静态颗粒物质中的力传递机制及力学响应特征的调控研究
发布时间：2021-07-04 02:09
由于离散性及粒子间相互作用的非线性耗散特性,使得颗粒物质很多宏观力学行为很难用传统的连续介质理论来描述。在这其中,系统对外界载荷的响应特征分析是颗粒物质力学研究中最为基础也是最为核心的问题之一。本学位论文系统研究了颗粒物质在外部集中载荷作用下的力学响应特征,详细讨论了各种材料参数和加载状态对系统内应力传递过程的影响规律,并将其与系统的宏观响应进行了有效关联,在此基础上尝试通过对不同材料粒子的空间构型变化来主动调控系统的宏观力学响应特征。主要工作如下:首先,建立了两种不同材料组分构成的层状复合颗粒模型,研究了系统在局部荷载作用下的宏观力学响应特征,给出了考虑不同刚度比、外载荷大小和摩擦系数下系统响应在单‐双峰之间演变的相图。结果显示刚度比的减小会增加系统力学响应的线性范围和弹性,同时会导致系统的宏观力学响应从双峰向单峰演变。最后,基于系统内接触网络和接触力网络的变化,从机理上揭示了这种响应特征的变化对系统内接触力传递过程的依赖关系。其次,分析了复合模式和加载状态对系统宏观力学响应特征的影响。通过不同模式的复合颗粒模型在外加荷载作用下的主应力分布和底部响应特征,提出了刚度比的大小是影响复合...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
(a)半无限大空间受竖向集中力示意图；(b)垂直响应应力分布云图
此时系统内的应力分布不再满足椭圆型方程，而是近似满足双曲型分布的特征，如图1.2(b)所示，在这种情况下，系统的宏观响应也转变为双峰的分布特征。 图 1.2 两种应力响应传播方式，左侧为最大响应传递方向，右侧为系统底部压力分布[32]离散颗粒物质中的应力主要由粒子间的弹性接触和摩擦来决定的，同时颗粒间的力接触通常会形成具有拓扑结构的强弱不一的力链，这些力链相互交错构成了力链网络[33-36]，其中占较少部分的强力链起到支撑整个系统大部分重力和外加荷载的作用，而较多的弱力链则是对系统整体结构起到稳定作用，由于力链网络的复杂性决定了颗粒物质很多独特的力学特征。图 1.3 为二维颗粒系统受局部集中荷载后所形成的力链，该实验是采用光弹性实验法对力链进行的观察，系统顶
两种且随形成两侧有序排列种传递形式随着着深度成两个明显侧发散。图 1.3的单分散颗式[32]：一种是度的增加向四的主力链，二维颗粒系颗粒系统受是主力链一四周发散传如图 1.4(b系统在局部集受集中荷载作一直在加载点传递；另一种b)所示，这集中荷载下的作用时，系统点的垂直下种是按颗粒这两条主力链的力链[37]统内的接触下方，如图粒排列时的晶链随着系统触通常会呈现1.4(a)所示，晶格方向传统深度的增加现出，并传递，加向
【参考文献】：
期刊论文
[1]A theoretical model of collision between soft-spheres with Hertz elastic loading and nonlinear plastic unloading[J]. Youhe Zhou 1,2,a) 1) Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China,the Ministry of Education of China 2)Department of Mechanics and Engineering Science,College of Civil Engineering and Mechanics,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2011(04)
[2]颗粒孔洞流的最大休止倾角和流量公式[J]. 彭政,蒋亦民. 物理学报. 2011(05)
[3]非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程[J]. 季顺迎. 力学学报. 2007(02)
[4]颗粒介质在类固-液相变过程中的时空参数特性[J]. 季顺迎,Hayley H Shen. 科学通报. 2006(03)
[5]风沙跃移运动发展过程的离散动力学模拟[J]. 李万清,周又和,郑晓静. 中国沙漠. 2006(01)
[6]颗粒物质中的崩塌现象[J]. 肖文波,胡林,蔡绍洪. 中国沙漠. 2004(06)
[7]抛石散体振动密实过程的离散元数值模拟[J]. 张翠兵,邓志勇,高凌天,刘凯欣,张志毅. 岩石力学与工程学报. 2004(01)
[8]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 新材料产业. 2001(02)
博士论文
[1]密集颗粒系统的离散单元模型及其宏观力学行为特征的理论研究[D]. 王等明.兰州大学 2009
[2]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]. 楚锡华.大连理工大学 2006
本文编号：3263814
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
(a)半无限大空间受竖向集中力示意图；(b)垂直响应应力分布云图
此时系统内的应力分布不再满足椭圆型方程，而是近似满足双曲型分布的特征，如图1.2(b)所示，在这种情况下，系统的宏观响应也转变为双峰的分布特征。 图 1.2 两种应力响应传播方式，左侧为最大响应传递方向，右侧为系统底部压力分布[32]离散颗粒物质中的应力主要由粒子间的弹性接触和摩擦来决定的，同时颗粒间的力接触通常会形成具有拓扑结构的强弱不一的力链，这些力链相互交错构成了力链网络[33-36]，其中占较少部分的强力链起到支撑整个系统大部分重力和外加荷载的作用，而较多的弱力链则是对系统整体结构起到稳定作用，由于力链网络的复杂性决定了颗粒物质很多独特的力学特征。图 1.3 为二维颗粒系统受局部集中荷载后所形成的力链，该实验是采用光弹性实验法对力链进行的观察，系统顶
两种且随形成两侧有序排列种传递形式随着着深度成两个明显侧发散。图 1.3的单分散颗式[32]：一种是度的增加向四的主力链，二维颗粒系颗粒系统受是主力链一四周发散传如图 1.4(b系统在局部集受集中荷载作一直在加载点传递；另一种b)所示，这集中荷载下的作用时，系统点的垂直下种是按颗粒这两条主力链的力链[37]统内的接触下方，如图粒排列时的晶链随着系统触通常会呈现1.4(a)所示，晶格方向传统深度的增加现出，并传递，加向
【参考文献】：
期刊论文
[1]A theoretical model of collision between soft-spheres with Hertz elastic loading and nonlinear plastic unloading[J]. Youhe Zhou 1,2,a) 1) Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China,the Ministry of Education of China 2)Department of Mechanics and Engineering Science,College of Civil Engineering and Mechanics,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2011(04)
[2]颗粒孔洞流的最大休止倾角和流量公式[J]. 彭政,蒋亦民. 物理学报. 2011(05)
[3]非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程[J]. 季顺迎. 力学学报. 2007(02)
[4]颗粒介质在类固-液相变过程中的时空参数特性[J]. 季顺迎,Hayley H Shen. 科学通报. 2006(03)
[5]风沙跃移运动发展过程的离散动力学模拟[J]. 李万清,周又和,郑晓静. 中国沙漠. 2006(01)
[6]颗粒物质中的崩塌现象[J]. 肖文波,胡林,蔡绍洪. 中国沙漠. 2004(06)
[7]抛石散体振动密实过程的离散元数值模拟[J]. 张翠兵,邓志勇,高凌天,刘凯欣,张志毅. 岩石力学与工程学报. 2004(01)
[8]奇异的颗粒物质[J]. 厚美瑛,陆坤权. 新材料产业. 2001(02)
博士论文
[1]密集颗粒系统的离散单元模型及其宏观力学行为特征的理论研究[D]. 王等明.兰州大学 2009
[2]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]. 楚锡华.大连理工大学 2006
本文编号：3263814
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