颗粒几何空间：颗粒形状、表面积、体积、比表面积与粒度分布的综合表征

颗粒尺寸和形状是控制颗粒材料复杂行为的关键三维颗粒几何参数。颗粒尺寸和形状的影响通常被孤立地考察，一般通过对粒度分布（PSD）和形状分布的分别分析来进行，这导致了一个未被解决的知识空白。除了尺寸和形状之外，三维颗粒几何还包括表面积和体积等属性，它们共同定义了表面积与体积之比，通常称为比表面积。为了全面理解颗粒几何对颗粒材料行为的影响，将这些参数整合起来非常重要，理想情况下整合到单一的分析框架中。为此，本文提出了一种新方法，即颗粒几何空间（PGS），其基于以下原理构建：关键的三维颗粒几何属性——体积、表面积和形状——可以统一表示为比表面积的函数。PGS 不仅涵盖了所有三维颗粒几何属性，还通过整合传统的 PSD 概念扩展了其范围。这一创新使已经熟悉 PSD 的工程师和研究人员能够对三维颗粒几何进行更系统的表征。本文 (i) 讨论了现有三维颗粒几何表征方法的局限性，(ii) 概述了 PGS，(iii) 提出了一种将 PSD 整合到 PGS 中的方法，以及 (iv) 利用一组三维矿物颗粒几何数据展示了其应用。