基于离散元法的大豆颗粒物理力学特性及细观机理研究

发布时间：2021-03-12 04:36

　　粮食颗粒的物理力学特性研究对筒仓建设以及食品加工机械的改进与研发等均具有重要意义。本文以大豆为研究对象,对其进行室内直剪试验,标定其相关力学参数,采用颗粒流离散单元软件PFC2D建立大型直剪试验数值模型,基于剪切过程中颗粒运动状态、力链网络分布以及主应力方向等,分析大豆的宏观物理力学特性与细观变形机理,以期揭示大豆抗剪强度变化的一般规律。主要研究成果如下:（1）采用改进型粮食专用直剪仪,通过Janssen公式计算出大豆粮堆在30m深度时的最大竖向应力约为200 kPa,选取50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa的竖向荷载,对试大豆进行直剪试验,并分别测定了试样大豆的应力-应变关系、抗剪强度指标、内摩擦角以及体积变形等。根据试验结果可以得出:试样变形大致可分为三个阶段:挤压密实（剪缩）-局部剪切（剪胀）-剪切破坏（试样体积不再变化或减小）;（2）建立简化的大豆直剪试验数值模型,并选取最适宜的细观参数进行计算分析,研究表明,数值分析结果与室内物理试验结果相符,验证了离散元程序模拟大豆直剪试验的可行性;在剪切过程中,试样内部的最大主应力方向发生了偏转,偏转角度与力链网络... 

【文章来源】：河南工业大学河南省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

本文研究路线流程图

PFC计算过程示意图

球体与球体接触示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元模拟筒仓贮料卸料成拱过程及筒仓壁压力分布[J]. 刘克瑾,肖昭然,王世豪.  农业工程学报. 2018(20)
[2]数字图像测量技术在小麦三轴试验中的应用研究[J]. 曾长女,冯照剑,李昭,张庆章.  河南工业大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]贮料粒径对筒仓卸料流态及仓壁压力影响的细观机理研究[J]. 王世豪,肖昭然,刘克瑾.  河南工业大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]筒仓仓壁摩擦对仓壁侧压力影响的研究[J]. 张昭,刘克瑾,肖昭然,王世豪.  河南工业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[5]砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究[J]. 李爽,刘洋,吴可嘉.  长江科学院院报. 2017(04)
[6]竖向压力和剪切速率对小麦直剪强度及剪胀特性的影响[J]. 蒋敏敏,郭祝辉.  农业工程学报. 2017(06)
[7]锥形改流体下部孔径对筒仓卸料流态的影响[J]. 谭援强,肖湘武,郑军辉,姜胜强,高伟.  农业工程学报. 2016(19)
[8]基于离散元法的锥形筒仓中颗粒流体的数学模拟[J]. 谭援强,郑军辉,张浩,高伟,姜胜强,肖湘武.  过程工程学报. 2015(06)
[9]大豆与仓壁材料摩擦系数的研究[J]. 冯家畅,程绪铎,严晓婕.  大豆科学. 2014(05)
[10]大豆内摩擦角的测定与实验研究[J]. 程绪铎,陆琳琳,石翠霞,周拓.  粮食储藏. 2010(05)

博士论文
[1]筒仓内散体侧压力沿仓壁分布研究[D]. 陈长冰.合肥工业大学 2006

硕士论文
[1]筒仓卸料流态及压力影响因素的细观机理研究[D]. 王世豪.河南工业大学 2018
[2]高大平房仓内粮食摩擦与压缩特性研究[D]. 陆琳琳.南京财经大学 2012
[3]粮食的内摩擦角、弹性模量及体变模量的实验研究[D]. 安蓉蓉.南京财经大学 2010



本文编号：3077691