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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭晏伶
研究生(外文):Kuo, Yen-Ling
論文名稱:應用ANSYS Workbench於落花生切片機構之模擬分析
論文名稱(外文):Simulation and Analysis of Slicing Mechanism for Peanut Kernels Using ANSYS Workbench
指導教授:朱健松朱健松引用關係
指導教授(外文):Ju, Jain-Song
學位類別:碩士
校院名稱:國立嘉義大學
系所名稱:生物機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:落花生切片機構有限元素分析ANSYS顯式動態分析
外文關鍵詞:peanutslicing mechanismfinite element analysisANSYSexplicit dynamic analysis
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本研究的目的是利用有限元素分析軟體ANSYS Workbench,建立直立式落花生切片機之刀盤在進行切片時的模型,並使用顯式動態分析系統進行模擬分析。此模型分為刀片及落花生兩個部分,基於切片機運作原理,刀片及落花生會發生相對運動,而刀片將分別對不同刀刃角度和切削角度進行模擬切片分析。將分析結果獲得的落花生所受之應力,計算落花生被刀片擠壓後產生的摩擦係數,再使用疊代法求得正確的摩擦係數,最後尋找出擁有最適切片參數的刀盤。
分析結果顯示,當刀盤轉速為295 rpm、推料桿進料速度為2250 pps時,直立式落花生切片機配置刀刃角度為17°、切削角度為68°,且刀片數量為6只的刀盤,可取得品質較佳的花生片。最後,本研究將刀刃角度的分析結果與實驗結果作比較,結果顯示,ANSYS的分析能符合實驗結果。
The purpose of this study is to build a model of the cutter tray of the upright slicing mechanism for peanut kernels. The finite element analysis software ANSYS Workbench with the explicit dynamic was used for simulation and analysis. This finite element model is divided into two parts, blade and peanut kernel. The blade and the peanut kernel move relative to each other based on the slicing mechanism. The blade would simulate slicing analysis for different blade angles and slicing angles. The stresses on the peanut kernel obtained from the analysis results were used to calculate the friction coefficient of the peanut kernel. When the peanut kernel was squeezed by the blade, and then the iterative method was used to obtain the correct friction coefficient. Finally, the cutter tray with the most suitable slicing parameters was found.
The results show that when the rotational speed of the cutter tray is 295 rpm and the feed speed of the feeder is 2250 pps, the slicing mechanism for peanut kernels is equipped with the cutter tray with the blade angle of 17°, the slicing angle of 68°, and the number of blades of 6 can get better quality peanut slices. Finally, this study compares the analysis results of the blade angle with the experimental results. The results show that the analysis of ANSYS can meet the experimental results.
誌謝
摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 X
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2.1 落花生 3
2.2 白藜蘆醇 6
2.3 相關切片機作品 7
2.3.1 落花生種仁切片機 7
2.3.2 半自動馬鈴薯切片機 8
2.3.3 生薑切片機 9
第三章 相關理論 11
3.1 有限元素法 11
3.1.1 簡介 11
3.1.2 分析步驟與方法 12
3.2 摩擦理論 14
3.3 刀片基本結構 17
3.4 切片形成原理 19
第四章 ANSYS Workbench分析 20
4.1 前處理(Pre-processing) 20
4.1.1 建立實體模型(Modeling) 20
4.1.2 設定材料參數 22
4.1.3 建立網格(Mesh) 23
4.2 有限元素分析(FEA) 26
4.2.1 選擇分析系統(Analysis System) 26
4.2.2 施加負載(Loading) 27
4.2.3 設定接觸方式及邊界條件(Constrained Condition) 28
4.2.4 設定終止時間(End Time) 32
4.2.5 建立路徑(Path) 34
4.3 後處理(Post-processing) 37
4.3.1 選擇求解方案(Solution) 37
4.3.2 後處理模組(Postprocessor) 37
第五章 模擬分析試驗設計 39
5.1 刀刃角度模擬設計 41
5.2 切削角度模擬設計 42
5.2.1 第一階段—以5°為間隔之模擬設計 42
5.2.2 第二階段—以1°為間隔之模擬設計 42
5.3 取得摩擦係數 44
5.3.1 輸出應力值 44
5.3.2 疊代摩擦係數 47
第六章 分析結果與討論 52
6.1 不同刀刃角度的摩擦係數 52
6.2 驗證刀刃角度模擬結果 56
6.3 不同切削角度的摩擦係數 58
6.3.1 第一階段—以5°為間隔 58
6.3.2 第二階段—以1°為間隔 64
6.4 刀盤之刀片數量 70
第七章 結論與建議 71
7.1 結論 71
7.2 建議 72
參考文獻 73
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