基于ANSYS的基质草籽毯成型机挤出口优化与试验

基质草籽毯成型机以农业废弃物秸秆和牲畜粪便为主要原料,制作绿化用草坪,可以实现连续不间断成型生产。针对现有成型机挤出口质量较大,造成材料消耗多和螺栓连接负担重的现象,以挤出口缩颈处长度、缩颈处宽度、料板厚度和螺栓孔直径为研究对象,运用ANSYS Workbench19.2有限元软件在静态特性分析和参数化建模基础上,基于多目标优化的响应面方法对挤出口模型进行优化,得到尺寸参数最优值:缩颈处长度180 mm、缩颈处宽度60 mm、料板厚度3.5 mm、螺栓孔直径11 mm,此时挤出口部件最大变形和最大等效应力较优化前分别减小了35.95%和13.8%;为了进一步优化挤出口尺寸,利用拓扑优化使零件总质量减轻了36.60%。采用EDEM软件对参数优化和拓扑优化进行验证,得到成型颗粒密度和挤出颗粒质量分别为1383.2kg/m^(3)和2709g。利用优化结果制作样机,与优化前成型装置进行对比试验结果表明:成型颗粒密度和挤出颗粒质量与优化前相比分别提升5.84%和2.88%,进一步发芽和烘干试验表明,优化效果达到预期目标,可为相关设备的研发和生产提供理论参考。