4.3秸秆压缩过程的ANSYS分析
4.3.1秸秆物料的流变规律
秸秆物料受到挤压作用后，发生了较大的变形，图4-7为物料在模具中的挤压变形情况。
从图4-7中可以看到，由于秸秆物料和模具表面之间的摩擦力引起剪切应力，致使靠近模具壁的网格发生了大的弯曲变形，中间秸秆物料受到的摩擦力小，所以网格变形小，流动速度比靠近模具的快。随着物料继续被挤压，物料与模具壁之间的摩擦力减小，两侧的变形变小，中间物料变形趋于稳定，物料形状趋于成型。
4-3.2应力应变的分布
图4-8为物料在X方向的应变分布。
1、由图4-8可见，秸秆原料与模具锥面接触处的应变较大，秸秆原料中部位置应变较小，其主要原因是受剪应力的影响。当秸秆原料通过模具锥面时，会产生较大的剪应力和剪应变，促使与模具锥面接触处的物料向成型腔中移动，致使该处的秸秆原料应变最大。
图4-9为物料在Y方向的应变分布。
从图4-9中可以看出，Y方向应变的最小值位于模具内物料的中部，最大值在模具入口处物料中心处。靠近模具壁处的应变较大，这是由于秸秆发生塑性变形，受到模具摩擦力作用流动出现滞后现象，而模具中心部秸秆物料受到挤压和摩擦力小向下流动较快。
图4-10为物料的等效塑性应变分布。
由图4-10可知，在X方向，秸秆物料在模具入口中心部塑性应变最小，模具锥形角处的塑性应变最大，中心秸秆物料塑性应变比较均匀；这是因为在X方向，秸秆与模具锥面接触处压应力比较集中，导致秸秆的塑性应变较大：在Y方向，模具入口处秸秆物料塑性应变最小，随着物料的下移，靠底部和模具壁处的塑性应变越大。这是由于模具锥面处存在剪应力，导致受压变形增大，塑性应变也随之增大。
图4-11为物料的等效应力分布。
从图4-11中可以看出等效应力在锥形角区域附近最大，这是由于物料在锥形区域受到的摩擦力和载荷最大，且与锥形角有很大关系，所以在设计
颗粒燃料致密成型机时，合理选择模具的锥形角度也是到关系工作效率和挤压模具寿命的重大问题。
摩擦力是秸秆物料致密成型的关键因素之一。图4-12为秸秆在挤压过程中边界摩擦应力分布。
由图4-12可知秸秆物料在锥形区摩擦力最大。秸秆物料在压力的作用下慢慢进入模具，与模具壁产生摩擦，在锥形区上端摩擦力较��；随着挤压继续进行，当物料进入锥形区下端时，摩擦力增大，并在锥形角处摩擦力值达到最大。过了锥形区域进入保型孔，摩擦力迅速减小并趋于稳定。这是因为致密成型开始时秸秆物料以压实为主，物料经挤压塑性变形的增加；摩擦力迅速增大，在锥形角附近，模具壁侧压力最大，所受载荷和摩擦力达到最大，当物料进入保型孔后，侧压力减小使摩擦力下降并趋于稳定。
4.4本章小结
本章应用ANSYS对秸秆致密成型进行了模拟。建立了压缩几何模型，合理的划分了网格，恰当的定义了接触分析和边界条件，然后进行求解得出物料的流变规律以及应力应变、摩擦力分布，具体内容如下：
1)分析了秸秆物料在模具内的流变规律，由于剪切力的存在，致使靠近模具壁的地方发生了横向变形，中间秸秆物料的流动速度比靠近模具的快。
2)对秸秆致密成型的应力应变进行了分析。在挤压过程中，秸秆与模具内壁的摩擦力作用以及静水压力的改变，造成秸秆成型块应力应变分布的不均匀，易出现成型表面裂纹等缺陷。等效应变随相对密度的增大而增加，挤压力也增加，在模具锥形胫锥角处，其等效应力应变达到最大值。
3)通过对秸秆致密成型分析，发现不同位移时摩擦力的大小发生了变化，在模具锥形角处摩擦力最大，到成型孔中摩擦力减小随后便趋于稳定。
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