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基于Janssen连续介质模型的筒仓-颗粒-提拉棒系统临界深度研究
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作者 张兴刚 崔晋秦 +3 位作者 何宁怀 汤燕 崔津赫 王烽 《华南理工大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第12期87-92,共6页
颗粒物质广泛存在于自然界及人类的生产生活中,它有许多不同于常规固体和液体的力学性质。粮仓效应是一个重要的、展现颗粒物质独特静力学性质的效应,人们从理论模型、计算机模拟等方面对其进行了比较深入的研究。“筷子提米”是一个与... 颗粒物质广泛存在于自然界及人类的生产生活中,它有许多不同于常规固体和液体的力学性质。粮仓效应是一个重要的、展现颗粒物质独特静力学性质的效应,人们从理论模型、计算机模拟等方面对其进行了比较深入的研究。“筷子提米”是一个与粮仓效应密切相关的有趣物理现象,但现有研究缺乏对此现象的定量分析,特别是对临界深度的探讨。该文先将“筷子提米”所涉及的实际系统抽象简化为由筒仓、颗粒、提拉棒构成的系统,采用粮仓效应中的Janssen连续介质模型对该系统进行静力学分析,从理论上推导出一个关于临界深度的超越方程。然后,结合实验以及该超越方程的数值解,对实验中颗粒体系的转向系数、临界深度随有关物理量的变化进行了探究。结果表明:不同实验条件下的转向系数在平均值1.16附近有微小的涨落;提拉棒直径不变时,筒仓直径、筒仓质量的增大会导致颗粒与筒仓的总质量增加,临界深度随之增大;筒仓直径不变时,提拉棒直径的增大会导致颗粒与筒仓总质量的减小、提拉棒与颗粒接触面积的增大,临界深度随之减小;理论计算与实验测量结果基本吻合。 展开更多
关键词 颗粒物质 janssen连续介质模型 粮仓效应 临界深度
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粮仓效应的底部与侧壁压力的实验验证 被引量:3
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作者 韩志强 沈仲驰 唐明君 《物理实验》 2021年第1期50-54,共5页
为了探究颗粒物质的粮仓效应和验证Janssen模型的正确性,设计制作了侧壁可整体上下移动的实验装置,该装置不仅可以测量粮仓底部正压力,还能够测量任意深度的侧壁压力.理论推导出了方柱体底部正压力随颗粒堆积高度的变化规律,以及侧壁压... 为了探究颗粒物质的粮仓效应和验证Janssen模型的正确性,设计制作了侧壁可整体上下移动的实验装置,该装置不仅可以测量粮仓底部正压力,还能够测量任意深度的侧壁压力.理论推导出了方柱体底部正压力随颗粒堆积高度的变化规律,以及侧壁压力随深度的变化关系,并进行了数值模拟.结果表明:实验测量值和理论模拟值符合得较好,当粮仓中的颗粒物质到达一定深度时,仓体底部压力会趋于饱和,同时也验证了Janssen模型的正确性. 展开更多
关键词 颗粒物质 粮仓效应 janssen模型
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二维颗粒堆积中压力问题的格点系统模型 被引量:3
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作者 张兴刚 戴丹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期148-156,共9页
为了便于从理论上探究粮仓效应产生的机理,处理筒仓中颗粒介质的应力分布等问题,将二维颗粒堆积简化为格点系统,并且以随机堆积为物理背景提出了一个由吸收系数p及侧向传递系数q决定的力传递模型.给出了矩阵形式的力传递方程,提出基于... 为了便于从理论上探究粮仓效应产生的机理,处理筒仓中颗粒介质的应力分布等问题,将二维颗粒堆积简化为格点系统,并且以随机堆积为物理背景提出了一个由吸收系数p及侧向传递系数q决定的力传递模型.给出了矩阵形式的力传递方程,提出基于二阶差分方程的方法同时求解传递系数矩阵的特征值和特征向量,从理论上导出了一种典型情况下容器底部压力分布与顶部压力分布的关系式.对有效质量随总质量变化关系的理论分析表明,该模型可以给出与Janssen模型类似的结果.对无负载情况下的底部应力分布进行了理论计算,结果表明容器底部中央应力最大,离中央越远应力越小.运用数值计算讨论了p与q对容器底部压力随堆积高度变化曲线的影响. 展开更多
关键词 粮仓效应 应力分布 格点系统 三对角矩阵
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一种三对角矩阵的相似对角化及其应用 被引量:1
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作者 张兴刚 曹磊 《贵州大学学报(自然科学版)》 2021年第6期19-24,共6页
针对二维筒仓中随机堆积的颗粒体系,建立了一个由吸收系数p和侧向传递系数q决定的格点系统模型。导出了筒仓底部的压力分布与顶部压力分布的关系式,该关系式的解析计算涉及到三对角形式的传递系数矩阵A(p,q)的相似对角化。通过相似变换... 针对二维筒仓中随机堆积的颗粒体系,建立了一个由吸收系数p和侧向传递系数q决定的格点系统模型。导出了筒仓底部的压力分布与顶部压力分布的关系式,该关系式的解析计算涉及到三对角形式的传递系数矩阵A(p,q)的相似对角化。通过相似变换将A(p,q)对称化,并且提出基于二阶差分方程的方法讨论这种对称三对角矩阵的特征值和特征向量,只有在特殊情况下才能解析地求出A(p,q)的所有特征值并将其相似对角化。最后将相关的数学结果用于计算有效质量随颗粒总质量的变化关系,结果表明格点系统模型可以得到与Janssen模型类似的结果。 展开更多
关键词 粮仓效应 格点模型 三对角矩阵 特征值 特征向量
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Influence of wall friction on granular column
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作者 Yang-Yang Yang Sheng Zhang +3 位作者 Ping Lin Jiang-Feng Wan Lei Yang Shurong Ding 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期639-644,共6页
Granular packings under gravity in frictional and frictionless silos were simulated and the influence of the wall friction on the normal force distribution was investigated. Although there is an obvious Janssen effect... Granular packings under gravity in frictional and frictionless silos were simulated and the influence of the wall friction on the normal force distribution was investigated. Although there is an obvious Janssen effect in frictional silos, only a slight influence on the geometry of packing was found. The law of normal force distribution is different for frictional and frictionless walls, which is related to the pressure profile. A modified formula with consideration of the pressure profile was well fitted to the simulation results. 展开更多
关键词 janssen effect force distribution WALL FRICTION PACKING CONFIGURATION
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