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题名沙柳细枝颗粒致密成型过程中力链演变的离散元研究
被引量：10
- 1
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作者
李震
高雨航
刘彭
李丽
德雪红
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
内蒙古农业大学机电工程学院
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出处
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期3186-3195,共10页
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基金
国家自然科学基金（51666016
51766016）
内蒙古自然科学基金（2016MS0544)
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文摘
为分析沙柳细枝颗粒致密成型过程中压力的传递机理和规律,详细研究力链的演变机制,建立沙柳颗粒的离散元仿真模型。模拟结果表明:微观颗粒体接触力随时间的演变规律同在电子万能材料试验机上压缩得到的压缩力变化趋势相一致。在显著性水平α=0.05下,将模拟数据与试验数据进行假设检验,结果显示两者不存在显著性差异。宏观方面模拟得到的成型产品密度和实测试验样品相差为7.56%。轴向方向强力链经历从上至下传递,经反射后均布,之后再从两端向中心传递并最终均匀分布的过程;周向方向强力链由开始时的均布演变为从边缘向中心贯穿,到最后又演变为均匀分布。密集排布的颗粒体系被挤压时强力链主要分布在成型腔的外部,说明颗粒与模具的摩擦比颗粒间的摩擦大,验证了试验时生物质燃料的轴向凹凸不平和周向分层现象。利用试验样品在布氏硬度机上测得由中心向外硬度值从93.4 HBW增大到148.1 HBW,从侧面映证了力链演变效应。模拟结果和试验结果的基本吻合证明了该技术的可行性,同时也为其他散体颗粒受压时外载荷的传递路径提供借鉴。
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关键词
离散元
沙柳颗粒
致密成型
力链
摩擦
-
Keywords
discrete element
salix grains
compact modeling
force chain
friction
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分类号
S216.2
[农业科学—农业机械化工程]
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题名沙柳和香菇菌渣混配成型过程中的力链演变
- 2
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作者
李震
赵召才
陶鑫
岳强
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
-
出处
《锻压技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期161-168,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52366018)
内蒙古自治区鄂尔多斯科技局项目(YF20232302)。
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文摘
为了分析沙柳和香菇菌渣混配成型过程中的力链演变过程,在实际压缩试验的基础上,建立沙柳颗粒和混配料颗粒的离散元仿真模型。结果表明:沙柳颗粒和混配料颗粒在压缩过程中,轴向各层颗粒的最大平均压缩力差值分别为17.21和6.61 N,轴向上的强力链分布均经历了先由下向上再由上向下的传递过程。在压缩完成时刻,沙柳颗粒成型块内强接触分布从上至下逐渐减小,强接触占比为34.52%;混配料颗粒成型块内强接触分布均匀,强接触占比为36.14%;沙柳颗粒成型块和混配料颗成型块的轴向各层颗粒最大孔隙率差值分别为14.1%和6.36%。研究表明,沙柳和香菇菌渣混配成型改善了成型块内压力的传递,增加了颗粒与颗粒之间的接触面积,提高了成型块的强度和稳定性。
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关键词
沙柳颗粒
香菇菌渣颗粒
混配料
力链
孔隙率
-
Keywords
Salix particles
mushroom residue particles
mixed ingredients
force chain
porosity
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分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
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题名沙柳颗粒在不同破碎程度下致密成型的拱效应
被引量：2
- 3
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作者
李震
沙潜毅
李金达
郭新宇
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
-
出处
《锻压技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期111-117,共7页
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基金
内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2020LH05020)
国家自然科学基金资助项目(51666016)。
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文摘
生物质成型过程中大部分颗粒均处于高应力状态,导致颗粒发生部分破碎。颗粒破碎改变了整体颗粒的级配特性,对其宏微观力学特性有着显著的影响。为了优化生物质成型过程,需要建立微观与宏观之间的联系。通过PFC3D软件构建了单轴压缩模型,研究了生物质在不同破碎程度下的成型过程,探究了力链形成和拱效应对该过程的影响规律,并分析了成型过程中的应力-应变曲线、动能变化和力链网络,验证了颗粒破碎程度的增加可以从轴向上增加力链的数量,破碎程度越大拱形结构的破坏越多。明确了颗粒的破碎会对力链网络以及拱形结构的演变产生一定的影响。
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关键词
沙柳颗粒
拱效应
破碎
单轴压缩
力链
-
Keywords
salix granules
arch effect
breakage
uniaxial compression
force chain
-
分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
-
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题名沙柳颗粒致密成型过程中的颗粒运动及能量分析
被引量：2
- 4
-
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作者
李震
于今
于跃
万涛
郝宇超
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
-
出处
《锻压技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期135-143,共9页
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基金
内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2020LH05020)
国家自然科学基金资助项目(51666016)。
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文摘
为了研究沙柳致密成型过程中颗粒运动及能量变化的规律,运用离散元颗粒流软件PFC3D建立了长径比为5∶1的颗粒模型。按照应力-应变曲线的特点,将沙柳致密成型过程划分为3个阶段:松散阶段、压密阶段和塑性阶段,从3个阶段中各选取一个时间点,对颗粒速度变化、位移变化、受力分量的变化以及能量变化进行细致分析。结果表明:颗粒速度及位移变化的主要影响因素为压力,在压力传递过程中,颗粒间接触力和墙体的反作用力不断变化,沿X轴、Y轴方向的速度分量和位移分量渐渐增多;从松散阶段到压密阶段,颗粒位置重新排列,间隙不断改变,动能呈现波动性变化;在塑性阶段时,压力克服颗粒间作用力的最大值,颗粒变形产生塑性流动,间隙不断减小,动能逐渐增大。在整个压缩过程中,粘结能增长趋势放缓,其他耗散能所占的比重逐渐增加,为了减少能量的损耗,应把应变值控制在较小的范围内。
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关键词
沙柳颗粒
致密成型
压力
动能
粘结能
-
Keywords
salix particles
dense molding
pressure
kinetic energy
bond energy
-
分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
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题名沙柳颗粒压缩成型过程宏细观模拟研究
- 5
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作者
闫文刚
付九如
李震
闫莉
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机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古科技大学机械工程学院
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出处
《太阳能学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期449-454,共6页
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基金
国家自然科学基金(51665045)
内蒙古自然科学基金(2021LHMS05004,2020LH05020)。
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文摘
分别使用有限元和离散元数值方法模拟沙柳颗粒的压缩成型过程,并通过分析沙柳颗粒压制初期、中期、中后期、结束4个时刻的宏细观力学特性来揭示其成型机制。研究表明:宏观上,物料柱应力由零逐渐增大,且应力由开始集中在上表面,再到上半部分,最后整个物料柱应力均匀分布;细观上,颗粒分布由松散到密集,法向和切向接触力分布由初期的杂乱无章到形成菱形,再到大环状,最后到小三角形稳定结构,颗粒速度场经历竖直向下、形成分隔带,分隔带下移,直至消失。
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关键词
生物质
沙柳颗粒
致密成型
离散元
有限元
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Keywords
biomass
salix psammophila granules
compact forming
discrete element
finite element
-
分类号
S781.29
[农业科学—木材科学与技术]
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-
题名单轴压缩下沙柳颗粒致密成型力链特性
- 6
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作者
李震
李志强
张冬会
岳强
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
-
出处
《林业工程学报》
CSCD
北大核心
2023年第2期124-130,共7页
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基金
国家自然科学基金(51666016)
内蒙古自治区自然科学基金(2020LH05020)。
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文摘
为研究对沙柳颗粒致密成型过程中的力链特性,在采用PFC2D离散单元法的基础上,分析了强力链长度和数量等随轴向应变的变化。研究结果表明:模型加载使得更多的高应力颗粒相互粘接形成强力链;强力链长度和数量成反比,统计发现最长的力链是由9个颗粒构成的;初始孔隙率对强力链数量和短程力链影响较大。对不同应变时期的强弱力链进行量化处理发现:强力链聚集在轴线附近,对体系稳定发挥了巨大作用;弱力链聚集在模型边壁和底部,对体系的稳定性影响不大。沙柳颗粒单轴压缩过程经历应力强化、应力波动2个时期,选取时间顺序为轴向应变0.91%,1.88%,2.82%,3.75%时对力链的平面分布进行细致分析,力链整体强度依次递增。模型加载过程中随着应变的增大,强弱力链数量均发生变化,最终在模型顶部生成的力链最强、中心层次之、底部最弱。力链网络显示出很强的各向异性,较为集中的竖直方向力链为体系稳定性发挥了巨大作用,力链各个方向的接触个数和法向接触力分布变化证明了此论断。
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关键词
沙柳颗粒
应力应变
力链长度
力链数量
各向异性
-
Keywords
salix granules
stress and strain
force chain length
number of force chains
anisotropy
-
分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
-
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题名沙柳细枝颗粒压缩成型过程中的模型研究
被引量：1
- 7
-
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作者
李震
闫莉
高雨航
王宏强
王鹏
德雪红
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
内蒙古农业大学机电工程学院
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出处
《锻压技术》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期89-95,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51666016,51766016)
内蒙古自治区自然科学基金(2016MS0544)
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文摘
用内蒙古西部地区特有的沙柳材料进行闭式生物质压缩成型实验;由于沙柳颗粒等这类颗粒材料特有的离散性和非连续性,将这类颗粒物质归入软物质范畴,使用离散元软件EDEM进行仿真模拟,探究沙柳颗粒压缩成型过程,分析其在压缩成型过程中黏弹塑性力学变化,创建在进料预压、致密成型、应力松弛这3个阶段中力学模型或本构模型,采用1st Opt软件进行数值模拟,确定力学模型和本构模型中的未知参数;将离散元和有限元进行耦合,分析模具受力和变形。结果发现:通过显著性检验验证了使用离散单元法模拟生物质压缩成型具有准确性和可行性;通过1st Opt拟合数据后得到的相关系数表明其拟合程度较好,提出的力学模型和本构模型对部分成型机的设计参数提供理论基础。耦合仿真表明,应力和变形均沿模具轴线自上而下增大。
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关键词
沙柳颗粒
离散元
圧缩成型
黏弹塑性
力学模型
耦合仿真
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Keywords
Salix psammophila granules
discrete element
compression
viscoelastic-plastic
mechanical model
coupling simulation
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分类号
S781.29
[农业科学—木材科学与技术]
-
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题名环模成型机楔形区域物料运动速度与压力分析
被引量：4
- 8
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作者
李震
刘彭
高雨航
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
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出处
《中国农业科技导报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期76-84,共9页
-
基金
国家自然科学基金项目(51666016)
内蒙古自治区自然科学基金项目(2016MS0544)资助
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文摘
环模成型机是生物质压缩成型主要设备,由于工况复杂性,不易测得其内部物料运动特性。对粉碎后的沙柳细枝颗粒在环模成型机内的运动速度与压力进行了研究。运用流变学理论建立物料在楔形区内的速度方程,并利用有限元软件Fluent对该区域内物料的塑性流动建立模拟仿真,应用动网格技术和UDF在仿真中实现环模和压辊旋转。通过Fluent仿真模拟得出物料在楔形区域内速度矢量图及速度和压力云图。前者用于分析物料在该区域内的运动方向。后者通过改变环模最小模辊间隙、模孔直径、模辊直径比,得出不同的物料速度和压力分布云图,用于分析物料在楔形区域内的运动速度和压力分布状况,及其对物料成型过程的影响。通过对比,环模成型机采用最小间隙为2.0 mm,模孔直径为10 mm,模辊直径比为2.25的参数时,对沙柳细枝颗粒致密成型效果和效率较好。上述结果可为研究其他生物质物料在环模成型机楔形区域内的运动提供理论支持和方法借鉴。
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关键词
沙柳细枝颗粒
环模楔形区域
FLUENT
运动速度
压力
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Keywords
salix twig particle
edge area of ring moulding
Fluent
movement velocity
pressure
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分类号
S216.2
[农业科学—农业机械化工程]
-
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题名基于离散元-有限元耦合生物质成型模具寿命分析
被引量：2
- 9
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作者
李震
李金达
沙潜毅
于跃
于今
高耀东
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机构
内蒙古科技大学机械工程学院
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出处
《锻压技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期171-177,共7页
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基金
内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2020LH05020)
国家自然科学基金资助项目(51666016)。
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文摘
以沙柳细枝颗粒为生产原料,对环模成型机进行综合分析,并根据环模成型机的实际攫取物料工况,建立环模成型机的动力学仿真模型和物料离散元模型,利用ADAMS与EDEM对沙柳细枝颗粒的攫取过程进行DEM-MBD联合仿真,解决单一软件EDEM仿真压辊不能依靠摩擦力转动的问题,使仿真结果更加接近实际情况,并对仿真结果进行分析。结果表明:当环模转速为3~5 r·s^(-1)时,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而增加,而当环模转速增大至5 r·s^(-1)后,颗粒所受最大压力随着环模转速的增加而减小。将离散元与有限元进行耦合,对环模成型机的应力和变形进行分析,结果表明:环模和压辊的最大变形量分别为0.550760和0.42516 mm,最大等效应力分别为79.0710和32.6810 MPa,均发生在环模与压辊的最小间隙处。使用Ncode Designlife疲劳分析软件分析环模和压辊的疲劳寿命云图,结果表明环模较压辊更容易发生疲劳破坏。
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关键词
环模成型机
疲劳寿命
沙柳细枝颗粒
离散元
有限元
-
Keywords
ring molding machine
fatigue life
salix twig granules
discrete element
finite element
-
分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
-
