草类物料压缩过程中流变学研究的最新进展

草物料压缩过程实质上是草物料加工的流变学过程。尤其最近对新鲜草物料压缩全过程中流变学规律的试验研究(项目50165001),又取得了新进展。首先,系统论述了国内外对草物料压缩流变学压缩试验研究的历程以及理想状态下,阶跃历程的蠕变和应力松弛试验的研究情况;然后推进到工程上任意历程的流变学试验研究。在此基础上,又对草物料压缩工程中的流变学规律进行了深入的试验研究。由此不仅首次揭示和提出了草物料压缩过程中流变学的实质规律,而且在研究草类物料蠕变和应力松弛流变学理论、方法上也取得了进展。     

草类物料压缩试验研究中的突破性进展

在国内外草物料压缩试验研究的基础上,对新鲜草物料压缩流变进行试验研究,总结出了草物料压缩试验研究过程中几个带有突破性的进展,较系统地展示了草物料压缩研究逐步深入的历程和规律,对草物料压缩基础研究的发展有重要意义。在国外研究“闭式压缩”很长时间后,我国开始了“开式压缩”试验研究。从实验室的局部过程的试验研究,发展到压缩工程全过程的试验研究;从一般工程力学的研究,推进入到压缩过程流变学试验研究;从理论上的阶跃历程的流变学试验研究,跨越到工程上任意历程的流变学试验研究,将草物料压缩流变研究推向新阶段。最后又提出了变断面积的压缩流变试验研究,继续推进草物料压缩工程和草物料加工流变学发展。     

草类物料开式压缩过程的分析研究

国内外对草物料的压缩试验研究已有近70年的历史。在国外,主要集中对“闭式压缩”的试验研究。在我国,笔者首先提出并坚持进行开式压缩试验研究,尤其经过新鲜草物料压缩流变的大量试验之后,对开式压缩过程积累了较丰富的基础资料。在笔者和其主持的有关研究中,已涉及很多开式压缩试验研究的内容。为此,将对两类压缩的基本差异以及开式压缩的基本过程、基本定义、基本概念、术语、参量等进行全面的、统一的论述。     

新鲜草物料压缩过程中压缩力的变化规律

为推进草物料压缩设备的发展和开发新鲜草产品,对新鲜草物料进行了压缩试验研究.以截面积为360 × 460mm液压高密度压捆机为试验装置,选择3种典型的新鲜草物料(苜蓿草、苏丹草和玉米秸秆)为试验对象,对其在压缩过程中的压缩力进行了测试研究.通过对试验数据进行处理,获得了同种草物料在相同压缩密度条件下喂入量对压缩力的影响规律,并对3种草物料在相同压缩密度和相同喂入量条件下的压缩力进行比较,为压缩设备的优化设计提供了重要的理论依据.     

新鲜草物料压缩过程中应力松弛的试验研究

为了揭示新鲜草物料压缩过程中应力松弛的规律,探索压缩新鲜草物料工程优化设计的基本因素,以工程上最常用截面积为360×460mm的液压高密度捆草机为试验装置,采用多种压力、位移传感器和现代测试手段,选择了有代表性的新鲜苜蓿草、苏丹草(揉碎)和玉米秸秆(揉碎)作为试验物料,其含水率分别为48%,52%,62%。将每种物料分成若干个喂入量,每种喂入量进行一个完整的试验过程,测取与应力松弛有关的全部数据、信息。通过试验,揭示了3种物料中同一种物料不同喂入量时草片应力松弛的基本规律,以及3种物料在相同喂入量时的基本规律,从而为物料、喂入量对压缩工程的压缩力、功、功率、压缩频率等动力学参数优化提供了参考。     

苜蓿在直接压缩过程中的力学特性研究

在多功能草物料压缩试验台上,以苜蓿干草为试验物料进行了压缩试验,研究了苜蓿在直接压缩过程中的力学特性,为降低压捆机的功耗、保证产品的密度以及压捆机的优化设计提供了依据。采用虚拟仪器分别获得直接苜蓿压缩过程中的力和位移信号,对该信号进行分析处理,获得了苜蓿在不同截面直接压缩时应力与应变的关系曲线,计算其弹性恢复率,揭示了压缩室截面积对弹性变形恢复率影响很大。试验表明,苜蓿直接压缩过程中的应力-应变关系为非线性,加载曲线与卸载曲线不同,且卸载曲线回不到原点。这表明,草物料在压缩时具有粘弹性,导致在推移、换向、卸载过程中产生应力松弛。     

农业纤维物料压缩流变研究现状

分析了国内外农业纤维物料压缩研究的现状,指出了存在问题;（１）多属“闭式”小模型压缩试验研究。（２）理论研究与实际脱节。（３）在压缩过程中的影响因素考虑的不够全面。（４）对压缩过程被压缩物料的流变特性研究不够;（５）同时要求给出被压缩物料施加恒应力（或恒应变）,并指出应加强以下几个方面的研究;（１）不同喂入量以不同压缩频率压缩时的蠕变和应力缓弛问题,（２）压缩室内草片和草捆在不同位置的蠕变和应力松     

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。     

高密度捆草机推广应用研究

根据研究理论显示:对不同的物料采用揉碎的方法进行加工处理,然后压缩成型捆成草捆,可以使物料密度达到每立方米四百千克左右,可以有效提高饲料喂养量,更加便于饲养牲畜。将高密度捆草机械系统的应用与草料生产,对于解决饲草料开发和利用会起到了积极的作用。本文从理论技术推广应用饿市场推广应用两个层面,对高密度捆草机推广应用进行阐述,阐述的目的在于分析问题,指明方向,为今后的进一步推广研究提供参考和借鉴。     

果蔬压缩力学性质与细观结构变位的动态响应

研究果蔬的压缩力学性质可为果蔬加工、运输、检测包装等生产环节提供设计参数及工艺优化依据。为此,以几种常见果蔬为研究对象,在INSTRON生物材料性能试验机上搭载了电子显微镜图像采集系统,在进行果蔬试样压缩力学性质试验测试的同时,对压缩变形过程进行了动态图像采集与分析,获得了果蔬的压缩强度极限、弹性模量等力学性质指标。同时,结合电子显微镜采集到的压缩过程果蔬细观结构变形图像,通过观察压缩过程果蔬细胞的变形、微结构变位及渗水等情况,分析了果蔬材料的屈服强度、压缩强度及材料破坏与细观结构变位的关联,了解了果蔬压缩力学性质与压缩过程中细观结构变位的动态响应。     

喂入量对新鲜玉米秸秆压缩规律影响的试验研究

为将新鲜作物秸秆资源开发成新鲜成型产品,对新鲜去穗玉米秸秆进行了压缩试验研究。根据试验结果,建立了压缩力与压缩密度的数学模型,确定了喂入量对压缩力、压缩密度、压缩功的影响规律,为新鲜草物料压缩工程优化设计提供基础依据;并在试验选定喂入量范围内,给出了较优喂入量,对实际生产有一定的指导意义。     

我国草业机械工程发展趋势的研究

对草资源开发利用中的主要问题和基本矛盾进行了较深入的分析，同时对当代牧草收获、青饲料生产及草料加工机械系统，从工艺、机械及产品特点等方面进行了论述，其中着重对草产品和每种机械系统的优势及问题进行了深刻地解析。在上述基础上，提出了我国草业机械工程的新框架。对其进行了较深刻的论证，从而指出了我国草业机械工程发展的趋势，并提出需要重视和研究的一些问题。     

我国牧草种子机械化加工的现状及发展

牧草种子作为草业生产的物质基础,其加工水平将严重影响牧草产业乃至畜牧业的发展.长期以来,我国生产的牧草种子存在产量低、质量差、市场竞争力低的问题.要从根本上解决上述问题,促进牧草种子生产的标准化、商品化,就必须加快发展我国牧草种子加工机械化的步伐.为此,从我国牧草种子的市场需求、加工工艺、加工装备水平等3方面初步分析了我国牧草种子机械化加工的现状,提出了发展我国牧草种子机械化加工能力的对策和措施.     

Orthogonal design of experiment and analysis of abrasive water jet cutting on carbon fiber reinforced composites

The carbon fiber reinforced composite is a new type of composite material with an excellent property in strength and elastic modulus and has found extensive applications in aerospace, energy, automotive industry and so on. However, this composite has a strict requirement on processing techniques, for example, brittle damage or delamination often exists in conventional processing techniques. Abrasive water jet machining technology is a new type of green machining technique with distinct advantages such as high-energy and thermal distortion free. The use of abrasive water jet technique to process carbon fiber composite materials has become a popular trend since it can significantly improve the processing accuracy and surface quality of carbon fiber composite materials. However, there are too many parameters that affect the quality of an abrasive water jet machining. At present, few studies are carried out on the parameter optimization of such a machining process. This leads to the unstable quality of surface processing. In this paper, orthogonal design of experiment and regression analysis were employed to establish the empirical model between cutting surface roughness and machining process parameters. Then a verified model was used to optimize the machining process parameters for abrasive water jet cutting carbon fiber.     

射频加热技术在粮食储藏与加工中应用研究进展

粮食的储藏与加工是保障国家粮食安全的重要环节。射频技术凭借具有穿透深度大、加热迅速、整体加热、无化学残留等特点,已广泛应用于粮食产后研究,并在部分领域工业化应用前景广阔。为深入了解射频加热技术在粮食储藏与加工中应用研究进展,本文首先对射频技术展开概述,阐述了射频加热的基本原理,并对目前商业化应用的射频加热系统的类型与特点进行介绍;从粮食与储粮害虫的介电特性、储粮害虫的耐热性和粮食的加热均匀性改善三个方面概述了目前射频在粮食储藏与加工中的基础研究;在此基础上,结合生产中面临的实际问题对该技术在粮食产后杀虫、灭菌、钝酶和干燥等方面的应用进行了总结;最后,就该技术应用于粮食储藏与加工尚存的问题与未来研究方向提出了建议。本文可为射频技术在粮食储藏与加工中的应用研究提供指导作用。     

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。     

牧草种子加工应提倡国产专业化

针对我国牧草种子事业近年快速发展而种子加工装备与国外农业发达国家差距较大的状况,为适应我国农牧业对高质量种子的要求,确保牧草业的健康发展,在充分阐述国外种子加工机械技术装备的基础上,回顾了我国牧草种子需求和加工现状,指出了适合我国国情和农业生产特点的国产牧草种子加工设备的发展趋势,提出了国产专业化中小型牧草种子加工设备的发展建议,对畜牧业的发展及退耕还林还草工程、保护生态环境具有十分重要的指导意义。