基于流固耦合的环模成型机关键部件疲劳寿命分析

环模成型机是生物质燃料的主要加工设备,由于环模在生产过程中容易发生疲劳破坏,因此对其进行应力及疲劳分析具有重要意义。利用流固耦合分析法对以沙柳细枝颗粒为生产原料的环模成型机进行综合分析,通过简化压辊与环模模型,在保证结果精度的前提下缩短了仿真分析所需要的时间,采用的湍流模型能够更准确地反映出物料在成型过程中的流动特性。将流体域和固体域的结果进行耦合分析,得到了压辊和环模部件的最大变形量分别为0.608和0.600 mm,最大应力分别为30.50和90.05 MPa,均发生在压辊与环模的最小间隙处。分析得出压辊与环模的疲劳寿命云图,结果显示,在生物质成型过程中,环模在靠近模孔位置处由于应力集中更容易发生疲劳破坏,其最小寿命为3.12×10~6次。最后通过与传统应力分析方法得到的环模疲劳寿命结果进行比较,运用流固耦合分析法得到的环模疲劳寿命分析结果更加符合实际的磨损和疲劳情况,验证了运用流固耦合对环模压辊进行应力分析以及疲劳分析方法的可行性,同时为环模的研发提供了理论支持和方法借鉴。