秸稈塊壓縮性能及流變特性研究.pdf

1、農業(yè)纖維物料具有質輕、疏松、體積大、密度低，不便于收集、運輸和儲存的特點，壓縮成型成為農業(yè)纖維物料資源化利用的有效途徑。人們對農業(yè)纖維物料壓縮性能及壓縮流變特性進行了廣泛的探討，本研究以壓制低密度秸稈塊過程中有關流變特性為主要內容，目的是為秸稈低密度壓縮成型提供一定的理論指導，促進低密度秸稈加工成型，以滿足秸稈建筑以及秸稈塊墻體日光溫室等需求。
　　本研究分析了含水率為15％、長度為20 mm時水稻、小麥和玉米秸稈，以及含水率為1

2、0％，長度為10mm、20 mm、30mm時水稻秸稈，分別在初始進料量17g、19 g和21 g時，從自然堆積密度到最大壓縮密度(300 kg/m3)的壓縮過程中表現(xiàn)的壓縮規(guī)律及流變特性，并利用MATLAB軟件中的cftool工具箱對試驗數(shù)據(jù)進行擬合分析，得到了不同試驗條件下秸稈壓縮過程中的應力應變規(guī)律、壓縮后秸稈塊的應力松弛特性及蠕變規(guī)律，最后對秸稈塊墻體日光溫室中秸稈塊墻體進行了歷時一年多的蠕變變形觀測，結合實驗室中秸稈塊蠕變規(guī)律進

3、行了驗證。本研究為低密度秸稈塊壓縮設備的優(yōu)化設計、所需能耗提供理論依據(jù)，為秸稈資源的合理利用提出了新途徑。本課題主要研究內容及結論如下:
　　(1)通過記錄松散秸稈物料閉式壓縮過程中壓力、位移的變化，以及壓縮后應力、應變隨時間的變化數(shù)值，探討了試驗條件下秸稈壓縮過程中應力與應變關系，壓縮后應力松弛及蠕變規(guī)律，得出了不同進料量下，含水率15％的稻、麥和玉米秸稈，及含水率10％，不同切碎長度稻秸應力—應變規(guī)律呈冪指數(shù)關系;其應力松弛行

4、為均可用兩個Maxwell模型并聯(lián)的四元件廣義[M]模型描述;其壓縮蠕變特性均可用四元件伯格斯模型（[B]模型）描述。
　　(2)通過對應力松弛模型相關參數(shù)的分析，得到了低密度壓縮條件下，含水率15％左右的稻、麥和玉米秸稈的壓縮打捆作業(yè)可以在松弛開始的40 s后進行;含水率10％，長度30mm以內的稻秸壓縮打捆作業(yè)均可在壓縮后的45 s后進行。
　　(3)對比不同試驗條件下秸稈壓縮應力應變規(guī)律，建議實際的秸稈塊壓縮生產中，要

5、根據(jù)不同的最終要求，選取相應的秸稈物料，以便減少能耗;單對于壓縮過程中的能耗考慮，建議將秸稈做切碎處理。
　　(4)通過稻、麥和玉米秸稈壓縮規(guī)律及流變特性分析表明，小麥秸稈壓縮過程需要的能耗最大，對打捆捆繩的強度要求最高，壓縮后保持形變的能力較強;通過不同長度秸稈的壓縮規(guī)律和流變特性分析，表明秸稈長度越短，壓縮應力越小，壓縮后的應力松弛越快，捆扎的時間短，捆扎繩的強度低。從秸稈壓縮后使用壽命方面來看，秸稈墻體原始材料選擇切碎長度較