Rankine被动应力状态粮仓的Janssen行为

本文针对两种不同尺寸的颗粒,研究了仓底压力的最小值随填充质量和粮仓直径的变化关系,所得结果能用Janssen公式很好拟合,但其中的径向与轴向应力比值约为2,远大于通常粮仓工程规范中的Jaky公式估算值0.4,说明仓底压力最小时粮仓的应力状态靠近Rankine被动态。研究结果表明尽管粮仓的应力状态不尽相同,但它们都能较好地遵守Janssen提出的假设。     

不同粗糙度平面上静止颗粒堆底的切应力分布

在两种不同粗糙底面上测量了用从固定点以相同流量落下颗粒的方法制备而成的圆锥堆底的切向应力分布. 结果显示, 粗糙度大的底面有相对较大的切向应力. 利用一般的力平衡方程、库仑不等式、圆锥堆侧面的自由边界条件以及测量的数据可以验证, 堆底面切向应力强度与法向应力分布出现中心凹陷现象有关, 切向应力越大凹陷现象越明显. 另外, 提出了一个颗粒堆的非线性应力关系唯象模型.     

不同粗糙度平面上静止颗粒堆底的切应力分布

在两种不同粗糙底面上测量了用从固定点以相同流量落下颗粒的方法制备而成的圆锥堆底的切向应力分布.结果显示,粗糙度大的底面有相对较大的切向应力.利用一般的力平衡方程、库仑不等式、圆锥堆侧面的自由边界条件以及测量的数据可以验证,堆底面切向应力强度与法向应力分布出现中心凹陷现象有关,切向应力越大凹陷现象越明显.另外,提出了一个颗粒堆的非线性应力关系唯象模型.     

基于流体动力学理论的颗粒物质本构关系

利用流体动力学(hydrodynamic)方法, 普通固体的弹性理论能自然地推广到颗粒物质, 从而得到一组可用来具体计算包括应力、变形、能量、能流、热产生等所有物理量在内的完备偏微分方程. 特别地, 它们能确定具有重要工程意义、至今尚未完全建立的颗粒物质本构关系. 本文具体推导了这个本构关系的一般热力学表达式. 结果显示, 即使在自由能模型和耗散系数都比较简单的情况下, 本构关系也是非常复杂的非线性关系, 有繁多的关于应力、速度、密度等变量的空间导数项. 因此, 直接从实验数据建立严格的, 特别是非均匀情况下的本构关系将是一件非常困难的事情.     

粉末注射成形喂料的流体动力学

本文通过合并近年来报道的高聚物和颗粒物质的流体力学理论,提出了一个描述其混合物—粉末注射成形喂料宏观力学行为的新理论.与传统的喂料非牛顿流体力学相比,该理论多出了颗粒温度和两个弹性应变张量（分别表征高聚物和颗粒物组元）等状态变量,能全面描述喂料中出现的颗粒骨架和高聚物的弹性效应.对平面定常剪切流动情形,它简化为表观剪切黏度性质与喂料一致的非牛顿流体力学方程,表明新理论包含了传统喂料理论,因此可用于研究其适用前提,和包括法向应力差系数在内的流变学参数.本工作除有助于研究复杂多相系统连续力学方程的建立方法外,还将对粉末注射成形领域关注的喂料动力学分析提供一条新途径.     

非Jaky粮仓的弹性应力分析和侧壁边界条件

为了理解一些粮仓实验报道中转向比明显大于工程规范中Jaky 公式估算值的现象, 计算了平面粮仓应力饱和区域的非线性弹性通解. 结果表明, 这个通解的确可以给出实验观测到的大转向比应力, 但同时也偏离Janssen 假设. 由于边界条件会因塑性而失去完备性, 粮仓转向比将允许在一定范围内取值, 不一定总是满足Jaky 公式. 这意味着, 弹性理论能够描述与制备历史有关的颗粒物质静力学问题.     

颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析

颗粒物质与固体界面的摩擦力是当前颗粒物理研究中经常遇到的边界条件,但文献上对其取值有较大分歧。本文实验测量了颗粒物质与不同固体界面的最大静摩擦力,发现界面摩擦均满足达芬奇摩擦定律,且测得的静摩擦系数约在0.17～0.20之间。而材料手册中同样材料的固-固接触摩擦系数高达0.94,这表明一般不能直接用材料手册的摩擦系数值分析讨论与它有关的颗粒问题。     

无粘性颗粒堆底的应力分布

从弹性理论出发，推导出了变系数弹性模型。利用此模型，计算了二维沙堆式样里的应力分布，得到了试样底面应力分布曲线有低陷的结论，并用不同方法验证了模型的稳定性与准确性。     

楔形颗粒堆应力关系模型的非线性弹性分析

静态颗粒堆的应力分布是目前仍未完全解决的问题,有关文献曾对此提出多种不同的唯象应力关系模型,包括著名的固定主轴模型和新近提出的切应力模型等。本文从颗粒弹性理论的角度分析这些模型作为其近似解的可能性和改善的途径,结果表明它们在堆内部都能较好地满足弹性方程,在靠近自由边界时有明显偏差,但可通过降低侧边界附近的切应力强度的方法加以改善。     

无粘性颗粒堆底的应力分布

从弹性理论出发 ,推导出了变系数弹性模型。利用此模型 ,计算了二维沙堆式样里的应力分布 ,得到了试样底面应力分布曲线有低陷的结论 ,并用不同方法验证了模型的稳定性与准确性。