颗粒物质中空洞现象的实验研究

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本文用实验的方法研究了颗粒物质中存在空洞时对体系力链结构的影响。当在颗粒物质中竖直提拉圆棒时其下端将产生空洞,空洞的存在导致颗粒体系内部力链结构发生变化,变化的情况可通过测定棒受到的摩擦力来反映。在前人研究的基础上,我们结合自己的实验目的改进了实验装置,分别测量了不同颗粒填充高度(即空洞产生的深度),颗粒直径,筒仓直径和探测棒直径条件时空洞对颗粒物质中应力变化的影响。实验结果表明,空洞对颗粒物质中应力变化的影响只与空洞产生的深度存在着一定的关系,而与颗粒直径,筒仓直径和探测棒直径无关。利用origin软件对实验数据拟合得到由于空洞的存在导致颗粒体系力链结构崩塌的时间t与空洞产生的深度h存在着如下关系:t=Aexp(h/λ)+B,公式中各拟合参数分别为:A=7.5±0.3,B=2.4±0.4,λ=70.0±0.7。因为t只与空洞产生深度h有关,因此,具有普适的意义,可以应用到与颗粒物质相关的体系中。我们还设计了二维的空洞实验,以便更好的理解和观察颗粒体系内部在空洞影响时颗粒力链的变化情况。
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