稻米含水率对其弹性模量的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第39卷第4期东北农业大学学报39f41：1-32008年4月JournalofNortheastAgriculturalUniversityApril2008文章编号1005—9369(2008)04—0001—03稻米含水率对其弹性模量的影响李季成，权龙哲，罗立娜(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要：稻米籽粒由于尺寸小、形状不规则，难以制成标准试件，因此，不便于采用常规方法测其弹性模量。文章拟采用赫兹理论的修整模型及相应的数据处理方法，测定稻米籽粒的弹性模量，并研究稻米籽粒含水

2、率对其弹性模量的影响。关键词：稻米籽粒；弹性模量；含水率；拟合模型中图分类号：$511；TB12文献标识码：A稻米的品种、生产条件、环境等因素均会影响稻米的含水率，同时也会影响稻米的力学性质。因此，在制定加工工艺和设计加工机械的过程中，要充分考虑水分对稻谷力学特性的影响。农业物料的弹性模量，是衡量其力学特性图1平板压头挤压稻米籽粒的一个重要指标。因此，本文将研究不同水分Fig．1Theplateindentorsqueezesbrownricegrain下稻米的弹性模量的确定方法，并研究水分变化对稻米弹性模量的影响，为实际生产提供理2理论研

3、究论参数。当谷物处于弹性阶段内，在静载荷及变形初始l材料与方法阶段的小变形条件下，可应用赫兹理论建立识别物采用通过控制空气相对湿度的方法，制备特料弹性常数的挤压方程。当半径为R。和R的两个定含水率的稻米样本。称取各品种稻米的质量后球体接触时，由赫兹理论给出，接触面上总应变装入网袋中，悬于干燥皿内。利用不同配比饱和与总压力F的关系为【】：盐溶液，来获得恒定的空气相对湿度。在室温下密闭放置一个月左右，定期称其质量，直到质量．『【■91T—2F](kl+2)■(R一+R2)]J(1)不再变化为止，此时稻米的含水率即为平衡含水率，即得到不同含水率的

4、稻米。式中：采用四个品种的稻米作为研究样本(样本来自1-v1(2)东北农业大学种子公司)，分别为：V98—17、东98—25、东V10、东V7。1一(3)将自行设计的适用于稻米籽粒挤压的平板压‘E头，装卡于万能实验机上进行稻米籽粒的挤压试、、、F2为两球体的泊松比和弹性模验(见图1)，利用计算机数据采集系统，采集稻米量。最大接触压力位于接触圆中心，其大小为：互籽粒挤压过程中力与变形的关系数据，并研究稻米籽粒含水率对其弹性模量的影响。gqoo=。。[【31T4(kR1：+R)2R)]J(4)收稿日期：2007—03—28由于宏观上将稻米籽粒看

5、成是均匀各向同性作者简介：李季成(1979一)，男，辽宁人，助教，主要从事农业机械工程方面的教学与科研工作。E—mail：1．jichen西e@163．com体，而且加载速度较低，同时弹性变形量远远小于维普资讯http://www.cqvip.com·2·东北农业大学学报第39卷籽粒的尺寸，因此籽粒受力与变形基本满足赫兹理论的假设条件。在本试验中籽粒承受两个平行钢板的挤压，由于钢板的弹性模量远远大于籽粒的弹性模量，即：一，k20。三对于平板有：R=∞，而且由于籽粒底部接触面积远远大于顶部的接触面积，应变主要集中在籽粒的顶部，故忽略底部接触对

6、整体挤压试验的影响，由此可得总压力与应变的关系为：变形量mm)Deformationamounts：『【百—9,rrZF2k2]J(5)(b)图2稻米籽粒挤压的力一变形关系曲线接触圆中心处最大应力为：Fig．2Therelationcurveoftheforceandthedeformationofbrownricegrain9g。：f【—3-rrF—kR1J(6)生物屈服点之后，籽粒进入塑性变形阶段。因稻米籽粒的弹性模量计算公式可简化为：此，应利用屈服点之前的力变形关系曲线求取籽粒的弹性模量。E：二(7)上三3．2稻米弹性模量与含水率的函

7、数关系'12ROt‘对不同含水率的稻米籽粒进行平板挤压试验，取稻米籽粒的泊松比v=0．3t~l；将稻米籽粒近似并利用上述理论求出不同品种籽粒在各含水率下的成一个椭圆，这样接触点处的主曲率半径(尺)，可弹性模量均值(见表1)。通过椭圆顶点处的曲率来近似；利用万能试验机可表1稻米籽粒在各水分下的均值弹性模量得力值(F)同应变()之间的多组关系，最后，应用Table1Themeanelasticmodulusofbrownricegrainin最小二乘法原王里[呵求出稻米籽粒的弹性模量E。variousmoisturecontents(MPa)3

8、结果与分析3．1稻米籽粒的力一变形关系曲线应用上述试验方法，选择四个品种的稻米籽粒研究，每个品种选择50个样本。对籽粒进行挤压试验时，常会出现两类数据曲线：一类为生物屈服点明显(