适用于柔性圆筒仓的修正的Janssen公式

考虑到筒仓仓壁和贮料的可变形性，导出了适用于柔性筒仓的修正的Janssen公式，并提出了刚度比α（≡EsR／Est）的概念。新的公式表明，刚度比α对仓壁压力分布有影响，当α＜0．1时影响较小，α≥0．1时影响比较显著；对于柔性筒仓，压力比随深度变化，当α＞0．1时随着深度增大压力比有较大幅度的减小。只有仓壁为刚性时压力比才是常数。

杨森公式和深仓侧压力计算

由于杨森公式的假设不成立,导致计算结果远小于实际压力。提出依据散粒体的物理特性进行深仓侧压力计算公式推导,并与“规范”规定的计算方法所得结果进行对比和分析。结果表明:两者结果较接近,甚至相同。

悬索桥主缆与索鞍间侧向力理论计算方法与公式研究

为解决主缆与索鞍间侧面抗滑摩擦力难以准确计算及充分利用的问题,需开展主缆侧向力方面的相关研究。通过探究既有侧向力计算公式的理论基础,揭示其应用局限性;基于离散体接触关系,提出鞍槽内相互作用力的计算模型,建立侧向力理论计算方法,并分析误差影响;基于最小二乘准则进行分区间多元非线性回归分析,提炼出便于工程应用的实用计算公式;探讨了参数影响,并对比既有公式、理论方法及实用公式的计算结果;利用实用公式计算某实桥主缆抗滑摩擦力,并阐明其组成机理。研究表明:由Janssen公式演化而来的既有公式不适用于主缆抗滑计算;鞍槽宽度正偏差对侧向力存在有限的增大效应;增加钢丝列数,侧向力迅速增大并趋于稳定、侧向力分布曲线由负指数收敛型渐变为近线性;侧向力与摩擦系数呈负相关关系;实用公式与理论方法的结果吻合较好;两块竖向隔板贡献了24.5%的摩擦力,说明设置竖向隔板是充分利用侧面抗滑贡献潜力的有效措施。

圆形筒仓的塑性极限载荷

本文研究了圆形筒仓的圆柱壳仓壁的塑性极限载荷。筒仓仓壁受到的水平压力和竖直摩擦力按Ｊａｎｓｓｅｎ公式分布。文中分析了３种塑性破坏机构，并给出了无量纲极限载荷随结构参数的变化曲线。

圆形筒仓的弹性和塑性极限载荷

针对承受Janssen形式的分布压力和摩擦力作用的圆形筒仓，在扩大结构参数范围的条件下求得了弹性和塑性极限载荷，并对完全解的条件作了校核。

固体颗粒介质的侧压力预测模型及实验

为探究胀形过程中管材的受力分布情况,基于散体力学侧压系数理论并依据颗粒自重下的侧压力模型将侧压力Janssen公式转变为压应力压缩状态下的侧压力模型,经过单轴压缩实验验证了模型的准确性。结果表明:侧压力随着传压深度、颗粒直径和颗粒摩擦角的增大呈现指数下降,随着压头压力的升高呈现线性升高。在90 MPa高压下,筒壁深度小于50 mm时,侧压力理论预测值出现较小偏差,其原因在于高压状态下颗粒与筒壁间的摩擦因数升高,颗粒结块导致流动性降低。为胀形中管材的受力研究提供了理论基础。

筒仓侧压力系数对比分析及修正研究

在对比分析各国筒仓设计规范侧压力系数取值的基础上,以弹性理论为基础,考虑了仓壁和储料的弹性变形,导出了侧压力系数的理论计算公式,以此对Janssen公式进行了修正。修正后的公式表明,仓壁和储料的弹性变形对筒仓侧压力系数的取值影响较大,并建议对刚性较大的筒仓侧压力系数采用Janssen公式近似计算,而对于刚度较小的筒仓和金属筒仓则可按修正后的Janssen公式进行计算。

散料结拱时钢板仓内动态壁面压力的计算和实例应用

考虑钢仓散料结拱和拱面矢高情况推出了仓壁的动压力理论计算公式,并将公式用于模型仓的分析中,其计算值接近试验测试结果。将此公式应用到一大型利浦钢板筒仓工程实例中,其应力和位移结果与静态Janssen公式结果进行比较,说明推导出的动态压力理论公式可用来对钢板仓失效分析,可为工程设计及钢板筒仓应力分析提供参考依据。

空分冷箱珠光砂荷载的简化计算

珠光砂荷载的计算是空分冷箱应力计算中非常重要的一个环节。参考和整理了一些粉体力学与工程的理论,解释了Janssen公式及Janssen应力常数K的来源,并运用Janssen公式对空分冷箱的珠光砂荷载计算思路进行归纳,得出适用于工程计算的简化公式。此外,还对该计算思路的局限性和不足作出了解释。

主溜井贮矿段静态及动态井壁侧压力分布特征

为了解溜井井壁在储矿、卸矿两种状态下的侧压力分布特征及差异,以海南石碌铁矿2^(#)主溜井为研究对象,基于Janssen公式建立了井壁压力与标高的关系,同步建立了溜井动态、静态压力监测平台,模拟溜井贮矿段储料及放矿过程,监测压力变化特征,分析了静态及动态压力分布及差异,讨论了Janssen公式应用的局限性及问题,并结合研究结果提出了关键性建议。结果表明:随着测量高度的增加,井壁静态侧压力逐渐减小,动态压力值大于静态压力,动态井壁侧压力呈先增加后减小的趋势,在测点高度为1.26 m时达到峰值为16.289 kPa,储料面附近最小,为3.073 kPa。“超压现象”造成了动、静压力之间的显著差异性。Janssen公式基本能够描述井壁静态侧压力与测量标高的关系,但存在一定的局限性,源于卸矿冲击夯实作用、上覆矿岩压实作用、底部结构及矿岩压力等,这些因素造成储料内部压力、容重等参数小范围动态变化,造成Janssen公式模型产生计算误差。此外,在使用Janssen公式计算动态压力值时,应注意超压系数是一个与测点高度相关的动态值;提出标高为22~26 m范围使用内套钢板混凝土井壁修复方式、储料高度应在30 m以上、控制矿岩块度、匀速卸矿等工程管理建议,以确保2^(#)主溜井贮矿段长期稳定运行。研究结果对溜井井壁磨损评估具有一定的理论意义,同时有助于保障溜井矿岩运输连续性,提高溜井使用寿命。

钢板筒仓侧壁压力的非线性有限元分析

钢板筒仓已有超过70年的使用历史。Janssen公式的提出,使钢板筒仓的设计有了理论基础,但难以适应各种复杂的筒仓结构和形状。基于大型有限元软件MSC.MARC,通过借助MARC提供的用户自定义材料功能,开发了关联流动和非关联流动弹塑性本构模型,利用MARC自带的接触功能,对筒仓侧壁的应力进行了分析,并将结果与Janssen公式进行对比。分析结果表明,非线性有限元计算可以准确获得筒仓侧壁的压力分布且具有较好的灵活性。

非Jaky粮仓的弹性应力分析和侧壁边界条件

为了理解一些粮仓实验报道中转向比明显大于工程规范中Jaky公式估算值的现象,计算了平面粮仓应力饱和区域的非线性弹性通解.结果表明,这个通解的确可以给出实验观测到的大转向比应力,但同时也偏离Janssen假设.由于边界条件会因塑性而失去完备性,粮仓转向比将允许在一定范围内取值,不一定总是满足Jaky公式.这意味着,弹性理论能够描述与制备历史有关的颗粒物质静力学问题.