非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程

以非均匀颗粒介质为研究对象,采用三维离散元方法对其在不同密集度和剪切速率下的动力过程进行了数值模拟,分析了其在由瞬时接触的快速流动向持续接触的准静态流动的转变过程及其行为特点．通过对不同材料性质下相变过渡区内颗粒材料的宏观应力、接触时间数、配位数、团聚颗粒数量、有效摩擦系数等参量的计算,更加全面地描述了非均匀颗粒材料在类固-液相变过程中的基本特征．基于以上数值计算结果,建立了一个适用于颗粒材料类固态、类液态以及其相变过程的本构方程,并通过剪切室实验结果验证了它的合理性．

颗粒介质在类固-液相变过程中的时空参数特性

颗粒介质的类固-液相变过程除受材料性质影响外,还与其运动速率和密集度有密切关系,而接触时间数和配位数是表征该相变过程中颗粒间相互作用的重要时间和空间参量.本文采用三维离散元方法对不同切变速率和密集度下颗粒介质的动力学行为进行了数值模拟,确定了颗粒材料在类固-液相变过程中接触时间数和配位数的参数特性和演化过程,并结合宏观应力的分布特性,进一步确定了颗粒介质在液态和固态相互转化中的动力学机理,讨论了颗粒介质在由快速流动向慢速、准静态转化的相变过程.通过对颗粒单元相互作用的细观数值模拟,获取了颗粒介质在宏观上的动力学行为,为研究其在不同相态下的本构模型提供了依据.

Analytical Solution of Melting in a Subcooled Semi-infinite Solid with Boundary Conditions of the Second Kind

The melting problem in a semi-infinite region with constant heat flux boundary condition is solved by a semi-expect method and an integral approximate method. Effect of subcooling on the transient solid-liquid interface location and surface temperature are also discussed in this paper.