颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析-山东大学学报理学版.PDF

　第４６卷　第１期 山　东　大　学　学　报　（理　学　版） ２０１１年１月　 　 　 　 　 　 　Ｖｏｌ．４６　 Ｎｏ．１　 　 　 　 　 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｊａｎ．２０１１　 　文章编号：１６７１９３５２（２０１１）０１００４２０４ 颗粒物质与固体交界面静摩擦 系数的测量与分析 彭政，王璐珠，蒋亦民 （中南大学物理科学与技术学院，湖南 长沙４１００８３） 摘要：颗粒物质与固体界面的摩擦力是当前颗粒物理研究中经常遇到的边界条件，但文献上对其取值有较大分 歧。本文实验测量了颗粒物质与不同固体界面的最大静摩擦力，发现界面摩擦均满足达芬奇摩擦定律，且测得的 静摩擦系数约在０１７～０２０之间。而材料手册中同样材料的固－固接触摩擦系数高达０９４，这表明一般不能直 接用材料手册的摩擦系数值分析讨论与它有关的颗粒问题。 关键词：颗粒物质；颗粒界面；静摩擦系数 中图分类号：Ｏ３４５　　　文献标志码：Ａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔａｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎａ ｇｒａｎｕｌａｒｓｏｌｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＰＥＮＧＺｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＬｕｚｈｕ，ＪＩＡＮＧＹｉｍｉｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎａｇｒａｎｕｌａｒｍｅｄｉｕｍａｎｄａｇｅｎｅｒａｌｓｏｌｉｄｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｔｅｎｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｇｒａｎｕｌａｒｐｈｙｓｉｃｓ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｖｅｒｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｎｅｅｄｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｍａｘｉｍｕｍｓｔａｔｉｃ ｆｒｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｒａｎｕｌａｒｍａｔｔｅｒａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｌｉｄｓｕｒｆａｃｅｓｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｅｒｆａｃｅｆｒｉｃｔｉｏｎｆｏｌｌｏｗｓｔｈｅｆｒｉｃ ｔｉｏｎｌａｗｏｆｄａＶｉｎｃｉ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｓｔａｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｇｒａｎｕｌａｒｓｏｌｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｗｅｒｅａｂｏｕｔ０１７０２０，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅｖａｌｕｅｉｎｈａｎｄｂｏｏｋｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｆｏｒｓｏｌｉｄｓｏｌｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｓａｍｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓａｂｏｕｔ０９４．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｎｄｂｏｏｋｃａｎｎｏｔｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｇｒａｎｕｌａｒｐｈｙｓｉｃｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｎｕｌａｒｍａｔｔｅｒ；ｇｒａｎｕｌａｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｓｔａｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ 粒物质，边界上的切向摩擦力是非常重要的力学边 ０　引言 界条件。例如，在粮仓效应的Ｊａｎｓｓｅｎ模型中，一个