秸稈塊壓縮性能及流變特性研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)纖維物料具有質(zhì)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(nóng)業(yè)纖維物料資源化利用的有效途徑。人們對農(nóng)業(yè)纖維物料壓縮性能及壓縮流變特性進(jìn)行了廣泛的探討，本研究以壓制低密度秸稈塊過程中有關(guān)流變特性為主要內(nèi)容，目的是為秸稈低密度壓縮成型提供一定的理論指導(dǎo)，促進(jìn)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(jìn)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(jìn)行擬合分析，得到了不同試驗條件下秸稈壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律、壓縮后秸稈塊的應(yīng)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(jìn)行了歷時一年多的蠕變變形觀測，結(jié)合實驗室中秸稈塊蠕變規(guī)律進(jìn)

3、行了驗證。本研究為低密度秸稈塊壓縮設(shè)備的優(yōu)化設(shè)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(nèi)容及結(jié)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(yīng)力、應(yīng)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(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，壓縮后應(yīng)力松弛及蠕變規(guī)律，得出了不同進(jìn)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(yīng)力—應(yīng)變規(guī)律呈冪指數(shù)關(guān)系;其應(yīng)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(yīng)力松弛模型相關(guān)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(jìn)行;含水率10％，長度30mm以內(nèi)的稻秸壓縮打捆作業(yè)均可在壓縮后的45 s后進(jìn)行。
　　(3)對比不同試驗條件下秸稈壓縮應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律，建議實際的秸稈塊壓縮生產(chǎn)中，要

5、根據(jù)不同的最終要求，選取相應(yīng)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(qiáng)度要求最高，壓縮后保持形變的能力較強(qiáng);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(yīng)力越小，壓縮后的應(yīng)力松弛越快，捆扎的時間短，捆扎繩的強(qiáng)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