1. 研究目的与意义
稻谷是我国主要的粮食作物之一,在储藏运输中保障稻谷的品质不受影响在我国有尤为重要,因此研究稻谷堆的弹性模量在我国有其重要意义。稻谷在干燥、碾磨及储藏过程中均受到压缩载荷,为此会引起内部应力增加,从而导致体积缩小及变形,甚至颗粒破裂。另外,粮食从产地到被消费,要经过多次装卸、输送,每次都受到相应的冲击、压缩载荷作用,引起谷粒应力裂纹的产生和破碎,有应力裂纹的谷物容易受到微生物和昆虫的侵蚀,从而影响谷物的利用率和种子的出芽率。
粮堆弹性模量是颗粒间相互作用的集合力学特性,与颗粒弹性模量是紧密相关的,粮食在干燥、碾磨、运输及储藏过程中大多是以粮堆形式存在的,粮食与外界的作用大多也是以粮堆形式显现的,粮堆弹性模量与粮食颗粒之间的空隙率、接触点数目、接触应力大小、变形情况以及内摩擦因数等都有关系。粮堆弹性模量反映了粮堆的弹性范围内的应力与应变之间的关系,是一个重要的粮堆力学特性。
通过实验研究稻谷堆的弹性模量,可以了解稻谷堆的耐受压能力,因此研究稻谷
2. 研究内容和预期目标
研究内容
1.实验测定不同含水率下稻谷堆的弹性模量;
2.实验测定不同竖直压力下稻谷堆的弹性模量.
3. 国内外研究现状
国内外对粮食的颗粒弹性模量研究的较多,但对粮堆弹性模量的研究,国际上报导很少,国内未见公开报导。
在国外,Shelef和Mohsenin等人(1967)用拉伸强度实验机研究了麦粒单轴压缩的力学特性,整个籽粒分别用平行板、光滑的球形压头、柱形压头加载,切去两端的样本用平行板加载,得到压力-变形关系。Balastreire(1978)用球形压头的压缩实验测定玉米角质胚乳厚片在不同的含水量下的应力松驰特性,结果表明玉米角质胚乳的拉伸松弛模量随时间、含水量和温度的变化而变化。M.Liu和Haghighi等人(1989)研究了大豆及大豆种皮在不同温度和不同含水量下的粘弹性,建立了广义Maxwell模型,并于1990年研究了大豆子叶的力学特性和大豆籽粒的破坏力,用应力松弛、压缩、弯曲实验测得了大豆子叶的松弛模量、极限压缩和拉伸强度。Kamst(2002)进行了稻米的应力松弛实验,这些研究表明稻米是线性粘弹性体,弹性模量和挤压强度随变形速度增大而增大、随温度及含水量增大而减少,在含水量较低时温度影响较大。
在国内,马小愚教授于1988年研究了大豆籽粒在承受挤压和冲击时含水量及品种对其力学性质的影响,并于1999年对东北地区大面积生产的几个品种大豆与小麦堆籽粒进行了力学流变学性质的实验研究,给出了性能数据及有关影响因素。袁月明等人(1996)进行了玉米籽粒力学性质的实验研究,分别对玉米籽粒及各组分的力学性能进行了挤压破裂实验,分析了含水量及品种对破裂力的影响。结果表明,不同品种的玉米籽粒沿不同方向的抗破裂能力有显著差异,其抗破裂能力主要取决于角质胚乳和种皮的力学特性;当含水率降低时,籽粒的破裂力有所增加,但变形减小。张洪霞、马小愚(2004)通过实验得出大米压缩的力学指标,如弹性模量、破坏力及破坏应力等并研究得到不同品种大米的弹性模量差异为显著,破坏力差异为极显著,而破坏应力没有显著差异。李诗龙(2005)研究了油菜籽的弹性模量、泊松比等物理特性。4. 计划与进度安排
研究内容
通过应用回弹模量仪的实验,分别在三个围压(50kpa、100kpa、150kpa、200kpa)的条件下,研究四个水分(10.77%、12.39%、14.77%、15.95%、17.23%)的弹性模量,得出水分对稻谷堆弹性模量的影响规律。
研究计划
5. 参考文献
[1] leora shelef and nuri n, mohsenin. evaluation of the modulus of elasticity of wheat grain. cereal chemistry,1967,44(6):392~403.
[2]balastreire l.a, floyd l, herum. relaxtion modulus for maize endosperm in bending. transactions of the asae,1978(3):767~772
[3]lin m, haghighi k, stroshine r.l. viscoelastic characterization of the soybean seed coat. transactions of the asae,1989,32(3):946~952
