刘佑
- 作品数：5 被引量：42H指数：3
- 供职机构：蒂宾根大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：理学核科学技术更多>>
- 颗粒-颗粒接触力的热力学模型被引量：3
- 2018年
- 以颗粒二体接触力模型为基础和出发点的软球离散元模拟是当前颗粒物理和力学领域广泛应用的研究手段.但文献上经常使用的、包括著名的Hertz-Mindlin和Luding在内的力模型并没有完全明确弹性势能或耗散热的计算方法,故从热力学层面看它们还需要完善.考虑到机械能的耗散行为是这类材料的重要物理内容,本文借鉴近年来提出的颗粒固体流体动力学(GSH)思路,提出一种具有明确势能和热功率的接触力建模方法.该理论除明确给出了机械能和热能的计算公式外,还能具体描述能量守恒、热力学平衡态和熵增加等基本原理,解决了传统接触力模型在这些方面的欠缺问题.初步计算显示本文模型的恢复系数可以随碰撞速率的增加而减弱,这比现有的其他模型更符合实验观测.虽然为简单起见这些公式仅局限于二维和忽略颗粒转动运动情况,文中讨论了如何推广到三维含转动情形,以及所涉及的滚动和扭转接触力的热力学处理问题.鉴于是否在Onsager非平衡热力学基础上建模是本文给出的接触力公式有别于当前其他模型的关键所在,文中强调了这里的主要建模对象应该是热力学特征函数和Onsager迁移系数,而接触力是它们的推导结果.这是一个与目前直接针对接触力进行建模的不同思路.文中对颗粒物质特有的、反映样品几何变形与弹应变之间联络的一个非对角迁移系数做了详细介绍,并且认为它与打滑等复杂力学现象关系密切,无论宏观GSH尺度上,还是细观接触力尺度上都不可忽略.
- 蒋亦民刘佑
- 关键词：颗粒物质弹性势能
- 静止颗粒体的应变与弹性被引量：13
- 2005年
- 文章指出通过空间平均每个颗粒内应变的方法不能得到无粘性颗粒材料的宏观应变,位移矢量场和应变张量场一般没有粗粒化平均性质.但这并不妨碍以平衡态热力学为基础的宏观应变概念和弹性理论对静止颗粒体的有效性.
- 王焕友曹晓平蒋亦民刘佑
- 关键词：平衡态热力学
- 砂土的流体动力学方程与本构模型的比较被引量：2
- 2010年
- 目前砂土材料连续力学方程建模有两种途径,一种是源自于论证Navier-Stokes方程时所用的方法,称为流体动力学方法,主要针对普通固体、普通流体、超流、液晶、高聚物、颗粒物质等材料,它的基本做法是先给出守恒变量(如能量、动量、熵等)和对称破缺变量(如弹性应变、量子相位等)的一般运动方程,再用与具体材料有关的热力学函数和迁移系数来封闭它们;另一种方法是本构模型法,针对有塑性固体、非牛顿流体、砂土材料等材料,该做法特点是直接构建应力、应变、应力率、应变率、速度、密度、温度等变量之间的函数关系,并以此来封闭连续和牛顿方程。近年来采用这两种方法建立的砂土方程在文献上都有报道,因此,有必要对两者的特色、科学基础、适用范围,包括概念上的和具体方程等,进行比较,作为颗粒物理与土力学之间跨学科交流的一种尝试和沟通。通过比较得出,两种建模途径对表征砂土状态的完备变量集、屈服面、与塑性有关的耗散等使用了很不一样的思路和方程。
- 蒋亦民刘佑
- 关键词：本构模型流体动力学热力学
- 颗粒堆密度变化对堆底压力分布的影响被引量：24
- 2003年
- 报道当一无黏性颗粒堆的中间部分密度略小于两边 ,从而使中部的弹性强度明显低于两边时 ,堆底的压力分布将在中间出现低陷 .对从一固定点 (或线 )缓慢散落颗粒而形成的圆锥形 (或楔形 )堆 ,这一微小的密度变化可能来自颗粒沿堆边滚落时对堆产生了一定的扰动拍紧效应 .计算表明用考虑了体弹模量随空间变化的弹性理论能很好地再现出观测到的压力分布 .
- 谢晓明蒋亦民王焕友曹晓平刘佑
- 关键词：应力分布
- 水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学被引量：3
- 2013年
- 按照经典物理中处理混合物的一般热力学方法,将近年来报道的颗粒固体流体动力学进一步推广到孔隙被水和气填充的情形,建立了其自由能的初步模型.水-气-颗粒三相体系是与岩土工程和地质灾害密切相关的材料,但其经典宏观物理基础却一直未能全面澄清.目前用于分析这类混合物力学行为的基本工程理论含Darcy渗流定律、Terzaghi有效应力及其运动方程(即本构方程)等内容.通过与经典物理对比,本文澄清了渗流对应于不同相之间的质量扩散,有效应力与这类材料特有的体积填充形式自由能有关,这两部分内容工程与物理是一致的.目前的分歧具体体现在材料建模对象上,前者认为是本构方程,而后者是自由能和迁移系数.该分歧的解决将是建立这类材料的连续介质物理基础、突破本构方法面临的困境的一个关键.
- 蒋亦民刘佑
- 关键词：颗粒物质混合物应力流体动力学
