鲜枣整果力学特性试验及其有限元分析

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鲜枣整果力学特性试验及其有限元分析

谢军海,张锋伟

甘肃农业大学

收稿日期:2016-02-26 修回日期:2016-10-14 出版日期:2016-12-15 发布日期:2016-12-21
通讯作者: 张锋伟 E-mail:zhangfw@gsau.edu.cn
基金资助:
干旱生境作物学国家重点实验室培育基地开放基金项目

Mechanical Properties Test and Finite Element Analysis for Whole Fresh Jujube

Received:2016-02-26 Revised:2016-10-14 Online:2016-12-15 Published:2016-12-21

摘要/Abstract

摘要： 为预测鲜枣在收获、储运过程中的机械损伤，对甘肃靖远产小口大枣进行整果压缩特性研究及仿真分析。通过压缩试验，获得了不同加载速率下（10～30mm/min）整果在横向和纵向上的弹性模量、破裂力和破裂相对变形（横向分别为：8.23～9.70MPa、227.52～305.97N、16.07～17.46%；纵向分别为：10.05～11.44MPa、288.50～383.17N、16.33～20.12%）。通过观察鲜枣破裂特征，建立鲜枣压缩力学有限元模型，比较鲜枣在横向和纵向受压的模拟值和试验值，最大差异为11.4%。实验结果表明：鲜枣的抗挤压能力具有各向异性（相同压力下，鲜枣横向放置时的变形大于纵向放置；相同压缩位移下，纵向承载压力大于横向）；在验证了仿真数值解可行的基础上，利用有限元法可分析鲜枣内部应力应变的分布情况；研究结果可为鲜枣的作业装备设计以及减少其机械损伤提供理论依据。

关键词: 力学特性, 弹性模量, 有限元方法, 鲜枣

Abstract: The?whole?fruit?compression?feature?of?jujube?Xiaokou?from?Jingyuan?Gansu?was?researched?and?also? carried?out?simulation?analysis?in?order?to?predict?the?mechanical?damage?in?the?process?of?harvest,?storage?and transportation?of?fresh?jujube. The elastic modulus, fracture force and the?relative?deformation?of whole?fruit in the transverse and longitudinal were?obtained?under?different?loading?rates?through?compression?test (transverse were 8.23～9.7MPa、227.52～305.97N、16.07～17.46%, respectively; longitudinal?were 10.05～11.44MPa、288.50～383.17N、16.33～20.12%, respectively).?By observing the fracture characteristics of fresh jujube, the finite element model of fresh jujube in the compression mechanics was established, and then the simulation value and experiment value of fresh jujube in the horizontal and vertical were compared, whose results were more consistent and the biggest difference is 11.4%. The results showed that anti-extrusion capacity of fresh jujube was anisotropic. The?transverse deformation of fresh jujube was greater than the longitudinal deformation under the same pressure. The transverse bearing pressure was greater than the longitudinal bearing pressure under the same compression displacement. The distribution of fresh jujube internal stress and strain can be analyzed using the finite?element?model?on the basis of the simulation numerical solution is verified feasible. The research results?can?also?provide theoretical basis for the design of operation equipment and reduction of mechanical damage of fresh jujube.

Key words: mechanical properties, elastic modulus, finite element method, fresh jujube

中图分类号:

S665.1

谢军海张锋伟. 鲜枣整果力学特性试验及其有限元分析[J]. 食品科学, 0, (): 0-0.

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Mechanical Properties Test and Finite Element Analysis for Whole Fresh Jujube

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