牧草压缩过程应力松弛试验研究及压缩活塞的力学分析

应力松弛是牧草压缩过程中显著的流变学特性。研究压缩室不同截面下的应力松弛特性,可为牧草压捆机的压缩频率的确定提供理论依据。为此,以高密度压捆机为试验装置,以羊草为试验材料,分别以360mm×4 4 0 mm、3 6 0 mm×4 5 0 mm、3 6 0 mm×4 6 0 mm这3种压缩室截面进行试验,获得了压缩室不同截面下应力松弛特性。试验表明:在不同截面下开始应力松弛的前3s应力松弛明显,在3s之后应力随时间的推移而松弛放慢,超过10s应力松弛速率趋于水平,从尽可能使草片有较充分应力松弛和保证较高的生产率的综合角度出发,在实际牧草压缩生产中将压缩频率选在3~10s之间较合理。在试验的基础上,对压捆机压缩活塞进行力学分析,寻找出了压缩活塞工作过程中最容易变形的部位,为压捆机压缩活塞的设计及结构强度校核等提供了依据。     

苜蓿在压捆过程中草片密度变化规律的研究

以优质干苜蓿为研究对象,在草物料压捆试验台上进行5种截面的压捆试验,布设了压力传感装置和位移传感器,采集整个压缩过程中作用在苜蓿草片上的压缩力与草片的厚度及草片所在位置,通过数据分析处理,得到了苜蓿在压捆过程中草片密度分布规律。结果表明:不同截面下草片在压捆室内压紧时和变形恢复后的密度分布规律基本相同,在压捆过程中草片的密度可分为3个区域—致密区、密度平稳区、密度降低区;并指出在密度平稳区,有一个自然形成的应力松弛过程,使草片内的弹性恢复应力减小,打捆最好在此区进行,有利于提高草捆形态的稳定性。     

大葱力学特性试验研究

大葱的高效收获对于提高地区经济发展水平有着重要的意义,但葱在机械收获时,对葱的力学特性缺少考虑,收获过程造成葱的损坏。以香葱和分葱为试验材料,在CTM6502精密型微控电子万能试验机上进行拉伸试验。通过分析葱受拉时的力学特性曲线,建立其对应力学模型,获得香葱试样被拉伸时的弹性模量为18.369 12 MPa,分葱试样被拉伸时的弹性模量为50.905 53 Mpa;香葱弹性极限强度为0.253 78 MPa,分葱弹性极限强度为0.164 46 MPa;香葱的屈服极限为0.643 07 MPa,分葱的屈服极限为0.358 16 MPa。上述力学数据结论可为大葱收获机械的夹持机构设计及工作参数确定提供理论依据。     

苹果损伤力学特性

为了减少采摘机器人在采摘苹果的过程中对苹果果皮造成挤压和碰撞等机械损伤,对苹果机械损伤规律进行研究。以成熟红富士苹果为试验材料,采用CMT6502型精密型微控电子万能试验机进行压缩试验。通过分析苹果方块受压时的力学特性,建立其受压力学模型,计算得到苹果的抗压弹性模量为2.091 MPa,受压时的最大弹性限度0.130 MPa,苹果方块受压时的弹性模量变化基本保持在5~7 MPa。当苹果方块受到的应力值达到其下屈服极限0.125 MPa时,苹果方块形变加快。此研究可为苹果的机械损伤做出较为合理的预判。      

藜麦籽粒压缩力学特性的试验研究

为减少藜麦籽粒在收获与生产加工中受压缩而产生的破裂、破碎等机械损伤,通过对不同粒级的藜麦籽粒进行不同方位的静力压缩,研究藜麦籽粒在受压时的力学特性及与其基本物性参数间的关系。为此,测定了“蒙藜2号”的几何尺寸、球度等基本物性参数,并结合赫兹接触理论探究了不同压缩方位下粒级对受压籽粒力学特性的影响。试验结果显示:藜麦籽粒不同方位受压时,随粒级增大其破裂力、破裂能先增大后趋于平稳,弹性模量和最大破裂应力则存在先增大后减小的变化趋势。经方差分析可知:粒级变化对藜麦籽粒的最大破裂应力存在显著影响,且同粒级藜麦籽粒水平方位下的抗压能力大于垂直方位。结合试验结果与相关分析,可为藜麦收获及加工机械的设计与优化提供参考。     

棉秆压缩力学特性的研究

通过对棉秆的轴向压缩试验研究,得出其试验结果表明:棉秆在相同加载速率、不同节间、不同含水率条件下,其轴向弹性模量与抗压强度不同。棉秆的节间位置、含水率是影响弹性模量和抗压强度的重要因素。干棉秆的弹性模量与轴向抗压强度明显高于湿棉秆,而弹性模量与轴向抗压强度受节间影响,其平均值在节间2时最大。     

大豆茎秆压缩力学特性的研究

为了研究大豆茎秆力学性能与大豆倒伏现象的相关性及对大豆的优种筛选进行评价,通过对大豆茎秆的轴向压缩试验,测定了3个品种、不同含水率和不同距地高度的最大承载力、最大应力、弹性模量和惯性矩.结果表明:干大豆茎秆的最大承载力、最大应力和弹性模量明显高于湿大豆茎秆;沿茎秆高度方向,最大承载力和惯性矩基本呈线性下降趋势,最大值在距地高度5cm以下;而最大应力基本上不变,弹性模量变化小,最大值在距地8～30cm处,最小值均在大豆茎秆顶端.不同品种间茎秆平均最大承载力、最大应力的差异明显:品种3的茎秆两者最小,品种2的茎秆两者最大.不同品种间的平均弹性模量和惯性矩也有差异:品种3的两者最小,品种1的两者最大.     

芋头压缩和切削力学特性研究

为了解芋头压缩和切削力学特性,以山东小芋头为试验样本,利用TMS-PRO食品物性分析仪对芋头样本进行压缩试验,计算得出芋头失效应变和弹性模量等参数。利用定制刀具,对芋头在不同切削厚度、不同刀具刃角、不同刀具滑切角情况下进行切削试验,测得切削过程中最大切削力,运用SPSS软件分析变化规律。试验得出:所选芋头样本失效应变为0.314,抗压强度为1.490 MPa,弹性模量为4.751 MPa;随着切削厚度增加最大切削力增大,且切削厚度＞3 mm后增长缓慢;随着刀具刃角的增加最大切削力增加;随着刀具滑切角的增加最大切削力显著减小。对交互试验结果的方差分析,得出切削厚度、刀具刃角和滑切角均对芋头的最大切削力有极显著影响,切削厚度和刀具刃角的交互作用具有显著影响,切削厚度和刀具滑切角的交互作用具有极显著影响。试验分析结果可为芋头收获和加工等机械的设计、制造提供理论依据。      

苜蓿蠕变特性的虚拟样机仿真研究

苜蓿的蠕变特性对其压缩过程和压缩后产品特性、压缩生产工艺及压缩设备的研制、优化等均有重要影响.文章对苜蓿进行了蠕变试验,并采用ADAMS虚拟样机技术结合保压阶段蠕变试验结果建立了苜蓿蠕变的四元件Burgers模型,通过与苜蓿蠕变试验数据比较表明,利用虚拟样机技术所建立的ADAMS蠕变仿真模型合理、可靠,并进一步分析模型后,获得了苜蓿蠕变模型中各元件的应变随时间的变化规律.     

香蕉假茎切割过程中的力学特性试验研究

香蕉假茎的轴向、径向结构组织不同,必然表现出不同的力学特性,因此有必要进行香蕉假茎力学特性的试验研究,以便为香蕉假茎切块还田机具的设计以及作业提供参考依据。为此,根据香蕉假茎的物料特性,选取香蕉假茎对圆盘锯的作用力来作为香蕉假茎力学特性的试验研究内容。试验结果表明,利用圆盘锯切割香蕉假茎比较省力,且香蕉假茎的轴向切割比径向切割力小。     

龙眼力学特性的有限元分析

根据龙眼的几何尺寸和物理参数,用ANSYS软件建立了龙眼的力学模型.采用模型计算和试验测试相结合的方法,确定出龙眼果肉的弹性模量.通过对压缩载荷作用于龙眼蒂部和腰部的有限元分析,得出压缩载荷作用下龙眼内部的应力分布规律,探明了最大拉应力是龙眼宏观破裂的主要原因.     

东北大红萝卜物理力学特性研究

随着农村劳动力的转移和现代农业科技的发展，东北大红萝卜生产机械化需求迫切。为此，利用数理统计方法对东北大红萝卜的物理特性进行了统计和分析，得到了大红萝卜可食用根质量、长度、直径、土下埋藏深度、茎叶高度及距根茎结合部20mm处茎叶直径等物理特征的分布区间、分布比例、极值和平均值等数据，为设计大红萝卜联合收获机械进行了技术储备。对自然土壤状态下大红萝卜的拔取力进行了试验研究，得到拔取力为[174.9,190.2]N,二次曲线数学模型为y=1.7557×10^-5x²+3.7765×10^-2x+1.1384×10²;对拔取速度对茎叶拉断力的影响进行了试验研究，得到茎叶拉断力为[164.2,181.6]N,二次曲线数学模型为y=-7.3593×10^-4x²-2.3835×10^-1x+1.9055×10²。结果表明：拟合结果与试验数据基本吻合，算法可行有效。     

压捆机压缩频率与压缩室三维应力关系的试验研究

压缩频率与压缩室三维应力直接影响牧草压捆机的生产率和结构尺寸,是主要设计参数。本研究以方草捆压捆机为试验设备,以羊草作为试验物料,研究开式压缩中压缩频率与压缩室三维应力的关系。在压捆机工作过程中,采集压缩过程中草物料在压缩室3个相互垂直方向上应力,分析三维应力间的相互关系,以及不同压缩频率下三维应力的变化趋势。结果表明:同一压缩频率下,三维应力值均随时间呈指数规律变化;压缩频率改变导致三维应力数值变化,但对三维应力本身变化规律无明显影响;单纯提高压缩频率会造成活塞轴向压缩力下降,进而影响其他两个方向应力。     

生姜力学特性的试验研究

为解决生姜机械化收获损伤率高等问题,探讨了生姜的物理及力学特性。通过试验,测定了收获期生姜含水率为89%～93%,且中部最高、上部次之、下部最低。通过弯曲试验,确定子姜从母姜断裂时的抗弯强度为(1.067±0.033)MPa。借助Design-Expert 12软件,确定了生姜取样位置、取样角度对抗压强度显著,取样位置对抗剪强度显著。通过测定生姜抗压强度试验及抗剪强度,结果表明：生姜上部抗压强度平均值为0.77MPa,弹性模量平均值为2.74MPa,剪切强度平均值为0.47MPa;生姜中部抗压强度平均值为0.82MPa,弹性模量平均值为3.01MPa,剪切强度平均值为0.53MPa;生姜下部抗压强度平均值为0.74MPa,弹性模量平均值为2.95MPa,剪切强度平均值为0.46MPa。由此可见,在收获、运输等环节应尽量避免对生姜子姜上部、下部施加较大力,降低生姜损失。     

番茄果实力学特性及与成熟度关系的试验研究

采用完整番茄果实为试样,根据弹性力学赫芝理论及线形粘弹性理论,结合图像处理的方法,从平板压缩试验及应力松弛试验研究中,提取力学—流变学性质参数,并为果实的成熟度判别作应用探讨,为番茄的生产、运输,加工及分级等提供必要的方法与基础数据资料。     

高良姜压缩力学试验与分析

为了降低高良姜损伤率,在高良姜的收获和运输等各个环节必须充分考虑其压缩力学特性。为此,以成熟期高良姜为研究对象,运用RGM-3005型电子万能材料试验机,在5种不同加载速率下对5种不同含水率的高良姜进行压缩试验,测得高良姜载荷-位移曲线,以及高良姜屈服极限、弹性模量等数据。同时,分析其力学特性的变化规律,得到高良姜加载方向、加载速度和含水率等对高良姜力学特性的影响,为高良姜的收获和运输、加工储存装备的设计和优化改进提供必要的理论基础。     

大豆水法脱皮及其力学特性的研究

进行了与大豆水法脱皮有关的一系列试验,包括大豆的压缩、剪切、豆皮的拉伸、松弛等基本力学特性试验,以及大豆在胶辊间脱皮机理分析。在脱皮试验台上进行了二次回归正交试验,研究了脱皮的主要因素对脱皮指标的影响,为水法脱皮提供了必要的工艺参数和设备的结构参数。     

球形件在拉延过程中的力学分析

在生产中，球形件的拉延起皱是常见的，这与拉延件在拉延过程中，各变形区的受力状况是直接相关的。对于球形件的拉延，从变形力学理论的角度分析，各变形区的应力，应变如图（1）所示。     

油菜茎秆弹性力学特性试验研究

油菜茎秆的弹性力学特性是在油菜颗粒物料运动理论研究中所需要的基础数据。为此,采用TA-XT2i型物性测定仪对收获期的油菜茎秆整体、油菜茎秆内海绵体及油菜茎秆外壳分别进行了弹性力学特性试验,并对试验结果进行了拟合和对比分析。结果表明:在加载阶段,油菜茎秆整体和油菜茎秆外壳的受力均随着加载深度的增加而增加,显示出较明显的弹性特征,但油菜茎秆内海绵体则由于其松散的结构在加载深度超过2mm后出现应力屈服现象。研究结果可为后续油菜颗粒运动研究提供参考。