›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (S1): 129-134.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

颗粒物质在微剪切振动下的能量耗散研究

汪盼盼,王万景,刘长松,朱震刚   

  1. 中国科学院固体物理研究所 材料物理重点实验室,合肥 230031
  • 收稿日期:2009-05-10 出版日期:2009-08-10 发布日期:2011-03-16
  • 作者简介:汪盼盼,女,1984年生,硕士,主要从事颗粒物质方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No.106743135,No.10874185,No.50803066)。

Research on relative energy dissipation in sheared granular materials

WANG Pan-pan, WANG Wan-jing, LIU Chang-song, ZHU Zhen-gang   

  1. Key Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
  • Received:2009-05-10 Online:2009-08-10 Published:2011-03-16

摘要:

采用改进的低频内耗仪研究了几种常见颗粒体系(沙子、玻璃珠)的相对能量耗散性质:能量耗散的振幅谱和频率谱。实验发现,振幅谱中随振幅增大形成一个能量耗散峰,而频率谱线中则观察到随着频率的增加依次出现四个能量耗散峰,对应着体系模量的四个衰减。随探针插入深度的增加相对能耗先增加后减小,出现一个能耗峰值,该峰值对应的深度为体系的临界深度。基于对颗粒体系的介观分析,提出一个流变模型来阐述流变耗散机制,结果表明摩擦在颗粒力学响应中除耗散能量外还起到增加体系弹性的作用。频率谱的分析表明颗粒中还存在另一种耗散机制:颗粒链的共振耗散。

关键词: 颗粒物质, 能量耗散, 力链

Abstract:

Using a developed low frequency inverted torsion pendulum, the relative energy dissipation in sheared granular materials is investigated. The amplitude and the frequency spectra of fine sand and glass beads are measured. The results show that with the increase of amplitude, one peak of energy dissipation is found in amplitude spectra; while with increasing frequency, four peaks of energy dissipation are observed in the curves of frequency spectra, corresponding to four decreases of the relative modulus. And there exists a peak (corresponding to a critical depth) in the curves of relative energy dissipation along with the inserted depth of probe with different oscillating amplitudes. Based on the mesoscopical analysis of granular materials, a rheological model is presented to explain the rheological dissipation mechanics; and the results indicate that the friction among particles not only dissipates the energy but also enhances the elasticity of the system. The frequency spectra of fine sand reveal a different dissipation: the resonant dissipation.

Key words: granular material, energy dissipation, force chain

中图分类号: 

  • O 347.7
[1] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[2] 马德鹏, 周岩, 刘传孝, 商岩冬, . 不同卸围压速率下煤样卸荷破坏能量演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2645-2652.
[3] 赵振华, 张晓君, 李晓程, . 含卸压孔硬岩应力松弛特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2192-2199.
[4] 付龙龙, 周顺华, 田志尧, 田哲侃, . 双轴压缩条件下颗粒材料中力链的演化[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2427-2434.
[5] 肖晓春, 樊玉峰, 吴迪, 丁鑫, 王磊, 赵宝友, . 组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4203-4212.
[6] 汪轶群,洪 义,国 振,王立忠, . 南海钙质砂宏细观破碎力学特性[J]. , 2018, 39(1): 199-206.
[7] 何明明,李 宁,陈蕴生,朱才辉. 不同循环加载条件下岩石阻尼比和阻尼系数研究[J]. , 2017, 38(9): 2531-2538.
[8] 杜海民,马 巍,张淑娟,周志伟. 三轴循环加卸载条件下高含冰冻结砂土变形特性试验研究[J]. , 2017, 38(6): 1675-1681.
[9] 刘泉声,蒋亚龙,何 军. 非连续变形分析的精度改进方法及研究趋势[J]. , 2017, 38(6): 1746-171.
[10] 肖晓春,丁 鑫,赵 鑫,潘一山,王爱文,王 磊,. 加载速率影响的煤体破裂过程声-电荷试验研究[J]. , 2017, 38(12): 3419-3426.
[11] 吴 莹,马 刚,周 伟,杨利福. 基于分形理论的堆石料级配优化研究[J]. , 2016, 37(7): 1977-1985.
[12] 陈凡秀,庄 琦,王日龙. 基于数字图像相关方法的动载颗粒体系力链破坏机制初探[J]. , 2016, 37(2): 563-573.
[13] 王金安,梁 超,庞伟东, . 颗粒体双轴加载双向流动力链演化光弹试验研究[J]. , 2016, 37(11): 3041-3047.
[14] 罗 飞 ,赵淑萍 ,马 巍 ,焦贵德,. 由滞回曲线的形态特征分析冻结黏土的动力特性[J]. , 2015, 36(S1): 299-304.
[15] 戴北冰 ,杨 峻,. 含细粒砂土反常剪切行为的数值模拟研究[J]. , 2015, 36(S1): 619-623.
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[1] 殷 杰,高玉峰,洪振舜. 连云港软黏土的不排水强度试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3297 -3301 .
[2] 陈绍杰,郭惟嘉,杨永杰. 煤岩蠕变模型与破坏特征试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2595 -2598 .
[3] 穆彦虎,马 巍,孙志忠,刘永智. 青藏铁路块石路基冷却降温效果对比分析[J]. , 2010, 31(S1): 284 -292 .
[4] 肖成志,孙建诚,李雨润,刘晓朋. 三维土工网垫植草护坡防坡面径流冲刷的机制分析[J]. , 2011, 32(2): 453 -458 .
[5] 苏立君,廖红建,殷建华. 土钉抗拔试验过程中钉周土体应力变化研究[J]. , 2011, 32(S1): 124 -128 .
[6] 周万欢 ,殷建华. 上覆压力和剪胀作用下土钉抗拔的有限元模拟[J]. , 2011, 32(S1): 691 -0696 .
[7] 安永林 ,彭立敏 ,张 峰 ,吴 波. 隧道施工时地表沉降监测控制标准探讨[J]. , 2009, 30(S2): 446 -451 .
[8] 钱建固 ,黄茂松. 土体塑性各向异性的微宏观机理分析[J]. , 2011, 32(S2): 88 -93 .
[9] 左宇军 ,李术才 ,朱万成 ,张义平. 深部断续节理岩体中渗流对巷道稳定性影响的数值分析[J]. , 2011, 32(S2): 586 -591 .
[10] 贾 超,王志鹏,朱维申. 节理网络模拟的程序实现及其在地下洞室中的动态响应分析[J]. , 2011, 32(9): 2867 -2872 .