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有限元分析在油脂浸出設備中的應用

發布于:2018-07-12 18:28
有限元分析

      在相當一段時間內,溶劑萃取是植物油制取工藝的主導技術。新技術的應用使我國的浸出工藝、裝備以及技術經濟等指標己經達到國際先進水平。油脂浸出設備逐步實現智能化生產及設備生產過程的程序控制,實現設備最優化狀態生產。油脂浸出設備生產企業不斷加強產品開發能力、縮短產品開發周期,提高設計質量及優化產品開發流程、降低產品開發和維護成本、大力推廣計算機輔助工程(CAE)有限元分析技術在產品設計和制造過程中的應用,提高企業核心競爭力。CAE分析技術從概念設計階段就開始介入,并跨越整個設計周期,從而改變了整個設計程序。主要通過全程CAE分析和最后的樣機試驗保證產品質量;最大限度減少了原型樣機的數量。企業通過實施現代設計流程,能夠顯著縮短新產品研發周期,最大限度保證產品可靠性,提高產品性能,并大大降低研發成本。參數化有限元分析通過軟件二次開發技術或多軟件融合技術把同類產品的尺寸參數、材料特性、裝配特征及環境變量等設計參數作為參變量,使工程設計人員研發過程中對油脂浸出設備有限元分析變得簡單。
      油脂浸出設備隨著油脂浸出工藝60年來的不斷發展與進步,目前主要形成了常壓常規和負壓蒸發兩套工藝及裝備。常壓常規工藝裝備整個系統在常壓或者微負壓的狀態下運行,溫度、壓力、料位、流量等參數采用儀表控制,整個過程連續生產。但二次蒸汽余熱利用效率導致能耗增大,所以常壓常規工藝裝備適合于中小型油脂企業。負壓蒸發工藝裝備在混合油蒸發及汽提設備采用負壓條件或微負壓下運行。混合油沸點隨著設備真空度的增加而減小,減少了油脂的熱影響,提高毛油質量。采用預脫溶、脫溶冷卻一體的脫溶機提高粕質量,脫溶機產生的二次蒸汽加熱混合油降低直接蒸汽消耗。操作阻力因為負壓而減小使冷凝器冷凝面積比常規工藝減少50%以上。隨著物料種類的不斷增多及浸出工藝的不斷發展,油脂設備也不斷推陳出新,但是油脂浸出設備研發模式很大范圍內自主創新能力不夠。油脂浸出設備快速研發系統是以參數三維建模為基礎,實現參數化CAE快速分析的一種方法,參數化有限元分析在油脂浸出設備快速研發系統中的應用簡化了設計流程,降低了對工程技術人員的專業要求。
      參數化設計是指設計對象的結構形狀比較固定,可以用一組參數來約定其尺寸關系,參數與設計對象的控制尺寸是顯式對應,參數驅動圖形修改通過尺寸驅動來修改設計結果。油脂浸出設備的零件形式多樣,結構復雜,很難用一個模型來概括所有的結構形式。為此,可利用模型分解思想來解決復雜模型的參數化問題。
      在參數化的零件、組件、部件的基礎上,利用拼合關系進行零部件間的約束,最終實現整個復雜零件及部件的參數化。基于圖形分解和模塊拼合思想的參數化方法首先需要創建參數化的零件庫,而建立零件間的尺寸變量關聯是實現該參數化方法的關鍵。無焊接缺陷的情況下,焊接材料的機械性能高于本體材料的機械性能。在理論分析計算時,假設焊接材料與本體的機械性能相同,這樣得到的分析計算結果是偏向于安全的。介質的進出口假設為剛性密封。該程序實現設備零件帶參數的材料的定義、模型的建立、網格劃分、負載及約束的確定、有限元分析和結果存儲的全過程。
      該程序起著接受用戶界面的輸入、參數的賦值、宏程序的生成、有限元軟件模塊的調用、將生成的宏命令文件提交給有限元軟件程序進行批處理操作的重要作用。
      該程序為用戶提供一個友好的交互界面,實現結構參數輸入、材料選擇、分析計算、結果文件查看等,并且可實現輸入錯誤數據的簡單糾錯提示。
      VB后處理程序主要是提取有限元軟件宏程序保存到指定的文件夾中計算結果數據。程序自動調用有限元分析軟件,自動進行網格劃分、受力加載以及自動求解,開發友好、方便、易用的人機交互界面,對復雜的、難于理解和掌握的有限元軟件命令流進行后臺封裝。因此,該方法簡化應力分析流程,避免了大量的重復工作,使浸出設備的應力分析變得簡單有效。


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