基于DEM的蛆粪混合物动力学与多维振动筛的优化设计
发布时间：2021-09-29 11:10
中国作为世界上最大的存栏猪养殖大国,伴随养殖业迅速发展带来巨大经济效益的同时也因为养殖业的固体畜禽粪便任意排放导致了严重的环境污染问题。畜禽养殖业产生的固体畜禽粪便任意排放问题不仅会造成环境污染问题,也是对资源的浪费。利用固体畜禽粪便养殖蝇蛆不仅可以解决环境污染问题,养殖成熟后的蝇蛆还为畜禽养殖业和水产养殖业提供急需解决的高蛋白饲料难题,并且经过蝇蛆养殖后的固体畜禽粪便可以再次作为有机肥料入田,形成了一个有序、循环、绿色的养殖生产链。目前如何将蝇蛆和固体畜禽粪便颗粒混合物快速、有效、机械、可控地分离开来是蝇蛆养殖业面临的瓶颈难题。基于上述原因,本课题提出从离散元思想入手,通过对蝇蛆和固体畜禽粪便颗粒进行动力学分析,获得优化设计并联振动筛的关键参数,并对优化设计后的并联振动筛进行刚体动力学分析,最后对加工试制的并联振动筛的透筛性能进行筛分试验。本课题的研究内容主要包含以下几个方面:（1）基于离散元思想进行振动仿真分析蝇蛆和固体畜禽粪便颗粒在碰撞过程中的运动情况,需要从碰撞颗粒自身的物性参数（碰撞恢复系数、泊松比、剪切模量等）入手,结合运动学理论,通过碰撞试验得到蝇蛆的恢复系数,并通过数字...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的背景及意义
1.3 国内外发展现状
1.3.1 国内外蝇蛆研究现状
1.3.2 国内外蝇蛆分离方法现状
1.3.3 国内外振动筛发展现状
1.3.4 国内外DEM发展现状
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本课题主要研究内容
第二章 基于DEM的蝇蛆与畜禽粪颗粒物性参数确定
2.1 蝇蛆碰撞恢复系数研究
2.1.1 蝇蛆恢复系数试验设计
2.1.2 蝇蛆恢复系数正交试验
2.1.3 蝇蛆恢复系数单因素分析
2.2 蝇蛆泊松比
2.2.1 蝇蛆泊松比试验原理
2.2.2 蝇蛆泊松比试验步骤
2.2.3 蝇蛆泊松比试验结果与分析
2.3 蝇蛆基本尺寸参数确定
2.3.1 蝇蛆基本尺寸测试过程
2.3.2 蝇蛆基本尺寸测试结果
2.4 其他参数设定
2.5 本章小结
第三章 基于DEM的蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒动力学分析
3.1 蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒的接触参数
3.1.1 蝇蛆和畜禽粪颗粒的基本接触参数确定
3.1.2 蝇蛆和畜禽粪颗粒的接触阻尼参数
3.1.3 蝇蛆和畜禽粪颗粒的接触模型参数
3.2 动力学模型建立
3.2.1 活体蝇蛆的模型建立
3.2.2 固体畜禽粪便颗粒模型建立
3.3 EDEM分析模型建立
3.3.1 离散颗粒群力学分析
3.3.2 颗粒动力学方程模型建立
3.3.3 离散元仿真模型建立
3.3.4 蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒振动区域确定
3.4 基于离散元的蝇蛆与故土畜禽粪便颗粒振动仿真分析
3.4.1 仿真流程制定
3.4.2 针对自由度筛分性能分析
3.4.3 针对振幅的筛分性能分析
3.4.4 针对频率的筛分性能分析
3.5 本章小结
第四章 多维并联振动筛的优化设计
4.1 并联机构拓扑理论
4.1.1 并联机构
4.1.2 多维振动筛的优化设计
4.1.3 多维振动筛的自由度计算
4.2 多维振动筛的运动学分析
4.2.1 多维振动筛的基本坐标系建立
4.2.2 位姿方程
4.2.3 并联振动筛机构逆解
4.2.4 并联振动筛机构正解
4.3 奇异位型分析
4.3.1 奇异位型的基本概念
4.3.2 雅克比代数法求解
4.3.3 并联振动筛的奇异位型分析
4.4 仿真验证
4.4.1 并联振动筛仿真基本参数
4.4.2 仿真分析
4.4.3 优化设计结果
4.5 本章小结
第五章 多维振动筛动力学分析
5.1 动力学方程
5.1.1 机构的刚体动力学
5.1.2 系统的第一类拉格朗日方程
5.1.3 单刚体的广义惯性力
5.2 并联振动筛的动力学模型建立与分析
5.2.1 并联振动筛支链动力学模型
5.2.2 并联振动筛支链运动关系分析
5.2.3 并联振动筛支链影响系数分析
5.3 并联振动筛支链分析
5.3.1 并联振动筛支链坐标分析
5.3.2 并联振动筛支链约束方程分析
5.4 仿真分析
5.4.1 并联振动筛驱动理论分析
5.4.2 软件仿真分析
5.5 本章小结
第六章 多维振动筛样机筛分试验与分析
6.1 多维振动筛实物样机
6.1.1 样机加工装配注意事项
6.1.2 多维振动筛样机
6.2 控制系统初步设计
6.2.1 控制需求简介
6.2.2 并联振动筛的控制系统组成
6.2.3 并联振动筛基本控制原理
6.3 筛分试验分析
6.3.1 试验目的
6.3.2 筛分效果正交试验
6.3.3 正交试验结果分析
6.3.4 单因素试验分析
6.4 筛分试验结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒-颗粒接触力的热力学模型[J]. 蒋亦民,刘佑. 物理学报. 2018(04)
[2]基于螺旋理论的6R串联工业机器人奇异位形分析[J]. 李丽,房立金,王国勋. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
[3]蝇蛆分离用多维振动筛运动学分析及仿真[J]. 汪志焕,杨启志,蔡静,孙梦涛,胡建平. 机床与液压. 2017(07)
[4]蝇蛆营养成分分析及其蛋白提取工艺的研究[J]. 张青,余以刚,王成,尹寿伟,刘湘川,周海鹏. 粮食与饲料工业. 2017(03)
[5]基于EDEM的大型半自磨机衬板冲击力与冲击能量的分析[J]. 唐友华,董为民,张宝勇. 新技术新工艺. 2016(02)
[6]滚筒内二组元颗粒混合与分离的数值模拟[J]. 胡陈枢,罗坤,樊建人,杨世亮. 工程热物理学报. 2015(09)
[7]EDEM数值模拟在垃圾处理机械滚筒筛中的应用[J]. 施昱,王庆海,叶伟. 制造业自动化. 2015(17)
[8]4-UPU并联机构奇异研究与工作空间分析[J]. 季晔,王胜,余炳辉,朱德荣. 机床与液压. 2015(15)
[9]棉籽颗粒在三自由度混联振动筛面上的运动规律[J]. 王成军,刘琼,马履中,李龙. 农业工程学报. 2015(06)
[10]浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨[J]. 姚燕来,薛智勇,王卫平,朱凤香,洪春来,陈晓旸. 浙江农业科学. 2015(01)
博士论文
[1]玉米秸秆捡拾粉碎沟埋还田机研究[D]. 郑智旗.中国农业大学 2017
[2]紫花苜蓿种子筛分特性研究及其清选设备控制系统优化设计[D]. 赵漫菲.中国农业大学 2015
[3]农业物料仿生防堵筛分中的摩擦与颗粒运动研究[D]. 马征.江苏大学 2015
[4]基于三维离散元法的玉米脱粒过程分析方法研究[D]. 于亚军.吉林大学 2013
[5]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
[6]矩形喷动床干、湿颗粒混合特性的DEM方法研究[D]. 朱润孺.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]蝇蛆处理畜禽粪便中蛆料分离多维振动筛的设计[D]. 汪志焕.江苏大学 2016
[2]基于EDEM方法的稳定土搅拌器搅拌过程模拟[D]. 张新勇.长安大学 2015
[3]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[4]基于离散元法的立式双行星球磨机建模仿真研究[D]. 刘安.昆明理工大学 2015
[5]基于离散元法的立式搅拌球磨机建模仿真研究[D]. 杨杰.昆明理工大学 2015
[6]鼓泡流化床气固两相流颗粒行为数值模拟研究[D]. 王天宇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3413606
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究的背景及意义
1.3 国内外发展现状
1.3.1 国内外蝇蛆研究现状
1.3.2 国内外蝇蛆分离方法现状
1.3.3 国内外振动筛发展现状
1.3.4 国内外DEM发展现状
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本课题主要研究内容
第二章 基于DEM的蝇蛆与畜禽粪颗粒物性参数确定
2.1 蝇蛆碰撞恢复系数研究
2.1.1 蝇蛆恢复系数试验设计
2.1.2 蝇蛆恢复系数正交试验
2.1.3 蝇蛆恢复系数单因素分析
2.2 蝇蛆泊松比
2.2.1 蝇蛆泊松比试验原理
2.2.2 蝇蛆泊松比试验步骤
2.2.3 蝇蛆泊松比试验结果与分析
2.3 蝇蛆基本尺寸参数确定
2.3.1 蝇蛆基本尺寸测试过程
2.3.2 蝇蛆基本尺寸测试结果
2.4 其他参数设定
2.5 本章小结
第三章 基于DEM的蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒动力学分析
3.1 蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒的接触参数
3.1.1 蝇蛆和畜禽粪颗粒的基本接触参数确定
3.1.2 蝇蛆和畜禽粪颗粒的接触阻尼参数
3.1.3 蝇蛆和畜禽粪颗粒的接触模型参数
3.2 动力学模型建立
3.2.1 活体蝇蛆的模型建立
3.2.2 固体畜禽粪便颗粒模型建立
3.3 EDEM分析模型建立
3.3.1 离散颗粒群力学分析
3.3.2 颗粒动力学方程模型建立
3.3.3 离散元仿真模型建立
3.3.4 蝇蛆与固体畜禽粪便颗粒振动区域确定
3.4 基于离散元的蝇蛆与故土畜禽粪便颗粒振动仿真分析
3.4.1 仿真流程制定
3.4.2 针对自由度筛分性能分析
3.4.3 针对振幅的筛分性能分析
3.4.4 针对频率的筛分性能分析
3.5 本章小结
第四章 多维并联振动筛的优化设计
4.1 并联机构拓扑理论
4.1.1 并联机构
4.1.2 多维振动筛的优化设计
4.1.3 多维振动筛的自由度计算
4.2 多维振动筛的运动学分析
4.2.1 多维振动筛的基本坐标系建立
4.2.2 位姿方程
4.2.3 并联振动筛机构逆解
4.2.4 并联振动筛机构正解
4.3 奇异位型分析
4.3.1 奇异位型的基本概念
4.3.2 雅克比代数法求解
4.3.3 并联振动筛的奇异位型分析
4.4 仿真验证
4.4.1 并联振动筛仿真基本参数
4.4.2 仿真分析
4.4.3 优化设计结果
4.5 本章小结
第五章 多维振动筛动力学分析
5.1 动力学方程
5.1.1 机构的刚体动力学
5.1.2 系统的第一类拉格朗日方程
5.1.3 单刚体的广义惯性力
5.2 并联振动筛的动力学模型建立与分析
5.2.1 并联振动筛支链动力学模型
5.2.2 并联振动筛支链运动关系分析
5.2.3 并联振动筛支链影响系数分析
5.3 并联振动筛支链分析
5.3.1 并联振动筛支链坐标分析
5.3.2 并联振动筛支链约束方程分析
5.4 仿真分析
5.4.1 并联振动筛驱动理论分析
5.4.2 软件仿真分析
5.5 本章小结
第六章 多维振动筛样机筛分试验与分析
6.1 多维振动筛实物样机
6.1.1 样机加工装配注意事项
6.1.2 多维振动筛样机
6.2 控制系统初步设计
6.2.1 控制需求简介
6.2.2 并联振动筛的控制系统组成
6.2.3 并联振动筛基本控制原理
6.3 筛分试验分析
6.3.1 试验目的
6.3.2 筛分效果正交试验
6.3.3 正交试验结果分析
6.3.4 单因素试验分析
6.4 筛分试验结果分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]颗粒-颗粒接触力的热力学模型[J]. 蒋亦民,刘佑. 物理学报. 2018(04)
[2]基于螺旋理论的6R串联工业机器人奇异位形分析[J]. 李丽,房立金,王国勋. 组合机床与自动化加工技术. 2017(12)
[3]蝇蛆分离用多维振动筛运动学分析及仿真[J]. 汪志焕,杨启志,蔡静,孙梦涛,胡建平. 机床与液压. 2017(07)
[4]蝇蛆营养成分分析及其蛋白提取工艺的研究[J]. 张青,余以刚,王成,尹寿伟,刘湘川,周海鹏. 粮食与饲料工业. 2017(03)
[5]基于EDEM的大型半自磨机衬板冲击力与冲击能量的分析[J]. 唐友华,董为民,张宝勇. 新技术新工艺. 2016(02)
[6]滚筒内二组元颗粒混合与分离的数值模拟[J]. 胡陈枢,罗坤,樊建人,杨世亮. 工程热物理学报. 2015(09)
[7]EDEM数值模拟在垃圾处理机械滚筒筛中的应用[J]. 施昱,王庆海,叶伟. 制造业自动化. 2015(17)
[8]4-UPU并联机构奇异研究与工作空间分析[J]. 季晔,王胜,余炳辉,朱德荣. 机床与液压. 2015(15)
[9]棉籽颗粒在三自由度混联振动筛面上的运动规律[J]. 王成军,刘琼,马履中,李龙. 农业工程学报. 2015(06)
[10]浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨[J]. 姚燕来,薛智勇,王卫平,朱凤香,洪春来,陈晓旸. 浙江农业科学. 2015(01)
博士论文
[1]玉米秸秆捡拾粉碎沟埋还田机研究[D]. 郑智旗.中国农业大学 2017
[2]紫花苜蓿种子筛分特性研究及其清选设备控制系统优化设计[D]. 赵漫菲.中国农业大学 2015
[3]农业物料仿生防堵筛分中的摩擦与颗粒运动研究[D]. 马征.江苏大学 2015
[4]基于三维离散元法的玉米脱粒过程分析方法研究[D]. 于亚军.吉林大学 2013
[5]用于谷物清选的三维并联振动筛的研究[D]. 李菊.江苏大学 2013
[6]矩形喷动床干、湿颗粒混合特性的DEM方法研究[D]. 朱润孺.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]蝇蛆处理畜禽粪便中蛆料分离多维振动筛的设计[D]. 汪志焕.江苏大学 2016
[2]基于EDEM方法的稳定土搅拌器搅拌过程模拟[D]. 张新勇.长安大学 2015
[3]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[4]基于离散元法的立式双行星球磨机建模仿真研究[D]. 刘安.昆明理工大学 2015
[5]基于离散元法的立式搅拌球磨机建模仿真研究[D]. 杨杰.昆明理工大学 2015
[6]鼓泡流化床气固两相流颗粒行为数值模拟研究[D]. 王天宇.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3413606
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3413606.html
