生物质热压成型温度场离散元模拟

温度是影响生物质致密成型过程及燃料成型品质的关键因素之一,针对其致密成型传热机理及能量转换过程,应用EDEM-API二次开发对致密成型过程中的温度变化规律进行研究.通过离散单元法仿真分析生物质模型瞬态温度场,探究致密成型过程中温升和传热特性的演化规律,同时,从生物质密度、粒径、各时间分布等方面分析热压成型过程中温度场的...     

玉米秸秆复合颗粒饲料致密成型特性的离散元仿真

为研究玉米秸秆复合颗粒饲料成型过程的特性与影响因素,通过离散元软件EDEM,基于Hysteretic Spring接触模型,对玉米秸秆复合颗粒饲料致密成型过程进行模拟,分析了不同因素(锥口角度、粒径大小和压制速度)对成型质量与能耗的影响,对压制过程中物料的流动状态进行了追踪,并开展压缩实验对仿真数据与实验数据进行对比和...     

沙柳颗粒致密成型过程中的颗粒运动及能量分析

为了研究沙柳致密成型过程中颗粒运动及能量变化的规律,运用离散元颗粒流软件PFC3D建立了长径比为5∶1的颗粒模型。按照应力-应变曲线的特点,将沙柳致密成型过程划分为3个阶段：松散阶段、压密阶段和塑性阶段,从3个阶段中各选取一个时间点,对颗粒速度变化、位移变化、受力分量的变化以及能量变化进行细致分析。结果表明：颗粒速度及位移变化的主要影响因素为压力,在压力传递过程中,颗粒间接触力和墙体的反作用力不断变化,沿X轴、Y轴方向的速度分量和位移分量渐渐增多;从松散阶段到压密阶段,颗粒位置重新排列,间隙不断改变,动能呈现波动性变化;在塑性阶段时,压力克服颗粒间作用力的最大值,颗粒变形产生塑性流动,间隙不断减小,动能逐渐增大。在整个压缩过程中,粘结能增长趋势放缓,其他耗散能所占的比重逐渐增加,为了减少能量的损耗,应把应变值控制在较小的范围内。     

基于离散元-有限元耦合生物质成型模具寿命分析北大核心CSCD

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。     

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。     

激光熔覆快速成型致密金属零件的试验研究

激光熔覆成型能改善快速成型技术的基本工艺使之能够在快速，精确制造零件的同时提高零件的强度等力学性能，使快速成型技术突破目前多用来制造原型和模型的现状，直接生产高性能零件。本文对激光熔覆快速成型致密金属零件进行试验研究，介绍了试验装置的组成，通过单层和多层试验研究，获得了激光功率，扫描速度和光斑直径对激光熔覆成型的影响规律，获得了激光熔覆成型的金属零件。     

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。     

生物质压缩成型工艺参数

以玉米秸秆、锯末、棉杆为原料,进行改进后热压缩成型工艺试验,通过松弛密度这一指标得到最佳工艺参数范围;并利用OLYMPUS BX51-金相显微镜观察玉米秸秆成型后颗粒的微观形貌,从微观角度研究成型工艺参数与成型块微观结构之间的关系。试验结果表明,最佳参数范围是,粒度0～2mm、含水率15%～23%、温度130℃～150℃、长径比5.28;以玉米秸秆为例,微观形貌分析得出的最佳工艺参数范围与试验得出的基本一致。     

基于离散元分析的抛丸器弹丸运动过程仿真

为了研究弹丸在抛丸器内运动对抛丸器的作用机理,以离散元为方法,建立了抛丸器离散元模型。以三维离散元软件EDEM为手段,对弹丸的运动过程进行宏观分析,通过模拟动态的展示了弹丸在抛丸器内运动的宏观规律。分析了弹丸运动过程的能量变化规律,以不同的分丸轮速度模拟测试弹丸的平均速度,发现分丸轮转速对弹丸平均速度的变化影响显著。     

基于离散元方法的型砂流动性仿真研究

铸造用型砂预固化阶段的流动性是影响砂型固化后均实性的决定性因素。为了准确预测型砂预固化阶段的流动性,用型砂休止角表示其流动性,并提出一种基于DEM中JKR模型的方法准确仿真型砂休止角。通过建立JKR物理模型对原砂、碱性酚醛树脂和固化剂不同质量配比型砂的预固化阶段休止角进行仿真实验,并运用EDEM软件Protractor功能测得休止角数值,与试验休止角平均值相比误差在3%范围内。研究结果表明:基于DEM的JKR模型能够准确预测型砂预固化阶段的流动性,仿真结果为砂型数字化柔性挤压成形技术中型砂填充砂箱和砂型3D打印的工艺设计提供依据,对准确预测型砂成形能力和砂型固化后的紧实均匀度有重要意义。     

板成形数值模拟影响因素的正交试验分析

根据正交试验原理，应用板料成形软件对不同压边力、模具与板料间摩擦系数、凸凹模间隙和板料初始尺寸进行数值模拟，将数值模拟的厚度同实际成形件的厚度进行比较，得出上述因素对前翼子板成形结果的影响，并预测了前翼子板较优的理论成形条件。     

体积成形有限元模拟软件CASFORM的开发研究

简要介绍了作者自主开发的体积成形有限元模拟软件CASFORM及其关键技术，并给出了大量的实例分析。CASFORM主要由前处理模块，有限元分析模块，后处理模块，有限元网格生成模块和网格再划分及数据传递模块以及材料数据库和模拟数据库等构成，该软件能够分析各种体积成形工艺，包括锻造、挤压、拉拔等。能够预测缺陷的生成，验证和优化工艺/模具设计方案，该软件既能模拟等温成形过程，也可以模拟非等温成形过程，即可进行单工位成形分析，也可进行多工位成形分析。该软件界面友好，使用方便，可靠性和自动化程度高，是模具和工艺设计方案验证和优化的有力工具。     

板料成形模拟坯料网格尺寸的确定

介绍了板料成形仿真中坯料网格划分的基本原则,提出了坯料网格相对大小概念的定义.基于不同的坯料网格相对大小,利用固定网格法分别对不同坯料厚度的同一方盒拉深件进行成形仿真计算,根据计算结果讨论了坯料网格大小对计算精度的影响,并验证了网格局部细分法和自适应细分法的模拟结果与固定法的一致性.提出了确定坯料网格尺寸的准则,为分析人员制定网格划分方案提供依据.     

2618铝合金等温成形工艺热模拟试验研究

利用G1eeble-1500型热/力模拟试验机模拟2618铝合金等温成形工艺,采用正交试验法研究工艺参数(变形温度T、应变速率ε和变形程度ε)对晶粒尺寸的影响,确定了最佳工艺参数为:T=430℃, ε=8×10-3s-1, ε=40%.利用此工艺参数对2618铝合金进行等温成形,金相试验表明获得的锻件晶粒细小、均匀.     

单曲率板材激光弯曲成形过程的有限元模拟

利用有限元软件MSC.Marc建立了单曲率板激光弯曲成形过程的热力耦合有限元模型。计算并分析了激光弯曲成形过程中板材内部的温度场、应力场和位移场。此外,还研究了扫描线的长度和单曲率板的初始形状对激光弯曲成形的影响。结果表明:随着扫描线长度的增加,板材的弯曲变形量增大;随着单曲率板曲率的增加,板材的弯曲变形量减小。实验结果验证了模型的可靠性。     

板料成形中有限元模拟技术的应用

使用传统的靠经验和反复修模试模的方法研发模具，不仅难以掌握板料成形的真实过程，而且会造成人、财、物、时的浪费。将有限元技术引入冲压成形模拟中是解决这一问题行之有效的方法，对板料冲压成形模拟进行了讨论，并重点介绍了Dynaform软件的应用。     

体积成形无网格伽辽金法数值模拟及试验验证

通过移动最小二乘(MLS)近似函数建立无网格伽辽金法的基本公式。其中,本构关系基于Mises屈服准则和刚塑性流动理论给出,基函数采用线性函数。将无网格伽辽金法(EFG)与刚塑性流动理论相结合,编制了三维无网格伽辽金法数值模拟程序。进行铝合金三维体积成形试验,并用编制的模拟程序和ABAQUS有限元软件进行数值模拟。结果表明,无网格法与有限元法的数值模拟结果中的节点分布和等效塑性应变分布比较接近。通过对比数值模拟与试验结果验证了无网格伽辽金法数值模拟程序的可行性。     

板料弯曲成形性能的有限元模拟研究

介绍了以Pro/E为模具结构设计平台,利用有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA的前处理和求解模块对板料的弯曲成形过程进行数值模拟,分析了板料的弯曲性能,研究了弯曲半径对板料弯曲成形质量的影响,利用LS-PREPOST后处理器查看结果,得出应力应变曲线,为板料成形性能的检验提供了依据。     

板料冲压成形回弹的有限元数值模拟研究

随着对冲压件的尺寸精度要求的不断提高,精确预测给定冲压件的回弹量大小及分布显得非常重要。采用无模法模拟卸载回弹过程时,需要以加载成形后的应力为基础。本文给出了加载成形中的应力计算方法,并采用无模法建立了卸载回弹的计算模型。文中提出一种不同于传统的初始单元弹性化处理的方法,提高了回弹的计算精度。研究了卸载因子的取值规律对回弹计算的影响。利用自行开发的软件SheetForm模拟分析NUMISHEET’93标准考题中U型件深冲压的回弹情况,验证了该方法的有效性。