[发明专利]一种切条机切割过程数值模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砖坯制造领域，特别涉及一种切条机切割过程数值模拟方法。

背景技术

切条机是砖坯成型的重要设备，切条机切割钢丝在切割泥条时其失效形式主要为断裂，一方面由于钢丝长时间与泥条摩擦引起的断裂；另一方面钢丝在切割过程中碰到坚硬的小颗粒而突然断裂。切条机在钢丝断裂时需要停止整个制砖系统的运行，再人工把断裂的切坯钢丝替换掉。这样不仅大大降低了切条机的工作效率，又浪费了电动机空转消耗的电能。

因此，现通过模拟切条机切割过程，希望分析并掌握相关参数对切割过程的影响，进而设定合理的工作参数，以提高切割钢丝的使用寿命和切割断面的表面质量，进而提高切条机生产效率、降低能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种切条机切割过程数值模拟方法，能够提高切割钢丝的使用寿命和切割断面的表面质量，进而提高切条机生产效率、降低能耗。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种切条机切割过程数值模拟方法，其创新点在于：所述步骤为：

a）建立模型：在PRO/E系统中对切条机的切割钢丝和泥条进行三维建模，得到切条机切割模型；

b）导入模型：将切条机切割模型导入到ANSYS/LS-DYNA中；

c）划分网格：采用ANSYS/LS-DYNA系统对切条机切割模型进行网格划分；

d）设置材料：设置切条机切割模型的材料属性、初始边界条件和载荷；

e）仿真试验：进行切割过程仿真，得到不同时刻泥条应力场分布图和钢丝受到的等效应力随时间变化的曲线；

f）试验分析：分析切割钢丝角度因素对切割过程的影响规律，确定切入角度因素水平取值；

g）再次试验：改变钢丝速度、直径和切入角度，重复步骤c、步骤d及步骤e，进行钢丝切割泥条运动过程的动力学仿真分析；

h）结果分析：设计正交试验，分析各因素对切割功耗和钢丝受最大等效应力影响的主次顺序，得到切条机工作参数的最优组合。

进一步的，所述步骤d中切割钢丝和泥条材料分别采用刚性材料模型和随动塑性材料模型。

进一步的，所述步骤d中泥条采用全约束，限制切割钢丝非运动方向的全部自由度。

进一步的，所述步骤e中获得不同时刻泥条应力场分布图和钢丝受到的等效应力随时间变化的曲线的方法是：采用LS-PREPOST调用LS-DYNA结果文件d3plot。

本发明的优点在于：将PRO/E三维建模与ANSYS/LS-DYNA相结合，应用有限元分析软件ANSYS进行切条机切割过程数值模拟，能够得到得到不同时刻泥条应力场分布图和钢丝受到的等效应力随时间变化的曲线，以直观分析各因素对切割功耗和钢丝受最大等效应力影响的主次顺序，得到切条机工作参数的最优组合。

本发明中的这种切割过程仿真分析，是提高切条机工作效率和钢丝使用寿命重要途径，对于降低切条机功耗、保证其安全稳定运行、降低墙材生产企业生产成本有重要的现实意义；同时，为切条机的优化设计提供依据。

附图说明

图1为本发明的切条机切割过程数值模拟方法中切割过程仿真模型的示意图。

图2为本发明的切条机切割过程数值模拟方法中泥条等效应力曲线图。

图3为本发明的切条机切割过程数值模拟方法中钢丝受力分析图。

具体实施方式

下面结合附图说明，对本发明的切条机切割过程数值模拟方法作进一步说明：

第一步，建立并导入模型：采用Pro/E软件建立钢丝和泥条的三维实体模型，将模型都保存成IGES格式的文件，再分别导入LS-DYNA中，其中切割钢丝和泥条的三维模型以图纸为准。

第二步，设置材料属性：合理的材料模型是数值模拟仿真成功的根本保障，泥条切割刀具为碳素弹簧钢丝，其基体材料为C36D2，为了减少仿真时间，又考虑到仿真所期望得到的数据为切割力和切割功耗，选用刚性体材料模型Rigid Material，材料参数如表1所示。

表1 钢丝仿真模型材料参数