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目前检测粮仓储粮数量的手段有很多,但通过直接测量来获得粮食的准确数量的方法还比较少见。本文引入三维力传感器,研制出了一种能同时测量粮仓仓壁与粮食之间正压力(法向)和静摩擦力(切向)的测量装置。通过制作的三维力传感器测量装置和三维力传感器着力板的调节装置,结合搭建的模拟科学实验仓,进而设计出一套测量仓壁与粮食之间正压力与相对静摩擦力的测试系统,结合粮仓底部压力的测量,最终实现粮食数量的测量。软件方面采用ANSYS进行仿真,通过理想弹塑性本构关系和Drucker-prager屈服准则,并采用非关联流动法则来模拟储料,建立了粮仓仓壁与粮食之间正压力、相对静摩擦力的有限元模型,分别模拟不同装粮高度下仓壁与粮食之间的相对静摩擦力、正压力等,找到不同装粮深度处仓壁的相对静摩擦系数的分布规律,最终将测量结果分别与Janssen公式和有限元模拟结果对比印证,进一步验证检测系统的准确性。论文的主要工作有以下几部分:1、分析待测仓壁的滑动摩擦系,制作实验所需要的测力着力板,进而设计三维力传感器测量装置,结合模拟实验粮仓,设计测量三维力的调节装置,保证三维力传感器能够准确测量出粮仓内的静摩擦力与横向水平压力。2、设计测试系统硬件电路,以STM32F103为控制核心,通过ADS1256实现数据转换,经显示模块ILI9341进行压力数据的实时显示。3、通过设计制作实验装置,在模拟粮仓中进行粮仓底部压力饱和实验和仓壁与粮食之间的相对静摩擦力与正压力测量实验;分别将实验结果与Janssen公式和模拟结果进行对比分析,验证二者是否具有一致性。4、根据粮食与粮仓的弹塑性参数,建立有限元数值模型,通过选取合理的本构模型,定义有限的接触单元,模拟分析不同装粮深度处粮仓与粮食之间的相对静摩擦力以及正压力,经过数值分析,找到在不同深度处相对静摩擦力和正压力的分布规律。5、根据相对静摩擦系数的分布规律,建立粮食储粮数量的计算模型,计算粮仓的储量数量。