呈緊密堆積狀態(tài)的顆粒物料在自然界和工業(yè)生產中廣泛存在。由于其離散性,密集顆粒物料內部的應力分布呈現明顯的空間非均勻性和各向異性,導致了力學響應存在明顯的空間相關性。從工業(yè)應用角度,密集顆粒物料內部應力分布的非均勻性和力學響應的空間相關性,使得物料在流動過程中發(fā)生流動不均勻或者不穩(wěn)定現象,從而影響傳遞和反應的異常;從理論研究角度,密集顆粒物料內部力學響應特性的強烈空間相關性,為基于平均化方法建立普適性本構模型提出了挑戰(zhàn)。因此,深入認識密集顆粒物料的力學響應特性,具有重要的理論和應用意義。本論文工作基于二維離散單元法數值模擬,采用單顆粒牽引和水平剪切的方式對密集顆粒物料施加剪切作用,通過分析牽引顆粒以及牽引板的受力特征,分析了剪切作用下密集顆粒物料的力學響應特征。論文主要研究結果如下:（1）單顆粒牽引條件下,牽引顆粒的水平受力與其尺寸以及顆粒的摩擦系數有關,前者主要是影響了牽引顆粒運動時所能帶動的周圍其它顆粒的數目,而后者主要改變了密集顆粒物料內平均顆粒法向接觸力的大小。（2）對單顆粒水平牽引過程中的stick-slip現象的分析表明,每次slip事件表現為牽引顆粒水平位置階躍變化;其運動... 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的顆粒物質Fig.1.1Typicalexamplesofgranularmaterial

理論的建立就是其中之一。依據其宏觀狀態(tài)，顆粒物料可粗略地分為三類[4, 5]：（1）呈靜止或者緩慢塑性變形狀態(tài)的顆粒物料，此時顆粒之間主要發(fā)生持續(xù)接觸作用；（2）呈稀疏、快速運動狀態(tài)的顆粒物料，此時顆粒之間主要是通過瞬態(tài)碰撞實現動量和能量的傳遞；（2）處于兩者之間、顆粒間持續(xù)接觸和瞬間碰撞共存、呈緊密堆積緩慢流動狀態(tài)的顆粒物料。在化工領域，對應這三類顆粒物料的典型操作裝置為固定床、流化床和移動床。對于類固體的第一類顆粒物料，基于巖土力學領域發(fā)展起來的彈塑性理論，其宏觀應力應變特性能很好地加以刻畫；對于類氣體的第二類顆粒物料，借鑒氣體分子動理論而發(fā)展起來的顆粒動理論已被廣泛用于刻畫其本構行為[6]。然而對于介于這兩者之間的密集緩慢流動顆粒物料，目前仍沒有普適性的理論能刻畫其本構行為[7, 8]。而密集緩慢流動顆粒物料在各種工業(yè)生產中廣泛存在，以化工領域為例，涉及密集緩慢流動顆粒物料的常見裝置包括移動床、高爐、轉鼓、返料腿等反應和輸運裝置。而且在很多情況下，往往是系統(tǒng)中的顆粒物料同時呈現以上三種狀態(tài)，譬如圖 1.2 給出的滾筒中的顆粒物料。因此，深入研究顆粒物質，尤其是呈緊密堆積緩慢流動顆粒物質的宏觀動力學響應特性，具有重要的理論和應用意義。

第 1 章 緒論chain，工程上也稱為顆粒架拱）[9]，如圖 1.3 所示。圖 1.3 為 實驗得到的、處于剪切作用下光彈顆粒物料內部的應力分布圖表顆粒受力大小，顏色越亮，代表受力越大。可以看到此時系現顯著的非均勻性和各向異性。在散體力學領域，一般以平均顆粒間接觸力大于平均力的接觸定義為強接觸，反之為弱接、呈準直線型結構的柱狀結構定義為力鏈。Thornton 和 Anton模擬結果研究表明[11]，密集顆粒物質中約 70%的外荷載分布在。對于給定的顆粒物料，顆粒間是否因摩擦滑移而發(fā)生相對運剪應力，而臨界剪應力取決于顆粒接觸對的最大法向作用力。因Thornton和Antony[11]的研究結果實際表明顆粒物料內部不同流動的能力是不同的。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]器壁滑動摩擦力對受振顆粒體系中沖擊力倍周期分岔過程的影響[J]. 韓紅,姜澤輝,李翛然,呂晶,張睿,任杰驥.  物理學報. 2013(11)
[2]理想膠結砂土力學特性及剪切帶形成的離散元分析[J]. 蔣明鏡,張望城,孫渝剛,張伏光.  巖土工程學報. 2012(12)
[3]顆粒物質(上)[J]. 陸坤權,劉寄星.  物理. 2004(09)
[4]顆粒物質與顆粒流[J]. 鮑德松,張訓生.  浙江大學學報(理學版). 2003(05)

博士論文
[1]矩形料倉與移動床中壁面應力與顆粒流動的DEM模擬研究[D]. 許鵬凱.華東理工大學 2015

碩士論文
[1]顆粒物質力學響應特性的離散模擬研究[D]. 蘇景林.遼寧科技大學 2016
[2]不同混合器中顆粒的分聚與混合研究[D]. 閆明.西北師范大學 2015
[3]振動顆粒的分離與對流[D]. 吳晶.哈爾濱工業(yè)大學 2007



本文編號：3042112