基于Abaqus的耦合式玉米秸秆皮穰分离仿真与试验

黄婉媛 任德志 宫元娟 白雪卫 匙 皓 刘程伟

(1.沈阳农业大学工程学院， 沈阳 110866； 2.沈阳格仿科技有限公司， 沈阳 110866)

0 引言

我国玉米种植面积广，玉米秸秆年产量可达2.4亿t[1]。玉米秸秆在工业、农业、餐饮业等领域应用广泛，高纤维素含量的外皮适合作纸张、人造板及一次性餐具的原材料，蛋白质及营养元素含量丰富的内穰经处理可作为家畜饲料和乙醇提取的原料[2]。将玉米秸秆外皮和内穰分离，作为不同原料加以利用，有利于提高秸秆资源利用的附加值，推动玉米秸秆工业化利用进程[3-4]。

玉米秸秆皮穰的高效分离是制约秸秆高值化利用的瓶颈。目前，学者们大多研究单株整秆皮穰分离技术，单株秸秆分道式喂入，对秸秆打击、搓擦、脱叶，切开秸秆、压平、切削内穰，最后导出外皮[4-7]。该分离技术较为成熟，但分离效率较低，且在田间难以实现秸秆皮穰的直接分离，制约了其推广应用。另一种分离技术是基于外皮和内穰弹塑性形变差异的碾压切割式分离，该项技术通过对秸秆群的碾压、揭皮迫使皮穰间产生间隙，而后切段实现皮穰分离，分离后的皮穰呈段状，符合实际生产需求[8]。廖娜等[9]标定玉米秸秆的粘弹性参数，建立了双层复合薄壁实芯圆柱ANSYS有限元模型，对松弛模量参数误差进行模拟与试验，验证了模型的可行性与有效性。张李娴[10]建立了玉米秸秆皮、穰和整秆的力学特性离散元模型，并对秸秆打捆机械进行优化。有限元仿真模拟在玉米秸秆物料特性求解等方面得到了应用。……