苹果临界跌落高度和损伤脆值的试验研究

目的研究苹果的损伤率与临界损伤脆值的关系。方法利用自制摆锤冲击试验机设计多个高度的苹果跌落试验,分析苹果跌落冲击过程的损伤特性,得到临界跌落高度;在临界跌落高度以上的高度进行跌落试验,得到苹果在跌落过程中的加速度-时间曲线。结果结合试样在不同高度跌落所得的峰值加速度幅值,得到了试样的损伤脆值;根据不同跌落高度下的苹果的损伤体积,得到了苹果在不同损伤率下的损伤脆值。结论研究得到的损伤脆值与损伤率的关系对苹果缓冲包装的改进具有参考意义。     

单层与多层苹果跌落冲击损伤研究

跌落冲击是导致果品机械损伤的主要因素.利用MTS886跌落冲击试验机进行单个与多层苹果的跌落试验测定,分析跌落冲击试验机的冲击过程特性,提出了果品跌落吸收能量的计算公式,得到了苹果跌落损伤体积、速度变化量与其吸收能量之间的关系.结果表明:单个苹果的损伤体积与其吸收的能量之间成线性关系,苹果的速度变化量与损伤体积之间成二次项关系;多层苹果的总损伤体积与其吸收总能量存在线性关系,而其中的单个苹果与其吸收的能量之间不存在线性关系.     

果实亚临界损伤边界曲线

以洛川富士苹果为实验材料,研究了果实在临界损伤高度以下,跌落高度对其贮藏时间的影响,构建了洛川富士苹果的亚临界损伤边界曲线。结果表明,在临界高度以下,果实不会出现损伤,但其贮藏时间会缩短;跌落高度越高,贮藏时间缩短越明显;与传统损伤边界曲线相比,亚临界损伤边界曲线依赖于果实的贮藏时间。     

跌落冲击计算机辅助测试系统的研究

介绍了跌落冲击测试系统的组成和原理,基于跌落冲击试验的共性,研究了跌落冲击试验数据处理方法,在采用卡尔曼滤波对采集数据进行处理的基础上,提出冲击过程曲线的B样条拟合方法以及基于拟合曲线的最大加速度值和速度变化量的求解算法。最后,依据各种试验原理,利用VC 6.0开发了集产品脆值和破损边界曲线测定、包装件跌落试验、包装材料动态缓冲性能测试于一体的计算机辅助测试软件。     

基于变分迭代法的悬挂式弹簧系统的跌落破损评价

以悬挂式弹簧系统为研究对象,应用变分迭代法求解系统跌落冲击无量纲动力学方程,得到了系统无量纲位移、加速度响应一阶近似解析解,无量刚位移响应峰值,无量纲加速度响应峰值和无量刚跌落冲击持续时间表达式,与龙格-库塔数值分析结果进行了比较。 结果表明,无量纲加速度响应曲线吻合程度较好,无量纲加速度响应峰值和无量刚跌落冲击持续时间相对误差小于 4% 和 2% 。 建立了包含系统参数、产品脆值、无量纲跌落冲击速度、系统悬挂角等多变量的跌落冲击破损评价方程。 以无量纲跌落冲击速度和系统参数为基本评价量,获得了系统跌落破损边界曲线;以无量纲跌落冲击速度、系统参数和初始悬挂角为基本评价量,获得了系统跌落破损边界曲面。 结果表明,随着系统初始悬挂角减小,系统安全性能提高,悬挂系统几何非线性特性对产品保护性能优于线性系统。 为悬挂式系统缓冲设计提供了理论依据。     

缓冲包装系统跌落破损边界曲线研究

建立了线性和非线性缓冲包装系统的无量纲跌落冲击方程,得到了产品最大加速度响应,提出了评价线性和非线性包装系统产品安全与否的跌落破损边界曲线概念。对于线性包装系统,固有频率和跌落冲击速度是产品跌落破损的评价量;对于非线性包装系统,系统参数和无量纲跌落冲击速度是产品跌落破损的评价量。     

苹果碰撞损伤规律的研究

以天津蓟县苹果为试验对象,通过悬摆式碰撞试验,得到了苹果碰撞过程的加速度-时间曲线及其数学表达式,并分析了各碰撞参数对损伤体积的影响.研究表明,吸收能量、跌落角度、峰值加速度、恢复系数对损伤体积的预测较为明显.     

一种马铃薯临界损伤跌落高度的测定方法

针对马铃薯这类不易观察跌落损伤的果蔬产品,提出了一种测定其临界损伤跌落高度的方法。首先对马铃薯进行准静态压缩,得到其产生损伤时的压缩变形量。同时,通过测量马铃薯在不同跌落高度下的跌落信号,分析得到反映不同跌落高度与跌落变形量之间关系的数学模型。对应压缩变形量在此数学模型中的值,即可得到马铃薯的临界损伤跌落高度,为38cm。     

基于同伦摄动法三次型非线性系统跌落冲击响应分析

目的 以典型的三次型非线性系统为研究对象,研究非线性系统跌落冲击响应的近似解析.方法 研究包含复杂非线性项的保守缓冲包装系统,以三次型非线性系统为例,通过使用同伦摄动法求解运动方程,求得跌落冲击响应的一阶近似解,并使用能量法修正一阶近似解.基于最大加速度响应表达式,获取非线性系统破损边界曲面,进行系统损伤评价.结果 修正后的一阶近似解的最大位移响应、最大加速度响应与龙格库塔法的数值更接近.随着产品脆值的增大,破损边界曲线逐渐上移,系统就越安全.结论 同伦摄动法的应用可为后续的非线性跌落冲击分析提供简便性.     

破损边界理论局限性的讨论

传统的破损边界理论是用冲击实验机求取冲击加速度,然后绘制破损边界曲线,从而确定产品的破损条件.根据智能三维加速度测试仪测得的跌落曲线,提出了破损边界理论的局限性.     

Comparison of package cushioning materials to protect post‐harvest impact damage to apples

Damage to fruits and vegetables continues to be a big challenge as global markets become a reality. Worldwide distribution of sensitive produce is faced with various levels of impacts from shipping and handling. Despite a variety of packaging options available today, bruising damage is commonplace for post‐harvest apples throughout the supply chain. The major sources of bruising are compression, impact or vibration forces. Understanding where these forces occur can help reduce this type of mechanical damage to apples. The purpose of this study was to investigate the impact characteristics of foam net and corrugated board when applied as wrapping for individual apples. Two grades (count numbers 80 and 100) of “Fuji” cultivar apples imported to Thailand from China were studied. A simple ballistic pendulum test device was developed to measure bruise volume to impact energy relationship. A linear relationship for both types of apples was observed. Bruise volume occurrence probability and impact energy relationship fitted by linear regression were created for cushioned and bare apples. Absorbed energy of various cushioning materials was also calculated under compressive forces. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

多层苹果刚性跌落冲击模型与冲击响应研究

基于损伤条件下果实刚性跌落冲击变形特征,提出一表征其非线性黏弹性的动态流变模型,建立多层果实跌落冲击模型.以"富士"苹果为研究对象,实施多个高度下的跌落冲击试验,进行动态流变模型的参数识别、4层苹果跌落冲击响应的理论分析与试验结果比较.结果表明,试验结果与理论模型结果吻合性好,所提出苹果流变模型、多层果实跌落冲击模型能合理地表征苹果的非线性黏弹性流变特征、跌落中击动力学特征.研究结果为果实的合理运输包装设计提供了理论基础.     

用通用仪器进行跌落试验

通过跌落试验测定包装商品的脆值,是包装设计研究的试验基础。本文介绍简易的跌落试验装置、测试方法及结果,供仅有一般测振动冲击仪器而缺少冲击台的单位参考。     

斜支承系统包装物体的跌落破损边界研究

以斜支承系统为研究对象,建立系统无量纲跌落冲击动力学方程。应用龙格-库塔数值分析方法,以系统特征参数、无量纲跌落冲击速度以及支承角或阻尼比为基本评价量,构建系统的二维跌落破损边界曲线和三维跌落破损边界曲面,讨论系统阻尼比、系统支承角以及系统特征参数等对跌落破损边界的影响。研究表明,系统特征参数、无量纲跌落冲击速度以及系统阻尼比对破损边界影响显著,系统存在最佳阻尼匹配,当系统阻尼比接近最佳匹配值时,系统对产品具有良好的保护性能,降低系统的特征参数或减小系统支承角可改善对产品保护性能。研究结论可为斜支承系统设计提供理论依据。     

缓冲包装设计引起的易损件移动现象的力学原理

目的研究产品在物流运输搬运过程中易损件会发生转移的行为。方法提出轻型小机电产品包装冲击动力学模型,建立基于2个易损件的产品冲击动力学方程,得到易损件的峰值加速度与刚度比的关系图,并且采用Runge-Kutta法进行数值求解,获取2个易损件在半正弦激励脉冲激励下的冲击时域响应、冲击谱和破损边界曲线。结果产品在不同的刚度比下,各个部件出现损坏的先后顺序不同,谁先坏本质上取决于哪个部件的峰值加速度响应首先达到其脆值。结论研究揭示了易损件随着冲击激励和包装材料特性发生移动的现象和本质原因。