増分形有限要素法による充填粉体層の応力計算と実験による検証 (平面ひずみ場の場合)

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概要

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充填粉粒体層の応力分布を予知することは, 粉粒体の貯蔵容器の設計のみならず粉粒体の単位操作上重要なことである.そこで粉粒体を圧縮性の塑性体と考え, 塑性ポテンシャルの概念およびクーロン・モールの降伏条件から構成方程式を計算し増分形有限要素法で容器に貯蔵された粉粒体の応力分布を計算した.また同様の条件下における壁応力測定の実験を行い計算結果と比較検討した.その結果両者は, 側壁における水平応力σ<SUB><I>x</I></SUB>および底部における垂直応力σ<SUB><I>y</I> (<I>h</I>=0) </SUB>とも良い一致が見られ, 我々が用いた構成方程式および計算方法は, 粉粒体の応力分布を計算するのに実際的であり粉粒体貯蔵容器を設計するための有用な手段になりうることがわかった.また側壁節点で摩擦力の垂直下向き力 (本報告では自重) に等しくなる点で橋脚が形成されていると考えられ, 計算によって橋脚形成の予測およびその形成機構を明らかにすることが出来た.

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