1. 研究目的与意义
粮食储藏是国家粮食宏观调控的重要基础信息,每年我国均需投入大量人力物力和资金开展清仓查库的工作。粮食是散粒体,储藏在筒仓中粮堆的静态特征表征为粘弹塑性体,筒仓中粮堆的密度、应力随着粮堆深度的增加而增加,且随着储藏期增加而增加;研究筒仓中粮堆的密度的分布能准确快捷的计算筒仓中粮食的总重量;研究筒仓中粮堆的分布能更准确地计算粮食对舱壁的侧压力,对仓底的竖直压力;研究筒仓中粮堆密度的分布能确定筒仓中粮堆的孔隙率分布;研究筒仓中粮堆的密度、应力的分布能确定筒仓深处的粮食的压力和变形程度。
莱特-邓肯模型是土壤、粮堆应力应变本构关系,是求解筒仓、大型平房中粮堆的应力、应变、密度、孔隙率的最有效的模型,准确测定莱特-邓肯模型的参数是该模型准确求解粮堆的应力、应变、密度、孔隙率的关键要素。
2. 研究内容和预期目标
2.1 测定宁产小麦的弹性模量和体变模量及最大破坏力
2.2 研究不同反压对小麦弹性模量的影响
2.3 研究不同水分对小麦弹性模量的影响
3. 国内外研究现状
粮食储藏在筒仓中,粮堆的密度是非均匀的,是随粮食深度增加增加的。目前,粮食数量检查时,是用平均密度乘体积。平均密度因筒仓的大小而变化,因储藏期的不同而变化,到目前为止,是凭经验估计的,测粮堆的密度的新方法正在研究之中,到目前为止,筒仓中粮堆的密度分布和装粮重量的理论和实验研究成果还未见报道,也没有有效的测量方法。因而,研究粮堆中的密度分布和装粮重量是非常必要的。
筒仓内物料的应力分布及对舱壁的侧压力和对仓底的竖直压力的研究始于十九世纪末。janssen用微元平衡原理推导出了计算筒仓中物料的水平应力和竖直应力的janssen方程。marcel在实验的基础上提出了不同于janssen方程的另外一个公式,而其是在小型模拟仓的实验数据上推导出来的,应用它计算实际粮仓中粮食对仓壁的侧压力和对仓底竖直压力有一定的误差。二十世纪七十年代后,由于有限元方法的使用产生了许多强大的模拟复杂物理问题的软件,国际上许多学者开始用有限元的方法研究筒仓中物料的应力分布及对仓壁的侧压力问题。jofriet等采用线弹性模型,用有限元方法研究了直筒仓内物料静态时的应力分布问题。mahmoud使用了一个非线性双曲线本构方程,建立了有限元模型,估算了有弹性波纹板构成的圆筒仓仓壁静态压力。bishara使用非线性弹性模型估算了混凝土仓的静态壁压力。zhang等采用lade模型研究了粮仓的静态仓壁压力和温度对仓壁压力的影响。ooi等将散粒体假定为弹性体,使用有限元方法研究了柔性筒仓内散体的应力分布及各种参数的影响。gudehus等,link等,ruckenbrod等,ragneau等使用不同的物料本构方程通过有限元的方法估算了圆筒仓中物料的静态压力和卸料动压力。自从二十世纪九十年代以来,国内的一些研究者用有限元的方法研究了筒仓中物料的应力分布及对仓壁的侧压力的问题。粮食与土壤、沙子、工业物料的力学特性有很大的差异,粮食是生物体,结构松软,孔隙大,粮食储藏在筒仓内体积压缩大。以上使用的本构方程假定物料的体积变化发生在弹性变形阶段,形状变化发生在塑性变形阶段,在塑性变形阶段无体积变化。我们的研究发现粮食的体积变化发生在弹性变形和塑性变形两个阶段,且粮食的弹性变形和塑性变形是分不开的。因此以上的这些研究没有很好地解决筒仓中粮食的应力分布及对仓壁的侧压力和仓底的竖直压力的问题。直到如今,国际上国际上广泛接受的两个计算筒仓中粮食对仓壁的侧压力和对藏地的竖直压力的方法还是janssen方程和marcel公式。
到目前为止,基于粮食的压缩变形和密度随深度变化的粮食对仓壁的侧压力的研究还未见报道,也没有见到粮食储藏期对仓壁的侧压力的影响的研究成果报道,因而,研究筒仓中粮食密度变化和不同储藏时间的粮堆的应力分布是十分必要的。
4. 计划与进度安排
2022.10.26-2022.11.05 选题、查阅相关文献、资料;
2022.11.06-2022.11.15 撰写毕业论文开题报告;
2022.11.16-2022.11.24 确立试验方案;
5. 参考文献
[1]张承光.现代化储粮仓型的选择[j].粮油仓储科技通讯,2002,04:42-44.
[2]韩楚良,刘露.浅谈我国粮食流通技术及粮仓建设[j].粮食流通技术,2001,03:5-7 39.
[3]宋颖韬,徐曾和,姜元勇.一维多孔介质中气体渗流与多相气固反应分析[j].水动力学研究与进展(a辑),2004,06:766-773.
