振動ふるい機の処理能力を向上させるには
Altair EmployeeOverview
Pre-Requisite
本記事で使用したモデルはこちらよりダウンロードいただけます。
Altair SimulationのDesktop, Mechanical Solvers, Inspire, EDEMに加え、 EDEM-HyperStudy Connectorのインストールが必要です。
Usage/Installation Instructions
振動ふるい機がどのように機能するのか
ジオメトリ・マルチボディモデルの作成
Altair Inspireでジオメトリを作成できます。また、外部CADファイルのインポートも可能です。
さらに、モーション機能を用いるとジオメトリベースでマルチボディモデルを簡単に作成できます。
今回はドラムを支持するばねと振動発生器のモータをモデル化しています。
粒子のモデル化
Altair EDEMを用いると、離散要素のモデリング・シミュレーションが可能です。
今回は径の小さいPill粒子と径の大きいChunk粒子を生成しました。また、粒子同士の相互作用を定義しています。
マルチボディモデルのパラメータ化・粒子との連成設定
Altair Inspireで作成したマルチボディモデルをエクスポートし、Altair MotionViewに読み込むことで、詳細な設定が可能になります。
MotionViewの機能の1つとしてパラメータ化があります。振動発生器の重りの質量、シャフトからの距離、上下重りの相対角およびモータの回転数をパラメータ化し、簡単に条件を変更した計算が行えるようになります。
また、MotionViewにはAltair EDEMとの連成計算のセットアップ機能があります。
粒子と連成させたいMotionView上のジオメトリをEDEMに転送して、EDEM上でジオメトリと粒子の相互作用を定義できます。
Altair HyperStudyとの連携
Altair HyperStudyと連携させることで、Altair MotionSolveとAltair EDEMを用いた振動ふるい機の計算のDOE・最適化を行うことができます。
EDEM-HyperStudy Connectorを用いることで、EDEMのパラメータ化や連成計算の投入、Altairのクラウド環境Altair Unlimitedへの計算Job投入など簡単に実施可能です。
今回は、MotionSolve-EDEMの連成計算投入と、各Jobをクラウド環境に投入する機能を使用しました。
計算コストの高いEDEMの計算もクラウド上の並列Jobで短時間に、効率的に計算することが可能です。
DOEの実行
設計変数として、モータの回転数、重りの質量、重りの半径方向のオフセット量、上下重りの相対角の4つを選択しました。
また、応答として、大きい粒子Chunkのドラム内残数、小さい粒子Pillのドラム内残数、ふるい分けの不良率を選択しました。
実験計画法により25ケースのJobを生成し、クラウド環境で計算を実行しました。
結果、プロセス性能に対する感度が高いパラメータは何かなどを分析できます。
最適化
HyperStudyのFit機能を用いて、機械学習による応答曲面・予測モデルを生成できます。
この予測モデルを用いて、ドラム内の残粒子数が少なくかつ、ふるい分け不良率が最小となるパラメータを算出しました。
結果、モータ回転数を2000 RPM、重り質量を3 kg、上下重りの相対角を120°、重りの半径方向のオフセットを50 mmとすることで、粒子残量が少なく、ふるい不良率もゼロとなる性能の高いふるい機を実現できました。
Post-Requisite
使用製品：Altair MotionSolve/MotionView、Altair HyperStudy、Altair EDEM、Altair Inspire、Altair Unlimited
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