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筒仓动态卸料过程侧压力模拟与验证

农业工程学报 2017年第5期33卷 272-278,F0004页

作者：张大英许启铿王树明梁醒培郑州航空工业管理学院土木建筑工程学院郑州450015 河南工业大学土木建筑学院郑州450001 郑州大学综合设计研究院有限公司郑州450002

为了研究立筒仓卸料过程中的侧压力及数值模拟技术,设计了有机玻璃筒仓模型进行试验研究,运用ABAQUS有限元软件中的自适应网格划分技术模拟了筒仓的动态卸料过程。结果表明,筒仓动态侧压力试验值大于静态侧压力,但各测点超压系数不同,... 详细信息

为了研究立筒仓卸料过程中的侧压力及数值模拟技术,设计了有机玻璃筒仓模型进行试验研究,运用ABAQUS有限元软件中的自适应网格划分技术模拟了筒仓的动态卸料过程。结果表明,筒仓动态侧压力试验值大于静态侧压力,但各测点超压系数不同,在邻近漏斗附近超压系数最大为1.78,其次为仓壁中上部2个测点超压系数达到了1.73和1.61,其他位置超压系数在1.45以内;侧压力模拟值与计算值吻合度较好,静态侧压力两者相对误差绝对值在0.43%~9.92%之间,动态侧压力两者相对误差绝对值在1.14%~9.65%之间,验证了数值模拟技术的可行性;静态和动态侧压力的数值模拟曲线、公式计算曲线、试验曲线或试验拟合曲线都表明,随着测点距筒仓底部高度的增加,侧压力呈下降趋势,即侧压力下大上小,而且静态侧压力模拟曲线与试验曲线变化规律一致,相对误差绝对值在1.83%~9.97%之间;由于试验时压力传感器精度、标定试验误差和试验次数等随机因素的影响,动态侧压力试验曲线不很规则,数值模拟曲线相对平滑,但动态侧压力试验值的拟合曲线与数值模拟曲线变化趋势基本相同,相对误差绝对值在0.28%~9.93%之间。通过观察漏斗附近Mises应力分布图发现,物料卸出前,应力较大点发生在紧邻漏斗附近的仓壁处,卸料开始后,应力较大点即转向漏斗壁中部某范围,而且随着卸料时间的延长,此应力较大点的范围有所增大。

关键词：筒仓模型有限元分析侧压力试验动态卸料模拟

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筒仓耗能减震结构体系振动台试验研究

西安交通大学学报 2003年第11期37卷 1198-1201页

作者：马建勋魏锋苏清波西安交通大学建筑工程与力学学院西安710049

根据相似理论设计制作了1∶25的有机玻璃筒仓模型,在三向六自由度振动台上先后对模型半仓贮料和满仓贮料进行了有、无耗能减震装置的模拟地震振动台对比试验,并对试验结果进行了分析研究.结果表明:耗能减震装置具有良好的减震效果,筒仓... 详细信息

根据相似理论设计制作了1∶25的有机玻璃筒仓模型,在三向六自由度振动台上先后对模型半仓贮料和满仓贮料进行了有、无耗能减震装置的模拟地震振动台对比试验,并对试验结果进行了分析研究.结果表明:耗能减震装置具有良好的减震效果,筒仓结构在加装耗能减震装置后,在共振时的仓顶动力放大系数有明显的降低,平均降低幅度达20%以上;贮料的减震作用随着激励的增强而提高,筒仓结构表现出明显的质量非线性和阻尼非线性.

关键词：筒仓振动台模型耗能减震装置

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热贮料作用下浅圆筒仓温度效应研究

工程力学 2017年第10期34卷 98-105页

作者：马越杨应华西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为了研究热贮料对筒仓位移及内力的影响并方便设计时计算由热贮料产生的温度效应,本文推导了热贮料作用下仓壁位移和内力的计算公式,并通过数值模拟验证了公式的准确性。利用所推导公式分析了竖向温差对钢筒仓和内外、竖向温差对混凝土... 详细信息

为了研究热贮料对筒仓位移及内力的影响并方便设计时计算由热贮料产生的温度效应,本文推导了热贮料作用下仓壁位移和内力的计算公式,并通过数值模拟验证了公式的准确性。利用所推导公式分析了竖向温差对钢筒仓和内外、竖向温差对混凝土筒仓的影响。结果表明竖向温差使钢筒仓在冷热贮料交界面附近的仓壁出现较大的径向位移差;并导致温度应力显著增大;该温度应力随着径厚比的减小而增大。内外温差使混凝土筒仓上端产生较大的周向拉力;竖向温差也使筒仓中部的周向力增大;且径厚比对周向力的影响与钢筒仓相似。

关键词：筒仓热贮料温度应力理论解参数分析

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锥形改流体下部孔径对筒仓卸料流态的影响

农业工程学报 2016年第19期32卷 82-87页

作者：谭援强肖湘武郑军辉姜胜强高伟湘潭大学机械工程学院湘潭411105 华侨大学制造工程研究院厦门361021

为了获取锥形改流体(cone-in-cone)下部孔径对筒仓内卸料流态和仓壁压力的影响,实现中心流筒仓内物料流态从中心流到整体流的转变,改善筒仓内物料流动环境,建立模型,用试验验证模型是正确的,该文采用离散元法对三维筒仓中ABS球卸料过程... 详细信息

为了获取锥形改流体(cone-in-cone)下部孔径对筒仓内卸料流态和仓壁压力的影响,实现中心流筒仓内物料流态从中心流到整体流的转变,改善筒仓内物料流动环境,建立模型,用试验验证模型是正确的,该文采用离散元法对三维筒仓中ABS球卸料过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明:筒仓卸料口尺寸不变时,减小锥形改流体下部孔径,整体流系数增大,筒仓内物料流态能够从中心流转变为整体流,筒仓壁峰值压力减小且峰值压力位置上移。改流体倾角为120°、135°时,当锥形改流体距筒仓锥形壁面的距离与锥形改流体下部孔径的比值大于等于1时,能实现从中心流到整体流的转变。该研究基于数值模拟结果提出了锥形改流体的设计标准,可为工程上确定改流体结构、位置参数提供参考。

关键词：筒仓模型计算机仿真离散元改流体卸料流态

平底筒仓中心卸料流态演化过程及仓壁压力波动性

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农业工程学报 2023年第15期39卷 15-24页

作者：刘克瑾姚辉江袁铮河南工业大学土木工程学院郑州450001

卸料时的仓壁压力是筒仓结构设计的关键,仓内物料的流动状态(流态)是影响卸料压力分布的关键。为了探究物料流态的演化过程和发生机理以及由此引发的仓壁压力分布情况,该研究采用自主设计的半圆柱形有机玻璃筒仓模型进行筒仓中心卸料试... 详细信息

卸料时的仓壁压力是筒仓结构设计的关键,仓内物料的流动状态(流态)是影响卸料压力分布的关键。为了探究物料流态的演化过程和发生机理以及由此引发的仓壁压力分布情况,该研究采用自主设计的半圆柱形有机玻璃筒仓模型进行筒仓中心卸料试验和离散元(discrete element method,DEM)模拟分析。筒仓壁嵌入定制压力计,贮料为平均粒径3.5 mm的陶球,在测量仓壁压力分布的同时实时观测贮料内部和外部的流动过程。通过标定颗粒追踪贮料运动轨迹。通过PFC2D建立离散元数值模型,分析卸料过程中贮料的力链网络、速度矢量和孔隙率变化,探讨颗粒的运动机制和颗粒体系的传力方式。基于模型试验和数值模拟结果,根据颗粒物质力学、土力学和散体力学基本原理,从宏观和细观层面分析流态的演化过程和发生机理以及仓壁压力波动性规律,明确仓壁压力和流态的关系。结果表明:卸料瞬间(卸料率0~1%),强力链断裂导致孔隙率增大(由卸料前的0.15043~0.20030增至卸料瞬间的0.15136~0.23223),各测点仓壁压力骤增,P2测点(深度0.4 m)的增幅最大,达到1.94;卸料时贮料流态的演化过程为:整体流—漏斗流—混合流(漏斗流与管状流共存)—管状流,并以漏斗流和管状流为主,整体流阶段的仓壁压力波动性最大(0.2、0.4和0.6 m深度处的仓壁压力骤增至峰值1.65、3.63和4.05 kPa),颗粒流动呈现非线性;在贮料表面下降至高径比为1.04的位置,管状流开始出现,卸料时管状流道的直径逐渐减小(由270 mm减小至50 mm);贮料区域可划分为流动区、(准)静止区以及边界区,这些区域随着物料流出不断发展变化,流动区和静止区的交界位于距仓底0.329 m(约1/3高度)处。研究结果可为散体物料流态和筒仓散体物料压力分析提供参考。

关键词：粮食流态筒仓中心卸料仓壁压力力链网络

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筒仓装卸料时力场及流场的离散单元法模拟

农业工程学报 2000年第4期16卷 15-19页

作者：俞良群邢纪波烟台大学

利用离散单元法研究了筒仓装卸料过程中的力场和速度场 ,以期揭示宏观力学行为的内在机理。首先介绍了离散单元法的基本原理 ,然后用物理模型实验测试和模拟了筒仓壁法向压力及物料流动过程 ,最后用离散单元法研究了筒仓内部压力和物料... 详细信息

利用离散单元法研究了筒仓装卸料过程中的力场和速度场 ,以期揭示宏观力学行为的内在机理。首先介绍了离散单元法的基本原理 ,然后用物理模型实验测试和模拟了筒仓壁法向压力及物料流动过程 ,最后用离散单元法研究了筒仓内部压力和物料颗粒速度场 ,并探讨了颗粒密度和物料密实度的影响。与物理实验结果对比表明。

关键词：筒仓离散单元法模拟动态压力场速度场

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大直径混凝土筒仓温度应力研究

工程力学 2011年第7期28卷 91-97页

作者：孙巍巍孟少平栾文彬南京理工大学土木工程系南京210094 东南大学RC/PC结构教育部重点实验室南京210096 江苏新筑预应力工程有限公司南京210017

根据圆柱壳有矩理论,推导了大直径筒仓在贮料荷载和温度作用(中面温差、内外温差)下仓壁的内力计算公式。公式表明中面温差作用对仓壁的影响只限于固定端附近且衰减迅速,对仓壁的配筋设计影响可以忽略。内外温差对仓壁配筋设计影响较大... 详细信息

根据圆柱壳有矩理论,推导了大直径筒仓在贮料荷载和温度作用(中面温差、内外温差)下仓壁的内力计算公式。公式表明中面温差作用对仓壁的影响只限于固定端附近且衰减迅速,对仓壁的配筋设计影响可以忽略。内外温差对仓壁配筋设计影响较大,起控制作用的环向弯矩可按等效环向力考虑。参数分析结果表明温度作用与内外温差、弹性模量、仓壁厚度等参数呈线性变化规律,且温度作用与贮料荷载作用下最大环向力比值随大直径筒仓直径的增加呈下降趋势。

关键词：筒仓温度应力大直径温差参数分析

粮食筒仓储粮和卸粮状态下的仓壁侧压力试验研究

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农业工程学报 2020年第7期36卷 292-299页

作者：王振清李莹刘海燕孟伟新徐向楠刘旭河南工业大学土木工程学院郑州450001

为了研究粮食筒仓在储粮状态下的仓壁静态侧压力及中心卸粮状态下的仓壁动态侧压力,该研究利用仓身直径400 mm、仓壁高度700 mm的模型筒仓,以小麦为储料,分别进行了100%、80%和50%仓容3种状态下的静态储粮及中心卸粮的侧压力测试试验,... 详细信息

为了研究粮食筒仓在储粮状态下的仓壁静态侧压力及中心卸粮状态下的仓壁动态侧压力,该研究利用仓身直径400 mm、仓壁高度700 mm的模型筒仓,以小麦为储料,分别进行了100%、80%和50%仓容3种状态下的静态储粮及中心卸粮的侧压力测试试验,并将仓壁压力实测结果与中国、欧洲和美国相关规范的计算值进行对比。试验结果表明:100%、80%和50%仓容时,仓壁静态侧压力实测值与中国规范计算值的偏差率最小,与美国规范计算值的偏差率最大,其中,距储粮顶面600(100%仓容状态)、160(80%仓容状态)和250 mm(50%仓容状态)处的仓壁静态侧压力实测值超过中国规范的计算值,经过修正后,仓壁静态侧压力实测值均小于规范的计算值;仓壁静态侧压力实测值均小于欧洲和美国规范;在相同高径比时,储粮仓容越小,仓壁静态侧压力实测值与各国规范静态侧压力计算值偏差率越大。与中国规范相比,欧洲和美国规范更偏于安全。仓壁动态侧压力试验结果表明:对于相同高径比的筒仓,中心卸粮情况下,在小麦顶面处于整体流动状态时,不同初始仓容卸粮至同一高度时,同一测点的动态侧压力不同,100%仓容卸粮至50%仓容时C1测点(距仓壁下边缘100 cm处)的动态侧压力为3.376 kPa,80%仓容卸粮至50%仓容时C1测点的动态侧压力为1.528 kPa;小麦由整体流动变为管状流动的过程中均出现超压现象,100%、80%和50%仓容的最大超压系数分别为2.76、2.90和2.68;100%、80%和50%仓容出现管状流动状态的高度位置逐渐下降,说明管状流动的出现位置与初始的储粮仓容相关,初始仓容越小,粮食上表面出现管状流动的位置越低;相同卸粮口卸粮时,出粮高度随时间的变化曲线斜率均约为16.1,即卸粮速率一致;下部测点出现动态侧压力峰值的时间滞后于上部测点。试验结果可为筒仓规范的编制修订提供依据,为粮食筒仓设计提供参考。

关键词：筒仓模型试验动态侧压力静态侧压力中心卸粮小麦

平底筒仓Janssen公式中储料特征高度的测定及其变化规律

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农业工程学报 2020年第15期36卷 307-316页

作者：陈家豪陈桂香刘文磊葛蒙蒙谭晗洋河南工业大学土木工程学院郑州450001 河南省粮油仓储建筑与安全重点实验室郑州450001

筒仓储料的特征高度是Janssen公式中影响筒仓储料压力计算准确性的重要参数,为了进一步缩小筒仓储料压力的理论值与真实值之间的偏差,该研究对筒仓储料的特征高度进行试验研究。该研究利用筒仓储料压力综合试验装置,对小麦储料堆的底部... 详细信息

筒仓储料的特征高度是Janssen公式中影响筒仓储料压力计算准确性的重要参数,为了进一步缩小筒仓储料压力的理论值与真实值之间的偏差,该研究对筒仓储料的特征高度进行试验研究。该研究利用筒仓储料压力综合试验装置,对小麦储料堆的底部竖向压力和仓壁总摩擦力进行测量,并根据储料堆的底部竖向压力和仓壁总摩擦力与特征高度之间的关系计算得到特征高度的值。研究了整个储料堆的特征高度与储料填充高度的关系,探讨了储料堆内部的特征高度与填充高度的关系以及储料堆内部的特征高度的分布规律。得到如下结论:1)筒仓储料堆的特征高度的试验值大于Janssen理论值。2)储料堆的底部竖向压力的测试值大于Janssen理论值,筒仓仓壁总摩擦力的测试值小于Janssen理论值。3)对于筒仓整个储料堆的特征高度λ,当高径比H/D筒仓储料压力的精确计算。

关键词：筒仓压力特征高度储料摩擦系数侧压力系数