圧縮・せん断下の粉粒体に対する応力鎖の配向秩序解析の有効性の実験的検証

压缩和剪切下颗粒材料应力链取向顺序分析有效性的实验验证

• 批准号: 17J11396
• 负责人: 飯川 直樹
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11396/
• 关键词: 応力鎖; 粉粒体; 配向秩序; 光弾性; 鉛直加振

本年度は、せん断実験系を作成するとともに、鉛直振動下における粉粒体中の応力鎖（粒子間を応力が伝播することで形成される鎖状の応力構造）の変化に対する追加解析を行った。せん断実験系は、これまでの実験系と同様の光学系で使用できるように光弾性円盤に対して重力が作用する直立系で設計・開発した。また、我々がこれまでに提案してきた応力鎖の配向秩序と、粉粒体を定量的に評価するそのほかの巨視的物理量との関係について調べた。具体的には、粉粒体に鉛直振動を加えた場合における粉粒体中の粒子と空隙との比率を示す充填率、粉粒体の粒子間に加わる力の総和、そして粉粒体粒子の配置構造の異方性の変化について解析し、応力鎖の配向秩序の変化との関係について調べた。さらに、鉛直振動下の粉粒体は振動条件によって粒子の対流運動が生じるため、粒子追跡法により粒子の運動についても調べた。その結果、充填率が増加するにつれて、応力鎖の全長については変化しないままで粒子間に加わる力が増加し、粒子配置の異方性および応力鎖の配向秩序は等方かつランダムな状態へと遷移することが分かった。加えて、これらの物理量の相関を調べることにより、応力鎖の配向秩序と粉粒体中における粒子配置の等方性との間には正の相関がある一方で、応力鎖の配向秩序と粒子間に加わる力との間には負の相関が成り立つことが明らかになった。そして、これらの関係は、鉛直加振時に生じる粉粒体の対流運動の有無にかかわらず普遍的に保持されることも同時に明らかになった。

This year, additional analysis was carried out on the transformation of force locks in powder particles under vertical vibration. The design and development of the optical system is based on the action of gravity on the optical disk. The relationship between the physical quantity and the quantity of the powder is discussed. In particular, when vertical vibration of the powder increases, the ratio of particles and voids in the powder indicates the filling rate, the sum of forces between particles of the powder, and the change of anisotropy of the arrangement structure of particles of the powder. In addition, the particle tracking method is used to adjust the particle motion under the vibration condition of the particle under vertical vibration. As a result, the filling rate increases, the total length of the force lock increases, the force between particles increases, the anisotropy of the particle arrangement increases, the alignment order of the force lock increases, and the state of the force lock changes. The correlation between physical quantities is adjusted according to the alignment order of the force lock and the isotropy of the particle arrangement in the powder. The correlation between positive and negative forces is adjusted according to the alignment order of the force lock. The relationship between the particle and the vertical oscillation occurs when the particle is in motion and when the particle is in motion.

项目成果

Scaling relation for convective velocity in an intermittently vibrated granular packing

间歇振动颗粒填料中对流速度的比例关系

• 发表时间: 2018
• 作者: N. Iikawa;M. M. Bandi;and H. Katsuragi
• 通讯作者: and H. Katsuragi

断続振動下における粉体対流速度スケーリング

间歇振动下粉末对流速度缩放

• 发表时间: 2017
• 作者: Bartosz Kowalik;Thomas Schubert;Hirofumi Wada;Motomu Tanaka;Roland R. Netz and Emanuel Schneck;飯川 直樹，バンディ・マヘッシュ，桂木洋光
• 通讯作者: 飯川 直樹，バンディ・マヘッシュ，桂木洋光