| 基于离散元模拟筒仓贮料卸料成拱过程及筒仓壁压力分布 |
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| 引用本文： | 刘克瑾,肖昭然,王世豪.基于离散元模拟筒仓贮料卸料成拱过程及筒仓壁压力分布[J].农业工程学报,2018,34(20):277-285. |
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| 作者姓名： | 刘克瑾 肖昭然 王世豪 |
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| 作者单位： | 河南工业大学土木建筑学院,郑州 450001,河南工业大学土木建筑学院,郑州 450001,河南工业大学土木建筑学院,郑州 450001 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（5170081095）;河南工业大学高层次人才基金（31400375） |
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| 摘 要： | 筒仓卸料时贮料作用在仓壁上的卸料压力出现骤然增大以及震荡分布的现象,该文从贮料的散体颗粒性入手,采用离散元法和模型试验法研究贮料在静止储粮状态和卸料过程中的力学行为,从细观颗粒层次探求卸料时贮料内部土拱效应与宏观仓壁卸料压力增大及产生震荡的本质联系。模型为平底立筒仓,高1.0 m,宽0.5 m,卸料口直径0.1 m,数值模型填充20 400个球形单元,模型试验贮料为大豆。首先,通过分析卸料中仓底压力分布的周期性变化规律,证实了卸料口附近拱效应的存在。然后选取结拱起始、结拱完成及拱塌落3个时间点仓内贮料的力链网络、竖向应力、横向应力、主应力方向和速度场分布,分析了卸料时的拱效应及其对仓壁卸料压力分布的影响。研究发现,卸料中,筒仓底部的卸料口附近有拱形成,其跨度为卸料口直径的4.0倍,高度为卸料口直径的2.5倍。随着物料的流出,卸料口附近的颗粒物质遵循"拱形成-拱塌落"的动态规律,并据此提出了筒仓卸料的动态成拱机制。深高比0.35处,动态压力修正系数最大为2.70。在深高比0.85处,结拱完成时的仓壁压力达到峰值3.57 kPa。分析结果表明,拱的形成是仓壁压力增大的根本原因,动态成拱机制则是宏观仓壁压力产生震荡的根本原因,仓壁压力峰值作用点和最大动态压力修正系数作用点并不一致。动态成拱机制以及由此引发的仓壁卸料压力分布规律,可为构建机理研究的筒仓结构安全设计提供参考。
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| 关 键 词： | 应力 数值方法 筒仓 仓壁压力 拱 大豆 颗粒物质 细观研究 |
| 收稿时间： | 2017/12/8 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2018/7/19 0:00:00 |
Development of arching and silo wall pressure distribution in storage and discharging state based on discrete element analysis |
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| Liu Kejin,Xiao Zhaoran and Wang Shihao.Development of arching and silo wall pressure distribution in storage and discharging state based on discrete element analysis[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2018,34(20):277-285. |
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| Authors: | Liu Kejin Xiao Zhaoran and Wang Shihao |
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| Institution: | School of Civil Engineering and Architecture, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China,School of Civil Engineering and Architecture, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China and School of Civil Engineering and Architecture, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | stresses numerical methods silos wall pressure arch soybean granular materials micromechanics |
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