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机械

第56卷l第1期

总第615期

基于有限元分析的粮食筒仓轻量化设计

杨婷1,聂

敏,付秋峰1,黄华？

1.甘肃奥凯农产品干燥装备工程研究院有限公司；2.兰州理工大学

摘要1以一款粮食筒仓为研究对象，针对粮食筒仓在设计上结构几余的问题，对其进行轻量化设计。首先对该粮食筒

仓的仓壁、仓底和仓下支撑结构3部分进行静力学分析。根据静力学分析的结果，仓壁、仓底和仓下支撑结构仍有较大

的优化潜力。因此，以减轻质量为目标，最大位移10mm为约束条件，对粮食筒仓的尺寸参数进行改进。对其尺寸进行

调整后重新进行分析，对比分析结果显示质量减轻了532.384kg，减重比例达到14.18%，优化效果显著，为类似粮食筒

仓的轻量化提供一定借鉴思路。

关键词：粮食筒仓；轻量化；最大位移；静力学分析

保障粮食稳定安全是关乎国计民生的头等大事，因mm为约束条件，使用ANSYS建立有限元模型对粮食筒

此，寻求一种安全、科学、可靠的粮食储存方法具有至关仓主要部分进行静力学分析，目标是通过简单的结构调

重要的意义。由此看来，在全国范围内大力推进粮仓建整，对筒仓做出轻量化设计，进而减少筒仓材料的使用。

设是当前的主要趋势，这是确保国内民生的重要举措。由

于粮食群仓巨大的仓储容量、高度的机械化水平和占地1粮食筒仓结构概述

面积小的优势，成为全国重要的粮食物流节点之一，主导本文以某公司的粮食筒仓为研究对象，使其满足150

着大规模仓储设施的建设。近年来，众多学者对于筒仓t的储种要求，粮食筒仓的结构如图1所示，主要由仓顶、

结构稳定性设计、储料荷载、通风等问题进行了大量研仓壁、仓底和仓下支撑结构构成。其中，仓壁和仓底由金

究，已有了较为全面的认识4。但在满足粮食筒仓满仓工属板材经折弯后由螺栓连接而成，这种设计不仅使得结

况下强度要求的同时，如何有效减少其自重，仍需进一步构更加稳固，同时简化了安装过程，方便维护和维修，并

研究。提高了可靠性和耐用性，确保了长期使用中的安全性和

本文根据GB50048—2013钢筒仓技术规范[5（以下稳定性。仓顶采用钢结构，高强度和轻量化设计确保了稳

简称规范），以一款粮食筒仓为研究对象，最大位移10定性和灵活性为建设提供了便利；仓下支撑结构采用工

*基金项目：中央引导地方科技发展资金项目（23ZYQF305-2）；甘肃省科技专员专项（23CXGA0052）

作者简介：杨婷（1984一），女，甘肃酒泉人，工程师，学士，研究方向为农业机械化。

2025·1工程机械93

设计·计算

DesignandCalculation

由受力分析可知：仓壁、仓底、仓下支撑结构这3部

分为主要承载结构。因此，在设计这3部分时，强度一定

要满足要求。本文在满足强度要求的前提下，对粮食筒仓

进行轻量化设计，节省材料的使用。

2

储料作用于仓壁单位面积上的水平压力标准值可表

示为：

ks/

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