[发明专利]基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法

权利要求书

1.一种基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对稻谷进行三轴轴向压缩试验和各向等压压缩试验，计算得到稻谷修正剑桥模型的参数：临界状态应力比M、等向膨胀指数κ、对数硬化模量λ和泊松比υ；

(2)测量筒仓的内径d、高度H；测量筒仓中压实状态下稻谷堆的高度h，估算未压实状态下稻谷堆的高度h′；将筒仓中未压实状态下的稻谷堆划分成N层；每层稻谷堆由中心向外划分成中心轴线与筒仓中心轴线共线的M个单元，所述M个单元由1个圆柱和M-1个圆环柱组成，所述圆柱处于每层的中心；其中每层稻谷堆的各单元按照由中心向外的方向依次编号其列数；共得到N×M个单元；各单元的应变与应力关系符合修正剑桥模型；应用大型有限元软件ABAQUS求解修正剑桥模型，得到压实状态下稻谷堆各单元的高度，根据式(A)分别计算筒仓内压实状态下稻谷堆的N×M个单元体积应变其中(A)中n为层数，m为列数，是第n层、m列单元的体积应变，和是第n层、m列单元的三个主应变；

根据式(B)分别计算N×M个单元的密度ρ_nm：

式(B)中，n为层数，m为列数，ρ_nm是第n层、m列单元的密度；ρ₀是稻谷堆表层的密度，是第n层、m列单元的体积应变；

(3)根据式(C)计算每层稻谷堆的重量，

式(C)中，W_n是第n层稻谷堆的重量；ρ_nm是第n层、m列单元的密度；h_nm是压实状态下稻谷堆第n层、m列单元的高度；R_m表示第m列单元的外径；n为层数，m为列数，n＝1,2,…,N；m＝1,2,…,M；

采用式(D)计算出筒仓内稻谷堆的总重量W：

式(D)中W_n是第n层稻谷堆的重量，n＝1,2,…,N。

2.根据权利要求1所述基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，其特征在于所述稻谷堆表层是指稻谷堆表面至0.5米深度处的稻谷层。

3.根据权利要求1或2所述基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，其特征在于N取值为：h′≤N≤2h′，h′为未压实状态下稻谷堆的高度；M取值为：0.5R≤M≤2R，R为稻谷堆的半径。

4.根据权利要求3所述基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，其特征在于：h′取值如下：当2mh≤5m时，1.04h′/h≤1.06；当5mh≤10m时，1.06h′/h≤1.10；当10mh≤15m时，1.10h′/h≤1.14；当15mh≤20m时，1.14h′/h≤1.17；当20mh≤25m时，1.17h′/h≤1.19；当25mh≤30m时，1.19h′/h≤1.20；其中h是筒仓中压实状态下稻谷堆的高度。

5.根据权利要求4所述基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，其特征在于步骤(1)所述稻谷的修正剑桥模型参数M、κ、λ和υ通过SLB-6A型应变控制式三轴仪进行三轴轴向压缩和各向等压压缩试验后计算得到。