颗粒物质内部最大静摩擦力随填充高度的变化规律及滑动摩擦力变化规律的研究

摘要

本文结合理论和实验的方法研究了圆棒在颗粒物质中受到的最大静摩擦力与颗粒填充高度的关系，及滑动摩擦力随测量时间的变化关系。在前人研究的基础上，我们结合自己的实验观察，总结和分析了圆棒在颗粒物质中受到的最大静摩擦力和滑动摩擦力的变化规律。实验结果表明，当颗粒堆积高度H小于圆筒直径的2倍时，最大静摩擦力FMax与H2成正比；当H大于2倍圆筒直径时，最大静摩擦力FMax与H成正比。我们并用连续介质模型计算了圆棒在颗粒物质中受到的最大摩擦力，理论计算结果与实验结果符合较好。而且实验结果还表明，滑动摩擦力F随测量时间呈非线性上升。做功率谱分析之后，我们发现功率S(f)与频率f存在幂指数的关系，即S(f)∞f-1.80±0.05，并利用自组织临界模型对这种现象进行了解释。

目录

摘要：

第一章：颗粒物质研究概述

§1.1颗粒物质的定义、特征及研究意义

§1.2颗粒物质的研究历史、动力学的相关现象及研究现状

§1.3粮仓现象及其模型

§1.4“巴西坚果效应”及其解释

§1.5颗粒的崩塌现象及其解释

§1.5.1实验及现象

§1.5.2元胞自动机模型(BTW模型)和广义的LL模型

§1.6颗粒流动的研究简介

§1.7颗粒物质的研究方法

§1.8本文的研究思路及主要研究内容

第二章：颗粒物质摩擦力研究的理论基础

§2.1胡克定律

§2.2颗粒物质中最大静摩擦力公式的推导

§2.3自组织临界理论及功率谱分析

第三章：实验原理、实验装置、实验步骤和数据处理方法

§3.1实验原理

§3.2实验装置

§3.3实验步骤

§3.4实验数据处理方法

第四章：颗粒物质内部摩擦力的变化规律

§4.1摩擦力随提拉距离的关系

§4.2最大静摩擦力随颗粒填充高度的变化

§4.2.1理论计算

§4.3滑动摩擦力随测量时间的变化

§4.3.1理论解释

§4.4本章总结

第五章：总结

§5.1进行颗粒物质摩擦力研究的思考和建议

§5.2本实验结果的总结

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间撰写的论文和参与的科研项目

附件1

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明