[发明专利]基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法

摘要

本发明提供基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法，涉及粮食测量领域。该测量方法，包括如下步骤：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、等向膨胀指数、对数硬化模量和泊松比；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；各单元的应变与应力关系符合修正剑桥模型；应用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，计算压实状态下N×M个单元体积应变,计算N×M个单元密度计算每层稻谷堆的重量，计算出筒仓内稻谷堆的总重量W。本发明测量方法，简单、耗时短、测量结果准确、精度高。

主权项

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ρnm：式(B)中，n为层数，m为列数，ρnm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，Wn是第n层稻谷堆的重量；ρnm是第n层、m列单元的密度；hnm是压实状态下稻谷堆第n层、m列单元的高度；Rm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Wn是第n层稻谷堆的重量，n＝1,2,…,N。