基于Fluent的搅拌桨数值仿真及结构优化

针对固-液两相流物料搅拌机,运用计算流体动力学数值方法,通过RNG-湍流模型、欧拉多相流模型进行数值仿真,在搅拌叶片安装间距和搅拌臂长度不同的搅拌桨作用下,分析卧式粉料搅拌机搅拌槽内的流场分布以及固体相的体积分数分布情况。基于数值模拟结果,选择合适的搅拌桨结构参数,可为进一步的优化提供理论参考。

基于压缩速率的琼脂凝胶力学性能研究

凝胶作为食品工业广泛应用的原材料,不同含量的凝胶被压缩时的力学性能对凝胶类食品的加工工艺及食品成品的质地品质都有很大的影响。利用质构仪对浓度分别为2.5%、5.0%和7.5%的琼脂凝胶进行了单轴压缩和应力松弛实验,并对实验结果进行了分析,结果表明:1)琼脂凝胶的压缩形变过程分为线弹性阶段、非线性劣化阶段和破裂阶段;2)线弹性阶段的弹性模量与凝胶浓度、凝胶被压缩速率正相关;3)破裂阶段的破裂应变与压缩速率正相关,与浓度负相关;4)破裂应力与压缩速率正相关但是在高压缩速率下与浓度无关。根据应力松弛实验,建立了其应力松弛行为的四原件力学模型,该模型可以准确地描述不同浓度的琼脂凝胶在不同应力下的松弛行为,该力学模型对不同含量凝胶的食品原材料成型加工工艺的优化具有重要的意义。

激光焊线强度模型的建立以及失效预测

针对冷成型热轧汽车结构钢S420MC和S520MC的激光焊接接头横截面进行压痕测试,建立焊线熔融区、热影响区和母材的材料本构方程。在韧性断裂和剪切失效的基础上,考虑到焊线破坏的时率相关性以及损伤累积性,采用Kolmogorov积分方程判断材料的失效,提出一种新的焊线失效模型(微观失效模型)。利用该模型模拟激光焊线在冲击载荷下的力学行为,并与现行的两种焊线数值模型(宏观一维模型和宏观三维模型)仿真结果对比。仿真对比结果表明,基于微观失效模型不仅获得了一致的强度评价,而且能够预测焊线撕裂发生时间以及撕裂开始发生的区域,更加真实地反映激光焊线在冲击载荷下的力学行为。

基于LS-DYNA的锤片机筛板冲击过程数值模拟

针对锤片机筛板在高转速下容易发生磨损断裂问题,利用LS-DYNA显式动力学分析软件,建立了Q345和Q420两种材料的本构模型和与应变率相关的失效模型,对比分析了不同的冲击速度对筛板强度的影响规律;通过与理论分析对比证明了数值模拟的可行性和有效性。模拟结果表明,筛板孔边缘强度对材料的依赖性不强,筛板在小角度偏置冲击下更容易断裂失效,在大角度偏置冲击下更容易剥落磨损,模拟结果可为筛板强度的优化以及锤片机的加工工艺参数制订提供理论依据。

蠕动式点胶机的精确点胶研究

为了改善传统点胶机不易控制流量的问题,在分析蠕动泵的基础上,建立蠕动泵的模型并进行理论流量的推导;然后对蠕动泵的步进电机进行分析,提出采用ATmega2560微控制器外接驱动器A4988细分驱动技术方案,对蠕动泵步进电机控制系统进行设计;对单个点胶过程提出采用S型曲线规划Z轴的运动,实验证实采用蠕动泵进行点胶达到了良好的点胶效果,本研究提高了点胶质量。

基于仿生咀嚼机器人的种植体螺纹结构研究

为了探讨咀嚼受载过程中种植体螺纹形状对骨界面的影响,基于咀嚼仿生平台研究了种植系统中常见的梯形、支撑形和反支撑形三种不同的种植体螺纹在冲击载荷下的力学行为。首先以仿生咀嚼机器人为实验仪器,模拟了口腔的咀嚼过程并实现咀嚼力的采集;之后将咀嚼力作为数值模拟的加载条件分析了不同螺纹种植体的应力分布情况。分析结果显示:在400N的加载下,不同的种植体的应力分布情况大致相同,螺纹部分的应力集中主要发生在自牙冠向下的第一道螺纹处,但是梯形螺纹种植体的集中应力值(242.8MPa)最小,支撑形螺纹最大(278.8MPa);同时就骨组织而言,不同的种植体受载下,皮质骨上的集中应力都明显高于松质骨。

折叠式单双人两用轮椅结构设计与分析

随着人口老龄化进程的加快,老年人的出行问题逐渐突出。市场急需可以同时携带两位老年人出行的双人轮椅。该轮椅的设计,可以实现双人共坐。并且设计中运用有限元分析与运动仿真技术,使产品更具科学性。该轮椅结构具有折叠简单、重量轻、体积小及安全性好等特点。

仿生咀嚼6PSS并联驱动平台的运动学研究

基于食品物性检测及品质评价、义齿材料检测及评估等领域的需求,设计了一种仿生咀嚼6PSS并联驱动平台。文章介绍了该并联驱动平台的基本结构组成,建立了动平台的运动学模型,并进行运动学分析,得出了位置逆解、速度逆解及雅可比矩阵表达式。在Adams中进行运动学仿真,建立虚拟样机,给予动平台一组模拟右侧咀嚼运动的轨迹,使其模拟下颌咀嚼食物,得到动平台及相关构件的位姿参数曲线,为并联驱动平台的后续运动学性能分析及优化设计提供参考,为动力学分析奠定了基础。