资源描述：
《4筒仓侧压力的离散元数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第2期河南工业大学学报(自然科学版)Vol.27,No.22006年4月JournalofHenanUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Apr.2006文章编号:16732383(2006)02001003筒仓侧压力的离散元数值模拟肖昭然,王 军,何迎春(河南工业大学土木建筑学院,河南郑州450052)摘要:采用离散单元法(DEM)建立了一种筒仓缩尺模型,该缩尺模型能够提供计算原型筒仓所需的重力场.并模拟了该筒仓缩尺模型的静态侧压力,得到模型筒仓的静态侧压力与原型筒仓的Janssen公
2、式计算值相符合的结论,并通过对该模型筒仓卸料过程的模拟分析,得到了筒仓动态侧压力变化趋势和超压系数的范围.关键词:筒仓缩尺模型;PFC;静态侧压力;动态侧压力中图分类号:TU24912 文献标识码:A 筒仓是用来贮存散体物料的,并在需要时按种,不仅具有了上述离散单元法的优点,而且已经[5]规定的流量向外进行卸料,它已经被广泛地应用被证实可以用于模拟筒仓的受力问题.但是由到煤炭、粮食、冶金、水电和建材等部门,所以筒仓于原型筒仓内的颗粒数量巨大,用颗粒流来模拟的受力,特别是筒仓卸料所产生的动压力的问题,原型筒仓内的实际数量的颗粒因计算机容量的
3、限一直受到了各国学者的广泛关注.在理论分析方制难以实现,因此本文建立一种筒仓缩尺模型,即面,很多学者进行了大量的研究并得到了一些基通过对筒仓几何尺寸的缩小来实现散体数量的减[1]本一致的理论和公式,如著名的Janssen公式和小,但是这样就会导致筒仓内的重力场减小,进而[2]Jenike理论.但是这些理论分析大多数是建立导致模型筒仓的模拟结果不能反映原型筒仓的实在把筒仓内的散体物料考虑成连续体,并采用塑际受力状态,可是本文通过增大模型筒仓内散体性极限平衡理论推导而来的,而没有考虑散体的的重力密度来增大其重力场,这样就克服了模型介质力学特性,所以它
4、们并不能反映筒仓的实际筒仓内重力场不足的缺点,并对该筒仓缩尺模型受力机制.进行了静态、动态侧压力的模拟分析.离散单元法是由Cundall提出的分析散体行[3]为的数值方法,它把散体物料看成有限个刚性1 模型的建立元素的集合,并使各个刚性元素满足运动方程,用时步迭代的方法求解各刚性元素的运动方程,继1.1 原型筒仓尺寸与贮料物理特性而求得散体的整体运动形态.离散单元方法允许 原型筒仓的尺寸为:筒仓仓壁高为24m,筒单元间的相对运动,单元间不一定要满足位移连仓内径为12m,漏斗壁与水平面的夹角为5613°.续和变形协调条件,它适合求解大位移和非线性
5、筒仓内装满玉米,玉米的物理特性参数为:重力密的问题.所以用离散单元法来模拟分析筒仓的受3度为718kN/m,内摩擦角28°,与仓壁的摩擦系数力问题,不仅可以考虑散体的介质力学特性,而且为0142,粒径大小01004～01006m.可以考虑散体颗粒的流动特性对筒仓侧压力的影112 模型筒仓的建立响. 把原型筒仓的几何尺寸缩小为原来的1/40,[4]PFC(颗粒流程序)作为离散单元法的一即模型筒仓的几何尺寸为:仓壁高为016m,筒仓内径为013m,漏斗壁与水平面的夹角为5613°,如图1所示.PFC中提供一种墙,该墙即可以模拟收稿日期:200511
6、10筒仓仓壁,又可以作为压力传感器来量测筒仓仓作者简介:肖昭然(1958),男,山东烟台人,教授,博士,研究方向为岩土工程和筒仓颗粒流数值模拟1壁在该墙位置处的侧压力值.本模型中共设置了12片压力传感器,分别为3号墙、5号墙、7号墙、9第2期肖昭然等:筒仓侧压力的离散元数值模拟11号墙、11号墙、13号墙、15号墙、17号墙、19号墙、Janssen公式计算值的比较结果如图2所示.21号墙、23号墙、25号墙,如图1所示. 由图2可以看出:(1)筒仓缩尺模型所模拟的筒仓静态侧压力图1 模型筒仓值与原型筒仓的Janssen公式值较为吻合,这说明使
7、用颗粒流程序所建立的筒仓缩尺模型是可以反 模型筒仓内散体颗粒的生成采用分层法,即映原型筒仓的实际受力情况的,并且模型参数的分层生成散体颗粒至装满仓,散体颗粒上部为平选取是合适的.顶.为了使模型筒仓达到原型筒仓所需的重力场,(2)在仓壁与漏斗的交接处,模拟的静态侧压本文通过增大散体颗粒的重力密度来实现.由相力值比Janssen值小,这说明漏斗对仓壁侧压力是似原理可知,模型筒仓几何尺寸缩小为原来的1/有影响的.40,那么散体颗粒的重力密度就要增大40倍,才212 筒仓动态侧压力的模拟结果能使模型筒仓和原型筒仓相应位置处的应力状态 通过删除模型筒仓
8、的漏斗底部(即墙1)对上达到相同,PFC中有关于颗粒重力密度的设置,述该模型筒仓进行卸料分析,以观测筒仓侧压力所以这一问题能得到解决.模
