粉體力學是大連理工大學於2017年3月1日首次在中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品線上開放課程。該課程授課老師是劉志軍、劉鳳霞、魏煒、許曉飛、張大為等。據2020年9月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課5次。
該課程共有7個章節，主要包括緒論、填充、基礎靜力學、粉體特性測量、流動模型、動力學、數值計算等內容。
基本介紹
- 中文名：粉體力學
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程
- 提供院校：大連理工大學
- 授課老師：劉志軍、劉鳳霞、魏煒、許曉飛、張大為
- 開課時間：2017年3月1日（首次）
- 授課平台：中國大學MOOC
課程性質,課程背景,課程定位,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,學習資料,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
20世紀40年代有了顆粒學的第一部專著《Micromeritics》。由於石油化工、能源和礦山技術的發展，顆粒學在20世紀60～70年代得到了迅速的發展，在世界各地出版了各種版本的顆粒學專著。這些顆粒學專著對粉體工程理論與套用的發展起到了推動作用。20世紀80年代以來（截至2020年9月），隨著微米和超細顆粒材料製備與套用技術的發展，由於微米和超細顆粒的行為與顆粒的行為差異很大，微米和超細顆粒成為顆粒學熱門研究課題。自20世紀90年代以來（截至2020年9月），納米材料製備與套用技術的發展賦予了顆粒學新的生命，從原子和分子的微觀尺度和納米尺度來研究顆粒的行為，使顆粒學成為一門多學科交叉的尖端學科。
課程定位
粉體力學又稱顆粒學，是一門多學科交叉的綜合學科；由於其跨學科、跨技術的交叉性和基礎理論的概括性，因此它既與若干基礎科學相毗鄰，又與工程套用連聯。該課程不僅教導粉體力學的基本原理，還講解粉體的巨觀世界和微觀世界。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年03月01日至2017年05月12日 | 劉志軍、劉鳳霞、魏煒 許曉飛、王曉娟 | 3小時每周 | 1329 |
第2次開課 | 2017年09月11日至2018年01月31日 | 3-5小時每周 | 1348 | |
第3次開課 | 2018年03月12日至2018年06月29日 | 劉志軍、劉鳳霞 魏煒、許曉飛 | 1311 | |
第4次開課 | 2019年04月23日至2019年07月22日 | 1267 | ||
第5次開課 | 2020年02月14日至2020年09月08日 | 劉志軍、劉鳳霞 魏煒、許曉飛、張大為 | 643 |
課程簡介
粉體力學介紹粉體工程的基礎理論及其在粉體操作單元中的套用。第1講為顆粒物性，著重介紹顆粒的尺寸、顆粒的球形度及其測量方法、顆粒間的作用力及顆粒的團聚性、顆粒的阻力係數與沉降速度。第2講為粉體物性，著重介紹粉體應力分析方法和Rankin應力狀態。第3講為粉體靜力學，著重介紹粉體粒度分布的數學描述、粒度測量方法及其選擇、粉體填充與堆積特性、附著力等力學特徵。第4講為粉體動力學，著重介紹粉體流動流型及共軸理論和塑粘性流體模型。第5講為專題，介紹測試技術及裝置, 料倉結構設計, 粉體的數值模擬。
課程大綱
1 緒論 1.1 課程簡介 1.2 研究內容及工業背景 1.3 課程內容 1.4 基本概念 1.5 基本原理與講授內容 第一章 pdf課件 作業1.2 粉體的相關處理工藝過程及裝備都有哪些？涉及哪些力學知識？ 請論述對粉體的認識 作業1.1 國內外粉體加工處理技術水平如何？ 2.填充 2.1.1-密度（影響因素） 2.1 2-密度（多元顆粒） 2.1 3-密度（粘性散料） 2.1 4-密度（配位數） 2.2 安息角 2.3 粉體的可壓縮性 2.4 小結 作業2.1粉體的振實密度與松裝密度、顆粒的振實密度關聯度如何？ 作業2.2不同種類的顆粒混合後，振實密度、松裝密度如何計算？ 作業2.3 粒徑分布作業 3基礎靜力學 3.1 顆粒或連續介質 3.2 應力和應變 3.3 1-散料中的應力（基本概念） 3.3 2-散料中的應力（摩爾應力圓1） 3.3 3-散料中的應力（摩爾應力圓2） 3.3 4-散料中的應力（平衡方程） 3.4 庫倫粉體 3.5 內摩察角測定 3.6 壁面摩擦角 3.7 Molerus粉體分類 3.8 摩爾-庫倫定律 3.9 壁面最大主應力方向 3.10 郎肯應力狀態 3.11 1-粉體壓力計算（詹森公式） 3.11 2-粉體壓力計算（筒體應力分析） 3.11 3-粉體壓力計算（錐體應力分析） 3.11 4-粉體壓力計算（walters轉換應力） 3.11 5-粉體壓力計算（料倉應力分析） 3.12 1-粉體應力的精確分析方法（直角坐標系） 3.12 2-粉體應力的精確分析方法（柱坐標系） 3.12 3-粉體應力的精確分析方法（球坐標系） 3.12 4-粉體應力的精確分析方法（柱體應力漸近解） | 3.12 5-粉體應力的精確分析方法（錐體應力漸進解） 作業3.1 畫出莫爾圓簡圖，標出最大主應力和最小主應力的位置點。 作業3.2 二向應力狀態有何特點？粉體層的最大主應力面上，剪應力等於多少？ 作業3.3 Molerus按照粉體的摩擦行為將粉體分為哪幾類？ 作業3.4 Molerus I 類粉體和Molerus II 類粉體的區別是什麼？ 作業3.5 Molerus I 類粉體有什麼特點？ 作業3.6 內摩擦角測定方法有哪些？ 4粉體特性測量 4.1 1-粉體的各向異性（概述） 4.1 2-粉體的各向異性（變形對應力的影響） 4.1 3-粉體的各向異性（堆積密度） 4.1 4-粉體的各向異性（抗拉強度） 4.2 1-剪下變形（簡單剪下和純剪下） 4.2 2-剪下變形（剪下域和剪下帶） 4.2 3-剪下變形（剪脹性） 4.3 屈服軌跡 4.4 剪下速率 5流動模型 5.1 流動模型 5.2 改流體 5.3 1-偏析（偏析現象） 5.3 2-偏析（防止方法） 作業5.1 改流體的定義是什麼？ 作業5.2 偏析現象常發生在什麼情況下？ 作業5.3 偏析防止方法有哪些？ 作業5.4 粉體的流動模型有哪些？ 6動力學 6.1 1-概述（膨脹波） 6.1 2-概述（自由流動拱） 6.1 3-概述（流管） 6.1 4-概述（徑向流） 6.1 5-概述（漸進角） 6.1 6-概述（討論） 6.2 能量耗散原理 6.3.1 質量流率1 6.3.2 質量流率2 6.4 使拱穩定的開孔尺寸 6.5 小節 7數值計算 7.1 概述 7.2 連續介質力學模型 7.3 離散顆粒力學模型 7.4 PFC軟體介紹 |
課前預備
預備知識
學習粉體力學需要先修《工程力學基礎》和《工程流體力學》。
學習資料
書名 | 作者 | ISBN | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|---|
《粉體力學與工程》 | 謝洪勇、劉志軍 | 9787122006837 | 2003年 | 化學工業出版社 |
《Powders and Bulk Solids》 | Dietmar Schulze | 9783540737674 | 2008年 | Springer Berlin Heidelberg New York |
《Introduction to Particle Technology》 | Martin Rhodes | 9780470014271 | 2008年6月 | John Wiley & Sons Ltd |
《粉體工程與設備》 | 陶珍東、鄭少華 | 9787122075000 | 2010年 | 化學工業出版社 |
《粉體技術導論》 | 陸厚根 | 9787560818115 | 1998年 | 同濟大學出版社 |
《粉體加工技術》 | 盧壽慈 | 9787501922246 | 1999年 | 中國輕工業出版社 |
《粉粒體の物理學》 | 中西秀奧村剛訳 | 4842703008 | 2001年 | 吉岡書店 |
《粉體シミュレーション入門》 | 粉體工學會 | 478289029X | 1998年 | 產業図書 |
資料來源： | ||||
授課目標
掌握粉體及其力學特性的基礎知識，並能對粉體的各種特性參數進行描述和表征，並要擁有解決粉體過程裝備技術問題的技能。對所處的問題具有設計、操作、執行、分析和解釋數據的能力，運用各種資源進行實驗、設計與操作。具有在工程問題中初步掌握並使用各種技術和知識。
所獲榮譽
2017年12月，分體力學被教育部認定為國家精品線上開放課程。
教師簡介
該課程教師團隊均來自大連理工大學，其中劉志軍為教授職稱，劉鳳霞、魏煒、許曉飛為副教授職稱，王曉娟為講師職稱。
