[發(fā)明專利]一種糧堆測試裝置及采用該裝置測量糧堆壓縮變形和糧堆界面壓力的方法

有效

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• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108414364B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣敏敏;鄭德乾;張宏偉;陳桂香;王海濤;岳龍飛;龐瑞;劉超賽;劉文磊;黃達城;邊浩
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N3/02;G01N15/08
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

本發(fā)明公開了一種糧堆測試裝置，可用來測試糧堆壓縮變形和糧堆?倉壁界面壓力，包括帶有支撐平臺的底座，平臺上門型支架兩側(cè)立柱下端至平臺下方通過橫向拉桿連為一體；在橫向拉桿中部鉸連加壓杠桿，加壓杠桿長、短軸兩端均套設(shè)有砝碼；門型支架下方的支撐平臺上放有測試容器，沿測試容器內(nèi)壁滑動的壓板中部設(shè)置有定位塊，定位塊上縱向開設(shè)有定位凹坑，旋擰在門型支架頂板上的絲桿下端延伸進定位凹坑中，放置在支撐平臺上的磁力架端部固定的豎向位移計的觸點與絲桿的上端部接觸；靠近測試容器底部的側(cè)壁上開設(shè)有進水口，進水口通過注水管與盛水量筒相連通，在注水管上設(shè)置有閥門。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，一套設(shè)備可測試糧堆中糧食籽粒的多項壓縮變形值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及糧堆的壓縮變形測定，尤其是涉及一種糧堆糧堆測試裝置，本發(fā)明還涉及采用該裝置測量糧堆壓縮變形和糧堆界面壓力的方法。

背景技術(shù)

糧食儲藏過程中，因外界環(huán)境和糧食自身細胞呼吸作用等都會引起糧堆的發(fā)熱、霉變和蟲害，若不及時處理將會導(dǎo)致大量糧食變質(zhì)。糧倉中常通過機械通風(fēng)來控制糧食溫度、濕度，抑制發(fā)熱霉變等現(xiàn)象，而糧堆孔隙率是研究糧倉機械通風(fēng)的關(guān)鍵參數(shù)。糧堆孔隙率是指糧堆內(nèi)孔隙體積與糧堆總體積之比。隨著糧堆裝糧高度的不同，一段時間后，糧堆因自身重力引起的糧堆孔隙率會發(fā)生變化，隨著裝糧高度的增加，糧堆密度、壓應(yīng)力隨之增加，糧食被壓實、糧堆總的壓縮變形增大，壓力不僅使糧堆骨架的孔隙減小，同時也會使糧食籽粒產(chǎn)生壓縮變形，致使糧堆孔隙率減小、通風(fēng)阻力增大，進而影響糧堆的通風(fēng)效果。糧堆的壓縮變形、糧堆中糧食籽粒的壓縮變形、糧堆孔隙率等是糧食儲存的關(guān)鍵參數(shù)。研究壓力與糧堆壓縮變形、糧堆中糧食籽粒的壓縮變形、糧堆孔隙率的關(guān)系對確定合理的通風(fēng)方式、減少儲糧損失具有重要意義。

在工程研究中，無論原型觀測還是縮尺模型試驗，測量諸如孔隙水壓力、載荷、位移等物理量都能夠達到相當高的精度。但是在倉儲糧堆中，糧倉中為大體積糧堆，倉壁側(cè)壓力是糧倉設(shè)計計算的重要方面，但糧食壓力的測量則要困難的多。一方面，傳統(tǒng)的土壓力盒常用于土壓力的測量，土顆粒骨架較小且認為土是不變形的，而糧食是兩相物質(zhì)，糧食籽粒尺寸相比土顆粒較大，糧食作為一種散粒體，籽粒之間粘結(jié)力微弱，籽粒離散性較大，壓縮過程中糧堆骨架變形較大，糧堆模量與土不同，其剛度較小，壓縮過程中糧食籽粒會產(chǎn)生變形；糧食籽粒上的力與變形和位移之間的關(guān)系是非線性的，糧食籽粒彼此的接觸是在單個的接觸點上。這些點或更確切地說這些微小面積上的實際應(yīng)力，超過以連續(xù)介質(zhì)模型為基礎(chǔ)計算得到的平均應(yīng)力好多倍。另一方面，測量糧堆壓力時，糧堆本身尤其是縮尺模型中，糧堆內(nèi)部應(yīng)力場原本都有一個分布，將傳感器放置其中后，由于傳感器本身的存在，它將對原本的應(yīng)力場尤其是傳感器周圍糧堆中的應(yīng)力場產(chǎn)生影響，改變原有的應(yīng)力分布。并且傳感器測量壓力的原理是傳感器的感應(yīng)膜在壓力作用下產(chǎn)生撓曲變形，通過對撓曲變形的測量實現(xiàn)對糧食壓力的測量。然而，受這種膜變形的影響，傳感器周圍的應(yīng)力場會出現(xiàn)重分布，同樣引起糧食壓力測量的不準確。

徐光明（超重力場中界面土壓力的測量[J]巖土力學(xué).2007，28（12）:2671-2674）設(shè)計了一種用于土與結(jié)構(gòu)物界面土壓力測量的微型土壓力盒，并進行了水壓力、干砂壓力和砂土壓力三種介質(zhì)中的標定以及地下連續(xù)墻的側(cè)向土壓力分布的離心模型試驗，獲得了側(cè)壓力系數(shù)。但糧食籽粒比土顆粒更大，籽粒間孔隙也比土顆粒之間的孔隙大的多，與界面糧食壓力以及糧堆中壓力傳感器標定存在較大差異。

發(fā)明專利201521042045.1公開了一種室內(nèi)土壓力盒標定罐。其主要是將土壓力盒放置在固定鋼板砂土上，然后用砂土覆蓋土壓力盒，通過控壓機增加標定罐內(nèi)的氣壓，氣壓再迫使橡膠氣囊對砂土產(chǎn)生表面的壓力，從而作用在土壓力盒上面，通過采集裝置把土壓力盒反映的電壓值收集到，根據(jù)壓力表讀數(shù)和土壓力盒反映的電壓，得到土壓力盒在砂土中的標定曲線。該裝置較為龐大，且需配置橡膠氣囊、加載系統(tǒng)等，成本較高，操作較為復(fù)雜，且還沒有在糧堆中應(yīng)用。

發(fā)明專利201520317266.9公開了一種砂土介質(zhì)中嵌入式土壓力盒簡易標定裝置。其主要方法是設(shè)計一種模型箱，土壓力盒嵌入在底板上，通過反力架對模型箱內(nèi)的砂土加壓，其主要測定的是土中的壓力，而非界面壓力。