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。     

马铃薯切块机剪切力学特性试验

通过对马铃薯的静剪切应力的试验,获得了不同品种、不同含水率及在载物架上的马铃薯不同位姿时的马铃薯最大静剪切力。采用黑龙江省常见的克新13品种和尤金885品种为研究对象,利用微机控制电子万能材料试验机进行马铃薯静剪切力的试验。试验结果表明:在一定含水率范围内,随着含水率的降低其最大静剪切力会增加;马铃薯在载物架上的位姿对最大静剪切力也有影响,位姿不同所需的剪切力也会不同。     

葱白力学特性参数的试验研究

收获期大葱葱白的结构尺寸及含水率等影响大葱收获方案、夹持位置和铺放流程的设计,掌握葱白的力学特性,可为大葱的夹送收获方式及收获过程仿真研究提供支持。为此,借助Design-Expert12软件的四因素三水平方案,确定含水率、位置、直径、加载速度对葱白抗压强度及剪切强度的影响规律,且位置对抗压强度及剪切强度的影响显著。通过葱白力学参数测定数据的统计分析,确定葱白各部分的力学特性差异不大,主要受葱白组织结构的影响,且中部的抗压强度及剪切强度较弱,上部和下部相近。试验结果表明:葱白上部抗压强度平均值为0.33MPa,弹性模量平均值为2.44MPa;葱白中部抗压强度平均值为0.37MPa,弹性模量平均值为2.76MPa;葱白下部抗压强度平均值为0.39MPa,弹性模量平均值为2.56MPa;葱白上部剪切强度平均值为0.207MPa,葱白中部剪切强度平均值为0.19MPa,葱白下部剪切强度平均值为0.21MPa。由此可见,大葱葱白力学特性差异不大可视为匀质体,被夹持位置应尽量夹在上部与下部,从而减少大葱的收获损伤。     

北方烟草钵苗的物理及剪切力学特性研究

为进一步优化设计烟草钵苗移栽机的关键部件,通过对移栽期北方烟草钵苗的测定,利用数理统计方法分析移栽期烟草钵苗的物理特性,得出烟草钵苗主要物理特性指标值的变化区间及分布频率。通过剪切试验对移栽期烟草钵苗茎秆的不同部位剪切载荷、抗剪强度及剪切功耗进行测试分析,得出烟草钵苗茎秆剪切部位对剪切破坏载荷及剪切功耗均存在显著影响(α=0.05),在距烟草钵苗钵体表面5~10mm处剪切破坏载荷和剪切功耗最大,抗剪强度均值为(1.10±0.12)MPa,试验可为北方烟草钵苗移栽部件的设计提供科学依据。     

甘蔗叶剪切特性研究

甘蔗叶是我国一种储量巨大且亟待开发利用的生物质能源,为进一步开发利用甘蔗叶资源,在电子万能材料试验机上对甘蔗收获后的甘蔗叶进行剪切试验研究,测定了甘蔗叶鞘、叶脉中部、叶脉下部、叶薄片中部、叶薄片下部的剪切力学特性,并应用统计软件,得到甘蔗叶的抗剪切强度和剪切模量,并对其进行了比较与分析。结果表明:在甘蔗叶粉碎、切断等机具的设计过程中,应以甘蔗叶叶薄片的剪切性能作为设计的依据。     

玉环县漩门三期围垦工程海堤爆填石力学特性试验研究

漩门三期围垦工程海堤基础采用爆炸置换法处理,由于开采的石料破碎,达不到设计的重量要求,为充分了解石料的力学特性,并复核海堤的抗滑稳定,本工程针对1 kg以下块石含量分别为10%、20%、30%、40%、50%的石料进行了大型三轴剪切试验。试验结果表明,填筑石料的力学特性指标满足抗滑稳定要求,整理得到的邓肯模型参数可为类似工程提供相应的分析计算依据。     

典型萝卜力学特性的对比试验研究

利用万能试验机对白萝卜和青萝卜进行试验,确定了萝卜皮的拉伸力学特性及萝卜的剪切力学特性,并研究了不同含水率对萝卜力学特性的影响。试验结果表明:含水率对萝卜的力学特性影响比较大。随着含水率的增大,萝卜的抗压性能好,且弹性模量、最大抗压强度及最大载荷逐渐增大;白萝卜皮的抗拉力学特性略大于青萝卜皮,且弹性模量小于萝卜内部;白萝卜与青萝卜的剪切面积与萝卜的最大剪切力呈线性正相关;白萝卜的剪切强度为(0.066±0.024)MPa,青萝卜的剪切强度为(0.082±0.02)MPa,白萝卜的抗剪切能力略小于青萝卜,且萝卜的抗剪切能力远远小于萝卜的抗压能力。     

基于ANSYS的油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性分析

针对油菜分段收获适收期茎秆因含水率高、抗剪强度大,造成割晒作业过程中切割困难的问题,开展油菜茎秆剪切力学特性研究。采用电子万能试验机配合YYD-1型茎秆强度测定仪对油菜分段收获适收期茎秆剪切力学特性进行试验测定,并运用ANSYS有限元仿真软件对油菜茎秆剪切力学特性进行分析对比。试验结果表明,直径为12-18mm的油菜茎秆最大剪切力范围为234.77-368.31N,剪切模量范围为0.095-0.136GPa;最大剪切力与剪切模量试验测试值和模型仿真值的相对误差范围小于10%,说明采用有限元仿真方法研究油菜茎秆剪切力学特性具有可行性。研究结果为油菜分段收获适收期茎秆有限元仿真分析提供了参数参考。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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.     

马铃薯压缩力学性能试验研究

为了降低伤薯率,在马铃薯的收获和流通的各个环节中必须充分考虑马铃薯的压缩力学性能。为此,以完整的马铃薯块茎为研究对象,运用CMT2502型电子万能试验机,在5种不同加载速率下,对新大坪、陇薯3号两个品种鲜薯进行3个不同方向的压缩试验研究,测得其力-时间曲线以及马铃薯压缩破裂力和变形量数据。同时,运用SPSS统计软件分析其力学特性的变化规律,得到马铃薯品种、加载方向和加载速率对马铃薯破裂力和压缩变形量的影响结果。该试验分析可为马铃薯的收获、装运、深加工及贮藏装备的改进和设计研究提供必要的理论依据。     

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。     

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。     

棉秆剪切力学特性的研究

以新疆棉花主要种植品种新陆早的秸秆作为试验材料,10mm/min的加载速度,在万能试验机上对收获期的棉秆进行剪切力学特性试验。试验结果表明:棉秆根部、中部、顶部的平均峰值切割力范围分别为3.16~3.55kN、1.82~2.08kN、0.70~0.88kN;影响棉秆破坏载荷的关键因素为棉秆直径;棉秆破坏载荷随含水率增加先减小后增大,含水率在17%时破坏载荷最小,由此可以确定此时进行棉秆收获或粉碎还田最适宜。