基于疲劳损伤理论的果品振动损伤模型表征

疲劳振动是导致果品运输机械损伤的主要原因之一。基于Palmgren-Miner理论,结合果品振动损伤特征与外界振动激励的相关性,提出果品振动疲劳累积损伤模型与模型参数确定方法。以梨果实为研究对象,进行多种工况下的疲劳损伤振动与临界疲劳损伤振动试验,获得了水晶梨的振动疲劳常数;同时依据梨果实分级标准中的优等品损伤面积临界值,得出梨果实损伤激励加速度阈值,试验结果与理论分析吻合性高。研究结果为进一步认识果品振动疲劳损伤机理、进行果品振动缓冲包装提供了技术基础。     

不同强度的运输振动对黄花梨的机械损伤及贮藏品质的影响

为了研究运输过程中不同强度的振动对黄花梨的机械损伤及储藏品质的影响,检测和比较了运输过程中卡车前后不同位置的振动情况以及对应位置装载的黄花梨的机械损伤情况,并对黄花梨运输后室温（23℃）储藏过程中硬度,果胶酶活性和果胶物质含量进行了检测。结果表明,车厢后部的振动加速度为1.91 m/s^2,显著高于车厢前部的振动加速度1.62 m/s^2（p〈0.05）。这导致了在车厢后部装载的梨的平均损伤个数和损伤表面积显著高于车厢前部（p〈0.05）;车厢后部装载的梨的果胶甲酯酶（PE）,多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性较高,导致了与硬度有关的细胞壁果胶成分快速降低,引起了黄花梨果实的较快软化,说明较强的运输振动不但造成黄花梨严重的机械损伤,还影响运输结束后黄花梨的储藏品质。     

草莓果实振动损伤的预测模型

利用自制的振动试验台模拟运输环境，对草莓果实机械损伤进行较系统的研究。通过多因素组合试验，摸清了振动强度、包装材料、包装方式及成熟度对果实损伤的影响规律；通过非线性回归分析，建立了果实振动损伤的数学模型，其理论值与实测值具有很好的一致性；通过验证试验，探讨了利用修正回归模型预测草莓果实在相同条件下实际运输损伤值的可行性。     

草莓果振动损伤的预测模型

利用自制的振动试验台模拟运输环境，对草莓果实机械损伤进行较系统的研究。通过多因素组合试验，摸清了振动强度、包装材料、包装方式及成熟度对果实损伤的影响规律；通过非线性回归分析，建立了果实振动损伤的数学模型，其理论值与实测值具有很好的一致性；通过验证试验，探讨了利用修正回归模型预测草莓果实在相同条件下实际运输损伤值的可行性。     

蜜瓜运输共振频率的测定及其对储藏品质的影响

为避免蜜瓜运输过程中因发生共振现象导致储藏期间品质的下降,试验通过数据采集与信号分析软件中的加窗函数结合传递函数分析测出蜜瓜的共振频率,同时测定了共振频率与硬度的变化趋势以及共振频率和低频振动后储藏期间蜜瓜品质的变化。结果表明:通过加窗函数结合传递函数分析可以将有效信号从杂乱信号中提取,可稳定检测到蜜瓜的共振频率;不同硬度区间的蜜瓜可测得不同范围的共振频率,硬度较高的蜜瓜其共振频率也相对较大,共振频率与硬度呈极显著正相关,决定系数R2=0.9132;不论共振频率还是低频率使振动后的果品硬度、可溶性固形物均呈下降趋势,损伤体积率表现为显著上升,不论低频还是共振频率,对振后可溶性固形物含量的影响无明显区别,共振频率下引起的损伤率增大明显高于低频率的情况,因此共振是引起果品运输损伤的主要原因;振动后储藏期间可溶性固形物含量和损伤率的变化与储藏时间均存在很高的线性拟合关系,拟合决定系数大于0.95,实际运输中可通过设计采用缓冲包装和适当的运输方式避开共振频率、达到最大程度减小果品品质衰变和预测并延长货架期的目的。采用加窗函数结合传递函数的测定和分析方法也为同类型和其他果品寻求共振频率、在运输过程中避开共振频率点而达到减损目的提供了借鉴和参考,为相关运输保护措施的建立奠定理论基础。     

苹果－瓦楞纸板缓冲跌落动力学模型

基于瓦楞纸板受冲击压缩变形的特征,提出-表征其非线性冲击力-变形模型,结合其跌落冲击试验结果表征模型参数.在此基础上,建立"富士"苹果-瓦楞纸板缓冲跌落动力学模型方程,进行不同高度下的苹果缓冲跌落冲击响应的理论分析,并与试验结果进行比较.结果表明,试验结果与理论模型结果吻合性好,所提出苹果-瓦楞纸板缓冲跌落冲击模型能合理地表征苹果缓冲跌落冲击动力学特征,瓦楞纸板能显著降低苹果跌落的冲击加速度.研究结果为果品缓冲包装设计提供了理论基础.     

基于ISTA测试研究电商包装对莲雾货架品质的影响

莲雾果实皮薄肉脆,采后流通中极易产生机械损伤,严重影响果实货架品质。为了维持莲雾在物流运输中的货架品质,减少机械损伤,该研究基于ISTA 6-AMAZON.COM-SIOC TYPE A(ISTA 6A)测试标准模拟4种常用电商包装方式下（P1：瓦楞纸箱+单层网套、P2：瓦楞纸箱+双层网套、P3：瓦楞纸箱+发泡聚乙烯（expanded polyethylene,EPE）内衬和P4：泡沫箱+双层网套）莲雾果实的运输情况,并分析模拟测试后莲雾货架期（15℃,8 d）品质变化规律。结果表明,当外包装相同,缓冲形式不同时,双层网套（P2）组莲雾果实呼吸强度变化最为平缓,果皮亮度值为最低值32.86,果肉褐变指数（browning index,BI）与单层网套和EPE内衬相比上升了62.35%,其上升速率最慢,丙二醛含量（malondialdehyde,MDA）、过氧化物酶（peroxidase,POD）活性和多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）活性始终处于较低水平,货架品质显著好于单层网套（P1）和EPE内衬（P3）(P<0.05),原因在于单层网套的缓冲保护作用较...     

宽皮柑橘机械损伤致损因素分析及缓冲减损防护措施

为了探究宽皮柑橘在采摘、贮运、加工过程中机械损伤规律,该文通过挤压、跌落、振动等不同载荷条件下的宽皮柑橘机械损伤特性试验,分析了柑橘果实在固定贮藏时间段内的质量损失和细胞渗透变化等生物学特性,结合试验数据和数学建模,定量估算柑橘机械损伤程度,运用机器学习问题中的k近邻分类,建立了评判宽皮柑橘机械损伤情况的二分类预测模型,试验准确率大于80%。探究了胶合板、瓦楞纸、泡沫(聚苯乙烯泡沫塑料,EPS)和塑料(高密度低压聚乙烯,HDPE)在挤压、跌落、振动等不同受载情况下的减损效果。结果表明:在不加防护措施情况下,柑橘受到的挤压力不宜超过10 N,柑橘的单次铅直跌下落高度应控制在90 cm内,尽量减少柑橘堆码层数,直接接触堆码的层数建议不超过2层,应对上层进行必要的缓冲保护,振动时间不宜大于0.5 h,加速度建议不超过0.8 g;挤压时瓦楞纸减损效果最好,柑橘机械损伤程度为0.4%;跌落后EPS减损效果最好,柑橘机械损伤程度为6.46%;振动时HDPE减损效果最好,柑橘机械损伤程度为4.33%。研究结果可为宽皮柑橘采收和采后处理中的有关装备设计和减损防护提供参考。     

模拟物流运输条件下不同内包装对甜樱桃品质的影响

甜樱桃果实上市集中且不耐贮运,为延长甜樱桃的货架期和储运时间,以新型材料—纳米包装箱为外包装,观察了不同内包装对模拟物流运输条件下甜樱桃对机械损伤的抗性。结果表明,72 h的运储对各处理甜樱桃的可溶性固形物无影响,纳米箱+内包装PE保鲜膜处理在36 h的运储期果实无腐烂,果梗干枯指数比对照纳米箱无内包装处理低74.39%,可有效抗机械损伤且保鲜效果好。长距离运输时(72 h)纳米箱+内包装果实套袋处理抗机械损伤效果最好,其腐烂率为对照纳米箱无内包装处理的55.80%,但纳米箱+内包装果实套袋处理在装箱时应注意剔除腐烂果及裂果。     

模拟3自由度振动条件下水果运输振动加速度传递率及损伤研究

为探寻水果卡车运输的振动及损伤，通过模拟3自由度振动试验，研究了梨塑料箱盛装时包装箱在各方向振动的加速度传递率，分析了振动频率对梨损伤的影响，探讨了梨在一定频率下振动至失去商品性时的振动次数与振动积累加速度的关系。试验结果表明，在一定振动频率范围内，越是上层塑料箱，其在各方向振动的加速度传递率越大，顶层塑料箱在左右、前后方向振动的加速度传递率远大于上下方向的；在相同加速度条件下，振动频率越小梨越容易产生损伤；在确定的振动频率下，梨振动至失去商品性时的振动次数N，与振动积累加速度g₀存     

香梨果实跌落碰撞时的接触应力分布特性

为了揭示梨果实的碰撞损伤机理,该文采用Prescale感压胶片对香梨果实在不同跌落高度与4种材料触件碰撞时的接触应力进行测量,并分析了其分布规律,确定接触应力分布与香梨果实损伤之间的关系。研究结果表明,从20～80 cm跌落碰撞时,香梨碰撞接触应力峰值为0.5～0.6 MPa;与钢板和胶合板碰撞,接触应力呈正态分布,应力面积接近损伤面积,0.2～0.3 MPa应力面积最高,应力均值为0.25～0.28 MPa;与EPE(聚乙烯发泡棉)板和瓦楞纸板上低冲击水平下碰撞,接触应力呈非正态分布特征,应力面积与损伤面积相差较大,<0.2 MPa应力分布面积很大,应力均值为0.18～0.25 MPa;随着冲击水平提高,香梨的接触应力峰值基本不变,应力分布面积都呈线性增大,在钢板和胶合板上的接触应力均值变化不显著,但在EPE板和瓦楞纸板上的接触应力均值有较明显增大;基于接触应力分布面积和应力均值对香梨损伤面积所建立的线性回归模型,可对香梨碰撞损伤精确预测和评估。该研究可为梨果机械化作业和自动化处理装置的减损设计提供依据。     

香梨振动模态分析及硬度评估指标构建

为了实现香梨硬度这一重要内部品质的无损检测评估,该文结合有限元模态和试验模态分析方法,以了解香梨果形对不同振动模态频率的影响,并基于模态频率建立适于不同果形香梨硬度评估的指标。研究结果表明,扁圆-扁椭模态和第一类球形模态的频率可用于检测分析,信号感测适宜位置分别为香梨的梗端和赤道部,所获得的频率随香梨纵横比增大分别呈线性递减和递增趋势,根据这2种模态频率建立了新的硬度指标,与传统硬度指标比较,应用香梨硬度评估新指标计算时,香梨2种模态频率的有限元结果与试验结果的比值更接近1,分别为1.0050±0.0042和1.0000±0.0043。因此,硬度评估新指标可以准确地评估香梨的硬度,并且成功消除了果形的影响,研究结果对今后香梨果实硬度振动法无损检测技术开发更具有实际指导意义。     

应用计算机视觉技术对梨碰压伤的检测

应用计算机视觉技术对梨的碰压伤进行了检测,提出通过区域标记技术区别多处碰压伤。为提高碰压伤面积的测量精度,根据梨的外形及碰压伤的特征,建立了碰压伤面积测量的数学模型。实验表明,本方法能够准确地检测梨的多处碰压伤,大部分测量相对误差可控制在１０％内。     

果蔬气调包装理论研究进展

气调包装是一种可延长新鲜水果货架寿命的重要技术。气调包装的质量主要取决于包装内气体成分、温湿度的调节。建立气调包装的理论模型是保证气调包装质量、进行气调包装系统设计的关键。该文综述了国内外这方面的研究成果,着重论述了果蔬呼吸模型、呼吸速率的测定方法、包装内外气体交换模型、包装内温度与湿度变化数学模型,并分析了目前研究存在的不足,为果蔬气调包装的深入研究提供参考。     

禽蛋聚氯乙烯弹性薄壁包装盒的设计与力学特性试验

为了降低禽蛋运输破损率,优化禽蛋包装结构,该文分析了中国禽蛋运输包装与分级现状,应用力学理论设计新型聚氯乙烯(PVC,polyvinyl chloride),弹性薄壁禽蛋包装盒,利用质构仪测试比较当前流通蛋盒和新设计蛋盒空载和满载时的力学特性,分析包装在运输中禽蛋破损率随装载数量、载荷、位移和加载时间等影响因素的变化规律,检验包装盒对禽蛋的保护性能,测试包装盒的保护效果,然后对产品进行成本分析。结果表明:1)设计盒侧壁结构,当前流通PVC包装盒承受载荷为80~100 N,新型PVC包装盒承受载荷分别为90~130 N,新结构抗压能力增强;2)装载鸡蛋数量越多,整体抗载能力增强,满盒时抗载能力最大;3)与当前流通中同类型PVC包装盒比较,使用新PVC结构包装盒,禽蛋运输破损率降低了0.72%。该文通过包装盒的理论分析、试验验证,获得较佳禽蛋包装盒结构形式,通过成本比较,表明禽蛋新包装可以降低禽蛋破损率,减少成本。研究结果为禽蛋缓冲包装探索,无损运输包装设计机理打下理论基础,为蛋品包装提供了设计方法和试验途径。     

毛乌素沙地西南缘不同植被下的土壤水分时空变化研究

在一个生长季内通过对毛乌素沙地不同植被下土壤水分的连续观测,研究毛乌素沙地不同植被下的土壤水分时空动态变化规律。结果表明:各样地土壤含水量生长期末低于生长期初,按时间变化可划分为3个时期,土壤水分积累期（4-6月）、土壤水分消耗期（7-9月）、土壤水分稳定期（10月至次年3月）。在空间上,各样地土壤含水量均随深度的增加而增加,整个土壤剖面自上而下按水分变化规律可划分为4层:土壤水分速变层、活跃层、过渡层和稳定层。土壤水分活跃层的深度与根系分布层密切相关,深根系的植物其水分活跃层分布较深。固定沙丘不同部位的土壤含水量及其变化规律不同,土壤含水量从大到小依次为坡脚>坡腰>坡顶。     

基于声振响应法的香梨硬度无损检测

为了探索香梨硬度无损检测的方法,该研究搭建了由压电梁式传感器进行信号激励和感测的检测装置,分析了装置信号检测的稳定性,提取了香梨共振频率和声速并进行香梨硬度评估,然后将这两响应参数的评估硬度与香梨硬度的M-T穿刺法(Magness-Taylor)测量结果进行线性回归分析,以构建香梨硬度的检测模型。结果表明,检测装置的共振频率和声速信号检测稳定可靠,并且在香梨赤道部不同位置激励感测均无显著差异(P0.05);基于共振频率法和声速法的硬度评估指标可以构建3种香梨硬度检测模型,相关系数分别为0.841、0.877和0.938,其中由共振频率检测硬度和声速检测硬度联合构建的检测模型硬度检测敏感度为67.30%,最接近M-T穿刺法检测敏感度,该模型对香梨正常果和粗皮果的检测准确率较高,达到86.7%。研究结果可为声振法无损检测香梨硬度提供参考。