基于原位观测的糙米籽粒力学特性研究

采用原位观测结合质构仪手段,研究稻谷加工过程中糙米籽粒受挤压力时的力学-结构特性,分析了压距等因素下糙米籽粒的挤压作用过程。结果表明：糙米所受的挤压力随压距的增大而增大,在外力冲击下,籽粒内部产生抗压应力,随之产生裂纹。粳米籽粒存在脆性,先产生裂纹,在挤压力增大之后,裂纹扩展,最后籽粒断裂;籼米和连糯籽粒脆性更明显,在产生裂纹后,短时间裂纹扩展,籽粒迅速断裂;速率对粳米所受挤压峰值力无明显影响;粳米所受的挤压峰值力随籽粒含水率的上升而减小,随温度的上升而减小,裂纹数量随浸泡时间的上升而增加,籽粒破坏程度随温度的上升而增大;3种米型在相同压距和压缩速度下的受挤压峰值力为：籼米>粳米>连糯。     

糙米力学特性与加工品质的相关性研究

为了研究糙米机械破碎力学特性与加工品质的关系,采用物性测试仪对糙米的锥刺、三点弯曲、剪切破碎力力学特性进行测试与分析,并分别分析了粳糙米和籼糙米的力学特性与其加工品质的关系。结果表明,粳糙米的整精米率与锥刺力、剪切力呈极显著正相关,相关系数分别为0．866、0．672,与三点弯曲力呈显著正相关,相关系数为0．598;碎米率与锥刺力和剪切力呈极显著负相关,相关系数分别为－0．800和－0．610;与三点弯曲力呈显著负相关,相关系数为－0．532。籼糙米的整精米率与三点弯曲力呈极显著正相关,相关系数为0．963,与锥刺力、剪切力呈显著正相关,相关系数分别为0．535和0．487;碎米率与三点弯曲力呈极显著负相关,相关系数为－0．931;与锥刺力、剪切力呈显著负相关,相关系数分别为－0．550和－0．540。粳糙米与籼糙米的出米率均与其力学指标呈正相关,但相关性不显著。     

粒型和含水率对籼糙米力学特性的影响

大米加工过程中会产生破碎籽粒,降低整精米率和影响大米食用品质。研究3种籼糙米的力学特性影响因素(含水率、糙米粒型)与籼糙米碾白品质之间的关系,结果表明,籼糙米含水量增加会逐渐降低压缩力、剪切力、三点弯曲力的破碎力值,含水率从12.88%增加到16.46%时,压缩破碎力值、剪切破碎力值和三点弯曲破碎力值分别降低了22.17、6.92 N和2.38 N。沙软粘、美香粘和天龙一号的厚度平均值为1.59、1.67 mm和1.65 mm,三点弯曲破碎力平均值分别为17.20、18.28 N和20.18 N。沙软粘糙米有31%的籽粒厚度为1.60 mm,美香粘糙米有30%的籽粒厚度为1.70 mm,天龙一号种糙米有46%的籽粒厚度为1.65 mm。达到加工精度即碾减率为10%时,沙软粘、美香粘和天龙一号的碎米率分别为18.50%、16.30%和16.60%。因此厚度均匀性高的糙米碾白产生的碎米少。     

基于Abaqus的冲击载荷下材料起裂韧度确定方法

本文发展一种基于Abaqus软件同时考虑冲击荷载和裂纹发展的动态应力强度因子求解方法。三点弯曲梁模型用来演示冲击荷载作用下其裂纹发展时,动态应力强度因子的求解方法,并与文献结果进行对比。然后,分别求解裂纹不变载荷快速变化下的动应力强度因子,以及在载荷不变裂纹快速扩展情况下的动应力强度因子,通过对比研究发现本文方法可以有效的模拟构件在冲击载荷下的断裂破坏过程。     

转向架轴箱弹簧断裂失效分析

为分析某车转向架轴箱弹簧服役过程中出现的断裂失效,应用扫描电子显微镜、光学显微镜、直读光谱分析仪等,对断裂件的组织形貌进行宏观和微观检查,并对硬度、化学成分等进行分析。结果表明:由于弹簧表面严重脱碳,局部存在挤压和磨损,以及有不连续的表面缺陷,产生疲劳裂纹,造成了局部应力集中;在交变载荷作用下局部应力集中处成为疲劳源,产生疲劳裂纹并不断扩展直至最终失稳疲劳断裂。     

三维六向编织SiCf/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制

为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_f/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复合材料纵向和横向进行拉伸、弯曲性能测试,并阐明其损伤机制。结果表明:复合材料呈现明显的各向异性特性,纵向拉伸强度和弯曲强度分别是横向的10.37、5.06倍;复合材料不同方向受力的损伤模式不同,拉伸载荷下纵向试样裂纹沿着六向纱呈Z字形扩展,而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,最终导致拉伸破坏;弯曲载荷下裂纹沿着厚度方向扩展,并最终导致纵向及横向试样的韧性断裂,且纵向韧性优于横向。     

葵花籽仁力学特性的有限元分析

为减少葵花籽仁在收获、储运过程中的机械损伤,并为相关机械的设计提供理论依据,根据测量得到的几何尺寸与试验得到的力学参数,建立了葵花籽仁的物理模型及有限元计算模型。通过有限元分析的方法,分析了葵花籽仁在不同载荷和作用方式下的破坏形式以及变形与应力的分布规律,并将有限元仿真结果与试验结果进行对比,验证了模型的可行性。结果表明:葵花籽仁的抗挤压能力具有各向异性,其沿X、Y、Z3个方向的弹性模量分别为E_X=64.01 MPa,E_Y=23.63 MPa,E_Z=101.8 MPa。相同压力下,葵花籽仁受到水平方向挤压时破碎的可能性最大,而竖直方向破碎的可能性最小;加载方向的不同使得籽粒的破坏形式不同,竖直方向加载时易产生局部裂纹破裂,而水平和垂直两向加载时籽粒会沿子叶夹缝开裂,其中垂直向加载时有失稳的可能。     

绿豆挤压力学特性的实验研究

为降低绿豆种子在收获、贮藏、运输过程中所产生的机械损伤,掌握绿豆籽粒的挤压粉碎加工机理,通过选取含水率为9.3％～12.8％的绿豆籽粒,在不同加载速度下对不同放置方式的绿豆籽粒在材料力学实验机上进行静态挤压实验.实验结果表明,绿豆籽粒的弹性模量为153.4～247.7MPa,屈服强度为0.23～0.98MPa,破碎负载为42.62～81.72N,最大应变为0.25％～0.61％;绿豆籽粒随着含水率的增加,其弹性模量、屈服强度、破碎负载均有明显下降但最大挤压变形量却升高;在同一含水率下,立放与侧放挤压时绿豆的屈服强度、破碎负载较大,平放挤压时较小;对于弹性模量变化而言,立放与平放挤压时较大,侧放时较小;在实验参数选取范围内加载速率对绿豆籽粒抗挤压能力影响不显著,绿豆籽粒在3种不同放置方式下,受压面生成挤压裂纹的形状、部位及规律不同.     

电动门窗升降器用钢丝绳疲劳断丝分析

电动门窗升降器用钢丝绳在使用过程中过早发生断丝。采用扫描电镜、能谱仪对断裂钢丝进行失效分析,并进行疲劳模拟试验。研究表明:钢丝绳在电动升降器上整体发生断裂属于宏观高应力低周弯曲疲劳断裂,弯曲的结构来自于结构组成件上的局部弯曲,弯曲载荷相对于拉伸载荷在应力分布上具有极大不均匀性,会大幅度提高局部的工作应力,引发相关的疲劳开裂。给出预防措施:(1)在安装过程中,避免电动升降器钢丝绳承受弯曲载荷、各股受力不均匀;(2)钢丝绳在铆接头时避免产生严重的弯曲变形或铆接头内孔端头和滑板卡槽处变形;(3)钢丝绳和电动门窗升降器组成件在生产运输过程中避免碰撞、挤压、磨损。     

有机玻璃表面裂纹疲劳扩展仿真研究

针对有机玻璃构件在服役过程中常因交变载荷而导致表面裂纹的产生和疲劳扩展,进而引起断裂的行为,课题组通过仿真研究来预测有机玻璃的表面裂纹疲劳扩展寿命.采用7点递增多项式法拟合疲劳裂纹扩展速率得到材料参数;基于裂纹尖端应力场分析软件,将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上;采用表面裂纹疲劳扩展试验用于验证...     

Experimental study on the bending fatigue behaviors of 3D five directional braided T-shaped composites

The static three-point bending properties and cyclic bending fatigue performances of three-dimensional five-directional braided T-beam composite (3D5DBTC) have been investigated at room temperature. The fatigue life of 3D5DBTC under different stress levels was analyzed based on the obtained S–N curves. The load–displacement hysteresis loops curves and stiffness degradation curves were recorded to reveal the relationship between stiffness degradation and damage evolution. It is shown that there were three distinct stages corresponding respectively to matrix cracks, interface debonding, and fiber breaking in the whole fatigue loading. In addition, to understand the ultimate fracture failure mechanism of 3D5DBTC under the different fatigue loading conditions, the damage morphologies of 3D5DBTC after fatigue testing were observed by macrographs and SEM micrographs. The matrix crack and the resin–yarns interface debonding occurred on the flange while fiber breakages occurred in the web. Meanwhile, macrographs and SEM images confirm that fiber breaking is the dominant damage under the high stress level, while matrix cracking and interfacial debonding are the main failure modes at low stress level.     

紫糙米粉挤压工艺优化及其理化性质分析

以紫糙米粉为原料,通过响应面分析法优选紫糙米粉的挤压工艺,利用黏度测定仪（RVA）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征挤压前后紫糙米粉的糊化特性、结晶特性及微观结构的变化。结果表明:挤压温度147 ℃,水分含量18%,螺杆转速27 Hz,进料速率18 Hz,测得样品的WSI为11.32%、糊化度为93.15%、花色苷含量为97.38 mg/100 g,综合评分为92.43。与原料粉相比,该条件下制备的挤压膨化紫糙米粉,峰值黏度、低谷黏度、衰减值、最终黏度、回生值均显著降低（P<0.05）。挤压膨化后紫糙米粉的淀粉晶体结构由A型转变为V型,结晶度下降;紫糙米粉表面变得光滑,呈现出较多的孔洞结构。表明挤压膨化技术能显著改善紫糙米粉的糊化性质与水化特性,为紫糙米即食代餐粉产品开发提供理论与技术参数依据。     

挤压膨化对紫糙米粉营养品质及理化性质的影响

以紫糙米为原料,采用双螺杆挤压膨化技术制备紫糙米挤压粉,分析其挤压前后营养成分、水合性质、糊化特性、热特性以及流变特性等理化性质的变化。结果表明:与原料粉相比,经挤压处理的紫糙米粉总淀粉、支链淀粉、脂肪含量分别下降了12.45%、16.03%、67.45%;蛋白质、总氨基酸、钙和锌含量变化不显著（P>0.05）;总酚、总黄酮、总花色苷含量分别减少了23.70%、28.34%和29.16%,抗氧化性活性减弱。水溶性指数与吸水性指数分别提高了2.80和1.07倍,颜色加深。同一剪切速率下,挤压粉具有更低的剪切应力,更易搅拌。RVA及DSC结果显示,紫糙米挤压粉的峰值黏度、低谷黏度、衰减值、最终黏度、回生值分别下降了3528.50、2038.83、1489.00、3975.33、1937.00 cP,糊化度为93.15%,糊化焓由5.23 J/g下降至0.74 J/g,表明大部分的淀粉已糊化。据此说明,紫糙米挤压粉营养价值保留仍处于较高水平,水合能力显著提升,食用口感佳,具有较好的应用价值。     

橡胶果破壳力学特性试验与分析

为研究橡胶果在不同条件下静态压缩破壳力的变化规律,对橡胶果分别进行X、Y、Z 3个加载方向的剪切力、锥刺力、挤压力的静态压缩试验;运用有限元法建立橡胶果的力学模型,研究橡胶果在压缩载荷作用下应力应变情况及损伤规律。试验结果表明:橡胶果在剪切力、锥刺力、挤压力下的破壳力大小关系为F_(挤压力)F_(剪切力)F_(锥刺力);橡胶果较佳的加载方向为Y方向;试验中Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类橡胶果的挤压破壳力分别为0.548 0,0.564 5,0.715 1 kN,破壳力随着橡胶果尺寸的增加而增加;有限元分析出最佳加载方向为Y方向,与试验结果一致。     

发芽糙米的富硒及其微波干燥与挤压膨化工艺优化

以普通粳稻为原料,探讨了发芽糙米的富硒效果和微波干燥、挤压膨化对富硒发芽糙米营养品质的影响。结果发现,硒质量浓度为10 mg/L时,可以获得较高质量的富硒发芽糙米,此条件下糙米的发芽率为97.9%,有机硒含量为977.6 μg/kg（质量分数98.5%）,γ-氨基丁酸含量为445.9 mg/kg;40 ℃的低温微波干燥有利于保持发芽糙米的硒和γ-氨基丁酸含量;挤压膨化产品中有机硒和γ-氨基丁酸的含量与原糙米相比,分别提高到其29 倍和5 倍。研究认为,亚硒酸钠可以作为富硒试剂实现发芽糙米的有效富硒,富硒发芽糙米可以用于开发相关的营养膨化食品。     

稻米三点弯曲力学特性与蒸煮食用品质的关联性探讨

为探究稻米三点弯曲力学特性与其食用品质的关系,采用物性测试仪对9种大米样品的三点弯曲破碎力学特性进行测试,测定其蒸煮特性、质构特性和品尝评分值,并分析它们之间的相关性。结果表明:大米的破碎力与其吸水率和膨胀体积呈极显著负相关(r=-0.781、-0.829);与硬度呈极显著负相关(r=-0.836),与弹性呈极显著正相关(r=0.744);与品尝评分值呈显著正相关(r=0.709)。破碎变形与膨胀体积呈极显著负相关(r=-0.832);与硬度呈显著负相关(r=0.686);与品尝评分值呈正相关,但相关性不显著。破碎强度与膨胀体积呈显著正相关(r=0.747);与硬度、弹性、咀嚼性、品尝评分值的相关性不显著。破碎能与膨胀体积呈极显著负相关(r=-0.765);与硬度呈显著负相关(r=-0.659),与弹性呈显著正相关(r=0.681);与品尝评分值呈正相关,但相关性不显著。稻米的三点弯曲破碎力越大,其蒸煮食用品质越好。     

挤压对灵武长枣应力应变影响的有限元分析

为了分析灵武长枣在采摘过程中内部应力应变对挤压的响应规律,为采摘机器人的设计提供理论依据,本文利用万能力学试验机在15、20、25、30、35 mm/min五种不同挤压速率下对灵武长枣整果进行了横向和纵向压缩,对力-变形曲线进行拟合,求得长枣在压缩破裂时的刚度及破裂力,并对15和35 mm/min两种横向挤压速率进行了有限元模拟,建立了有限元模型。结果表明:灵武长枣在受到挤压时,其力学性能具有各向异性,横向的抗压能力更强。横向压缩时,整果破裂负载为214.34~266.53 N,弹性模量为14.90~17.05 MPa,相对变形量为20.70%~22.67%;纵向压缩时,整果破裂负载为132.52~185.40 N,弹性模量为4.59~6.07 MPa,相对变形量为13.72%~17.25%。受力点的应力应变在果肉中是最大的,并沿赤道向果核周围延伸,且逐渐减小。压缩速率为15 mm/min的有限元模型的模拟值与其实验值的偏差为14.98%,35 mm/min的偏差为11.06%。运用有限元法对灵武长枣挤压模拟是可行的。     

挤出处理对碎米粉中可溶性固形物及可溶性糖含量的影响

将精白米加工过程中产生的碎米粉进行挤出处理,通过正交试验对影响碎米粉中可溶性固形物及可溶性糖含量的主要因素进行研究和分析。结果表明：各因素对可溶性固形物及可溶性糖含量影响强弱次序为水分含量＞螺杆转速＞挤出温度;碎米粉双螺杆挤出的最佳条件为含水量25%、挤出温度140℃、螺杆转速240r/min,在此条件下,碎米粉挤出物中可溶性固形物及可溶性糖含量分别为39.88%、7.90%,分别是未挤出处理样的1.53倍、3.64倍。采用高效液相色谱法,对最佳挤出条件处理的碎米粉中可溶性糖进行检测,其中果糖275.124mg/100g、葡萄糖891.632mg/100g、蔗糖853.144mg/100g、麦芽糖516.576mg/100g、麦芽三糖353.266mg/100g。