蘋果不同受載時接觸應(yīng)力測量分析及損傷預(yù)測.pdf

1、本文針對蘋果損傷面積的評估和預(yù)測問題，采用Prescale○R感壓膠片對蘋果靜壓接觸和跌落碰撞時的接觸應(yīng)力分布進(jìn)行了測量分析，探討了應(yīng)力面積的Hertz公式理論計算的適用性及修正方法，明確了應(yīng)力面積和損傷面積之間的關(guān)系，實現(xiàn)了蘋果不同受載時損傷面積的有限元模擬準(zhǔn)確預(yù)測，為蘋果作業(yè)機(jī)械和包裝設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。本研究中主要得到以下結(jié)論：
　?。?）蘋果靜壓時褐變損傷的臨界壓力為54 N，蘋果與鋼板、橡膠+鋼板、瓦楞紙板+鋼

2、板跌落碰撞時褐變損傷的臨界沖擊能分別為0.05 J、0.06 J和1.10 J，蘋果果肉出現(xiàn)酶促褐變損傷的應(yīng)力為0.238 MPa；蘋果受載時接觸應(yīng)力分布總面積比其實際損傷面積高，應(yīng)力均值與損傷面積的變化無直接關(guān)系，＜0.10 MPa的低應(yīng)力和≥0.50 MPa的高應(yīng)力分布均很小，不是造成蘋果損傷的主要原因；由于橡膠或瓦楞紙板的緩沖作用，蘋果碰撞時0.10~0.20 MPa范圍的應(yīng)力面積增大，而0.30~0.40 MPa范圍的應(yīng)力面積減

3、??；蘋果靜壓接觸以及蘋果與鋼板碰撞時，損傷面積與≥0.10 MPa范圍的應(yīng)力面積呈高度線性相關(guān)，蘋果與橡膠板+鋼板、瓦楞紙板+鋼板跌落碰撞時，損傷面積分別與≥0.20 MPa和≥0.30 MPa范圍的應(yīng)力面積呈高度線性相關(guān)。
　?。?）蘋果靜壓接觸或蘋果與鋼板、橡膠+鋼板在較小載荷碰撞時，接觸應(yīng)力測量值較為接近Hertz公式計算值，但當(dāng)壓力超過80 N或沖擊能超過0.20 J時，Hertz公式計算值誤差變大；蘋果與瓦楞紙板+鋼板碰

4、撞時，當(dāng)沖擊能低于1.30 J時，接觸應(yīng)力測量值高于Hertz公式計算值，當(dāng)超過此值后，Hertz公式計算值開始接近接觸應(yīng)力測量值。通過引入分別與壓力和沖擊能相關(guān)的參數(shù)λ對Hertz公式的等效彈性模量E*進(jìn)行修正，可明顯提高蘋果不同受載時接觸應(yīng)力面積的理論計算精度，使Hertz公式更具有適用性。
　?。?）蘋果靜壓接觸以及蘋果與鋼板、橡膠+鋼板跌落碰撞有限元模擬時，損傷面積預(yù)測精度高，其平均相對誤差率分別為3.29％、3.09%、