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西北旱区马铃薯压缩力学特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国农机化学报》2017,(11)
为获得马铃薯的弹性模量E、泊松比μ、剪切模量G等力学参数,分析西北旱区马铃薯压缩力学特性。对含水率为80.06%左右的马铃薯,在5种不同加载速率(2mm/min,3mm/min,4mm/min,5mm/min,6mm/min)和不同加载方向下(x方向:马铃薯整茎中心的脐部与整茎顶点的连线方向;y方向:马铃薯块茎径向截面的短轴方向;z方向:马铃薯块茎径向截面的长轴方向)进行压缩试验。得到马铃薯圆柱体试验样体的弹性模量、泊松比和剪切模量的平均值分别为E=4.188MPa,μ=0.569,G=1.336。将其作为此品种马铃薯(产自甘肃定西)的弹性模量和泊松比。分析结果表明:加载方向对马铃薯破裂影响显著,加载速率对马铃薯破裂有极为显著的影响:当马铃薯整薯试验样品的加载速率一定时,在不同加载方向下马铃薯的加载力—时间曲线不相同,但大致表现为其x方向加载力—时间曲线高于y方向,y方向高于z方向;在加载速率为2mm/min,4mm/min时,破裂力表现为z向x向,x向y向;加载速率为3mm/min,5mm/min时,x方向加载力—时间曲线高于y方向,y方向高于z方向。本研究为西北干旱地区马铃薯的采收到加工的各个环节所涉及的机械设备的设计与制造提供不可或缺的机械参数。 相似文献
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甘薯成熟期秧蔓的机械物理特性参数研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了给甘薯秧切割机构的设计及切割动力学分析提供甘薯秧的力学性能参数,以成熟期品种商薯19号甘薯秧为试验材料,在WDW-5E微机控制电子万能试验机上对甘薯秧进行了拉伸、压缩和弯曲试验,得到其拉伸弹性模量为179.77MPa,压缩弹性模量为15.34MPa,弯剪弹性模量为71.79MPa。运用材料力学及弹性力学理论,确定同性面横向剪切模量为6.00MPa,同性面泊松比为0.28,异性面泊松比为0.03。研究结果表明:甘薯秧的拉伸弹性模量与压缩弹性模量存在显著差异,甘薯秧表现为各向异性弹性材料模型。试验结果为建立甘薯秧蔓的力学模型进行甘薯秧蔓的切割研究提供了理论依据,对甘薯秧处理回收机切割装置的结构设计及作业参数确定等具有一定的指导和实际意义。 相似文献
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为设计烟秆拔取、切割、粉碎和夹持机构,需知道烟秆的某些物理特性,为设计提供设计参数。以收获期烟秆为试验对象,在SANS-CMT6104微机控制电子万能试验机上进行了弯曲、压缩试验。试验结果表明:烟秆抗弯模量平均值64.74MPa,标准差为3.49MPa;最大抗弯强度平均值40.77MPa,标准差1.33MPa;压缩弹性模量平均值为10.41MPa,标准差为4.53MPa。烟秆的最大抗弯力为1668.51N,最大抗压力为2366.87N,最大抗压应力对应的应变值为16.09mm。 相似文献
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基于新疆红枣矮化密植的模式下,红枣物料特性是设计红枣收获机械的理论基础。为探究灰枣和骏枣的抗挤压能力与力学性能等物料特性,首先采用排水法测定灰枣和骏枣的密度,然后运用直接干燥法105℃烘箱法测量其含水率,使用GY-4数显果实硬度计仪器测定其上、中、下部分的硬度,最后运用WD-D3电子万能材料试验机,结合Hertz接触理论测定其弹性模量,通过设定加载速度为35 mm/min、40 mm/min、45 mm/min对灰枣和骏枣进行单因素试验。结果表明:灰枣与骏枣的平均密度分别为848.59 kg/m~3、733.20 kg/m~3,含水率分别为27.03%、21.91%,整果硬度分别为14.151 9 kgf/cm~2、12.112 5 kgf/cm~2,竖直方向平均弹性模量分别为0.263 MPa、0.467 MPa,竖直方向平均弹性模量分别为0.447 MPa、0.733 MPa,灰枣和骏枣的水平方向压缩破裂时的应变能分别为118.959 mJ、323.014 mJ,竖直方向压缩破裂时的应变能分别为446.602 mJ、585.016 mJ。 相似文献
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《中国农机化学报》2020,(4)
切割作业是菜用甘薯茎尖收获中的重要环节,为提高菜用甘薯茎尖机械化收获的茎尖完整率,保证作业质量,采用静态测量法,运用质构仪等试验仪器对收获期菜用甘薯茎尖开展力学特性研究,获得其径向剪切模量为1.07 MPa,轴向剪切模量为1.87 MPa,结合数据,利用建模软件Inventor和仿真分析软件Ansys中的LS-DYNA模块对0.5 m/s、0.6 m/s、0.7 m/s三个切割速度下切割过程进行显示动力学分析,获得对应的菜用甘薯茎尖的应力应变云图,并对其进行分析,最后依据仿真结果开展验证试验,结果与仿真分析结果基本一致,且结果表明切割速度宜设在0.6～0.7 m/s,在此切割速度范围内可有效保证茎尖完整率。研究结果可为今后中国菜用甘薯茎尖收获装备发展提供有力支撑和理论基础。 相似文献
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《中国农机化学报》2020,(6)
瓶栽金针菇采摘机械的设计需要进行金针菇相关力学试验研究来提供相关参数,从而加快金针菇由人工采摘向机械化采摘模式转变的进程。依据瓶栽金针菇测量的数据结果,将金针菇的菌柄划分为上部、中部和根部三部分,对上部和中部进行拉伸试验研究,建立金针菇力学模型,计算金针菇菌柄不同部位的弹性模量和拉伸应力等相关力学参数。金针菇上部最大拉伸载荷平均值为1.89 N,弹性模量平均值为5.11 MPa,剪切模量平均值为1.96 MPa,拉伸应力平均值为0.52 MPa;中部最大拉伸载荷平均值为3.09N,弹性模量平均值为8.27 MPa,剪切模量平均值为3.18 MPa,拉伸应力平均值为1.06 MPa。结果表明单根金针菇越靠近其根部,抗拉强度越强。为采摘机械的行程设计和采摘部位的选取提供依据,促进金针菇机械化采摘和食用菌产业机械化、智能化发展。 相似文献
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为获得韭菜收割机设计依据，以国内典型品种韭菜为研究对象，开展成熟收割期韭菜几何及物理力学特性参数的试验研究。试验结果表明，“独根红”“791”和“大金钩”3个品种韭菜成熟期的株高分别为389、358和341 mm，茎粗分别为3.8、3.5和3.1 mm，其中株高在250~400 mm的超过85%，分布在300~400 mm的占65%，茎粗分布在2.5~4.0 mm的占85%。在20、50和100 mm/min 3种不同加载速度下韭菜茎秆最大径向剪应力分别为0.79、0.67和0.57 MPa，随加载速度的增大，最大剪切应力呈减小的趋势。韭菜茎秆径向抗压强度平均值为0.13 MPa。韭菜茎秆在压缩过程中，压缩应力不断增加，而且增加速率也在变大，当增大到茎秆压损临界值会出现下降波动拐点，之后压缩应力会随加载时间再继续增大。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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甘蔗尾茎力学特性试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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棉秆压缩力学特性的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
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。 相似文献
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果荚初期饲料油菜茎秆离散元接触模型参数标定 总被引：2，自引：0，他引：2
针对饲料油菜与不同材料的接触参数实测难度大、机械化收获离散元仿真模拟缺乏接触模型参数的问题，以果荚初期饲料油菜为对象，基于EDEM开展了饲料油菜茎秆颗粒离散元接触模型参数标定。测定了果荚初期饲用油菜茎秆本征参数，茎秆平均直径为20.4mm，密度为809kg/m3，茎秆弹性模量、剪切模量和泊松比平均值分别为115.73MPa、47.04MPa和0.23；以休止角为评价指标，应用Hertz-Mindlin基本模型和圆筒提升堆积法开展了饲料油菜茎秆颗粒堆积的虚拟二水平因子试验，结果表明饲料油菜茎秆与钢之间的碰撞恢复系数和滚动摩擦因数以及茎秆之间的碰撞恢复系数对休止角的影响较小，其值分别为0.60、0.10和0.60；通过最陡爬坡试验和响应面分析，确定了饲料油菜茎秆颗粒间静摩擦因数、滚动摩擦因数和饲料油菜茎秆-钢静摩擦因数的取值范围，建立了颗粒休止角的回归模型，以实测休止角与仿真试验休止角之间相对误差最小进行响应面分析和优化求解，确定其参数值分别为0.36、0.03和0.23。在接触参数最优组合条件下，根据回归模型计算得出的休止角理论值与实测值误差为2.15%，仿真试验得出休止角模拟值与实测值误差为1.83%，表明标定方法正确，标定参数准确。研究可为饲料油菜机械化收获过程的离散元仿真分析提供基本参数。 相似文献
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寒地包衣玉米种子压缩特性试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以寒地包衣玉米种子龙丹47为研究对象,对其物料特性进行了测量,得到三轴尺寸长9.287mm、宽7.64 mm、厚5.9 8 mm,休止角3 2.2 0°,自流角2 5.4 0°,千粒质量3 6 9.5 g。利用CTM2 0 5 0微机控制电子万能材料试验机,得到龙丹47玉米种子在平放、立放、侧放条件下的压缩特性曲线,经拟合曲线符合PEAL-READ模型,并获得了最大压缩载荷(平放379.5N、立放124.3N、侧放161.926N)、弹性模量(平放161.528 MPa、立放45.66MPa、侧放1 0 2.8 9 3 MPa)和抗压强度(平放1 0.8 4 4 MPa,立放3.5 5 2 MPa、侧放4.6 2 6 MPa)。结果显示:籽粒平放时的压缩载荷明显高于侧放和立放时的载荷,且平放压缩载荷是立放压缩载荷的2.6倍,是侧放压缩载荷的2.7倍;而侧放与立放的压缩载荷差异不大,表明籽粒在侧放和立放时更易受压缩外力的影响。 相似文献
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麻山药根茎力学特性测试研究 总被引：1，自引：0，他引：1
利用上海衡翼精密仪器有限公司生产的微机电子万能力学试验机,对新鲜麻山药的根茎进行拉伸、压缩和弯曲试验,结果如下:麻山药中"紫药"根茎的抗拉强度平均值为0.647MPa,标准差为0.110MPa;抗压强度平均值为0.226MPa,标准差为0.050MPa;抗弯强度平均值为3.667MPa,标准差为0.944MPa。试验表明:麻山药根茎最易受压缩破碎,抗拉性比较差,抵抗弯曲破坏变形能力较强;机械化收获时,应尽量减少机械作用对根茎的压力作用和拉伸,以减少麻山药根茎的破碎率。本研究为麻山药收获机械的振动松土机构的结构参数和运动参数优化设计提供了理论依据。 相似文献
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为寻找甘薯收获机薯土分离机构的最佳设计及运动参数,基于对4GS-1500型链杆式升运器薯土分离机构损伤机理的研究及薯土混合物料和链杆式升运器的运动特点,将薯土混合物视为颗粒流,利用离散单元软件EDEM(Engineering Discrete Element Method)进行仿真分析,从其损伤机理出发,以甘薯与机具碰撞所受法向力、碰撞次数及工作效率作为指标,分析甘薯在不同条件下的损伤程度的变化。仿真结果表明:链杆线速度与工作效率及甘薯损伤率不成线性关系,线速度为2.1m/s时工作效率较高,且损伤程度较低;杆直径为16mm、链杆间距为75mm时,甘薯碰撞受力较小,薯土分离效果良好;添加对链杆升运器倾斜角度的多水平仿真分析,并得到倾角在24°时伤薯状况较好。仿真模拟结果与试验结果基本吻合,表明了利用EDEM对薯土分离机构进行数值模拟的正确性和可行性,并为今后甘薯收获机械的发展提供一种有效的模拟手段。 相似文献
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《农机化研究》2021,(8)
为了给棉花打顶机械设计提供参数,利用复合材料力学知识建立了打顶时期棉秆的力学模型,获得其力学参数,并按不同方向进行了压缩和弯曲力学试验。采用HY-0580微型机电子万能力学试验机进行了不同组分的试验,所有机械弹性参数应用复合材料理论分析计算,确定了打顶时期顶部棉秆轴向压缩弹性模量:E_Z=11.25MPa,径向压缩弹性模量E_X=E_Y=3.81MPa,异性面弯剪模量G_(XZ)=G_(YZ)=0.605MPa,同性面弯剪模量G_(XY)=4.32MPa。利用三维实体建模软件建立切割棉秆模型,导入有限元分析软件ANSYS中进行显示动力学分析,采用Box-Behnken模型试验法对影响切割功耗因素进行优化试验研究,建立了切割功耗与刀片刃角、刀片转速与前进速度的二次回归模型。对模型响应曲面分析寻优,得到最佳结构及作业参数,即在刀片刃角31°、转速3394.6r/min、前进速度1.8km/h时,切割功耗为1.6kW。 相似文献