基于感压胶片测量技术的苹果静压接触应力及损伤分析

采用Prescale感压胶片测量苹果静压接触应力的分布特性,并结合图像处理技术对褐变区域进行精确测量,以明确应力面积与损伤面积之间的关系,了解苹果损伤发生的机制。结果表明,苹果果肉出现酶促褐变损伤的应力为0.29 MPa;0.20-0.40 MPa的应力分布占72%,构成苹果损伤的主要区域;苹果的损伤面积与应力均值无直接关系;应力总面积高出苹果损伤面积9%,只有≥0.10MPa应力面积最接近苹果损伤面积,用其估测损伤面积的平均误差仅为1.66%,两者之间的关系可表示为A=0.98AP≥0.10＋1.95。

活塞销座孔表面压力分布规律试验分析

针对活塞销座孔易失效的问题,采用感压胶片测量活塞销座孔的表面压力数据,利用训练集与测试集对数据分别进行拟合、评价和分析压力分布规律,建立了活塞销座孔压力分布研究的新方法.以某活塞为例,分析了其销座孔表面的压力分布规律,通过对采集的数据进行回归,建立了压力分布函数,较好地反映了活塞销座孔的的表面压力分布,为活塞销座孔的设计、优化和有限元分析提供了理论参考.

香梨跌落碰撞接触应力分布特性及损伤估测

针对香梨跌落碰撞损伤问题，采用感压胶片测量技术分析香梨与4种接触材料在不同高度跌落碰撞的接触应力分布特性。结果表明，香梨与钢板及缓冲性能较低的橡胶板、HDPE板跌落碰撞时，不同范围应力呈正态分布，0．2～0．4MPa范围的应力面积最大，采用总应力面积能够较准确估测损伤面积，相对误差分别为4．84％，1．83％，3．21％；与瓦楞纸板跌落碰撞时，≤0．2MPa范围应力面积较大，采用〉0．2MPa范围的应力面积能够较准确估测损伤面积，相对误差为6．81％。该研究结果对实践中香梨损伤面积的估测和机械作业中减损设计的接触应力有限元模拟分析提供了依据。

油菜脱粒过程中茎秆碰撞破碎的试验研究

油菜脱粒过程中茎秆过度破碎是导致夹带损失和脱粒功耗升高的主要原因。为明确油菜茎秆被脱粒钉齿碰撞导致破碎的机理,该研究以收获期油菜茎秆为研究对象,在自制的碰撞试验台上进行脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞破碎试验。在进行油菜茎秆与脱粒钉齿撞后轨迹分析的基础上,利用感压胶片对脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞力进行了测量,并以油菜茎秆破碎率为指标,以油菜茎秆长度、喂入次数、滚筒转速、齿型等为因素分别进行了单因素试验和正交试验。结果表明:单个钉齿与油菜茎秆的碰撞过程为高速瞬时多点碰撞,碰撞过程89%为多次碰撞,发生1次碰撞的仅占11%,碰撞次数与碰撞点在钉齿上的位置有关;瞬时多次碰撞过程中碰撞力随碰撞次数呈减小趋势,试验条件下单次碰撞力平均值为13.25 N,单次碰撞的油菜茎秆不易破碎;单因素试验表明油菜茎秆破碎率与茎秆长度、喂入次数、滚筒转速正相关;刀面、柱面和平面3种钉齿中刀面钉齿对茎秆破碎率影响最大,平面钉齿对茎秆破碎率影响最小,试验条件下将油菜茎秆重复8次喂入碰撞试验台后油菜主茎秆上、中、下各部分破碎率分别为84.4%、91.1%、97.8%,油菜侧枝破碎率为42.2%,主茎秆破碎率远远大于侧枝;正交试验表明,在所选参数范围内,影响茎秆破碎率大小的因素依次为茎秆长度、滚筒转速、齿型、喂入次数,且茎秆长度100 mm、滚筒转速500 r/min、喂入次数为2次、齿型为平面钉齿时油菜茎秆破碎率最低。研究结果可为油菜脱粒装置的优化设计提供依据。

马铃薯跌落碰撞时的接触应力分布特性

【目的】研究马铃薯跌落碰撞时的损伤原理。【方法】采用Prescale感压胶片和高速摄像技术测量在不同跌落高度马铃薯与5种材料碰撞时的接触应力分布特性和规律,确定马铃薯损伤和接触应力分布的关系。【结果】正交试验的响应曲面分析表明,碰撞材料、跌落高度、马铃薯质量对马铃薯碰撞的冲击压缩变形量影响显著,且影响程度由大到小为碰撞材料>跌落高度>马铃薯质量。研究结果发现,碰撞材料为65Mn钢、跌落高度为300 mm时,马铃薯开始出现损伤,碰撞材料为塑料ABS、土块、马铃薯和丁晴橡胶、跌落高度为400 mm时,马铃薯开始出现损伤。跌落高度200~800 mm,接触应力≤0.50 MPa占主要的接触面积,对马铃薯的损伤起主要贡献作用。马铃薯与不同材料碰撞在跌落高度<400 mm (65Mn钢<300 mm)时,接触应力≤0.20 MPa的区域占主要的接触面积,在跌落高度≥400 mm (65Mn钢≥300 mm)后,接触应力(0.20,0.60] MPa的区域为主要接触面积,0.20 MPa为马铃薯跌落碰撞损伤的临界应力。跌落高度与接触面积呈高度线性正相关,决定系数(R^2)均大于0.95。接触应力和接触面积的乘积(碰撞冲击力)与冲击压缩变形量呈高度线性相关,R^2大于0.96。【结论】建立的马铃薯碰撞损伤的线性回归模型能够准确预测和评估马铃薯跌落碰撞损伤。