基于X射线成像技术的三维颗粒系统微观动力学研究
发布时间：2021-01-20 05:39
颗粒物质在我们的日常生活、工业生产及地质过程中无处不在。颗粒系统在外界扰动条件（例如剪切或者振动）下会表现出不同的气态、液态或固态。这种无序系统在没有受到外界扰动时能够维持稳定的刚性结构,在扰动的情况下系统会发生结构弛豫,而流化。颗粒物质的固液性质却与普通连续介质体系例如弹性固体、普通液体有着显著的区别,其原因在于颗粒系统中颗粒间实际上存在非弹性碰撞和摩擦作用,是一个处于非平衡态的多体耗散体系。尽管颗粒物质是工程和地质的重要应用载体,但现有理论主要还是基于经验的宏观本构理论对其进行描述,缺少微观机制和机理,在很多实际应用中遇到了较大困难。因而有必要从颗粒物质的微观的结构和动力学开始展开研究,最终建立颗粒系统的宏观连续介质力学理论框架。在单颗粒尺度上研究三维颗粒系统的微观动力学性质,在技术上是非常大的挑战,因为颗粒通常是光学不透明的。现有的可用于颗粒研究的三维成像技术中,相比于核磁共振成像和折射率匹配成像,X射线计算机断层扫描技术（Computed Tomography,CT）具有高空间、高时间分辨率的特点,并能得到绝大多数材质的颗粒系统的结构。本文主要将受到准静态循环剪切作用的三维椭球...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
颗粒物质在工业生产和地质过程中的出现场景
图 1-2 钢球斜坡流中出现的固体、液体和气体三相共存的现象[8]。ig 1-2 An illustration of the solid, liquid, and gas flow regimes obtained by pouring steel ben a pile[8].和其他软物质如泡沫，胶体、乳胶系统类似，颗粒物质通常会形成的任意是结构上不存在长程序的固体[9]。因而早在上世纪 50 年代，Bernal 等人就实的随机颗粒堆积作为硬球模型系统来模拟无序的玻璃结构[10]。与此同时，固体并不像普通固体或液体一样内部应力均匀分布[11]，应力则是通过不均匀链而传导的，力链或拱桥上的颗粒的应力很强，其他颗粒受到的应力很弱或力；同时力链网络又具有各向异性：例如谷仓底部的压强，会随着填充谷物度增加而增强，然而填充高度达到一定程度之后（约为直径两倍）底部的压于一个定值，即筒壁承担了这部分的颗粒的力学支撑。这种空间不均匀的力构不仅与容器有关，而 L.Vanel 等人的实验表明它也会与初态制备的过程不关[12]。[13]
学博士学位论文 同时，颗粒流根据惯性系数与有效摩擦系数的关系划分准静态流。例如在平板剪切中，大约310nI < 时，有效摩擦系数与剪约等于静态时的静摩擦系数，即准静态流；而在惯性系数达到系数达到上限值，此时系统也不再属于密集流态。惯性系数在系数是一个非零值（静摩擦系数），似乎表明系统中存在一个屈剪应力超过屈服应力时颗粒才会流动，否则会维持固体形式而
【参考文献】：
期刊论文
[1]Latest advances of X-ray imaging and biomedical applications beamline at SSRF[J]. 谢红兰,邓彪,杜国浩,付亚楠,陈荣昌,周光照,任玉琦,王玉丹,薛艳玲,彭冠云,和友,郭瀚,肖体乔. Nuclear Science and Techniques. 2015(02)
[2]颗粒物质混合行为的离散单元法研究[J]. 戚华彪,周光正,于福海,葛蔚,李静海. 化学进展. 2015(01)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]流态化模拟:基于介尺度结构的多尺度CFD[J]. 王维,洪坤,鲁波娜,张楠,李静海. 化工学报. 2013(01)
[5]颗粒物质剪切流动的类固-液转化特性及相变图的建立[J]. 季顺迎,孙其诚,严颖. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(09)
[6]颗粒物质及其多尺度结构统计规律[J]. 王光谦,孙其诚. 工程力学. 2009(S2)
[7]颗粒流动力学及其离散模型评述[J]. 孙其诚,王光谦. 力学进展. 2008(01)
[8]黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析[J]. 雷胜友,唐文栋. 岩石力学与工程学报. 2004(24)
[9]颗粒物质(下)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(10)
[10]颗粒物质(上)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(09)
本文编号：2988487
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
颗粒物质在工业生产和地质过程中的出现场景
图 1-2 钢球斜坡流中出现的固体、液体和气体三相共存的现象[8]。ig 1-2 An illustration of the solid, liquid, and gas flow regimes obtained by pouring steel ben a pile[8].和其他软物质如泡沫，胶体、乳胶系统类似，颗粒物质通常会形成的任意是结构上不存在长程序的固体[9]。因而早在上世纪 50 年代，Bernal 等人就实的随机颗粒堆积作为硬球模型系统来模拟无序的玻璃结构[10]。与此同时，固体并不像普通固体或液体一样内部应力均匀分布[11]，应力则是通过不均匀链而传导的，力链或拱桥上的颗粒的应力很强，其他颗粒受到的应力很弱或力；同时力链网络又具有各向异性：例如谷仓底部的压强，会随着填充谷物度增加而增强，然而填充高度达到一定程度之后（约为直径两倍）底部的压于一个定值，即筒壁承担了这部分的颗粒的力学支撑。这种空间不均匀的力构不仅与容器有关，而 L.Vanel 等人的实验表明它也会与初态制备的过程不关[12]。[13]
学博士学位论文 同时，颗粒流根据惯性系数与有效摩擦系数的关系划分准静态流。例如在平板剪切中，大约310nI < 时，有效摩擦系数与剪约等于静态时的静摩擦系数，即准静态流；而在惯性系数达到系数达到上限值，此时系统也不再属于密集流态。惯性系数在系数是一个非零值（静摩擦系数），似乎表明系统中存在一个屈剪应力超过屈服应力时颗粒才会流动，否则会维持固体形式而
【参考文献】：
期刊论文
[1]Latest advances of X-ray imaging and biomedical applications beamline at SSRF[J]. 谢红兰,邓彪,杜国浩,付亚楠,陈荣昌,周光照,任玉琦,王玉丹,薛艳玲,彭冠云,和友,郭瀚,肖体乔. Nuclear Science and Techniques. 2015(02)
[2]颗粒物质混合行为的离散单元法研究[J]. 戚华彪,周光正,于福海,葛蔚,李静海. 化学进展. 2015(01)
[3]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[4]流态化模拟:基于介尺度结构的多尺度CFD[J]. 王维,洪坤,鲁波娜,张楠,李静海. 化工学报. 2013(01)
[5]颗粒物质剪切流动的类固-液转化特性及相变图的建立[J]. 季顺迎,孙其诚,严颖. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(09)
[6]颗粒物质及其多尺度结构统计规律[J]. 王光谦,孙其诚. 工程力学. 2009(S2)
[7]颗粒流动力学及其离散模型评述[J]. 孙其诚,王光谦. 力学进展. 2008(01)
[8]黄土在受力和湿陷过程中微结构变化的CT扫描分析[J]. 雷胜友,唐文栋. 岩石力学与工程学报. 2004(24)
[9]颗粒物质(下)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(10)
[10]颗粒物质(上)[J]. 陆坤权,刘寄星. 物理. 2004(09)
本文编号：2988487
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