倾倒非黏性颗粒时漏斗对休止角的影响

将非黏性颗粒材料倾倒在平面上时,会形成锥形的堆积结构,它的母线与地面的角,即为休止角.研究漏斗对休止角的大小的影响,通过实验研究了下落高度和漏嘴口径对休止角的影响.在能形成休止角的情况下,下落高度影响了堆积结构与地面形成的休止角的大小,而漏嘴口径影响了在不同母线上休止角的大小.从数据的拟合结果可以看出,下落高度与休止角成反比,漏嘴口径与休止角的差值的倒数成正比,通过Matlab 2014a软件拟合得出的结论与理论曲线相符.     

颗粒滚动摩擦系数对堆积特性的影响

为探讨颗粒摩擦系数对堆积特性的影响,利用离散单元法,模拟静摩擦系数固定时,变化滚动摩擦系数对椭球形颗粒堆积角及堆积体的影响.利用自制斜面仪测定了颗粒静摩擦系数,并对滚动摩擦系数与堆积角建立线性方程.结果表明,滚动摩擦系数对颗粒堆积特性有显著影响,颗粒堆积角随滚动摩擦系数增大而增大,边界圆与连续圆间的间隙随滚动摩擦系数增大而减小.依据颗粒堆积过程中旋转动能的变化可以阐述上述结果,建立的滚动摩擦系数与堆积角的线性方程可为具体颗粒物料滚动摩擦系数的获取提供数值测量思路.模拟堆积的过程可为散体物料一些不易测量的参数进行虚拟实验标定.     

倾斜沙漏流与颗粒休止角研究

本文发现在测量误差内颗粒物质的下列三个临界角度相等: 1)从直径为D的倾斜孔洞流出的Beverloo颗粒流的流量开始停止的临界倾角θ_c 向大孔径极限线性外推θ_c∞≡θ_c(D→∞) 的补角θ_s∞= 180°-θ_c∞;2) 从靠近堆顶的点源向光滑底板缓慢下落颗粒形成的圆锥形堆的休止角θ_r; 3) 直接剪切矩形颗粒固体测得的库仑内摩擦角φ. 该结果倾向支持倾斜孔洞和颗粒堆自由表面的固-液转变与颗粒固体内部的库仑屈服均来自材料的同一临界性质. 由于三种情况样品的内部应力和变形等都是目前还远不能定量分析的复杂非均匀分布, 我们仅从定性角度对此给出一些讨论.     

湿颗粒堆力学特性的离散元法模拟研究

利用基于线性黏聚接触模型的离散元法对不同颗粒系统的堆积过程进行了数值模拟研究,分析了颗粒形状和湿颗粒间液桥力对颗粒堆积形态的影响机理,获得了球形和块状湿颗粒堆基底表面所受的法向力以及堆中颗粒间的法向力和切向力"中心凹陷"式的分布规律,讨论了颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面作用力和颗粒间作用力的影响.研究结果表明,颗粒形状和液桥力对颗粒堆的堆积形态具有显著的影响.堆积角随着黏聚能量密度的增加而增大,并且相同条件下的块状颗粒堆积角大于球形颗粒.颗粒形状和黏聚能量密度对基底表面所受作用力和堆中颗粒间的作用力变化及最大幅值均有影响作用.当黏聚能量密度值逐渐增大时,颗粒堆的作用力最大幅值均逐渐增大,并且块状颗粒堆的作用力最大幅值大于球形颗粒堆.当黏聚能量密度值过大时,颗粒堆力学特性更加复杂,液桥力对颗粒堆积特性的影响作用大于颗粒形状的影响.     

颗粒堆内微观力学结构的离散元模拟研究

将离散单元法应用到三维堆积过程的模拟计算,探讨了滑动摩擦及滚动摩擦对堆积形成的影响,得到了颗粒堆内部的应力分布规律,发现颗粒堆的形态是由滑动摩擦和滚动摩擦共同决定的,在堆内颗粒间的作用力基本呈树状结构.在模拟得到的颗粒堆中出现了应力分布奇异现象,在堆积角较大的情况下,颗粒堆与地面间作用力的最大值常发生在距堆底中心不远的环状区域,而并非发生在堆底的中心;在堆积角相对较小时颗粒堆与地面间作用力的最大值较容易发生在堆底的中心.对于一个颗粒堆,具体会发生哪种受力情况具有一定的偶然性. 关键词： 堆积 离散单元法 计算颗粒力学     

二维晶格颗粒堆积中侧壁的压力分布与转向系数

颗粒物质是大量颗粒聚集在一起的软凝聚态物质, 其微观结构与宏观力学性质的联系非常复杂. 本文用实验的方法观测了二维竖直晶格堆积颗粒, 在竖直方向外加正压力作用下其侧壁的受力分布情况, 根据实验结果详细讨论和分析了颗粒体系中正压力的转向行为. 实验结果表明: 在缓慢压缩颗粒体系的过程中, 正压力的变化呈现非线性和线性两段不同的规律; 对于确定堆积结构的颗粒体系, 竖直方向施加的正压力通过颗粒力链转向, 且水平方向不同堆积高度处所受压力值不同, 中部的压力大于顶部和底部的压力; 转向系数k的饱和值随堆积角θ 的增大而减小. 对颗粒堆的几何结构与受力情况进行分析, 给出了转向系数与堆积角之间的数学表达式, 理论值与实验值符合较好.     

水中颗粒孔洞流的最大休止倾角和流量公式

实验测量了完全浸泡在水中的玻璃珠颗粒样品在重力驱动下通过不同倾角和孔径的圆形孔洞的流量.发现与空气中的情形类似,不同孔径时的流量均与倾角余弦呈良好的线性关系;线性外推得到的零流量角,即流量休止临界角,随颗粒粒径与孔洞直径之比d/D的减小而线性增加;在无穷大孔径极限下,此临界角在实验误差范围内与样品的休止角一致.此外,所有测量都可用Beverloo公式Q=C_0ρg~(1/2)(D-kd)~(5/2)很好地拟合;其中参数C_0和k仅与倾角余弦有关,分别呈线性和平方反比关系.与文献报道的空气孔洞流测量结果对比,发现差别主要来自浮力和流体拖曳力对参数C_0的影响.这些结果表明用倾斜孔洞流测量颗粒材料休止角的方法和Beverloo公式具有一定的普适性.无论颗粒间隙中填充的是水还是空气,孔洞流的行为在定性上是一样的.     

HCCB-TBM����Li4SiO4�򴲶ѻ��ṹ����ֵģ��

通过离散元法初步模拟了微球在重力作用下的堆积行为,并分析了氚增殖区Li4SiO4球床的局部堆积结构.研究结果表明,摩擦系数和恢复系数对球床最终堆积结构有很大的影响.当摩擦系数较小时,摩擦系数对球床堆积结构的影响起主要作用;当摩擦系数较大时,恢复系数对球床堆积结构的影响起主要作用.球形颗粒从靠近壁面处的规则分布逐渐过渡到内部区域的均匀随机分布.球床局部堆积因子表现出了明显的壁面效应,其分布随着微球到壁面距离的增加而呈现出振幅逐渐减小的振荡趋势.所得到的球床堆积结构信息可用于研究球床传热特性和提氚气体流动特性的随机堆积球床模型的建立.     

颗粒孔洞流的最大休止倾角和流量公式

实验测量了重力驱动下的玻璃珠颗粒样品通过不同倾角和孔径的圆形孔洞的卸载流量.发现无论孔径大小,流量均与倾角的余弦呈良好的线性关系;线性外推得到的零流量角,即流量休止临界角随颗粒粒径与孔洞直径之比的减小而线性增加;在无穷大孔径极限下,此临界角在Bagnold角的误差范围内与样品的安息角一致.这些结果表明流量随倾角余弦线性变化的经验公式能揭示临界角的行为和特性,这是参数随倾角变化的Beverloo公式所不能描述的. 关键词： 颗粒物质 倾斜孔洞流 Beverloo公式     

颗粒堆准静态崩塌及慢速流动过程中的堆结构研究

运用自行设计的实验装置并结合颗粒跟踪与成像技术,系统地研究了不同堆积程度的颗粒堆在准静态崩塌过程中的滑移行为.实验发现在颗粒堆中一部分颗粒沿着斜下方向滑动,而另一部分颗粒则几乎没有滑动.精确的数据分析还表明颗粒堆的滑动部分具有明显的层状结构特征,在每一滑动层中颗粒的滑移量基本相同,且各滑动层之间近似相互平行.这些滑动层与水平面的夹角约在40—50之间,与静态层表面与水平面的夹角一致.各滑动层中颗粒的滑移量随其距静态层表面的距离而线性的增加.不同堆积程度的颗粒堆的静态部分基本上不随堆积体积而改变.     

粮仓效应的圆盘堆积模型

为研究圆筒中颗粒堆内部的应力分布,将颗粒堆简化为规则的二维圆盘堆积模型.对圆盘堆积中力的传递进行分析后给出了圆盘堆积中力的传递规律,利用计算机模拟了圆盘对容器底部的压力,发现底部压力随圆盘层数增加会达到饱和,并将二维圆盘堆积的规律推广到三维颗粒堆,从理论上推导出容器底部平均压强p与颗粒填充高度Z的关系.     

大锥角锥形床内颗粒横向混合的实验研究

在900 mm×200 mm×800 mm的冷模试验台上,试验研究了带气体入口直段的大锥角锥形床内示踪颗粒的横向扩散过程,系统考察了床料粒径dp、过余速度u—u_(mff)、静止床层高度h和气体入口直段宽度δ对床内示踪颗粒横向扩散系数D_(sr)的影响。结果表明:在大锥角锥形床中,横向混合试验持续时间间隔对示踪颗粒横向扩散系数的计算结果影响较大;示踪颗粒的横向扩散系数D_(sr),随着床料粒径dp的增大而减小,随着过余速度u—u_(mff)静止床层高度h和气体入口段宽度δ的增大而增大。     

HCCB-TBM包层Li_4SiO_4球床堆积结构的数值模拟

通过离散元法初步模拟了微球在重力作用下的堆积行为,并分析了氚增殖区Li_4SiO_4球床的局部堆积结构。研究结果表明,摩擦系数和恢复系数对球床最终堆积结构有很大的影响。当摩擦系数较小时,摩擦系数对球床堆积结构的影响起主要作用;当摩擦系数较大时,恢复系数对球床堆积结构的影响起主要作用。球形颗粒从靠近壁面处的规则分布逐渐过渡到内部区域的均匀随机分布。球床局部堆积因子表现出了明显的壁面效应,其分布随着微球到壁面距离的增加而呈现出振幅逐渐减小的振荡趋势。所得到的球床堆积结构信息可用于研究球床传热特性和提氚气体流动特性的随机堆积球床模型的建立。     

粉末材料堆积的物理模型与仿真系统

研究了粉末材料堆积过程仿真的物理模型和系统,并探讨了适合多种不同粒径颗粒混合堆积过程仿真的高性能计算方法.在该仿真系统中,考虑了重力、接触力、阻尼力、摩擦力和范德瓦耳斯力等多种作用力的影响,集成了多种接触力模型和阻尼模型,使其适用于三维大规模粉末材料堆积过程的计算机仿真.利用该系统对粉末材料领域中的两个典型应用进行了模拟研究.模拟了两种相同密度不同粒径颗粒（粒径比为10）的混合堆积过程.当小颗粒数为大颗粒数的300倍时,得到最大的堆积密度（体积分数）为0.82.另外,还模拟了两种不同密度相同粒径颗粒的混合堆积过程.当堆积结束时,出现了明显的分离（segregation）现象和团聚现象.所研究的物理模型和仿真系统既可用于粉末材料堆积过程研究,亦可用于普通的球形物体堆积过程的模拟研究. 关键词： 粉末堆积 物理模型 仿真系统 离散元法     

颗粒堆积高度对静止角的影响

研究了凹槽中颗粒堆积高度对静止角的影响,发现凹槽倾斜角在0°~11°之间变化时,静止角随堆积高度的增加呈指数衰减趋势.分析其原因:一是颗粒堆积高度越高,由于重力的作用则越可能发生滑移,因此导致静止角减小;二是由于高度越高越不容易成拱,导致静止角减小.     

基于离散元方法的松散体滑动堆积特性及影响因素分析

松散体结构松散,是崩塌、滑坡等地质灾害的主要物源,其致灾范围受含石量和坡度等因素影响较大.传统的对松散体滑动堆积特性的研究多为宏观或定性分析,对细观的内在运动机理研究较少.本文采用离散元方法定量分析了含石量和坡度变化对松散颗粒滑动后的冲程、堆积宽度、最大厚度、堆积面积、堆积轮廓形状、堆积区体积、静堆积角和累积质量等堆积特征值的影响,并从颗粒的能量和接触力角度探讨了松散体灾变过程中的运动和堆积特征,以揭示颗粒之间的相互作用机理.研究结果表明:含石量在0—70%范围增加时,冲程、堆积宽度和堆积面积均先增大后递减,最终累积质量减小;坡度在30°—65°范围增大时,冲程、堆积宽度、堆积面积和累积质量均会增大,最大厚度近似线性减小,静堆积角近似二次函数减小.此外,粗、细颗粒在堆积区的体积占额存在一个临界距离L_c,当距坡脚线距离L L_c时,细颗粒大于粗颗粒所占体积;当L L_c时,细颗粒小于粗颗粒所占体积.     

集中力作用下球形颗粒六角密排堆积体的传力研究

采用铝塑板技术和复写纸技术相结合,当球形颗粒堆积体在不同的六角密排情况下受集中力作用时,对堆积体底面力的分布情况进行了定量的实验研究.结果表明：在所有排列情形下都存在明显的拱效应,且在堆积体的每一水平层面上力的分布都具有120°对称性.证实了颗粒排列形式对力的传递有很大影响.发现在纯六角密排排列时,底部颗粒的受力最为平均,单个颗粒受力的最大值在所有排列中为最小.还发现了非主力链的“聚焦”现象.对实验结果做出了理论解释. 关键词： 颗粒介质 六角密排 力链     

颗粒堆的体积分数与制备流量关系的实验研究

通过实验研究发现,颗粒堆的体积分数随制备颗粒堆的颗粒流流量指数衰减,减小或增加流量到一定程度时,体积分数都达到饱和;出料口直径与颗粒粒径的比值小到一临界值时,随着流量的减小体积分数增加急剧变缓;颗粒粒径小到一临界值时,随着流量的增加,体积分数的减小急剧变缓.结合颗粒物质的强耗散性、空气作用、瓶颈效应和碰撞理论解释了实验现象,从连续性原理出发推出的颗粒堆体积分数随制备流量变化的函数与实验数据的拟合公式相同.     

双分散颗粒体系在临界堵塞态的结构特征

堵塞行为是颗粒体系中一种常见的现象,其力学性质与堆积结构的关联非常复杂.本文采用离散元法研究了由两种不同半径颗粒组成的二维双分散无摩擦球形颗粒体系在临界堵塞态所呈现的结构特征,讨论了大小颗粒粒径比与大颗粒百分比对临界堵塞态的影响.数值模拟结果表明,当粒径比小于1.4时,临界平均接触数与大颗粒百分比关系不大,当粒径比大于1.4时随着大颗粒百分比的增大临界平均接触数先减小再增大.而临界体积分数在粒径比小于1.8时随着大颗粒百分比的增加先减小后增大,大于1.8时又基本不随大颗粒百分比而变化.大颗粒百分比在接近0或1时,系统近似为单分散体系,临界平均接触数与体积分数基本不随半径比的增大而变化;在接近0.5时,临界平均接触数随着半径比的增大逐渐减小,而临界体积分数则是先减小后增大.文中对大-小颗粒这一接触类型的百分比也进行了探讨,其值随着大颗粒百分比的增大呈二次函数的变化趋势,粒径比对这一变化趋势只有较小的影响.     

基于$lt;i$gt;J$lt;/i$gt;积分的颗粒煤岩单轴压缩下裂纹扩展研究

颗粒煤岩是由众多离散的煤岩颗粒组成的固态多层次多结构物质,具有煤岩与颗粒物质的双重性质,其裂纹扩展规律可以从煤岩力学特性和颗粒物质多尺度特性进行研究. 首先,从能量角度对线弹性材料受压破坏,裂纹扩展产生原因进行了阐述,指出线弹性阶段裂纹的扩展动力源自应变能的释放. 然后,通过物理实验和数值试验从宏观和细观两方面对颗粒煤岩受压破裂过程中裂纹扩展做了进一步研究,结果表明:颗粒煤岩完全破裂后,底部会形成一个锥形堆,裂纹的扩展随着煤岩颗粒粒径的减小而减缓,部分裂纹扩展会出现突变点,且裂纹无光滑性;由于煤岩颗粒粒径等引起介质的非均匀性对裂纹扩展有重要的影响,均质度系数越大裂纹起裂时间越晚,声发射能量释放在裂纹扩展的轻度、中度和深度三个不同阶段逐渐变得频繁、剧烈. 研究结果将有利于进一步研究岩土类颗粒材料受压破裂过程的裂纹扩展规律. 关键词： J积分')" href="#">J积分 颗粒煤岩 单轴压缩 裂纹扩展