生物质固体成型技术使松散的生物质致密化,能显著提高生物质制品的性能,成为规模化利用生物质能源的一种有效途径,但是生物质固体成型机理的不完善和成型机械的使用寿命短,尤其是关键零部件——环模使用寿命短,成为制约生物质固体成型技术发展的瓶颈,开展生物质固体成型机理和环模寿命研究对开辟生物质新能源的利用具有十分重要的意义。建立生物质固体成型过程中从宏观到微观过渡的关键数学模型——机械接触几何模型,通过对过渡模型的研究,提出生物质固体成型的微观机理,表明成型正压力F与颗粒表面斜角ai的余弦成正比关系。为了获得生物质固体成型时的应力、变形特性和环模的等效应力、摩擦力分布规律,推导了生物质固体成型的弹塑性力学公式、接触力学和粘弹性理论,借助有限元软件ANSYS,建立生物质固体成型的非线性接触有限元模型,利用欧拉法进行计算,对环模式生物质固体成型过程进行数值模拟,证明了微观成型机理的正确性,为环模的寿命分析提供依据。利用有限元分析法对环模的疲劳寿命进行研究,为环模设计提供了一种新方法。通过研究环模的失效形式、失效机理和影响环模寿命的因素,对环模的疲劳寿命进行研究。根据材料的疲劳寿命实验数据,利用Weibull公式建立环模疲劳失效的S—N曲线,确定环模的疲劳累积损伤原则——Palmgren-Miner原则。借助COSMOSWorks有限元软件对不同结构参数下的环模,采用雨流计数法进行统计计算,获得环模的疲劳寿命。研究表明,模孔形状、孔径、模孔长径比、分布排列形式和模孔数目对环模的寿命影响较大：模孔交替排列的环模寿命要比模孔平行排列的环模寿命长；椭圆孔环模的寿命比圆孔环模的寿命长,其强度比值约为3：2；利用上述疲劳分析法,特别针对180℃模孔交错排列、孔径10mm、长径比5：1的720孔的圆孔环模进行寿命分析,验证了有限元疲劳分析法的正确性。