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內容簡介
顆粒物質是大量離散的固體顆粒相互作用而組成的複雜體系，具有多物理機制和多尺度結構層次的特點，許多現象不能用一般的力學和凝聚態物理很好的解釋，是物理和力學的前沿領域。對顆粒物質體系平衡和運動規律及其套用的研究逐漸成為一門科學——顆粒物質力學。在顆粒體系內部，顆粒相互接觸形成諸多強度迥異的力鏈，力鏈連線成網路，其複雜的動力學回響決定顆粒體系巨觀力學性能。本書以力鏈為主線，介紹了顆粒接觸理論及簡化模型、力鏈結構及實驗檢測技術和顆粒離散元等，初步構建了以力鏈為核心的多尺度研究架構。
本書可供物理、力學、水利、土建和化工等領域從事顆粒物質體系和顆粒流體系統等研究的科研人員以及高等院校相關專業的研究生和高年級本科生參考。
目錄
前言
第1章 顆粒物質
1.1 簡介
1.2 靜力學現象
1.2.1 庫侖摩擦定律
1.2.2 糧倉效應
1.2.3 有效應力原理
1.3 動力學現象
1.3.1 顆粒流
1.3.2 振動對流現象
1.3.3 擠壓膨脹
1.4 顆粒物質力學
1.5 研究方法
參考文獻
第2章 球形顆粒接觸力學
2.1 無黏連球形顆粒接觸力
2.1.1 法向力（Hertz理論）
2.1.2 切向力（Mindlin—Deresiewicz理論）
2.2 黏連球形顆粒接觸力
2.2.1 Bradley理論和DMT理論
2.2.2 JKR理論
2.2.3 Maugis—Dugdale理論
2.2.4 Thornton理論
參考文獻
第3章 軟球模型和硬球模型
3.1 軟球模型
3.1.1 接觸力計算
3.1.2 彈性係數的確定
3.1.3 阻尼係數的確定
3.2 硬球模型
3.2.1 一維碰撞
3.2.2 三維碰撞
3.2.3 法向恢復係數
3.2.4 切向恢復係數
3.3 模型對比
參考文獻
第4章 濕顆粒液橋力
4.1 顆粒間隙液體分布
4.2 靜態液橋力
4.2.1 極限液橋距離
4.2.2 濕顆粒群中靜態液橋力
4.3 動態液橋力
4.3.1 牛頓流體法向擠壓力
4.3.2 冪律流體法向擠壓力
4.3.3 牛頓流體切向阻力
4.3.4 冪律流體切向阻力
4.4 液橋力與乾顆粒接觸力
參考文獻
第5章 顆粒離散元方法
5.1 顆粒接觸的搜尋
5.2 基於硬球模型的離散元方法
5.3 基於軟球模型的離散元方法
5.3.1 動態鬆弛法
5.3.2 瑞利阻尼
5.3.3 差分方法
5.3.4 靜力問題的實現
5.3.5 動力問題的實現
5.3.6 時間步長的確定
5.4 需要說明的問題
參考文獻
第6章 力鏈
6.1 力鏈的形成
6.2 接觸力的檢測
6.2.1 光彈性應力分析法
6.2.2 壓痕法
6.2.3 電子天平稱重法
6.2.4 離散元方法
6.3 基於力鏈的顆粒體系接觸應力
6.4 基於力鏈的顆粒體系摩擦係數
6.5 基於力鏈的顆粒體系恢復係數
6.6 力鏈的實驗檢測
6.7 顆粒體系中的多尺度結構
6.8 顆粒體系中的特徵時間
6.9 以力鏈為核心的多尺度力學
參考文獻
第7章 顆粒流
7.1 簡介
7.2 體積恆定的顆粒流
7.3 應力恆定的顆粒流
7.4 密集顆粒流模型
7.5 土石流
7.6 需要說明的幾個問題
參考文獻
第8章 沙粒躍移運動的模擬
8.1 簡介
8.2 沙粒的基本運動形式
8.2.1 躍移運動
8.2.2 蠕移運動
8.2.3 懸移運動
8.3 沙床生成
8.4 沙粒起跳
8.5 沙粒起跳速度分布
參考文獻
第9章 風成沙紋的模擬
9.1 機理研究
9.2 隨機模擬
9.3 流體力學模型
9.4 顆粒離散元模擬
9.5 沙漠上的風速分布
9.5.1 顆粒沒有運動時的風速分布
9.5.2 顆粒運動時的風速分布
9.6 沙粒的起動規律
9.6.1 粗顆粒的起動
9.6.2 細顆粒的起動
9.7 沙紋形態分析
9.7.1 沙紋的基本形態
9.7.2 沙紋的成因
9.8 沙紋形態的隨機模擬
9.8.1 參數的確定
9.8.2 蠕移過程的模擬
9.8.3 沙紋達到穩定形態的分析
9.8.4 沙紋的演進過程
9.8.5 風速和粒徑的影響
參考文獻
第10章 堆石體中的接觸力分布
10.1 簡介
10.2 堆石料的靜動力學特性
10.3 堆石料級配
10.4 堆石壩模型
10.5 堆石體中的力鏈網路
10.6 堆石體中的力分布
10.7 堆石體中的力傳播
參考文獻
附錄A 顆粒接觸運動分析
附錄B 顆粒接觸能量耗散分析
參考文獻
附錄C常用符號表
