玉米种子力学特性的有限元分析

在建立玉米种子几何模型与有限元计算模型的基础上,通过有限元分析方法对玉米种子在压载作用下不同作用部位的应力分布进行了分析,获得了玉米种子在不同施力部位压载作用下的微观力学性质,从而为深入研究玉米种子的力学性质、损伤机理、优化脱粒机械提供理论依据。经模型计算和试验结果相比较,得出种子的宏观破裂位置和破裂方向与模拟结果相吻合,种子的宏观破裂是由内部裂纹引起。     

基于残膜力学特性的弹齿拾膜接触分析及实验

由于地膜的厚度、破损程度对弹齿式拾膜机构的拾膜率有重要影响,为提高拾膜率,必须了解残膜力学性能。为此,从残膜力学性能的分析出发,研究不同厚度的残地膜的抗拉强度、延伸率等力学性能的变化及残膜力学性能与弹齿捡拾机构性能之间的关系,为拾膜机构的设计提供理论依据。采用有限元法分析拾膜弹齿与地膜作用时的受力和变形情况,并采用高速摄影试验验证理论分析及仿真结果的正确性。     

荔枝果核力学特性分析及试验

针对荔枝果核的物理机械特性,运用Hertz弹性接触理论,建立果核压缩过程力学模型.通过对荔枝果核的压缩试验,测得其理学特性参数,结果表明:荔枝果核在压缩过程中主要为弹性变形,达到破坏极限时,果核产生应力裂纹或破碎而破坏;果核的弹性模量在20～50MPa之间,最大值出现在压缩开始阶段,并逐渐减小,趋于稳定.上述结果为荔枝去核理论的发展及相关机械的设计等提供了必要的参考.     

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。     

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。     

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.     

农作物茎秆的力学特性研究进展

对农作物茎秆的力学模型、力学特性、茎秆微观结构与茎秆的力学特性关系进行了综合评述。目前对茎秆的力学性能的研究基本上还是参照工程材料的力学性能指标体系进行的,所建的力学模型还是将茎秆作为各向同性体,生物材料的复杂结构、粘弹性以及各向异性在目前的研究中没有得到很好的反映。提出了从材料科学的观点研究农作物茎秆的结构与功能特点,在建立茎秆材料模型的基础上,建立茎秆的力学模型与力学指标体系,进而建立茎秆材料的本构方程和破坏准则。     

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%。     

香榧青果的物理特性和其坚果力学特性研究

通过测定的香榧假种皮青果、坚果和内仁的物理特性,包括其三轴尺寸、类球度、表面积等,对各种基本物理参数进行了分析总结;测定了不同含水率香榧坚果和内仁的破坏力、变形量,计算了香榧坚果和内仁的破坏能、刚性量。同时,分析了各压缩指标随含水率的变化规律,为香榧的采收、去皮加工、品质评价以及有关去假种皮机和破壳机械设备的设计、开发提供了有价值的参考依据。     

榛子破壳力学特性分析与试验研究

为了解决榛子破壳效率低的问题,针对榛子破壳所需的各项参数设计了一组正交试验。以榛子尺寸、加载速度、加载方向为试验因素进行三因素三水平试验,试验指标为整仁率与破壳力。结果表明：对榛子破壳力影响最显著的因素是榛子尺寸,其次为加载方向且沿宽度向加载时所需力最小,加载速度对于破壳力的影响较小。榛子高度向、宽度向、厚度向的平均破壳力分别为1867.2、1818.6、2326.7N,对榛子破壳整仁率影响最显著的因素是加载方向,其次为加载速度。对榛子3个加载方向使用有限元方法进行分析,得出宽度向为较佳的加载方向,与正交试验的结果一致。在对榛子破壳相关机械进行设计时,施加在榛子上的力应不小于2400N,并尽量使榛子沿宽度向受力。研究结果可为后期榛子破壳相关机械的结构设计提供理论依据。     

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。      

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。     

小麦茎秆力学特性测试系统

设计了一种测定小麦茎秆力学特性的试验系统,该测试系统主要由控制部分、执行机构、信息采集模块和显示模块4部分组成,运用比较精确的数据采集系统技术,可对不同性状的小麦进行分类试验,试验操作简单易懂.试验结果表明,该仪器稳定可靠,数据采集误差不超过0.1％,满足系统检测要求,可以对小麦茎秆的力学和生物学特性进行试验.     

基于Workbench的文冠果破壳力力学特性分析

对文冠果的几何特性进行测定,用Solidworks建立三维模型,并运用Workbench对文冠果分别在X、Y、Z3个加载方向下的应力、应变的分布状态进行分析,得出最佳的破壳方式。分析结果表明:沿Y方向施加加载的破壳效果最好,产生的变形最大,应力和应变扩散范围较广,裂纹扩张较好。与实际试验结果相一致。这为文冠果剥壳机的研制提供一定的理论基础。     

板栗真空破壳力学特性有限元分析

以半球形板栗为研究对象,运用有限元方法和传递过程原理建立了板栗真空破壳的有限元模型,并采用间接顺序耦合法对模型进行了求解.模拟与试验结果表明:运用该模型模拟分析板栗真空破壳力学特性可行;真空破壳过程中应力和应变主要沿栗壳边缘分别向弧顶和壳底中心递减分布;湿应力是真空破壳的主导因素;绝对压力对破壳的影响很大,绝对压力的降低不仅使压差应力增大,同时也使湿应力增大.     

花生荚果力学特性研究

为深入研究花生的力学特性,减小花生在机械脱壳过程中的损伤,以大白沙、黑花生、两粒红、小白沙4种东北地区主摘花生品种为研究对象,设计了花生荚果静压力学特性实验;以花生荚果破损形式、破损力、变形量为实验指标,以花生品种、受力位置、含水率、加载速度为影响因素,对花生荚果损伤力学特性进行了分析。结果表明:受力位置、含水率对荚果的损伤形式有一定影响;含水率、放置方式、花生品种对花生荚果破壳力有显著影响;含水率、放置方式、加载速度对花生荚果变形量有显著影响。研究结论可为花生收获、脱壳等机械加工等工艺参数的优化设计提供理论依据和技术参考。     

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。     

电动汽车热泵系统冬季乘员舱温升特性的实验研究

电动汽车冬季乘员舱内的温升特性对提升乘员舱内的热舒适性和延长电动汽车续航里程具有重要意义。针对一款应用于实车的热泵空调系统,进行了冬季乘员舱温升特性实验并主要研究了压缩机转速、电子膨胀阀开度以及环境温度对乘员舱温升性能的影响。结果表明:压缩机转速越高乘员舱内温升越快,在压缩机转速为4 000 r/min时,乘员舱内各测点的最高温升速率达到1.99℃/min。在实验工况下,压缩机转速每提高1 000 r/min乘员舱内最大温升速率提高约0.68℃/min。在压缩机转速不变时,热泵系统在相对小的阀开度下具有更好冷启动性能,在系统运行前期乘员舱内升温更快。在环境温度低于0℃时,热泵系统无法满足乘员舱内的供热需求,需开启PTC进行辅助加热。     

蓖麻植株力学特性试验研究

为研究蓖麻力学条件,对蓖麻的果—柄接点、茎—柄接点和茎秆不同生长部位的抗拉特性、抗弯特性进行力学测试。结果表明：成熟期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为3.31～6.74 N、3.48～8.31 MPa,收获期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为1.90～4.15 N、2.42～5.28 MPa;茎—柄抗拉力和抗拉强度分别为15.78～37.07 N、19.70～3466 MPa;茎秆的抗拉力、弹性模量和抗拉强度分别为56.99～130.42 N、160.99～203.80 MPa、2850～65.21 MPa,茎秆的抗弯力、弯曲截面模量和抗弯强度分别为15.20～91.04 N、31.53～173.07 MPa、19.27～21.04 MPa。分析试验结果可知,果—柄连结强度与茎—柄连结强度、茎秆抗拉强度及抗弯强度之间存在显著性差异,证明在采摘过程中蓖麻果—柄接点更易分离,其次是茎—柄接点,通过合理设计采摘部件工作参数,可以实现只采收蓖麻蒴果,而较少破坏茎秆。     

谷物力学特性的试验研究

谷物在收获、运输和产后处理过程中总会发生碰撞、挤压等现象,使粮食产生破损。为此,针对谷物物理力学特性进行了试验研究,并分析了玉米、大豆、大米和红饭豆的摩擦特性、抗压特性,以及含水率对大豆摩擦特性和抗压特性的影响。结果表明：不同种类谷物的静摩擦因数及平均极限压力存在显著差异,平均静摩擦因数红饭豆>玉米>大米>花生;抗压特性试验中,测得大豆、花生、玉米、红饭豆的平均极限压力分别为101.92、27.37、78.89、34.01N。在不同含水率对大豆力学特性影响的对比试验中,大豆与合金钢摩擦片的静摩擦因数随含水率的增加而增大,平均极限压力随大豆含水率的增加而降低,二者呈负相关。研究结果可为粮食的物理特性参数研究提供重要依据。