甘蔗压榨过程耦合模型构建及三维仿真与压榨辊设计方法的研究
发布时间：2021-06-09 18:22
甘蔗压榨提汁过程是一个非常复杂的非线性过程,涉及蔗料弹塑性变形、甘蔗纤维和蔗汁之间的固液耦合以及压榨辊与甘蔗纤维、甘蔗纤维之间相互摩擦接触等非线性问题。由于过程复杂,运用现有的甘蔗压榨理论和方法一直无法有效解决这些问题。目前,我国制糖业面临升级改造的压力,相应的装备设计水平不高。因此,本文以蔗料为研究对象,从甘蔗纤维的力学性能研究入手,通过材料性能实验、数学模型和仿真实验,开展蔗料本构模型、弹塑性耦合模型、固液耦合力学模型、甘蔗压榨三维仿真方法以及优化甘蔗辊结构设计方法的研究,厘清上述问题,改进现有的甘蔗压榨理论和方法,对于理解甘蔗压榨过程、改进压榨工艺、优化压榨机设计具有重要的科学指导意义;同时有助于企业提高技术水平和实现良好的经济效益与社会效益。蔗料参数是准确建立蔗料本构模型的基础。由于甘蔗压榨过程中蔗料参数不断变化,目前学者们普遍采用材料参数的平均值来建立模型,这些参数不准确。为此,本文通过单轴压缩试验研究蔗料的应力与压缩比的关系,通过加载-卸载试验获得甘蔗纤维的弹性模量、压缩指数和回弹指数,通过固结排水实验研究围压与甘蔗纤维泊松比之间的规律,利用直接剪切试验获得甘蔗纤维的剪切特...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２重吸现象示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｒｅ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ??
？料材料参数，并建立蔗料弹塑性本构模型。运用Ｄａｒｃｙ定律和Ｂｉｏｔ有效应力原理建立蔗??料固液耦合力学模型。运用有限元方法进行求解，分析应力分布情况、压缩比和应力的??规律，并通过准静态和动态压缩实验来验证模型的正确性。??（３）甘蔗压榨过程三维仿真分析。运用演化参数的蔗料固液耦合力学模型，结合??三维压榨辊有限元模型，对两辊蔗料压榨过程的进行瞬态仿真分析，获得不同压缩比、??蔗层厚度、辊径和辊面速度对蔗料应力、孔隙压力、最大孔隙比、蔗汁速度、压榨辊压??力和转矩的影响，寻求在不同参数条件下蔗料、蔗汁以及压榨辊相应的变化规律，为甘??蔗压榨提汁的工艺优化提供借鉴。??（４）压榨辊结构设计方法研宄。分析传统的压搾辊结构设计理论方法，运用试验??设计方法设计适用于甘蔗压榨辊结构设计的仿真实验方案，利用蔗料演化参数的固液耦??合力学模型结合有限元方法获得压榨辊结构参数与优化目标的样本空间，采用近似模型??方法确定压榨辊结构参数与优化目标的数学模型，运用多目标粒子群优化方法对压榨辊??结构参数进行优化，获得最佳压榨辊结构参数组合。最后，总结形成一种以压榨辊转矩、??孔隙压力最小为目标的最佳压榨辊结构设计方法。??１．５．２技术路线??＿―：????
Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??静态压缩实验装置??态压缩实验装置由万能试验机、压力计及应变测试系统组成，如图仪器设备如下所示：??ＤＷ３１００万能材料试验机，中国科学院长春科新公司测试仪器研究Ｈ３８型应变测试系统，江苏东华测试技术股份有限公司；??ＹＹ９压力计，西安航动仪器仪表有限公司；??Ｐ２００１Ｎ电子天平，上海精密科学仪器有限公司。??■?ＩＩ９ＨＢＩＩＩ??Ｉ?产－??Ｍ?■?，?ＹＫ?ｍｊＭ???（．ｏｎｕｅｃｔｉｎｇ?－ｓ＾ｌ??ｎ：?ｉｌｌ１??二?－１??ｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PCE的飞行器不确定性量化方法[J]. 刘博,尚晓兵,晁涛,马萍,杨明. 系统仿真学报. 2018(12)
[2]甘蔗糖厂1370压榨机反齿式下送辊应用[J]. 梁引春,刘锦捷,陆涛,陈正洪,甘燕. 轻工科技. 2018(12)
[3]岩石自然结构面刻录制作方法及其直剪条件下磨损特征分析[J]. 江权,杨冰,刘畅,冯夏庭,史应恩,宋磊博,王秋霖. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[4]拉深筋结构参数与约束阻力的回归正交试验[J]. 李群,杨聪,邹宗园,郭佳. 锻压技术. 2018(08)
[5]甘蔗糖厂锤度在线自动检测系统的研究[J]. 黄爽,秦健南,叶权圣,秦会敏,徐宁,陈建斌. 甘蔗糖业. 2018(04)
[6]正反向直剪下层状岩体强度和破坏特征模型试验[J]. 刘伟,曾亚武,夏磊,陈曦. 武汉大学学报(工学版). 2019(07)
[7]上海黏土压缩指数和回弹指数经验关系[J]. 何平,王卫东,徐中华. 岩土力学. 2018(10)
[8]基于均匀设计与神经网络的桥梁设计参数优化[J]. 高颖,王可意,郭庆林,朱涵. 铁道标准设计. 2018(07)
[9]复杂加载条件下的砂土本构模型[J]. 万征,孟达. 力学学报. 2018(04)
[10]基于混合因素均匀设计的槽式聚光器结构优化[J]. 吴红华,米慧敏. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(05)
硕士论文
[1]甘蔗糖厂压榨机技术改进研究[D]. 何益盖.广西大学 2014
[2]新型两辊甘蔗压榨机系统的模糊可靠性分析及其压榨辊的模糊可靠性优化设计的研究[D]. 赵小莲.广西大学 2001
本文编号：3221087
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２重吸现象示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｒｅ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ??
？料材料参数，并建立蔗料弹塑性本构模型。运用Ｄａｒｃｙ定律和Ｂｉｏｔ有效应力原理建立蔗??料固液耦合力学模型。运用有限元方法进行求解，分析应力分布情况、压缩比和应力的??规律，并通过准静态和动态压缩实验来验证模型的正确性。??（３）甘蔗压榨过程三维仿真分析。运用演化参数的蔗料固液耦合力学模型，结合??三维压榨辊有限元模型，对两辊蔗料压榨过程的进行瞬态仿真分析，获得不同压缩比、??蔗层厚度、辊径和辊面速度对蔗料应力、孔隙压力、最大孔隙比、蔗汁速度、压榨辊压??力和转矩的影响，寻求在不同参数条件下蔗料、蔗汁以及压榨辊相应的变化规律，为甘??蔗压榨提汁的工艺优化提供借鉴。??（４）压榨辊结构设计方法研宄。分析传统的压搾辊结构设计理论方法，运用试验??设计方法设计适用于甘蔗压榨辊结构设计的仿真实验方案，利用蔗料演化参数的固液耦??合力学模型结合有限元方法获得压榨辊结构参数与优化目标的样本空间，采用近似模型??方法确定压榨辊结构参数与优化目标的数学模型，运用多目标粒子群优化方法对压榨辊??结构参数进行优化，获得最佳压榨辊结构参数组合。最后，总结形成一种以压榨辊转矩、??孔隙压力最小为目标的最佳压榨辊结构设计方法。??１．５．２技术路线??＿―：????
Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??静态压缩实验装置??态压缩实验装置由万能试验机、压力计及应变测试系统组成，如图仪器设备如下所示：??ＤＷ３１００万能材料试验机，中国科学院长春科新公司测试仪器研究Ｈ３８型应变测试系统，江苏东华测试技术股份有限公司；??ＹＹ９压力计，西安航动仪器仪表有限公司；??Ｐ２００１Ｎ电子天平，上海精密科学仪器有限公司。??■?ＩＩ９ＨＢＩＩＩ??Ｉ?产－??Ｍ?■?，?ＹＫ?ｍｊＭ???（．ｏｎｕｅｃｔｉｎｇ?－ｓ＾ｌ??ｎ：?ｉｌｌ１??二?－１??ｒ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PCE的飞行器不确定性量化方法[J]. 刘博,尚晓兵,晁涛,马萍,杨明. 系统仿真学报. 2018(12)
[2]甘蔗糖厂1370压榨机反齿式下送辊应用[J]. 梁引春,刘锦捷,陆涛,陈正洪,甘燕. 轻工科技. 2018(12)
[3]岩石自然结构面刻录制作方法及其直剪条件下磨损特征分析[J]. 江权,杨冰,刘畅,冯夏庭,史应恩,宋磊博,王秋霖. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[4]拉深筋结构参数与约束阻力的回归正交试验[J]. 李群,杨聪,邹宗园,郭佳. 锻压技术. 2018(08)
[5]甘蔗糖厂锤度在线自动检测系统的研究[J]. 黄爽,秦健南,叶权圣,秦会敏,徐宁,陈建斌. 甘蔗糖业. 2018(04)
[6]正反向直剪下层状岩体强度和破坏特征模型试验[J]. 刘伟,曾亚武,夏磊,陈曦. 武汉大学学报(工学版). 2019(07)
[7]上海黏土压缩指数和回弹指数经验关系[J]. 何平,王卫东,徐中华. 岩土力学. 2018(10)
[8]基于均匀设计与神经网络的桥梁设计参数优化[J]. 高颖,王可意,郭庆林,朱涵. 铁道标准设计. 2018(07)
[9]复杂加载条件下的砂土本构模型[J]. 万征,孟达. 力学学报. 2018(04)
[10]基于混合因素均匀设计的槽式聚光器结构优化[J]. 吴红华,米慧敏. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(05)
硕士论文
[1]甘蔗糖厂压榨机技术改进研究[D]. 何益盖.广西大学 2014
[2]新型两辊甘蔗压榨机系统的模糊可靠性分析及其压榨辊的模糊可靠性优化设计的研究[D]. 赵小莲.广西大学 2001
本文编号：3221087
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