含水率对糙米内摩擦角影响的实验研究

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1、第４１卷含水率对糙米内摩擦角影响的实验研究·３３·檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗檱檱谷物化学与品质分析檱檱殗殗檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱＊含水率对糙米内摩擦角影响的实验研究刘志云黄之斌程绪铎（南京财经大学食品科学与工程学院２１００４６）摘要利用土工合成材料综合测定仪，以江苏盐城产糙米为样品，测定了在不同法向压应力和不同含水率的条件下，糙米的剪切应力并计算出内摩擦角。实验结果表明：在剪切速率不变时，糙米的内摩擦角通常会随着法向压应力的增大而逐渐减小；当法向压应力较小（２５ｋＰａ）时，糙米的内摩擦角会随着含水率的增加而逐渐增大。当法向压应力较高（７５ｋＰａ～１００ｋＰａ）时，随着含水率的

2、增加，糙米的内摩擦角逐渐增大，达到某一峰值后，随着含水率的继续增加而逐渐降低。关键词糙米法向压应力含水率内摩擦角糙米是我国重要的粮食产物。糙米摩擦特性对裂纹的玉米及自然干燥无裂纹的玉米进行了对比试于粮食加工、粮堆流动、粮仓的结构设计、粮食运验，对不同情况的力学性能进行了研究。结果表输装卸设备设计都起着至关重要的作用。糙米摩擦明，较高含水量、较高的干燥温度和应力裂纹的存［６］包括外摩擦和内摩擦，外摩擦是指粮食与仓壁之间在都使玉米的破坏强度降低，使玉米更容易破碎。的摩擦，其大小通过摩擦系数来表示。内摩擦是指［７］张桂花（２００４）采用直剪仪研究了包衣稻谷的内摩发生在物质内部，阻碍粮粒间相

3、对运动的摩擦，其擦角，发现包衣稻谷的内摩擦角比普通稻谷小。大小用内摩擦角来衡量。［８］ＳｈｉｎｏｊＳｕｂｒａｍａｎｉａｎ，Ｒ．Ｖｉｓｗａｎａｔｈａｎ（２００７）使用粮食物理特性的研究从十九世纪末就开始了。剪切法测定了狐尾小米在水分为１１．１１％～４２．８％时［１］Ａｉｒｙ（１８９７）通过斜面仪测定得到小麦与钢板表的内摩擦角系数为０．５９～１．２５。［２］面的摩擦系数平均为０．４１４。Ｊａｍｉｅｓｏｎ（１９０４）综上所述，可见含水率对粮食物理特性的影响测得小麦与钢板的摩擦系数为０．３６５～０．３７５。国内外偏重于对小麦、稻谷、玉米、大豆等粮食的［３］Ｖｅｒｓａｖｅｌ和Ｂｒｉｔｔｏｎ（１

4、９８６）同样使用这个方法测研究，而对糙米摩擦特性的影响研究几乎没有，由得含水率为１２％的小麦与光滑的钢板的摩擦系数于含水率的变化会严重影响糙米的摩擦特性，故本平均为０．２９８。Ｚｏｅｒｂ和Ｈａｌｌ（１９６０）研究了马齿文采用直剪摩擦实验测定出不同含水率的糙米样品状玉米、小麦、豌豆、豆类植物在不同含水量下缓的剪切应力并计算出内摩擦角，同时探讨了在剪切慢加载的特性。研究表明谷物积压强度的影响参数速率不变的条件下，含水率、法向压应力的变化对［４］是含水量、温度、加载速度和加载位置。Ｃｈａｔ－其内摩擦角的影响。ｔｏｐａｄｈｙａｙ（１９７９、１９８１）、Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ和Ｈａ－ｍａｎ

5、ｎ（１９９４）研究了变形率、含水量及温度对弹１材料与方法性模量及破坏力的影响，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ（１９８４）进行１．１实验材料了稻米的应力松弛试验，这些研究表明稻米是线型实验样品：糙米；产地：江苏盐城。粘弹性体，弹性模量和挤压强度随变形速率增大而含水率分别为：１５．３２％、１６．２４％、１７．５４％、增大、随温度及含水量增大而减小，在含水量较低［５］１８．４６％。时温度影响较大。冯和平和毛志怀（２００３）利用静态压缩试验、剪切试验和应力松弛试验对不同含１．２实验仪器与设备水率的玉米、不同热风温度干燥的玉米、有热应力ＴＺＹ－１型土工合成材料综合测定仪（即直剪＊基金项目：“十一五”国家科

6、技支撑计划项目（２００９ＢＡＤＡ０Ｂ０４－５）通讯地址：南京市栖霞区仙林大学城文苑路３号，南京财经大学食品科学与工程学院１６号信箱·３４·粮食储藏２０１２（３）仪）：南京产，该仪器能够实现计算机自动控制和一般取开缝尺寸为最大粒径的１／４～１／５。对粮食数据自动采集，示意图见图１；ＨＧ２０２－２（２Ａ／而言，其粒径为２ｍｍ～９ｍｍ，所以上、下剪切盒２ＡＤ）电热干燥箱，南京产；ＡＬ２０４型分析天平；的开缝尺寸大小约为２ｍｍ。ＪＳＦＤ－粉碎机，上海产。１．４．４荷载大小的选择根据直剪仪的统计资料，结合粮食自身的特性，以１２ｍ深度处糙米（重力密度为８．９０ｋＮ／ｍ３）所受的荷载为依据，该深度

7、处糙米受到的法向压应力大小为８．９０ｋＮ／ｍ３×１２ｍ＝２１０６．８ｋＮ／ｍ＝１０６．８ｋＰａ，故设定试样的最大法向压应力为１００ｋＰａ。因此本实验施加的法向压应力等级为：２５ｋＰａ、５０ｋＰａ、７５ｋＰａ、１００ｋＰａ。１．４．５剪切速率的选择粮食属于非粘性体范畴，其剪切速率可以参照非粘性土的快剪试验速度，本图１土工合成材料综合测定仪示意图次实验设定剪切速率保持不变为１．３３ｍｍ／ｍｉｎ。１．３实验原理直剪仪是以Ｃｏｕｌｏｍｂ理论为理论基础的一种２结果与