20 | 05 | 2012
Spinoza
"Nic w naturze nie jest przypadkowe. Rzeczy wydają się losowe tylko przez niepełność naszej wiedzy."
Analiza fraktalna profilu przełomu Drukuj Email
Praktycznie jedyną metodą pozwalającą na ilościową charakterystykę stopnia rozwinięcia linii profilu jest połączenie fraktografii ilościowej i komputerowej analizy obrazu. Stanowi to procedurę bardzo czasochłonną i obarczoną pewnym subiektywizmem oceny, wynikającym z analizy wybranego profilu (a najwyżej kilku), niekoniecznie reprezentatywnych dla badanego przełomu. Z tego względu podejmowane są różne próby zastosowania innych narzędzi umożliwiających wyeliminowanie tych niedostatków. Jednym z nich może być analiza fraktalna.
Jedną z wielu zróżnicowanych metod analizy fraktalnej (np. metoda cięciwy, metoda Minkowskiego, metoda Slit Island), jest metoda box-counting, nadająca się m.in. do analizy zbinaryzowanych obrazów komputerowych (np. rzeczywistych profili przełomów), przedstawionych na rysunku poniżej.

 

Na zbinaryzowany obraz profilu wyjściowego (Rysunek a) nakładane są siatki o różnej wielkości oczek. Dla każdej wielkości siatki zlicza się oczka, w których znajduje się choćby ułamek badanego profilu (Rysunek b). Z obliczeń współczynnika nachylenia prostej regresji dla układu podwójnie logarytmicznego przedstawionego na wykresie, otrzymuje się wymiar fraktalny opisany zależnością:

 

,
Pojedynczy wymiar fraktalny można uznać za miarę stopnia skomplikowania profilu. Wykazuje korelację z innymi metodami obliczania współczynnika jego rozwinięcia, a także z różnymi cechami materiału. Wiele prac sugeruje, że linie rzeczywistych profili przełomów czy same przełomy nie są jednak prostymi fraktalami mającymi pojedynczy wymiar fraktalny, a fraktalami złożonymi. Analizując pojedynczą linię profilu w różnych stopniach powiększenia można zauważyć, że kolejne powiększenia nie są dokładnie takimi samymi jak profil wyjściowy, a mają jedynie ten sam jakościowy wygląd co pokazano na rysunku.

 

Profile przełomu są bardziej samoafiniczne niż ściśle samopodobne. Są to obiekty multiskalarne, mające różne własności w różnych skalach powiększenia, a co za tym idzie – cechy multifraktalne, które nie mogą być opisane pojedynczym wymiarem, ale za pomocą nieskończonej liczby wymiarów fraktalnych (badany obiekt ma w różnych swoich częściach różne wymiary samopodobieństwa).