基于DEM与MFBD双向耦合生物质成型模具疲劳寿命分析

根据环模成型机的实际攫取工况,考虑环模与压辊和物料间存在大量接触和碰撞的非线性力学行为,采用FFlex法建立柔性体动力学模型;建立环模成型机的DEM-MFBD双向耦合的模拟仿真模型,使结果更加接近实际情况。采用正交试验,分析环模转速、模辊间隙、颗粒粒径对颗粒所受压力的影响。结果表明:各因素对试验指标的影响按大小次序排列应当是最小模辊间隙、颗粒粒径、环模转速。分析不同参数对环模最大扭矩的影响,结果表明:环模转速在5~6 rad/s时,环模所受最大扭矩随着环模的转速增加而增加,而环模转速增加到6 rad/s后,环模所受最大扭矩随着环模转速的增加而减小;在颗粒粒径为2~2.4 mm时,随着颗粒粒径的增加,环模最大扭矩也不断增大。将EDEM-RecurDyn耦合得到的数据结果导入到Durability模块进行疲劳寿命分析,结果显示,环模比压辊更容易出现疲劳破坏。

曲柄滑块成型机输出功率分析与动力学仿真

针对国内外现有成型机大都结构复杂、零件互换性差、挤出效率低等问题,提出了一种新型曲柄滑块成型机,并对该成型机进行了输出功率分析与动力学仿真。首先,基于成型机的成型原理,进行了成型机的结构设计,对整体机构的运动特性进行了理论推导和仿真分析;然后,利用AutoCAD软件画出了该机构的运动简图,运用平面几何分析法推导了滑块柱塞的运动学方程,并对该机构的运动干涉进行理论分析;借助origin曲线拟合的方式获取了阻力,使用MATLAB绘制了输出功率随时间变化的曲线,通过Creo Parametric 6.0.0.0软件建立了模型;最后,在ADAMS中采用三次插值样条函数对其关键部件滑块柱塞进行了运动学与动力学仿真,研究了其运动情况。研究结果表明:按照设计尺寸,该曲柄滑块成型机机构运动过程中无干涉、运动合理,其整机输出功率为7.38 kW,与理论推导功率7.54 kW基本一致,验证了理论分析的准确性,为实际电机功率选择提供了理论依据。

生物质环模成型机致密成型过程振动分析

环模成型机作为生物质致密成型的主要设备,成型过程中的剧烈振动问题会影响其工作的稳定性,降低生物质的成型质量。针对环模成型机成型过程中的振动问题,根据实际工况在RecurDyn和EDEM中分别建立环模成型机的动力学仿真模型和离散元模型,通过联合仿真来模拟环模成型机的攫取过程。根据联合仿真结果,得到不同主轴转速下环模所受的挤压力情况,在有限元软件中得到环模的等效应力云图,结果表明:环模所受的最大等效应力为95.930 MPa,发生在环模模孔入口处。以环模所受最大挤压力作为载荷进行环模成型机预应力模态分析及谐响应分析。根据预应力模态分析得知,环模成型机变形主要表现为摆动及扭转。根据谐响应分析得到环模成型机在X、Y和Z方向的振幅-频率曲线,结果表明,在第1阶、第3阶和第5阶固有频率处环模成型机容易产生共振,应避免其在该激励频率附近工作。

沙柳颗粒在不同破碎程度下致密成型的拱效应

生物质成型过程中大部分颗粒均处于高应力状态,导致颗粒发生部分破碎。颗粒破碎改变了整体颗粒的级配特性,对其宏微观力学特性有着显著的影响。为了优化生物质成型过程,需要建立微观与宏观之间的联系。通过PFC3D软件构建了单轴压缩模型,研究了生物质在不同破碎程度下的成型过程,探究了力链形成和拱效应对该过程的影响规律,并分析了成型过程中的应力-应变曲线、动能变化和力链网络,验证了颗粒破碎程度的增加可以从轴向上增加力链的数量,破碎程度越大拱形结构的破坏越多。明确了颗粒的破碎会对力链网络以及拱形结构的演变产生一定的影响。

基于离散元-有限元耦合生物质成型模具寿命分析

以沙柳细枝颗粒为生产原料,对环模成型机进行综合分析,并根据环模成型机的实际攫取物料工况,建立环模成型机的动力学仿真模型和物料离散元模型,利用ADAMS与EDEM对沙柳细枝颗粒的攫取过程进行DEM-MBD联合仿真,解决单一软件EDEM仿真压辊不能依靠摩擦力转动的问题,使仿真结果更加接近实际情况,并对仿真结果进行分析。结果表明:当环模转速为3~5 r·s^(-1)时,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而增加,而当环模转速增大至5 r·s^(-1)后,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而减小。将离散元与有限元进行耦合,对环模成型机的应力和变形进行分析,结果表明:环模和压辊的最大变形量分别为0.550760和0.42516 mm,最大等效应力分别为79.0710和32.6810 MPa,均发生在环模与压辊的最小间隙处。使用Ncode Designlife疲劳分析软件分析环模和压辊的疲劳寿命云图,结果表明环模较压辊更容易发生疲劳破坏。