秸秆作为一种生物质资源,在我国储量丰富,发展和利用秸秆生物质成型燃料不仅可以避免农作物就地焚烧带来的环境污染,而且可以替代燃煤在工业供热和民用采暖等发挥重要作用。农作物秸秆中含有木质素,在高温下软化而起到粘结作用促进原料成型。关于生物质致密成型过程中温度的研究大多集中在成型燃料块的宏观分析,但是无法模拟进料初期原料没成型前的松散状态。本文离散元为主要研究方法,与有限元分析相结合,研究了单个秸秆颗粒进料到压缩期间的接触行为以及模具对颗粒的传热行为,以及最后秸秆燃料块挤压出料过程的应力应变规律。主要研究内容如下:首先,引入颗粒材料的接触力学和热学模型,建立颗粒系统的粘弹塑性本构方程,根据颗粒力学的基础知识,分析颗粒与颗粒之间和颗粒与模具之间的接触和传热关系,使用Verlet方法对传热过程秸秆颗粒间的接触力和模具间的接触力进行迭代计算。其次,使用C++语言编写加热线圈对成型模具的传热程序,用EDEM离散元软件对热压成型进料和压缩过程进行了建模仿真。搭建单柱塞生物质成型试验台,采用成型套筒加热的方式,对所建立的离散元颗粒模型进行验证。采用正交实验法分析各因素对秸秆热压成型工艺显著性影响。成型块密度的主次影响因素依次为原料含水率、电机频率和加热温度。最高温度的主次影响因素依次为加热温度、电机频率和原料含水率。最后,使用ANSYS进行挤压出模阶段的有限元仿真,分析温度场变化规律以及应力应变的变化趋势。根据实验和仿真结果分析了秸秆粉料压缩成型过程中存在三个阶段:流体塑性阶段、粘弹性阶段以及粘塑性阶段,建立了对应三个阶段的三种力学数学模型和整个过程的温度场模型,并根据这三个力学模型和一个温度场模型,以时间作为中间变量,从而构建出三组热力耦合模型,通过残差分析,确定仿真模型的准确度,同时可以预测不同加热温度下的应力应变关系和变化趋势,具有较好的参考价值。