当前位置:主页 > 科技论文 > 力学论文 >

颗粒材料剪切流动状态转变的环剪试验研究

发布时间:2018-02-15 11:28

  本文关键词: 颗粒材料 环剪仪 临界剪切速率 剪切流动 流动状态转化 出处:《力学学报》2016年05期  论文类型:期刊论文


【摘要】:颗粒材料的剪切流动行为广泛地存在于滑坡、泥石流等自然灾害以及矿物原料传输、泵送等工业过程中.颗粒材料在不同体积分数、剪切速率和应力约束下会表现出不同的流动状态并发生相互转化.对颗粒材料在剪切流动过程中力学特性的研究有助于加深理解其发生不同流动状态的内在机理,为解决相应的颗粒材料问题提供理论依据.为此,本文研制了颗粒材料剪切流动的中型环剪仪,并对颗粒材料在不同法向约束应力和剪切速率下的剪切应力和体积膨胀率进行了测试.结果表明,剪切应力和体积膨胀率均随剪切速率的增大而增大,但增长速率在临界剪切速率处发生转变,使其随剪切速率的平方呈分段式线性增长.通过对颗粒材料在不同剪切速率和惯性数下有效摩擦系数变化趋势的分析,讨论了颗粒材料由慢速流向快速流转化的基本规律,以及在临界剪切速率处发生流动状态转化的内在条件.此外,通过对不同法向应力下临界剪切速率以及快速流动下运动规律的测试,发现临界剪切速率随法向应力的增加而减小,即法向应力可促进颗粒材料由慢速流向快速流的转化,但在快速流动状态下的有效摩擦系数对法向应力不敏感.以上对颗粒材料在不同剪切速率、法向应力下流动状态的环剪试验研究有助于揭示其发生不同流动状态转化的内在机理.
[Abstract]:The shear flow behavior of granular materials is widely used in industrial processes such as landslides, natural disasters such as debris flows and mineral raw materials transport and pumping. Under shear rate and stress constraints, different flow states will appear and mutual transformation will occur. The study of mechanical properties of granular materials in shear flow process will contribute to a better understanding of the intrinsic mechanism of different flow states. In order to provide the theoretical basis for solving the corresponding particle material problems, a medium size annular shear apparatus for the shearing flow of granular materials is developed in this paper. The shear stress and volume expansion ratio of granular materials under different normal confinement stress and shear rate are tested. The results show that both shear stress and volume expansion ratio increase with the increase of shear rate. However, the growth rate changes at the critical shear rate, which increases linearly with the square of the shear rate in a piecewise manner. The variation trend of effective friction coefficient of granular materials at different shear rates and inertial numbers is analyzed. In this paper, the basic law of the fast flow transition from slow to fast flow of granular materials is discussed, and the internal conditions of flow state transition at critical shear rate are also discussed. It is found that the critical shear rate decreases with the increase of normal stress, that is, the normal stress can promote the transformation of particle materials from slow to fast flow through the measurement of the critical shear rate under different normal stresses and the law of motion under the rapid flow. But the effective friction coefficient under the condition of rapid flow is not sensitive to normal stress. The experimental study on the flow state under normal stress is helpful to reveal the internal mechanism of the transition of different flow states.
【作者单位】: 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(U1234209,11572067) 国家重点基础研究发展计划(2010CB731502)资助项目
【分类号】:O347.7

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;“2012颗粒材料计算力学会议”征文[J];科技导报;2012年03期

2 蒋红英;鲁进步;苗天德;;大粒径颗粒材料结构的实验分析及模型建立[J];甘肃科学学报;2008年01期

3 黄琦;刘杰;程丽红;;颗粒材料受压力学特性研究[J];低温建筑技术;2009年09期

4 戴北冰;杨峻;周翠英;;颗粒摩擦对颗粒材料剪切行为影响的试验研究[J];力学学报;2013年03期

5 蒋红英;鲁进步;慕青松;;颗粒材料结构自组织沉降细观研究[J];桂林理工大学学报;2010年04期

6 赵凯;罗文超;李煦阳;刘飞;王肖钧;;人防工程中空壳颗粒材料抗爆性能试验研究[J];实验力学;2012年02期

7 C.S.Campbell,程屏芬;快速颗粒流动[J];力学进展;1990年04期

8 刘其鹏;武文华;;颗粒材料平均场理论的多尺度方法:理论方面[J];岩土力学;2009年04期

9 蒋红英;刘杰;柯志华;沈金生;杨晓强;;正交试验法在颗粒材料堆自组织分析中的应用[J];甘肃科学学报;2008年03期

10 楚锡华;;基于连续介质模型的颗粒材料孔隙度及孔隙水压力计算公式[J];岩土工程学报;2009年08期

相关会议论文 前10条

1 周迪文;陈十一;蔡庆东;;水平震动下二维颗粒材料分离现象的研究[A];北京力学会第11届学术年会论文摘要集[C];2005年

2 楚锡华;常江芳;徐远杰;;基于应变能极限概念的颗粒材料增量本构模型[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 严金中;;物质的四大状态与颗粒材料的制备[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

4 杨云川;张占一;刘长江;;柱状单颗粒材料冲击粉碎研究[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年

5 魏群;;椭圆散体元——一种模拟颗粒材料的新方法[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年

6 秦建敏;迟璐璐;;颗粒材料多尺度力学行为的离散元模拟[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年

7 秦建敏;张洪武;;颗粒材料内部滑动变形局部化的离散元模拟[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年

8 李锡夔;;颗粒材料多尺度计算力学的若干问题[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年

9 李锡夔;张俊波;;颗粒材料耦合问题数值方法及破坏分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

10 楚锡华;周伦伦;徐远杰;;可破碎颗粒材料组构各向异性演化及剪胀性的离散元模拟[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年

相关重要报纸文章 前1条

1 ;纳米标准颗粒在上海开发成功[N];中国高新技术产业导报;2005年

相关博士学位论文 前8条

1 楚锡华;颗粒材料的离散颗粒模型与离散—连续耦合模型及数值方法[D];大连理工大学;2006年

2 梁元博;随机排列颗粒材料的平行柱模型和二阶计算均匀化的混合有限元法[D];大连理工大学;2014年

3 蒋红英;颗粒介质传力特性及其在岩土工程中的若干应用问题[D];兰州大学;2006年

4 余村;基于Cosserat连续体模型的颗粒材料宏细观力学行为数值模拟[D];武汉大学;2014年

5 周强;基于离散元方法的颗粒材料热传导研究[D];大连理工大学;2011年

6 刘其鹏;基于平均场理论的颗粒材料离散颗粒集合-Cosserat连续体模型多尺度模拟[D];大连理工大学;2010年

7 郭志国;第二颗粒对二元混合颗粒体系流动性影响的研究[D];华东理工大学;2015年

8 刘瑜;井下冲撞式煤矸分离中颗粒动力学行为研究[D];中国矿业大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 樊利芳;颗粒材料对冲击载荷缓冲特性的离散元分析[D];大连理工大学;2015年

2 苏天一;滚筒中二元颗粒混合影响因素实验与模拟研究[D];东北大学;2014年

3 刘小娜;振动颗粒渗流流量与渗孔数目的超线性关系[D];北京理工大学;2016年

4 杨荣伟;光弹颗粒材料直剪实验研究[D];清华大学;2009年

5 何旭珍;基于微观力学的颗粒材料宏观微观力学性质研究[D];北京交通大学;2012年

6 刘杰;颗粒材料结构自组织力学特性[D];兰州理工大学;2008年

7 李洪涛;基于细观力学的颗粒材料宏观本构模型[D];大连理工大学;2010年

8 张兴;颗粒材料应变局部化的数值分析与试验模拟[D];大连理工大学;2012年

9 程亮;颗粒材料流经漏斗的动力学特征研究[D];中南大学;2012年

10 祝杰;侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及其分形描述[D];武汉理工大学;2008年



本文编号:1513160

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/1513160.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户94277***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com