分形粗糙面的參數(shù)識(shí)別、接觸建模分析及預(yù)測(cè).pdf

1、微波器件的無(wú)源互調(diào)問(wèn)題已經(jīng)對(duì)許多通訊系統(tǒng)的正常工作造成影響，究其原因主要可分為電學(xué)元器件的材料非線性與接觸非線性兩類。其中，接觸非線性是指電學(xué)元器件之間因微觀接觸表面粗糙而引起不充分接觸所導(dǎo)致的電學(xué)非線性效應(yīng)，例如電子隧穿效應(yīng)等。研究微波器件接觸非線性問(wèn)題首先需要分析器件微觀接觸表面的接觸情況。因此，本文針對(duì)微觀粗糙面接觸的問(wèn)題，研究了基于分形的微觀粗糙面建模及分析方法，分析了微觀接觸中的接觸應(yīng)力、實(shí)際接觸面積等要素的變化規(guī)律。本文主要

2、研究?jī)?nèi)容為：
　　1.研究基于分形的粗糙面幾何建模及相關(guān)分形參數(shù)的識(shí)別方法。首先，研究了Weierstrass-Mandelbrot模型的自仿射分形特性及其建模方法，并通過(guò)調(diào)整各項(xiàng)分形參數(shù)分析了它們對(duì)粗糙面模型形貌特征的影響。然后，研究了利用功率譜密度識(shí)別粗糙表面分形維數(shù)的方法。最后，根據(jù)功率譜密度法的原理提出了一種基于小波變換的粗糙面分形參數(shù)識(shí)別方法，該方法利用了小波變換的濾波能力及能量有限的特性，提取了輪廓曲線中不同頻率波紋的

3、信息，可同時(shí)識(shí)別分形維數(shù)與分形粗糙度，且識(shí)別精度較高。
　　2.研究分形粗糙面接觸分析方法及接觸載荷、實(shí)際接觸面積等的變化規(guī)律。首先，通過(guò)建立有限元模型分析了微波連接件波導(dǎo)法蘭的接觸面上的宏觀接觸應(yīng)力分布。然后，通過(guò)建立微觀粗糙面接觸有限元模型，分析了不同加載條件下接觸應(yīng)力、實(shí)際接觸面積等的變化規(guī)律，同時(shí)研究塑性變形對(duì)粗糙面接觸的影響。最后，結(jié)合宏觀下接觸應(yīng)力的分布規(guī)律以及微觀下粗糙面接觸載荷與接觸面積的變化規(guī)律估算了波導(dǎo)法蘭的實(shí)

4、際接觸面積。
　　3.研究分形粗糙面實(shí)際接觸面積的預(yù)測(cè)方法。首先，研究了幾種典型支持向量回歸算法及其核函數(shù)算法。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，選擇最小二乘支持向量機(jī)及高斯徑向基核函數(shù)用于預(yù)測(cè)建模。然后，以分形維數(shù)、分形粗糙度和接觸載荷為訓(xùn)練樣本的輸入，實(shí)際接觸面積為輸出，訓(xùn)練支持向量機(jī)。訓(xùn)練過(guò)程中支持向量回歸算法的超參數(shù)由優(yōu)化算法所確定，該優(yōu)化算法將k倍交叉驗(yàn)證法所得泛化誤差的估計(jì)值作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)耦合模擬退火算法及網(wǎng)格搜索算法結(jié)合的二段優(yōu)