基于离散元法茶园微耕机旋耕刀结构参数优化设计

【目的】解决茶园微耕机旋耕刀切削土壤阻力导致的功耗大问题,提高茶叶生产机械化水平,降低茶叶生产成本。【方法】1)采用EDEM离散元法对旋耕刀进行切土仿真,建立旋耕刀-土壤离散元模型,分析不同旋耕刀的切土性能;2)以旋耕刀的弯折角β、弯折半径r和正切刃端面高度h三个参数为试验因子,以作业功耗为评价指标,采用正交试验方法对旋耕刀结构参数进行优化设计,并进行切削土壤仿真试验,仿真得到优化前旋耕刀平均峰值功耗为1.607 kW。【结果】正交试验结果表明,当弯折角β=114.9°、弯折半径r=29.6 mm、正切刃端面高度h=38.8 mm时,平均峰值功耗取得最小值1.381 kW,旋耕机切削功耗较优化前降低了14.06%,与计算得到的理论值1.370 kW的误差为0.8%。【结论】优化后旋耕刀切削土壤的功耗降低,验证了旋耕刀结构参数优化的合理性,可为茶园微耕机旋耕刀的改进设计提供研究基础。

基于离散元法的玉米颗粒振动筛分过程模拟研究

为了探究玉米颗粒在直线振动筛面上的运动情况,课题组以散体力学为基础,依据离散单元法分析玉米颗粒振动筛分机理。通过建立直线振动筛三维模型,分析玉米颗粒在振动筛面上的运动,应用可视化离散元模拟软件EDEM分析振动筛面在上下直线运动的情况下,玉米颗粒速度变化情况得出以玉米圆颗粒为基础模型,直线振动筛相关的一些参数的变化对筛分过程中颗粒速度和位置的影响。仿真结果表明:不同形状的筛孔、不同下落高度和不同形状颗粒都对筛分效果产生影响。课题组的研究为设计和优化直线振动筛提供了参考。

基于EDEM的小区育种小麦脱粒装置作业参数仿真研究

为获得小区育种小麦脱粒装置最佳脱输性能参数,减少籽粒在装置内的滞留,提高育种试验数据的可靠性,在不考虑脱粒破碎的情况下,利用离散元软件EDEM对脱粒装置内小麦籽粒和短茎秆混合物料的运动过程进行模拟,为优化脱粒装置工作参数,进一步降低籽粒在脱粒装置内的残留率,分析研究了脱粒物料中单个抛出籽粒、抛出茎秆及滞留籽粒的速度、位移随时间的变化规律,并对脱粒装置内的物料流进行了仿真试验。仿真结果表明,当滚筒转速为1 600 r·min^(-1),喂入量为0.3 kg·s^(-1),脱粒间隙为8 mm,装置内籽粒残留率最小,并按照该最优组合作业参数对脱粒装置进行试验验证,结果表明,仿真试验和室内试验结果基本一致。因此,利用EDEM对脱粒装置的工作参数进行优化是可行的,为脱粒装置的研究和改进设计提供参考。

基于EDEM分析的颗粒阻尼参数研究

本文以单层钢框架模型为研究对象,采用初始位移起振法对空腔顶端施加初始偏离位移,突然释放后使构件产生自由振动,通过试验模态分析软件计算相应的阻尼比,并应用EDEM离散元软件进行颗粒阻尼主要影响参数(质量比)的模拟分析。

基于EDEM仿真技术对运煤系统落煤管的磨损分析

介绍了基于离散元模型(EDEM)仿真技术对运煤系统落煤管的磨损分析,对落煤管内部物料运动形态和设备壁板的磨损情况进行计算模型的可视化分析和数据化处理分析,为缓解磨损提供了有力的设计依据,提出减缓磨损设计关注点以及减缓磨损的主要措施,有效地提高了落煤管生命周期,从而保障了运煤系统正常运行。

基于EDEM的猴魁茶叶充填过程仿真研究

为解决猴魁茶叶包装劳动强度大、效率低等问题,课题组设计了一款适用于猴魁茶叶的自动化充填系统。运用EDEM离散元仿真软件对猴魁茶叶的充填过程进行仿真模拟,观察充填过程中茶叶姿态的变化规律,以验证设计的合理性;并以堆积角、平均速率及平均挤压力作为评价指标,探究不同结构参数对茶叶充填性能的影响规律。结果表明:载具转速对茶叶充填性能影响最为显著,转速越大,茶叶的堆积角、速度及内部挤压力越大。课题组的研究可为后续装置研究与参数化设计提供参考。

基于EDEM的月球极区采冰钻具参数的研究

针对月球极区冰采样过程钻具运动参数对钻具受力及对冰采样量的影响问题,开展了离散元仿真分析;利用SolidWorks三维建模软件设计了一款钻具,在离散元仿真软件EDEM中建立了冰的离散元模型;并将设计完成的钻具导入离散元仿真软件中,进行离散元仿真分析;选取钻具的转速作为钻具的运动参数,进行对比分析。其仿真结果表明,随着钻具转速增大,冰的采样量逐渐增大;钻具所受的力矩逐渐减小。

散体在垂直螺旋输送机内流动性研究

散体的流动性直接影响到其在垂直螺旋输送机内的运动状态,进行垂直螺旋输送机理论的研究必须研究散体颗粒的物理特性对其流动性能的影响。介绍了垂直螺旋输送机现有的研究理论以及近几年散体研究所采用的方法和获得的成就,对影响散体流动性能的因素进行了理论分析,并采用EDEM软件对散体在垂直螺旋输送机内的流态进行了仿真。

EDEM软件在农机轻量化中的应用

在分析轻量化技术分类的基础上,阐明了轻量化技术在结构设计、材料及工艺方面的研究现状.介绍了EDEM软件及其在轻量化设计中的作用与在农机触土部件指标检测中的应用.以农机的主要零部件旋耕刀为例,利用EDEM软件进行仿真,结果显示,旋耕刀最大受力位置在刀具侧切刃且靠近弯折区处.在最大受力位置处添加新型材料、增加涂层等可达到轻量化效果,增加使用寿命.

岩石单裂纹扩展及损伤演化规律的数值模拟研究

采用扩展离散元(EDEM)计算方法,模拟了单轴压缩下含不同预置倾角的单裂纹岩石试样的裂纹起裂、扩展和贯通过程,探讨了裂纹不同扩展阶段的应力变化,分析了不同预置倾角下单裂纹的扩展机制。研究表明:随着预置裂纹倾角α的增大,新裂纹的起裂应力和试样的抗压强度总体上呈增大趋势,但当α=30°时出现突变;α=30°时试样裂纹扩展最为迅速,α=15°,45°,60°,75°时的试样扩展速度依次减弱;当α=15°,30°时,新裂纹从预置裂纹尖端的两翼开始扩展,当α从45°增大到75°时,新裂纹的扩展逐渐向着预置裂纹两侧纵深发展,α=45°时为两种不同裂纹扩展模式的过渡倾角。

岩屑甩干机之模型优化及颗粒运移情况分析

石油钻井废弃岩屑直接排放会造成环境的严重污染,经岩屑甩干机处理后的废弃岩屑含液量满足环境排放的标准,可直接排放,而岩屑甩干机工作过程中筛网极易堵塞,导致分离效率降低。同时岩屑颗粒对筛网磨损严重,致使岩屑甩干机寿命降低。针对上述问题,本文提出了螺旋刮刀甩干机模型,其次基于离散元理论,运用离散元模拟软件(EDEM)分析模型改进前后单颗粒在筛网上的运动特征。研究发现螺旋刮刀有效地改善了颗粒堆积造成筛网堵塞的现象,并能缓解颗粒冲击筛网导致其磨损严重的情况。最后,当改进模型转速差值变化时,对颗粒的运动情况进行了对比分析,其结果为工程实际中岩屑甩干机的优化设计提供了参考。

秸秆打捆机的开式多斜度复压压缩装置设计与试验

为了提高玉米秸秆打捆机成捆致密性,设计了一种开式多斜度复压压缩壳体,建立了秸秆压缩受力模型,利用离散元EDEM软件对秸秆压缩过程中压缩区域内倾斜角度对秸秆致密性的影响进行了研究,并进行了相关试验验证。试验结果表明,同等结构尺寸条件下,当压缩区域内倾斜角度分别为α=5°β=7°、α=7°β=9°、α=9°β=11°时,秸秆成捆密度分别增加到了115.5 kg/m^3、123.8 kg/m^3、154.2 kg/m^3,说明增大压缩区域内倾斜角度,有利于提高秸秆成捆致密性,同时有利于减小开式多斜度复压压缩壳体尺寸,为秸秆打捆压缩机械的研究提供了一定的参考。