基于LS-DYNA的沙柳锯切仿真分析及试验研究北大核心

为解决沙柳平茬作业中,因刀具结构不合理和工作参数不匹配造成的功耗大、刀具发热严重、茬口灼伤以及撕皮撕裂等问题,研究基于LS-DYNA建立沙柳圆锯片锯切显式动力学有限元模型,通过锯切单因素试验确定刀具结构参数(齿数、齿厚)和工作参数(转速、每齿进给量)范围,采用正交试验对参数进行优化组合,并测定了沙柳实际锯切过程中的转矩和功耗,验证了仿真结果的可靠性。结果表明:较优的参数组合为齿数80 T、齿厚2.0 mm、转速1 500 r/min、每齿进给量0.22 mm,该组合下锯切转矩为7.41 N·m,功耗为1 412 J;该刀具参数下锯切试验测得转矩为7.55 N·m,功耗为1 514 J,分别与数值模拟结果相差1.9%和7.2%。经综合评判优化的参数组合有效,且沙柳茬口质量满足复壮要求。     

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力，寻找最优切削参数组合，基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析，对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响，并以上述4个因素为影响因素，峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明：峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大，随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3 000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时，可在一定程度上降低圆锯片所受切削力，并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。     

基于Hypermesh联合LS-DYNA的小径木采伐机构动力学分析

介绍了一种新型履带式小径木择伐采伐机,采用Solid Works软件对该机进行三维建模,并进行了各部件的结构设计,如推倒机构、切口铣削机构、横切机构等。基于有限元方法,利用Hypermesh联合LS-DYNA对综合采伐机的主要工作部件横切机构的双圆锯片及推倒机构进行了工作过程的动力学分析显示。结果表明,在双圆锯片转速为5 000 r/min、进给速度为0.5 km/h的工况下,小径木最大等效应力发生在最先锯切处,其值为2.854 MPa;推倒机构弧形筋板接触应力的最大值为34.91 MPa,此时弹簧钢丝位移为58.1 mm。在此工况下可使小径木的倒向得到有效控制,符合该小径木综采机的工况需求。     

木工硬质合金镶焊齿锯片的选用

介绍了木工硬质合金镶焊齿圆锯片及硬质合金材料的选用,阐述了锯片外径、齿数、齿形、角度参数以及特殊锯片和适张度的选择。     

木工圆锯片锯齿侧刃参数对锯切表面粗糙度的影响

【目的】分析锯齿侧刃参数对锯切表面粗糙度的影响,通过优化锯齿侧刃参数,解决圆锯锯切时进给速度提高与表面粗糙度增大之间的矛盾,为新型木工圆锯片设计提供参考和指导。【方法】提出微量零径向侧后角锯齿的概念,使用9种不同锯齿侧刃参数的圆锯片,以水曲柳和高密度纤维板为对象进行锯切试验,研究不同进给速度下径向侧后角和零径向侧后角段对锯切表面粗糙度的影响。【结果】随着进给速度增加,锯切表面粗糙度增大,径向侧后角减小,锯切表面粗糙度降低,无零径向侧后角段锯齿锯切形成的表面粗糙度均高于具有零径向侧后角段锯齿,特别是当零径向侧后角段由0 mm增加到0.5 mm时,锯切表面粗糙度下降最为明显。当零径向侧后角段大于0.5 mm时,侧刃的零径向侧后角段具有"以锯代刨"的作用,与零径向侧后角锯齿相比同样可起到改善锯切表面质量的作用。【结论】锯切表面粗糙度一定程度上取决于锯痕深度。在实际锯切过程中,仅有长度近似等于每齿进给量的锯齿侧刃部分参与切削,占侧刃总长度的很小一部分,微量零径向侧后角锯齿中零径向侧后角段长度比每齿进给量略大且越接近每齿进给量越理想。具有微量零径向侧后角段锯齿的圆锯片与零径向侧后角锯齿相比,同样可起到改善锯切表面质量的作用;在保持其他切削参数不变的情况下,微量零径向侧后角段锯齿还可以减小锯齿侧刃与锯路壁之间的摩擦。     

木榫旋转焊接抗拉拔力的影响因素响应曲面分析

选用樟子松为木榫旋转焊接材料,以进给速度、转速、榫径/孔径比为试验因子进行三因素三水平的响应曲面试验,并建立了抗拉拔力与影响因素的数学模型。结果表明:单因素试验影响显著性排序为榫径/孔径比转速进给速度,结合响应面与等高线图,交互因素影响显著性水平为不显著。通过数学模型优化工艺参数组合,在进给速度为16 mm/s、转速为3 000 r/min、榫径/基材孔径比为12/8时,得到最大抗拉拔力2 197.4 N。     

木粉/废旧橡胶粉/HDPE三元复合材料热压法制备工艺

木材/橡胶/塑料三元复合材料是以塑料为基体相、木材为力学增强相、橡胶为缓冲功能相制成的新型复合材料,其成型常采用挤出成型工艺,但产品的幅面尺寸较小,约束了产品在大幅面装饰领域的应用。为此,笔者以废旧橡胶粉、高密度纤维板砂光粉和高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料,马来酸酐改性聚乙烯(MA-PE)为偶联剂,尝试采用平压法工艺生产木橡塑三元复合材料,详细考察了热压温度、热压时间对复合材料物理力学性能的影响。结果表明:当热压压力不变,温度为185℃和195℃时条件下,物理力学性能随着热压时间的延长总体上呈现增强趋势;而当热压温度升至205℃时,力学性能则显著降低。说明不同的热压温度、热压时间对木橡塑复合材料的力学性能具有显著影响。由此确定压制密度为1 000kg/m3、厚度为5mm的木橡塑三元复合材料的较优热压工艺条件为:热压温度185℃、热压时间20min,或热压温度195℃、热压时间10min。在这两种工艺条件下,产品性能较优且相近。研究表明,采用热压法生产大幅面木橡塑复合材料技术完全可行,试验结果为工业化生产实践提供了有益的参考。     

移动式制粒工艺的实验研究

采用正交试验的优化方法对制粒机的制粒工艺进行研究,分析木粉含水率、喂料辊转速、环模转速等因素对制粒生产率的影响。针对木粉原料,得到制粒参数的最佳组合为：粉料含水率12%、环模转速458r/min、喂料辊转速78r/min。     

基于动力学模型和LS-DYNA仿真的竹秆切割力研究

竹材加工工具的设计改进一般要考虑竹材和锯片的结构和性能,而其中伐竹锯片的力学特性、转速和切割过程中的振动特性是设计伐竹机械较为关键的参考因子。针对竹秆切割模型与竹秆切割时锯片和竹纤维之间产生的切割力研究,首先对圆锯片切割竹秆的过程进行动力学模型简化,抽象出实际切割系统的近似特性;进而对于竹秆切割试验的数据进行频谱分析,获得该切割过程在频域方面的特性;最后利用LS-DYNA仿真软件对切割过程进行模拟。通过参数分析,计算出竹秆切割时的锯片最佳转速约为1 155 r/min,在该转速以上工作可减少切割时产生的振动。将机械系统建模和动态分析与试验数据相结合,并将试验数据代入计算得到在切割过程中竹秆受到圆锯片的切割力约为94.38 N,LS-DYNA仿真结果显示动力学模型的计算拟合良好。该结论可为伐竹机械的设计提供参考。     

蒸爆法棉秆无胶纤维板热压工艺初探

以棉秆为原料,经过蒸爆解纤处理后热压制成无胶纤维板.研究了密度为0.85g/cm3、板厚为4mm的无胶纤维板热压工艺.结果表明:在试验范围内较优的热压工艺为:板坯含水率12%、热压温度210℃、热压时间60s/mm.     

竹木碎料/纤维复合板相关生产工艺的研究

以竹材和木材加工剩余物为原料、竹碎料和木纤维为基本结构单元,选择竹碎料的不同规格、竹碎料与木纤维的不同混合比、不同的施胶量和不同目标密度作为工艺因素,经热压胶合得到一种新型竹木碎料/纤维复合材料。当竹碎料规格为10mm、施胶量为10%、竹木混合比为65%:35%、目标密度为0.8g/cm~3时,产品的主要物理力学性能均超过同类刨花板和中密度纤维板的国家标准,表明竹碎料与木纤维复合较好地弥补了单一材料的不足,体现了良好的复合效应。     

热磨条件对麦秸中密度纤维板性能的影响

在不同的热磨条件下(蒸汽压力为0.4、0.6、0.8、1.0MPa,磨盘转数为2 500r/min和3 000r/min),将麦秸原料分离成纤维,并试制了相应的麦秸中密度纤维板,对比分析了不同的热磨条件对麦秸中密度纤维板的内结合强度、弯曲性能、吸水性能、表面硬度和边部握螺钉力的影响。结果表明,不同的热磨条件下分离得到的麦秸纤维形态存在差异,纤维的强度和形态对麦秸中密度纤维板的物理力学性能影响较大。当蒸汽压力为0.8MPa,磨盘转数为3 000r/min,麦秸中密度纤维板的各项性能得刮改善。     

竹单板激光切割及其在镶嵌工艺中的应用

为了研究竹材的激光切割性能并得到较优工艺参数,以激光管功率为60 W的激光切割机对刨切竹单板进行激光切割试验,讨论竹材纤维方向及辅助气体压力对切割效果的影响,并采用控制变量法研究喷嘴高度、激光输出功率及切割速度对切口质量的影响。试验表明:垂直于纤维方向切割竹单板难度最大;辅助气体压力越大,越有助于形成较好的切口断面形态;当喷嘴高度为20 mm、切割速度为30 m/min、激光输出功率为48 W时,激光切割厚度为0.5 mm竹单板的切缝宽度适中且碳化层薄,切口质量较好。参考多种中国传统镶嵌式家具图案和样式,结合原料色泽和纹理,设计了3种不同特点的竹单板镶嵌图案,举例说明了竹单板镶嵌图形导入、基材挖槽、竹单板切割、胶压拼合等主要加工过程。     

刨切竹单板的软化工艺研究

为了克服刨切竹单板在家具曲面构件贴面或封边时出现横向开裂、破损等情况,采用氢氧化钠(Na OH)、碳酸氢钠(Na HCO_3)和尿素(CH_4N_2O)分别对刨切竹单板进行了软化处理。结果表明:刨切竹单板的软化工艺参数对其软化效果有较大影响,大小顺序为软化温度软化剂质量分数软化时间;随着软化温度的升高、软化时间的延长和软化剂质量分数的增大,刨切竹单板的横向柔韧性能逐渐增大;Na OH软化刨切竹单板的适宜工艺参数为:软化温度65℃、软化时间60 min、软化剂质量分数2%,Na HCO_3和CH_4N_2O则为:软化温度65℃、软化时间90 min、软化剂质量分数2%;其中,Na OH对刨切竹单板的软化效果最好。     

基本型动力链锯锯木参数的研究

本文在试验的基础上,考查链锯锯木参数中的切削速度,同名齿进给量,锯口长度和进锯角变化对锯切指标的影响,得出了上述参数影响锯切指标(切削力、锯木功率。锯木生产率、单位锯切功)的方差分析结果,进一步采用逐步回归分析方法,得到含有主要影响因素的各锯切指标的回归公式,对链锯设计与计算有着重要意义。     

集成材胶合工艺的研究

以水曲柳、核桃楸和长白鱼鳞云杉为试验用材,采用水性高分子聚合物异氰酸酯作胶黏剂,以单位压力、加压时间和涂胶量为试验因子进行集成材的胶合试验,并对其胶合性能进行检验。通过试验结果分析,得出较优的胶合工艺条件为：单位压力2．0MPa(水曲柳、核桃楸)、1．5MPa(长白鱼鳞云杉),加压时间为60min．涂胶量为250g／m^2。     

基于正交试验的新型反拉式苎麻剥麻机参数优选

根据新型反拉式苎麻剥麻机原理与结构,以碾压辊间隙S、碾压辊转速V、夹持间距L和麻杆外直径D四个参数为试验因素,以劈麻、剥离、夹持三个环节的量化评分以及综合评分为指标,进行四因素四水平正交试验。通过极差分析和方差分析,得到各因素对综合评分的影响程度从大到小的排列顺序为SVDL。分析了各因素对各指标影响的显著程度,得出试验范围内参数较优组合为S_3V_3D_4L_3。经验证性试验得出较优的参数为:S为3 mm、V为60～70 r/min、L为5 mm、D为16～17 mm。     

刨切薄竹贴面中密度纤维板工艺研究

对刨切薄竹贴面中密度纤维板(MDF)的工艺进行了研究,结果表明:在MDF的上下表面直接粘贴刨切薄竹的工艺可行,并根据试验结果确定了较优的贴面工艺参数.测试结果还显示,刨切薄竹背衬无纺布后再与MDF胶合,其表面胶合强度比刨切薄竹直接贴面MDF时低.     

双组份豆粕基中密度纤维板的制备及性能研究

为解决传统中密度纤维板甲醛释放的问题,实验以豆粕粉为原料,研制出双组份生物质基环保型胶黏剂,并用其制备了中密度纤维板。通过单因素法研究了胶液、豆粕粉用量,木纤维含水率及热压时间对豆粕基中密度纤维板物理力学性能的影响。结果表明:1)在热压温度180℃条件下,胶液用量100 kg/m~3,豆粕粉用量60 kg/m~3,热压时间27 s/mm,木质纤维含水率(12±1)%为较优的制备工艺;2)较优条件下制备的中密度纤维板密度(ρ)为760 kg/m~3,内结合强度(IB为0.71 MPa,24 h吸水厚度膨胀率(24 h-TS)为9.3%,静曲强度(MOR)为33.2 NPa,弹性模量(MOE)为3 319 MPa,各项指标均符合国家标准;3)穿孔萃取法测试甲醛释放量为0.2 mg/100 g,优于国家E_0级纤维板标准;4)总挥发性有机化合物(TVOC)的释放率合格,挥发率达到A~+级。     

再生木纤维制板工艺试验研究

采用常规热压法对再生木纤维制备纤维板相关工艺进行了试验,并讨论了各因素对板性能的影响.结果表明:利用一次再生木纤维和二次再生木纤维制造纤维板在工艺上是可行的,在试验参数范围内,施胶量对各项性能指标均影响显著,一次再生木纤维所制板的各项性能均优于二次再生木纤维所制板材.