玉米秸稈揉絲破碎過程力學(xué)特性仿真與試驗

張鋒偉，宋學(xué)鋒,2,3，張雪坤，張方圓，魏萬成，戴 飛※

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，蘭州 730070； 2. 蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院，蘭州 730000；3. 蘭州大學(xué)西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點實驗室，蘭州 730000）

0 引 言

農(nóng)作物秸稈是畜牧業(yè)飼草料的重要來源，全球年產(chǎn)量高達20億t[1]。中國秸稈資源十分豐富，其中玉米秸稈年產(chǎn)量達3億t。玉米秸稈經(jīng)機械化加工后可用來做青貯飼料，能有效緩解現(xiàn)階段畜牧業(yè)飼料短缺的問題。目前比較常見的一種方便、快速及低成本的處理技術(shù)是對秸稈進行揉絲加工操作，使其呈絲狀物料以用于喂食牲畜[2-3]?，F(xiàn)有的玉米秸稈加工機械按結(jié)構(gòu)尺寸不同可分為大型的青貯機和小型的秸稈揉絲機，后者作業(yè)過程主要為刀片或錘片與秸稈不斷發(fā)生碰撞、擊打作用，在揉絲腔中使其反復(fù)發(fā)生撕裂、碰撞等物理過程，最后形成特定長度范圍的絲狀物料由排料裝置拋送至外界環(huán)境[4-5]。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對玉米秸稈揉絲破碎過程做了相應(yīng)的研究工作。根據(jù)O'Dogherty等[6-7]的早期研究結(jié)果，揉絲機35%的能量用來切碎秸稈，50%的能量用來使揉絲后的物料運動，揉絲過程中刀片角度應(yīng)該在 30°～40°之間。Chevanan等[8]則采用直剪單元萬能試驗機對玉米秸稈等的抗剪強度和流動性切碎進行了試驗，結(jié)果表明切碎的玉米秸稈具有最高的角摩擦，沒有屈服強度，粘結(jié)強度會給物料搬運過程帶來一定困難。Lisowski等[9-10]針對揉絲過程中不同技術(shù)參數(shù)對有效功率的影響及排料過程進行了研究，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈切割和喂料過程對有效功的需求成反比關(guān)系，物料運動至外界環(huán)境可分為物料分散運動和出口處團聚運動 2個階段；田海清等[11]對錘片式粉碎機進行了結(jié)構(gòu)改進，用分段圓弧片替換環(huán)形平篩，通過試驗得到該設(shè)計可以提高生產(chǎn)效率，有效改善了秸稈過度粉碎情況；Zhang等[12]基于PFC平臺建立了玉米秸稈離散元模型，并進行了拉伸過程力學(xué)特性研究，獲得了玉米秸稈離散元模型的法向剛度系數(shù)、切向剛度系數(shù)、法向粘合系數(shù)及切向粘合系數(shù)；王德福等[13]以高速攝像技術(shù)為手段觀察了玉米秸稈在錘片式粉碎機中的破碎過程，同時針對影響粉碎性能的主軸轉(zhuǎn)速、含水率、篩孔直徑等因素進行了試驗研究。而針對絲狀物料在排料裝置內(nèi)的運動過程宋學(xué)鋒[14]等采用 CFD-DEM 耦合法進行了數(shù)值模擬，并開展試驗驗證了數(shù)值模擬過程，證明離散元法模擬絲狀物料運動是可行的。

目前針對玉米秸稈揉絲破碎的研究主要集中在物理試驗方面，較少涉及數(shù)值模擬研究工作。所以有必要進一步拓展秸稈揉絲破碎的研究手段，利用便捷、節(jié)約的研究方法實現(xiàn)秸稈揉絲破碎過程可視化、參數(shù)化，進一步提高揉絲效率。本文借助離散元法建立玉米秸稈雙峰分布模型，利用物理試驗與虛擬試驗相結(jié)合的方法校核顆粒粘結(jié)模型（bonded particle model，BPM），對額定轉(zhuǎn)速下秸稈破碎過程進行了數(shù)值模擬，探討了秸稈揉絲破碎后形狀分類，并進行了試驗驗證。研究結(jié)果可為拓寬秸稈揉絲破碎研究方法提供一定參考。

1 物理模型

9FH-40型揉絲機按功能不同可分為喂料裝置、鍘切裝置、揉絲粉碎裝置、動力傳動裝置、排料裝置、機器底座等部分，其結(jié)構(gòu)見圖1。該機由三相異步電動機提供動力（7.5 kW），額定轉(zhuǎn)速3 200 r/min，秸稈加工生產(chǎn)率≥600 kg/h。揉絲破碎裝置是揉絲機核心部分，主要由鍘刀、錘片及篩網(wǎng)等組成。其中錘片為40 mm×120 mm×5.2 mm的立方體結(jié)構(gòu)，通過套管軸向約束在銷軸上（每根軸上4塊錘片，共4根銷軸），并可發(fā)生周向旋轉(zhuǎn)。

圖1 9FH-40型揉絲機結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Sketch map of 9FH-40 type kneading machine

在錘片旋轉(zhuǎn)作業(yè)過程中，為使運動軌跡具有較高的空間覆蓋率，同時使喂入秸稈受到軸向力作用，錘片在銷軸上采用交錯排列方式（圖2）。篩網(wǎng)則安裝在錘片轉(zhuǎn)子正下方，篩孔直徑30 mm，相鄰兩篩孔圓心距為70 mm，共30個篩孔。當(dāng)玉米秸稈整株從揉絲喂料口進入揉絲腔后，首先由鍘刀鍘切成一定長度的秸稈，隨后經(jīng)過錘片擊打作用使秸稈破碎。篩網(wǎng)安裝在揉絲腔底部位置，絲狀物料形成后便從篩孔中落下，大塊秸稈則不能通過篩孔，將繼續(xù)在揉絲腔中與錘片、壁面、襯板及篩網(wǎng)反復(fù)進行撞擊和揉搓作用。當(dāng)整株秸稈由粉碎喂料口進入揉絲腔后沒有受到鍘刀徑向切割作用，將完成秸稈粉碎加工過程。

圖2 錘片交錯排列方式Fig.2 Staggered pattern of hammers

2 玉米秸稈離散元模型建立及參數(shù)校核

2.1 BPM模型

1979年Cundall和Strack提出了離散元法，主要應(yīng)用于巖土力學(xué)領(lǐng)域[15]。2004年P(guān)otyondy和Cundall開發(fā)了BPM粘結(jié)模型[16]（圖3）。在BPM粘結(jié)模型中相鄰2顆粒間在接觸點處發(fā)生平行粘結(jié)，平行鍵作用效果相當(dāng)于分布在顆粒圓形截面上的一組彈簧，通過接觸點處力Fi與力矩Mi描述材料力學(xué)特性。仿真計算中牛頓第二定律用于確定由接觸力、外加力和作用在顆粒上的場力引起的平移和旋轉(zhuǎn)，力-位移定律則用來更新在每個接觸點由于相對運動產(chǎn)生的接觸力。當(dāng) 2顆粒在接觸面上不存在平行粘結(jié)時，顆粒間只能傳遞力，而不能傳遞力矩，其接觸作用便受Hertz-Mindlin（no-slip）模型的約束[17-18]。

圖3 BPM接觸模型Fig.3 BPM contact model

組成粘結(jié)鍵的每組彈簧在 4個方向上（法向力和切向力、法向力矩和切向力矩）都經(jīng)歷一個載荷增量，具體用如下公式描述[19-20]

式中 δt是時間步長，s；νn、νt分別是顆粒的法向和切向速度，m/s；ωn、ωt分別是顆粒的法向和切向角速度，rad/s；J為慣性矩，m4；A為接觸區(qū)域面積，分別為法向、切向力矩，N?m；Sn、St分別為單位面積法向、切向剛度分別為法向、切向粘結(jié)力，N。

式中σmax、τmax分別為法向、切向臨界應(yīng)力，Pa；Rb是粘結(jié)鍵半徑，m。

2.2 玉米秸稈離散元模型建立

目前組成顆粒群的球形顆粒粒徑分布方式主要有單一分布、高斯分布以及雙峰分布3種形式，如圖4所示。

圖4 3種不同粒徑分布方式Fig.4 Three types of particle size distribution

圖 4中可以看出不同的顆粒粒徑尺寸會導(dǎo)致顆粒間粘結(jié)鍵分布密度、長短、數(shù)量的不同。其中單一分布采用球形顆粒等粒徑排布而成，顆粒周圍粘結(jié)鍵分布均勻，對破碎對象的力學(xué)特性不能很好的描述；高斯分布中具有非等粒徑球形顆粒，顆粒間粘結(jié)鍵疏密分布，較單一分布能夠更好的反應(yīng)破碎對象的力學(xué)特性。

而組成雙峰分布的顆粒粒徑服從正態(tài)分布，大顆粒占據(jù)主要空間位置，小顆粒則緊密排布在大顆粒周圍，顆粒具有較高的配位數(shù)，從而提高了顆粒群的填充密度，降低了孔隙率，保證了模型具有很好的粘結(jié)強度[21]。

從物理結(jié)構(gòu)上區(qū)分，玉米秸稈可分為內(nèi)部纖維素和外部木質(zhì)部，整體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，按實際結(jié)構(gòu)建模較困難。目前離散元法在各領(lǐng)域的研究應(yīng)用已得到廣泛認可，相關(guān)學(xué)者采用離散元法已對牛肉塊在口腔中的咀嚼過程[22]、玉米種子在排種器內(nèi)運動過程[23]、三七種苗分離過程[24]及玉米整株脫粒過程[25]等進行了研究，研究過程都將各向異性的研究對象等效為各向同性進行了處理。所以，本文參考相關(guān)學(xué)者對研究對象的處理方法，在建模過程中將玉米秸稈等效為各向同性結(jié)構(gòu)，采用顆粒雙峰分布方式建立玉米秸稈離散元模型，這樣可使顆粒群整體力學(xué)特性與秸稈實際力學(xué)特性相接近。圖 5為添加 BPM 粘結(jié)鍵后的玉米秸稈離散元模型。該模型高50 mm，底面直徑25 mm，由2 642個非等粒徑的顆粒填充而成。在計算機仿真中單個球形顆粒不能夠被破壞，顆粒與顆?？墒芡饬ψ饔冒l(fā)生分離。建模完成后，記錄每一個顆粒坐標(biāo)信息以便后續(xù)仿真計算使用。

圖5 玉米秸稈粘結(jié)接觸模型Fig.5 Bonded contact model of corn straw

2.3 BPM模型參數(shù)校核

目前國內(nèi)外學(xué)者針對BPM粘結(jié)模型的參數(shù)校核沒有統(tǒng)一的方法，但通過查閱相關(guān)文獻資料[26-27]可對校核方法歸納為：根據(jù)研究對象的物理特性確定可行的抗壓、抗剪強度值；再根據(jù)理論公式計算出BPM模型所需粘結(jié)參數(shù)值，最后再通過物理試驗去驗證選定的參數(shù)值，讓虛擬試驗表觀結(jié)果與物理試驗相一致，選擇表觀特征變化最接近的一組參數(shù)做為揉絲破碎仿真中使用的粘結(jié)參數(shù)，以減小標(biāo)定值與真實值之間的誤差。本研究中BPM模型涉及的參數(shù)包括法向剛度系數(shù)、切向剛度系數(shù)、法向臨界應(yīng)力、切向臨界應(yīng)力以及粘結(jié)半徑。

2.3.1 秸稈壓縮、剪切力測定

在抗壓、抗剪強度測定中，選用深圳新三思材料檢測有限公司制造的 CMT-5305微機控制電子萬能試驗機與 CMT-2502微機控制電子萬能試驗機分別進行壓縮、剪切試驗。試驗中輔助工具有剪切夾具、飛鷹牌刀片、游標(biāo)卡尺等。壓縮、剪切過程中設(shè)置好加載速度，由計算機控制自動完成各項參數(shù)收集。試驗材料選擇寧單 19號收獲期玉米秸稈，秸稈直徑（25±2）mm，去除葉片后篩選出表面光整的秸稈，截取成長度50 mm的無節(jié)試樣，同時進行標(biāo)記。24 h內(nèi)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院聯(lián)合力學(xué)實驗室進行試驗。

試驗前采用烘干法對秸稈進行含水率測定。稱重儀器選擇Sartorius公司生產(chǎn)的BSA224S型電子天平。記錄試樣初始質(zhì)量為 m1，之后進行烘干操作，待試樣質(zhì)量恒定不變時記錄數(shù)據(jù)為m2。為減小數(shù)據(jù)誤差，不同植株上截取的樣品分別進行 3次測定，取平均值后得秸稈含水率為87.8%。玉米秸稈含水率M計算公式如下

式中m1為試樣干燥前質(zhì)量，g；m2為試樣干燥后質(zhì)量，g。

試驗中分別以5 mm/min為加載速度進行壓縮和剪切試驗，重復(fù)進行 3次，結(jié)果取平均值以減小數(shù)據(jù)誤差。圖 6a為玉米秸稈壓縮過程載荷-位移變化曲線。由圖 6a可知，軸向壓縮最大臨界破裂載荷為2 260 N，整個過程可分為 3個階段：線性變形、突變、屈曲階段。剪切試驗中最大臨界剪切力為110 N（圖6b），剪切力和位移在剪切初期成正比關(guān)系變化，并近似線性增加；當(dāng)達到最大臨界剪切力后，載荷-位移曲線發(fā)生突變，此時秸稈表皮被切穿。

圖6 玉米秸稈壓縮、剪切過程載荷-位移變化曲線Fig.6 Changing curve of load-displacement of corn straw under compression and shear process

2.3.2 理論計算

根據(jù)BPM粘結(jié)模型理論，法向剛度和切向剛度計算公式[28-29]為式（8）和式（9）

式中kn為法向剛度，N/m；ks為切向剛度，N/m；ν1為顆粒1的泊松比；ν2為顆粒2的泊松比；E1為顆粒1的彈性模量，Pa；E2為顆粒 2的彈性模量，Pa；r1為顆粒 1的半徑，mm；r2為顆粒2的半徑，mm。

本文中單個粘結(jié)顆粒粒徑服從正態(tài)分布，大小各不一樣，計算中選取顆粒的平均粒徑作為計算值。在EDEM中提取到計算域內(nèi)顆粒平均粒徑為0.975 mm。取玉米秸稈密度為1 060 kg/m3，彈性模量為480 MPa，泊松比為0.4[30-31]。因本文中涉及的顆粒均為同一材質(zhì)，所以式（8）中顆粒1和顆粒2的各參數(shù)相等。將相關(guān)參數(shù)代入式（8）和（9），得：kn=8.40 ×106(N/m)，ks=4.87×106（N/m）。

由前文軸向壓縮試驗可得，最大破裂臨界載荷為2 260 N，由抗壓強度公式：σ=F/S，其中F為壓力，S為受力面積，σ為臨界法向應(yīng)力。得：σ =4.61 MPa。根據(jù)摩爾剪切理論，臨界法向應(yīng)力與臨界切向應(yīng)力有以下關(guān)系

式中τ是臨界切向應(yīng)力，Pa；C是秸稈內(nèi)聚力，N；φ是內(nèi)摩擦角。

秸稈的內(nèi)摩擦角反映秸稈抵抗各向外力作用的強度，內(nèi)聚力表示秸稈承受外力作用的能力，二者都是表征秸稈抵抗破壞的重要物理指標(biāo)。參考相關(guān)玉米秸稈數(shù)據(jù)，文中內(nèi)摩擦角φ取35°，內(nèi)聚力取值2 MPa[32-33]。將數(shù)據(jù)代入式（10），秸稈破碎中臨界切向應(yīng)力為：τ=5.23 MPa。顆粒粘結(jié)半徑一般為顆粒半徑的1.2～2倍，本文中取粘結(jié)半徑為2 mm。因此，經(jīng)過以上理論計算得到了玉米秸稈粘結(jié)參數(shù)如表1。

2.3.3 虛擬試驗

利用理論計算所得的粘結(jié)參數(shù)在 EDEM 中分別反復(fù)進行壓縮和剪切過程參數(shù)調(diào)試，根據(jù)虛擬試驗中秸稈壓縮及剪切破壞后表觀特征與物理試驗對比進行粘結(jié)參數(shù)的確定。

表1 玉米秸稈粘結(jié)參數(shù)Table 1 Bonded parameters of corn straw

從圖7a可以看出，秸稈經(jīng)過軸向壓縮后，在表皮處出現(xiàn)較大裂紋，同時靠近上壓頭一端表皮發(fā)生折彎現(xiàn)象。在虛擬試驗中（圖 7b），秸稈中部位置發(fā)生破裂，從圖中可以看出裂紋較大。并且在靠近上壓頭附近，表皮出現(xiàn)類似圖7a中的折彎現(xiàn)象。

圖7 玉米秸稈軸向壓縮試驗與虛擬試驗對比Fig.7 Comparison of axial compression of corn straw between physical experiment and virtual experiment

玉米秸稈徑向剪切破壞后，表皮部分被切穿，刀尖到達內(nèi)部纖維素（圖8a）。而在EDEM中對秸稈進行徑向剪切時（圖8b），可以看到切痕處顆粒間粘結(jié)鍵斷裂，切痕寬度與刀片厚度相等。這一現(xiàn)象與物理試驗中秸稈剪切破壞行為相一致。

圖8 玉米秸稈徑向剪切物理試驗與虛擬試驗對比Fig.8 Comparison of radial shear of corn straw between physical experiment and virtual experiment

綜上所述，經(jīng)過以上步驟所得的玉米秸稈BPM接觸模型粘結(jié)參數(shù)所表現(xiàn)出來的力學(xué)行為與秸稈實際情況相接近，最終確定了BPM接觸模型粘結(jié)參數(shù)如表2所示。

表2 BPM粘結(jié)參數(shù)Table 2 Bonded parameters of BPM

3 揉絲過程數(shù)值模擬

仿真計算時采用顆粒替換API插件實現(xiàn)在EDEM軟件中生成玉米秸稈離散元模型，之后立即給顆粒添加BPM粘結(jié)模型以便牢固粘結(jié)。為節(jié)省計算機資源，縮短仿真計算時間，同時便于后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計，仿真過程中只生成4個玉米秸稈離散元模型，如圖9a所示。圖9b為錘片擊打玉米秸稈過程。

圖9 玉米秸稈揉絲破碎過程Fig.9 Kneading and crushing process of corn straw

3.1 粘結(jié)鍵數(shù)量變化過程

圖10為額定轉(zhuǎn)速下粘結(jié)鍵數(shù)量變化過程曲線。從圖中可以看出計算域內(nèi)共生成52 436個粘結(jié)鍵，每個秸稈離散元模型含有13 109個粘結(jié)鍵，平均每個顆粒周圍有4.96個粘結(jié)鍵，證明模型粘結(jié)充分。在t=0～0.2 s階段，玉米秸稈與錘片直接接觸從而發(fā)生快速破碎，粘結(jié)鍵數(shù)量急劇下降。t=0.2～1.0 s階段，破碎后的秸稈與錘片、壁面及篩網(wǎng)反復(fù)發(fā)生相互碰撞揉搓作用，粘結(jié)鍵破碎數(shù)量呈穩(wěn)定減少趨勢。t=1.0～2.0 s階段物料停止運動不再發(fā)生破碎，粘結(jié)鍵數(shù)量則保持不變。

圖10 額定轉(zhuǎn)速下粘結(jié)鍵數(shù)量變化Fig.10 Change of bond number at rated speed

3.2 破碎后物料形狀分類

秸稈破碎過程相對復(fù)雜，破碎后的物料形狀及尺寸各不相同，較難保證所有物料都滿足揉絲質(zhì)量要求。據(jù)《秸稈揉絲質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》要求，秸稈在揉絲機中經(jīng)過鍘切、揉搓、粉碎等物理過程后形成長度為 10～180 mm，且?guī)缀螌挾炔淮笥? mm的絲狀物料，才能滿足牲畜食用要求[34]。所以，對破碎后的物料形狀進行了分類，包括短型物料、標(biāo)準(zhǔn)物料、長型物料及未完全破碎物料。

短型物料幾何長度＜10 mm，幾何寬度＜5 mm，小顆粒分布在大顆粒周圍形成顆粒群，顆粒間只含有 1個粘結(jié)鍵，顆粒群粘結(jié)牢固，可抵抗一定外力作用，如圖11a所示。標(biāo)準(zhǔn)物料幾何長度＞10 mm，幾何寬度＜5 mm，顆粒間含有 2個及以上粘結(jié)鍵，顆粒群細而長，主干上含有較少分支（圖11b）。顆粒群粘結(jié)力易受到外力作用而斷裂。長型物料幾何長度分布在10～180 mm內(nèi)，主干上顆粒分布不均勻，有較多分支，幾何寬度＞5 mm（圖11c）。未完全破碎物料外形成塊狀，顆粒群包含大量非等粒徑的小顆粒，粘結(jié)牢固不易發(fā)生二次破碎（圖11d）。

圖11 4種不同類型物料Fig.11 Four types of materials

4 試驗驗證

通過以上數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，在額定轉(zhuǎn)速下破碎過程中秸稈從開始階段的快速破碎向穩(wěn)定破碎階段發(fā)展，破碎完成后物料可分為 4種類型，為驗證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，開展了試驗驗證過程。

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牛場內(nèi)進行，試驗前將去除葉片不含節(jié)的秸稈均勻截成長度50 mm的樣品，在排料口安裝物料收集袋用于收集破碎后的物料。電機通電后空載運行30 s時間，將4個樣品從粉碎喂料口喂入，待2 s后立即斷電停車。收集破碎后物料及揉絲腔中殘余物料。根據(jù)《秸稈揉絲質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》中物料長度、寬度要求進行分類，如圖12所示。由圖12可知，玉米秸稈破碎后可分為短型、標(biāo)準(zhǔn)型、長型及未完全破碎 4種物料類型，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果相一致。同時對不同類型物料進行稱重，數(shù)據(jù)見表3。不同類型物料質(zhì)量的仿真值與試驗值偏差保持在 10%以內(nèi)，證明了離散元法應(yīng)用于玉米秸稈揉絲破碎研究是可行的。

圖12 玉米秸稈破碎后物料形狀Fig.12 Material shape of corn straw after crushing

表3 不同物料的質(zhì)量仿真值與試驗值對比Table 3 Comparison between simulation values and experimental values for mass of different materials

5 結(jié)論與討論

1）結(jié)合力學(xué)特性試驗對玉米秸稈進行了顆粒粘結(jié)模型（bonded particle model，BPM）粘結(jié)參數(shù)校核，獲得了與含水率為 87.8%時秸稈力學(xué)特性相接近的一組粘結(jié)參數(shù)，其中法向剛度系數(shù)、切向剛度系數(shù)、臨界法向應(yīng)力、臨界切向應(yīng)力及粘結(jié)半徑分別為 9.60×106N/m、6.80×106N/m、8.72 MPa、7.5 MPa、2 mm。

2）利用參數(shù)校核得到的 BPM 粘結(jié)模型進行了破碎仿真，對破碎后的物料進行分類，得到短型、標(biāo)準(zhǔn)、長型及未完全破碎物料 4種類型物料，每一種物料對應(yīng)的質(zhì)量分別為5.2，5.8，8.2，9.8 g。

3）針對仿真結(jié)果進行了試驗驗證，揉絲后物料按長度及寬度可分為短型、標(biāo)準(zhǔn)、長型及未完全破碎 4種物料，每一種物料的質(zhì)量分別為 4.8，5.3，7.6，9.1 g。物料分類的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果保持一致，不同類型物料質(zhì)量的仿真值與試驗值數(shù)據(jù)偏差保持在10 %以內(nèi)，證明了離散元法應(yīng)用于玉米秸稈揉絲破碎研究是可行的。

揉絲機在實際作業(yè)中所加工的物料為玉米秸稈與葉片的混合物，并且秸稈直徑各異，含水率變化范圍較大，這些因素都將導(dǎo)致秸稈揉絲破碎是相當(dāng)復(fù)雜的過程。同時，玉米秸稈在揉絲腔中經(jīng)過揉絲破碎后，會形成形狀及尺寸多樣化的物料，最終較難滿足牲畜食用的適口性。

本文在研究過程中受模擬手段限制，對復(fù)雜的實際作業(yè)過程進行了簡化，僅對 4個等直徑的秸稈破碎過程開展了仿真與試驗研究，較實際作業(yè)過程存在一定差異。研究中使用的BPM粘結(jié)模型適用于無節(jié)、固定長度且含水率較高的玉米秸稈揉絲破碎仿真，揉絲破碎后物料形狀及尺寸具有一定局限性，在用于其他特性的玉米秸稈研究時還需進一步探討并驗證。試驗過程中玉米秸稈數(shù)量較小，忽略了揉絲腔中秸稈之間相互作用對揉絲質(zhì)量的影響，同時并未涉及有節(jié)秸稈及葉片。由研究結(jié)論可知，本文研究方法適用于簡化后的玉米秸稈揉絲破碎過程，可進一步豐富錘片式玉米秸稈揉絲機結(jié)構(gòu)優(yōu)化手段，對提高揉絲質(zhì)量及牲畜食用的適口性具有參考意義。