振动颗粒混合物中的周期性分聚现象与能量耗散

在垂直振动的激励下, 铜和玻璃珠组成的二元颗粒混合样品存在依次出现分界清晰的三明治, 巴西果, 反巴西果三种分聚结构的周期循环变化现象, 其中出现三明治结构的时段最长(大于90%). 循环周期随振动台频率的增加而增大, 随加速度的增加而减小. 对三种分聚结构的样品能量耗散功率的测量显示, 在相同的振动条件下反巴西果结构的能耗功率最大, 巴西果结构的最小. 利用Hong的凝聚和渗透两机理相互竞争的观点, 并结合能耗功率的测量结果, 可定性解释这个周期性分聚现象.     

类固态颗粒物质的剪切弹性行为测量

利用能以极慢变形率直接剪切颗粒固体的实验装置,测量了(玻璃珠)样品对大幅度循环剪切的力-位移曲线,以及一个循环周期后的塑性位移残留.发现随着循环频率的降低,样品会从有限塑性残留的弹塑行为转变到几乎没有塑性的纯弹性行为,同时伴随有率相关性.该转变在剪切力幅度高达样品破坏值的90%时依然存在,但需要极小的变形率(10~(-5)Hz)或惯性数(10~(-8)).这意味着无论是高频小幅度的声波扰动,还是极低频大幅度的直接剪切,静态颗粒固体都可做出纯弹性的力学响应.在足够慢的状态变化范围里,它仍是属于经典弹性理论范畴的一类材料.这个弹性区域一直未被报道和关注,可能是观测它时需要样品的变形率远比通常此类研究中所采用的慢变形还要小许多(大约两个数量级)的缘故.理论上本文测量结果支持描述颗粒固体宏观动力学的基本方程组,不能只有弹塑和率无关行为,它们必须在极慢变形极限下退化为经典弹性理论,并且在这个转变过程中表现出率相关特性.     

原子吸收光谱法测定粉煤灰中氧化镁

采用火焰原子吸收光谱法测定粉煤灰中氧化镁的含量。用氢氟酸-高氯酸混合酸分解样品,以氯化锶消除其他元素的干扰。本方法操作简便、再现性好、灵敏度高,氧化镁浓度在0.10—2.00μg/mL之间线性关系良好,检出限可达0.02%,适用于粉煤灰中氧化镁的测定。     

颗粒介质的离散态特性研究

回顾了颗粒介质中应力的分布和传播模式以及物体在颗粒介质中运动所受阻力的研究进展，并报道了我们对颗粒体系中代表离散特性的颗粒尺寸效应对颗粒介质特性影响的研究.研究发现物体由于自身重量在颗粒介质中下沉的深度随着颗粒尺寸的增大单调减小；球体在下陷过程中受到的颗粒床的支撑力，除了在约1 mm范围的表面作用区域以外，与下陷深度之间满足很好的幂率关系，幂值在1.5—1.0之间，并且此幂值随着颗粒尺寸的增大而单调减小.颗粒床的支撑力与下陷深度的幂率关系可解释为颗粒介质内部应力结构重组的宏观反应结果. 关键词： 颗粒物质 离散介质力学     

颗粒固体弹性势能的声波性质

基于大量静止颗粒堆积而成的物体属于非线性弹性体的观点,计算了其弹性势能的声速表达式(考虑圆柱对称和沿主应力方向传播的平面波情形).通过与己报道的一些实验数据的对比,认为精密的声学方法能够测定势能中的所有材料参数,因此是研究这类材料非线性弹性行为细节的一个重要观测手段,但需要对样品的所有应力、密度和均匀程度进行全面仔细的监控.     

阻塞态颗粒介质的慢速阻力

报导了不同尺寸的大球缓慢压入颗粒床过程中所受阻力随深度变化的实验测量结果,发现阻力曲线在不同的深度区域有不同的增长规律,存在凹—凸转变.阻力在较浅的区域满足1.3次方的幂率增长,而在较深的区域趋向0.3次方的幂率增长.通过研究凹凸转变中拐点的性质,发现这种阻力增长速度趋缓的转变不是来源于前人认为的器壁支撑导致的介质压强饱和,而是来源于侵入物自身的体积效应.此外,适用于颗粒介质快速阻力的静水压力描述并不适用于阻塞态颗粒介质的慢速阻力行为,实验表明慢速阻力对深度的依赖关系不是线性,且测得的静水压力系数也远大于理论估算值. 关键词： 颗粒介质 阻力 力链重组     

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.     

运动物体在颗粒介质中的阻力形式

物体由重力驱动在颗粒介质中的运动过程，从动力学上可以用等效重力、颗粒床的黏性阻力及静压阻力来描述.通过求解此动力学模型，找到了一个能够控制颗粒系统处于不同阻尼状态的参量Γ，Γ的表达式直接反映了黏性阻力项和静压阻力项的竞争.这种竞争使得颗粒介质能够处于不同阻尼状态，表现出不同的表观阻力行为.根据理论分析结果设计实验，实现了对颗粒介质体系阻尼状态的调节，验证了理论模型给出的运动物体在颗粒介质中受到的阻力形式. 关键词： 颗粒体系 阻力 动力学过程     

石墨烯/天然橡胶复合材料结构与性能研究

采用乳液共混、机械共混及两者并用制备了石墨烯(GNs)/天然橡胶(NR)复合材料,采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)仪、高阻仪、动态热机械分析(DMA)仪、万能拉力试验机、热重分析(TG)仪对材料微观结构与宏观性能的相关性进行研究。研究表明:相比于机械共混,乳液共混有助于GNs的均匀分散和导电网络的形成,GNs/NR复合材料表现出较优的机械和导电性能,定伸应力和导电率分别是机械共混法的3倍和100倍;乳液共混后的机械共混则破坏了原有的导电网络,复合材料导电率下降;随后的机械共混打乱了原有的网络结构,并促使了GNs片层的卷曲化,降低了GNs与NR的接触面积,复合材料的综合性能下降。     

Stress distribution and surface instability of an inclined granular layer

Static granular materials may avalanche suddenly under continuous quasi-static drives. This phenomenon, which is important in many engineering applications, can be explained by analyzing the stability of the elastic solutions. We show this for a granular layer driven by its inclination angle in gravity, where the elastic problem can be solved generally and analytically. It is found that a loss of stability may occur only at the free surface of the layer. This result is considered to be relevant for understanding surface avalanches and the flows observed experimentally.