论文部分内容阅读
本论文对圆柱体颗粒在一维(1D)和三维(3D)振动条件下的堆积致密化进行了系统的物理实验研究。采取连续振动、整体加料的方式,系统的研究了1D和3D振动中各振动参数(如：振动时间t、振幅A、振动频率ω与振动强度Γ=Aω2/g)、容器尺寸D以及圆柱体颗粒的长径比l/d和球形度φ对粒子堆积体系致密化的影响。利用实验所得结果,对所提出的预测圆柱体堆积密度的解析模型进行验证。研究结果表明：无论是在1D振动还是3D振动,圆柱体堆积密度都随着振动时间的增加而增加,最终趋于稳定值。振幅和振动频率对圆柱体在1D和3D振动条件下的堆积密度具有相似的影响,即在每种振动条件下,圆柱体粒子的堆积密度都先随着振动频率或振幅的增加而增大,达到最大值后,随振动频率或振幅的进一步增加而降低。振动频率和振幅的影响可以归为振动强度的作用,即振幅或振动频率的增加都可以使振动强度增大,从而使堆积密度增加,达到最大值后,继续增加振动强度,堆积密度反而降低。但研究发现,同一振动强度Γ下,振幅么和振动频率ω可以不同,得到的堆积密度Ρ也不相同,而相同的堆积密度Ρ可以由不同的振动强度获得。因此,仅靠单一的振动参数Γ不足以描述振动条件下的堆积致密化进程,应分别考虑振幅和振动频率的影响。圆柱体粒子的堆积密度随着粒子长径比或球形度增加而增加,达到最大值后,随着l/d或φ进一步增加而降低,本实验中l/d为1时容易实现圆柱体粒子的最密随机堆积。容器尺寸的影响可以归于容器壁的作用,其它条件相同时,容器尺寸D越大,所获得的堆积密度越高。通过对不同尺寸容器下堆积密度的外推,可以消除容器壁的影响。实验中获得的最佳工艺参数如下(长径比l/d=1)：(1)1D振动时的最佳参数是：ω=130Rad/s,A=0.35mm外推后粒子的随机最密堆积密度为ρmax=0.719;(2)3D振动时的最佳参数是：ω=80Rad/s,A=0.外推后粒子的随机最密堆积密度为ρmax=0.730。所获得的物理实验结果与用所提出的解析模型对圆柱体粒子随机堆积密度的预测结果很具可比性,这证明了该解析模型适用于对圆柱体堆积体系随机堆积密度的预测。