基于ANSYS的生物質(zhì)成型關(guān)鍵部件動靜態(tài)特性研究.pdf

1、生物質(zhì)成型技術(shù)可為其它的生物質(zhì)能綜合利用技術(shù)提供原料供給。生物質(zhì)能是一種重要的可再生能源，其高效開發(fā)利用有助于改善生態(tài)環(huán)境、緩解世界能源供應(yīng)緊缺的現(xiàn)狀。世界各國高度重視開發(fā)生物質(zhì)成型技術(shù)，但該技術(shù)目前還存在一些發(fā)展瓶頸，如成型設(shè)備生產(chǎn)能耗高、成品質(zhì)量參差不齊、關(guān)鍵部件使用壽命短、設(shè)備振動噪聲過大等。這些存在的問題指引著成型技術(shù)今后的發(fā)展方向。 本文通過研究生物質(zhì)成型設(shè)備的能量消耗特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)破壞形式，運(yùn)用彈塑性力學(xué)、接觸力學(xué)、粘彈

2、性理論知識對成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到生物質(zhì)原料在成型過程中的形變、流變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)原料在棱角處的流動速度明顯滯后于其它部位，這是生物質(zhì)成品發(fā)生棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象的主要原因。運(yùn)用ANSYS程序的靜力分析模塊對環(huán)模的應(yīng)力分布進(jìn)行了數(shù)值研究，得到環(huán)模發(fā)生材料剝落現(xiàn)象的原因是環(huán)模棱角處產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。然后根據(jù)生物質(zhì)成品棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象提出孔型改進(jìn)方案，研究表明對模孔棱角倒圓處理后，環(huán)模與生物質(zhì)成品在棱角處的應(yīng)力值均減小，不但使應(yīng)力

3、沿周向分布均勻合理，改善?？资芰顩r，而且為模孔孔型優(yōu)化設(shè)計、降低成型設(shè)備能耗提供了理論依據(jù)。 主軸部件是設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生疲勞破壞的主要部件，本文通過建立主軸部件的動力學(xué)運(yùn)動方程與質(zhì)量矩陣對其動力響應(yīng)特性進(jìn)行分析研究。首先，對系統(tǒng)固有頻率及振型進(jìn)行了詳細(xì)描述與分析，得到主軸部件的臨界轉(zhuǎn)速為3665.52r/min，分析結(jié)果表明其工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于臨界轉(zhuǎn)速，能有效避開共振區(qū)域。其次，本文運(yùn)用振型疊加原理重點(diǎn)分析了主軸部件在承受簡諧變

4、化的成型壓力時的動態(tài)響應(yīng)情況，得到在工作載荷頻率下主軸部件的最大響應(yīng)位移為1.25×10-3m、最大響應(yīng)應(yīng)力為156MPa。最后，通過對比研究，得到主軸結(jié)構(gòu)支撐跨距對其動態(tài)響應(yīng)特性的影響規(guī)律，在將支撐跨距由480mm降低為430mm拘過程中，結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力和最大位移響應(yīng)均呈上升趨勢，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。 本文利用ANSYS程序?qū)Τ尚驮O(shè)備力學(xué)性能以及振動響應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)地量化分析。結(jié)合生物質(zhì)成型壓力、成型過程應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系實驗研究，對