豌豆子粒的力学性能试验分析

利用材料力学万能试验机进行了豌豆(Pisum sativum L.)压缩、剪切力学性能试验,并采用针尖压入法对豌豆子粒进行硬度试验分析。结果表明,破碎负载、弹性模量、剪切力、剪切强度随着含水率的增加均有明显下降;在相同含水率下,破碎负载、弹性模量、剪切力、剪切强度在平放时最大,侧放时次之,立放时最小;硬度与含水率呈显著性负相关,而与压痕深度相关性不明显。     

花生籽粒力学特性的研究

选择花生籽粒最大挤压破碎力为指标,以施压方向、含水率为因素,对其进行全因子试验,并分析花生籽粒在不同含水率、不同施压方向下的力学性质。结果表明:施压方向、含水率对花生最大挤压破碎力均有极显著影响;花生籽粒在受力面不同时所承受的最大挤压破碎力有较大的差异,在同一含水率的条件下,腹面承受的破碎力最大,侧面次之,顶面最小;在同一挤压面下,当含水率大于6.6%时,最大挤压破碎力随含水率的增加呈现逐渐减小的趋势,其原因与花生籽粒内部结构有关。     

典型品种花生米静压力学特性及有限元分析

为深入研究花生米的力学特性,从机理上解决花生脱壳机械加工过程中的花生米破损伤问题,选取辽宁省主栽花生品种大白沙、黑花生、两粒红和小白沙为研究对象,使用万能物料试验机进行花生米静压力学特性试验,分析不同含水率(4%、14%、21%和32%)、不同放置方式(正放、侧放和立放)下各品种花生米的破损形式、破损力、变形量及压缩功的变化情况,并使用有限元法,对花生米组织内部的应力和应变情况进行建模分析。结果表明:花生米的损伤形式与含水率有关,含水率为4%时,不同放置方式下花生米内部损伤均大于50%;含水率为32%时,不同放置方式下花生米内部损伤均小于20%;在5%的显著性水平下,花生米的含水率和放置方式对破损力有显著性影响,外力加载速度对破损力无显著性影响;花生米立放时的破损力普遍小于正放和侧放;花生米的破损力随含水率的增加而增加,二者近似呈线性关系;花生米破损过程中的压缩功随含水率的增加而增加;正面加载时,花生米水平方向横截面积越大,应力和位移越小;腹面加载时,子叶结合面处应力和位移最大;顶部加载时,中间部位应力最大,顶部位移最大。试验结果与花生米实际损伤情况相符,研究结论可为花生的运输、加工等环节技术参数的设计优化提供理论基础。     

裸燕麦籽粒压缩力学性能试验及破裂生成规律分析

为降低裸燕麦籽粒在机械收获、播种、干燥、运输及加工等过程中的机械损伤,掌握裸燕麦籽粒压缩力学特性及其破裂生成规律,以白燕2号裸燕麦为研究对象,在CTM2050型微机控制电子万能材料试验机上,对其籽粒进行了压缩力学性能试验,测得6个含水率下的裸燕麦籽粒在X轴、Y轴及Z轴三个方位加载下的屈服载荷,并观察籽粒在受压过程中破裂的生成规律。试验结果表明:沿同一方位压缩时,屈服载荷随含水率的升高而降低,如沿X轴方位对籽粒压缩时,籽粒含水率由11.97%升高至26.97%,而籽粒的屈服载荷则由29.33N降低至18.80N;在同一含水率下,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷最大,Z轴压缩时次之,Y轴压缩时最小,如籽粒含水率为11.97%,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷为29.33N,沿Z轴压缩时为28.02N,沿Y轴压缩时为13.72N;压缩方位相同,裸燕麦籽粒受到压缩力作用产生破裂的基本规律大致相同;压缩方位不同,裸燕麦籽粒破裂方向一致,均沿长度(L)方向破裂,但是破裂位置不同。沿X轴方位压缩,破裂位置出现在背面以及腹面边缘处;沿Y轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线处;沿Z轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线及背面边缘处。研究结果为裸燕麦机械化收获、播种及相关加工机械的设计、开发、参数优化提供理论依据。     

平贝母鳞茎力学特性试验

针对平贝母(Fritillaria ussuriensis)鳞茎机械化筛分中存在破碎损伤问题,利用物料分析仪对平贝母鳞茎进行了压缩试验和表面硬度试验,测得平贝母地下鳞茎的力—位移曲线以及最大破坏力,分析了平贝母地下鳞茎的破裂损伤规律.结果表明,平贝母鳞茎沿半月形扁圆鳞瓣方向挤压后破坏形式是破瓣,沿垂直半月形扁圆鳞瓣方向挤压后破坏形式是裂纹,破裂力差别明显,屈服力差别不明显,最大破裂力为52.25 N;自然干燥过程中平贝母鳞茎表面变硬,抗摩擦能力增强,果肉变柔,出现裂纹机率减小.     

花生种子挤压破碎机理的试验研究

为获取花生种子挤压破碎特性,降低对其机械化作业时的损伤,对花生主产区典型品种的花生种子进行了挤压破碎试验,分析了不同品种、不同含水率、不同挤压位置下花生种子的挤压破碎性能.试验结果表明:花生种子在不同含水率、不同挤压位置下所能承受的最大挤压力均有所不同,最终随含水率增加而降低,而在不同挤压位置条件下,同一含水率的种子所能承受的挤压力由大到小依次为腹面、侧面、顶面;不同品种花生种子在同一挤压位置下抗挤压破裂能力也有所不同,其原因均与种子自身的内部组成、外形尺寸等因素有关.     

玉米芽种压缩特性研究

玉米种子在催芽和育秧等环节会受压缩载荷作用。不同放置方式及不同含水率的芽种所能承受的压缩载荷、由压缩载荷引起的破坏能以及其抗压强度不同。因此为降低玉米芽种的损伤率,需对芽种压缩力学性能进行研究。以含水率为15.2%、25.6%、35.7%的黑龙江省常用玉米芽种德美亚1号为研究对象,以CTM2050微机控制万能拉压试验机为试验工具,对不同含水率芽种在平放、侧放、立放条件下,研究压缩载荷随压缩位移的变化规律以及破坏能、抗压强度随含水率的变化规律。结果表明,芽种放置方式和含水率对破坏载荷、破坏能和抗压强度均有影响。     

豆类杂粮作物种子物性参数的试验研究

为了获得豆类杂粮作物相关播种装备的设计依据，选取大豆、绿豆、豌豆、红豆和蚕豆5种典型豆类杂粮作物为研究对象，采用称重法、量筒法、低温烘干法等进行三轴尺寸、千粒重、含水率、密度、休止角、堆积角、摩擦系数、碰撞恢复系数、刚度系数、破碎力、弹性模量和剪切模量等相应物理特性的试验研究。结果表明：所测杂豆种子三轴尺寸的长、宽、高和球度范围分别为4.78～21.11 mm、3.58～15.63 mm、3.61～8.33 mm和0.66～ 0.97；千粒重、含水率和密度范围分别为51.9～1 548.4 g、11.5%～14.4%和1.067～1.323 g·cm^-3；所测杂豆种子休止角和堆积角的范围分别为21.840～35.199°和22.579～33.530°；杂豆种子在PVC板上的静摩擦系数最小，除蚕豆外，其他种子与种子间的静摩擦系数和动摩擦系数均最大。5种杂豆种子中，蚕豆的抗挤压能力最大，绿豆的抗挤压能力最小；豌豆的刚度系数、弹性模量及剪切模量均最大，大豆均最小。杂豆种子物性参数的测量可为杂豆排种器的研发提供理论依据。     

不同玉米品种籽粒耐破碎性差异及影响因素

为明确不同玉米品种机械收获时籽粒的耐破碎性差异和影响籽粒耐破碎性的因素,以13个玉米品种为材料,设置不同收获时间,对不同玉米品种籽粒的破碎率、含水率和硬度等指标的动态变化特征进行研究,分析籽粒破碎率与含水率和硬度的关系,采用积分法评价不同玉米品种籽粒的耐破碎性。结果表明:随收获时间的推迟,籽粒破碎率先快速降低后稍有升高,籽粒含水率逐渐降低,籽粒硬度逐渐增大,且玉米品种间差异显著。破碎率与籽粒含水率符合二次曲线关系,当籽粒含水率为19.70%时破碎率最低;破碎率与籽粒硬度极显著负相关,其中胚乳穿刺强度与破碎率的相关性最高,当籽粒胚乳穿刺强度为88.35 N时破碎率最低;籽粒硬度与含水率呈极显著的负相关关系。降低籽粒含水率进而提高其硬度是增强玉米籽粒的耐破碎能力和降低籽粒破碎率的关键。不同玉米品种籽粒的硬度和耐破碎能力存在显著差异,在含水率相近的条件下,耐破碎能力强的玉米品种均具有较高的籽粒硬度。籽粒硬度指标中的胚乳穿刺强度可作为鉴选宜机械粒收玉米品种的重要指标;参试的所有硬粒型玉米品种、半马齿型‘仲玉3号’、半硬粒型 ‘辽禾308’、‘先玉1171’和马齿型‘正红6号’的籽粒耐破碎能力强,可作为适宜机械粒收的品种。     

玉米籽粒的压缩力学特性研究

为了研究玉米籽粒的压缩力学特性,对绥玉8号、冀单20号和陕单9号3个玉米籽粒进行了几何形状测量和压缩力学特性试验.试验测定了3个品种玉米籽粒的三维尺寸特性(长径、宽径、高径);通过万能试验机压缩试验,测得不同含水率下3个品种玉米籽粒的最大破碎力和对应应变值.结果表明,随着含水率的增加,最大破碎力和应变值呈线性关系上升,应变值上升趋势大于最大破碎力;根据试验数据,建立了3个品种玉米籽粒的最大破碎力和应变、刚度和应变的数学模型.