分形理论在农田土壤风蚀研究中的应用现状及其展望

土壤是一种由不同颗粒组成的具有不规则形状和自相似结构的多孔介质,具有分形特征。本文在对分形理论进行简要阐述的基础上,介绍了分形理论在农田土壤风蚀研究中取得的成果,应用分形理论研究风蚀土壤的性质是一种新的途径和具有广泛代表性的方法,最后对分形理论在农田土壤风蚀研究中的应用前景作了展望。     

分形理论在机械加工表面分析中的应用

随着分形理论的完善与发展,机械加工表面的分析研究日益广泛.笔者综述了分形维数的计算及分形理论在工程粗糙表面分析中的应用.     

活塞销表面分形特性研究

分形理论在许多工程技术领域得到了应用,对机械加工金属表面轮廓的研究表明：分数维可用于表征粗糙表面,应用分形理论,通过实验及计算,求出活塞销外圆表面的分数维和特征长度,为精加工表面特性研究提供了新途径。     

土壤表面不平度分形特性的图像分析方法

研究了分形几何理论和图像处理技术在土壤表面不平度分形维数计算方法中的应用。利用分形几何的相关理论针对图像预处理后的表面形貌的图像数据建立数学模型,得到可以表征土壤表面不平度的分形参数。为此,共选择了3种不同耕作方式的土壤表面作为研究对象,运用自行设计的程序进行了表面分形维数的计算。结果表明:不同类型表面的分形维数相差较大,利用分形维数能够进行土壤表面不平度的有效表征,同时能对不同类型的土壤表面进行准确分类。     

基于分形理论的柴油机故障诊断分析

针对柴油机系统故障信号的分形特点,介绍了分形理论在柴油机故障诊断中的应用方法,并对关联维数计算过程中参数的选取做了详细的论述,最后通过对实际测量的发动机振动信号进行分析,结果显示,应用该方法能较准确地判别柴油机系统工作状态正常与否。     

分形理论在植物形态模拟中的应用

在虚拟植物生长建模的可视化研究中,分形是其重要的理论基础。它利用自然景物本身存在的自相似性,通过多种分形造型方法对自然实体进行建模。根据植物形态学原理和计算机图形学技术,采用分形方法可绘制出形态逼真的植物。为此,介绍了分形的基本理论,并在VisualC++6.0中利用迭代法对几种经典的分形树进行了程序模拟;在此基础上,通过连续改变分形树的内部参数,模拟了植物的动态变化过程,产生计算机动画效果,有较强真实感。     

论分形几何在土壤大孔隙研究中的应用

土壤大孔隙是普遍存在的现象,并非例外,它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。介绍了分形几何在确定土壤大孔隙分布中的应用。对含有各种大孔隙的南京原状土柱进行CT扫描实验,对CT扫描图像进行处理,得到大孔隙在土壤横断面的分布。指出南京土壤大孔隙的分布不具有分形结构,采用分形几何理论建立的描述土壤大孔隙大小分布的公式不具有普遍的适用性。     

分形理论在农业物料应力应变特性研究中的应用

分形几何是一种新的数学方法,分形理论以其处理复杂不规则图形的优势被广泛应用,并被引入农业工程的领域。应力应变特性是农业物料的基本力学特性之一,农业物料的运输、加工和处理以及农作物的种植、收获等过程都与其紧密相关,分形概念的引入为农业物料的应力应变特性的研究提供了新思路和新方法。为此,简要介绍了分形理论应用于农业物料应力应变特性研究方面的理论基础,综述和分析了国内外利用分形理论研究农业物料应力应变特性方面的研究成果,并对分形理论在农业物料力学特性研究中的发展前景进行了讨论。     

基于分形理论的水稻单产计算机视觉预测技术

以武育粳3号为试验品种，用自制计算机视觉系统，拍摄成熟期水稻群体图像，应用分形理论分析水稻群体图像的分形特征，在此基础上提取了图像的差分计盒维数和多重分形曲线；并进一步分析得出水稻单位面积产量与水稻图像分形维数具有线性相关关系，最后建立水稻单位面积产量模型，模型精度为     

分形理论及其在道路交通事故预测中的应用

基于分形理论,用功率谱分析方法对道路交通事故时间序列进行可行性研究,得出的结论是:在统计意义上,道路交通事故时间序列具有自仿射性,可以用分形理论进行进一步的研究。在此基础上将R/S分析方法应用于道路交通事故预测中,得到道路交通事故的发展趋势和分形维数,结果表明未来几年全国的道路交通事故有继续减少的趋势     

土壤表面分形表征效果对比

分形是研究土壤表面不平度的有效方法,选择合适的分形维数计算方法是准确表征表面轮廓的关键。利用W〖CD*2〗M理论分形曲线对常用于计算表面轮廓分形维数的4种方法进行评价,结果显示均方根法在表征分形维数介于1.2~1.6的表面轮廓时精度最高;均方根法在表征实测土壤表面时的适应性强,无标度区间宽。根据表面轮廓的均方差与区间尺度呈比例的性质改进了均方根法,理论轮廓曲线的计算结果显示其精度明显提高,为准确描述土壤表面的复杂特性提供了一种有效的方法。     

基于分形理论的大中型拖拉机产量预测

大中型拖拉机产量是一个复杂的非线性系统。为了探讨大中型拖拉机产量的变化规律及趋势预测,在分析分形理论原理和大中型拖拉机产量时间序列分形特性的基础上,构建了R/S分形模型,该模型具有较高的拟合度。最后,应用该模型预测了河南省2013-2015年大中型拖拉机的产量,可为农机企业调整产品结构和河南省农机部门制定农机动力发展规划提供参考。     

分形理论在减振器性能畸变判定中的应用

针对减振器速度特性中力与速度信号的特点,从分形理论出发,利用分形维数的概念,建立求解分形维数的模型,对减振器实测信号进行定量描述。试验结果表明,减振器性能畸变出现时,其分形维数明显不同,因此,可以利用分形维数有效地判定减振器性能是否畸变。     

结合面接触刚度分形模型研究

指出了以往有关粗糙表面接触刚度理论研究工作的缺陷与不足,在一定的前提下,基于球体与平面的接触理论和粗糙表面的接触分形理论,同了具有尺度独立性的结合面接触刚度分形模型,并进行了数字仿真研究,仿真结果与实验研究结果相一致。     

神农蜣螂前胸背板表面形态分形及润湿性

采用 3D SRAT 1型轮廓仪对神农蜣螂 (Catharsius molossus L innaeus)前胸背板表面形态进行了定量测量 ,在 JC2 0 0 0 A型表面张力 /接触角测量仪上测量了水与前胸背板表面的接触角 ,并基于分形理论对其表面轮廓进行了分析。研究表明 :神农蜣螂前胸背板表面呈现分形特征 ,由结构函数法和变分法估算的沿前胸背板表面纵向轮廓线的分形维数分别为 1.877和 1.86 8;水在神农蜣螂前胸背板表面上的表观接触角为 91°～ 10 6 .5°,其平均值为 97.2°,表现了很强的疏水性     

滚动轴承故障诊断的分形特征研究

针对滚动轴承振动信号的特点,从分形原理出发,利用分形维数的理论,详细讨论了盒维数的计算方法,并对由滚动轴承故障产生的非平稳振动信号进行了分形维数的定量描述.实验结果表明,由于滚动轴承不同状态动力学机理不同,其分形维数明显不同.利用分形维数可以准确地诊断出滚动轴承的工作状态,为非平稳信号故障诊断提供了一种有效的新技术.     

基于分形的柴油机故障诊断技术

实测了S195型柴油机正常状态及处于不同故障状态的缸体表面振动信号，利用分形理论对数据进行分析，计算了不同工况下振动曲线样本的分形维数，将其用于描述缸体在不同状态时表现的非线性行为。结果表明，当柴油机处于不同状态时缸体振动信号的分形维数是不同的，可以将其作为故障分析与诊断的依据之一。     

基于分形理论的树木图像分割方法

提出用分形维数和颜色对树木图像进行分割的方法，分割时用双毯法计算分形维数，用颜色、强度、局部分维、边界边缘等特征组合的方法进行区域生长。试验表明，基于分形理论对树木图像进行分割是一种非常有效的方法。     

基于分形理论的地下滴灌灌水器水力特性研究

为了研究滴头工作压力和土壤物理特性对地下滴灌灌水器流量的影响，采用分形理论分析各种级配土壤的分形特征；以土壤颗粒质量分形维数、灌水器工作压力、土壤容积密度、土壤初始含水率为试验因素，运用混合水平均匀设计方法进行试验。结果表明，粘粒含量大小是土壤分形维数的主要影响因素，土壤分形维数随着粘粒含量的增加而增大；PLASSIM公司地下滴灌灌水器流量随土壤分形维数的增大而减小，即土壤质地越细地下滴灌滴头流量就越小；通过试验所建立的包含有土壤分形维数因素的地下滴灌灌水器流量计算经验公式的普适性较高。     

基于联合多重分形的土壤水分特征曲线土壤传递函数

利用联合多重分形方法识别在不同尺度上对土壤水分特征曲线空间变异性都具有显著影响的因素,基于得出的结论建立考虑尺度效应的小尺度和大尺度van Genuchten模型参数的土壤传递函数,探讨了将小尺度上得出的联合多重分形结论进行尺度扩展,应用到大尺度上的可行性。结果表明:小尺度和大尺度上基于0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数土壤传递函数预测的土壤含水率均方根误差分别为0.038 6、0.047 3和0.027 0、0.030 4,可将小尺度上进行联合多重分形分析得出的结论进行尺度扩展,应用到大尺度上,且建立的土壤传递函数具有较强的理论基础和较高的预测精度。