论文部分内容阅读
粮仓效应是颗粒物质研究领域重要的研究方向,前人的工作大多围绕Janssen模型进行研究。主要侧重的是对粮仓底部压力的测量,对于粮仓侧壁的受力的分布情况却很少有文献进行报道。如果在非线性弹性理论基础上分析颗粒物质静应力的话,侧壁的受力情况无疑是重要的边界条件。 本论文首先利用侧壁分为上下两部分的实验装置,测量了圆柱对称颗粒系统(竖直粮仓)的侧壁摩擦力与仓内压力随侧壁高度分配的变化,并讨论其与Janssen理论模型的偏离情况。实验显示无论是否对粮仓进行Vanel等建议的让“侧壁摩擦力充分动员”的底座缓慢下沉操作处理,观测的仓内压力都有不同程度的偏离Janssen现象。另外,如果没有沉降处理,上侧壁在填充颗粒的荷载下发生微弱下沉会显著增大压力偏离的程度,但沉降处理可将其消除。此外,本文还设计了另一实验装置对粮仓底部宏观视在质量和侧壁不同高度处的局域应力进行了测量,实验发现作为宏观尺寸探头测量的视在质量,在实验中都表现出很好的稳定性和确定性;而作为细观尺寸探头测量的局域位置的应力,则出现了很大的涨落。但局域位置应力的涨落并不影响粮仓侧壁整体的受力,即宏观的确定性。 本文的研究结果表明粮仓系统的应力在仓底和侧壁边界上的分配情况受制备方式和装置变形的影响明显,具体分布情况复杂多样,在宏观应力确定的情况下还有很大的局域应力分布涨落。因此对颗粒系统的弹性力学分析应该取应力边界条件而非位移边界条件,并可将系统应力的制备历史相关性归结为边界条件的不同。