大豆堆弹性模量的测定与分析

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1、第４１卷大豆堆弹性模量的测定与分析·１７·檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗檱檱粮食储藏技术檱檱殗殗檱檱檱檱檱檱檱檱檱＊大豆堆弹性模量的测定与分析唐福元黄之斌程绪铎（南京财经大学食品科学与工程学院粮食储运国家工程实验室２１０００３）摘要使用ＴＳＺ－６Ａ型应变控制式三轴仪对不同围压（５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、１５０ｋＰａ、２００ｋＰａ）、不同含水率（９．８％、１２．３％、１５．８％、１７．２％ｗ．ｂ）的大豆堆的弹性模量进行了测定，并分析了围压与含水率对大豆弹性模量的影响。实验结果表明：对于含水率范围为９．８％～１７．２％ｗ．ｂ的大豆堆，在围压为５０ｋＰａ～２０

2、０ｋＰａ的范围内，其弹性模量范围为３．０７ＭＰａ～２８．８０ＭＰａ，在相同含水率条件下，大豆堆的弹性模量随着围压的增大而增大；在相同围压条件下，大豆堆的弹性模量随着含水率的增加而减小。关键词大豆弹性模量围压含水率［６］大豆是我国的重要的粮食作物，也是提取食用出大豆籽粒的平均弹性模量为２０．３９ＭＰａ。油的重要经济作物。粮食在装卸、运输、储藏等过国内外对大豆籽粒的压缩性质的研究较多，但程中都会受到相应的冲击载荷或压缩载荷，引起内对大豆堆弹性模量的研究国内外均未见公开报导。部应力变化，导致体积缩小、产生裂纹或永久变故本课题利用ＴＳＺ－６Ａ型应变控制式

3、三轴仪对大形，从而影响大豆的加工品质。因此，掌握大豆堆豆堆弹性模量进行了测定与分析。的压缩特性对于减少大豆在装卸、运输、储藏等过１材料与仪器设备程中的机械损伤，提高加工质量有很重要的作用。弹性模量反映了粮食在压缩条件下应力与应变１．１实验材料的相互关系，它是表征大豆压缩特性的重要参数。本实验所用大豆是黑龙江省的春大豆，原始水国内外对于大豆籽粒的破碎力、弹性模量等力学特分是９．８％，容重为６７７ｇ／Ｌ，其大中小粒径分别［１～２］性的研究从二十世纪六十年代就开始了。为７．７３ｍｍ，７．４０ｍｍ、６．９８ｍｍ（随机取样１００Ｍ．Ｌｉｕ和Ｈａｇｈｉｇｈｉ

4、（１９８９）等人研究了大豆籽粒及粒大豆粒，用游标卡尺测其３个粒径，小数位读到大豆种皮在不同温度和不同含水量下的粘弹性，建０．０１ｍｍ，最后求其平均值）。立了广义Ｍａｘｗｅｌｌ模型，并于１９９０年研究了大豆１．２实验仪器与设备子叶的力学特性和大豆籽粒的破坏力，用应力松弛、挤压、弯曲试验测得了大豆子叶的松弛模量、应变控制式三轴仪，南京生产，示意图如图［３］１。ＰＱＸ型多段可编程人工气候箱，宁波生产。极限挤压和拉伸强度。马小愚教授（１９８８）等研究了大豆籽粒的力学性质，发现同一含水量的籽粒ＨＧ２０２～２（２Ａ／２ＡＤ）电热干燥箱，南京生产。在沿三轴方向

5、挤压，其破裂力有显著差异；含水量ＪＳＦＤ～粉碎机，上海生产。［４］对籽粒的屈服力及破坏力的影响特别显著。刘传２实验原理云和张强（２００７）等人用材料性能测试机测定了大［５］三轴压缩实验用圆柱形试样，每个试样确定不豆籽粒的表观接触弹性模量为２９４ＭＰａ。刘志云（２０１０）等利用ＴＡ．ＸＴｐｌｕｓ物性质构测试仪，对同恒定周围压力σ３（即最小主应力），如图２。一百粒内蒙古产大豆籽粒进行受力、变形与面积的弹性模量反映了粮食在压缩条件下应力与应变测量，根据胡克定律计算出弹性模量（Ｅ），测算的相互关系。当轴向压力σ１（＝σ３＋Δσ）逐渐增＊基金项目：“十一五

6、”国家科技支撑计划项目（项目编号：２００９ＢＡＤＡ０Ｂ０４－５），江苏省教育厅自然科学基金项目（项目编号：１１ＫＪＤ５５０００１）通讯地址：南京市栖霞区文苑路３号·１８·粮食储藏２０１３（１）△ＰＥ＝②△ｈｅ／ｈｃ式中：Ｅ———粮食的弹性模量（ＭＰａ）；△Ｐ———轴向荷载（ｋＰａ）；△ｈｅ———粮食的弹性变形量（ｍｍ）；ｈｃ———试样固结后的高度（ｍｍ）。３实验方法３．１实验样品的准备首先将原始样品进行筛选去除杂质，然后通过［９］１０５℃烘干法测定其含水率为９．８％ｗ．ｂ。实验所需４个含水率的大豆调节方法具体如下：根据公式计算出调节到目标水分所需

7、要增加的蒸馏水的质量，然后将加过水的大豆放进密封袋中置于１５℃的人工气调箱里一个星期使水分均匀。实验前需将［１０］样品拿出放在室温条件下２ｈ方可进行实验。Ｗｉ（Ｍｆ－Ｍｉ）Ｑ＝③（１００－Ｍｆ）式中：Ｑ———所需增加蒸馏水的质量（ｋｇ）；Ｗｉ———大豆的质量（ｋｇ）；Ｍｉ———大豆水分含量（％ｗ．ｂ）；Ｍｆ———调节后大豆水分含量（％ｗ．ｂ）。３．２弹性模量的测定实验中涉及到主应力差△σ、分级施加的轴向压力△ｐ、加卸载间隔时间△ｔ及滞回圈圈数ｃ等大达到某一数值时，试样破坏，从而测定得到粮食条件，我们选择分级施加的轴向压力为主应力差的的最大破坏主应

8、力差。通过在一定应力（最大破坏［１１］１２％，滞回圈圈数为５圈。主应力差的１／１０～１／１２）水平下的多次加压和卸本实验主要参照土的实验