农林剩余物柱塞式常温压缩成型机理研究
发布时间：2023-05-17 21:09
生物质能源作为一种清洁可再生能源,其开发与利用已成为世界各国关注和研究的重点。我国农林剩余物资源量大,具备发展生物质能源的潜力。生物质成型技术是发展生物质能源的有效途径,深入研究生物质常温成型机理有利于生物质成型技术的成熟,对生物质成型设备结构的设计与优化具有指导作用。然而,对农林剩余物柱塞式常温压缩成型机理的研究尚未完善,相关验证实验较少。本文基于弹塑性变形理论对生物质柱塞式成型过程进行了理论研究,分析了物料在压缩过程中的变形和其在成型套筒中的受力情况,得到了物料所受轴向应力与径向应力的关系,及径向应力沿成型套筒轴向的指数型分布规律。利用ANSYS进行自然干燥(含水率7%)玉米秸秆、柠条在不同长径比成型套筒中的常温柱塞式成型过程仿真,根据仿真结果分析物料的流动、变形规律,并利用MATLAB进行物料所受径向应力仿真值曲线拟合,得到径向应力随物料位置变化的方程,拟合结果与理论分析结果一致。在常温状态下,进行玉米秸秆、柠条在7%、11%、15%、19%含水率和3.5、4、4.5、5长径比下的单因素实验,结果表明不同农林剩余物在同一实验条件下成型效果不同,不同成型结果的轴向应力变化规律有差异...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外生物质成型技术研究现状
1.2.1 生物质成型原理
1.2.2 生物质成型技术分类
1.2.3 国内外成型技术研究进展
1.2.4 生物质成型影响因素
1.2.5 生物质成型机理研究现状
1.3 生物质成型设备发展概况
1.3.1 螺旋挤压成型机
1.3.2 活塞挤压成型机
1.3.3 模辊碾压成型机
1.4 存在问题
1.5 本文研究内容与方法
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
2 生物质柱塞式成型过程理论分析
2.1 生物质成型过程
2.1.1 压紧阶段
2.1.2 压实阶段
2.1.3 成型阶段
2.2 生物质变形理论
2.2.1 屈服准则
2.2.2 强化准则
2.2.3 流动准则
2.3 物料在成型套筒中的力学分析
2.3.1 成型套筒内物料受力情况
2.3.2 压力沿成型套筒长度变化规律
2.3.3 柱塞受力情况
2.4 本章小结
3 成型阶段有限元分析
3.1 仿真问题描述
3.2 有限元模型建立
3.2.1 力学参数测量
3.2.2 单元类型与材料参数
3.2.3 计算模型
3.2.4 网格划分
3.3 定义边界条件与求解
3.3.1 创建接触对
3.3.2 施加载荷并求解
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 位移分布规律
3.4.2 等效应力分布规律
3.4.3 等效应变分布规律
3.4.4 成型套筒不同位置的应力变化
3.5 本章小结
4 成型过程与受力变化验证实验
4.1 实验设备与材料
4.1.1 实验仪器设备
4.1.2 实验材料
4.1.3 压力传感器的安装与固定
4.2 数据采集与处理方法
4.3 实验方案
4.3.1 实验设计
4.3.2 实验过程
4.4 结果与分析
4.4.1 成型结果
4.4.2 成型过程轴向压力变化
4.4.3 实验参数对成型压力的影响规律
4.4.4 成型过程径向压力变化
4.4.5 实验参数对径向压力的影响规律
4.5 本章小结
5 农林剩余物柱塞式常温成型试验
5.1 试验设备与材料
5.2 试验方案
5.2.1 试验因素
5.2.2 试验评价指标
5.2.3 试验设计与结果
5.3 试验结果分析与拟合
5.3.1 试验因素对成型压力的影响规律
5.3.2 试验因素对松弛密度的影响规律
5.3.3 试验因素对表面质量的影响规律
5.3.4 最优水平组合
5.4 本章小结
6 显微结构观察与分析
6.1 生物质颗粒结合机理
6.1.1 粒子结合类型
6.1.2 生物质原料结合形式
6.2 显微设备介绍
6.3 显微观察过程
6.4 显微结果与分析
6.4.1 不同物料显微图像分析
6.4.2 不同成型条件下物料显微图像分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 不足与展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
本文编号：3818006
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外生物质成型技术研究现状
1.2.1 生物质成型原理
1.2.2 生物质成型技术分类
1.2.3 国内外成型技术研究进展
1.2.4 生物质成型影响因素
1.2.5 生物质成型机理研究现状
1.3 生物质成型设备发展概况
1.3.1 螺旋挤压成型机
1.3.2 活塞挤压成型机
1.3.3 模辊碾压成型机
1.4 存在问题
1.5 本文研究内容与方法
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
2 生物质柱塞式成型过程理论分析
2.1 生物质成型过程
2.1.1 压紧阶段
2.1.2 压实阶段
2.1.3 成型阶段
2.2 生物质变形理论
2.2.1 屈服准则
2.2.2 强化准则
2.2.3 流动准则
2.3 物料在成型套筒中的力学分析
2.3.1 成型套筒内物料受力情况
2.3.2 压力沿成型套筒长度变化规律
2.3.3 柱塞受力情况
2.4 本章小结
3 成型阶段有限元分析
3.1 仿真问题描述
3.2 有限元模型建立
3.2.1 力学参数测量
3.2.2 单元类型与材料参数
3.2.3 计算模型
3.2.4 网格划分
3.3 定义边界条件与求解
3.3.1 创建接触对
3.3.2 施加载荷并求解
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 位移分布规律
3.4.2 等效应力分布规律
3.4.3 等效应变分布规律
3.4.4 成型套筒不同位置的应力变化
3.5 本章小结
4 成型过程与受力变化验证实验
4.1 实验设备与材料
4.1.1 实验仪器设备
4.1.2 实验材料
4.1.3 压力传感器的安装与固定
4.2 数据采集与处理方法
4.3 实验方案
4.3.1 实验设计
4.3.2 实验过程
4.4 结果与分析
4.4.1 成型结果
4.4.2 成型过程轴向压力变化
4.4.3 实验参数对成型压力的影响规律
4.4.4 成型过程径向压力变化
4.4.5 实验参数对径向压力的影响规律
4.5 本章小结
5 农林剩余物柱塞式常温成型试验
5.1 试验设备与材料
5.2 试验方案
5.2.1 试验因素
5.2.2 试验评价指标
5.2.3 试验设计与结果
5.3 试验结果分析与拟合
5.3.1 试验因素对成型压力的影响规律
5.3.2 试验因素对松弛密度的影响规律
5.3.3 试验因素对表面质量的影响规律
5.3.4 最优水平组合
5.4 本章小结
6 显微结构观察与分析
6.1 生物质颗粒结合机理
6.1.1 粒子结合类型
6.1.2 生物质原料结合形式
6.2 显微设备介绍
6.3 显微观察过程
6.4 显微结果与分析
6.4.1 不同物料显微图像分析
6.4.2 不同成型条件下物料显微图像分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 不足与展望
参考文献
个人简介
导师简介
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本文编号：3818006
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