卸料下筒仓侧压力的数值模拟研究

• 作 者: 张曼
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 筒仓 贮料侧压力 卸料 有限元分析

筒仓被广泛应用于煤炭、冶金、电力、建材、粮食、水泥等行业。随着经济建设的快速发展，筒仓的运用也越来越广泛。国内外专家学者对筒仓的研究很多，但对于卸料下筒仓侧压力增大的机理至今尚没有公认的理论。本文基于ABAQUS有限元软件，分别计算了贮料静态侧压力和动态侧压力，对影响侧压力的因素进行系统的分析，对卸料机理进行了研究。主要进行了以下工作：（1）分别建立筒仓及贮料模型，仓壁简化为刚性线材料，贮料选用Drucker-Prager本构模型，贮料与仓壁之间的摩擦选用刚-柔接触的面面接触，网格采用自中心向两侧、自上而下逐渐加密的划分方法，且选用ALE自适应性划分规则来解决卸料时大变形问题。（2）通过有限元模拟，计算出贮料在静态情况下对筒仓侧压力的大小及分布规律，并与Janssen公式、美国规范、ISO规范等进行对比，分析存在不足。（3）分析贮料卸料下的仓壁侧压力的大小及分布规律，将其结果与静态模拟结果，及中国规范、美国规范等进行对比分析；通过静、动态数值分析对比，推导出在卸料下仓壁侧压力增值幅度及动压力系数，并与规范进行对比分析。（4）改变静态、动态下贮料的各个参数，分析贮料弹性模量、重力密度、剪胀角、及贮料与仓壁摩擦系数等因素对仓壁侧压力的影响及动力系数的变化规律，找出卸料时仓壁最不安全的部位；将各种不同参数下的数值模拟的静、动态结果对比，得出动力系数大小及分布规律。（5）对卸料下筒仓侧压力增大进行机理分析。通过静态、动态侧压力模拟结果，对贮料密度沿深度变化进行模拟，得出考虑贮料密实度变化规律。结果表明，卸料时贮料密度随着高度变化较大，尤其在最大侧向压力处附近，贮料密度的急剧增加会导致其密实度的增加，增加了该范围内贮料的剪胀性，从而产生最大侧压力。