減小并劇烈波動(dòng)-最后增大并保持穩(wěn)定的趨勢(shì),吸引子的關(guān)聯(lián)維數(shù)與最大Lyapunov指數(shù)呈現(xiàn)先迅速增大-再維持在較大值-再劇烈波動(dòng)-最后維持在高維的趨勢(shì)�；瑒�(dòng)磨損產(chǎn)生的磨粒具有數(shù)量多和外形各不相同的特點(diǎn),為了減小采樣的隨機(jī)性對(duì)磨粒表征參數(shù)的影響,更好地反映磨損狀態(tài),討論了磨粒參數(shù)的表征效果。本文為了克服盒維數(shù)法計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定的缺點(diǎn),以盒維數(shù)法為基礎(chǔ)進(jìn)行理論分析和推導(dǎo),并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),提出了用于磨粒群分形表征的弦長(zhǎng)維數(shù)法。將該方法與盒維數(shù)法進(jìn)行比較,結(jié)果表明盒維數(shù)的隨機(jī)性較強(qiáng),即使是同一組磨粒的表征結(jié)果也會(huì)有較大的波動(dòng),而弦長(zhǎng)維數(shù)更能體現(xiàn)磨粒群的群體特征與磨損狀態(tài),揭示了不同尺度下磨粒形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系,是更為簡(jiǎn)便可靠的新思路。進(jìn)而對(duì)不同磨損階段的磨粒群進(jìn)行分形表征,發(fā)現(xiàn)磨粒群的弦長(zhǎng)維數(shù)在磨損過(guò)程中的具有明顯的演變規(guī)律,該變化與磨損狀態(tài)息息相關(guān)。最后,討論了摩擦力信號(hào)的分形混沌參數(shù)與磨粒群分形維數(shù)的相關(guān)性,結(jié)果表明:摩擦力信號(hào)的最大Lyapunov指數(shù)曲線與磨粒群的平均粒度曲線的相似度很高;另外,摩擦力信號(hào)的分形維數(shù)與磨粒群的分形維數(shù)也具有大致相同的變化趨勢(shì),在過(guò)渡期,磨粒群的分形維數(shù)會(huì)更早地發(fā)生急劇下降,比摩擦力信號(hào)的分形維數(shù)更加敏感。這些結(jié)果體現(xiàn)了摩擦學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)整體的系統(tǒng),各個(gè)參量在磨損過(guò)程中是互相作用、互相影響的。
【關(guān)鍵詞】：分形 混沌 摩擦力 磨損 磨粒
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH117
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 圖清單14-18
• 表清單18-19
• 變量注釋表19-21
• 1 緒論21-29
• 1.1 課題研究背景、意義及來(lái)源21-22
• 1.2 摩擦信號(hào)與磨粒的研究現(xiàn)狀22-27
• 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容27-29
• 2 摩擦磨損過(guò)程試驗(yàn)及信息采集29-40
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法29-32
• 2.2 摩擦力信號(hào)與磨粒信息的采集32-36
• 2.3 磨損過(guò)程的摩擦力信號(hào)與磨粒36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 3 摩擦力信號(hào)的混沌行為研究40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 相空間重構(gòu)理論40-41
• 3.3 摩擦力信號(hào)的相空間重構(gòu)41-44
• 3.4 相軌跡圖的變化規(guī)律44-49
• 3.5 吸引子關(guān)聯(lián)維數(shù)的變化規(guī)律49-51
• 3.6 摩擦力信號(hào)最大Lyapunov指數(shù)的變化規(guī)律51-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 4 摩擦信號(hào)分形表征的結(jié)構(gòu)曲率方法研究54-68
• 4.1 引言54-55
• 4.2 分形維數(shù)的幾種常用算法55-57
• 4.3 結(jié)構(gòu)曲率方法57-59
• 4.4 幾種分形表征方法的表征效果比較59-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 5 摩擦力信號(hào)的分形行為研究68-77
• 5.1 引言68
• 5.2 線性變換對(duì)分形維數(shù)計(jì)算的影響68-71
• 5.3 摩擦力信號(hào)的分形維數(shù)演變規(guī)律71-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 6 磨粒群的分形表征研究77-88
• 6.1 引言77
• 6.2 基于FBRM的弦長(zhǎng)維數(shù)的提出77-79
• 6.3 弦長(zhǎng)維數(shù)與盒維數(shù)表征效果的比較79-81
• 6.4 磨粒群粒度分布的變化規(guī)律81-86
• 6.5 本章小結(jié)86-88
• 7 摩擦力信號(hào)與磨粒的參數(shù)相關(guān)性研究88-95
• 7.1 引言88
• 7.2 摩擦力信號(hào)與磨粒群平均粒度的相關(guān)性88-91
• 7.3 摩擦力信號(hào)與磨粒分形維數(shù)的相關(guān)性91-94
• 7.4 本章小結(jié)94-95
• 8 全文總結(jié)95-97
• 參考文獻(xiàn)97-105
• 作者簡(jiǎn)歷105-107
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集107

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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3 黃傳輝,朱華,葛世榮;磨粒輪廓分形維數(shù)與磨損狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

4 李國(guó)賓;田建明;關(guān)德林;;缸套-活塞環(huán)磨合過(guò)程摩擦力矩多重分形研究[J];潤(rùn)滑與密封;2006年04期

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李紹成;基于靜電感應(yīng)和顯微圖像的油液磨粒監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：1123944