《基於混沌與分形理論的磨損過程動力學行為研究》是依託中國礦業大學，由朱華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於混沌與分形理論的磨損過程動力學行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱華
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目運用混沌與分形理論開展摩擦磨損過程動力學行為的定量研究，首先開展混沌系統特徵量計算中無標度區間的識別方法和摩擦信號的採樣方法研究，為提高混沌特徵量的計算精度和準確反映摩擦系統的動力學特性提供保證；然後以混沌和分形特徵量的變化規律為依據，開展磨損過程中的摩擦信號（摩擦力、摩擦振動、摩擦噪聲、摩擦溫度）、摩擦表面和磨損磨粒的混沌及分形行為的一致性研究，以及這些行為與接觸表面、摩擦工況、材料特性、潤滑條件等摩擦初始條件的相關性研究，以揭示摩擦系統行為的內稟特性和對初始條件敏感依賴的混沌特性，為建立統一的摩擦磨損定律奠定基礎；進而進行摩擦系統混沌吸引子演變規律的定性和定量研究以及對多個混沌特徵量的計算研究，提出與磨損過程3個階段相一致的摩擦磨損過程的動力學原理模型，為磨損過程的量化識別提供新的方法。
結題摘要
摩擦系統是一個非線性耗散動力系統，發生在這一系統中的各種摩擦、磨損行為具有混沌和分形特性。為了揭示磨損過程的動力學行為規律，分別進行了如下研究：（1）對無標度區間識別問題進行了研究，提出了點斜率誤差算法，並將其結合K-means算法，設計了一種識別無標度區間的新方法。運用該方法能夠客觀準確地識別出無標度區間，從而使得關聯維數的計算更加精確，這對非線性時間序列的混沌特徵分析具有重要的意義。（2）研究了採樣長度、採樣間隔和噪聲這三個因素對關聯維數計算的影響，提出了確定採樣長度和採樣間隔的方法，發現EMD方法對於混沌特性信號中含有的周期性噪聲和白噪聲具有良好的濾波效果。（3）研究了磨損過程中混沌及分形行為規律的一致性，發現摩擦力信號和磨粒群的分形維數具有一致的演化規律；摩擦溫度、摩擦力和摩擦振動信號在相空間中的混沌特性具有高度的一致性和相關性。（4）研究了摩擦磨損過程中混沌及分形行為與摩擦初始條件的相關性，得到了磨合表面分形維數和磨合時間與系統參數的關係。（5）研究了磨損過程的動力學突變行為和動力學模型。研究了磨損過程中的動力學突變行為，發現在磨損過程中依次出現動力學漸變區、動力學穩定區和動力學突變區，這三個區域分別對應於磨合吸引子的形成、維持和消失階段，建立了粗糙表面分形接觸模型。項目研究成果對摩擦學複雜問題的量化研究和豐富摩擦學理論具有科學意義，而且對磨合狀態識別和磨損故障診斷具有工程價值。
