筒仓动态侧压力及其地震反应的颗粒流数值模拟

摘要

筒仓是用来贮存散体物料的筒状构筑物，并在需要时按规定的流量向外进行卸料，它已经被广泛地应用到煤炭、粮食、矿产和建材等部门。筒仓的受力情况一直是各国学者广泛关注的问题，其中最主要的有两个方面内容：其一是筒仓仓壁所受到水平侧压力情况，它包括贮料时的静态侧压力大小和卸料时的动态侧压力大小；其二是当发生地震时筒仓在地震作用下的各种响应，主要考虑散体对仓壁的影响情况。 筒仓仓壁受力的两个主要的特点：1、散体的介质特性及其流动特性；2、仓壁受力状态主要是由散体的自重应力水平决定的。那么筒仓仓壁受力的研究方法既要能够考虑散体的介质特性又要考虑筒仓内散体物料的实际自重应力水平。 本文采用基于离散单元法的颗粒流程序建立了一种筒仓缩尺模型，该模型在进行筒仓侧压力数值模拟时，不仅考虑到仓内物料的散体介质特性及其流动特性，还可以考虑计算原型仓侧压力所需的实际自重应力水平。在进行筒仓地震反应数值模拟时，不仅考虑散体介质特性以及这一特性对筒仓结构本身的力学响应的影响，还会考虑到结构和散体的相互作用对筒仓结构各种响应的影响。 本文首先对筒仓缩尺模型进行了静态侧压力的数值模拟，并把模拟结果与原型筒仓的Janssen计算值进行了比较；接着在静态侧压力符合的基础上，对该模型筒仓进行了卸料过程的模拟，并得出筒仓卸料时的动态侧压力值的变化情况和最大动态侧压力值及超压系数的大小。 其次比较了几个因素对筒仓的侧压力的影响大小：1、几何因素，包括漏斗的开口大小、漏斗的倾斜角度和筒仓的高径比等；2、物料特性因素，包括散体物料的内摩擦角、物料与仓壁间的摩擦系数和物料容重等。 最后模拟了在简谐荷载作用下及拟地震作用下，筒仓的位移响应、速度响应，以及结构和散体的相互作用对筒仓结构各种响应的影响情况。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章理论基础—离散单元法及颗粒流程序

第三章筒仓动压力缩尺模型的PFC模拟

第四章筒仓侧压力影响因素的比较模拟

4.1概述

4.2几何参数的影响

4.3物料特性的影响

4.4结论

第五章筒仓地震反应的数值模拟

5.1概述

5.2简谐荷载作用下筒仓结构的反应

5.3拟地震作用下筒仓结构的反应

5.4结论

第六章结论和展望

参考文献

致谢

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