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豌豆籽粒的力学性能试验分析

作　者: 代治国
导　师: 张锋伟
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 豌豆籽粒 力学性能 挤压 剪切 硬度 有限元
分类号: S643.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 15次
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内容摘要


本文选择甘肃省具有代表性的6个豌豆品种，采用500N的电子万能试验机，研究了豌豆籽粒的挤压力学特性、剪切力学特性、硬度特性，研究结果可为豌豆收获、储运及加工相关环节农产品作业机械的设计、加工工艺提供理论依据。1．对10.3%～18.3%含水率在不同加载速度下对不同放置方式的豌豆籽粒在材料力学试验机上进行了挤压力学试验。试验结果表明，豌豆籽粒屈服强度为1.02～4.93MPa，弹性模量为50.1～403.3MPa，破碎负载为72.4～368.4N，最大屈服变形为0.457%～1.528%；豌豆籽粒在相同的放置方式下屈服强度、弹性模量、破碎负载都随着含水率的增加均有明显的下降而最大屈服变形量却升高；在相同的含水率，平放挤压时屈服强度、弹性模量、破碎负载、屈服变形最大，侧放挤压时次之，立放挤压时最小；品种间的屈服强度、弹性模量、破碎负载、最大屈服变形都存在极显著性差异，加载速率对挤压力学特性参数的影响不显著；通过Excel软件分别拟合出各个品种的豌豆籽粒在不同速率时平放、侧放和立放时豌豆含水率和挤压力学参数之间的回归方程并且拟合良好。2．对10.3%～18.3%含水率在不同加载速度下对不同放置方式的豌豆籽粒在材料力学试验机上进行了剪切力学试验研究，测得豌豆籽粒剪切负载为12.3～63.8N。研究表明，豌豆籽粒在相同的放置方式下剪切负载都随着含水率的增加均有明显的下降；在相同的含水率，平放时剪切负载最大，侧放次之，立放最小；品种间剪切负载存在极显著性差异，加载速率对剪切负载的影响不显著；通过Excel软件分别拟合出各个品种的豌豆籽粒在不同速率时平放、侧放和立放时豌豆含水率和剪切负载之间的回归方程并且拟合良好。3．对10.3%～18.3%含水率的豌豆籽粒在材料力学试验机上进行硬度特性的试验研究，测得的豌豆籽粒硬度为11.3～62.5MPa。研究表明，豌豆籽粒的硬度值都随着含水率的增加均有明显的下降；试验加载速度在1~3mm/s范围内、针尖压入深度在0.3~5mm范围内对硬度值无明显影响；通过Excel软件分别拟合出各个品种的豌豆籽粒在不同速率和压痕深度时豌豆含水率和硬度之间的回归方程并且拟合良好。4．运用有限元分析豌豆籽粒挤压、剪切力学特性以及硬度特性，试验值和仿真值二者的最大偏差分别为10.8%、12.3%、13.8%，验证了仿真数值解可行性。

全文目录


摘要  2-4
Summary  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 本课题研究的背景  8-9
  1.2 课题选取的目的和意义  9-10
    1.2.1 课题选取的目的  9
    1.2.2 课题选取的意义  9-10
  1.3 本课题研究的内容  10-11
  1.4 本课题的研究方法  11-12
第二章 豌豆籽粒压缩性能试验分析  12-40
  2.1 实验材料  12
  2.2 实验设备与仪器  12-13
  2.3 实验方法  13-14
  2.4 结果分析  14-40
    2.4.1 实验结果  14-16
    2.4.2 豌豆籽粒负荷—变形规律  16-17
    2.4.3 豌豆籽粒水分与破碎负载的变化规律  17-23
    2.4.4 豌豆籽粒水分与弹性模量的变化规律  23-28
    2.4.5 豌豆籽粒水分与屈服强度的变化规律  28-33
    2.4.6 豌豆籽粒水分与屈服变形的变化规律  33-38
    2.4.7 豌豆籽粒挤压力学参数的差异分析  38-40
第三章 豌豆籽粒剪切性能试验分析  40-59
  3.1 实验材料  40
  3.2 实验设备与仪器  40-41
  3.3 实验方法  41-42
  3.4 结果分析  42-59
    3.4.1 实验结果  42-44
    3.4.2 豌豆籽粒剪切负荷—变形规律  44-47
    3.4.3 豌豆籽粒水分与剪切负载的变化规律  47-57
    3.4.4 豌豆籽粒剪切力的差异分析  57-59
第四章 豌豆籽粒硬度性能试验分析  59-74
  4.1 豌豆籽粒硬度的原理  59-60
  4.2 实验材料  60
  4.3 式样制作  60-61
  4.4 实验设备与仪器  61
  4.5 实验方法  61-62
  4.6 结果分析  62-74
    4.6.1 实验结果  62-67
    4.6.2 豌豆籽粒的压痕加载曲线及变化规律  67-68
    4.6.3 豌豆籽粒水分与硬度的变化规律  68-73
    4.6.4 豌豆籽粒硬度特性的差异分析  73-74
第五章 豌豆籽粒力学性能的有限元分析  74-84
  5.1 豌豆籽粒挤压力学特性有限元分析  74-77
    5.1.1 豌豆籽粒的几何模型  74-75
    5.1.2 豌豆籽粒模型的网格划分与载荷施加  75
    5.1.3 豌豆籽粒挤压力学特性的结果与分析  75-77
  5.2 豌豆籽粒剪切力学特性有限元分析  77-80
    5.2.1 豌豆籽粒的几何模型  77-78
    5.2.2 豌豆籽粒模型的网格划分与载荷施加  78
    5.2.3 豌豆籽粒剪切力学特性的结果与分析  78-80
  5.3 豌豆籽粒硬度特性有限元分析  80-84
    5.3.1 豌豆籽粒的几何模型  80-81
    5.3.2 豌豆籽粒模型的网格划分与载荷施加  81-82
    5.3.3 豌豆籽粒硬度特性的结果与分析  82-84
第六章 结论  84-87
  6.1 豌豆籽粒挤压的试验结论  84
  6.2 豌豆籽粒剪切的试验结论  84-85
  6.3 豌豆籽粒硬度的试验结论  85
  6.4 豌豆籽粒力学性能的有限元分析结论  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-93
作者简介  93-94
导师简介  94-95

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 豆荚类 > 豌豆
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