鋼球堆積自組織行為的電學(xué)研究.pdf

1、顆粒物質(zhì)是指尺寸在一百微米以上的固體顆粒構(gòu)成的離散體系。它廣泛存在于自然界中，如：沙子，礦石，雪花，谷物等，是最為人們所熟悉的物質(zhì)類型之一。顆粒物質(zhì)特性的研究對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步有著重要的作用。 顆粒物質(zhì)是一個復(fù)雜的耗散系統(tǒng)，其很多現(xiàn)象都與力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。文中介紹了顆粒物質(zhì)中的慢弛豫現(xiàn)象，在顆粒物質(zhì)系統(tǒng)自主演化運動的過程中，慢動力學(xué)對系統(tǒng)的演化起著支配和主導(dǎo)的作用，膨脹性、摩擦力和拱形結(jié)構(gòu)會對體系產(chǎn)生大的影響。 介紹了復(fù)雜

2、體系的自組織理論。自組織臨界性理論(SOC)理論是一門新興理論，它解釋了廣延耗散動力系統(tǒng)的組織原則，即自然界中開放、遠(yuǎn)離平衡態(tài)、相互作用的耗散動力系統(tǒng)通過自組織過程，自發(fā)地向臨界態(tài)演化。處于自組織臨界態(tài)的系統(tǒng)具有長程時空關(guān)聯(lián)性，一件小的事件的擾動有可能會引起連鎖反應(yīng)甚至“雪崩”。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到SOC態(tài)時，能量耗散事件的強(qiáng)度或尺度分布服從冪律關(guān)系(標(biāo)度不變性)。 在外界擾動下鋼球堆積的電阻會發(fā)生改變，堆積電阻的變化反映了堆積內(nèi)部結(jié)構(gòu)和

3、力的分布的改變。討論了影響堆積電阻的因素，設(shè)計實驗選擇固定電流測量堆積電阻的方法，發(fā)現(xiàn)了不同電流改變方式對堆積電阻有很大的影響。通過堆積電阻的測量，研究了靜止鋼球堆積在外界隨機(jī)擾動情況下的自組織行為。發(fā)現(xiàn)堆積初始電阻可大可小，在較短的時間內(nèi)堆積的電阻隨時間的變化是不確定的，但是也存在著一定的規(guī)律性。而經(jīng)過長時自組織實驗發(fā)現(xiàn)，相鄰堆積電阻的變化量與其累積頻數(shù)服從負(fù)冪律關(guān)系，且功率譜是1/f噪聲，由于場量的冪率分布是自組織臨界的證據(jù)，所以這