發(fā)布時(shí)間：2022-08-02 15:52

　　秸稈作為一種生物質(zhì)資源,在我國(guó)儲(chǔ)量豐富,發(fā)展和利用秸稈生物質(zhì)成型燃料不僅可以避免農(nóng)作物就地焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染,而且可以替代燃煤在工業(yè)供熱和民用采暖等發(fā)揮重要作用。農(nóng)作物秸稈中含有木質(zhì)素,在高溫下軟化而起到粘結(jié)作用促進(jìn)原料成型。關(guān)于生物質(zhì)致密成型過(guò)程中溫度的研究大多集中在成型燃料塊的宏觀分析,但是無(wú)法模擬進(jìn)料初期原料沒(méi)成型前的松散狀態(tài)。本文離散元為主要研究方法,與有限元分析相結(jié)合,研究了單個(gè)秸稈顆粒進(jìn)料到壓縮期間的接觸行為以及模具對(duì)顆粒的傳熱行為,以及最后秸稈燃料塊擠壓出料過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,引入顆粒材料的接觸力學(xué)和熱學(xué)模型,建立顆粒系統(tǒng)的粘彈塑性本構(gòu)方程,根據(jù)顆粒力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),分析顆粒與顆粒之間和顆粒與模具之間的接觸和傳熱關(guān)系,使用Verlet方法對(duì)傳熱過(guò)程秸稈顆粒間的接觸力和模具間的接觸力進(jìn)行迭代計(jì)算。其次,使用C++語(yǔ)言編寫加熱線圈對(duì)成型模具的傳熱程序,用EDEM離散元軟件對(duì)熱壓成型進(jìn)料和壓縮過(guò)程進(jìn)行了建模仿真。搭建單柱塞生物質(zhì)成型試驗(yàn)臺(tái),采用成型套筒加熱的方式,對(duì)所建立的離散元顆粒模型進(jìn)行驗(yàn)證。采用正交實(shí)驗(yàn)法分析各因素對(duì)秸稈熱壓成型工藝顯著性影響。成型塊... 

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 秸稈成型工藝簡(jiǎn)介
        1.2.1 秸稈細(xì)觀成型機(jī)理
        1.2.2 秸稈生物質(zhì)成型工藝
        1.2.3 生物質(zhì)固化成型設(shè)備的研究現(xiàn)狀
    1.3 生物質(zhì)熱壓成型影響參數(shù)
        1.3.1 原料顆粒度
        1.3.2 加熱溫度
        1.3.3 成型壓力
        1.3.4 原料含水率
        1.3.5 擠壓頻率
    1.4 秸稈類生物質(zhì)熱力耦合研究現(xiàn)狀
    1.5 生物質(zhì)壓縮過(guò)程中熱力耦合存在的問(wèn)題
    1.6 主要研究?jī)?nèi)容
2 秸稈生物質(zhì)熱壓成型進(jìn)料過(guò)程離散元模型
    2.1 引言
    2.2 宏觀熱環(huán)境研究
    2.3 建立接觸模型
    2.4 計(jì)算接觸力
    2.5 力學(xué)本構(gòu)模型的建立
        2.5.1 秸稈顆粒系統(tǒng)的研究尺度
        2.5.2 秸稈顆粒的應(yīng)力和應(yīng)變度量
        2.5.3 離散元分析改進(jìn)的Burgers秸稈力學(xué)本構(gòu)模型
    2.6 溫度場(chǎng)模型建立
        2.6.1 秸稈生物質(zhì)宏觀熱傳導(dǎo)過(guò)程
        2.6.2 秸稈顆粒與模具間熱傳導(dǎo)
        2.6.3 秸稈顆粒與顆粒間熱傳導(dǎo)
        2.6.4 秸稈顆粒接觸熱交換模型
    2.7 本章小結(jié)
3 秸稈生物質(zhì)進(jìn)料壓縮離散元仿真的實(shí)現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 EDEM軟件簡(jiǎn)介
    3.3 建立EDEM離散元迭代程序
        3.3.1 確立時(shí)間步長(zhǎng)
        3.3.2 迭代方法
    3.4 基于EDEM軟件的API二次開(kāi)發(fā)
    3.5 材料屬性設(shè)置
    3.6 傳熱參數(shù)設(shè)置
    3.7 結(jié)果與分析
        3.7.1 接觸數(shù)目隨時(shí)間分布規(guī)律
        3.7.2 橫截面顆粒溫度分布隨時(shí)間的變化
        3.7.3 縱截面顆粒溫度分布隨時(shí)間的變化
        3.7.4 顆粒平均溫度和最大溫度隨時(shí)間的變化
        3.7.5 成型塊軸向溫度云圖仿真結(jié)果
        3.7.6 不同溫度下顆粒的壓應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律
        3.7.7 秸稈顆粒溫度對(duì)成型效率的影響
    3.8 本章小結(jié)
4 秸稈生物質(zhì)熱壓成型實(shí)驗(yàn)分析
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    4.3 實(shí)驗(yàn)原料與方法
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)原料準(zhǔn)備
        4.3.2 采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
    4.4 單因素實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 含水率因素影響實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 溫度因素影響實(shí)驗(yàn)
        4.4.3 加熱溫度對(duì)成型壓力的影響
    4.5 正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.5.1 設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案
        4.5.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因素水平表
    4.6 正交試驗(yàn)結(jié)論與分析
        4.6.1 秸稈燃料塊成型壓力結(jié)果分析
        4.6.2 秸稈燃料塊成型密度結(jié)果分析
    4.7 秸稈物料熱壓成型溫度場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
    4.8 本章小結(jié)
5 基于ANSYS的秸稈擠壓出模階段溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)建模
    5.1 引言
    5.2 溫度場(chǎng)有限元建模
        5.2.1 建模類型分析
        5.2.2 選取單元類型
        5.2.3 定義材料屬性
        5.2.4 幾何模型的建立
        5.2.5 網(wǎng)格劃分
        5.2.6 添加溫度載荷
        5.2.7 溫度場(chǎng)結(jié)果及分析
    5.3 擠壓過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)有限元建立
        5.3.1 力學(xué)模型的建立
        5.3.2 選取單元類型
        5.3.3 秸稈顆粒成型參數(shù)的確定
        5.3.4 模型網(wǎng)格劃分
        5.3.5 接觸副單元的建立
        5.3.6 施加載荷約束和邊界條件。
    5.4 應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果
        5.4.1 應(yīng)力分析
        5.4.2 應(yīng)變分析
    5.5 本章小結(jié)
6 致密成型過(guò)程熱力耦合特性力學(xué)建模
    6.1 引言
    6.2 物料在模具中的成型機(jī)理
    6.3 物料熱力耦合彈塑性本構(gòu)方程建模
        6.3.1 秸稈顆粒填充的塑性力學(xué)模型
        6.3.2 粘彈性模型
    6.4 生物質(zhì)致密成型過(guò)程溫度場(chǎng)模型
        6.4.1 顆粒的熱傳導(dǎo)方程
        6.4.2 熱應(yīng)力場(chǎng)基本理論
    6.5 秸稈材料粘彈塑性本構(gòu)模型未知參數(shù)的確定
        6.5.1 應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)方程未知參數(shù)確定
    6.6 溫度場(chǎng)本構(gòu)方程未知參數(shù)確定
    6.7 本章小結(jié)
7 討論
    7.1 本文結(jié)論
    7.2 不足之處與展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)介
導(dǎo)師簡(jiǎn)介
獲得成果目錄
致謝



本文編號(hào)：3668810