振动激励下的颗粒物质的有效隆起力

振动激励下的颗粒物质的有效隆起力陈伟中魏荣爵（南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室南京·２１００９３）直到８０年代末，有关颗粒物质的研究才引起人们的高度重视，发现了许多令人感兴趣的现象［１］，如颗粒大小分离，声传播反常，隆起和对流［２～８］等等，...     

微重力下颗粒物质动力学性质综述

针对微重力环境下颗粒物质动力学过程表现出与常规重力场环境迥然不同特征,综述颗粒物质振动、碰撞、流动研究成果,分析总结颗粒动力学机制与特点,认为应加强对微重力环境下颗粒物质动力学行为机理研究,尽早提出微重力下颗粒动力学性质分析思路与动力学模型。     

振动激励下颗粒物质系统中的波动与输运

颗粒物质在自然界比比皆是,而且他们与人类的生产(如工业、农业、建筑业等)和生活息息相关.在受到振动激励时,颗粒物质会呈现类似流体的行为,例如波动、对流、隆起、及分层等.自上世纪九十年代,对这类现象的研究逐渐成为热门课题.对这些基本现象的深入研究,对人类认识自然、改造自然均具有极其重要的理论与现实意义,并有重要的应用前景.     

颗粒数量浓度标准物质的研制

研制粒径标称值分别为5、10、25μm的颗粒数量浓度标准物质,对商品化的交联聚苯乙烯颗粒样品进行筛分和稳定性考察,采用可溯源至长度标准的方法对粒度标准物质的数量平均粒径进行准确定值,采用光学显微镜法对颗粒数量浓度进行准确定值,并对定值过程中的不确定度进行分析计算。结果表明,所研制的标准物质满足国家标准物质的技术要求,并已成功申报国家标准物质。     

垂直简谐激励下阻尼颗粒动态特性研究

在垂直简谐激励条件下,通过稳态功率输入法对颗粒阻尼纵向耦合结构系统的动态特性进行了研究和分析。实验结果表明,在简谐激励作用下由颗粒体引起的周期脉冲力对系统的损耗功率并不产生影响,损耗功率只与激励频率有关。由颗粒体产生的损耗功率和附加质量存在明显的临界点(转捩点)现象,在临界点之前,阻尼颗粒不损耗能量,附加质量变化不明显;临界点之后,损耗功率随激励强度增加而增大,附加质量随激励幅值的增加而变小,且对激励频率的变化不敏感。最后,通过阻尼颗粒的相态特性对出现临界点值现象加以解释。     

颗粒计数标准物质定值方法研究

为了探讨颗粒计数标准物质研究中缺乏操作性强、量值溯源可靠的颗粒计数标准物质定值方法等主要技术难点,本文中采用量值可溯源至长度基准的显微图象分析仪,配以血球计数板为球形乳胶颗粒计数标准物质定值,在确定标准值同时对于定值的不确定度进行了分析和研究。研究结果表明:采用这种方法的定值不确定度优于10%(k=2)。     

纳米颗粒在周期振动下行为的计算机模拟

通过改进的DLA模型,重复出颗粒随机行走和粘附的动力学过程。选择适当的蒙特卡洛步来模拟周期性的震动。将与颗粒相邻的颗粒个数和震动强度结合,通过计算机模拟将纳米颗粒的聚合,震开和重新组合的过程呈现出来。将模拟结果与实验相对比,验证了颗粒的最终密度与震动强度具有正相关关系这一结论。     

垂直简谐激励下颗粒阻尼耗能特性的仿真研究

在垂直简谐激励下,通过控制激励水平和激振频率,利用软球模型(通常称为离散单元体法,DEM)对颗粒阻尼器的耗能特性进行了三维数值仿真研究,而在控制激励水平时,不仅仅关注了振动加速度幅值,同时研究了振动速度幅值和位移幅值对颗粒阻尼器耗能特性的影响.仿真结果表明:在控制激励频率时,颗粒阻尼器的损耗功率随激励加速度幅值、速度幅值以及位移幅值的增加而增加;而在控制激励水平时,则发现了三种不同的规律:加速度幅值固定时,损耗功率随激励频率的增加而减小;速度幅值固定时,激励频率的变化对损耗功率的影响很小;而当位移幅值固定时,损耗功率随激励频率的增加而增加;在对颗粒阻尼两种不同的耗能机理的研究中发现摩擦耗能占总耗能的比例随激励幅值的增加而降低,冲击耗能占总耗能的比例随激励幅值的增加而增加.并通过与试验结果的对比,验证了仿真结果的正确性.     

探讨激振频率和容器宽度对颗粒层中对流的影响

竖直振动激励下准二维颗粒层中对流运动受激振频率f和容器宽度L的影响,实验结果表明,对流卷的个数和对流运动的方向强烈地依赖于激振频率而对容器宽度不太敏感。对流运动的强度受激振频率f和容器宽度L的影响都较大,当容器宽度一定时,对流运动的强度随激振频率振荡变化。当频率一定时,容器宽度L存在一个临界值Lc,当LLc时,随着L的增加,对流运动的强度增加;当LLc时,随着L的增加,对流运动的强度反而减小。     

冲击载荷下实心与空心颗粒材料缓冲性能的对比试验研究EI北大核心CSCD

空心颗粒材料与实心颗粒材料相比,可以在节约材料消耗的同时达到轻质化目的,是具有良好发展前景的缓冲材料。在测量单个空心及实心颗粒物理特性的基础上,通过物理试验从冲击力第一峰值和缓冲耗时两个方面探讨了冲击能量、颗粒床厚度和颗粒粒径等因素对空心及实心颗粒材料缓冲性能的影响。试验结果表明:单个空心颗粒的等效弹性模量及回弹系数均小于实心颗粒。当冲击能量较小时,空心颗粒材料对峰值冲击缓冲效率优于实心颗粒材料,当冲击能量较大时,空心颗粒缓冲性能的优势主要体现在对峰值冲击力的减弱。空心颗粒材料的临界厚度小于实心颗粒材料,但在颗粒床厚度较小时的缓冲效率比实心颗粒差。颗粒粒径对空心及实心颗粒材料缓冲性能的影响呈现相反的趋势,振动耗能是影响空心颗粒缓冲性能的主要因素。空心颗粒的内外径满足一定比例关系时会达到最优的缓冲性能,因此颗粒粒径超过平衡粒径后,空心颗粒材料相较于实心材料不再具有缓冲性能的优势。     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题.以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据.结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速...     

分散于硅油基体中的镓颗粒的相转变行为研究

通过差示扫描量热仪(DSC)对分散在硅油中不同尺寸的镓颗粒的相转变行为进行了系统研究.结果表明,随着颗粒尺寸的不断变化,镓的相结构也发生了变化,即颗粒的相结构与其尺寸相关,不同尺寸的镓颗粒对应着镓的稳态相和不同的亚稳相.针对该结果给出了可能的机理解释.     

断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据

针对隧道爆破开挖穿越断层破碎带时,围岩松散、破碎,易造成隧道结构失稳的问题。以龙南隧道爆破施工为工程背景,依据现场爆破振动测试结果,建立ANSYS/LS-DYNA动力有限元数值模型,研究了断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性,提出了以应力为控制标准的振速安全判据。结果表明:隧道拱脚处振速衰减最快,破碎带内隧道各部位振速衰减幅度普遍大于相邻围岩段;隧道二衬剪应力峰值位于拱顶处,拉应力峰值位于拱脚处;结合应力与振速关系,建立基于二衬极限强度的爆破振动安全判据,分析得到隧道衬砌在断层带影响下更容易失稳,在龙南隧道爆破条件下衬砌爆破安全振速为10 cm/s,爆破施工单段最大药量为23.89 kg。     

AlN颗粒在不同铝合金中的增强行为

LD2为了解AlN颗粒对不同强度等级的铝合金的增强效果及机制 ,对 40 %体积分数的AlN颗粒增强 10 70、10 6 1、LY12铝合金复合材料拉伸前后的微观组织进行了观察 ,发现拉伸前在基体中存在由热错配引起的高密度位错 ,在AlN颗粒的内部也存在大量的位错 ,拉伸后基体中的位错增殖 ,同时 ,AlN颗粒中的位错亦增多 .力学性能的测试结果表明 ,AlN颗粒对低强度、高塑性的L3纯铝增强率最高 ,中等强度、较高塑性的LD2铝合金不仅有较高的增强率 ,而且保持了一定的塑性 .AlN颗粒对基体的这种选择性主要与AlN颗粒在拉伸过程中产生微量变形 ,从而松弛部分界面应力有关 .LY12基体的塑性较低 ,易产生低应力断裂 ,因此 ,AlN颗粒的增强作用难以得到充分发挥 .     

周期边界条件下垂直螺旋输送机颗粒流数值模拟

采用离散单元法对垂直螺旋输送机中颗粒流动进行模拟计算,提出运用周期边界条件解决垂直螺旋输送机中计算效率问题,选用全尺寸模型和应用了周期边界条件的周期模型2种计算模型,计算得到2种模型中颗粒的流动特征,包括颗粒运动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度的大小及其概率密度分布,讨论输送机在结构、颗粒流动形态、正向接触力的力链网络和轴向速度上的周期性。结果表明:2种模型在填充率较大且转速为300~1 700 r/min时模拟的颗粒流动特征一致;在一些工况中应用周期边界条件的仿真模型可以用来探寻垂直螺旋输送机中颗粒流动特征。     

超声振动作用下矿石破碎后颗粒分形特征

以黑钨矿石为研究对象进行超声振动加载试验,通过筛分实验得到矿石破碎后颗粒的粒度分布曲线,计算颗粒的分形维数,利用分形维数定量描述矿石破碎过程,分析分形维数与静载荷、超声波输出功率及颗粒的平均粒度之间的关系。结果表明：当静载荷由100 N增加至500 N时,颗粒的平均粒度由19.513 2 mm减小至5.040 0 mm,分形维数由1.725 2增大至2.541 9;当超声波输出功率由1.56 kW增大至2.60 kW时,颗粒的平均粒度由19.672 9 mm减小至5.040 0 mm,分形维数由1.912 7增大至2.541 9;分形维数分别与静载荷、超声波输出功率及平均粒度之间呈现良好的线性相关性,可以直观地定量描述矿石的破碎过程。     

外激励作用下输流管道伴随内共振的非线性振动分析

利用多元L-P法研究外部周期激励下两端固定输流管道伴随内共振的非线性受迫振动问题。外激励流固耦合系统固有频率第二阶约为第一阶3倍且激励频率接近前两阶固有频率中间值时会发生伴随强烈内部共振的组合共振,并用多元L-P法求解振动响应,分析前两模态运动及外激励幅值对内共振的影响。数值算例揭示出系统因内共振发生的更丰富、复杂的动力学行为,随激励幅值增大内共振发生趋势降低,响应形式亦发生变化。用多元L-P法研究非线性动力学便捷、高效。     

强迫激励下生化反应过程中的混沌行为

针对一类典型生化反应乙醇连续发酵过程，在实验验证模型的基础上，运用数值方法研究了连续发酵系统中出现的混沌行为。固定外加激励幅值，通过改变激励频率可以明显看出由单一周期解经由倍周期道路通往混沌的演化过程。结果表明，当激励频率ω＞０．２５８ｈ－１时系统出现混沌，随着ω的进一步增大，出现多种周期窗口。     

颗粒阻尼系统动力学特性研究

对带有颗粒阻尼的简支梁系统的动力学特性进行了研究.文中首先通过实验方法对未加颗粒阻尼和添加颗粒阻尼的简支梁加速度幅频响应进行对比,发现颗粒阻尼能够有效地抑制系统共振峰值,降低系统共振频率的特点;在基础做简谐振动情况下,得到颗粒体对系统产生的冲击力受约化加速度控制会经历一系列倍周期分岔的规律,给出了分岔周期冲击力的谐波分量表达式;最后,推导出含颗粒阻尼单自由度系统在简谐激励作用下稳态响应的计算公式.