油菜籽堆压缩密度与体变模量的实验研究

使用LHT-1型粮食回弹模量仪测定不同含水率、不同围压下的油菜籽堆的压缩密度与体变模量。实验结果表明:不同含水率油菜籽堆的压缩密度随着围压(0~140.0 k Pa)的增大而增大,并且趋向于各自的最大值,这些最大值随着含水率的增大而增大;依据实验测得的数据,建立了以含水率与围压作为自变量,压缩密度作为函数的预测模型,油菜籽堆压缩密度实验数值与模型预测数值之间拟合度较高,平均误差为0.61%。油菜籽堆的体变模量随着围压(0~140.0 k Pa)的增大而增大,随着含水率(7.11%~13.52%)的增大而减小。建立了以含水率与围压作为自变量,体变模量作为函数的预测模型,模型预测的体变模量与实验测定值误差较小,平均误差为4.38%。     

小麦堆修正剑桥模型的参数研究

通过TSZ-6A应变控制式三轴仪对小麦堆(宁麦13号)进行三轴压缩试验,测定并计算出小麦堆修正剑桥模型的参数:临界状态应力比M、对数硬化模量λ、等向膨胀指数κ和弹性模量E。试验结果表明:小麦堆含水率为10.20%,12.46%,14.05%w.b.时,临界状态应力比M分别为0.924 9,1.013 1,0.978 5;对数硬化模量λ分别为0.067 7,0.061 3,0.073 3;等向膨胀指数κ分别为0.025 4,0.027 0,0.026 3。含水率对M、λ和κ无显著性影响,对试验数据进行分析,推导出弹性模量E与广义剪切力q和平均主应力p的关系式。     

大豆堆体变模量的测定与分析

使用TSZ-6A型应变控制式三轴仪对不同围压(20～240kPa)、不同含水率(12.1％,14.0％,15.7％,17.1％w.b)的黑龙江省春大豆堆的体变模量进行了测定,并分析了围压与含水率对大豆堆体变模量的影响.试验结果表明:对含水率为12.1％～17.1％w.b、围压为20～240kPa的大豆堆,其体变模量范围为223.7～813.0kPa.相同含水率的大豆堆的体变模量随着围压(20～240kPa)的增大而增大;同一围压下,大豆堆体变模量随着含水率(12.1％～17.1％w.b)的增大而减小.     

筒仓中油菜籽堆高安全域的研究

建立筒仓中油菜籽分层压缩平衡微分方程，实验测定微分方程中的参数，得到筒仓内不同深度油菜籽堆应力分布；建立筒仓中油菜籽籽粒堆放模型，给出筒仓内不同深度油菜籽的应力与籽粒压力的关系；设定油菜籽籽粒产生0.5 %的塑性应变为籽粒损伤阈值，结合筒仓内不同深度油菜籽堆应力分布以及籽粒受力与应变，给出油菜籽的堆高安全域。数值计算结果表明：油菜籽含水率为7.11%～13.52% w.b.时，半径为10 m的筒仓内油菜籽堆高安全域为22.00～45.59 m，半径为15 m的筒仓内油菜籽堆高安全域为19.78～35.97 m，半径为20 m的筒仓内油菜籽堆高安全域为18.87～32.76 m；筒仓内油菜籽的堆高安全域随着含水率的增大而减小，随着筒仓半径的增大而减小。     

储藏期与储藏压力对稻谷籽粒压缩特性的影响研究

利用质构仪压缩稻谷籽粒的短轴来测定稻谷籽粒的压缩特性。测定的稻谷储藏在不同的时间与压力下。实验结果表明:当储藏时间为60 d且储藏压力由0 kPa增加到300 kPa,稻谷籽粒的破坏力由81.6 N减小到73.8 N,破坏能由8.10 mJ减小到6.27 mJ,破坏应变由0.139减小到0.117,表观接触弹性模量由171.3 MPa减小到57.7 MPa,最大接触应力由40.8 MPa减小到19.1 MPa。当稻谷储藏压力为77、100、139、200 kPa且储藏时间由0～60 d,稻谷籽粒的破坏力由81.6 N分别减小到79.6、79.1、78.2、77.0 N;破坏能由8.10 mJ分别减小到7.55、7.35、7.08、6.85 mJ;破坏应变由0.139分别减小到0.131、0.128、0.126、0.121;表观接触弹性模量由171.3 MPa分别减小到136.0、121.8、110.6、83.3 MPa;最大接触应力由41.2 MPa分别减小到35.0、32.5、30.3、15.0 MPa。结果表明储藏压力与储藏时间对稻谷籽粒的压缩特性有重要的影响。     

振动破碎粉末食品拱的研究

本文研究了在竖向振动条件下带有漏斗的容器中粉末食品的动力学特性.容器中粉末食品被分为n层,设想每两相邻层被一个弹簧和一个阻尼器联接,容器的底部受竖向振动,粘性的粉末系统被简化成振子-弹簧-阻尼器系统.选各粉末层的位移为广义坐标,建立了系统的动力学方程,给出了模型参数的确定方法,推导出在竖向振动条件下的破拱判据,给出了模型计算的数值结果,数值结果与Ge Tong等的实验数据一致.结果表明：系统具有一个共振频率,容器的底部以这个频率竖向振动时,各粉末层的加速度达到各自的最大值;当容器的底部以共振频率竖向振动时,各粉末层的加速度是不相同的,当拱所在的那一粉末层有最大的振动加速度时,拱最可能被破碎.     

压缩速度与压缩方位对大豆籽粒压缩特性的影响研究

按照美国农业与生物工程师协会ASAE S368.4DEC2000(R2006)标准,使用Brookfield质构仪测定了黑龙江大豆籽粒(2011年产)的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏力能、破坏时的变形量。试验选定压缩速度为:0.02、0.1、0.5、1.0 mm/s,选定压缩方位为长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)。由质构仪软件,得到了加载载荷与对应变形量的关系曲线,运用spass软件对数据进行分析处理,得到大豆的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏能、破坏时的变形量。试验结果表明:随着压缩速度的增加,大豆籽粒沿长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)压缩的最大破坏力增大,最大破坏能增加,压缩变形量增大,表观弹性模量减小。     

筒仓中稻谷的空隙率分布研究

采用LHT-1粮食回弹模量仪测定稻谷(南粳5055)堆的表层密度及压缩密度,建立筒仓中稻谷堆的密度、应力与粮层深度关系的微分方程组,用数值方法计算筒仓中稻谷密度与粮层深度关系。采用粮食孔隙率测量仪测定表层稻谷(无压缩)孔隙率,由表层孔隙率,表层密度及筒仓深处的密度计算出筒仓中稻谷孔隙率与粮层深度关系。计算结果表明:在直径20米的筒仓中,在30米的筒体部分,南粳5055空隙率变化范围为61.00%~56.32%,在10 m的锥斗中,空隙率变化范围为56.32%~59.77%;在带锥斗筒仓的筒体部分,稻谷堆孔隙率随着粮层深度的增加而减小;到锥斗部分,稻谷堆孔隙率随着粮层深度的增加而逐渐增大。在不同直径的筒仓的筒体部分,在同一深度,稻谷堆孔隙率随着筒仓直径的增大而减小。     

带锥斗筒仓中稻谷的密度与应力分布模型

采用LHT-1粮食回弹模量仪测定稻谷堆的压缩密度,建立带锥斗筒仓中稻谷堆的密度、应力与粮层深度关系的微分方程组,用数值方法计算带锥斗筒仓中稻谷密度、应力与粮层深度关系,由积分法计算出筒仓中稻谷的储藏总质量。试验结果表明,淮稻5号(含水率为10.38%~18.30%w.b.)的密度随竖直应力(0.495~245.892 kPa)增大而增大(582.772~696.593 kg/m~3)。模型计算结果表明,在带锥斗筒仓的筒体部分,稻谷堆密度随着粮层深度的增加而增大;到锥斗部分,稻谷堆密度随着粮层深度的增加而逐渐减小。在带锥斗筒仓的筒体部分,稻谷堆的竖直应力随着粮层深度的增加而增大;在锥斗部分,稻谷堆的竖直应力则随着粮层深度的增加而减小。在带锥斗筒仓中的筒体部分,稻谷堆的侧向应力随着粮层深度的增大而增大;在筒体与锥斗结合处,稻谷堆的侧向应力突然增加;到了锥斗部分,稻谷堆的侧向应力随着粮层深度的增大先稍增大再逐渐减小。     

经直溜槽与螺旋溜槽装入筒仓的玉米减损效果的实验研究

让不同含水率(11.64、13.54、15.43、16.43 %w.b.)的玉米从粮仓仓顶出发,经直溜槽与螺旋溜槽流入筒仓,下落与仓底碰撞;又让其从粮仓仓顶自由下落,与仓底碰撞。测定两种方式下落碰撞的玉米籽粒破碎率,使用质构仪对两种碰撞后的玉米籽粒及未碰撞的玉米籽粒进行静态压缩试验,测定它们的破坏力(抵抗破坏的力)、破坏能(抵抗破坏的能)。实验结果表明：玉米的含水率越大,经过碰撞后破碎率越小;不同含水率的玉米,经过溜槽下落碰撞的平均破碎率是3.84%, 自然下落碰撞的平均破碎率是7.65%, 经过溜槽下落后碰撞的玉米籽粒破碎率明显小于自由下落碰撞的玉米籽粒破碎率;经过溜槽下落碰撞的玉米籽粒的破坏力和破坏能比自由下落碰撞的玉米籽粒的破坏力和破坏能大;实验结果表明溜槽起到了缓冲碰撞的作用,减损效果明显。