多点廊道卸料下浅圆仓仓壁及廊道受力试验研究

摘要

筒仓是一种储存散体物料的特种结构，其广泛应用于工业和农业领域当中，承担储存和吞吐物料的作用，贮料是仓壁及其他内部结构的主要荷载来源，在装卸料过程当中产生荷载较大且动态效应明显，因此对于筒仓结构的强度和稳定性要求较高。浅圆仓是一种直径大、高径比小于1.5和采用廊道结构进行卸料的筒仓，目前关于浅圆仓内廊道的影响以及廊道自身的受力研究非常少，因此采用了缩尺试验和离散元模拟相结合的方法分析大直径浅圆仓在廊道卸料状态下的结构受力规律。 (1)根据某水泥厂的水泥熟料库（大直径浅圆仓）制作了仓壁及廊道结构模型，通过排布在模型之上的传感器获取了仓壁及廊道结构在静载状态和卸料状态下的压力分布情况。分析得出，有廊道和没有廊道的筒仓在采用相同卸料方式时，廊道高度以下部分的贮料基本不动，廊道高度以上的贮料流态与无廊道筒仓基本一致。在满仓静载状态下，由于廊道的存在，廊道高度以下仓壁的侧压力值会减小，其试验值大致为规范公式值的0.8倍，同时廊道自身的顶面和侧壁所受到的压力值分别是理论值的0.96倍和0.8倍。 (2)缩尺试验采用了不同卸料工况，分别分析研究了卸料口的偏心率、卸料速度、筒仓高径比和廊道布置形式等因素对于仓壁及廊道结构受力的影响，其中单孔偏心卸料时仓壁、廊道顶面和廊道侧壁的最大超压系数分别达到了1.2、1.35和1.35，条带偏心卸料时仓壁最大超压系数达到了2.6，廊道侧壁和顶部最大超压系数分别达到了1.8和1.35，条带式卸料会加剧超压的幅度，因此实际工程当中不建议使用。 (3)筒仓的贮料状态多为散状颗粒，比较适合使用离散单元分析法，利用离散元分析软件EDEM建立了缩尺筒仓和足尺筒仓模型，模拟了筒仓的装卸料全过程，跟踪观察了颗粒的流动路径，最后总结了仓壁和廊道结构的超压分布规律。结果表明，数值模拟的卸料过程与试验吻合，满仓静载下结构受力也与试验值基本吻合，证明了采用离散单元分析法是合理有效的，在单孔偏心卸料时，仓壁最大超压系数接近3.5，廊道顶部和侧壁最大超压系数分别达到了2.5和4.5。 结合缩尺试验以及EDEM的模拟结果，得到了仓壁和廊道在各种卸料工况下的受力情况，为今后的筒仓设计和研究提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1引言

1．2研究背景及意义

1．3国内外研究现状

1．3．1理论研究

1．3．2试验研究

1．3．3数值模拟研究

1．4本文研究内容

2 多点廊道卸料下浅圆仓缩尺试验研究

2．1试验背景

2．2试验准备

2．2．1缩尺模型

2．2．2测试设备

2．2．3贮料

2．2．4满仓静态侧压力测试

2．2．5试验方案

2．3单孔卸料试验

2．3．1中心孔卸料(eh／d=0)

2．3．2偏心单孔卸料(eh／d=0．1)

2．3．3偏心单孔卸料(eh／d=0．2)

2．3．4偏心单孔卸料(eh／d=0．3)

2．3．5偏心单孔卸料(eh／d=0．4)

2．4条带卸料试验

2．4．1主廊道条带卸料(eh／d=0)

2．4．2次廊道条带卸料(eh／d=0．1)

2．4．3次廊道条带卸料(eh／d=0．2)

2．4．4次廊道条带卸料(eh／d=0．3)

2．5本章小节

3多点廊道卸料下浅圆仓仓壁及廊道压力分析

3．1有无廊道时仓壁侧压力对比

3．1．1满仓静止状态

3．1．2卸料状态

3．2不同偏心率的对比

3．2．1单孔卸料

3．2．2条带卸料

3．3不同卸料速度的对比

3．3．1仓壁侧压力分析

3．3．2廊道压力分析

3．4不同高径比筒仓卸料的对比

3．4．1仓壁侧压力分析

3．4．2廊道压力分析

3．5交叉式廊道筒仓卸料分析

3．5．1单孔卸料

3．5．2条带卸料

3．5．3平行廊道与交叉廊道对比分析

3．6本章小节

4 基于离散单元法的筒仓廊道卸料研究在EDEM上的实践

4．1离散单元法基本原理

4．1．1模型假设

4．1．2接触模型

4．1．3离散单元法的求解过程

4．2 EDEM软件简介

4．3 EDEM筒仓模型

4．3．1筒仓模型的建立

4．3．2筒仓装料模拟

4．3．3筒仓卸料模拟

4．3．4卸料通道分析

4．4筒仓仓壁及廊道压力分析

4．4．1满仓静态压力分析

4．4．2卸料动态分析

4．5仓壁及廊道最大超压系数

4．6本章小节

5结论与展望

5．1本文主要结论与成果

5．2本文的局限性和今后工作展望

致谢

参考文献

附录