水稻谷粒的力学性能及脱粒损伤机理研究

论文摘要

水稻谷粒的损伤和破碎与本身的力学性能和所受内、外力的作用有关。本文研究了水稻谷粒的力学特性及其脱粒损伤机理,并进行了试验研究分析。简单介绍谷粒内部组织结构,分析讨论了谷粒内部组织与其力学性能的关系,谷粒损伤源的发生和发展。对水稻谷粒损伤予以分类,并最终对水稻谷粒损伤程度进行量化。对谷粒的力学特性进行研究,利用ANSYS软件对谷粒的力学特性有限元仿真分析,分别对谷粒顶部加载荷和腹部加载荷情况下的应力分布趋势做了深入分析,最后得到无论是顶部加载还是腹部加载,谷粒的破裂都是在拉应力作用下产生的。利用自行研制的物料撞击特性试验装置,对不同含水率、不同品种的水稻谷粒进行撞击损伤试验,分析了含水率对谷粒受撞击时其破坏力的影响,品种对谷粒受撞击时其破坏力的影响等等;并基于能量守恒定律,求出了谷粒受撞击时的破坏能。以谷粒发生塑性变形的临界状态为条件,得到了稻谷不发生塑性变形时稻谷与脱粒元件的相对临界速度,并以钉齿为例,实例计算。利用脱粒模拟试验装置进行试验研究,通过试验验证了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 谷粒损伤机理研究及损伤量化
• 2.1 谷粒内部组织及其与力学性能的关系
• 2.1.1 谷粒的组织结构简介
• 2.1.2 谷粒中的淀粉
• 2.1.3 谷粒的组织结构与力学性能的关系
• 2.1.4 谷粒机械损伤的发生和发展
• 2.2 谷粒损伤的定义
• 2.3 水稻在脱粒过程中形成的损伤分类
• 2.3.1 显微镜图像采集系统简介
• 2.3.2 水稻谷粒损伤的分类
• 2.4 水稻谷粒损伤的量化
• 2.5 水稻谷粒的损伤检测方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 谷粒力学特性及有限元分析
• 3.1 试验设备及试验方法
• 3.2 谷粒的力学特性分析
• 3.3 平板谷粒压缩试验分析
• 3.4 谷粒力学特性的有限元分析
• 3.4.1 刚度矩阵
• 3.4.2 载荷矩阵
• 3.4.3 边界条件与载荷
• 3.4.4 对谷粒进行有限元分析时的前提条件
• 3.4.5 顶部加载的有限元分析
• 3.4.6 腹部加载的有限元分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 水稻谷粒撞击损伤试验研究
• 4.1 物料撞击特性试验装置工作原理
• 4.2 试验方法及材料
• 4.3 谷粒撞击损伤试验分析
• 4.3.1 对不同含水率谷粒撞击损伤的分析
• 4.3.2 对不同品种谷粒撞击损伤的分析
• 4.3.3 对不同高度水稻谷粒撞击损伤的分析
• 4.4 利用能量守恒定律计算破坏能
• 4.5 不同品种谷粒受冲击时的破坏能数值
• 4.6 本章小结
• 第五章 水稻脱粒损伤破坏理论分析及模拟试验
• 5.1 水稻谷粒脱粒损伤破坏理论分析
• 5.2 钉齿与水稻谷粒碰撞损伤的临界速度
• 5.3 模拟试验研究
• 5.3.1 脱粒模拟试验装置简介
• 5.3.2 试验物料与方法
• 5.3.3 试验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作小结
• 6.2 本文的特色与创新
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 读研期间已发表的论文及参加的科研课题