颗粒物质中局域干扰对结构的影响研究

论文摘要

针对颗粒物质的结构特点，在满足可重复性的前提下，提出了一种新的填充方案——定点源法；利用该方法将颗粒填充到一定直径的圆桶中，然后将探测杆或探测端头匀速插入颗粒物质，沿竖直方向往返穿行，对颗粒物质施加局域扰动，通过传感器得到探测杆或探测端头在颗粒物质中穿行时的系列阻力曲线．主要结果如下：1．颗粒物质在强扰动下的结构改变符合Reynolds剪切膨胀的定性判断；2．对于探测杆，存在横截面尺寸和穿行速率的临界值v_c，在该临界值以下，穿行阻力F与速率v无关；临界速率v_c与横截面形状有关；3．在其它条件相同的情况下，对于不同横截面形状的探测杆，穿行阻力的变化规律是类似的，特别地，在初始都有一线性段，但是横截面形状不同，其线性段的长度也不一样(在周长相等条件下，圆杆的最短，方杆甚之，正三棱杆的最长)；另外对于圆杆，其下行阻力可分为三个阶段：线性段、非线性段和崩塌段，而方杆和正三棱杆仅有线性段和非线性段；4．探测杆的穿行阻力与其粗细程度和横截面的具体形状有关，对于圆杆、方杆、正三棱杆，三种杆的约化阻力拟合公式的形式是相同的；探测杆的具体横截面形状对穿行阻力规律没有太大的影响，但对阻力的大小有影响，存在形状因子；在横截面周长相等的条件下，如果将圆形的因子定为1，则其它形状的因子小于1，且正三角形的因子最小；5．在其它条件相同的情况下，探测杆的穿行阻力与颗粒直径的平方成反比：F∝1/d~2，式中的d为颗粒的直径；6．正n棱探测杆的穿行阻力为和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 颗粒物质的特性及研究现状概述
• 1.1 颗粒物质的本质及特性
• 1.1.1.颗粒物质的历史回顾
• 1.1.2.颗粒物质的本质
• 1.1.3.颗粒物质的相关参量
• 1.1.4.颗粒物质的奇异特性及研究意义
• 1.2 颗粒物质中的阻力与扰动研究概述
• 1.2.1.探测杆从颗粒物质中提拉时受到的阻力
• 1.2.1.1.直杆从颗粒桶仓中竖直拔出时受到的静摩擦力
• 1.2.1.2.直杆在竖直颗粒桶仓中竖直穿行时受到的滑动摩擦力
• 1.2.1.3.顶端带圆片的直杆竖直探入竖直颗粒桶仓中时受到的阻力
• 1.2.2.重球或落体在颗粒床中穿行时受到的阻力
• 1.2.2.1.重球陷入干燥流沙所受到的阻力
• 1.2.2.2.自由落体冲击并穿入疏松颗粒床所受到的阻力
• 1.2.3.分析
• 1.3 小结
• 第二章 颗粒物质的制备方式研究
• 2.1 引言
• 2.2 现有的两种颗粒物质填充方式
• 2.3 新的颗粒物质填充方式:定点源法
• 2.3.1 颗粒的物性对颗粒体系的影响
• 2.3.2 漏斗的采用
• 2.3.3 定点源法制备的颗粒体系的应力分布
• 2.3.4 颗粒物质中的所谓"冲击应力"
• 2.4 小结
• 第三章 颗粒物质中局域干扰对结构的影响研究
• 3.1.实验原理
• 3.2.实验步骤及具体操作
• 3.2.1.实验仪器
• 3.2.2.实验装置
• 3.2.3.实验步骤
• 3.2.4.颗粒的物性参数与颗粒物质的参数
• 3.3.实验数据及分析
• 3.3.1.探测杆在颗粒床中匀速穿行时的阻力
• 3.3.2.运行速率对探测杆阻力的影响
• 3.3.3.探测杆粗细程度对穿行阻力的影响
• 3.3.3.1.圆杆-横截面直径d
• 3.3.3.2.方杆-横截面边长a
• 3.3.3.3.正三棱杆-横截面边长a
• 3.3.4.横截面形状对探测杆阻力的影响
• 3.3.5.颗粒物质的种类及颗粒直径对探测杆阻力的影响
• 3.3.6.探测端头在颗粒床中的穿行阻力
• 3.4.小结
• 第四章 总结与建议
• 4.1.主要工作及结论
• 4.2.对后续工作的一点建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间撰写的论文及参与的科研项目