發(fā)布時間：2021-01-20 05:39

　　顆粒物質(zhì)在我們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及地質(zhì)過程中無處不在。顆粒系統(tǒng)在外界擾動條件（例如剪切或者振動）下會表現(xiàn)出不同的氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。這種無序系統(tǒng)在沒有受到外界擾動時能夠維持穩(wěn)定的剛性結(jié)構(gòu),在擾動的情況下系統(tǒng)會發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫,而流化。顆粒物質(zhì)的固液性質(zhì)卻與普通連續(xù)介質(zhì)體系例如彈性固體、普通液體有著顯著的區(qū)別,其原因在于顆粒系統(tǒng)中顆粒間實(shí)際上存在非彈性碰撞和摩擦作用,是一個處于非平衡態(tài)的多體耗散體系。盡管顆粒物質(zhì)是工程和地質(zhì)的重要應(yīng)用載體,但現(xiàn)有理論主要還是基于經(jīng)驗(yàn)的宏觀本構(gòu)理論對其進(jìn)行描述,缺少微觀機(jī)制和機(jī)理,在很多實(shí)際應(yīng)用中遇到了較大困難。因而有必要從顆粒物質(zhì)的微觀的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)開始展開研究,最終建立顆粒系統(tǒng)的宏觀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論框架。在單顆粒尺度上研究三維顆粒系統(tǒng)的微觀動力學(xué)性質(zhì),在技術(shù)上是非常大的挑戰(zhàn),因?yàn)轭w粒通常是光學(xué)不透明的。現(xiàn)有的可用于顆粒研究的三維成像技術(shù)中,相比于核磁共振成像和折射率匹配成像,X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（Computed Tomography,CT）具有高空間、高時間分辨率的特點(diǎn),并能得到絕大多數(shù)材質(zhì)的顆粒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。本文主要將受到準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)剪切作用的三維橢球... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

顆粒物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)和地質(zhì)過程中的出現(xiàn)場景

圖 1-2 鋼球斜坡流中出現(xiàn)的固體、液體和氣體三相共存的現(xiàn)象[8]。ig 1-2 An illustration of the solid, liquid, and gas flow regimes obtained by pouring steel ben a pile[8].和其他軟物質(zhì)如泡沫，膠體、乳膠系統(tǒng)類似，顆粒物質(zhì)通常會形成的任意是結(jié)構(gòu)上不存在長程序的固體[9]。因而早在上世紀(jì) 50 年代，Bernal 等人就實(shí)的隨機(jī)顆粒堆積作為硬球模型系統(tǒng)來模擬無序的玻璃結(jié)構(gòu)[10]。與此同時，固體并不像普通固體或液體一樣內(nèi)部應(yīng)力均勻分布[11]，應(yīng)力則是通過不均勻鏈而傳導(dǎo)的，力鏈或拱橋上的顆粒的應(yīng)力很強(qiáng)，其他顆粒受到的應(yīng)力很弱或力；同時力鏈網(wǎng)絡(luò)又具有各向異性：例如谷倉底部的壓強(qiáng)，會隨著填充谷物度增加而增強(qiáng)，然而填充高度達(dá)到一定程度之后（約為直徑兩倍）底部的壓于一個定值，即筒壁承擔(dān)了這部分的顆粒的力學(xué)支撐。這種空間不均勻的力構(gòu)不僅與容器有關(guān)，而 L.Vanel 等人的實(shí)驗(yàn)表明它也會與初態(tài)制備的過程不關(guān)[12]。[13]

學(xué)博士學(xué)位論文 同時，顆粒流根據(jù)慣性系數(shù)與有效摩擦系數(shù)的關(guān)系劃分準(zhǔn)靜態(tài)流。例如在平板剪切中，大約310nI < 時，有效摩擦系數(shù)與剪約等于靜態(tài)時的靜摩擦系數(shù)，即準(zhǔn)靜態(tài)流；而在慣性系數(shù)達(dá)到系數(shù)達(dá)到上限值，此時系統(tǒng)也不再屬于密集流態(tài)。慣性系數(shù)在系數(shù)是一個非零值（靜摩擦系數(shù)），似乎表明系統(tǒng)中存在一個屈剪應(yīng)力超過屈服應(yīng)力時顆粒才會流動，否則會維持固體形式而

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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