蓖麻蒴果力学特性试验及仿真研究

作     者：侯俊铭 李金澎 何涛 杨勇 白晶波 姚恩超 HOU Jun-ming;LI Jin-peng;HE Tao;YANG Yong;BAI Jing-bo;YAO En-chao

作者机构：沈阳农业大学工程学院沈阳110161 

出 版 物：《沈阳农业大学学报》 (Journal of Shenyang Agricultural University)

年 卷 期：2018年第49卷第5期

页      面：574-583页

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51475312) 

主　　题：蓖麻蒴果 破壳力 有限元 破裂机理 

摘      要：为探究蓖麻蒴果破壳力变化规律及破裂机理,以1987品种、通蓖7号、通蓖9号及通蓖11号为研究对象,首先计算其球度,并采用WDW-2型微机电子万能试验机进行准静压力学特性试验,测得4个含水率下的蓖麻蒴果在顶部加载及中部加载下的破壳力,并根据试验结果将破壳过程分为达到破壳力、外种皮破裂及籽粒破损三个阶段。试验结果表明:品种对球度无显著影响;品种对破壳力有显著影响,1987品种蒴果破壳力最小,通蓖7号及通蓖11号次之,通蓖9号最大;含水率对破壳力有极显著影响,破壳力与含水率呈二次曲线关系;加载方式对破壳力有显著影响。其次将蓖麻蒴果视为球体,计算其在51.26N的作用下球心应力为0.80MPa。最后以通蓖11号蒴果为例,对破壳各阶段进行有限元分析。结果表明:顶部加载下达到破壳力时室与室结合破坏,在内侧形成缺口,外种皮破裂时裂纹在缺口处延伸,单室蒴果在法向最大轴线处种皮破裂,籽粒破损时籽粒裂纹在法向最大轴线处形成;中部加载下达到破壳力时,外种皮破裂阶段与顶部加载相同,籽粒破损阶段裂纹出现在切向最大轴线处。仿真分析得到的裂纹与试验结果一致,中心点处应力计算值与仿真结果比值为1.17。研究结果可为蓖麻蒴果脱壳机关键部件的设计提供参考。