散体物料压力理论.ppt

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1、12-1历史背景M.S.Ketchum总结了了几个早期在欧美国家进行的实验，同时也包括他自己的几项实验。这些实验包括实验和真实的粮仓模型，但所使用的压力测试设备的灵敏度都不十分精确。在大多数情况下，这些实验都没能检测出物料在流动过程中的压力变化（高于静态值）。因此，不论是通过Janssen还是Airy方法得到的实验结果与实际中筒仓散体物料的压力值相近的结论都是不正确的。然而，尽管其中的一些实验考虑了漏斗位置的变化对于筒仓侧壁压力值的影响，但在设计中却没有针对这一影响提出解决方案。从1940年开始，伴随着测量技术的显著进步，世界上许多国家又进行了很多精确度较高的研究

2、。这些实验运用了先进的分析方法，让人们对于筒仓散体物料在运动中的特性有了更好的理解。同时，这些新的实验也揭示了Janssen和Airy的方法并不十分准确，甚至对于静态的物料也不太实用。另外，卸料过程中的侧压力也比用他们的方法得到的结果大很多。本章，作者大致按照时间顺序总结介绍了以下几项实验。12-2Tachtamishev的实验S.G.Tachtamishev因第一个运用全尺寸工业筒仓进行精确实验而成名。他揭示了在卸料过程中物料的流动类型和他们对侧压力的影响。在1938到1939年之间，S.G.Tachtamishev在Baku(USSR)进行了一系列关于散体物料

3、的实验，他指出，在卸料过程中，筒壁的侧压力是运用Janssen方法得到结果的2到3倍。1941年，他运用混凝土筒仓又进行了砂子和小麦的卸料实验。结果表明，在卸料过程中，物料为砂子的筒壁侧压力值为静态侧压力的1.65倍，小麦的也达到了1.35倍。通过观察，他把流动分为两种基本类型。一种叫做nondynami流动（图12-1a），这种流动中，卸料口的上方形成了一个中心柱，它一直延伸到物料的顶部，物料主要沿着这个“柱子”向下流动，而周围的物料保持不动。现在这种流动被称为漏斗或者岩心流动。第二种被称为dynami流动（图12-1b），特点是筒仓内整体物料的移动。他指出，这

4、种流动不会发生除非当仓内大部分已经空的时候。这种流动先于第一种流动模型形成。然而，过了一段时间之后，整体流动就会发生，并且仓壁物料的流动要比中心处物料的流动慢。S.G.Tachtamishev发现，第二种流动产生的侧压力要比第一种流动产生的侧压力大得多。因为第二种流动很像液体的流动，他指出，物料和仓壁之间的摩擦系数要比第一种流动中的摩擦系数小（和大侧压力相对应）。现在，这种流动被认为是主要的流动形式。12-3Marel和AnderReimbert(法国)的实验通过理论和实验研究，Marel和AnderReimbert提出了很多可供在筒仓中计算侧压力的方法（他们计算

5、动态和静态条件下的散体物料压力方法在本书的第二章中已经介绍）。在1941年到1943年，Reimbert进行了deep-bin模型实验。试验中采用了粘贴应变片。模型有不同的类型，尺寸和高度。他进行这个实验是在人们形成这样一种观点—加强型混凝土仓（小麦仓）不能满足要求—之后。竖向垂直裂缝在混凝土仓的上部壁上出现并一直延伸到卸料口处。他们得出的结论是，裂缝产生的原因是“静力学作用”，在卸料过程中该侧压力达到最大，然而，最初粮仓的设计设并未考虑该因素。然而，仓壁上部出现裂缝显得不可思议，因为尽管上部应力比设计应力较大，裂缝也不应该出现。这些仓是根据Janssen的理论设

6、计的。验证为了该理论，Reimbert建立了圆形料仓模型，它有两个半环状管片组成。他们依靠足以承受侧压力的背带来平衡载荷，该侧压力是通过Janssen公式计算得到的。在达到物料设计高度允许值以前背带就打开了。这就表明，通过Janssen理论计算的侧压力小于实际值，他的计算结果只在静态中适用。和Janssen的理论不同，我们猜测：1、比值κ,侧压力和垂直压力的比值不是固定的，是随着散料的高度和仓的形式而改变的。2、在矩形筒仓中，在同一高度，长边和短边处的平均侧压力是不相等的。3、在液压半径和深度相等的多边形和环形仓中，平均压力也是不相同的，其大小与仓的形式有关。19

7、43年在巴黎，Marel和AnderReimbert公布了上述发现，并提出了决定动态物料压力大小的新理论。从1953年后期到1954年，在Reimbert的指导下，由LaboratoriesduBatimentetTravauxPublics进行了全尺寸的关于小麦存储仓的精确实验。该实验运用电热丝的磁带量具直接测得了仓体的环向应变。该实验采用大的钢制玉米粒，在装料的过程中没有出现问题，但在卸料过程中却突然发生了严重翘曲。为了检查修复的有效性，在装、卸料过程中增加了对仓壁应变的测量。chateau-landon仓实验筒仓的容量为1000公担（100t），底为4.1m

8、*4.1m