苹果两向异性力学特性和跌落试验研究

压缩和冲击力学特性是与农业物料的损伤密切相关的物理特性。为了确定苹果的力学特性,利用万能试验机对苹果果肉和果皮进行了力学试验,并分析了苹果果肉的压缩特性和果皮的拉伸特性。针对苹果的冲击力学特性,选择冲击材料、冲击材料的水平速度和苹果跌落方向3个因素设计跌落试验。压缩试验表明:苹果果肉径向和轴向的弹性模量分别为(2.81±0.37)、(3.96±0.69)MPa,两向的弹性模量和屈服强度都具有显著性差异,而果皮的横向和纵向在弹性模量上有显著性差异(p<0.05)。跌落试验表明:果实的轴向抗损伤能力强于径向,果实损伤量随着冲击材料的水平速度增大而减小,且冲击材料的表面粗糙度会影响果实损伤量。本研究可为深入理解果实压缩特性和冲击损伤机理提供帮助,并为建立更准确的果实模型提供基础依据。     

基于穿刺力学试验的苹果果肉质地评价

对金冠、富士苹果果肉穿刺力学特性进行了分析,为果实质地评价提供参考.以金冠、富士苹果为研究对象,采用TA.XT plus型质构仪,选取0.5、1.0、1.5、2.0、5.0、9.0、13.0和17.0 mm/s共8个加载速度对苹果果肉进行穿刺力学试验,分析果实质地的变化.研究结果表明:对于金冠品种,Heidenreic...     

机械手抓取条件下苹果果肉应力情况研究

为了避免苹果在采摘过程受到碰撞、挤压等机械损伤,设计了一款两指抓取苹果采摘器,并对抓取过程中苹果在受到不同抓取力时果实内部的应力变化进行研究.笔者通过SOLIDWORKS 2019软件建立了由果肉组织构成的均一苹果模型.通过Ansys软件建立了苹果所对应的有限元模型,模拟苹果受到不同抓取力时的接触过程,得到苹果三维实体...     

苹果的机械特性和机械损伤

本文简要介绍了苹果的机械特性和机械损伤的测定方法,论述了包装箱中苹果在冲击载荷和随机振动作用下的机械损伤规律,并提出了苹果包装箱系统的简化模型,此简化模型可用于研究包装箱中苹果的机械损伤特性。     

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。      

苹果声波特性的测试研究

苹果——这一固体生物材料由于不同于其它工程材料的结构,使得人们对其品质评价一般只作定性的描述,或以果品中主要化学物质的含量、果品硬度等指标来判断果品的成熟度和内部品质。这些方法有一定的局限性且对果品有损伤,若能使用一种有效易行的无损检测的方法来评定果品的品质将有十分重要的意义。果品的固有频率随其成熟度的不同而变化,因此,可利用声波特性对果品进行理论研究与非破坏性测量。     

水中成堆草莓力学特性试验研究

针对草莓柔嫩易受机械损伤的问题,提出一种减损方法,即将成堆新鲜草莓置于水中辅助机械加工作业而避免损伤的方法,并对草莓物理参数和压缩力学特性进行试验研究。试验得到不同质量的中型果草莓尺寸差异性不大,其中大规格草莓形状较中小规格草莓更接近球形。压缩试验表明:成堆草莓置于水中,水面以下第2层可能受到的最大挤压力0.26N;当草莓变形量在允许范围内即小于1mm范围内变形时,所需压缩负荷远远大于0.26N,故草莓置于水中可有效防止机械作业时的挤压损伤;在变形量为1mm时,草莓刚度总体偏小,均小于0.2 N/m。研究结果可为草莓深加工机械设计提供参考。     

苹果渣干燥特性与模型的试验研究

利用热风循环干燥试验台对苹果渣进行干燥试验,在不同初始水分、不同风速和不同温度下,对苹果渣干燥特性进行了试验研究。试验结果表明：初始水分、风速和温度对干燥速率有极显著作用;苹果渣干燥为一降速干燥过程。通过对干燥速率随时间变化关系的分析,提出了相应的干燥速率模型。用4种模型对干燥曲线进行了模拟,改良的Page模型很好地预测和描述了苹果渣热风循环干燥特性。     

谷子茎秆切割力学特性试验与分析

为减小谷子茎秆切割力、降低切割功耗,设计了茎秆往复式切割试验台,对谷子茎秆进行不同收获时间、茎秆部位、切割器组合形式、切割倾角、刀片斜角、平均切割速度和茎秆喂入速度的单因素切割试验,并在单因素试验基础上对平均切割速度、切割倾角和刀片斜角3个因素进行响应面试验。单因素试验结果表明:收获期茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随含水率的增大而减小;基部起茎秆极限切应力、单位面积切割功耗总体上随茎秆高度的增加而减小,茎秆茎节极限切应力、单位面积切割功耗较茎秆节间大;茎秆双支撑切割形式较单支撑切割形式极限切应力、单位面积切割功耗小;切割倾角0°～20°时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随切割倾角的增大先减小后增大;刀片斜角0°～48°时,茎秆极限切应力随刀片斜角的增大而减小,而单位面积切割功耗先减小后增大;平均切割速度0. 5～1. 5 m/s时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗随平均切割速度的增大呈先减小后平稳变化的趋势;茎秆喂入速度对切割力学特性无显著影响。响应面试验结果表明:试验因素对茎秆极限切应力、单位面积切割功耗影响的主次顺序为平均切割速度、刀片斜角、切割倾角,且最优切割参数为:平均切割速度1. 19 m/s、切割倾角7. 2°、刀片斜角36. 4°,最优参数下茎秆极限切应力和单位面积切割功耗分别为2. 88 MPa、22. 38 m J/mm~2,验证试验值与预测值相对误差不超过3. 5%。刀片斜角对比试验表明:刀片斜角36. 4°较30°(标准Ⅱ型动刀)切割谷子茎秆时,茎秆极限切应力、单位面积切割功耗分别减小了6. 6%、3. 9%。     

荔枝物理参数和机械特性的试验研究

为了给荔枝精深加工机械的研发提供设计依据和理论基础,对荔枝的物性参数(球度、果壳厚度和鲜果平均密度等)和机械特性(压缩破坏载荷及变形)进行了测定.结果表明:机械加工中荔枝鲜果可以作为球体处理;不同部位果壳的厚度差异较大;各品种的密度都略大于1×103 kg/m3;压缩破坏平均载荷约60N;破坏时的平均变形量约10mm.     

荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型

研究了荔枝果肉微波真空干燥特性,探讨不同微波功率、相对压力及装载量对荔枝果肉干燥速率的影响。结果表明:微波功率和装载量对荔枝果肉干燥速率的影响较大,而相对压力的影响不明显。干燥试验数据用于对12种可利用的干燥模型进行非线性回归拟合求解,并确定模型系数。结果发现Modified Henderson andPabis模型具有较高的决定系数R2、较低的残差平方和(SSE)及均方根误差(RMSE),该模型能较准确地表达和预测荔枝果肉微波真空干燥过程的水分变化规律。     

大蒜物理力学特性的试验研究

为了解决大蒜机械化收获中的设计参数和理化性能指标之间的关系,为今后研制大蒜机械化收获装备提供基础的理论参考依据,采用农业田间调查统计的方法对大蒜的物理性能指标进行了统计,包括质量、高度和直径等;然后以大蒜的理化性能指标为前提,研究分析了大蒜蒜株的起拔力和大蒜理化性能指标之间的相关关系,为合理的设计收获工艺方案提供了相关的理论参考.     

葵花茎秆力学特性试验研究

针对葵花茎秆的力学特性进行研究,为葵花茎秆加工机械研发提供试验数据和理论依据。通过电子万能试验机对葵花茎秆的弯曲、剪切、拉伸等力学特性进行试验,在含水率保持在9.3%～13.9%的范围内,研究葵花茎秆在不同加载速度、不同取样位置下的弯曲力、剪切力及拉力的变化规律,以及各因素对弯曲力、剪切力及拉伸应力应力的影响。结果表明:①取样位置不变,弯曲力峰值随着加载速度的增加而增加;加载速度不变,取样位置越接近根部弯曲力峰值越大。②取样位置不变,剪切力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部剪切力峰值越大。③取样位置不变,拉伸应力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部拉伸应力峰值越大。     

核桃物理力学特性参数的试验研究

为掌握核桃分级破壳机的设计参数与物理特性参数之间的关系,为今后研制核桃分级破壳机关键装备提供基础理论依据,通过对3种核桃进行准静态压缩试验可知:1不同品种样本的外形有较大差异,三维尺寸大致为27.16~42.22mm;同时,样本的球度较高,故可近似为球形。2沿着不同方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是不同的,沿着垂直于纵径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是最小的,沿着垂直于棱径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移处于中间,沿着垂直于横径方向挤压核桃的破壳力和压缩位移是最大的;破壳时的压缩位移平均值为1.03mm。该研究为核桃分级破壳机的设计及优化提供了必要的基础参数。     

油菜钵苗物理机械特性试验研究

对油菜钵苗茎秆进行物理机械特性试验,测定不同苗龄下油菜钵苗茎粗及苗高,对不同苗龄的油菜钵苗进行拔苗试验,茎秆挤压、拉断试验。研究表明:湘杂1613的油菜钵苗在同一时间段内,茎粗与苗叶高度大致成正态分布;油菜钵苗拔苗力随拔苗位置的上升而增加,随拔苗倾角的增加呈现先减小再增加的趋势;油菜钵苗茎秆的耐挤压、耐拉能力随时间的增加而增加;油菜钵苗最佳拔苗位置在下部,取苗机构最佳拔取幼苗角度为50°左右,最佳移栽苗龄为5叶1芯。该结论为设计油菜钵苗移栽机械取苗输送部件提供了初步的试验基础,同时为进一步研究油菜移栽机械取苗、护苗、栽插参数等关键部件结构、运动学动力学参数提供理论依据。      

银杏种核力学特性试验

采用不同加载方向、含水率和载荷类型,通过压缩试验对银杏种核进行了力学特性研究.相同含水率下种核在各个方向上的破碎力不同,在宽度方向上最小,在厚度方向上最大.含水率对种核的压缩破碎影响很大,种核含水率越高核壳与果仁的间隙越小,所需破碎力越小,但果仁允许变形量较大.试验表明,含水率27.66%的银杏在厚度方向的破碎力为(135.82±24.48)N,当控制压缩头到果仁的移动距离在(2.4±0.5)mm,且不超过果仁允许的变形量2.23 mm时可以得到完整的果仁.     

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。     

山药收获机械输送机构与其力学特性试验研究

针对目前山药在机械收获过程中存在高破损率等问题,研究了细毛山药的应力、应变关系和山药的抗断裂能力,为后续提升并改善收获机中各部件的空间布局、输送机构的结构等提供依据。通过利用开发的用于测试根茎类材料的夹具,利用电子万能试验机对山药根茎进行拉伸、压缩和弯曲试验。研究结果如下:细毛山药根茎的抗拉强度平均值为0.415 MPa,标准差为0.132MPa;抗压强度平均值为2.328MPa,标准差为0.774MPa;抗弯强度平均值为4.723MPa,标准差为1.172MPa。试验表明:相对其他性能,山药根茎的抗拉性能较差,因此在设计山药输送机构时应避免山药受轴向力的作用。上述数据为山药收获机械的输送机构设计提供了重要的理论基础。     

基于穿刺试验苹果力学性质的研究

质地是检测水果品质的重要标准,物性分析仪测得的力学指标可以准确地反映水果的品质特性。试验采用物性分析仪对苹果进行穿刺试验,测得不同测试形态、不同加载速率下试样的屈服力、破裂力、破裂深度、破裂能和果肉平均硬度等力学性质。结果表明:不同的测试形态对试样的力学特性有显著影响,对苹果整果试样纵向和轴向截面穿刺得到的力学指标较稳定。由整果纵向穿刺力学指标的相关性分析得出:除了果肉平均硬度,其他各力学指标间均有极强的相关性。     

河套苹果梨机械特性的试验研究

以完整苹果梨果实为试样,对其进行压缩试验,得到力-变形曲线.结果表明:不同的加载速率和压头形式影响生物屈服力、破裂力和变形量的大小;不同硬度的苹果梨在垂直压缩时的力学特性明显不同;苹果梨的刚度值与变形存在相关性.该试验可为苹果梨的生产、运输、加工、分级以及机械设计等提供必要的方法与力学参数.