基于离散元法的苎麻茎秆分离数值模拟与试验研究

发布时间：2019-11-13 04:14

【摘要】：苎麻纤维是一种天然的纺织纤维,大量用于纺织行业。本文以收获期的苎麻茎秆为研究对象,采用试验测试、力学建模及离散元模拟相结合的研究方法,测试了苎麻茎秆界面的力学性能,基于EDEM软件建立了苎麻茎秆韧皮纤维和木质部不同材料的离散元颗粒模型,模拟仿真分析了不同结构参数对苎麻茎秆剥离作用,并在试验台架开展了苎麻茎秆分离的试验,验证了优化参数可靠性。论文的主要研究成果:(1)采用HD-B604-S电脑伺服式拉力试验机与TF-2056B悬臂梁冲击试验机,对不同含水率下不同部位的苎麻茎秆进行了静态拉伸剥离试验和动态冲击剥离试验。试验数据表明:苎麻茎秆下部的径向拉伸剥离力最大,最大径向剥离力平均值为1.9977N,随着含水率降低径向剥离力变大;而茎秆上部的轴向拉伸剥离力最大,最大轴向剥离力平均值为157.998N,随着含水率降低轴向剥离力变小;茎秆上部的冲击剥离能最大,最大冲击剥离能平均值为0.384J,随着含水率降低冲击剥离能也变小。(2)以提出的新型直喂式速差剥离和间歇式刮麻共同作用为机构模型为基础,建立了核心工作部件剥麻辊齿结构与苎麻茎秆相互作用分离瞬态动力学模型。推导了辊齿对麻秆作用的折断能和分离能的关系表达式。表明了茎秆分离效果不仅与苎麻自身材料属性(弹性系数、阻尼系数、固有频率)有关,还与茎秆分离台架的结构参数(剥麻辊半径、齿数、啮合深度)及各对辊齿转速大小有关。(3)运用EDEM软件建立了茎秆分离与辊齿相互作用的离散元模型,利用建立的虚拟仿真模型为平台,以脱骨量和剩皮量为评价标准,采用四因素五水平的正交试验方法,对辊齿结构的参数与茎秆分离效果进行了仿真试验分析,表明最佳工作参数组合为压辊转速150r/min,啮合深度12mm,剥麻辊转速800r/min,剥麻辊齿数20。根据正交试验的最佳参数组合进行台架验证试验,茎秆分离剥净率为98.5%。该研究为苎麻茎秆分离机理提供了一种新的研究方法,也为研发新型苎麻茎秆分离机械设备提供理论依据。
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS123.2

【参考文献】

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本文编号：2560121