大豆、大豆-钢仓界面静动力特性直剪试验研究

作     者：李腾龙 

作者单位：河南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾长女;张金辉

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：大豆 大豆-钢仓界面 单调直剪试验 循环直剪试验 

摘      要：粮食的安全储备不仅关系到军需民食,而且和国家安全和社会稳定紧密相连。粮仓作为储存粮食的功能性构筑物,是粮食储备安全的基本物质保障。粮仓内储粮、储粮与粮仓界面的力学特性是进行粮仓结构设计的关键参数。粮食在储存过程中不仅受到静荷载的作用,还会受到地震、装卸料、振动等动荷载的作用,粮食和粮仓之间会发生相互作用,进而对其静动力学特性产生影响。大豆是我国重要的粮食作物之一,同时也是提取食用油的重要经济作物,本文选取储仓内大豆为研究对象,利用粮食动直剪仪进行了大豆、大豆-钢仓界面的静动力直剪试验,研究了不同影响因素对大豆、大豆-钢仓界面静力剪切特性和动力剪切特性的影响。具体内容如下:(1)利用粮食动直剪仪进行了大豆单调直剪试验,研究了不同竖向应力、孔隙率对大豆强度特性及体变特性的影响。结果表明:同一孔隙率下,竖向应力越小,抗剪强度越小,剪胀角越大,其剪胀现象越明显;同一竖向应力下,孔隙率越小,即试样越密实,抗剪强度和内摩擦角越大,剪胀性和剪胀角也越大。(2)开展了大豆循环直剪试验及循环后单调直剪试验,探讨了不同剪切幅值、竖向应力和孔隙率对循环剪切过程中大豆强度特性、体变特性、剪切刚度和阻尼比的影响,并对比分析了循环后单调直剪与单调直剪的试验结果。结果表明:不同影响因素下大豆剪切应力-剪切位移曲线均由内向外扩张趋势,发生剪切硬化现象,单个循环周次内伴随着剪缩和剪胀的交替,体变整体表现为剪缩;同一循环次数下,剪切刚度与阻尼比随剪切幅值的增大而增大,竖向应力的增大导致剪切刚度增大、阻尼比减小,剪切刚度和阻尼比随孔隙率减小而增大;经历过循环剪切后,同一孔隙率所得内摩擦角较单调直剪试验均有所增加。(3)进行了大豆-钢仓界面的单调直剪试验,对不同竖向应力和孔隙率下界面强度特性和体变特性进行了研究。结果表明:同一孔隙率作用下,竖向应力越大,抗剪强度越大,剪切应力-剪切位移曲线软化现象越不明显,剪缩性越大;同一竖向应力作用下,孔隙率越小,抗剪强度越大,剪切应力-剪切位移曲线软化现象越明显,摩擦系数越大,剪缩性越小。(4)通过大豆-钢仓界面的循环直剪试验和循环后单调直剪试验,研究了不同竖向应力和孔隙率对循环过程中界面强度特性和体变特性的影响,并将循环后单调直剪试验与单调直剪试验结果进行对比。结果表明:不同竖向应力和孔隙率下界面剪切应力-剪切位移曲线由外向内收缩,发生剪切软化现象,上部剪切盒内大豆整体表现为剪缩;经历过循环剪切,不同影响因素下界面抗剪强度较单调直剪均有所降低,剪缩性较单调直剪有所增强。