1、生物質固化成型顆粒機理研究
高建輝推導出了生物質彈塑性變形的本構方程，重點研究了生物質成型過程中的形變、流變規律。鄧波將液壓成型過程分為三階段并分別提出了在不同壓縮成型階段的成型顆粒機理。陳曉青從木質素粘結、粒子結合、水分含量和電勢4個方面分析了生物質固化成型顆粒機理。吳云玉對環模固化成型壓縮階段的微觀成型顆粒機理進行研究，建立了從宏觀到微觀的過渡成型顆粒機理。
2、生物質成型過程流變特性數值模擬
高名望以松散生物質熱壓成型過程為研究對象，根據固化成型的加熱特點，采用ANSYS軟件中的THERMAL模塊對壓縮成型過程中的溫度場進行模擬，利用焓法解決了材料由于溫度引起的傳熱性能變化，得到了壓縮成型中生物質的溫度場分布規律，并對不同條件下的溫度場進行了比較。
鄧波數值模擬了液壓式生物質成型過程，揭示了成型過程中的應力應變演變過程和分布規律，并對局部應為過大區域進行了分析。
3、顆粒機成型設備關鍵部件的研究與設計
3.1顆粒機環模靜態數值模擬
顆粒機環模是影響生物質壓塊成型設備成型質量的最關鍵部件，也是最容易損壞的部件。其結構參數不僅直接影響著壓塊的質量，而且對生產能耗、環模和壓輥壽命、主軸受力等也有重要影響。通過對環模的截面尺寸、長徑比、成型角度、材料類型和熱處理工藝等進行理論分析和數值模擬，可以實現提高成型質量、擴展原料適應范圍、降低生產能耗、延長使用壽命的設計目標。
申樹云針對環模輥壓式成型顆粒機存在的使用壽命短、結構特殊和性能要求高等“瓶頸”問題，總結了環模的溫度場分布規律，對環模進行了結構靜力學、結構動力學、結構熱耦合數值模擬，得到環模的整體應力、應變、位移分布情況，并研究了環模結構參數對環模應力應變的影響。吳云玉研究了環模的失效形式、失效機理和影響環模壽命的因素，利用有限元軟件依據環模S-N曲線和Palmgren-Miner線性累積損傷原則對環模的疲勞壽命進行數值模擬，得到不同溫度環模壽命曲線。
在生物質成品徑向均勻地取4個節點：節點A、節點E、節點F、節點G，圖2(a)顯示了這4個節點在整個加載周期內的Von - Mises應力對比曲線，反映了靠近�？妆诠濣c的應力值高于中心節點的應力值；在生物質成品底邊均勻地取4個節點：節點A、節點B、節點C、節點D，圖2(b)顯示了這4個節點在整個加載周期內的Von - Mises應力對比曲線，圖中可看出靠近棱角附近節點的應力值高于遠離棱角部位的應力值。
由以上數值模擬結果可看出，模孔材料在棱角處易出現裂紋，甚至材料破裂剝落現象，與此同時易造成秸稈成品在棱角處的撕裂倒鈍現象。因此，對環模結構進行結構改進以克服生物質成品棱角撕裂倒鈍現象尤為重要。借鑒機械產品中改善應力集中問題的思路，對�？讬M截面的四邊形直角進行倒圓角處理，圓角R=3 mm。倒圓角處理后，對比模孔的應力分布情況，如圖3所示。
從圖3可看出，未經倒圓角處理的�？鬃畲骃EQV值為37.7 MPa，經過倒圓角處理的�？鬃畲骃EQV值降低到24.4 MPa。比較圖3(a)和圖3(b)可看出，在與秸稈生物質成品接觸的整個接觸面上，經過倒圓處理的�？讘Ψ植几鼮榫鶆蚝侠恚？自诶饨翘幍膽星闆r得到明顯改善。
3.2傳動系統動態數值模擬
為保證成型設備傳動系統運行的平穩性和結構的可靠性，以及工作的低能耗性，實驗室對傳動系統進行了完整的動力學設計和分析。
主軸是傳動系統的關鍵部件，對壓塊成型設備的能耗和安全方面具有重要影響。高建輝通過研究成型壓力對主軸的作用形式，得到主軸部件的前六階模態振型、臨界轉速，以及在工作載荷頻率下的動態響應特性，為研究設備運行穩定性奠定了基礎。
螺桿是螺旋進料裝置的核心工作部件，劉超通過Darnell - Moll理論，建立了螺旋部件擠壓力力學模型，對螺桿進行靜力分析和模態分析，得到了螺桿部件的固有頻率和模態模型，為動力學設計提供了依據。
表l為主軸模態分析前六階結果，從表中可看出主軸各階固有頻率都在61Hz以上。實踐和分析表明，成型設備主軸部件的結構設計應遠離表l列出的頻率段，研制的壓塊設備主軸與成型部件工作轉速為165r/min，外部激振頻率為3Hz，遠小于表l中的各階固有頻率最小值61Hz，因此該設計結構可有效避開共振區域，即在正常工作轉速下不會發生共振現象，可避免共振產生的大變形導致的結構破壞，工作性能穩定可靠。
4、成型制品品質影響因素試驗與數值模擬
陳曉青以生物質固化成型制品表面裂紋為研究對象，采用鋸末、棉柴、秸稈和木屑4種原料，在液壓成型顆粒機上進行了成型試驗，研究了生物質原料、種類、含水率、成型壓力、保型溫度、螺旋進料速度等因素對成型制品品質的影響，探討了生物質固化成型制品表面裂紋的形成原因及影響因素，分析了保型筒對減少成型制品開裂的重要作用。并對制品脫模后引起殘余應力的彈性后效進行了詳細闡述。表2為4種生物質成型試驗制品品質比較。
賈劍以壓縮腔內的襯套作為研究對象，通過對帶襯套成型過程進行數值模擬，分析了襯套在成型過程中的作用，并編寫了襯套概率有限元分析程序，分析了襯套的可靠性，得出襯套徑向壓強和厚度是影響可靠性的關鍵因素。最后通過對成型過程的熱一應力耦合分析，研究了摩擦熱對成型制品品質的影響。
5、整機設備的設計與研發
在上述成型理論研究的基礎上，山東大學相繼研究開發了生物質壓塊、顆粒、沖壓3種成型技術與裝備，形成了0.5、l、1.5、2t/h系列化產品。在此基礎上，山東大學對技術裝備進行了示范應用，生物質成型設備列入山東省、江蘇省農機補貼目錄，已在江蘇、山東等地推廣60余套，建設并獨立運營了包括伊春、鄒城等生物質成型燃料基地，年產成型燃料5萬t，也為生物質能產業化推廣利用的模式進行了積極探索。
富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機是客戶們壓制生物質顆粒燃料很不錯的選擇。
