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糧食平房倉(cāng)底部豎向壓力現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及離散元模擬

2022-01-26 06:36曾長(zhǎng)女
關(guān)鍵詞:配位摩擦系數(shù)數(shù)值

曾長(zhǎng)女,李 鑫,范 量,張 斌

河南工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,河南 鄭州 450001

糧食是關(guān)系國(guó)家安全的戰(zhàn)略物資,是人民群眾的基本生活保障。我國(guó)建立了特殊的糧食長(zhǎng)期儲(chǔ)存制度,建設(shè)了大量的糧食儲(chǔ)備倉(cāng)以確保國(guó)家糧食安全,這些糧倉(cāng)中平房倉(cāng)占很大部分[1]。糧食壓力的確定對(duì)于糧食平房倉(cāng)的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義?!都Z食平房倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50320—2014,以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》)中提出,糧食引起的底部豎向壓力分布均勻,僅與糧堆高度和糧食容重相關(guān)。該理論將糧食作為一種理想的連續(xù)性介質(zhì),采用流體壓力理論計(jì)算糧堆豎向壓力,但忽略了糧食顆粒的離散特性[2],因而難以反映真實(shí)的糧堆豎向壓力分布規(guī)律。

目前對(duì)筒倉(cāng)側(cè)壓力的大小和分布研究較多[3-9]。糧食作為一種典型的散粒體介質(zhì),其底部豎向壓力分布與預(yù)測(cè)儲(chǔ)糧數(shù)量、平房倉(cāng)設(shè)計(jì)等都相關(guān)。為了能準(zhǔn)確掌握國(guó)家糧食儲(chǔ)備情況,張德賢等[10]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)建立糧倉(cāng)底部壓力與儲(chǔ)糧數(shù)量之間的關(guān)系,從而對(duì)儲(chǔ)糧數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保國(guó)家儲(chǔ)糧安全。在對(duì)實(shí)倉(cāng)[11-12]和模擬倉(cāng)[13-14]的研究中,提出了糧堆底部豎向壓力呈非均勻分布,大致呈中間大、邊界小的趨勢(shì),其不均勻程度隨糧堆高度增加而增大,糧堆單點(diǎn)底部壓力與糧堆高度之間近似呈線性關(guān)系。但由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具有規(guī)模大、費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、不易重復(fù)進(jìn)行等缺點(diǎn),且現(xiàn)場(chǎng)存在較多不確定因素會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果,導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限,難以得到更多實(shí)用成果。為了彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的不足,部分學(xué)者采用離散元數(shù)值模擬方法研究。PFC(particle flow code)是一種基于離散元思想模擬不連續(xù)物體運(yùn)動(dòng)及相互作用的顆粒離散元法,近年來(lái)被應(yīng)用于研究糧倉(cāng)底部壓力。許啟鏗等[15]、陳家豪等[16]、楊真真等[17]利用 PFC3D軟件對(duì)散糧堆底部壓力進(jìn)行了模擬分析,研究了糧堆豎向壓力、水平壓力等底部壓力的分布規(guī)律。這些研究大多針對(duì)糧堆堆積高度、糧堆內(nèi)部摩擦應(yīng)力等因素對(duì)倉(cāng)底壓力進(jìn)行分析,而且都采用的是圓形顆粒模擬小麥,不符合實(shí)際顆粒形狀;此外,對(duì)倉(cāng)底豎向壓力影響因素的系統(tǒng)研究也較少。因此,作者以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)P蜑樵?,利用PFC3D離散元方法重現(xiàn)小麥顆粒,并將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與模擬現(xiàn)場(chǎng)裝料的數(shù)值模擬結(jié)果作對(duì)比,系統(tǒng)分析影響糧堆底部豎向壓力的內(nèi)因和外因,為糧倉(cāng)底部壓力分布的正確描述提供理論支持。

1 糧食顆粒單元改進(jìn)

2 離散元數(shù)值模擬

2.1 數(shù)值縮尺模型相似比分析

由于實(shí)際模型尺寸大,在數(shù)值建模時(shí),若按1∶ 1進(jìn)行建模會(huì)導(dǎo)致數(shù)值模型生成的顆粒數(shù)量龐大,導(dǎo)致數(shù)值模擬無(wú)法進(jìn)行。因此,利用Zhao等[18]提出相似理論來(lái)反映不同模型尺寸之間的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系,建立縮尺模型可較準(zhǔn)確地表示原始物理模型的力學(xué)行為。

保證建立的原物理模型和縮尺模型的幾何尺寸相似,即兩個(gè)模型的顆粒半徑、模型尺寸、顆粒重疊量等按照等比例進(jìn)行縮放。

式中:Rw和Rs分別為原物理模型和縮尺模型的粒子半徑;Lw和Ls分別為原物理模型和縮尺模型的幾何長(zhǎng)度;uw和us分別為原物理模型和縮尺模型的顆粒重疊量。

建立縮尺模型時(shí),縮尺模型與原物理模型的應(yīng)力、應(yīng)變必須保持一致[19]。應(yīng)力(σ)、應(yīng)變(ε)可表示:

式中: F(u,R)為相鄰顆粒之間所有接觸力的合力;D為顆粒特征長(zhǎng)度,D=2R;A為顆粒特征面積,A=D2。由式(1)可知,可保證縮尺模型與原物理模型中顆粒應(yīng)變相等。在三維中,縮尺模型與原物理模型特征面積比值為λA=λ2,則可知縮尺模型與原物理模型的顆粒間接觸力的合力比值λF=λ2。

式中:F(u,R)w為原物理模型顆粒之間所有接觸力的合力;F(u,R)s為縮尺模型顆粒之間所有接觸力的合力。

在離散元中,顆粒的運(yùn)動(dòng)方程滿(mǎn)足牛頓第二定律[19]。

(4)

在準(zhǔn)靜態(tài)狀態(tài)下,式(4)中的慣性項(xiàng)可以忽略不計(jì)[19],即:

F(u,R)=Q(t)。

(5)

為了保證建立的縮尺模型與原物理模型具有相同的力,則兩個(gè)模型中對(duì)應(yīng)的力必須相等或相差一個(gè)固定倍數(shù)[20]。

式中:t為常數(shù);Q(t)w為原物理模型顆粒外部施加的力;Q(t)s為縮尺模型顆粒外部施加的力。

故在縮尺模型中,若將試驗(yàn)?zāi)P统叽绲缺壤s小λ,則模擬模型顆粒密度應(yīng)該為原試驗(yàn)?zāi)P皖w粒密度的λ-1。

2.2 PFC3D模型建立

2.2.1 工程概況

本試驗(yàn)倉(cāng)是方形平房倉(cāng)實(shí)倉(cāng),倉(cāng)體長(zhǎng)45 m,寬28 m,高12 m。根據(jù)對(duì)稱(chēng)性,選取整個(gè)糧倉(cāng)的1/4作為試驗(yàn)區(qū)域,糧食最終裝滿(mǎn)全倉(cāng)。在試驗(yàn)區(qū)域倉(cāng)底安裝44個(gè)振弦式壓力傳感器和6個(gè)重復(fù)檢測(cè)試點(diǎn)監(jiān)測(cè)糧堆底部豎向壓力[21]。壓力傳感器分為4行,在倉(cāng)壁2距離0.1、9、16 m位置處分別布置間隔為1 m或2 m的3列壓力傳感器,分別標(biāo)注為R3、R2和R1。在倉(cāng)壁1距離7 m位置處布置間隔為1 m或2 m的一行壓力傳感器,標(biāo)注為R4。傳感器布置如圖2所示。在倉(cāng)底安裝振弦式壓力傳感器,讀取穩(wěn)定初始值,然后開(kāi)始裝糧。裝糧時(shí)間為每天8:00至23:00,歷時(shí)5 d完成。裝糧完成后靜置儲(chǔ)存。在試驗(yàn)過(guò)程中,每隔0.5 h讀取并記錄每個(gè)壓力傳感器上的豎向壓力值。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)壓力傳感器的布置

2.2.2 模型細(xì)觀參數(shù)確定

基于上述現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及相似理論,將試驗(yàn)倉(cāng)尺寸縮小10%進(jìn)行數(shù)值建模,即所建模型的長(zhǎng)、寬、高分別為4.5、2.8、1.2 m。為使模型倉(cāng)達(dá)到原型倉(cāng)所需的重力場(chǎng),按上述縮尺模型相似比結(jié)論,可通過(guò)增大散體顆粒的密度來(lái)實(shí)現(xiàn),即模型倉(cāng)中散體顆粒密度為原型倉(cāng)中顆粒密度的10倍,可使模型倉(cāng)和原型倉(cāng)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)一致。

在PFC3D中,顆粒與顆粒、顆粒與墻體相互接觸都會(huì)產(chǎn)生相互作用[22]。顆粒之間的相互作用通過(guò)模擬顆粒間的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn),在每一個(gè)特定接觸上的本構(gòu)模型可以分為線性接觸模型、接觸黏結(jié)模型等。線性接觸模型適用于無(wú)黏性模型,根據(jù)糧食顆粒離散性特點(diǎn),本文中采用線性接觸模型,主要細(xì)觀參數(shù):顆粒法向接觸剛度kn、法向與切向剛度比kratio和摩擦系數(shù)μ。采用參數(shù)標(biāo)定方法確定顆粒試樣的細(xì)觀參數(shù)[23],當(dāng)模擬值與試驗(yàn)值的應(yīng)力-應(yīng)變吻合時(shí),認(rèn)為當(dāng)前選擇的參數(shù)比較合適。表1為PFC3D模型所選用的細(xì)觀參數(shù)。

表1 PFC3D模型細(xì)觀參數(shù)Table 1 Mesoscopic parameters of PFC3D model

2.2.3 儲(chǔ)糧過(guò)程模擬

建模時(shí),倉(cāng)壁和倉(cāng)底采用墻單元表示,糧食顆粒采用顆粒簇clump單元表示。PFC3D提供的測(cè)量球命令作為虛擬傳感器對(duì)底部豎向壓力進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量球半徑為0.15m,測(cè)量球放置位置如圖3a所示,可方便地監(jiān)測(cè)全倉(cāng)的糧食底部豎向壓力。為模擬人工平糧狀態(tài),該模型倉(cāng)內(nèi)散體顆粒的生成采用在模型底部生成顆粒,在重力作用下讓顆粒達(dá)到平衡狀態(tài),再生成下一層顆粒,如此循環(huán)直到達(dá)到預(yù)定填料高度,散體顆粒上部為平頂。本次數(shù)值模擬分4次裝滿(mǎn),每層高度分別為0.20、0.40、0.60、0.75m。先在模型頂部生成半徑為0.020~0.024m的小球顆粒,再利用顆粒簇clump單元進(jìn)行替換,最后設(shè)定重力場(chǎng),運(yùn)行一定時(shí)步后,觀察最大不平衡力,當(dāng)其趨近于零時(shí),顆粒堆積穩(wěn)定密實(shí),開(kāi)始下次裝料,循環(huán)重復(fù)此過(guò)程4次,達(dá)到預(yù)定高度時(shí)停止裝料,結(jié)果如圖3b所示。

圖3 PFC3D建模模型Fig.3 PFC3D modeling model diagram

3 糧食底部豎向壓力影響因素分析

在驗(yàn)證模型的基礎(chǔ)上,改變影響因素,進(jìn)一步分析糧堆底部豎向壓力分布影響因素。所建模型具有對(duì)稱(chēng)性,糧堆豎向壓力分布也具有對(duì)稱(chēng)性,因此取坐標(biāo)軸一半進(jìn)行分析。

3.1 顆粒形狀影響

圖4所示為球形顆粒、橢球顆粒的底部豎向壓力分布。由圖4可知,球形顆粒整體趨勢(shì)與橢球顆粒相近,但橢球顆粒在距倉(cāng)壁最遠(yuǎn)位置處的底部豎向壓力值較大,在靠近倉(cāng)壁位置處底部壓力值較小,而且隨著糧堆高度的增加,距倉(cāng)壁最遠(yuǎn)位置與倉(cāng)壁位置處的底部壓力差值越大。對(duì)比2種顆粒形狀的力鏈數(shù),球形顆粒的力鏈數(shù)為355 547,橢球顆粒的力鏈數(shù)為562 822,這是由于橢球顆粒比球形顆粒更容易發(fā)生自鎖現(xiàn)象[24],使橢球顆粒在內(nèi)部形成能夠有效抵御外界的顆粒鏈,不易受外界影響。

圖4 不同顆粒形狀對(duì)糧堆底部壓力

配位數(shù)為某一顆粒與其他顆粒接觸的顆粒數(shù)量,是表示堆積密實(shí)度的細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)。不同顆粒形狀配位數(shù)變化如圖5所示。由圖5a可知,配位數(shù)在X軸上距倉(cāng)壁距離的增大而增大,與糧堆底部豎向壓力分布相對(duì)應(yīng)。將倉(cāng)底所有測(cè)點(diǎn)處配位數(shù)取平均值,由圖5b可知,隨著堆糧高度的增加,顆粒平均配位數(shù)隨之增加,使糧堆更加密實(shí)。模型達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),球形顆粒配位數(shù)為6.12,Aparicio等[25]從理論上證明了單一粒徑球體準(zhǔn)靜態(tài)下堆積的配位數(shù)為6,與本文模擬值相近;橢球顆粒配位數(shù)為10.36。由此可知,不同顆粒形狀在不同堆糧高度下,其配位數(shù)不同,橢球顆??梢杂行г龃箢w粒的配位數(shù),可以使糧堆在堆積過(guò)程中更加密實(shí),不易發(fā)生波動(dòng)。

圖5 配位數(shù)的變化

3.2 裝料方式影響

為模擬裝料方式的影響,采用2種顆粒生成方式:一種在模型底部一層一層生成顆粒,如此循環(huán)直到達(dá)到預(yù)定填料高度;另一種在模型頂部生成顆粒,在重力作用下讓顆粒下落至倉(cāng)底,待顆粒平衡后,再生成下一層顆粒,如此循環(huán)直到達(dá)到預(yù)定填料高度。2種顆粒生成方式的橢球顆粒在不同糧堆高度下豎向壓力分布曲線如圖6所示。由圖6可知,頂部生成顆粒方式使底部豎向壓力曲線浮動(dòng)較小,底部豎向壓力分布較為均勻;底部生成顆粒方式對(duì)底部豎向壓力分布影響較大,且受倉(cāng)壁摩擦系數(shù)影響較大。

注:底部生成顆粒簡(jiǎn)稱(chēng)底顆粒,頂部生成顆粒簡(jiǎn)稱(chēng)頂顆粒。圖7同。

孔隙率、配位數(shù)隨堆糧高度變化如圖7所示。由圖7可知,孔隙率隨堆糧高度增加而減小,配位數(shù)隨堆糧高度增加而增加。堆糧高度達(dá)到0.75m時(shí)底部生成顆粒的平均孔隙率與平均配位數(shù)分別為0.392、10.360,頂部生成顆粒的平均孔隙率與平均配位數(shù)分別為0.349、11.689。頂部生成顆粒在重力作用下下落至模型倉(cāng)底部,導(dǎo)致糧堆的孔隙率減小、配位數(shù)增大,孔隙率與配位數(shù)變化成反比,與齊陽(yáng)等[26]得到的孔隙率與配位數(shù)變化趨勢(shì)相似??勺C明頂部生成顆粒的生成方式使糧堆更加密集、接觸力分布更均勻,對(duì)糧堆底部豎向壓力影響更小。對(duì)比這2種生成方式的接觸力鏈數(shù),底部生成顆粒的生成填充方式接觸力鏈數(shù)為573 923,而頂部生成顆粒的生成方式接觸力鏈數(shù)為688 852,也可證明頂部生成顆粒的生成方式使糧堆更加密集。因此,顆粒生成方式不同,導(dǎo)致糧堆結(jié)構(gòu)的密實(shí)狀態(tài)不同,會(huì)影響糧堆底部豎向壓力的分布。

圖7 孔隙率、配位數(shù)隨堆糧高度變化

3.3 倉(cāng)壁摩擦系數(shù)影響

考慮倉(cāng)壁摩擦系數(shù)為0.0、0.2和0.4對(duì)糧堆底部豎向壓力影響,不同倉(cāng)壁摩擦系數(shù)糧堆底部豎向壓力分布如圖8所示。由圖8可知,倉(cāng)壁摩擦系數(shù)為0.0的底部豎向壓力曲線波動(dòng)較大,呈多個(gè)波峰和多個(gè)波谷狀態(tài);倉(cāng)壁摩擦系數(shù)為0.4的底部豎向壓力隨著距倉(cāng)壁距離的增加呈增加趨勢(shì)。由于不同摩擦系數(shù)倉(cāng)壁對(duì)顆粒的摩擦作用,導(dǎo)致不同倉(cāng)壁對(duì)糧堆底部豎向壓力的影響不同。

圖8 不同倉(cāng)壁摩擦系數(shù)糧堆底部豎向壓力分布

X向?qū)ΨQ(chēng)軸中心位置、倉(cāng)壁位置處底部豎向壓力在不同倉(cāng)壁摩擦系數(shù)作用下隨堆糧高度變化曲線如圖9所示。由圖9可知,在模型中心位置處,隨著倉(cāng)壁摩擦系數(shù)增大,中心底部豎向壓力值增大;在倉(cāng)壁位置處,隨著倉(cāng)壁摩擦系數(shù)越大,邊界底部豎向壓力值越小。由此表明,倉(cāng)壁摩擦系數(shù)對(duì)邊界底部壓力的分布影響顯著,對(duì)中心位置處的底部壓力影響較小,底部壓力分布與倉(cāng)壁摩擦系數(shù)、距離倉(cāng)壁距離有關(guān),與文獻(xiàn)[16]的結(jié)論相似。

圖9 X向?qū)ΨQ(chēng)軸中心位置、倉(cāng)壁位置底部壓力隨堆糧高度變化

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果

結(jié)合上述糧堆底部豎向壓力的影響因素分析,在倉(cāng)壁摩擦系數(shù)為0.4的模型倉(cāng)頂部生成橢球顆粒,在重力作用下下落至模型倉(cāng)底部,并將數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比如圖10所示。模擬采用的測(cè)量球半徑較大,并非與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)布置的傳感器位置一一對(duì)應(yīng),因此會(huì)產(chǎn)生偏差。利用《規(guī)范》中糧堆豎向壓力公式pvk=γh( γ 為糧食容重,kN/m3;h為堆糧高度,m)計(jì)算最大糧堆高度下底部豎向壓力值作為理論值,由圖10可知,《規(guī)范》獲得的理論值均比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試值和數(shù)值模擬值大。隨著距垂直倉(cāng)壁距離的增加,數(shù)值模擬與試驗(yàn)監(jiān)測(cè)的糧堆底部豎向壓力均先逐漸增加,之后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。就整體趨勢(shì)而言,數(shù)值模擬的底部豎向壓力值與試驗(yàn)值具有相同的變化趨勢(shì),可利用本文建立的模型進(jìn)行糧堆底部豎向壓力變化趨勢(shì)研究。

圖10 數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比分析

為了定量地表述倉(cāng)底糧食豎向壓力分布規(guī)律,采用壓力分布系數(shù)表述不同位置處糧堆底部豎向壓力。定義壓力分布系數(shù)λV為各測(cè)點(diǎn)位置糧堆底部豎向壓力(V)與對(duì)應(yīng)列中最大的糧堆底部豎向壓力值(Vmax)之比。

由圖11可知,壓力分布系數(shù)λV隨距離垂直對(duì)應(yīng)倉(cāng)壁距離的增加而增加,在垂直對(duì)應(yīng)倉(cāng)壁0~4m范圍內(nèi)壓力分布系數(shù)增長(zhǎng)較快。在對(duì)應(yīng)倉(cāng)壁大于8m后,兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間壓力分布系數(shù)大部分在0.9~1.0之間,增長(zhǎng)幅度較小,因此該位置處倉(cāng)壁對(duì)糧堆底部豎向壓力影響較小。需要說(shuō)明的是,本現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中靠近中部3個(gè)點(diǎn)有異常,主要是受中間柱等因素的影響。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)底部糧食豎向壓力分布系數(shù)

將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)R3、R2、R1和R4列的數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)[16]數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比,如圖12所示。壓力分布系數(shù)λV隨著距離相應(yīng)壁面距離的增加而逐漸增大,隨后又緩慢下降逐漸趨于穩(wěn)定。距倉(cāng)壁0~5m范圍內(nèi),壓力分布系數(shù)增長(zhǎng)較快,與文獻(xiàn)[16]增長(zhǎng)趨勢(shì)相同;距倉(cāng)壁8m左右,增長(zhǎng)幅度較小,逐步趨于穩(wěn)定,與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)論相似。

圖12 數(shù)值模擬底部糧食豎向壓力分布系數(shù)

由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)可知,距倉(cāng)壁距離對(duì)倉(cāng)底糧食壓力分布影響較大,根據(jù)上述分析,糧倉(cāng)與糧食之間摩擦系數(shù)、裝料方式、顆粒形狀等都會(huì)對(duì)糧堆底部豎向壓力產(chǎn)生影響,顯然裝料方式、倉(cāng)壁摩擦系數(shù)影響更大,尤其是倉(cāng)壁摩擦系數(shù)的影響獲得了眾多學(xué)者的關(guān)注。由本文的試驗(yàn)可得,在試驗(yàn)范圍內(nèi),距倉(cāng)壁距離大于8m后,墻體對(duì)糧食底部豎向壓力的影響就很小了。整體而言,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果比數(shù)值模擬結(jié)果大,且這兩者結(jié)果均小于《規(guī)范》推薦的理論值,有必要積累更多的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),對(duì)現(xiàn)有規(guī)范相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

5 結(jié)論

以現(xiàn)場(chǎng)平房倉(cāng)裝料試驗(yàn)為基礎(chǔ),利用PFC3D軟件對(duì)平房倉(cāng)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了顆粒形狀、倉(cāng)壁摩擦系數(shù)和裝料方式對(duì)糧堆底部豎向壓力分布的影響。

離散元軟件PFC3D建立的橢球顆粒能更好地模擬小麥在填料過(guò)程中糧堆底部豎向壓力變化趨勢(shì)。球形顆粒配位數(shù)為6.12,橢球顆粒配位數(shù)為10.36,橢球顆粒更容易發(fā)生自鎖現(xiàn)象。顆粒不同的生成方式會(huì)影響糧堆結(jié)構(gòu)的密實(shí)狀態(tài),從而影響糧堆底部豎向壓力的分布。頂部生成顆粒方式會(huì)導(dǎo)致糧堆孔隙率小、配位數(shù)大,使得糧堆更加密集。

糧堆底部豎向壓力分布與倉(cāng)壁摩擦系數(shù)以及距離倉(cāng)壁距離有關(guān)。不同倉(cāng)壁摩擦系數(shù)對(duì)倉(cāng)底豎向壓力分布影響不同,倉(cāng)壁摩擦系數(shù)越大,對(duì)邊界底部壓力的分布影響越顯著,對(duì)中心位置處的底部壓力影響越小。

壓力分布系數(shù)能很好地表示不同位置處糧堆底部豎向壓力的分布情況。壓力分布系數(shù)在倉(cāng)壁處較小,隨距倉(cāng)壁距離的增加而逐漸增大?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)均表明在距倉(cāng)壁距離小于5m的范圍內(nèi),壓力分布系數(shù)增長(zhǎng)較快,到達(dá)8m后壓力分布系數(shù)趨于穩(wěn)定。

本文獲得的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值分析結(jié)果,將為今后規(guī)范修訂倉(cāng)底壓力提供可靠的理論依據(jù)。

致謝:感謝云南省糧油工業(yè)有限公司為試驗(yàn)提供幫助。

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