颗粒体系中轴向荷载的传递特性研究

发布时间：2021-11-17 20:49

　　颗粒物质在我们的日常生活生产中随处可见,由于其力学性质的复杂性,对于颗粒体系的研究,近年来引起了广大物理学家的研究兴趣。颗粒物质的大量存在,使得存储也成为一大研究领域,目前对于粮仓的设计大多数仍采用Janssen理论,但Janssen模型是建立在三个假设之上,对于这三个假设的成立与否,至今很少有实验能直接验证。本文利用压敏双折射光学特性材料作为粮仓仓壁,实验测量了在自然堆积和密堆积两种制样方式下,颗粒仓轴向荷载在不同颗粒体系中对仓壁的法向压力随深度的分布。我们发现在填充颗粒总质量相同,容器不变的情况下,颗粒仓轴向荷载在仓壁上的分布并不随颗粒深度单调变化,而是随深度呈单峰结构,数值模拟与实验观察定性符合,并且发现峰值依赖于荷载大小、样品的密度、粒径及制备方式等。另外,我们也测量了在不同填充高度下的颗粒底部平均应力随轴向荷载的变化,将其与边壁应力对比,得到颗粒体系不同深度处的转向比及边壁处颗粒物质与仓壁的摩擦系数。 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常见颗粒物质（a）沙漠（b）沙漏计时器（c）大米（d）鹅卵石Fig.1.Theexampleofgranularmatter(a)desert(b)hourglass(c)rice(d)cobblestone

[59-63]。在同一水平截面上的颗粒，靠近中心区域内的颗粒受到的压强比远离中心的颗粒要小，如图2所示。图2 压力凹陷示意图Fig.2. Schematic of stress sag实验发现，锥形沙堆底部中心处的压力值比最大值减小了约百分之五十，而斜劈形沙堆只降低了大约百分之十五。锥形沙堆的底部中心的压力凹陷效应比斜

得到的压力的最大值和最小值以及压力的分布都不相同，这表明压力凹陷与沙堆形成的堆积过程密切相关，具有“历史存储”功能。如图3所示，a图为采用点源法（颗粒通过一固定高度的漏斗注入料仓，漏斗出料口处于料仓中心位置）制备的沙堆，b图为采用落雨法[67-69]（在颗粒与料仓之间放置一筛子，颗粒通过筛子均匀地注入到料仓中）制备的沙堆。对于点源法制备的沙堆，底部出现了较明显的压力凹陷效应，但对于落雨法制备的沙堆，中心点附近的区域对地面的压强则是最大的，并没有凹陷效应的现象[70]。Edwards对这种压力凹陷现象给出了一种简单的解释，颗粒间力的作用是通过力链传递的

【参考文献】：
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本文编号：3501622