【摘 要】
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许多人喜欢去海滩堆沙堡.沙堡有各式各样的几何形状,我们小组试图获得最佳的3维几何形状,以使沙堡最稳定,即可在水中持续最长时间.首先,我们建立一个沙堆模型来模拟海浪施加
【机 构】
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湖北大学资源环境学院,湖北 武汉 430062;湖北大学材料科学与工程学院,湖北 武汉 430062
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许多人喜欢去海滩堆沙堡.沙堡有各式各样的几何形状,我们小组试图获得最佳的3维几何形状,以使沙堡最稳定,即可在水中持续最长时间.首先,我们建立一个沙堆模型来模拟海浪施加在沙粒上的力,然后通过受力分析,得出角度与力之间的关系.考虑沙堡崩塌的临界条件,可以计算出沙堡保持稳定的临界角,可知,有一定值角度的沙堆具有最高的稳定性.影响沙堡稳定性的另一个因素是沙与水的比例.通过搜索文献,我们发现水可以增强沙子的内聚力,使它们结合在一起.为了找到最佳的沙水比,我们使用经典的Mohr-Coulomb分析得出临界角与沙堡密度之间的关系.根据对第一个问题的分析,我们认为,在下雨时,沙子会受到垂直向下的力和沿倾斜平面的向下力.我们进行砂粒的受力分析,得到了波浪力的大小与角度θ之间的关系,并绘制了图像.由于角度仍然是一个固定值,第一个问题确定的最佳三维几何模型仍然是下雨时的最佳基础模型.还有其他因素会影响沙堡的稳定性,距海距离、沙堡体积及沙堡中的沙粒材料都会影响其稳定性.
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