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。     

冬枣压缩特性实验与计算仿真研究

为了研究冬枣果实在收获、分选、运输及贮藏过程的力学特性,对冬枣果实进行压缩实验和有限元仿真,分析不同成熟度白熟期和脆熟期冬枣在不同压缩方向下的弹性模量以及接触应力。压缩实验结果表明:白熟果实的破裂力大于脆熟果实;二者的压缩曲线相似,横向压缩曲线有较明显的生物屈服点,纵向压缩时没有明显的屈服点。横向压缩时,白熟果实的平均弹性模量计算值与仿真值分别为3.527 MPa和3.263 MPa,平均误差为11.38%;脆熟果实的平均弹性模量计算值与仿真值分别为3.131 MPa和2.877 MPa,平均误差分别为12.96%。纵向压缩时,白熟和脆熟果实的弹性模量计算值与仿真值平均误差分别为26.24%和27.66%。压缩应力云图显示:上压头接触面的最大应力大于与固定底板接触面的最大应力;横向压缩时,上下表面的接触应力呈现对称分布;相同的压缩方向,白熟果实的计算最大应力和仿真最大应力都大于脆熟果实;最大应力的计算值和仿真值的误差较大,最小平均误差为26.24%。研究结果可为冬枣运输、分级及贮藏过程中选择合适的包装设计和摆放方式提供理论参考。     

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。     

不同成熟度柑橘力学特性研究

为避免机器人在采摘柑橘过程中对柑橘造成破坏,利用TA-XT2i型质地分析仪对青色柑橘、半成熟柑橘和成熟柑橘整果进行纵向压缩和横向最大截面处穿刺实验,研究不同成熟度柑橘的压缩抗力和最大抗穿刺力,结果表明.青色柑橘的抗破坏能力最强,承受的最大压力不宜超过190N,最大穿刺力不宜超过8N;成熟柑橘的抗破坏能力最差.承受的最大压力不宜超过100N,最大穿刺力不宜超过3N;半成熟期柑橘承受的最大压力不宜超过120N,最大穿刺力不宜超过5N.     

无患子的压缩力学特性试验及有限元分析

为了提高无患子果壳破壳率,研究了无患子果壳破壳力学特性。首先在电子万能试验机上进行整果压缩试验,然后运用有限元法对无患子果壳的3个受力方向进行应力与应变分析。结果表明:无患子水平向、侧向、垂向的平均破壳力分别为122.08、95.13、157.24 N,弹性模量分别为49.62、40.27、50.16 MPa,平均变形率分别为13.1%、9.5%、11.4%;受力方向对破壳力、弹性模量的影响极显著;无患子果壳是各向异性的,垂向的抗压能力最强,水平向次之,侧向最小;在水平向和垂向受压时,屈服强度和变形量较大,在侧向受压时较小;有限元仿真结果与试验结果基本一致,说明所建立的仿真力学模型可以用来分析研究无患子果壳的力学特性,为无患子破壳机的设计提供了理论基础和仿真优化方法。     

不同采摘期对库尔勒香梨静压损伤影响规律研究

为探究不同采摘期对库尔勒香梨静压损伤影响,本文利用万能材料试验机对不同采摘期下库尔勒香梨进行静压损伤试验,研究不同成熟度库尔勒香梨机械特性参数,建立不同成熟度库尔勒香梨变形量与静压损伤面积关系的数学模型,研究采摘期内硬度变化规律.结果表明:采摘期内果实各机械特性参数均随采摘期的后延而减小,采摘期内果实极限屈服力变化范围为53.8 N～148.37 N,变形能变化范围为51.12 N·mm～322.52 N·mm,极限破裂力变化范围为78.28 N～209.91 N,破裂能变化范围为96.91 N·mm～693.1 N·mm.采摘期内果实静压损伤面积随变形量的增加而增加.采摘期内果实硬度整体呈下降趋势,根据果实硬度曲线下降速率可将采摘期9月1日～9月9日、9月9日～9月21日、9月21日～9月29日依次分为第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段.第Ⅰ阶段、第Ⅲ阶段采摘库尔勒香梨时,果实受静压损伤影响波动较小,第Ⅱ阶段果实受静压损伤影响波动较大,此阶段需赶时采摘,避免造成过多经济损失.试验结果可指导库尔勒香梨的采摘、贮运、加工等环节.     

竹木复合集装箱底板表层材料的研制

根据复合材料层合板理论中表层材料力学性能越好对整个层合板的力学性能贡献越大的理论，用一定厚度的竹帘按照一定的组坯方式，采用正交设计方案对热压工艺进行优化，试验结果得出：用6层0．8mm厚的竹帘按照上面4层纵向竹帘和下面2层横向竹帘的组坯方式，在压力5MPa、时间8min、温度150℃的热压工艺下可以制成纵、横向弹性模量分别为13558MPa、5430Mpa，纵横向静曲强度分别为180MPa、110MPa的集装箱底板表层材料（竹帘板）。     

可冲散性湿巾基材水刺加固工艺研究

扁平黏胶纤维经机械梳理成网,与木浆卫生纸采用水刺工艺复合,制得复合非织造材料。测试复合材料的干湿强力和可冲散性,并调整水刺工艺参数,对比在不同工艺参数下制得产品的纵横向强力和可冲散性能。试验结果表明:在预湿压力2.0 MPa、复合水刺压力3.0～3.5 MPa、水刺道数2～3道、水刺高度40 mm和输网帘速度10～20 m/min条件下可以制得纵向强力较高、横向强力较小、冲散效果优异的湿巾基材。     

脱皮对油莎豆压缩特性的影响北大核心CSCD

为探究脱皮对油莎豆压缩特性影响的内在机制,为油莎豆压榨制油工艺条件的制订和收获、运输、加工机械的改进提供数据支持,考察了油莎豆皮和仁在主要成分和微观结构上的异同,以及脱皮和未脱皮油莎豆在不同水分含量、压缩速率、压缩方位和颗粒大小下的压缩特性参数(位移、压缩力、破坏能和硬度)。结果表明:油莎豆仁和皮在主要成分和微观结构上存在很大差异,油莎豆仁的粗蛋白质、粗脂肪和淀粉含量分别为油莎豆皮的1.8、3.3倍和17.9倍;油莎豆仁的细胞呈蜂窝状,而油莎豆皮则呈片状;物性分析发现,与脱皮油莎豆相比,未脱皮油莎豆除具有破裂点还具有明显的屈服点;脱皮和未脱皮油莎豆压缩力范围分别为93.94~197.62 N和103.45~245.14 N,硬度范围分别为23.45~43.70 N/mm和24.27~53.02 N/mm;水分含量、压缩速率、压缩方位和颗粒大小等因素均对油莎豆的压缩特性参数具有显著影响,油莎豆压缩速率和颗粒大小与其压缩力和破坏能之间呈正向关系。脱皮后的油莎豆更容易发生压缩损伤,水分含量为15%的大颗粒未脱皮油莎豆不容易破裂,沿y轴方向低速率压缩更容易导致油莎豆受压损伤。     

夹层结构纸板压缩剪切性能试验研究

采用改进的组合式压缩剪切夹具,测试不同厚度的蜂窝纸板和高强瓦楞复合纸板横、纵向的剪切载荷一位移数据并绘制了相应曲线以及对应的抗剪切强度柱状图。测试结果表明：对于夹层结构纸板纵向样品的抗剪切能力大于横向样品;在用纸定量和质量相同时,相同方向的蜂窝和高强瓦楞复合纸板的抗剪切能力随厚度的增加而降低,相同厚度和方向蜂窝纸板的抗剪切能力大于高强瓦楞复合纸板,蜂窝纸板的抗剪切性能比高强瓦楞复合纸板更好。研究结果对于夹层结构纸板的进一步应用提供了压缩剪切方面的依据。     

Mechanical Characterization of Brown and Green Coconut Husk

The mechanical properties of both brown and green coconut husk were evaluated by using Universal Testing Machine (UTM). Different auxiliary tools were employed for gripping and mounting the peculiar shaped coconut husk on to the machine. Tensile and compression test (both in longitudinal and transverse direction), tear strength, and U-bend test of the husk were carried out. Husk offered maximum resistance in longitudinal direction of tensile load and in the transverse direction for compression load. Husk disintegration is easy in longitudinal direction. The green husk was found stable to deformation and resilient as compared to brown husk, thus needing less beating force for fiber disintegration.     

Drop test simulation of a sample tomato with finite element method

BACKGROUND: The aim of this study was to investigate deformation behaviour of a biological material upon crashing. The 50 samples for the study were randomly selected from harvested tomatoes. RESULT: Mechanical parameters were obtained by a compression test of the chosen cherry tomato samples. The behaviour of the drop characteristics of cherry tomato was investigated using finite element simulation, and deformation characteristics were determined by a combination of the finite element results and measured data. A comparison between experimental data and finite element simulation shows that the two sets of results agree well. CONCLUSION: The results of this study provide the foundation for further investigations of the mechanical parameters of fruits and vegetables by using finite element simulations. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

Development of a Finite Element Method Model to Determine Mechanical Behavior of Pumpkin Seed

In food process simulation studies, geometrical characterization of agricultural produce is extremely difficult due to their irregular shapes. Further simplifications and assumptions can be applied to overcome this problem. Also, applying 3D scanners may easily and realistically lead to more accurate results from simulations. The aim of this work was to study this discrepancy in the obtained values of the elastic parameters of organic materials under a compression case using a finite element method and experimental data. The Zaria variety of pumpkin seed was chosen as a typical sample of an organic material. A 3D scanner, high speed camera, and simulations using a finite element method were used to investigate modulus of elasticity, force, energy, and stress distribution of the pumpkin seed under the condition of parallel plate compression. The results of a compression test were used as experimental analysis. The force/deformation curve generated by the finite element method modeling matched the curve from the experimental test remarkably well up to 0.9 mm combined deformation and showed that the finite element method can be used to describe accurately mechanical behavior of pumpkin seed under compression.     

REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机烟组推手的有限元分析和优化

为解决REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机因烟组推手变形而影响推烟效果等问题,对烟组推手进行有限元分析和优化。基于力学分析得到推手受到的最大压强为0.023 522 7 MPa;采用ABAQUS有限元软件对推手进行仿真模拟,得到推手最大应力值为53.63 MPa,最大变形量为2.789 mm;利用正交试验和综合平衡法优化推手的5个关键尺寸参数,优化后推手质量增加4.03%,最大应力和最大变形量分别降低48.09%和44.07%。以济南卷烟厂使用的2台REX-Ⅱ-S雪茄烟包装机为对象进行测试,结果表明:优化后2台包装机推手的平均使用寿命分别延长125.97%和133.33%。该技术可为提高雪茄烟包装机的生产性能提供支持。      

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。     

玄武岩纤维增强复合材料的制备及有限元分析

选取玄武岩纤维作为增强材料,聚丙烯(PP)为基体材料,采用模压工艺制备复合材料。采用单因子试验法研究了温度、压力及保压时间对玄武岩/PP复合材料力学性能的影响,结果表明:不同工艺条件对复合材料的力学性能有很大的影响,在成型温度190℃、成型压力10 MPa、保压时间10 min时制备的复合材料力学性能最佳,此时拉伸强度为267 MPa。运用有限元分析软件对最佳工艺条件下制备的复合材料进行拉伸过程计算机模拟,得出材料的模拟拉伸变形图,并与实际拉伸情况进行对比。有限元模拟表明,断裂发生在试件的平直段端部附近,采用此最佳工艺制备玄武岩/PP复合材料具有可靠性。     

Predicting Cantaloupe Bruising Using Non-Linear Finite Element Method

In this study, the mechanical properties of the skin and flesh of cantaloupe were determined by individual experiments and then finite element simulation was developed for cantaloupe fruit under compression loading. The applied deformations were equal to 10, 20 and 30% of rupture deformation or 4.5, 9 and 13.5 mm, respectively. The results showed that the internal tissue of fruit reached to yield point in 20% of whole deformation or in force 90 N and the internal failure occurred with no visibility. The statistical comparison of finite element method results with experimental data was performed. The results showed finite element method was able to determine the force threshold of internal bruising for cantaloupe.     

利用DAD-HPLC和LC-MS法检测金丝小枣中黄酮类化合物

采用二极管阵列高效液相色谱分离技术和液相色谱-质谱联用技术对金丝小枣中黄酮类物质进行分析和鉴别。液相色谱条件为：色谱柱为Hypersil BDS-C18（250 mm×4.6 mm,5 μm）,柱温30 ℃,甲醇-0.1%甲酸溶液为流动相,梯度洗脱,流速0.8 mL/min,进样量10 μL,采用270 nm和370 nm双波长检测。结果表明：金丝小枣中含有杨梅素、芦丁、槲皮素、异鼠李素4 种黄酮类物质,含量分别为40.90、8.40、32.60 μg/g和12.56 μg/g。并且在5～125 μg/mL范围内,该方法显示良好的线性关系和重复性,当信噪比为3时,检出限为1.23～1.73 ng/L。精密度实验的相对标准偏差为1.10%～4.31%,加标回收率为93.50%～106.70%（相对标准偏差为0.68%～2.90%）。由此可以看出：该方法样品前处理简单、回收率较高、精密度良好,是一种便捷且精确的分析方法,适用于金丝小枣中黄酮类化合物的检测。