马铃薯的弹塑性力学特性试验及其损伤分析

研究马铃薯的力学特性,可以指导马铃薯收获、加工、运输装备的设计,有效减少机械损伤。传统的研究均将马铃薯作为线弹性材料,没有发现生物屈服点。为此,切取鲜食马铃薯圆柱形试样,使用质构仪进行压缩试验,通过马铃薯的力-位移关系,发现了马铃薯的弹塑性规律;同时,计算出马铃薯破坏应力、弹性模量、切线模量和泊松比,并据此进行了损伤的有限元分析。研究结果表明:马铃薯存在生物屈服点;试样压缩力达到生物屈服点后,压缩位移与塑性变形量近似呈正比例线性关系;马铃薯在受到碰撞作用时,塑性变形主要发生在以马铃薯碰撞点为切点的内切球范围内,即马铃薯内部。研究结果符合弹塑性材料的力学特性,与现有的损伤试验结果吻合。

大颗粒物料组合称重系统的冲击干扰分析与优化

针对智能组合秤称重土豆等较大果蔬产生较大冲击干扰,影响称重精度和速度的问题,对单组称重系统3种工况干扰信号进行试验分析,通过对采集的振动信号进行时域和频域分析,建立数学模型分析响应影响。增大称重系统阻尼比和折弯以增大称重斗刚度,提高模态频率。优化后对500 g物料称重100次,每分钟称重次数/平均绝对误差/最大短缺量分别从15/35.06 g/20.7 g优化到18/21.41 g/12.7 g,实现提高称重精度与速度目的,达到标准要求。研究结果可为智能组合秤称重系统设计提供理论依据。

马铃薯的累积损伤特性

马铃薯在采收、加工和运输过程中易受挤压、碰撞等作用而产生损伤。切取鲜食马铃薯试样,使用质构仪进行压缩试验模拟挤压和碰撞损伤,通过一个试样的多次压缩模拟累积损伤。通过分析马铃薯试样在不被破坏的前提下受一次、多次压缩后的位移-负载关系,研究经过多次不同负载压缩后马铃薯的塑性形变规律,分析其在不同作用力多次作用下的累积损伤特性。结果表明:经多次累积作用,不会改变马铃薯的临界破坏点。马铃薯存在生物屈服点,当受力超过生物屈服点后可能不会破坏,但马铃薯会产生塑性形变,即损伤。得到了若经过多次压缩,马铃薯的损伤体积会累积增加,且当下一次压缩位移超出马铃薯试样压缩过的最大位移时,马铃薯的累积损伤体积增加较大;当下一次压缩位移小于马铃薯试样压缩过的最大位移时,累积损伤体积增加较小等损伤累积规律。研究结果对于马铃薯采收、加工、转运装备的减损设计有指导作用。