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颗粒堆准静态崩塌及慢速流动过程中的堆结构研究

潘北诚 史庆藩 孙刚

颗粒堆准静态崩塌及慢速流动过程中的堆结构研究

潘北诚, 史庆藩, 孙刚
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  • 运用自行设计的实验装置并结合颗粒跟踪与成像技术,系统地研究了不同堆积程度的颗粒堆在准静态崩塌过程中的滑移行为. 实验发现在颗粒堆中一部分颗粒沿着斜下方向滑动,而另一部分颗粒则几乎没有滑动. 精确的数据分析还表明颗粒堆的滑动部分具有明显的层状结构特征,在每一滑动层中颗粒的滑移量基本相同,且各滑动层之间近似相互平行. 这些滑动层与水平面的夹角约在4050之间,与静态层表面与水平面的夹角一致. 各滑动层中颗粒的滑移量随其距静态层表面的距离而线性的增加. 不同堆积程度的颗粒堆的静态部分基本上不随堆积体积而改变.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB930800)和国家自然科学基金面上项目(批准号:10975014和11274355)资助的课题.
    [1]

    Sun Q C, Wang G Q 2009 An introduction to mechanics of granular material (Beijing: Science Press) p103 (in Chinese) [孙其诚, 王光谦 2009 颗粒物质力学导论 (北京: 科学出版社)第103页]

    [2]

    Lu K Q, Liu J X 2006 An introduction to physics of soft matter (Beijing: Peking University Press) p645 (in Chinese) [陆坤权, 刘寄星 2006 软物质物理学导论 (北京: 北京大学出版社)第645页]

    [3]

    Rao K K, Nott P R 2008 An introduction to granular flow (Cambridge: Cambridge University Press) p2

    [4]

    Bak P, Tang C, Wiesenfeld K 1988 Phys. Rev. A 38 364

    [5]

    Jaeger H M, Liu C, Nagel S R 1989 Phys. Rev. Lett. 62 40

    [6]

    Staron L 2008 Phys. Rev. E 77 051304

    [7]

    Artoni R, Santomaso A, Canu P 2011 Phys. Rev. E 83 051304

    [8]

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

    [9]

    Pont S C D, Fischer R, Gondret P, Perrin B, Rabaud M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 048003

    [10]

    Socie B A, Umbanhowar P, Lueptow R M, Jain N, Ottino J M 2005 Phys. Rev. E 71 031304

    [11]

    Inagaki T S K S, Nakagawa N, Nasuno S 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1757

    [12]

    Lemieux P A, Durian D J 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4273

    [13]

    Mueth D M, Debregeas G F, Karczmar G S, Eng P J, Nagel S R, Jaeger H M 2000 Nature 406 385

    [14]

    Fenistein D, Meent J W V D, Hecke M V 2004 Phys. Rev. Lett. 92 094301

    [15]

    Aranson I S, Tsimring L S 2002 Phys. Rev. E 65 061303

  • [1]

    Sun Q C, Wang G Q 2009 An introduction to mechanics of granular material (Beijing: Science Press) p103 (in Chinese) [孙其诚, 王光谦 2009 颗粒物质力学导论 (北京: 科学出版社)第103页]

    [2]

    Lu K Q, Liu J X 2006 An introduction to physics of soft matter (Beijing: Peking University Press) p645 (in Chinese) [陆坤权, 刘寄星 2006 软物质物理学导论 (北京: 北京大学出版社)第645页]

    [3]

    Rao K K, Nott P R 2008 An introduction to granular flow (Cambridge: Cambridge University Press) p2

    [4]

    Bak P, Tang C, Wiesenfeld K 1988 Phys. Rev. A 38 364

    [5]

    Jaeger H M, Liu C, Nagel S R 1989 Phys. Rev. Lett. 62 40

    [6]

    Staron L 2008 Phys. Rev. E 77 051304

    [7]

    Artoni R, Santomaso A, Canu P 2011 Phys. Rev. E 83 051304

    [8]

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

    [9]

    Pont S C D, Fischer R, Gondret P, Perrin B, Rabaud M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 048003

    [10]

    Socie B A, Umbanhowar P, Lueptow R M, Jain N, Ottino J M 2005 Phys. Rev. E 71 031304

    [11]

    Inagaki T S K S, Nakagawa N, Nasuno S 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1757

    [12]

    Lemieux P A, Durian D J 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4273

    [13]

    Mueth D M, Debregeas G F, Karczmar G S, Eng P J, Nagel S R, Jaeger H M 2000 Nature 406 385

    [14]

    Fenistein D, Meent J W V D, Hecke M V 2004 Phys. Rev. Lett. 92 094301

    [15]

    Aranson I S, Tsimring L S 2002 Phys. Rev. E 65 061303

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-17
  • 修回日期:  2013-10-09
  • 刊出日期:  2014-01-05

颗粒堆准静态崩塌及慢速流动过程中的堆结构研究

  • 1. 北京理工大学, 物理学院, 北京 100081;
  • 2. 软物质物理重点实验室和北京凝聚态物理国家实验室, 中国科学院物理研究所, 北京 100190
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB930800)和国家自然科学基金面上项目(批准号:10975014和11274355)资助的课题.

摘要: 运用自行设计的实验装置并结合颗粒跟踪与成像技术,系统地研究了不同堆积程度的颗粒堆在准静态崩塌过程中的滑移行为. 实验发现在颗粒堆中一部分颗粒沿着斜下方向滑动,而另一部分颗粒则几乎没有滑动. 精确的数据分析还表明颗粒堆的滑动部分具有明显的层状结构特征,在每一滑动层中颗粒的滑移量基本相同,且各滑动层之间近似相互平行. 这些滑动层与水平面的夹角约在4050之间,与静态层表面与水平面的夹角一致. 各滑动层中颗粒的滑移量随其距静态层表面的距离而线性的增加. 不同堆积程度的颗粒堆的静态部分基本上不随堆积体积而改变.

English Abstract

参考文献 (15)

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