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文档介绍:该【豌豆子粒的力学性能试验分析 】是由【卢卡斯666】上传分享,文档一共【5】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【豌豆子粒的力学性能试验分析 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。豌豆子粒的力学性能试验分析摘要:利用材料力学万能试验机进行了豌豆(PisumsativumL.)压缩、剪切力学性能试验,并采用针尖压入法对豌豆子粒进行硬度试验分析。结果表明,破碎负载、弹性模量、剪切力、剪切强度随着含水率的增加均有明显下降;在相同含水率下,破碎负载、弹性模量、剪切力、剪切强度在平放时最大,侧放时次之,立放时最小;硬度与含水率呈显着性负相关,而与压痕深度相关性不明显。关键词 :豌豆(PisumsativumL.)子粒;力学性能;硬度中图分类号:S529文献标识码:A文章编号:0439-8114(2015)02-0461-04DOI:-(PisumsativumL.)又名毕豆,具有和中下气、利小便、解疮毒等功效[1],豌豆可制成糕点、豆馅、粉丝、粉皮、凉粉、淀粉等。豌豆子粒在收获、运输、干燥、贮藏过程中,易受到相关机具工作部件的碰撞、摩擦与挤压,造成豌豆子粒的损伤、破碎,从而影响豌豆的品质、利用率、经济价值和种子发芽率。而在豌豆子粒粉碎加工过程中,一般需要用机械的方法将豌豆子粒破碎、脱皮和脱胚,因此,对豌豆的力学特性进行研究具有重要的意义。国内外学者对小麦(TriticumaestivumLinn.)、莲子(Semennelumbinis)、玉米(Zeamays)、花生(ArachishypogaeaLinn.)、杏核(Armeniaca)、大豆(Glycinemax)等农作物的力学特性进行了大量的研究[2-12],但未见对豌豆子粒进行挤压、剪切、硬度的力学特性研究的报道。本研究选择豌豆作为试验材料,通过豌豆在不同含水率下对其进行挤压、剪切、硬度试验,分析了其力学特性,为豌豆收获、储运及加工相关环节农产品作业机械的设计、加工工艺提供理论依据。,由甘肃省农业科学院提供。豌豆子粒饱满、无损伤、无虫害。浅绿色,圆形,颗粒直径大概6mm,子粒千粒重234g,%、%、%、%的豌豆子粒为研究对象。试验仪器为深圳SANS公司制造的CMT2502型微机控制电子万能试验机。试验过程中可实时动态显示挤压力、位移、变形、加载速度及试验曲线,具有曲线高级分析功能,能自动计算弹性模量、屈服强度、破碎负载、最大变形等参数,最大试验力为500N,,。、侧放、立放3种不同放置方式(图1)。试验所采用的加载压头为平板压头,加载速率为3mm/min,同一试验重复20次。、侧放、立放3种不同放置方式进行剪切试验(图2)。试验所采用的刀具为上海吉列公司制造的飞鹰牌单面保安刀片,加载速率为3mm/min,同一试验重复20次,分别测得剪切时豌豆的极限剪切力和剪切强度,并取其平均值。,露出相应的待测部位,形成待测面。将豌豆子粒的另一侧也磨平,形成底座面。打磨时,豌豆子粒的待测面和底面都不要与豌豆两瓣子叶之间的结合面垂直,以避免针尖扎到结合缝上,造成误差。,长度为80mm,°的大号钢针,垂直夹持到试验机活动横梁端,并将钢针上端顶死,以确保钢针受压时,不产生纵向位移。将制作好的试样稳稳地放在试验机压缩平台上,将针尖对准待测面,进行压入试验。,加载速度定为3mm/min,试样标距L0为100mm,试样直径D0为10mm。)豌豆子粒压缩性能试验结果见表1,不同含水率和放置方式下的豌豆破碎负载及其变化规律如图3所示。在选取试验因素水平范围内,同一受力方向下的破碎负载随含水率提高而减小,%时破碎负载最小,%时破碎负载最大。在同一含水率下,平放时破碎负载最大,侧放时次之,立放时最小。通过Matlab软件分别拟合出平放、侧放和立放时豌豆含水率和破碎负载之间的函数关系式表示为:FP=--=(1)FC=--=(2)FL=--=(3)由式(1)至式(3)可知,豌豆含水率和破碎负载之间关系近似为二次函数,在3种不同放置方式下,含水率与破碎负载的关系曲线近似为开口向下的抛物线。其中,平压时决定系数R2=;侧压时决定系数R2=;立压时决定系数R2=,关系函数拟合良好。2)豌豆弹性模量是衡量产生弹性形变的难易程度,弹性模量越大表明其在一定压力作用下发生的弹性变形越小。本试验应用的CMT2502型微机控制电子万能试验机具有自动测量并记录弹性模量的功能,可以测得豌豆在任意压力和形变量下的弹性模量,计算弹性模量计算平均值(表1)。豌豆子粒在不同含水率和不同放置方式下的弹性模量变化规律如图4所示。3种不同放置方式下的豌豆弹性模量均随含水率的增大而逐渐降低。在相同含水率下,平放时弹性模量最大,侧放次之,立放最小。由Matlab软件分别拟合出平放、侧放和立放时豌豆含水率和弹性模量之间的关系式表示为:EP=-=(4)EC=-=(5)EL=-=(6)由式(4)至式(6)可知,豌豆含水率和弹性模量之间关系近似为递减的一次函数,3种不同放置方式下,含水率与弹性模量的关系曲线近似为直线。其中,平放时决定系数r2=;侧放时决定系数r2=;立放时决定系数r2=,关系函数拟合良好。)豌豆子粒剪切试验结果见表2,不同含水率和放置方式下的豌豆剪切力及其变化规律如图5所示。在相同的放置方式下,豌豆的剪切力随含水率增加而降低,%时剪切力最小,%时剪切力最大。在同一含水率下,平放时豌豆的剪切力最大,侧放次之,立放最小。通过Matlab软件分别拟合出平放、侧放和立放时豌豆含水率和剪切力之间的函数关系式表示为:FP=--=(7)FC=--=(8)FL=--=(9)由式(7)至式(9)可知,豌豆含水率和破碎负载之间关系近似为二次函数,3种不同放置方式下,含水率与剪切力的关系曲线近似为开口向下的抛物线。其中,平压时决定系数R2=;侧压时决定系数R2=;立压时决定系数R2=,关系函数拟合良好。2)本试验使用的CMT2502型微机控制电子万能试验机具有自动测量并记录剪切强度的功能,可以测得豌豆在剪切时的剪切强度,计算剪切强度平均值(表2)。豌豆子粒在不同含水率和不同放置方式下的剪切强度变化规律如图6所示。3种不同放置方式下的豌豆剪切强度均随含水率的增大而逐渐降低。在相同含水率下,平放时剪切强度最大,侧放次之,立放最小。由Matlab软件分别拟合出平放、侧放和立放时豌豆含水率和剪切强度之间的关系式表示为:σP=--=(10)σC=--=(11)σL=--=(12)由式(10)至(12)可知,豌豆的含水率和剪切强度之间关系近似为二次函数,在3种不同放置方式下,含水率与剪切强度的关系曲线近似为开口向下的抛物线。其中,平压时决定系数R2=;侧压时决定系数R2=;立压时决定系数R2=,关系函数拟合良好。)豌豆子粒不同含水率的硬度。对4组不同含水率的豌豆子粒,每组选取20粒,对其进行针尖压痕试验,,%、%、%、%、、、。图7是4种不同含水率豌豆的载荷—压痕曲线。2)豌豆子粒不同压痕深度的硬度。°的钢针,、、、、,对4种不同含水率的豌豆子粒进行硬度测定,每个深度重复20次,取其豌豆硬度平均值(表3)。,选取含水率、压痕深度作为方差来源进行相关方差分析,结果如表4所示。由表4可以看出,含水率对其硬度的作用均为显着,压痕深度对豌豆子粒硬度特性的作用不显着。采用SPSS软件图形分析相关性得出,,呈显着性负相关,。豌豆子粒的含水率越大,豌豆子粒的硬度越小(图8)。综上所述,,说明豌豆子粒的硬度与压痕深度呈正相关,但相关不显着。3小结与讨论1)%~%豌豆进行力学特性试验,探明了不同含水率下豌豆子粒挤压力学特性、剪切力学特性以及硬度的变化规律,建立了豌豆子粒的破碎负载、弹性模量、剪切力、剪切强度、硬度与含水率之间的函数关系。2)在平放、侧放及立放3种不同放置方式下挤压时,随着含水率的增加,豌豆子粒的破碎负载和弹性模量均有明显的下降,而最大屈服变形量却升高。在同一含水率下,平放挤压时破碎负载和弹性模量最大,侧放挤压时次之,立放挤压时最小。3)在平放、侧放及立放3种不同放置方式下剪切时,随着含水率的增加,豌豆子粒的剪切力和剪切强度均有明显的下降,而最大屈服变形量却升高。在同一含水率下,平放挤压时剪切力和剪切强度最大,侧放挤压时次之,立放挤压时最小。4)利用压痕加载曲线的斜率,通过虚拟弹性模量的方法,可以测定豌豆子粒的硬度。通过试验结果与方差分析可以得到,豌豆子粒的硬度与含水率呈显着负相关,豌豆子粒的含水率越低,豌豆子粒硬度越大;豌豆子粒的硬度与压痕深度呈正相关,但相关不显着。参考文献:[1]曹伟,陈锦屏,李红民,[J].西北大学学报,2000,30(3):244-246.[2]胡婷,焦群英,付志一,[J].应用力学报,2007,24(1):279-283.[3]程玉来,[J].农业工程学报,2009,25(6):314-316.[4]袁月明,[J].吉林农业大学学报,1996,18(4):75-78.[5]张锋伟,赵武云,郭维俊,[J].中国农机化,2010(3):75-78.[6]李心平,马福丽,[J].农业工程学报,2009,25(1):113-116.[7]陈燕,蔡伟亮,邹湘军,[J].农业工程学报,2011,27(8):360-364.[8]王新忠,[J].农业机械学报,2008,39(8):84-88.[9]张黎骅,秦文,马荣朝,[J].食品科学,2010,31(17):143-147.[10]高连兴,焦维鹏,杨德旭,[J].农业工程学报,2012,28(15):40-44.[11]张黎骅,张文,秦文,[J].食品科学,2010,3(13):52-55.[12]张锋伟,赵春花,郭维俊,[J].农业机械学报,2010,41(4):128-133.