通过冲击实验测量颗粒模态密度

阻塞转变是颗粒材料的一个重要特征，先前的工作表明，在作为态密度的颗粒类似物——颗粒模态密度中，存在过剩的低频模态。在这项工作中，我们提出了一种声学测量颗粒模态密度的实验方法，该方法利用单次冲击事件来激发实验性三维颗粒材料中的振动模态。我们测试了三种不同的颗粒材料，它们均由球形珠子组成。前两个系统分别是直径为 6 mm 或 8 mm 的珠子的单分散集合。第三个系统是前两种珠子尺寸的双分散混合物。在数据收集过程中，颗粒被限制在一个箱体内；在箱体顶部，放置在颗粒材料上的是一块轻质刚性板，通过它可以对系统施加压力。为了激发材料，一个钢制冲击球被落在系统顶部。颗粒材料对冲击脉冲的响应由埋在整个材料中的压电传感器记录，并根据这些传感器的速度自相关谱计算出模态密度。我们对模态密度的测量显示，在低压下存在更多的低频模态，这与先前的实验和数值结果一致，并且在模态密度中存在几个随施加压力移动的低频峰。我们的方法代表了一种实验上简单的技术，可用于研究颗粒模态密度，并可能提高此类测量的可及性和数量。