【摘 要】
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本论文采用低频力学谱仪研究了潮湿颗粒(细沙、玻璃珠)体系在剪切作用下的力学响应,进而探讨液体对颗粒体系结构的影响。实验主要测量了不同含水量下,细沙和玻璃珠两种颗粒体
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本论文采用低频力学谱仪研究了潮湿颗粒(细沙、玻璃珠)体系在剪切作用下的力学响应,进而探讨液体对颗粒体系结构的影响。实验主要测量了不同含水量下,细沙和玻璃珠两种颗粒体系的内耗时间谱、内耗振幅谱和内耗频率谱。首先测量了在某一较小的湿度下,不同振幅时细沙体系的相对能耗随时间的变化曲线。结果不同于干燥颗粒的情况,表明湿颗粒体系中颗粒间不仅仅是接触相互作用,还存在黏附作用。同时发现体系相对能耗最终趋于某一稳定值,表明体系对应一个稳定的堆积密度。从振幅谱中可以看到,体系的相对能耗随振幅增大而减小,且减小振幅和增大振幅测量曲线变化不大。另外,该湿度下细沙体系的内耗频率谱中有耗散峰出现。
为了研究湿度对颗粒体系的影响,我们将体系中加入大量水,测量相对能耗随水的体积分数减小的变化曲线。实验发现,体系相对能耗随水的体积分数减小有一个突变,并且剪切振幅和探针插入深度都对相对能耗随水的体积分数变化有影响。随后我们又测量了随水的体积分数减小,体系相对能耗出现峰值后频率谱的变化规律发现,相对能耗频率曲线中有频率峰形成,且随着水的体积分数逐渐减小,峰位有向高频段移动的趋势。而在小振幅剪切的情形下没有出现明显的峰。分析表明,湿颗粒介质中能量耗散与液桥产生的黏附力有关。颗粒体系中加入适量的水后,会在颗粒间接触点上形成液桥力,并且液桥力随液桥体积的减小而增大。随着体系中水分的减少,颗粒间从无黏附力到产生较强的吸附力,并团聚成块状,使体系强度增大。
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