1. 研究目的与意义
大豆富含优质蛋白、不饱和脂肪酸、钙及B族维生素成为我国居民膳食中优质蛋白质的主要来源。
大豆用途多样,营养价值高,深受人们喜爱,我国大豆需求量高,2019年我国大豆进口中量达8551.1万吨。
大豆在采集及运输过程中受到碰撞挤压摩擦,导致内应力及密度增加,使其产生破裂变形。
2. 研究内容和预期目标
2.1 测定两种不同大豆籽粒的水分含量和尺寸大小。
2.2 测定不同水分大豆籽粒的压缩特性。
2.3 分析不同水分对大豆压缩特性的影响3. 国内外研究现状
欧、美、日发达国家在20世纪40年代就对粮食的力学特性进行了研究,并取得了一定的成果。Zorerb和Hall(1960)研究在不同含水量下对马齿种玉米、小麦、豌豆、豆类植物进行缓慢加载时力学特性,结果表明不同的含水率等影响挤压强度。Shelef和Mohsenin(1967)等人采用拉伸强度试验机研究了麦粒单轴压缩的力学特性,分别用平行板、光滑的球形压头、柱形压头加载整个麦粒,用平行板加载切去两端的麦粒,得到其力—变形关系。Liu M等人(1969)研究在不同的水量和温度下的大豆及大豆种皮的粘弹性,建立了广义Maxwell模型。Prasad和Gupta等人(1967) 准静态压缩载荷作用下稻谷的性质,结果表明含水率在12%~24%时,水分增加稻谷最大压力减少。M.H.Saiedirad和A.Tabatabaeefar等(1998) 研究了静态压力载荷下,不同含水率,不同压缩方位等对小茴香破碎时破坏力和破坏能的影响。
国内在20世纪80年代开始对粮食籽粒压缩特性进行研究。刘传云等(2007)年利用材料性能测试机按美国农业与生物工程师协会ASAES368.4 DEC2000(R2006)标准对大豆样品进行了压力实验,得到大豆的表观接触弹性模量。通过对大豆试样的力与变形量曲线分析,该曲线没有明显的屈服点。在破裂点前,力与变形基本呈线性关系。程绪铎等(2010)利用应变控制式三轴仪对小麦的体积压缩和体变模量进行了实验测定,并探讨了围压和水分对体变模量的影响。结果表明:小麦堆的体积随着围压的增大而减小;麦堆体变模量随着水分的增大而减小。张涛等(2017)探索其化学-力学特性之间的关系,该文选择11种大豆籽粒在含水率为8.65%下对其进行化学组分、针尖压入、剪切、压缩试验,并借助Abaqus软件建立本构模型,对压缩试验过程进行模拟仿真。力学试验和模拟结果表明:不同压缩形式和剪切方向分别对大豆籽粒破损强度和极限剪切力影响极显著;灰色关联度分析结果表明:与化学组分含量最为密切的力学指标是硬度与接触刚度。 静行等(2019)等利用直剪仪针对6种不同垂直压力(25、50、75、100、125、150 k Pa)下的大豆粮堆,在0. 6、1. 0、1. 2mm/min 3种不同剪切速率条件下,进行了系统的试验研究。结果表明:大豆粮堆剪切变形可分为线弹性阶段、应力强化阶段、颗粒压缩阶段。
4. 计划与进度安排
2022.11.01-2022.11.20选题、查阅相关文献、资料;
2022.11.21-2022.11.30撰写毕业论文开题报告;
2022.12.01-2022.12.10确立试验方案;
5. 参考文献
[1]张丰尧. 基于离散元法的大豆颗粒物理力学特性及细观机理研究[D].河南工业大学,2019. [2]静行,杨鹏飞,张楠,杨启航.大豆粮堆力学特性的直剪试验研究[J].科学技术与工程,2019,19(08):189-193. [3]崔帆,田勇,曹宪周.粮食颗粒力学特性与其破碎关联性研究进展[J].中国粮油学报,2018,33(12):142-146. [4]吕凤妍. 大豆籽粒物理力学性质测试分析及建模方法研究[D].吉林大学,2017. [5]张涛,张锋伟,孙伟,孙步功,王婷,吴建民.大豆籽粒的化学-力学特性灰色关联度及本构模拟[J].农业工程学报,2017,33(05):264-271 315. [6]唐福元,黄之斌,严晓婕,程绪铎.储藏压力对大豆籽粒压缩特性的影响研究[J].中国粮油学报,2013,28(08):68-71 77. [7]刘永超. 散装粮平房仓不同工况下粮堆底部压力试验研究与颗粒流模拟[D].河南工业大学,2013. [8]杜丽. 粮堆的弹性模量和泊松比的试验与计算方法[D].河南工业大学,2013. [9]黄之斌. 大豆、玉米籽粒储运过程中压缩、碰撞及剪切特性研究[D].南京财经大学,2013. [10] 程绪铎,石翠霞,陆琳琳,安蓉蓉.小麦堆体变模量的测定与实验研究[J].粮食储藏技术,2010,6(39):13-15. [11]刘传云,张强,毛志怀.大豆表观接触弹性模量的测定[J].粮食与饲料工业,2007(10):12-14 [12] Irvine,D.A., D.S. Jayas, M.G. Britton, and N.D.G.White.1989. Dynamic frictioncharacteristics of seed bulks against vertical surfaces .ASAEPaperNo.894004.St.Joseph,Mich.:ASAE. [13] ASAES368.4 DEC2000(2006),compression test of Food material of convex shape[s].stJoseph; American society of Agriculture and biological engineers,2006 [14] Kachru,R.P.,Gupta,R. K.,amp; Alam,A.(1994). Physico~chemical constituents andengineering properties of food crops [15] Liu M,Haghighi K, Stroshine R.L. Viscoelastic characterization of the soybean seedcoat [J]. Transactions of the ASAE,1989,32(3):946~952. [16] ZHANG Q,BRITTON M G, KIEPER R J. Interactions between wheat and a corrugated steelsurface. Transactions of the ASAE, 1994, 37(3),950–956 [17]Milton Boyd. Canadian wheatindustry[J].Agriculture Outlook,2005,(1):32-34. [18] SHELEFL,MOHSENIN N. Evaluation of the modulus of elasticity of wheat grain[J]. Cerealchemistry,1967,44(6):392-403
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