[發明專利]基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法

有效

• 申請號: 201710623385.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107451352B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 程緒鐸;許倩;杜小翠
• 申請（專利權）人: 南京財經大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G01G3/12;G01N3/08;G01N15/08
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 袁靜

1.一種基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)對稻谷進行三軸軸向壓縮試驗和各向等壓壓縮試驗，計算得到稻谷修正劍橋模型的參數：臨界狀態應力比M、等向膨脹指數κ、對數硬化模量λ和泊松比υ；

(2)測量筒倉的內徑d、高度H；測量筒倉中壓實狀態下稻谷堆的高度h，估算未壓實狀態下稻谷堆的高度h′；將筒倉中未壓實狀態下的稻谷堆劃分成N層；每層稻谷堆由中心向外劃分成中心軸線與筒倉中心軸線共線的M個單元，所述M個單元由1個圓柱和M-1個圓環柱組成，所述圓柱處于每層的中心；其中每層稻谷堆的各單元按照由中心向外的方向依次編號其列數；共得到N×M個單元；各單元的應變與應力關系符合修正劍橋模型；應用大型有限元軟件ABAQUS求解修正劍橋模型，得到壓實狀態下稻谷堆各單元的高度，根據式(A)分別計算筒倉內壓實狀態下稻谷堆的N×M個單元體積應變其中(A)中n為層數，m為列數，是第n層、m列單元的體積應變，和是第n層、m列單元的三個主應變；

根據式(B)分別計算N×M個單元的密度ρ_nm：

式(B)中，n為層數，m為列數，ρ_nm是第n層、m列單元的密度；ρ₀是稻谷堆表層的密度，是第n層、m列單元的體積應變；

(3)根據式(C)計算每層稻谷堆的重量，

式(C)中，W_n是第n層稻谷堆的重量；ρ_nm是第n層、m列單元的密度；h_nm是壓實狀態下稻谷堆第n層、m列單元的高度；R_m表示第m列單元的外徑；n為層數，m為列數，n＝1,2,…,N；m＝1,2,…,M；

采用式(D)計算出筒倉內稻谷堆的總重量W：

式(D)中W_n是第n層稻谷堆的重量，n＝1,2,…,N。

2.根據權利要求1所述基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法，其特征在于所述稻谷堆表層是指稻谷堆表面至0.5米深度處的稻谷層。

3.根據權利要求1或2所述基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法，其特征在于N取值為：h′≤N≤2h′，h′為未壓實狀態下稻谷堆的高度；M取值為：0.5R≤M≤2R，R為稻谷堆的半徑。

4.根據權利要求3所述基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法，其特征在于：h′取值如下：當2mh≤5m時，1.04h′/h≤1.06；當5mh≤10m時，1.06h′/h≤1.10；當10mh≤15m時，1.10h′/h≤1.14；當15mh≤20m時，1.14h′/h≤1.17；當20mh≤25m時，1.17h′/h≤1.19；當25mh≤30m時，1.19h′/h≤1.20；其中h是筒倉中壓實狀態下稻谷堆的高度。

5.根據權利要求4所述基于有限元分析的筒倉中稻谷重量的測量方法，其特征在于步驟(1)所述稻谷的修正劍橋模型參數M、κ、λ和υ通過SLB-6A型應變控制式三軸儀進行三軸軸向壓縮和各向等壓壓縮試驗后計算得到。