基于EDEM的鱼苗分选机设计与工作参数优化

针对工厂化水产养殖工程中,需要对不同生长阶段的鱼苗按照大小进行高效率、高准确率的分级,进而实现分池养殖的需求,设计了一种辊道式鱼苗分选试验样机。采用离散元软件建立了鱼苗-机械部件耦合仿真模型,以分选机的工作参数作为试验因素,以分选效率、分鱼准确率作为评价指标,进行仿真,并通过试验验证了仿真结果的准确性;基于建立的耦合仿真模型,进行了单因素及多因素正交影响仿真分析,确定了各工作参数的主次顺序及最优的参数组合。结果表明,各因素对分鱼准确率和分选效率影响的主次顺序均为辊道倾角、进鱼量和辊道转速。以提高分鱼准确率和分选效率为原则,运用Design-Expert 8. 0. 5软件进行了参数优化,确定了最优组合为:辊道转速138. 40 r/min、辊道倾角10. 47°、进鱼量3. 00尾/s。研究结果可为鱼苗分级设备的优化设计提供重要参考。     

基于EDEM数值模拟的沙棘滚筒筛设计

为解决沙棘浆果中含有杂质,导致浆果筛分含杂较高的问题,设计三层结构滚筒筛装置,并确定振动电机、减震弹簧等关键部件参数.其激振力为7644 N,功率为3.24 kW,减震弹簧刚度8047.3 N/m.使用EDEM离散元软件对滚筒筛的转速、倾角进行模拟分析.模拟结果表明:当滚筒筛转速、倾角为38 r/min、8°时,其筛分...     

基于EDEM的青稞接触参数仿真标定

针对青稞品种多样,且部分接触参数难以直接测量的问题,本研究以青稞的休止角为响应值,对青稞的接触参数进行标定.采用响应面法:通过Plackett Burman试验对青稞的8个离散元仿真参数进行筛选,得到对青稞休止角有显著性影响的三个因素:青稞青稞的静摩擦系数、青稞青稞的滚动摩擦系数、青稞pla平板的静摩擦因数;通过最陡爬...     

基于EDEM的滚筒烘丝过程物料运动行为研究

为揭示滚筒烘丝复杂系统的内在关系和规律,提升烘丝质量和物料利用率,提高企业生产过程质量控制水平,满足企业精细化生产需求,根据某卷烟厂烘丝生产线,建立滚筒烘丝设备模型、烟丝离散模型,并应用EDEM离散元仿真系统模拟计算滚筒内烟丝物料运动状态,分析不同典型工艺参数下烟丝在滚筒内的运动行为,得出烟丝物料行为的基本状态和规律。结果表明:EDEM仿真计算结果将密封滚筒内烟丝物料运动的“黑箱”过程“可视化”,将烟丝物料运动行为数字化表征;各物料颗粒的上抛高点、下落低点、水平移动距离有明显差异,但在滚筒内的总体运动轨迹呈周期性螺旋式向前运动;物料在滚筒中的运动行为主要有3种典型状态:持料上升运动、泻落运动、抛落运动。     

基于EDEM的冰草种子丸化机工艺参数优化仿真与试验

针对冰草种子丸化包衣存在丸化合格率低、种粉间混合均匀度差、丸化工艺落后等问题,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,对冰草种子丸化包衣工艺参数进行优化设计。通过离散元软件EDEM建立冰草种子的仿真模型,采用离散系数作为评价指标研究包衣锅振动频率、转速、倾角对种粉间混合均匀度的影响,同时以丸化合格率作为评价指标,采用单因素试验验证数值模拟的可行性。为进一步研究各因素对种粉间混合均匀度的影响规律,以丸化合格率作为评价指标进行二次回归正交设计试验,通过Design-Expert软件建立冰草种子丸化合格率的二阶回归方程并进行方差分析。结果表明：影响冰草种子丸化合格率的主次因素为包衣锅倾角、包衣锅振动频率、包衣锅转速,并以丸化合格率的最大值为优化目标得到最优工艺参数组合：包衣锅倾角41°、包衣锅振动频率21 Hz、包衣锅转速45 r/min。在此工艺参数组合下,丸化合格率达到最高,为95%,这表明种粉间能达到最佳的混合均匀度。研究结果可为振动作用下小粒种子的丸粒化包衣机设计和丸化包衣工艺参数优化提供参考依据。     

基于籽粒运动的多维振动筛分效率分析

在对现有往复式振动筛面上籽粒的非线性跳动进行理论分析的基础上,利用LS-DYNA程序研究了往复式和两种新型多维运动筛面上籽粒的运动情况,并提出分散性衡量指标以反映籽粒在筛面上的分散情况,以此对3种筛面的筛分效率进行对比分析。研究中依据筛面与籽粒的实物结构和物料特性建立分析模型,考虑籽粒与筛面及籽粒间的摩擦、碰撞作用,求解得出籽粒的运动规律。结果表明两种新型多维筛面运动形式有利于提高筛分效率。     

基于EDEM的自走式螺旋深耕机耕作仿真与试验

为解决丘陵山区土地长期缺乏翻耕导致耕层变薄及无法使用拖拉机翻犁造成土壤板结的问题,设计了一款履带自走式双轴螺旋深耕机,采用两根螺旋轴的相互对转实现对土壤的深耕。利用EDEM软件对螺旋深耕刀切削土壤过程中不同转速下轴向受力、水平方向扭矩与消耗功率等进行仿真综合分析,以得到理想耕作效果时的最佳转速值。仿真结果表明:螺旋深耕刀转速为180r/min、导程为350mm时,深耕效率较高,耕地效果好。设计的自走式螺旋深耕机性能进行田间试验,结果表明:与仿真结果变化趋势基本一致,耕深可以达到30cm,耕深稳定性为93.5%。研究结果可为自走式螺旋深耕机设计及改进提供参考。     

基于EDEM离散元法的分层施肥靴仿真与试验

为了提高肥料的利用率,降低化肥的使用量,保护生态环境,基于种肥同行技术设计了一种分层施肥靴。采用EDEM离散元法对理论计算的分层施肥靴结构参数及其自身运动条件进行分析,并以圆杆直径、圆杆数量、施肥靴行进速度作为影响因子,进行三因素三水平的正交试验,通过响应面回归法得出施肥作业的最优参数组合,最后由田间试验验证仿真分析结果。试验结果表明:各因素影响程度主次顺序依次为圆杆数量、施肥靴行进速度、圆杆直径;得到最优参数组合为圆杆数量6根,圆杆直径4mm,分层施肥靴行进速度6km/h;仿真值与试验值的相对误差为4.342%。证明利用离散元仿真试验对分层施肥靴结构参数进行优化具有可行性。     

基于EDEM的打叶机打辊参数对打叶质量的影响

为了提高打叶工艺质量,包括提高打后去梗率、降低大片率、提高中片率、控制小片率和碎末率,以单辊打叶机为对象,通过建立打叶机三维模型,制作烟叶的颗粒模型,并将模型导入EDEM模拟打叶过程,提取仿真结果,主要以打叶去梗率反映打叶质量,通过EDEM软件中烟叶烟梗颗粒之间bond键的断裂数量判断去梗效果。然后,改变打辊的转速、辊刀的螺旋角角度进行多次仿真,优化打辊参数,提高了打叶效率。研究结果表明:当打辊转速为531 r/min,螺旋角为3°,打叶效果最佳。为打叶机打辊的工艺和结构参数改进提供了一定的参考。     

基于离散元的赤芍移栽接触参数标定

为确定赤芍在移栽过程中的仿真参数以进行离散元仿真试验,以物理试验测量土壤堆积角为基础,选取土壤间的静摩擦因数、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数以及土壤的表面能作为试验因素,以土壤堆积角为试验指标,进行四因素三水平离散元仿真试验设计,建立了土壤接触参数与堆积角的回归模型。以实际堆积角值为目标进行了回归模型参数优化。通过实际物理试验完成了赤芍与土壤间的静摩擦系数、碰撞恢复系数、滚动摩擦系数以及碰撞恢复系数的标定。试验结果表明,土壤接触参数近似组合为碰撞恢复系数为0.223、静摩擦因数为0.630、滚动摩擦因数为0.373、土壤表面能为0.340 J/m³,该组合离散元仿真所得土壤堆积角为31.57°,与实际测量结果误差仅为1.2%。赤芍与土壤接触参数为：碰撞恢复系数为0.25、静摩擦因数为0.84、滚动摩擦因数为0.37。研究结果可以为后期移栽离散元仿真分析奠定基础。     

基于EDEM的带状深松全层施肥铲作业参数优化与试验

为了实现一次施肥满足作物不同生育期的养分需求并提高肥料利用率,设计了一种适用于带状免耕播种机的深松全层施肥铲,并对深松铲、施肥管和施肥板的夹角进行理论分析与设计,得到关键参数的理论值。采用二次回归通用旋转组合设计试验,以肥量均匀变异系数为响应指标,以工作速度和作业深度为影响因子,利用EDEM建立深松全层施肥铲的离散元仿真模型,模拟深松全层施肥铲的工作过程,通过仿真分析得出试验数据;运用Design Expert软件对试验数据进行方差分析和响应面分析,得到最优工作参数组合为：工作速度3.81m/s,作业深度25.22cm。取工作速度4m/s、作业深度25cm进行田间试验,结果表明,本文设计的施肥铲在最优工作参数下,0~5cm、5~10cm、10~15cm、15~20cm土层的肥量均匀性变异系数分别为41.05%、24.11%、20.31%、14.63%,试验值与理论优化值相对误差为10.89%、4.06%、2.37%、3.10%。     

基于EDEM的深施肥器排肥与阻力影响因素分析

为解决深施肥的施肥口堵塞问题,设计了一种鸭舌型深施肥器,并建立了深施肥器的离散元仿真模型,模拟了不同工作参数下的排肥过程,探索了施肥器类型、施肥深度、前进速度和土壤含水率对排肥量和工作阻力的影响。仿真及台架试验结果表明:鸭舌型深施肥器肥料堵塞时间短,排肥均匀,综合性能最优;施肥深度越大,工作阻力越大,排肥量稍少;含水率影响初期的排肥流畅性,肥料堵塞程度含水率25%的比15%的要严重;前进速度对工作阻力和稳定后的排肥均匀性影响不大,而对排肥滞后和排肥量的影响较大。工作阻力仿真值与台架试验值的误差在11.5%以内,变化趋势基本一致,证明采用离散元法对深施肥器排肥影响因素进行仿真分析具有可行性。该研究结果为深施肥器的设计及其田间作业参数的确定提供了参考。     

基于EDEM的不同品种花生种子填充特性的仿真与试验

[目的]针对河南省种植的主要花生品种尺寸差异性较大,导致在同一排种器内排种合格率差异性较大,适应性较差,需要对不同品种花生种子在内充种式排种器中的填充特性和排种最佳转速进行研究。[方法]以豫花37、豫花65和豫花9326为试验研究对象,测量种子的三轴尺寸,并计算分析其均径、变异系数、球度等主要参数的差异与分布情况。运用EDEM软件对不同品种花生种子在内充种排种器的排种过程中的填充特性进行模拟仿真试验,并对其试验结果进行分析。[结果]试验结果表明,豫花37、豫花65在排种器转速为25 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率分别达到83.89%、89.56%;豫花9326在排种器转速为15 r/min时双粒率最高,填充性能最好,双粒率为81.99%。对豫花37号、豫花65号和豫花9326号花生种子在最佳排种转速条件下进行验证试验,结果表明：排种双粒率分别为84.31%、89.75%和82.17%,与仿真结果最大误差为0.42个百分点。[结论]利用仿真试验对不同品种的花生种子在不同转速条件下进行试验,确定了最佳转速参数,通过对最佳参数进行验证试并与仿真试验结果进行对比,在相同条件下两者之间最大误差为0.42个百分点,说明仿真试验可用于对排种器参数的设计与与优化,提高其研发和研究进度,降低加工制造成本。同时,针对不同品种的花生种子应进行不同转速调整,以提高播种的质量。     

基于EDEM的甘蓝翻转卸料过程运动与损伤分析

针对甘蓝整修系统中卸料自动化程度低、损耗严重等问题,设计了一种甘蓝整修系统配套的翻转卸料装置。利用EDEM仿真软件,依据“秦选2号”甘蓝物理特性建立了甘蓝模型,并建立了翻转卸料装置模型,进而分析了翻转卸料过程中果箱内不同区域甘蓝的运动规律;研究了果箱翻转角速度、果箱翻转角度、上盖打开角速度对甘蓝损伤率的影响。仿真结果表明:果箱翻转角速度对甘蓝损伤率的影响无明显变化规律;随着果箱翻转角度的增加,甘蓝损伤率呈上升趋势;随着上盖打开角速度的增加,甘蓝损伤率先减小后增大,且在30°~70°/s范围内甘蓝损伤率较小。在相同工况下随机选取4种等级甘蓝,进行了验证试验,结果显示:验证试验结果与仿真基本相同,甘蓝损伤率最大误差为4.1%,且甘蓝损伤率与果箱翻转角速度、果箱翻转角度、上盖打开角速度的变化趋势一致。这表明,采用离散元法分析翻转卸料装置甘蓝卸料过程和损伤是可行的。该研究为甘蓝卸料装置及整修系统的设计提供了参考。     

基于EDEM的凿式犁铲土壤扰动仿真分析与试验

为探究凿式犁铲（以下简称凿铲）的土壤扰动机理并构建适用于东北地区黏重黑土与耕作部件之间的仿真模型,结合EDEM仿真分析与土槽试验,与深松铲作业效果进行对比,研究凿铲对土壤的微观扰动机理和宏观扰动状态,并建立适宜东北地区土壤的耕作仿真模型。仿真与试验结果表明,深松铲对土壤进行剪切破坏,将耕作层和犁底层抬升、下落,对土壤松而不翻,不破坏原有的耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为12.4%,土壤扰动系数试验值为59.4%,纵向截面扰动面积为52.586mm2,俯视视图扰动面积为116.779mm2;凿铲对土壤进行挤压破坏,将犁底层土壤翻耕到地表,破坏原有耕层土壤结构,土壤膨松度试验值为14.1%,土壤扰动系数试验值为64.1%,纵向截面扰动面积为54.128mm2,俯视视图扰动面积为233.061mm2,通过与深松铲作业后数据相比可知,凿铲可以实现更为明显的土壤扰动效果。同时,建立东北地区黏重黑土条件下的离散元土壤耕作模型,选用Hertz-Mindlin with JKR Cohesion模型作为土壤接触模型,确定仿真模型的各项技术参数,仿真与试验得到的土壤扰动截面轮廓基本拟合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差为17%、4.4%,模拟仿真的数据误差范围满足要求,研究可为东北地区的土壤耕作部件离散元模拟仿真分析提供基础数据。     

基于Fluent/EDEM的水稻精量排种盘参数化设计与仿真分析

为解决气吸式水稻精量播种机排种器在作业中存在排种稳定性差等问题,利用有限元与离散元仿真方法设计并优化气吸式精量育种用排种盘。利用离散元仿真方法探究排种盘的扰种性能,利用排种器内水稻种子的运动速度来判定排种器内扰种部件最优的结构参数。通过有限元分析,以气吸式排种器中吸气口处的压强大小以判定排种盘最佳结构参数,进行排种盘流场的仿真优化设计与验证。通过仿真分析,获得最优状态下排种盘的最优结构参数:排种盘总厚度为3 mm、扰种台的高度为2 mm,其内部表面形状为圆弧状结构,并利用Ansys Fluent进行流场分析与验证。     

基于CAD/CAM技术的齿轮机构参数化设计与运动仿真的研究

利用CAD/CAM技术对一级圆柱齿轮变速箱的各零件进行三维实体建模,对变速箱整机进行虚拟装配,并能进行运动仿真,该设计方法可以在物理样机制造前发现设计中存在的不足,便于产品进行改进和优化,能够大大提高产品的开发效率,节约产品的开发成本.     

基于EDEM-RecurDyn的指夹式取苗爪仿真优化与试验

为了实现自动移栽机高效、高质量取苗,提出整排取苗、同时投苗的工作方式。以指夹式取苗爪为研究对象,阐述了取苗爪的结构组成及工作原理。建立了取苗爪的运动数学模型,结合钵体力学特性及根系分布特点,对组成取苗爪的各构件进行尺寸参数优选,并在RecurDyn中建立其虚拟样机模型。通过试验进行钵体力学性能测量,对试验所得数据进行处理,得出钵体物理特性参数,进而在EDEM中建立钵体颗粒模型。通过EDEM-RecurDyn耦合仿真取苗爪插入、夹取、提离过程。分析取苗爪插入钵体苗深度、开始夹苗深度对取苗时钵体的影响,仿真优化得到当取苗爪插入钵体深度I_d=34 mm,插入钵体平均速度I_v=280 mm/s,开始夹苗深度C_i=4 mm,夹苗平均速度C_v=250 mm/s时,可以获得较好的钵体完整性。在16、20、24次/min的取苗速率下进行取苗爪取投苗试验,结果表明,所设计的指夹式取苗爪取苗成功率均在96%以上,钵体破碎率小于1%,具有良好的取苗、投苗效果,在取苗作业中可以保持良好的钵体完整性。     

基于Cruise的纯电动汽车动力参数匹配与性能仿真

本文以整车运动力学特性分析为基础,依据一款纯电动汽车的技术指标对整车性能要求进行了研究。对目标纯电动汽车进行了传动系统的参数匹配,最后利用AVL-Cruise软件对目标车型的动力性和经济性进行仿真计算,为纯电动汽车的研发提供了一定的理论依据、技术指导和研究方法。     

基于离散元法的扇贝肉壳分离直线振动筛仿真与试验

为提高扇贝在蒸煮工序后肉壳分离的筛分效率和筛分质量,设计一种阶梯式直线振动筛分装置。首先,利用三维制图软件对直线振动筛进行结构设计与改进,然后,基于EDEM离散元仿真软件对扇贝物料在振动筛不同工艺参数下的筛分过程进行仿真模拟,通过仿真试验所得数据分析直线振动筛不同工艺参数对筛分效率的影响,以筛分效率及含杂率等评价指标对装置的工艺参数进行优化,最后,进行台架试验来验证仿真试验所得参数的可靠性。结果表明：当直线振动筛的振动频率为12 Hz、振幅为4 mm、振动方向角为30°、筛面倾角为6°时,筛分效率可以达到98%,含杂率不超过3%。本研究验证离散元仿真试验所得工艺参数的可靠性,为贝类海产品肉壳分离装置的效率分析和参数选取提供一定的借鉴与参考。