手动敲击下颗粒堆积体的结构演化

我们实验研究了一个受到垂直手动敲击的二维光弹性圆盘颗粒堆积体。利用明场和暗场图像，我们采用基于梯度的图像分析方法来解析多种结构量。这些量包括堆积分数 ($\phi$)、单个圆盘受力 ($F_d$) 和力链段长度 ($l$) 随敲击次数 ($\tau$) 的变化。发现堆积分数随敲击次数的增加以指数方式趋近一个渐近值。单个圆盘受力的累积数 $N_{cum}(F_d) = A_F \exp (-\frac{F_d}{F_0})$ 和力链段长度的累积数 $N_{cum}(l) = A_l \exp (-\frac{l}{l_0})$ 均观察到指数分布。对于单个圆盘受力，系数 ${A_F}$ 随 $\tau$ 变化，而力链段长度则未显示出对 $\tau$ 的依赖性。$F_d$ 和 $\phi$ 对 $\tau$ 的依赖性使我们能够假定颗粒堆积体的总力 ($F_{tot}^*(\tau)$) 与 $\phi(\tau)$ 之间存在线性关系。