垂直振动激励下颗粒材料有效质量和耗散功率的研究

研究了垂直振动激发下钨颗粒的动态有效质量(ω) 和耗散功率p(ω)随频率ω 的依赖关系. 实验发现, 在给定的振动幅度下, 自由表面样品有效质量的实数部分M₁ (ω) 、虚数部分M₂ (ω) 以及耗散功率p(ω)随频率的变化曲线均出现一个尖锐的共振峰. 随着在颗粒上表面施加压强的增大, M₁ (ω), M₂ (ω) 和耗散功率p(ω)曲线的峰值频率向高频移动, 且峰值高度也相应增大. 进一步研究发现, 有效质量实数部分的共振频率f_g 随表面压强P的变化满足分段幂律规律, 当P较小时, 幂指数为0.3, 当P较大时, 幂指数减小为1/6. 颗粒系统的品质因子的倒数1/Q随压强P的变化满足指数衰减规律.     

垂直振动激发下颗粒物质的能量耗散

本文对垂直振动激发下的铜和玻璃珠两种密集颗粒样品,通过实时测量样品盒的加速度和振台对它的作用力,研究了样品的平均耗散功率.实验发现该耗散功率在给定振动强度下随振动频率的变化曲线是一个峰值在几十赫兹的宽峰结构,在给定频率下随强度的变化具有幂率规律,其幂值小于简谐受迫振动模型的幂值2.这些结果将有助于研究测定颗粒流体和气体的迁移系数,以及它们在不同运动模式下的能耗差异.     

颗粒物质(下)

根据热力学基本原理，一个封闭体系总会趋于自由能最小的状态．例如，不同原子或分子组成的混合气体封闭系统，不管初始状态如何，或受到外界怎样的干扰，最终都会通过扩散等热运动，使系统的熵达到最大，形成均匀分布的平衡态．而对于颗粒物质，正如前面所述，相当于处在kT=0的状态，除非受到外力作用，系统的结构形态永远保持不变．     

竖直振动激励下的准二维容器中颗粒物质的对流运动

通过实验测量了准二维容器中颗粒物质对流运动的轨迹、流动区域、速率分布及周长和周期.实验结果表明:与流体的一般流动不同,准二维容器中颗粒物质的对流即使在流速不大的情况下也是非稳定流动.分析了影响对流非稳定性的因素,引入q因子,通过流量守恒定律半定量地确定了各因素对流动非稳定性的影响程度.     

不同堆构条件下颗粒柱有效质量的涨落

利用静态颗粒特性实验仪研究了不同堆构条件下颗粒柱有效质量的涨落.发现当只有一种颗粒堆构时涨落随着颗粒柱与颗粒的直径比的增大而减小,除此之外,当有不同颗粒堆构时涨落还随着不同大小颗粒的堆构位置而变化,可将这种现象的机理归结为颗粒柱中的颗粒数量的异同以及颗粒柱与限界之间摩擦力方向的不确定性.     

耗散结构理论视野下的物理有效教学

从耗散结构理论出发,提出了让学生的思维系统全方位开放、让学生的思维系统处于非平衡状态以及努力促使学生思维的自组织过程是提高物理教学效率的有效策略之一.     

竖直振动激励下颗粒毛细上升行为研究

竖直振动激励下颗粒毛细上升现象为颗粒物料的提升、输运和采集提供了一种全新的技术路径.然而,已有颗粒毛细上升行为研究仍存在明显不足,特别是缺乏对重力加速度、水平振动分量、颗粒粒径分布影响的深入探究.针对这些问题,采用离散元方法,对不同操作条件下颗粒毛细上升现象开展数值模拟研究,并对颗粒最终毛细上升高度和平均毛细上升速度进行计算分析.结果表明,在低重力条件下,颗粒毛细效应仍能发生,颗粒最终毛细上升高度和平均毛细上升速度随重力加速度均呈现先增加后减小的趋势;颗粒最终毛细上升高度对水平振动分量的变化不敏感,而平均毛细上升速度随水平振动分量的增大而增加;在平均粒径相等的情况下,粒径服从高斯分布的颗粒比单一粒径颗粒的最终毛细上升高度最大值对应的临界管径更大,并且同处于堵塞效应影响的管径区域时平均毛细上升速度也更快.     

冲击荷载下颗粒物质缓冲性能的试验研究

颗粒物质是一种复杂的能量耗散体系. 颗粒间的摩擦和黏滞作用可使冲击荷载引起的能量有效衰减, 颗粒间的力链结构又可将瞬时局部冲击荷载进行空间扩展和时间延长, 达到良好的缓冲效果. 为研究颗粒物质对冲击荷载的缓冲性能, 本文采用重力作用下球体冲击筒内颗粒物质的试验系统, 研究了筒体底部作用力在颗粒材料、颗粒厚度等因素影响下的变化规律. 试验结果表明: 非规则颗粒具有更加良好的缓冲性能, 粗颗粒的缓冲性能略高于细颗粒. 颗粒厚度H是影响缓冲性能的重要因素, 并存在一个临界厚度H_c. 当H<H_c时, 缓冲性能随H的增加而增强; 当H>H_c时, H对缓冲效果的影响不再显著. 以上研究是在同一冲击能量下进行的, 而对于不同冲击能量下的H_c还需要深入开展. 通过颗粒物质对冲击荷载缓冲性能的试验研究, 可揭示颗粒材料的基本物理力学行为, 为其在缓冲减振领域中的应用提供依据.     

耗散粒子动力学对颗粒沉降问题的研究

给出了一种耗散粒子动力学方法模拟流体流动的理论及数值模型,包括控制方程组、边界条件、数值计算方法.使用耗散粒子动力学方法编程计算了颗粒在重力作用下的沉降运动,观察到颗粒的质量和所受重力对颗粒运动轨迹的影响,且颗粒质量越小,所受重力越小,颗粒运动所表现出的随机性越强烈.从而验证了所采用的数学模型、计算方法在流动数值模拟中的可行性及潜在优势.     

不同条件下颗粒物质的粘弹性响应

研制了能承受100 MPa压强的测量装置,并用该装置对加压下制备的紧密沙堆进行粘弹性响应测量,得球形镍颗粒沙堆在周期性竖直振荡下储能模量G′与压强p 的关系. 实验结果表明,反映沙堆整体弹性特征的储能模G′与压强p 的关系为G′~p0.45;不同形状颗粒体系的粘弹性响应行为不同.     

有限体系能量耗散运动的功率谱分析

研究了有限的多自由度耦合哈密顿系统能量耗散过程的动力学问题. 通过数值模拟，实现有关自由度的能量耗散过程，采用功率谱方法研究有关系统运动中的坐标q(t)或动量p(t)的演化过程. 结果发现：在有关系统的能量耗散过程中，有关自由度运动的频率成分向高频和低频方向都有明显展宽，随着无关系统自由度增多，展宽明显增加；低频成分比较稳定，高频成分随着时间的演变逐渐减少. 关键词： 有限系统 能量耗散 有关自由度 功率谱     

板受力激励下加筋板结构振动功率流

采用最速下降积分法得到了加筋板结构在板受到力激励下远场中的振动响应和功率流分布表达式,并通过计算机仿真分析了振动功率流的分布特性,结果表明:筋的存在相当于在板上施加了一个沿筋连续分布的线激励,将改变无限大平板中功率流的分布;筋的刚度越大,离激励点距离越近,则筋的影响越大。最后通过功率流的双传感器互谱测量法验证了理论结果的正确性。     

颗粒物质随机厚度的蒙特卡罗研究

利用蒙特卡罗方法处理随机几何问题，是核工程中提出的实际问题，也是蒙特卡罗方法在几何处理方面遇到的新的理论问题。颗粒物质随机厚度分布的研究，是其中的重要部分。     

颗粒物质在冲击作用下的堆积分布

沙堆在冲击作用下的行为和静态沙堆的行为有着很大的不同.通过管道产生“高斯冲击”(速度水平分量成高斯分布)来研究沙堆堆积时的分布情况，发现沙堆自身的稳定性和外界冲击是影响沙堆形状的两大重要因素.给出了沙堆在冲击作用下高度随时间的演化方程.通过该方程，成功地得到了沙堆中心点的高度与外界参量之间的关系，并且提出了一种节能高效的颗粒混合方法. 关键词： 颗粒物质 堆积 高斯分布 冲击     

空间环境颗粒物质运动行为的研究

颗粒体系是一种动力学特性未被很好理解的新类型凝聚态物质.对微重力环境下颗粒物质运动行为的研究不论在基础物理或太空探测中都具有重大意义.文章回顾了过去10年来国内外在无重力环境中以振动作为驱动源的颗粒物质运动空间实验研究所取得的进展,并展望了颗粒物质运动的物理规律的研究前景.     

斜面上颗粒物质冲击力的实验研究

通过实验研究了颗粒在斜面上的流动现象,考察了同一倾角下,颗粒流动产生的冲击力F与颗粒直径D和滑移距离L的关系,并给出了在垂直于颗粒流动方向的横截面上,饱和冲击力Fb的分布.     

能量耗散技术探索液态物质结构的新进展

本文介绍了近期用能量耗散方法探索液态物质结构及其动力学行为的新进展。其中液态物质包括了金属及其合金的熔融态，以及高分子聚合物的溶液和熔融态。该方向的研究工作虽才开始，但已显示出能量耗散技术的广阔应用前景。     

射频激励二氧化碳激光器功率控制电路原理及设计

所叙述的二氧化碳激光器内部的基本结构。包括功率控制器、射频电路等。通过对功率控制部分的研制使激光器的生产逐步实现国产化。用单片机控制电路的PWM的开关、放大、检测，将放大后的PWM送至射频激励，控制射频电路中的射频信号，从而控制激光器输出光功率的大小。     

能量耗散技术探索液态物质结构的新进展

本文介绍了近期用能量耗散方法探索液态物质结构及其动力学行为的新进展.其中液态物质包括了金属及其合金的熔融态,以及高分子聚合物的溶液和熔融态.该方向的研究工作虽才开始,但已显示出能量耗散技术的广阔应用前景.     

冲击压缩—极端条件下研究物质结构的有效方法

文章从原理及应用等方面介绍了研究材料在高温高压下物理结构变化的一种实验方法。借助该方法，可以比较方便地研究在１００ＧＰａ－１０００ＧＰａ压力下及几个电子伏特温度下材料的特性及内部结构变化情况。