生物质颗粒成型是解决其收集、运输和储藏这一难题的关键技术之一^[1-2]。目前生物质成型的主要方法有活塞冲压式、螺旋挤压式、环模挤压式和平模碾压式，这些方法各有自己的优点和缺点，得到了广泛的应用^[3]。

关于生物质成型机理的研究也取得了很大的进展^[4-5]。霍丽丽等^[6]采用经典黏弹性理论和伯格斯松弛模型，建立了生物质颗粒燃料成型的黏弹性本构模型，分别描述了不同阶段的成型规律。并借助于试验确定了木屑、棉秆和玉米秸秆等不同种类原料的力学模型参数。陶嗣巍等^[7]在单轴压缩试验的基础上，研究了玉米秸秆粉粒体模压弹塑性本构方程，采用有限元大变形理论，建立了欧拉描述的有限元模型，同时考虑了刚体转动对塑性压缩成型的影响。郑晓等^[8]将经典线性黏弹性应变、线性黏塑性应变和非线性黏塑性应变理论叠加得到菜籽与菜籽仁的流变非线性黏弹塑性本构模型，并运用模拟退火算法对本构模型参数进行反演求解。李汝莘等^[9]通过卷压试验和

述耗散材料的黏塑性过程即热力学不可逆过程的材料本构理论，它不以屈服面的存在与否为前提，但也并不排斥屈服面的存在。它用内时度量代替牛顿时间，在内时空间中对物体的的应力应变进行描述。内时度量与材料的内部结构和内变量有关系，而内变量在材料变形过程中都有自己的演化方程，运用内时理论可以将本构模型与材料的变形机理有机的结合起来。通过恰当合理的定义核函数和内时度量就可获得耗散材料本构关系^[13]。

生物质是一种典型的耗散材料，它在成型过程中产生的黏塑性流变是不可逆热力学过程，至今对其屈服面的存在和屈服规则的定义没有得到一致支持。内时理论在建模过程中不需要对此问题进行回答，所以可充分考虑生物质本身的特性对成型性能的影响。生物质的主要组成成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中秸秆类生物质中纤维素和半纤维素占 70%左右，木质素占 17%～25%^[14-15]。生物质压缩成型过程是被粉碎过的纤维素颗粒相互挤压、破裂和剪切填充的过程。颗粒的剪切和填充运动，会产生大量的热量，这些热量和填充压力给了木质素活化的能量，促使木质素软化和塑化，木质素的这一变化为纤维颗粒的团聚提供了黏结力，随着材料的硬化小颗粒黏结在一起。因此生物质成型过程要充分考虑木质素的特性和温度的影响，是一个典型的热黏塑体。对于热黏塑体，应力可看作应变、应变率和温度的历史泛函数。本构模型要反映温度、黏度、应变率对成型过程的影响。