粉體靜力學粉體壓力計算演示文稿

粉體靜力學粉體壓力計算演示文稿1

粉體力學

大連理工大學流體與粉體工程研究設計所劉鳳霞第一頁，共四十四頁。（優(yōu)選）粉體靜力學粉體壓力計算第二頁，共四十四頁。3

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大連理工大學流體與粉體工程研究設計所劉鳳霞3.8粉體應力計算3.8.1柱體應力分析3.8.2錐體應力分析3.8.3Walters轉(zhuǎn)換應力3.8.4料倉應力分析第三頁，共四十四頁。4

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大連理工大學流體與粉體工程研究設計所劉鳳霞3.8粉體應力計算

詹森(Janssen)公式帕斯卡定理Pressureandstress,respectively,inliquidsandbulksolids第四頁，共四十四頁。5

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大連理工大學流體與粉體工程研究設計所劉鳳霞3.8粉體應力計算

詹森(Janssen)公式液體容器：同一水平面壓力相等，帕斯卡定理和連通器原理成立粉體容器：完全不同。假設：(1)容器內(nèi)粉體層處于極限應力狀態(tài)(2)同一水平面的鉛垂壓力相等，水平和垂直方向的應力是主應力(3)物性和填充狀態(tài)均一，內(nèi)摩擦因數(shù)均一第五頁，共四十四頁。6

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大連理工大學流體與粉體工程研究設計所劉鳳霞3.8粉體應力計算

詹森(Janssen)公式rzDzσzzσzz+δσzzτwτwδzMolerusI類粉體第六頁，共四十四頁。7

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詹森(Janssen)公式srr和szz是主應力，根據(jù)朗肯應力關系K是Janssen應力常數(shù)，當srr和szz確是主應力時Janssen應力常數(shù)就是朗肯應力常數(shù)積分第七頁，共四十四頁。8

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詹森(Janssen)公式求導第八頁，共四十四頁。9

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詹森(Janssen)公式邊界條件:第九頁，共四十四頁。10

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筒體應力分析如果z=0的面為自由表面詹森(Janssen)公式第十頁，共四十四頁。11

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筒體應力分析非圓形截面容器，用當量半徑De代替D第十一頁，共四十四頁。12

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筒體應力分析當z→∞時，應力趨于常數(shù)值應力達漸近值時，粉體重量由切應力承擔,適用性不受Janssen假設的限制MolerusI類粉體，適用性不受Janssen假設的限制第十二頁，共四十四頁。13

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筒體應力分析當粉體填充到一定深度時，應力趨于漸近值粉體壓力飽和現(xiàn)象高度達到6倍的料倉直徑時，應力達到最大應力的95%第十三頁，共四十四頁。14

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筒體應力分析實驗測試結(jié)果表明：大型筒倉的靜壓分布同詹森公式理論值基本一致，但卸載時壓力有顯著的脈動，離筒倉下部約1/3高度處，壁面受到?jīng)_擊、反復載荷的作用，其最大壓力可達到靜壓力的3~4倍。這一動態(tài)超壓現(xiàn)象，使得大型筒倉產(chǎn)生變形或破壞，設計時要加以考慮。Rimbert假設K不是常數(shù)，得出了雙曲線型應力分布，也用于筒倉的設計中。第十四頁，共四十四頁。15

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筒體應力分析例3-1計算粉體在柱體內(nèi)的應力分布。已知，粉體是MolerusⅠ類粉體。其內(nèi)摩擦角為40°，壁面摩擦角為10°，堆積密度為1000kg/m3；柱體的高度和直徑分別為30m和1m；初始應力s0=0。解：該粉體的朗肯主動態(tài)和被動態(tài)應力系數(shù)為第十五頁，共四十四頁。16

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筒體應力分析主動態(tài)時，應力為：應力分布的計算結(jié)果示于圖3-17。第十六頁，共四十四頁。17

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筒體應力分析第十七頁，共四十四頁。18

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筒體應力分析被動態(tài)時，應力為：應力分布計算結(jié)果示于圖3-18第十八頁，共四十四頁。19

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筒體應力分析第十九頁，共四十四頁。20

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筒體應力分析被動態(tài)時達到應力漸近值的距離遠小于主動時達到應力漸近值的距離第二十頁，共四十四頁。21

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錐體應力分析a第二十一頁，共四十四頁。22

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錐體應力分析第二十二頁，共四十四頁。23

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錐體應力分析當m=1時，當m≠1時，第二十三頁，共四十四頁。24

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錐體應力分析當m=1時，當m≠1時，邊界條件:當m＝1時，當m≠1時，第二十四頁，共四十四頁。25

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錐體應力分析邊界條件:當m＝1時，當m≠1時，絕大多數(shù)粉體在錐角較小的情況下，特別是在朗肯被動態(tài)時，m值遠大于1，此時應力存在漸近值且等于第二十五頁，共四十四頁。26

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錐體應力分析在錐體頂角附近應力與距頂角的距離成正比第二十六頁，共四十四頁。27

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錐體應力分析例3-2計算粉體在錐體內(nèi)的應力分布。已知，粉體是MolerusⅠ類粉體。內(nèi)摩擦角、壁面摩擦角為和堆積密度分別為40°、10°和1000kg/m3；錐體的高度H和半角分別為1m和15°；初始應力s0=0。解：該粉體的朗肯主動態(tài)和被動態(tài)應力系數(shù)為第二十七頁，共四十四頁。28

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錐體應力分析被動態(tài)時，應力為：應力分布計算結(jié)果示于圖3-21。第二十八頁，共四十四頁。29

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錐體應力分析錐角附近應力正比于距錐角頂點的距離。第二十九頁，共四十四頁。30

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Walters轉(zhuǎn)換應力DCAB主動態(tài)被動態(tài)DHyz主動態(tài)被動態(tài)轉(zhuǎn)換面第三十頁，共四十四頁。31

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Walters轉(zhuǎn)換應力第三十一頁，共四十四頁。32

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Walters轉(zhuǎn)換應力Walters提出當粉體從上向下流動時，粉體的應力狀態(tài)從朗肯主動態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槔士媳粍討B(tài)。設轉(zhuǎn)換面的高度為H主動態(tài)部分的應力第三十二頁，共四十四頁。33

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Walters轉(zhuǎn)換應力主動態(tài)部分的應力轉(zhuǎn)換面(z=H)的應力第三十三頁，共四十四頁。34

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Walters轉(zhuǎn)換應力轉(zhuǎn)換面(z=H)的應力被動態(tài)的初始應力被動態(tài)部分的應力y是從轉(zhuǎn)換面開始的高度第三十四頁，共四十四頁。35

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Walters轉(zhuǎn)換應力轉(zhuǎn)換面(z=H)的應力被動態(tài)部分的應力第三十五頁，共四十四頁。36

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Walters轉(zhuǎn)換應力轉(zhuǎn)換面(z=H)的應力被動態(tài)部分的應力第三十六頁，共四十四頁。37

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Walters轉(zhuǎn)換應力被動態(tài)部分的應力第三十七頁，共四十四頁。38

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Walters轉(zhuǎn)換應力第三十八頁，共四十四頁。39

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Walters轉(zhuǎn)換應力隨內(nèi)摩擦角的增加而迅速增加第三十九頁，共四十四頁。40

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料倉應力分析排料時轉(zhuǎn)換應力發(fā)生在柱體與錐體的交接處，則柱體部分為朗肯主動態(tài)，錐體部分為朗肯被動態(tài)錐體部分的應力分布第四十頁，共四十四頁。41

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料倉應力分析zσzz(kPa)σrr(kPa)00019.42.04218.13.93326.25.6433.77.31540.68.81z?∞127.70427.714yσzz(kPa)σrr(kPa)040.6186.712.149.8421.175.3830.492.253.7300例3-3第四十一頁，共四十四頁。42

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料倉應力分析例3-3