生物质能源作为一种清洁可再生能源,其开发与利用已成为世界各国关注和研究的重点。我国农林剩余物资源量大,具备发展生物质能源的潜力。生物质成型技术是发展生物质能源的有效途径,深入研究生物质常温成型机理有利于生物质成型技术的成熟,对生物质成型设备结构的设计与优化具有指导作用。然而,对农林剩余物柱塞式常温压缩成型机理的研究尚未完善,相关验证实验较少。本文基于弹塑性变形理论对生物质柱塞式成型过程进行了理论研究,分析了物料在压缩过程中的变形和其在成型套筒中的受力情况,得到了物料所受轴向应力与径向应力的关系,及径向应力沿成型套筒轴向的指数型分布规律。利用ANSYS进行自然干燥(含水率7%)玉米秸秆、柠条在不同长径比成型套筒中的常温柱塞式成型过程仿真,根据仿真结果分析物料的流动、变形规律,并利用MATLAB进行物料所受径向应力仿真值曲线拟合,得到径向应力随物料位置变化的方程,拟合结果与理论分析结果一致。在常温状态下,进行玉米秸秆、柠条在7%、11%、15%、19%含水率和3.5、4、4.5、5长径比下的单因素实验,结果表明不同农林剩余物在同一实验条件下成型效果不同,不同成型结果的轴向应力变化规律有差异,但不同原料在柱塞式成型过程中的径向应力变化规律相同,且实验数据与仿真数据的误差较小,验证了理论分析的合理性与有限元仿真的可靠性。为进一步探究不同成型条件对成型效果的影响,以玉米秸秆、柠条为原料,成型套筒长径比、含水率、柠条质量分数为试验因素,成型压力、成型块松弛密度、表面质量为试验评价指标,进行柱塞式常温成型试验。通过响应面分析,选择2FI模型建立试验因素对各评价指标的多元二次回归方程,得到试验因素对各评价指标的显著性影响顺序,并确定最佳成型效果的因素水平组合:成型套筒长径比4,含水率15%,柠条质量分数30%。对实验所得成型块进行显微观察,发现端面物料以搭接的形式结合,外围物料相对中心物料的结合效果更好;外圆表面物料因摩擦严重发生破裂、流动并相互嵌合在一起。另外,含水率、成型套筒长径比过大或过小均会削弱物料的结合强度,影响物料的结合。