废塑料薄膜与床面耦合振动分选特性研究

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塑料薄膜由于其优良的化学性能,在农业、工业、医药等领域得到了广泛的应用,但是,由于塑料产品的大量使用,塑料废弃物也越来越多,只有将这些废塑料薄膜回收处理再利用,才能解决其带来的环境污染问题,首先要做的是将废塑料薄膜从混合的垃圾废物中分离出来。本文主要利用振动分选的方法对废塑料薄膜进行分选,分别对薄膜、床面进行研究,进而分析废塑料薄膜在弹性床面上的振动规律,通过参数优化进一步提高废塑料薄膜的振动分选效率,主要研究内容如下:分析废塑料薄膜的振动特性。以连续介质力学为基础,利用绝对节点坐标法对废塑料薄膜进行了振动特性分析,建立了三维柔性薄膜单元模型,通过推导三维柔性薄膜单元的弹性力、质量和刚度矩阵,建立了废塑料薄膜的动力学方程表达式,利用Newmark-?法求解出固有频率及振型等参数表达式,利用MATLAB和ANSYS软件对薄膜进行不同振动状态的模态分析,验证了所建立薄膜单元的可行性和适用性。分析弹性床面的振动特性,判断是否会与激振频率发生共振。根据结构动力学中的有限元法,对振动床面进行有限元分析,建立了平面梁单元的振动床面有限元模型,求出振动床面的整体刚度和质量矩阵,根据建立的床面模态方程,计算自由振动条件下床面各阶模态的自振频率,并借助于ANSYS软件对振动床面进行模态分析得到振动床面的固有振动特性,以此判断床面系统是否会与激振频率发生共振。在此基础上利用软件仿真测试阐明弹性床面运动学的时频特性和频响特性,进一步的证明了在工作频率下床面结构不会发生共振现象,保证了床面在工作时的稳定性。分析薄膜-床面耦合系统振动响应,优化振动分选参数。在分析薄膜和床面振动特性的基础上,提出了薄膜-床面刚柔耦合振动分选废塑料薄膜的新方法,将薄膜模型和床面模型通过相互作用力结合,建立了薄膜-床面耦合振动系统动力学模型,通过求解耦合系统的振动响应验证薄膜-床面耦合振动模型的正确性。在此基础上分析了影响振动薄膜分选效率的参数,并利用基于粒子群算法的支持向量回归机法,对相同时间内两种不同塑料薄膜分选的位移差值进行分析,进而优化分选的参数,为进一步研制样机奠定了基础。基于以上的理论分析,搭建了废塑料薄膜振动测量实验平台,利用条纹位移测量法对薄膜的振动进行测量,采用高速相机拍摄薄膜的条纹变化图像,通过条纹的密度变化得到薄膜振动的位移信息,通过对实验数据的分析,验证了利用绝对节点坐标法建立薄膜模型的可行性及适用性。
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