散粒体组构特征对系统自组织临界性的影响

摘要

为验证散粒体崩塌中的自组织临界现象是否是一种有限尺度效应,自组织临界现象的发生终究由系统的尺寸还是系统的组织原则来确定,进行了均匀和非均匀散粒体崩塌的实验。实验证明影响系统自组织临界性的关键内因应为系统组构特征而并非前人所认为的组元尺度或系统规模。进而采用离散单元法对均匀和非均匀砂堆的应力传递和分布状况进行了数值模拟,从孔隙率、配位数和信息熵三个指标的比较来看,非均匀散粒体系统内部颗粒之间相互充填更充分,应力分布和传递状况更趋复杂,从而系统结构更具稳定性,系统呈现自组织临界性。同时,模拟结果表明,二者应力传递路径的分维值并无明显差别,说明分形结构目前尚不能作为系统自组织临界性质的判据。