搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析

房营光

颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析

房营光
PDF
导出引用
  • 针对颗粒介质力学特性的颗粒尺度效应研究,选用土矿物颗粒制备不同颗粒尺度的抗剪试样,进行一系列直剪快剪和三轴抗剪试验,测得了不同颗粒粒径和体分比试样的变形曲线及剪应力强度;基于颗粒间微观作用力与重力比值和胞元体模型,首次从微观和细观角度解释颗粒尺度效应的物理机理. 结果表明,随着介质中粗颗粒的比例增加和粒径减小,介质变形特性增强,剪应力强度也随之提高;体分比对变形和强度特性的影响比粒径的影响更加显著. 基于介质特性尺度效应物理机理分析,提出衡量介质颗粒聚集和摩擦效应的微重比判别参数以及应变梯度和变形协调微裂纹引起颗粒尺度效应的细观机理解释;文中提出的胞元体模型大大减少了颗粒物质体系的计算自由度,为工业和工程设计的计算建模提供一种可行途径.
    • 基金项目: 亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究(批准号:2012ZA04)资助的课题.
    [1]

    Conway S L, Shinbrot T, Glasser B J 2004 Nature 431 433

    [2]

    Zhou J, Long S, Wang M Q, Dinsmore A D 2006 Science 312 1631

    [3]

    Corwin E I, Jaeger H M, Nagel S R 2005 Nature 435 1075

    [4]

    Zuriguel I, Mullin T 2008 Proc. R. Soc. A 8 99

    [5]

    Sun Q C, Wang G Q 2009 An introduction to the mechanics of granular matter (Beijing: Science press) p1 (in Chinese) [孙其诚, 王光谦 2009 颗粒物质力学导论(北京: 科学出版) 第1页]

    [6]

    Zhao C G, Zhang X D, Guo X 2006 Adv. in Mech. 36 611 (in Chinese) [赵成刚, 张雪东, 郭璇 2006 力学进展 36 611]

    [7]

    Yao Y P, Hou W 2009 Rock and Soil Mech 30 2881 (in Chinese) [姚仰平, 侯伟 2009 岩土力学 30 2881]

    [8]

    Campbell C S 2006 Technology 162 208

    [9]

    Ghiabi H, Selvadurai 2009 Int. J. Geomech. 9 1

    [10]

    Yuan X X, Li L S, Wen P P, Shi Q F, Zheng N 2013 Chin. Phys. Lett. 30 014501

    [11]

    Lu C H, Shi Q F, Yang L, Sun G 2008 Chin. Phys. Lett. 25 2542

    [12]

    Abdul Q, Madad A S, Saeed A K 2013 Chin. Phys. B 22 058301

    [13]

    Abdul Q, Shi Q F, Liang X W, Sun G 2010 Chin. Phys. B 19 034601

    [14]

    Zhao Y Z, Jiang M Q, Xu P, Zheng J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1819 (in Chinese) [赵永志, 江茂强, 徐平, 郑津洋 2009 物理学报 58 1819]

    [15]

    Yi C H, Mu Q S, Miao T D 2009 Acta Phys. Sin. 58 7750 (in Chinese) [宜晨虹, 慕青松, 苗天德 2009 物理学报 58 7750]

    [16]

    Zsaki A M 2009 Comp and Geotech. 36 568

    [17]

    Majmudar T S, Sperl M, Luding S, Behringer R P 2007 Phys. Rev. Lett. 98 058001

    [18]

    Jop P, Forterre Y, Pouliquen O 2006 Nature 441 727

    [19]

    Zhang Q, Hou M Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 244504 (in Chinese) [张祺, 厚美瑛 2012 物理学报 61 244504]

    [20]

    Inam A, Ishikawa T, Miura S 2012 Soils and Found. 52 465

    [21]

    Ren J, Shen J, Lu S C 2005 Science and technology of particle dispersing (Beijing: Chemical industry press) p66 and p103 (in Chinese) [任俊, 沈健, 卢寿慈 2005 颗粒分散科学与技术(北京: 化学工业出版社)第66页, 103页]

  • [1]

    Conway S L, Shinbrot T, Glasser B J 2004 Nature 431 433

    [2]

    Zhou J, Long S, Wang M Q, Dinsmore A D 2006 Science 312 1631

    [3]

    Corwin E I, Jaeger H M, Nagel S R 2005 Nature 435 1075

    [4]

    Zuriguel I, Mullin T 2008 Proc. R. Soc. A 8 99

    [5]

    Sun Q C, Wang G Q 2009 An introduction to the mechanics of granular matter (Beijing: Science press) p1 (in Chinese) [孙其诚, 王光谦 2009 颗粒物质力学导论(北京: 科学出版) 第1页]

    [6]

    Zhao C G, Zhang X D, Guo X 2006 Adv. in Mech. 36 611 (in Chinese) [赵成刚, 张雪东, 郭璇 2006 力学进展 36 611]

    [7]

    Yao Y P, Hou W 2009 Rock and Soil Mech 30 2881 (in Chinese) [姚仰平, 侯伟 2009 岩土力学 30 2881]

    [8]

    Campbell C S 2006 Technology 162 208

    [9]

    Ghiabi H, Selvadurai 2009 Int. J. Geomech. 9 1

    [10]

    Yuan X X, Li L S, Wen P P, Shi Q F, Zheng N 2013 Chin. Phys. Lett. 30 014501

    [11]

    Lu C H, Shi Q F, Yang L, Sun G 2008 Chin. Phys. Lett. 25 2542

    [12]

    Abdul Q, Madad A S, Saeed A K 2013 Chin. Phys. B 22 058301

    [13]

    Abdul Q, Shi Q F, Liang X W, Sun G 2010 Chin. Phys. B 19 034601

    [14]

    Zhao Y Z, Jiang M Q, Xu P, Zheng J Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1819 (in Chinese) [赵永志, 江茂强, 徐平, 郑津洋 2009 物理学报 58 1819]

    [15]

    Yi C H, Mu Q S, Miao T D 2009 Acta Phys. Sin. 58 7750 (in Chinese) [宜晨虹, 慕青松, 苗天德 2009 物理学报 58 7750]

    [16]

    Zsaki A M 2009 Comp and Geotech. 36 568

    [17]

    Majmudar T S, Sperl M, Luding S, Behringer R P 2007 Phys. Rev. Lett. 98 058001

    [18]

    Jop P, Forterre Y, Pouliquen O 2006 Nature 441 727

    [19]

    Zhang Q, Hou M Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 244504 (in Chinese) [张祺, 厚美瑛 2012 物理学报 61 244504]

    [20]

    Inam A, Ishikawa T, Miura S 2012 Soils and Found. 52 465

    [21]

    Ren J, Shen J, Lu S C 2005 Science and technology of particle dispersing (Beijing: Chemical industry press) p66 and p103 (in Chinese) [任俊, 沈健, 卢寿慈 2005 颗粒分散科学与技术(北京: 化学工业出版社)第66页, 103页]

  • [1] 孙其诚, 刘传奇, 周公旦. 颗粒介质弹性的弛豫. 物理学报, 2015, 64(23): 236101. doi: 10.7498/aps.64.236101
    [2] 孙其诚. 颗粒介质的结构及热力学. 物理学报, 2015, 64(7): 076101. doi: 10.7498/aps.64.076101
    [3] 金鑫鑫, 金峰, 刘宁, 孙其诚. 准静态颗粒介质的弹性势能弛豫分析. 物理学报, 2016, 65(9): 096102. doi: 10.7498/aps.65.096102
    [4] 钱祖文. 颗粒介质中的粘滞系数. 物理学报, 2012, 61(13): 134301. doi: 10.7498/aps.61.134301
    [5] 慕青松, 苗天德, 宜晨虹. 重力作用下颗粒介质应力链的离散元模拟. 物理学报, 2009, 58(11): 7750-7755. doi: 10.7498/aps.58.7750
    [6] 陆坤权, 厚美瑛, 彭政. 阻塞态颗粒介质的慢速阻力. 物理学报, 2009, 58(9): 6566-6572. doi: 10.7498/aps.58.6566
    [7] 苗天德, 宜晨虹, 齐艳丽, 慕青松, 刘 源. 集中力作用下球形颗粒六角密排堆积体的传力研究. 物理学报, 2007, 56(8): 4713-4721. doi: 10.7498/aps.56.4713
    [8] 杨旻昱, 宋建军, 张静, 唐召唤, 张鹤鸣, 胡辉勇. 氮化硅膜致小尺寸金属氧化物半导体晶体管沟道单轴应变物理机理. 物理学报, 2015, 64(23): 238502. doi: 10.7498/aps.64.238502
    [9] 张祺, 厚美瑛. 直剪颗粒体系的尺寸效应研究. 物理学报, 2012, 61(24): 244504. doi: 10.7498/aps.61.244504
    [10] 张祺, 李寅阊, 刘锐, 蒋亦民, 厚美瑛. 直剪颗粒体系声波探测. 物理学报, 2012, 61(23): 234501. doi: 10.7498/aps.61.234501
    [11] 吴亚敏, 陈国庆. 带壳颗粒复合介质光学双稳的温度效应. 物理学报, 2009, 58(3): 2056-2060. doi: 10.7498/aps.58.2056
    [12] 彭 政, 厚美瑛, 陆坤权, 史庆藩. 颗粒介质的离散态特性研究. 物理学报, 2007, 56(2): 1195-1202. doi: 10.7498/aps.56.1195
    [13] 吴亚敏, 陈国庆. 梯度颗粒复合介质的光学双稳. 物理学报, 2010, 59(1): 592-596. doi: 10.7498/aps.59.592
    [14] 陆兴中, 陈国庆, 吴亚敏. 金属/电介质颗粒复合介质光学双稳的温度效应. 物理学报, 2007, 56(2): 1146-1151. doi: 10.7498/aps.56.1146
    [15] 陈志鹏, 於文静, 高雷. 非局域颗粒复合介质的相干完美吸收效应. 物理学报, 2019, 68(5): 051101. doi: 10.7498/aps.68.20182108
    [16] 何 润, 刘 锐, 陆坤权, 厚美瑛, 张权义, 彭 政. 运动物体在颗粒介质中的阻力形式. 物理学报, 2007, 56(8): 4708-4712. doi: 10.7498/aps.56.4708
    [17] 高 雷, 陆兴中. 颗粒复合介质在高温下的光学双稳特性. 物理学报, 2004, 53(12): 4373-4377. doi: 10.7498/aps.53.4373
    [18] 季顺迎, 李鹏飞, 陈晓东. 冲击荷载下颗粒物质缓冲性能的试验研究. 物理学报, 2012, 61(18): 184703. doi: 10.7498/aps.61.184703
    [19] 刘汉涛, 江山, 王艳华, 王婵娟, 李海桥. 溶解椭圆颗粒沉降的介观尺度数值模拟. 物理学报, 2015, 64(11): 114401. doi: 10.7498/aps.64.114401
    [20] 吴亚敏, 陈国庆. 金属/电介质颗粒复合介质的非线性交流响应. 物理学报, 2006, 55(10): 5242-5246. doi: 10.7498/aps.55.5242
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1105
  • PDF下载量:  2182
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-31
  • 修回日期:  2013-11-04
  • 刊出日期:  2014-02-05

颗粒介质尺度效应的抗剪试验及物理机理分析

  • 1. 华南理工大学土木与交通学院, 广州 510641;
  • 2. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室, 广州 510641
    基金项目: 

    亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究(批准号:2012ZA04)资助的课题.

摘要: 针对颗粒介质力学特性的颗粒尺度效应研究,选用土矿物颗粒制备不同颗粒尺度的抗剪试样,进行一系列直剪快剪和三轴抗剪试验,测得了不同颗粒粒径和体分比试样的变形曲线及剪应力强度;基于颗粒间微观作用力与重力比值和胞元体模型,首次从微观和细观角度解释颗粒尺度效应的物理机理. 结果表明,随着介质中粗颗粒的比例增加和粒径减小,介质变形特性增强,剪应力强度也随之提高;体分比对变形和强度特性的影响比粒径的影响更加显著. 基于介质特性尺度效应物理机理分析,提出衡量介质颗粒聚集和摩擦效应的微重比判别参数以及应变梯度和变形协调微裂纹引起颗粒尺度效应的细观机理解释;文中提出的胞元体模型大大减少了颗粒物质体系的计算自由度,为工业和工程设计的计算建模提供一种可行途径.

English Abstract

参考文献 (21)

目录

    /

    返回文章
    返回