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筒仓的结构优化分析

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基于EDEM离散元仿真技术,模拟筒仓内堆料、卸料过程,保证筒仓能够承受满仓时物料对其的作用力,不出现塑性变形、开裂等状况,且能够流畅地进行卸料。

分析点:

1. 料性分析

2. 卸料分析

3. 压力分析

5. 有限元耦合分析


1. 料性分析

料性分析主要是指物料受到挤压之后不同高度下物料密度变化情况,以及堆积一定质量后的物料形态。

这里的密度主要是指物料在筒仓堆积后,位于底部的物料由于受到了重力作用下受到了挤压而发生了密度的变化。

2. 卸料分析

模拟物料卸料过程。

如图所示案例,物料下落后,出料口上方的物料紧跟其后,而两边的物料则流动性较差,即该区域的物料可能存在“积压”,尤其两个相邻斜板间的夹角处将更为严重。


3. 压力分析

仓压力:以压强、合力等方式来表示其受压情况。主要分析筒仓底部的受压情况。

压强分析:以最大压力为280000Pa进行着色显示。

筒仓底部两侧的大斜板受压较为严重,而出料口处周围的压力较小。当开始卸料的时候,出料口处的压力将随着卸料过程逐步扩大“不受压”的区域。

合力分析:以最大合力为300000N进行着色显示。

合力分布区域在两个出料口之间斜板顶处,以及两侧大斜板中间,呈现出了一个“工”字的受力情况,而且该区域内的受力情况不会受到卸料的影响。

侧压力:按照仓压分析中的压强进行分析说明,分析对象为筒仓圆柱体结构的侧边结构。

如图所示案例,筒仓中圆筒底部的压强为90000Pa左右,随着高度增加,所受到的压力减小。

挤压力:使用颗粒间的压缩力来表示颗粒在受到物料挤压的情况。

卸料口处压缩力随着下料过程而降低,且卸料口上方局部的压缩力也随着降低,且该低压缩力的区域范围随着增大直至趋于稳定值。


4. 有限元耦合分析

利用EDEM和Hyperworks联合仿真对筒仓进行分析,对其静强度进行评估。

将设置好的有限元模型提交给Optistruct求解器求解,得到结果文件并在Hyperview中进行后处理,得到筒仓的变形云图和应力云图如下图所示。

如图所示案例,筒仓在填充率约为80%状态下,最大变形量为0.31mm,最大应力为11.1Mpa。最大应力小于材料的屈服应力205Mpa,材料安全系数约为20。