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有限元分析在油脂浸出设备中的应用

发布于:2018-07-12 18:28
有限元分析

      在相当一段时间内,溶剂萃取是植物油制取工艺的主导技术。新技术的应用使我国的浸出工艺、装备以及技术经济等指标己经达到国际先进水平。油脂浸出设备逐步实现智能化生产及设备生产过程的程序控制,实现设备最优化状态生产。油脂浸出设备生产企业不断加强产品开发能力、缩短产品开发周期,提高设计质量及优化产品开发流程、降低产品开发和维护成本、大力推广计算机辅助工程(CAE)有限元分析技术在产品设计和制造过程中的应用,提高企业核心竞争力。CAE分析技术从概念设计阶段就开始介入,并跨越整个设计周期,从而改变了整个设计程序。主要通过全程CAE分析和最后的样机试验保证产品质量;最大限度减少了原型样机的数量。企业通过实施现代设计流程,能够显著缩短新产品研发周期,最大限度保证产品可靠性,提高产品性能,并大大降低研发成本。参数化有限元分析通过App二次开发技术或多App融合技术把同类产品的尺寸参数、材料特性、装配特征及环境变量等设计参数作为参变量,使工程设计人员研发过程中对油脂浸出设备有限元分析变得简单。
      油脂浸出设备随着油脂浸出工艺60年来的不断发展与进步,目前主要形成了常压常规和负压蒸发两套工艺及装备。常压常规工艺装备整个系统在常压或者微负压的状态下运行,温度、压力、料位、流量等参数采用仪表控制,整个过程连续生产。但二次蒸汽余热利用效率导致能耗增大,所以常压常规工艺装备适合于中小型油脂企业。负压蒸发工艺装备在混合油蒸发及汽提设备采用负压条件或微负压下运行。混合油沸点随着设备真空度的增加而减小,减少了油脂的热影响,提高毛油质量。采用预脱溶、脱溶冷却一体的脱溶机提高粕质量,脱溶机产生的二次蒸汽加热混合油降低直接蒸汽消耗。操作阻力因为负压而减小使冷凝器冷凝面积比常规工艺减少50%以上。随着物料种类的不断增多及浸出工艺的不断发展,油脂设备也不断推陈出新,但是油脂浸出设备研发模式很大范围内自主创新能力不够。油脂浸出设备快速研发系统是以参数三维建模为基础,实现参数化CAE快速分析的一种方法,参数化有限元分析在油脂浸出设备快速研发系统中的应用简化了设计流程,降低了对工程技术人员的专业要求。
      参数化设计是指设计对象的结构形状比较固定,可以用一组参数来约定其尺寸关系,参数与设计对象的控制尺寸是显式对应,参数驱动图形修改通过尺寸驱动来修改设计结果。油脂浸出设备的零件形式多样,结构复杂,很难用一个模型来概括所有的结构形式。为此,可利用模型分解思想来解决复杂模型的参数化问题。
      在参数化的零件、组件、部件的基础上,利用拼合关系进行零部件间的约束,最终实现整个复杂零件及部件的参数化。基于图形分解和模块拼合思想的参数化方法首先需要创建参数化的零件库,而建立零件间的尺寸变量关联是实现该参数化方法的关键。无焊接缺陷的情况下,焊接材料的机械性能高于本体材料的机械性能。在理论分析计算时,假设焊接材料与本体的机械性能相同,这样得到的分析计算结果是偏向于安全的。介质的进出口假设为刚性密封。该程序实现设备零件带参数的材料的定义、模型的建立、网格划分、负载及约束的确定、有限元分析和结果存储的全过程。
      该程序起着接受用户界面的输入、参数的赋值、宏程序的生成、有限元App模块的调用、将生成的宏命令文件提交给有限元App程序进行批处理操作的重要作用。
      该程序为用户提供一个友好的交互界面,实现结构参数输入、材料选择、分析计算、结果文件查看等,并且可实现输入错误数据的简单纠错提示。
      VB后处理程序主要是提取有限元App宏程序保存到指定的文件夹中计算结果数据。程序自动调用有限元分析App,自动进行网格划分、受力加载以及自动求解,开发友好、方便、易用的人机交互界面,对复杂的、难于理解和掌握的有限元App命令流进行后台封装。因此,该方法简化应力分析流程,避免了大量的重复工作,使浸出设备的应力分析变得简单有效。


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