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    混合顆粒體光彈力鏈定量提取方法

    李飛 楊柳 王金安 王超

    李飛, 楊柳, 王金安, 王超. 混合顆粒體光彈力鏈定量提取方法[J]. 工程科學學報, 2018, 40(3): 302-312. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.03.006
    引用本文: 李飛, 楊柳, 王金安, 王超. 混合顆粒體光彈力鏈定量提取方法[J]. 工程科學學報, 2018, 40(3): 302-312. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.03.006
    LI Fei, YANG Liu, WANG Jin-an, WANG Chao. A quantitative extraction method of force chains for composite particles in a photoelastic experiment[J]. Chinese Journal of Engineering, 2018, 40(3): 302-312. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.03.006
    Citation: LI Fei, YANG Liu, WANG Jin-an, WANG Chao. A quantitative extraction method of force chains for composite particles in a photoelastic experiment[J]. Chinese Journal of Engineering, 2018, 40(3): 302-312. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.03.006

    混合顆粒體光彈力鏈定量提取方法

    doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.03.006
    基金項目: 

    中國博士后基金資助項目(2017M610047)

    中央高校基本科研業務費專項基金資助項目(FRF-TP-16-075A1)

    國家自然科學基金資助項目(U13612034)

    詳細信息
    • 中圖分類號: O348

    A quantitative extraction method of force chains for composite particles in a photoelastic experiment

    • 摘要: 巖土工程和采礦工程涉及大量的顆粒物質科學和技術難題,定量識別和提取光彈試驗顆粒體系的力鏈網絡結構和分布特征,對于認識和掌握其內部細觀力學機理和研究宏觀力學行為至關重要.采用彩色梯度均方值(G2)算法,建立了不同粒徑的圓形顆粒和方形顆粒的接觸力(F)和G2的關系;基于數字圖像處理技術,提出了識別和區分圖像中不同粒徑圓形顆粒和方形顆粒的方法,獲得了光彈圖片中力鏈網絡結構和力鏈分布方位.以煤礦綜放開采為實例,對所提出的力鏈定量提取方法進行了驗證分析,清晰揭示了綜放采面礦壓形成機理和本質特征.研究表明:單顆粒的F值與G2呈單調遞增關系,且粒徑越大,FG2值的增長速度越快;顆粒體系接觸力集中分布在0.5F~F (F為平均接觸力),方顆粒、Φ12 mm圓形顆粒平均接觸力較大,多為強力鏈;Φ10 mm、Φ8 mm圓形顆粒的平均接觸力較小,多為弱力鏈.綜放開采頂煤和覆巖中力鏈主要為樹狀力鏈,以豎向發育為主的強力鏈傳遞上部主要荷載,橫向發育的弱力鏈對強力鏈起到側向支撐的作用.頂煤放出口附近,由于顆粒側向移動弱力鏈喪失,導致強力鏈減弱甚至消失.

       

    • [4] Behringer R P, Daniels K E, Majmudar T S, et al. Fluctuations, correlations and transitions in granular materials:statistical mechanics for a non-conventional system. Phil Trans R Soc London A, 2008, 366(1865):493
      [5] Kramar M, Goullet A, Kondic L, et al. Persistence of force networks in compressed granular media. Phys Rev E, 2013, 87(4):042207
      [7] Wang D M, Zhou Y H. Statistics of contact force network in dense granular matter. Particuology, 2010, 8(2):133
      [9] Majmudar T S, Behringer R P. Contact force measurements and stress-induced anisotropy in granular materials. Nature, 2005, 435(7045):1079
      [10] Kramar M, Goullet A, Kondic L, et al. Quantifying force networks in particulate systems. Physica D, 2014, 283:37
      [11] Kondic L, Goullet A, O'Hern C S, et al. Topology of force networks in compressed granular media. EPL, 2012, 97:54001
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    出版歷程
    • 收稿日期:  2017-06-06

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