甜菜力学特性的试验研究

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1、2015年9月农机化研究第9期甜菜力学特性的试验研究1，22王方艳，张东兴(1．青岛农业大学机电工程学院，山东青岛266101;2．中国农业大学工学院，北京100083)摘要:甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron－4411型万能材料试验机，对“KWS3148”甜菜不同部位的试样进行压缩试验，分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响，并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限，破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响，且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性

2、模量和最大抗压强度影响极显著，载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加，同位置试样的弹性模量逐渐增大，最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12．17±2．26)MPa，抗压强度为(2．67±0．3)MPa。关键词:甜菜;弹性模量;抗压强度;含水率;压缩试验中图分类号:S121文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0206－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.047并初步确定了完整甜菜在不同压缩速度的破裂点和0引言刚

3、度。谭宾根据流变学理论和方法，在保持加载速度甜菜种植范围广，面积和产量较高，是世界上经不变的条件下，测试了甜菜应力松弛特性的应力参济价值较高的糖料作物之一。近年来，随着糖料价格数，提出了压缩深度与甜菜的应力松弛特性的关［11－13］的上涨，甜菜的经济价值逐渐凸显，使得甜菜种植面系。因此，研究甜菜的加载速率、含水率等对其积和产量逐渐攀升。但甜菜力学特性参数的缺乏，影力学特性的影响，将对研究甜菜加工和收获机械提供响着相关装备的研发和工艺的改进，在一定程度上限理论依据。［1－6］制了甜菜产业的进一步发展。研究甜菜的力学特1材料与方法性是研发生产机具

4、的基础，对优化机具结构和加工工艺具有重要的意义。1．1试验材料目前，国外专家大多从细胞学的角度对甜菜的力选取河北省张北县博天糖业试验田的学特性进行研究。2003年，法国工程技术大学的学者“KWS3148”甜菜为样本，制作圆柱压缩试样(Ф25mm利用机械压缩和脉冲电子磁场的方式研究了甜菜的×30mm)，并标码保存。在甜菜芯的头部、中部和尾细胞特性，建立了通过脉冲电子磁场处理后甜菜细胞部分别横向取样(垂直于维管束方向)，并标记为试样的压缩特性模型。1994年，美国学者研究了在不同压A1、A2、A3。取样位置如图1所示。力下甜菜蛋白质合成的过程，得

5、到了甜菜在受力情况下产生病变的结论。2005年，意大利的博洛阳尼亚大学专家研究了不同储藏时间对甜菜物理机械性质的［7－10］影响。我国主要集中于甜菜生理学的研究，对甜菜力学特性的研究较少。目前，仅有刘百顺等通过静载蠕变特性试验，建立了KWS0143甜菜的蠕变模型，分析了甜菜芯部的不同部位、不同载荷力及维管束对对蠕变曲线的影响，得到了含糖率与坚实度的关系，收稿日期:2014－09－11基金项目:农业部土壤－机器－植物系统技术重点实验室资助项目(2011－2014);青岛农业大学校高层次人才科研基金项目(2013－2017)图1取样位置作者简介:

6、王方艳(1979－)，女，山东淄博人，高级工程师，博士，(E－mail)wfy_66@163．com。Fig．1Samplingpointsofsugarbeet·206·2015年9月农机化研究第9期2对收获后1、15、30、45天的甜菜的芯部分别横向A—试样压缩前截面积(m)。取样(垂直于维管束方向)，标记为B1、B2、B3和B4。2结果与分析1．2试验方法利用万能材料试验机(Instron－4411)对不同试样2．1位置及加载速率的影响进行纵向压缩试验，如图2所示。参照同类物料的试验经验，在试验加载速率为1)在不同加载速率条件下，对不同

7、位置的甜菜试10、20、30mm/s的条件下，沿甜菜试样进行压缩试［14－17］验进行压缩试验，测定试样的弹性模量和最大抗压强验。随着加载载荷的逐步增加，试样达到破坏极度，并借助正交试验研究取样位置及加载速率对甜菜限，并伴有甜菜细胞组织液体的渗出。利用SPSS对力学特性的影响。每次试验所得的压缩曲线中的近似线形部分的数据2)对不同含水率的甜菜取样，采用烘干箱测得试进行拟合和分析，获得其弹性模量及最大抗压强度。4样的含水率，并分析含水率对甜菜力学特性的影响。采用正交试验表L9(3)，进行正交试验，分析加载速3)通过对甜菜芯部试样的压缩试验，测得

8、收获期率和试样取样位置对测试数据的影响。正交试验因甜菜的弹性模量及最大抗压强度。素水平如表1所示。在不同加载速率下，不同部位试样的载荷－位移的曲线如图3所示。正交试