为了模拟料仓内粉体受上层自重而密实的状态,剪切用试样先经密实处理,即先以一定大小的密实荷重恒定垂直施加于试样上,经过一定的时间以后,将密实荷重解除,此时试样已具备一定的密实强度。在比密实荷重较小的垂直荷重N的作用下进行剪切试样,并测得其剪切力S。在不同的荷重N下(每次荷重均小于密实荷重)对其它试样进行重复测定,对求得的N和S除以剪切环体的内截面积A就得到垂直应力N和剪切应力,于是得到屈服轨迹,如图1.6(a)所示。屈服轨迹经常是一条接近直线的曲线,并以轴上的截距C(表示物料的凝聚力)和它的钭率角(内摩擦角)来表示,即=tg.N+C,屈服轨迹的虚线部分表示张力I,系由粉体的张力仪测得。
图1.5 剪切试验仪
如果改变密实荷重,就可得到另一个不同的屈服轨迹。用不同的密实荷重可得到许多条屈服轨迹YL,如图1.6(b)所示。将这些屈服轨迹的终点连结起来为一直线,其钭率角‘,表示在不同预密切实条件下的破坏条件。
图1.6 屈服轨迹
1.4.3开放屈服强度和粉体的流动函数
(1) 开放屈服强度
料仓中的粉体处在一定的压力作用下,因此,具有一定的固结强度。当然,固结强度除取决于压力之外,还与温度,湿度以及压力的作用时间有关。如果卸料口形成了稳定的料拱,该料拱的固结强度,即物料在自由表面的强度就称为开放屈服强度。
如图1.7(a)所示,在一个筒壁无摩擦的,理想的圆柱形圆筒内,使粉体在一定的预加压应力1(称为固结主应力)作用下压实,然后,取去圆筒,在不加任何侧向支承的情况下,如果预压实的粉体不倒塌(图1.7(b)),则说明其具有一定的密实强度,这一密实强度就是开放屈服强度fc。倘若粉体试件倒塌了(图1.7(C)),则说明这种粉体的开放屈服强度fc=0。显然,开放屈服强度fc小的粉体,流动性好,不易结拱。
图1. 7 开放屈服强度
fc的确定方法:
由于自由表面上的止应力和剪应力均为零,这就相当于圆上的最小主应力3=0,剪应力=0;而最大主应力1=fc的应力状态。因此,通过坐标原点,并与屈服轨迹YL相切的莫尔圆中的1即为fc,如图1.8所示。相应的固结主应力1值可通过屈服轨迹YL终点相切的莫尔圆来确定。
(2) 流动函数
固结主应力1与开放屈服强度fc之间存在着一定的函数关系,Jenike将其定义为流动函数,即:
FF=
FF表征仓内粉体的流动性,当fc=0时,FF=,即粉体完全自由流动。也就是说,在一定的固结应力1作用下,所得开放屈服强度fc小的粉体,即FF值大者,粉体流动性好。流动函数FF与粉体流动性的关系见表1.1。
图1.8由莫尔圆确定fc和1
表1.1 散体流动性与流函数FF的关系
函数FF FF<2 2<FF<4 4<FF<10 FF>10
团聚性 强团聚性 团聚性 轻微团聚性 不团聚性
流动性 结拱 流动性差 流动性好 流动性好
1.4.4 有效屈服轨迹和内摩擦角
为便于数学处理,将与通过屈服轨迹终点的各莫尔圆相切的直线称为有效屈服轨迹EYL(见图1.8)。EYL的钭率角就称为有效内摩擦角。它与屈服轨迹终点的钭率角,之差约定5。。也就是说,可以采用EYL来表示不同预压状态下的破坏条件,其误差不大。
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