CN108593428A - 一种散体材料颗粒破碎测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种散体材料颗粒破碎测试装置及测试方法。该测试装置包括固定在试验平台上的反力钢架和试验箱。所述试验箱布置在反力钢架测试中心区。所述试验箱为上端敞口的矩形箱体。这个矩形箱体的一侧周壁为高强度透明有机玻璃。所述试验箱外设置有高精度CCD相机。该测试装置的测试方法包括散体颗粒筛分、染色、破碎模拟、可视化拍摄和图像处理等步骤。该方法极大丰富了散体材料颗粒破碎测试指标，有利于分析出散体材料破碎的机理，给出量化评价混合粒径散体材料颗粒绝对破碎概率的指标，也可供实际工程中预测颗粒破碎参考。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种散体材料颗粒破碎测试装置及测试方法。
背景技术
散体材料由大量离散固体颗粒接触组成的集合体构成，是地球上存在最多，也是人们最为熟悉的物质之一。例如：日常生活中的粮食、药品、化妆品等；自然界中的沙漠、泥石流、土壤等；岩土工程中的土体、灰土、砂土、碎石等。一般来说，散体材料颗粒的尺寸范围在1μm-104m之间，散体材料破碎问题是散体材料技术领域中重要问题之一。
在岩土工程领域，散体材料破碎问题突出。荷载作用下粒状岩土材料的级配状况因颗粒破碎而改变，从而影响其力学性能，研究颗粒破碎对粒状岩土材料的强度、变形及本构关系的影响，一直是岩土工程界关注的焦点之一。随着岩土工程的蓬勃发展，块石、碎石(或砾、卵石)、石屑、石粉、砂颗粒等各种散体颗粒混合料，被广泛应用于港口、水利、交通等岩土工程各个领域。由于散体颗粒间常为点接触，在压实和剪切等外力作用下，即使施加的能量和周围压力并不十分大，也较容易发生颗粒破碎。在高应力状态下粗粒料的颗粒破碎象通常会很严重。例如在三峡工程建设中，填筑材料花岗岩风化料有时破碎率超过20％。另外，部分建筑领域中的散体材料本身就易发生破碎。在南海工程建筑与结构的修建过程中，地基中常遇到由珊瑚生物骨架堆积形成的高内孔隙率、富含碳酸钙的钙质砂，其力学特性相比一般砂土，极易破碎。综上所述，颗粒破碎对工程结构的强度，尤其是变形具有十分重要的影响，研究颗粒破碎对于保证岩土工程质量的意义重大。
然而，在本发明之前，对散体材料颗粒破碎的研究方法并不成熟，颗粒破碎演化的过程尚不清楚。传统方法对于颗粒破碎的研究，主要依据颗粒破碎前后的级配曲线进行，即主要对颗粒破碎的起始状态和最终状态进行分析，缺乏中间过程。只能得到如图6的散体材料粒径分布。对散体材料内部，不同粒径颗粒的破碎情况难以区分。分析认为，之所以缺乏中间过程的量化研究技术的原因主要在于：粗颗粒破碎后变成不同粒径细颗粒、与粗颗粒破碎后粒径相同的原始颗粒也部分破碎成更为细小的颗粒，难以追述破碎后一定粒径颗粒的最初来源粒径，还原破碎过程。不同粒径散体材料的混合物中，不同粒径颗粒的破碎概率一般是不同的，其破碎后的粒度分布也不同，其对散体材料的强度、变形及本构关系具有重要影响。此外，颗粒从内部破碎后，成为多个带菱角的小颗粒，这种带菱角的小颗粒相比于周围粒径相同、但磨圆度大的颗粒，理论上更易进一步破碎。然而，传统方法只能得到颗粒破碎前后的级配对比曲线这一情况，难以得到颗粒破碎演化的过程，严重阻碍了对颗粒破碎机理的研究。所以，反映真实级配下，不同粒径颗粒破碎效应的全过程细节分析技术突破十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种散体材料颗粒破碎测试方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种散体材料颗粒破碎测试装置，包括固定在试验平台上的反力钢架和试验箱。
所述试验箱布置在反力钢架测试中心区。所述试验箱为上端敞口的矩形箱体。这个矩形箱体的一侧周壁为高强度透明有机玻璃。所述试验箱外设置有高精度CCD相机，以及布置在高精度CCD相机两侧的两台拍摄专用光源。所述高精度CCD相机和拍摄专用光源位于试验箱的透明有机玻璃侧。所述高精度CCD相机与计算机相连。
试验时，所述试验箱中布设混合染色散体材料。所述混合染色散体材料上表面设置有载荷板。所述反力钢架顶部横梁的下表面设置有千斤顶。所述千斤顶下端与载荷板紧贴。所述千斤顶带动载荷板沿纵向对混合染色散体材料施加荷载。所述高精度CCD相机连续拍摄获取颗粒破碎全过程图像。所述计算机对高精度CCD相机获得的图像信息进行处理。
本发明还公开一种关于上述散体材料颗粒破碎测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)根据模拟工况，选择散体材料和相应的工业染色剂。
2)将散体材料筛分成多个粒径组，不同粒径组的散体材料染为不同颜色进行标定。
3)将染色后的散体材料按粒径级配比例均匀混合，制备为混合染色散体材料。
4)结合工况，将混合染色散体材料置于试验箱中。
5)使用千斤顶对混合染色散体材料逐级施加破碎压力。高精度CCD相机连续拍摄混合染色散体材料破碎过程的图像信息。
6)使用计算机对高精度CCD相机获得的图像信息进行处理。
7)选择需要研究部位的混合染色散体材料重新筛分，得到多个粒径组颗粒。得出试验前后颗粒的级配曲线。得出考虑最终颗粒含量分布的颗粒相对破碎率。
8)对步骤7)获得的不同粒径组颗粒拍照获得高清颗粒照片，采用图像处理软件对照片中不同颜色颗粒分别进行颗粒分割、二值化处理，获取各颜色颗粒在照片中所占面积。
9)依据各颜色颗粒在图片中的面积百分比，确定对应颜色颗粒质量百分比，分析确定破碎后一定粒组颗粒的最初来源粒径及各粒径颗粒的相对破碎率。
10)依据每一粒径组的实际颗粒破碎量，绘制反映各粒径组粒径区间未变颗粒含量的残余颗粒累计含量曲线，提出并得到综合考虑各粒径颗粒破碎重叠掩盖量的混合粒径试样的累积破碎率。
进一步，在步骤1)之后，还具有开展单轴侧限压缩试验，对比染色与未染色散体材料颗粒力学破碎性的相关步骤。
进一步，在步骤2)之后，还具有采用干燥箱将工业染色剂染过的散体材料颗粒干燥，并去除板结散体材料颗粒的相关步骤。
进一步，步骤6)具体包括以下步骤：
6.1)采用DIC技术处理图像，对不同颜色的颗粒进行识别，统计分析颗粒破碎过程中，破碎颗粒大小、比例、磨圆度、破碎率和孔隙率变化。
6.2)分析不同时刻的图片，采用PIV图像分析技术得到颗粒在受压破碎过程中的动态全位移场，绘出动态等值位移图。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.实现了对不同粒径颗粒的破碎进行量化和区分。可定量分析不同粒径散体材料颗粒破碎细节信息；
B.可得到破碎全过程的破碎图片；通过现代图像处理软件，可以获得散体材料颗粒全过程的破碎颗粒大小、比例、磨圆度、破碎率和颗粒位移等精准细节信息定量化、全过程分析，代替了原来费时费力的颗粒人工筛分操作；
C.可模拟多种工况的可能，试验操作方便，既有利于分析出材料破碎的机理，给出量化评价考虑各粒径颗粒破碎重叠掩盖量(绝对破碎量)的混合粒径组试样的颗粒累积破碎率指标，也可供实际工程中预测颗粒破碎参考。
附图说明
图1为测试装置结构示意图；
图2为试验箱结构示意图；
图3为散体材料筛分示意图；
图4为混合染色散体材料颗粒制备示意图；
图5为一定粒组颗粒识别及二值化示意图；
图6为传统方法获得散体材料粒径分布；
图7为实施例2获得散体材料粒径分布；
图8为散体材料颗粒试样累积破碎率示意图。
图中：混合染色散体材料颗粒1、试验箱2、高强度透明有机玻璃201、电动摇筛机3、载荷板4、千斤顶5、反力钢架6、高精度CCD相机7、拍摄专用光源8、计算机9、试验平台10。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例公开一种散体材料颗粒破碎测试装置，包括固定在试验平台10上的反力钢架6和试验箱2。
所述反力钢架6顶部横梁的下表面设置有千斤顶5。所述试验箱2布置在反力钢架6测试中心区，即试验箱2放置在千斤顶5的下方。
参见图2，所述试验箱2为上端敞口的矩形箱体。这个矩形箱体的一侧周壁为高强度透明有机玻璃201。所述试验箱2外设置有高精度CCD相机7，以及布置在高精度CCD相机7两侧的两台拍摄专用光源8。所述高精度CCD相机7和拍摄专用光源8位于试验箱2的透明有机玻璃侧。所述高精度CCD相机7与计算机9相连。
试验时，所述试验箱2中布设混合染色散体材料1。所述混合染色散体材料1上表面设置有载荷板4。所述千斤顶5下端与载荷板4紧贴。所述千斤顶5带动载荷板4沿纵向对混合染色散体材料1施加荷载。所述高精度CCD相机7连续拍摄获取颗粒破碎全过程图像。所述计算机9对高精度CCD相机7获得的图像信息进行处理。
实施例2：
本实施例公开一种关于实施例1所述散体材料颗粒破碎测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)根据模拟工况，选择对应的散体材料。结合散体材料的成分和孔隙情况，选择相应的工业染色剂。其中，所述工业染色剂为能渗入散体材料颗粒内部的低稠度工业染色剂。
2)进行未染色散体材料颗粒与相同级配的染色散体材料颗粒的力学性质对比。开展单轴侧限压缩试验，对比染色与未染色散体材料颗粒破碎后的级配。确保工业染色剂对散体材料力学破碎性未有明显影响。
3)确定散体材料所需筛分成的粒径区间。确定散体材料所需筛分成的粒径区间时，应依据材料性质，宜使不同粒径区间的材料颗粒破碎性质具有较大差异。参见图3，在本实施例中，采用电动摇筛机将散体材料筛分成4个粒径组。参见图4，采用易于识别的红、黄、绿和蓝4种颜色的工业染色剂对粒径由大到小的4个粒径组颗粒材料分别染色。
4)采用干燥箱将工业染色剂染过的散体材料颗粒干燥，并去除干燥过程中散体材料表面的少量板结散体材料颗粒，选取颜色均匀的染色散体材料颗粒备用。
5)拟定模拟染色散体材料级配，参见图4，将步骤4)所述染色散体材料颗粒按粒径级配比例均匀混合，制备为散体材料破碎试验所需的混合染色散体材料1。在本实施例中，混合后不同粒径(颜色)染色散体材料级配比为1:1:1:1。
6)结合工况，将混合染色散体材料1置于试验箱2中。平整混合染色散体材料1上表面。在混合染色散体材料1上表面放置载荷板4。
7)对千斤顶5、高精度CCD相机7和拍摄专用光源8进行调试。
8)按照研究工况，设计施加力的大小、作用时间及方式。使用千斤顶5对混合染色散体材料1逐级施加破碎压力。高精度CCD相机7连续拍摄记录颗粒随时间或压力变化过程中的破碎情况。依据所需研究的问题，选择相应时间、位置和作用力形式与大小对应的颗粒照片，为图像分析、处理备用。
9)使用计算机9对高精度CCD相机7获得的图像信息进行处理，定量研究散体材料破碎过程动态细节信息。
9.1)采用DIC技术处理图像，利用现代图像处理技术及软件，依据对图像中不同颜色的颗粒进行精准识别，将图像中各个元素进行精准的统计、计算和分析，得到颗粒破碎细节信息量化结果(含破碎颗粒大小、比例、磨圆度和破碎率)。
9.2)分析不同时刻的图片，采用PIV图像分析技术得到颗粒在受压破碎过程中的动态全位移场，绘出动态等值位移图。
10)选择需要研究部位的破碎后的混合染色散体材料1。将破碎后的混合染色散体材料1放入到不同粒径的标准筛组上重新筛分，得到多个粒径组。绘出试验前后颗粒的级配曲线，得出考虑最终颗粒含量分布的试样相对破碎率。
11)对步骤10)获得的不同粒径组(每一层筛子上)中混合颜色颗粒进行拍照。参见图5，采用图像处理软件对照片中不同颜色颗粒分别进行颗粒分割、二值化处理，获取各颜色颗粒在照片中所占面积，计算得到一定粒组内原有颜色及新增各种颜色颗粒所占比例。依据各颜色颗粒在图片中的面积百分比确定对应颜色颗粒质量百分比，分析确定破碎后一定粒组颗粒的最初来源粒径及各粒径颗粒的相对破碎率；
12)依据每一粒径组的实际颗粒破碎量，计算综合考虑各粒径颗粒破碎重叠掩盖量(绝对破碎量)的试样累积破碎率。
依据图7中各粒径组粒径区间未变的颗粒含量(即各条柱的最下方一段)绘制如图8所示的试样内残余颗粒累计含量曲线(C线)。
参见图8，Hard将颗粒破碎前颗分曲线(A线)与0.074mm粒径竖线间所围上部区域的面积Bp定义为初始破碎势，将受力破碎后试样颗分曲线(B线)与初始曲线(A线)和0.074mm粒径线所围竖直向面积称为破碎量Bt，从而定义了考虑最终颗粒含量分布的相对破碎率Br为：
而通过本发明，可以得到考虑颗粒破碎重叠掩盖量的累积破碎率Ba。本发明可得到受力破碎后，粒径区间未变的试样残余颗粒累计含量曲线(C线)，C线与初始曲线(A线)和0.074mm粒径竖线所围竖直向面积为考虑不同粒径颗粒绝对破碎量的累积破碎量Bat，从而定义了考虑颗粒破碎重叠掩盖量的累积破碎率Ba为：
可以发现，相比于传统的B线，本发明所得C线与初始曲线(A线)间的面积，可一定程度直观反映出颗粒的绝对破碎量。考虑颗粒破碎重叠掩盖量的累积破碎率Ba考虑到了颗粒破碎重叠的部分，故数值略大于Br。此外，C线与A线间竖直向面积相对于B线与A线间面积，受颗粒不会继续破碎的竖线(图8中0.074mm竖线)位置、实际破碎试验颗粒最小粒径的选择，影响均较小，使得本发明获得的试样累积破碎率Ba值更加稳定。
参见图6和图7，本实施例可动态且定量测试散体材料颗粒破碎细节信息，极大丰富了破碎参数，可模拟多种工况，试验操作方便。结合不同工况下所获得的图像信息，有利于分析出散体材料颗粒破碎的机理，供实际工程中预测颗粒破碎参考。
Claims (5)
1.一种散体材料颗粒破碎测试装置，其特征在于：包括固定在试验平台(10)上的反力钢架(6)和试验箱(2)；
所述试验箱(2)布置在反力钢架(6)测试中心区；所述试验箱(2)为上端敞口的矩形箱体；这个矩形箱体的一侧周壁为高强度透明有机玻璃(201)；所述试验箱(2)外设置有高精度CCD相机(7)，以及布置在高精度CCD相机(7)两侧的两台拍摄专用光源(8)；所述高精度CCD相机(7)和拍摄专用光源(8)位于试验箱(2)的透明有机玻璃侧；所述高精度CCD相机(7)与计算机(9)相连；
试验时，所述试验箱(2)中布设混合染色散体材料(1)；所述混合染色散体材料(1)上表面设置有载荷板(4)；所述反力钢架(6)顶部横梁的下表面设置有千斤顶(5)；所述千斤顶(5)下端与载荷板(4)紧贴；所述千斤顶(5)带动载荷板(4)沿纵向对混合染色散体材料(1)施加荷载；所述高精度CCD相机(7)连续拍摄获取颗粒破碎全过程图像；所述计算机(9)对高精度CCD相机(7)获得的图像信息进行处理。
2.一种关于权利要求1所述散体材料颗粒破碎测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据模拟工况，选择散体材料和相应的工业染色剂；
2)将散体材料筛分成多个粒径组，不同粒径组的散体材料染为不同颜色进行标定；
3)将染色后的散体材料按粒径级配比例均匀混合，制备为混合染色散体材料(1)；
4)结合工况，将混合染色散体材料(1)置于试验箱(2)中；
5)使用千斤顶(5)对混合染色散体材料(1)逐级施加破碎压力；高精度CCD相机(7)连续拍摄混合染色散体材料(1)破碎过程的图像信息；
6)使用计算机(9)对高精度CCD相机(7)获得的图像信息进行处理；
7)选择需要研究部位的混合染色散体材料(1)重新筛分，得到多个粒径组颗粒；得出试验前后颗粒的级配曲线；得出考虑最终颗粒含量分布的颗粒相对破碎率；
8)对步骤7)获得的不同粒径组颗粒拍照获得高清颗粒照片，采用图像处理软件对颗粒照片中不同颜色颗粒分别进行颗粒分割及二值化处理，获取各颜色颗粒在照片中所占面积；
9)依据各颜色颗粒在图片中的面积百分比，确定对应颜色颗粒的质量百分比，分析确定破碎后一定粒组颗粒的最初来源粒径及各粒径颗粒的相对破碎率；
10)依据每一粒径组的实际颗粒破碎量，绘制反映各粒径组粒径区间未变颗粒含量的残余颗粒累计含量曲线，提出并得到综合考虑各粒径颗粒破碎重叠掩盖量的混合粒径试样的累积破碎率。
3.根据权利要求2所述散体材料颗粒破碎测试方法，其特征在于：在步骤1)之后，还具有开展单轴侧限压缩试验，对比染色与未染色散体材料颗粒力学破碎性的相关步骤。
4.根据权利要求2所述散体材料颗粒破碎测试方法，其特征在于：在步骤2)之后，还具有采用干燥箱将工业染色剂染过的散体材料颗粒干燥，并去除板结散体材料颗粒的相关步骤。
5.根据权利要求2所述散体材料颗粒破碎测试方法，其特征在于，步骤6)具体包括以下步骤：
6.1)采用DIC技术处理图像，对不同颜色的颗粒进行识别，统计分析颗粒破碎过程中，破碎颗粒大小、比例、磨圆度、破碎率和孔隙率变化；
6.2)分析不同时刻的图片，采用PIV图像分析技术得到颗粒在受压破碎过程中的动态全位移场，绘出动态等值位移图。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109706908A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 重庆大学 | 一种桩周土颗粒破碎测量装置及其测量方法 |
| CN109856377A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 中北大学 | 由破碎试验确定道路基层用混合粗集料级配的方法 |
| CN109868849A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-11 | 重庆大学 | 一种桩土相互作用可视化试验装置及其试验方法 |
| CN110108601A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-08-09 | 东南大学 | 一种3d分析颗粒在振动压实状态下流动状态的装置及方法 |
| CN110243710A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-17 | 枣庄学院 | 泥石流磨蚀试验装置 |
| CN110487683A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-22 | 四川大学 | 基于颗粒形状的岩石***破碎效率评价方法 |
| CN110501222A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-26 | 中国农业大学 | 一种谷物散粒体抗压能力检测方法 |
| CN112082857A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-12-15 | 河海大学 | 一种道路用玻璃珠的抗压性能的评价指标及测试方法 |
| CN112730026A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-30 | 北京科技大学 | 一种矿岩散体破裂时空演化规律分析***及方法 |
| CN113008674A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 浙江科技学院 | 受载荷后砂颗粒集合体破碎的快速检测方法 |
| CN113469444A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-01 | 北京中超伟业信息安全技术股份有限公司 | 一种保密存储介质粉碎筛选方法 |
| CN114136773A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-03-04 | 苏州大学 | 一种平面应变土样变形的piv增强测量方法 |
| CN114166628A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-11 | 湖北工程学院 | 不同应力路径下钙质砂的相对破碎率的确定方法 |
| CN114166631A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-11 | 温州理工学院 | 一种识别散体材料在外载作用下的流动与破碎机理的试验方法 |
| CN114405819A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-29 | 重庆安都陶瓷有限公司 | 一种陶瓷生产用陶泥防堵上料***及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102749251A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 东南大学 | 一种基于离散颗粒碎石垫层破坏模式的试验装置及研究方法 |
| CN105865365A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-08-17 | 南京大学 | 土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置 |
| CN107657128A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-02 | 东南大学 | 破碎状态的粗集料颗粒离散元方法 |
-
2018
- 2018-04-24 CN CN201810375377.3A patent/CN108593428A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102749251A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 东南大学 | 一种基于离散颗粒碎石垫层破坏模式的试验装置及研究方法 |
| CN105865365A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-08-17 | 南京大学 | 土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置 |
| CN107657128A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-02 | 东南大学 | 破碎状态的粗集料颗粒离散元方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BOBBY O. HARDIN: "《Crushing of Soil Particles》", 《JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING》 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109868849A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-11 | 重庆大学 | 一种桩土相互作用可视化试验装置及其试验方法 |
| CN109868849B (zh) * | 2019-01-28 | 2020-07-07 | 重庆大学 | 一种桩土相互作用可视化试验装置及其试验方法 |
| CN109706908A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-03 | 重庆大学 | 一种桩周土颗粒破碎测量装置及其测量方法 |
| CN109856377A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-07 | 中北大学 | 由破碎试验确定道路基层用混合粗集料级配的方法 |
| CN109856377B (zh) * | 2019-01-30 | 2021-05-25 | 中北大学 | 由破碎试验确定道路基层用混合粗集料级配的方法 |
| CN110108601A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-08-09 | 东南大学 | 一种3d分析颗粒在振动压实状态下流动状态的装置及方法 |
| CN110243710A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-17 | 枣庄学院 | 泥石流磨蚀试验装置 |
| CN110487683A (zh) * | 2019-08-14 | 2019-11-22 | 四川大学 | 基于颗粒形状的岩石***破碎效率评价方法 |
| CN110501222A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-26 | 中国农业大学 | 一种谷物散粒体抗压能力检测方法 |
| CN110501222B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-04-02 | 中国农业大学 | 一种谷物散粒体抗压能力检测方法 |
| CN112082857B (zh) * | 2020-07-27 | 2021-12-07 | 河海大学 | 一种道路用玻璃珠的抗压性能的评价指标及测试方法 |
| CN112082857A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-12-15 | 河海大学 | 一种道路用玻璃珠的抗压性能的评价指标及测试方法 |
| CN112730026A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-30 | 北京科技大学 | 一种矿岩散体破裂时空演化规律分析***及方法 |
| CN113008674A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-22 | 浙江科技学院 | 受载荷后砂颗粒集合体破碎的快速检测方法 |
| CN113008674B (zh) * | 2021-03-01 | 2024-04-26 | 浙江科技学院 | 受载荷后砂颗粒集合体破碎的快速检测方法 |
| CN113469444A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-01 | 北京中超伟业信息安全技术股份有限公司 | 一种保密存储介质粉碎筛选方法 |
| CN114136773A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-03-04 | 苏州大学 | 一种平面应变土样变形的piv增强测量方法 |
| CN114136773B (zh) * | 2021-11-10 | 2023-01-17 | 苏州大学 | 一种平面应变土样变形的piv增强测量方法 |
| CN114166628A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-11 | 湖北工程学院 | 不同应力路径下钙质砂的相对破碎率的确定方法 |
| CN114166628B (zh) * | 2021-11-24 | 2024-03-15 | 湖北工程学院 | 不同应力路径下钙质砂的相对破碎率的确定方法 |
| CN114166631A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-11 | 温州理工学院 | 一种识别散体材料在外载作用下的流动与破碎机理的试验方法 |
| CN114405819A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-29 | 重庆安都陶瓷有限公司 | 一种陶瓷生产用陶泥防堵上料***及方法 |
| CN114405819B (zh) * | 2022-01-14 | 2024-02-02 | 重庆安都陶瓷有限公司 | 一种陶瓷生产用陶泥防堵上料*** |
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