采用压汞法测试了不同初始加压时间水泥砂浆的孔结构参数,并计算孔分形维数,研究了初始加压时间与抗压强度、孔结构、孔分形维数之间的关系。结果表明:初始加压时间对砂浆孔隙率和抗压强度的影响显著,加压时间过早或过晚均不利于砂浆抗压强度的发展,初始加压时间宜为养护2.5 h左右;压力成型下砂浆的孔结构具有明显的分形特征,孔分形维数范围为3.0~3.2,孔分形维数与孔隙率存在良好的相关性,能够在一定程度上反映水泥基材料宏观性能的优劣。

基于Hertz接触理论推导了两个微凸体之间互相作用的法向接触静弹性刚度。根据修正后的一个微接触点的平截面积尺寸分布,给出了界面的总法向接触静弹性条件刚度、总条件载荷的解析解。将法向静弹性刚度的解析解嵌入到有限元软件中,获得整机的理论模态。通过实验对解析解进行了定量验证。以机床结合部为研究对象,在理论振型与实验振型一致的条件下,模型的相对误差在-17.8%~17.3%之间。

根据光学表面在微观结构呈现出的自相似性,利用尺度无关的分形模型描述了其结构特征;采用结构函数法对抛光表面的分形维数进行计算,分析了粗糙度参数RMS值、误差波长、测量尺度、采样长度和采样点数对分形维数的影响规律.在此基础上,提出了采用一阶自回归分形模型对抛光表面进行模拟的新方法,分析了界定尺度、模型参数对分形特征和分形维数的影响规律.利用分形维数描述光学表面的微观结构具有评价方法简单、在一定范围内与测量尺度无关等优点.

旨在通过对SiCp增强Al基复合材料磨损表面的分形研究，更深入研究亚微米SiCp增强Al基复合材料的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。研究标明，亚微米SiCp增强Al基复合材料的具有分形特性，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。

针对由螺栓联接的两个粗糙表面微观特征和实际接触情况进行了研究。采用分形函数模拟生成了粗糙面轮廓曲线,发现分形参数对传统粗糙度参数有影响;探讨了分形维数D与机械加工面传统粗糙度参数Ra的关系;利用表面分形模拟数据和实验测量数据建立了有限元接触模型。运用Abaqus软件对模型计算表明随着接触载荷(螺栓预紧力)的增加,接触面积也相应增加;在相同接触载荷(螺栓预紧力)下,表面越光滑,接触面积越大;当接触面积增加到某一值后,改变不明显,且接触面积小于名义接触面积。这一结论可以很好的解释超声波能量在螺栓联接界面的传递机理,即预紧力-真实接触面积-能量三者的关系,为超声波能量法在螺栓松动监测中的应用提供理论基础。

针对液压元件溢流阀发生故障时,其振动信号具有非线性的特点,以关联维数描述信号特性,采用G-P算法分别对溢流阀阀体正常和故障时的振动信号进行计算分析.溢流阀工作正常时阀体振动信号的关联维数值较大,发生故障时关联维数值较小,且不同状态下关联维不同.研究表明,采用关联维数诊断系统故障的方法是可行有效的.

多孔质节流器表面孔隙分布的不均匀性会导致多孔质气体轴承的倾斜。为寻找一种合适的方法来评价渗透率分布对多孔质轴承倾斜的影响,通过图像采集得到多孔质节流器表面孔隙的局部分形维数,然后利用局部分形维数的分布情况来评价渗透率的不均匀性,并提出分形维数分布向量来评估多孔质轴承的倾斜。通过实验测量多孔质轴承工作状态下的倾斜角度和方向。实验结果表明,该方法可以在不破坏多孔质节流器的情况下很好地预测多孔质轴承的倾斜：局部分形维数分布越集中则表明多孔质节流器的渗透率越均匀;根据分形维数分布向量的模可判断出轴承倾斜的角度大小,轴承倾斜的方向和分形维数分布向量的方向和达到了很好的吻合。

将W-M分形函数引入风电制动器制动过程的摩擦生热研究中,根据W-M分形表面形貌的特点及利用其特有的自相似性,以Matlab软件模拟出粗糙表面的分形曲面形貌.通过Creo软件建立不同分形维数的粗糙表面模型,运用Abaqus有限元软件分析分形维数、相对滑动速度、施加载荷对粗糙表面制动过程中闪点温度和接触压力的影响.结果表明：随着分形维数增大,摩擦区域块状热区的数量减少,而点状热区的数量增多;相对速度越大时,接触区域最顶端的微凸体节点温度也越大,非接触区域温度上升速率也越快;施加载荷增大时,微凸体的最高闪温点的温度变化幅度不大,但会影响热区的数量大小与次闪温点和非接触点的温度.

为了建立表面形貌特征参数对齿轮动力学性能的影响规律,开展不同润滑条件下的齿轮表面分形维数测定及效率和振动特性试验。选择3组同等齿面精度等级的齿轮箱,在相同的载荷和运转时间等工况下,对油润滑、脂润滑和干摩擦的齿面进行表面轮廓测量,通过结构函数法获得相应的分形维数。结果显示,油润滑的分形维数最大,且试验前后的分形维数变化最小,表明齿面磨损较低、从而能够获得较为稳定的动力学性能。通过效率和振动特性试验也发现,油润滑的传动效率最高、振幅最小,与分形维数的测量分析结论一致。本研究能够为后续进行齿面的微观形貌设计提供理论基础和应用前提。

分析了液压阀密封副端面粗糙轮廓波谷面积和弹性接触点面积的微观接触机理．以缝隙流动的N—S方分形程和理论为基础，研究了泄漏量与表面粗糙度、分形参数、密封接触比压之间的关系及泄漏量分形模型．并对平面密封缝隙泄漏量、作用在阀芯表面上的密封力与粗糙表面的分形维数、分形尺度系数之间的关系进行了数值仿真，由此得出：提高零件的加工精度可以减小液压阀的泄漏量；泄漏量随端面形貌变化而不断变化，而密封副初始表面形貌对泄漏量起着关键作用，通过控制表面形貌参数可以有效降低液压阀泄漏量．