本論文采用組合球離散元法數(shù)值模擬了正八面體顆粒在三維機械振動條件下的堆積致密化過程并用物理實驗進行了驗證,研究了振動參數(shù)對正八面體顆粒堆積致密化的影響規(guī)律,在數(shù)值模擬中對初始堆積和致密堆積結構進行了詳細表征和分析。在對振動致密化的宏觀規(guī)律的研究中,物理實驗和數(shù)值模擬都是在圓柱容器中以相同加料速率形成初始堆積結構,再施加振動實現(xiàn)致密化,結果發(fā)現(xiàn)正八面體顆粒振動致密化的效果對振幅的改變較為敏感,對振動頻率的改變相對不敏感。適合獲得最密結構的振幅的范圍比較寬,在相應振幅范圍內的適合獲得最密結構的振動頻率的范圍也比較寬,物理實驗可以驗證數(shù)值模擬的結果,說明模擬方法是有效及準確的。在初始自然疏松堆積和振動后最終致密堆積結構中,容器側壁和底部附近都有三層較為明顯的顆粒分層排列現(xiàn)象,排除容器壁影響后,能夠得到內部均勻隨機結構的堆積密度值,分別為初始疏松堆積的0.670和最終致密堆積的0.684。在整個結構中近鄰顆粒之間多以顆粒中心距離接近最小距離的方式存在,但真正的面-面完全重合接觸很少。整個結構中顆粒的配位數(shù)和約束數(shù)在振動致密化之后都明顯減小,而且邊界區(qū)域的配位數(shù)和約束數(shù)始終比中心區(qū)域的小。這是因... 

【文章來源】：東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３物理實驗中采用的核磁共振成像Ｉ５１］??Ｆｉｇ．?１．３?ＭＲＩ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ＾５１＇??．．．

?第１章緒論??有關正八面體堆積的實驗研究就是Ｂａｋｅｒ用骰子進行的堆積和振動致密化實驗??實驗針對的是五種柏拉圖多面體，實驗材料和堆積的形貌如圖１．４所示，使用手搖振動??和機械振動實現(xiàn)了堆積結構的致密化，研宄認為加料后的隨機松排的堆積密度為０．５７而??機械振動后隨機密排的堆積密度為０．６４。需要強調的是，這里對于隨機密排的定義是片??面的，因為實驗中僅僅用了頂部投影法粗略觀察了結構的隨機性，而頂部投影法所起的??作用其實十分有限。另外實驗所研宄的體系規(guī)模過小，只研宄了?２００到１２００個顆粒的??體系，實際上在本研究中發(fā)現(xiàn)，即使是１２００個顆粒的體系，其邊界影響也己經(jīng)向中心??擴展到幾乎半個容器半徑的位置，而且其所得結果與數(shù)值模擬［７７，８１１的結果差別較大，這??都可能是由實驗手段難以做到準確而造成的。??數(shù)值生成結構方面，對于正八面體隨機致密堆積的研宄限于幾何生成的隨機密堆積??結構

證八面體顆粒振動堆積致密化的物理實驗在課題組自行設計的振幅和振動頻率精??確可彳控的三維機械振動實驗設備上展開，目前該設備己授權國家發(fā)明專利??（ＺＬ２０１１１０１０８０４９．５）１８３］，設備的實物圖如圖２．１所示。該設備通過更換不同規(guī)格的偏??心輪改變振動的振■幅＇兒ｉｆｆ過控制電速控制振動的‘頻率／，固定在設備上時ＩＭＴ柱容??器在三個互相垂直方向（兩個水平方向，一個豎直方向）上的位移量遵守正弦運動規(guī)律，??每個方向上的控制方程均為Ｓ＝Ｊｓｉｎ［２ｎ／（／－／（〇］，其中Ｓ是該振動方向上的位移量，／是當??前時規(guī)，％髮辰漲獅脫觀。筆機筆獅＃料棘卻滅魔，勒提ＷＪ；７，?ｍｍ＂??由于尊研宄在數(shù)值模擬中詳細分析了容器壁的影響，所以在物理實驗中沒有用不同尺寸??容器仲的堆積實驗來進行堆積密度的容器尺寸外推，在物理實驗中只探宄振動參數(shù)對振??動堆樞ｉ致密化的影響規(guī)律以及驗證數(shù)值模擬的有效性和準確性。??泰??廣２??ｉ?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]顆粒的比重、形態(tài)與其任意堆積[J]. 董麒,葉大年.  科學通報. 1993(01)



本文編號：3424100