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( ) 第 27 卷第 2 期 河南工业大学学报 自然科学版 Vol. 27 ,No. 2 ( ) 2006 年 4 月 Journal of Henan University of Technology Natural Science Edition Apr. 2006 文章编号 :1673 2383 (2006) 02 0010 03 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:TU2492 　　　　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 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[5 ] . 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 本一致的理论和公式 ,如著名的Janssen 公式[1 ] 和 小 ,但是这样就会导致筒仓内的重力场减小 ,进而 Jenike 理论[2 ] . 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 为的数值方法[3 ] ,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 24 m , 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 12 m ,漏斗壁与水平面的夹角为 563°. 续和变形协调条件 ,它适合求解大位移和非线性 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 78 kN/ m , 内摩擦角28°,与仓壁的摩擦系数 力问题