基于X射線成像技術的三維顆粒系統(tǒng)微觀動力學研究
發(fā)布時間：2021-01-20 05:39
顆粒物質在我們的日常生活、工業(yè)生產及地質過程中無處不在。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)定的剛性結構,在擾動的情況下系統(tǒng)會發(fā)生結構弛豫,而流化。顆粒物質的固液性質卻與普通連續(xù)介質體系例如彈性固體、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。盡管顆粒物質是工程和地質的重要應用載體,但現(xiàn)有理論主要還是基于經驗的宏觀本構理論對其進行描述,缺少微觀機制和機理,在很多實際應用中遇到了較大困難。因而有必要從顆粒物質的微觀的結構和動力學開始展開研究,最終建立顆粒系統(tǒng)的宏觀連續(xù)介質力學理論框架。在單顆粒尺度上研究三維顆粒系統(tǒng)的微觀動力學性質,在技術上是非常大的挑戰(zhàn),因為顆粒通常是光學不透明的�，F(xiàn)有的可用于顆粒研究的三維成像技術中,相比于核磁共振成像和折射率匹配成像,X射線計算機斷層掃描技術（Computed Tomography,CT）具有高空間、高時間分辨率的特點,并能得到絕大多數(shù)材質的顆粒系統(tǒng)的結構。本文主要將受到準靜態(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
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
顆粒物質在工業(yè)生產和地質過程中的出現(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].和其他軟物質如泡沫，膠體、乳膠系統(tǒng)類似，顆粒物質通常會形成的任意是結構上不存在長程序的固體[9]。因而早在上世紀 50 年代，Bernal 等人就實的隨機顆粒堆積作為硬球模型系統(tǒng)來模擬無序的玻璃結構[10]。與此同時，固體并不像普通固體或液體一樣內部應力均勻分布[11]，應力則是通過不均勻鏈而傳導的，力鏈或拱橋上的顆粒的應力很強，其他顆粒受到的應力很弱或力；同時力鏈網(wǎng)絡又具有各向異性：例如谷倉底部的壓強，會隨著填充谷物度增加而增強，然而填充高度達到一定程度之后（約為直徑兩倍）底部的壓于一個定值，即筒壁承擔了這部分的顆粒的力學支撐。這種空間不均勻的力構不僅與容器有關，而 L.Vanel 等人的實驗表明它也會與初態(tài)制備的過程不關[12]。[13]
學博士學位論文 同時，顆粒流根據(jù)慣性系數(shù)與有效摩擦系數(shù)的關系劃分準靜態(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)，即準靜態(tài)流；而在慣性系數(shù)達到系數(shù)達到上限值，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)中存在一個屈剪應力超過屈服應力時顆粒才會流動，否則會維持固體形式而
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Latest advances of X-ray imaging and biomedical applications beamline at SSRF[J]. 謝紅蘭,鄧彪,杜國浩,付亞楠,陳榮昌,周光照,任玉琦,王玉丹,薛艷玲,彭冠云,和友,郭瀚,肖體喬. Nuclear Science and Techniques. 2015(02)
[2]顆粒物質混合行為的離散單元法研究[J]. 戚華彪,周光正,于福海,葛蔚,李靜海. 化學進展. 2015(01)
[3]非晶態(tài)物質的本質和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學進展. 2013(05)
[4]流態(tài)化模擬:基于介尺度結構的多尺度CFD[J]. 王維,洪坤,魯波娜,張楠,李靜海. 化工學報. 2013(01)
[5]顆粒物質剪切流動的類固-液轉化特性及相變圖的建立[J]. 季順迎,孫其誠,嚴穎. 中國科學:物理學 力學 天文學. 2011(09)
[6]顆粒物質及其多尺度結構統(tǒng)計規(guī)律[J]. 王光謙,孫其誠. 工程力學. 2009(S2)
[7]顆粒流動力學及其離散模型評述[J]. 孫其誠,王光謙. 力學進展. 2008(01)
[8]黃土在受力和濕陷過程中微結構變化的CT掃描分析[J]. 雷勝友,唐文棟. 巖石力學與工程學報. 2004(24)
[9]顆粒物質(下)[J]. 陸坤權,劉寄星. 物理. 2004(10)
[10]顆粒物質(上)[J]. 陸坤權,劉寄星. 物理. 2004(09)
本文編號：2988487
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：126 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
顆粒物質在工業(yè)生產和地質過程中的出現(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].和其他軟物質如泡沫，膠體、乳膠系統(tǒng)類似，顆粒物質通常會形成的任意是結構上不存在長程序的固體[9]。因而早在上世紀 50 年代，Bernal 等人就實的隨機顆粒堆積作為硬球模型系統(tǒng)來模擬無序的玻璃結構[10]。與此同時，固體并不像普通固體或液體一樣內部應力均勻分布[11]，應力則是通過不均勻鏈而傳導的，力鏈或拱橋上的顆粒的應力很強，其他顆粒受到的應力很弱或力；同時力鏈網(wǎng)絡又具有各向異性：例如谷倉底部的壓強，會隨著填充谷物度增加而增強，然而填充高度達到一定程度之后（約為直徑兩倍）底部的壓于一個定值，即筒壁承擔了這部分的顆粒的力學支撐。這種空間不均勻的力構不僅與容器有關，而 L.Vanel 等人的實驗表明它也會與初態(tài)制備的過程不關[12]。[13]
學博士學位論文 同時，顆粒流根據(jù)慣性系數(shù)與有效摩擦系數(shù)的關系劃分準靜態(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)，即準靜態(tài)流；而在慣性系數(shù)達到系數(shù)達到上限值，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)中存在一個屈剪應力超過屈服應力時顆粒才會流動，否則會維持固體形式而
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Latest advances of X-ray imaging and biomedical applications beamline at SSRF[J]. 謝紅蘭,鄧彪,杜國浩,付亞楠,陳榮昌,周光照,任玉琦,王玉丹,薛艷玲,彭冠云,和友,郭瀚,肖體喬. Nuclear Science and Techniques. 2015(02)
[2]顆粒物質混合行為的離散單元法研究[J]. 戚華彪,周光正,于福海,葛蔚,李靜海. 化學進展. 2015(01)
[3]非晶態(tài)物質的本質和特性[J]. 汪衛(wèi)華. 物理學進展. 2013(05)
[4]流態(tài)化模擬:基于介尺度結構的多尺度CFD[J]. 王維,洪坤,魯波娜,張楠,李靜海. 化工學報. 2013(01)
[5]顆粒物質剪切流動的類固-液轉化特性及相變圖的建立[J]. 季順迎,孫其誠,嚴穎. 中國科學:物理學 力學 天文學. 2011(09)
[6]顆粒物質及其多尺度結構統(tǒng)計規(guī)律[J]. 王光謙,孫其誠. 工程力學. 2009(S2)
[7]顆粒流動力學及其離散模型評述[J]. 孫其誠,王光謙. 力學進展. 2008(01)
[8]黃土在受力和濕陷過程中微結構變化的CT掃描分析[J]. 雷勝友,唐文棟. 巖石力學與工程學報. 2004(24)
[9]顆粒物質(下)[J]. 陸坤權,劉寄星. 物理. 2004(10)
[10]顆粒物質(上)[J]. 陸坤權,劉寄星. 物理. 2004(09)
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