几何控制的颗粒冲击中惯性阻力 onset

固体侵入体对颗粒介质的冲击通常用准静态阻力与正比于冲击速度平方的惯性阻力共同描述。尽管已知侵入体几何形状会影响力的大小，但其在控制惯性阻力起始中的作用很大程度上尚未被探索。本文使用具有广泛顶角范围的圆锥形侵入体进行了系统的冲击实验。通过测量冲击过程中的峰值加速度，我们表明明确定义的惯性响应的出现对圆锥几何形状高度敏感。钝锥在所研究的整个速度范围内均表现出与冲击速度的二次标度关系，而更尖锐的锥体则在较高速度下才表现出向惯性行为的延迟转变。我们定义了一个依赖于几何形状的交叉速度来标志惯性状态的起始，并发现该速度通过 $\tan\phi$ 与锥角近似呈线性标度关系。一旦惯性状态建立，峰值力在按 $\tan\phi$ 重新标度后坍缩至单一曲线，表明锥体几何形状控制了向颗粒的有效动量传递。这些结果表明，侵入体几何形状不仅控制惯性阻力的大小，还控制其成为主导阻力的冲击速度。