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双轴撕碎机之拓拓扑优化的相关研究

  随着废旧轿车数量的増加,处理废旧轿车成为亟待解决的问题。废旧轿车的破碎主要运用双轴撕碎机,而现有撕碎机大都存在笨重,撕碎效率低,能耗大以及容易出现疲劳损坏等问题。刀盘作为撕碎机的关键部件,其结构直接决定了设备撕碎的效率耗和寿命,对刀盘加以轻量化设计相当重要。

  有研究以双轴撕碎机的刀盘作为研究的对象,研究了大型复杂件拓扑优化的方法,并进行撕碎机刀盘轻量化设计。轻量化的设计主依靠于拓扑的优化算法,目前多运用的拓扑优化算法包括有,基于变密度理论的体各向同性微结构材料模型法( SIMP)与双向渐进法(BESO)等。其中方法程序实现简单,计算效率高,但是这种方扑优化结果不能为以后的设计提供刚度越大的拓扑构型。BESO法能得度截止大的拓扑构型对于复杂结构,这个方法计算的效率较低,且拓扑优化的结果依赖网格的质量。单独使用这两种算法均无法效高地获得刀盘的拓扑构型。有研究人员利用算法找出了体积百分数和柔度间的数学关系,得出了体积百分数约束的方程,并将其应用于BESO优化算法中,从而增进了优化效率与优化质量。

  并对双轴撕碎机施以机械化设计,利用软件对于撕碎机的撕碎过程进行了动态模拟,并利用模拟结果对刀盘进行加载,利用改进后拓扑的优化算法对撕碎机的刀盘进行了拓扑优化,依据拓扑优化法重新设计出了两种新式刀盘结构,优化撕碎机刀盘的过程编写为Python程序,得出了合理的刀盘构型并且利用力学实验,验证了该结构合理性,通过3DC实验得出带孔的刀盘结构应变越小,结构越为稳定。

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