秸稈成型設(shè)備環(huán)模強度分析

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的日益緊張，使人們越來越重視生物質(zhì)能源，而秸稈生物質(zhì)致密成型技術(shù)正是利用生物質(zhì)能源的一種較好的方法。環(huán)模式秸稈壓塊機由于能耗低、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，使其成為未來生物質(zhì)固化成型的主要設(shè)備。作為秸稈成型設(shè)備關(guān)鍵部件的環(huán)模，其壽命是影響環(huán)模壓塊機推廣的主要因素。本文主要對秸稈成型設(shè)備的環(huán)模強度進行分析研究。 通過試驗研究了秸稈壓塊密度與影響因素之間的關(guān)系。結(jié)果表明，含水率在15%左右，成型壓力為60MPa左右，物料尺寸為10~20mm時成型產(chǎn)品表面光滑，密度適宜，品質(zhì)最高。 對生物質(zhì)塑性變形問題進行了探討，推導(dǎo)了生物質(zhì)成型過程中環(huán)模彈塑性本構(gòu)方程，建立了成型過程中應(yīng)力應(yīng)變場和溫度場的有限元模型。對環(huán)模成型過程中應(yīng)力應(yīng)變場有限元模擬，結(jié)果表明，在同一橫截面上，靠近中心部位物料的流動速度高于與模孔內(nèi)壁的接觸面上的物料，而流動速度最小的部位(即環(huán)模棱角處)恰是應(yīng)力值最大的部位。應(yīng)力集中是導(dǎo)致的壓塊成品棱角撕裂倒鈍現(xiàn)象和模孔材料剝落現(xiàn)象的原因；對?？讓嵤├饨堑箞A，應(yīng)力集中情況得到明顯改善，最大減小的應(yīng)力值為15.733MPa。對成型過程中環(huán)模的溫度場有限元模擬，結(jié)果表明，倒角的環(huán)模更不易產(chǎn)生熱應(yīng)力，更適合用于生物質(zhì)的成型。 針對環(huán)模既受力又有溫度影響，對環(huán)模進行熱-力耦合場有限元模擬，得到環(huán)模耦合應(yīng)力場的分布情況，及環(huán)模改進后耦合應(yīng)力場的分布情況，通過對比證明了改進后的環(huán)模應(yīng)力場分布要優(yōu)于前者，為秸稈壓塊機的核心部件——環(huán)模的改進提供了一定的理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 壓縮成型 環(huán)模 強度 應(yīng)力 溫度
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S226;S216.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 生物質(zhì)致密成型技術(shù)利用的意義及前景10-11
• 1.2 生物質(zhì)致密成型理論研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 生物質(zhì)致密成型設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.3.3 生物質(zhì)致密成型設(shè)備結(jié)構(gòu)型式14-16
• 1.4 環(huán)模式壓塊機易損部件—環(huán)模研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本課題研究所用環(huán)模式秸稈壓快機簡介18-20
• 1.5.1 環(huán)模式壓塊機的總體結(jié)構(gòu)與工作原理18
• 1.5.2 整機的傳動與進料機構(gòu)18-19
• 1.5.3 環(huán)模式壓塊機的壓縮室結(jié)構(gòu)19-20
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 玉米秸稈致密成型影響因素試驗研究22-34
• 2.1 試驗?zāi)康?/span>22
• 2.2 試驗材料和裝置22-26
• 2.2.1 試驗材料22-24
• 2.2.2 試驗裝置24-26
• 2.3 試驗步驟26
• 2.4 成型產(chǎn)品質(zhì)量評價標準26-27
• 2.5 生物質(zhì)致密成型試驗結(jié)果及分析27-32
• 2.5.1 含水率對成型密度的影響27-29
• 2.5.2 壓力對成型密度的影響29-30
• 2.5.3 秸稈尺寸對成型密度的影響30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第3章 壓縮成型過程模擬與環(huán)模受力分析34-52
• 3.1 有限元法介紹34
• 3.1.1 有限元法特點34
• 3.1.2 用有限元法求解問題基本思路34
• 3.2 生物質(zhì)塑性變形理論34-37
• 3.2.1 屈服準則35-36
• 3.2.2 強化準則36-37
• 3.2.3 流動準則37
• 3.3 生物質(zhì)成型過程的有限元本構(gòu)方程37-40
• 3.4 成型過程中環(huán)模彈塑性本構(gòu)方程的推導(dǎo)40-42
• 3.5 環(huán)模的應(yīng)力應(yīng)變場模擬42-45
• 3.5.1 幾何模型的建立42-43
• 3.5.2 定義有限元模型的單元類型43
• 3.5.3 定義材料參數(shù)43-44
• 3.5.4 網(wǎng)格劃分44
• 3.5.5 邊界條件的施加及求解44-45
• 3.6 致密成型模擬結(jié)果及分析45-49
• 3.6.1 靜態(tài)模擬中應(yīng)力場分布及分析45-46
• 3.6.2 動態(tài)模擬中不同加載時間應(yīng)力場分布及分析46-47
• 3.6.3 動態(tài)模擬中不同加載時間應(yīng)變場分布及分析47-48
• 3.6.4 環(huán)模?？赘倪M及分析48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-52
• 第4章 環(huán)模溫度場分析及模擬52-62
• 4.1 三維穩(wěn)態(tài)傳熱52-55
• 4.1.1 三維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程52-54
• 4.1.2 溫度場的邊界條件54-55
• 4.2 穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)問題55-58
• 4.3 溫度場的有限元模擬58-60
• 4.3.1 幾何模型58
• 4.3.2 定義溫度場模擬單元類型及材料熱屬性58-59
• 4.3.3 網(wǎng)格劃分59
• 4.3.4 邊界條件的確定59
• 4.3.5 溫度場模擬結(jié)果及分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第5章 環(huán)模耦合場分析與模擬62-68
• 5.1 耦合場62
• 5.2 耦合場分析的定義和類型62
• 5.3 耦合場分析方法62-63
• 5.4 有限元模擬模塊的轉(zhuǎn)化63
• 5.5 熱力耦合場結(jié)果及分析63-66
• 5.5.1 方型模孔環(huán)模耦合應(yīng)力場分析63-65
• 5.5.2 改進后環(huán)模耦合應(yīng)力場分析65-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文74-76
• 致謝76

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