【摘要】：每年田間均產(chǎn)出大量的玉米秸稈等生物質(zhì)資源,但該類(lèi)資源因利用困難大部分被浪費(fèi)或就地焚燒,主要由于秸稈類(lèi)資源具有密度低、運(yùn)輸不便、運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn),因此秸稈類(lèi)資源的致密加工迫在眉睫。針對(duì)目前秸稈粉料成型機(jī)理不明確導(dǎo)致難以大范圍推廣秸稈壓塊機(jī)或制粒機(jī)的情況,本文進(jìn)行了秸稈致密成型過(guò)程應(yīng)力松弛過(guò)程力學(xué)行為的研究和成型機(jī)理分析,旨在進(jìn)一步加深對(duì)秸稈成型過(guò)程的認(rèn)識(shí),為設(shè)計(jì)新型成型機(jī)構(gòu)和模具提供理論基礎(chǔ)。為了研究玉米秸稈粉碎后在單�？啄＞邇�(nèi)單向受壓狀態(tài)下的微觀力學(xué)行為和成型機(jī)理,經(jīng)分析后選擇了適用于離散顆粒物料數(shù)值模擬的離散元方法來(lái)模擬該致密成型過(guò)程。本文的主要研究?jī)?nèi)容：(1)離散元方法理論研究與模型建立。研究了離散元方法的基本求解思路、顆粒間接觸理論以及簡(jiǎn)化后的軟球模型。參照單�？字旅艹尚驮囼�(yàn)建立了以軟球模型來(lái)描述顆粒間接觸的秸稈粉料顆粒體系的三維離散元模擬模型,該模型的邊界約束條件與單�？壮尚湍＞叩膸缀芜吔鐥l件及尺寸相一致,并且壓縮加載條件一致。(2)模擬顆粒力學(xué)特性參數(shù)值的反求。在離散元模型中,粉料顆粒間的法向剛度系數(shù)kn,切向剛度系數(shù)ks以及摩擦系數(shù)μ的值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)試得出的取值范圍,在該范圍內(nèi)取不同值時(shí)壓縮力差距較大,因此利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多組離散元模擬結(jié)果的數(shù)據(jù)擬合,并進(jìn)行參數(shù)值的反求。(3)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)及參數(shù)分析。進(jìn)行驗(yàn)證性單�？壮尚驮囼�(yàn),經(jīng)數(shù)據(jù)比對(duì)與假設(shè)檢驗(yàn),認(rèn)為離散元模擬數(shù)據(jù)與試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)一致性較好。得出顆粒力學(xué)特性參數(shù)的最佳取值范圍,分別為kn=(1.2～1.8)×104N/m,ks=(0.8～1.3)×104N/m,μ=0.10～0.12。(4)離散元方法的應(yīng)用。通過(guò)分析離散元模擬得出的不同的壓桿下壓速度、壓縮位移、成型腔孔徑以及錐面錐角下的壓縮與應(yīng)力松弛曲線,壓縮速度的影響可以忽略不計(jì),建議成型模具選用孔徑Φd=8mm,錐角θ=45°,并且應(yīng)該盡量增大壓桿壓縮位移,來(lái)增加秸稈壓塊的穩(wěn)定性。(5)對(duì)隨機(jī)選取的顆粒單元和接觸壁進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況及受力分析。得出在致密成型過(guò)程中,停止加載后,成型塊內(nèi)部的粉料體系并不會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng),會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,直至達(dá)到平衡應(yīng)力；成型過(guò)程中壓桿端面與錐角受力較大,應(yīng)提升其材料性能。本文基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反求參數(shù)和離散元方法的玉米秸稈粉料致密成型過(guò)程研究,為秸稈類(lèi)生物質(zhì)資源的成型機(jī)理研究及參數(shù)分析提供了一種新的有效的研究方法。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S216.2

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本文編號(hào)：2774530