圓柱堆變形破壞之輸送帶實驗分析

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姓名

周漢祥(Han-Siang Chou) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

圓柱堆變形破壞之輸送帶實驗分析
(The Phenomenal Analysis of Deformation with Assemble Cylinders in the Conveyor Belt Experiment)

相關論文

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摘要(中)

本研究以迴轉式輸送帶渠槽帶動圓柱顆粒來進行實驗，以模擬斜坡上崩塌土體轉化為土石流之過程。
本實驗主要探討的是微觀的顆粒旋轉變形破壞現象。藉由兩種輸送帶速度(4.17cm/s、12.34cm/s)以及兩種渠槽角度(0∘、20∘)搭配成四種實驗條件來進行，利用DV拍攝實驗過程並加以分析。分析方法則是以粒子影像分析法為基礎，建立一套量測圓柱顆粒質心位移、角速度以及孔隙率之處理程式，以分析圓柱堆破壞時、破壞中及破壞後之運動機制。此外，分析底層圓柱顆粒之運動歷程，並以快速傅利葉轉換(FFT)得到其尖峰頻率。

摘要(英)

This study performs experimental work with cylinders on the conveyor belt to simulate the process of landslide failure of granular particles. The experimental setup is designed to examine both the microscopic rotational deformation and macroscopic patterns.
The particles image algorithm is used to study the deformation on the bottom of the assemble cylinders by shearing force. The change of porosity before and after the deformation is analyzed at different velocities (i.e. 4.17cm/s, 12.34cm/s), and slopes (i.e. 0°, 20°). We establish a method to measure the deformation, angular velocity and porosity of particles. Furthermore, we analyze the mechanism to find the peak frequency by FFT.

關鍵字(中)

★ 輸送帶
★ 圓柱
★ 變形破壞
★ 角速度
★ 孔隙率
★ 粒子影像分析

關鍵字(英)

★ cylinder
★ deformation
★ angular velocity
★ porosity
★ particle image algorithm
★ conveyor belt

論文目次

第一章序論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 論文架構 3
第二章文獻回顧 4
2.1 土石流相關理論 4
2.2 顆粒流相關實驗 5
2.2.1 滾筒(rotating cylinder)試驗 5
2.2.2 剪力槽(shear cell)試驗 6
2.2.3 振動床(vibrating bed)試驗 6
2.2.4 輸送帶(conveyor belt)試驗 7
2.2.5 傾斜式瀉槽(inclined chute)試驗 8
2.3 圓柱運動與顆粒摩擦相關理論 8
2.4 分析方法理論介紹 10
第三章理論分析 11
3.1 自由圓柱之運動分析 11
3.1.1平面上之圓柱運動分析 11
3.1.2 斜面上之圓柱運動分析 12
3.2 受推擠圓柱之運動分析 15
3.2.1單一圓柱受木塊推移之運動分析 15
3.2.2 單一圓柱兩側受木塊限制之運動分析 18
3.2.3 多顆圓柱陣列兩側受木塊限制之運動分析 19
3.3 乾顆粒流之運動分析 21
第四章研究方法 26
4.1 實驗設備 26
4.2 實驗步驟與方法 29
4.3 影像處理與分析 33
4.4 實驗誤差分析 42
第五章結果分析與討論 43
5.1 整體現象分析 43
5.1.1 時間關係 43
5.1.2 輸送帶速度與渠槽角度之影響 45
5.1.3 破壞臨界時刻分析 46
5.1.4 流動方向與轉動分析 48
5.1.5 孔隙率分析 58
5.2 局部現象分析 64
5.2.1 區域分析(剪力與重力) 64
5.2.2 輸送帶震動與頻率分析 67
5.2.3 架橋效應 70
第六章結論與建議 71
6.1 結論 71
6.2 建議 72
參考文獻 73
附錄A 77
附錄B 79

參考文獻

1.吳京霖，「砂粒受水平振動行為之研究」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (2001) 。
2.彭子軒，「慢顆粒流之輸送帶實驗與影像分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (2002) 。
3.周東寬，「二維斜坡顆粒流之輸送帶實驗與分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (2003) 。
4.張耀文，「圓柱堆變形破壞與流體化現象之輸送帶實驗分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (2004) 。
5.周憲德，「邊坡破壞與崩塌轉化成土石流之研究(一)」，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，第1-30頁 (2002) 。
6.周憲德，「邊坡破壞與崩塌轉化成土石流之研究(二)」，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告，第1-38頁(2003) 。
7.周憲德、張藝耀，「斜坡堆積圓球及圓柱受水平振動時之傾斜角分析」，中國土木水利工程學刊，第十六卷，第一期，第145-154頁 (2004) 。
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指導教授

周憲德(Hsien-Ter Chou)

審核日期

2005-7-19

推文