林木剩余物热成型温度场分布与压头优化研究

利用热压成型机对林木剩余物致密成型加工,可提高单位体积热值和燃烧利用率。通过林木剩余物成型温度场模拟分析,得到最佳温度值,以降低能耗。压头作为热压机核心构件,探究在高温高压下其强度是否符合要求,并对其结构进行优化。以红松(Pinus koraiensis)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)材料参数为基础,通过对成型块出模阶段温度场瞬态分析,确定最佳加热温度为175℃。以钛合金材料参数为基础,在该温度下对压头进行热固耦合分析,在20 MPa载荷作用,压头所受最大应力值为383.76 MPa,最大变形量为0.16 mm,强度和刚度满足条件。利用多目标优化分析,将压头厚度设为自变量,强度、变形量和质量为因变量进行优化。在强度和刚度满足工作条件下,确定压头厚度为20 mm,优化前后压头重量减少27.8%,进而达到降低成本,使结构轻量化目的。