甘薯跌落碰撞损伤试验研究与分析

摘要

针对甘薯块根在收获过程中关于跌落碰撞力学问题缺少理论研究的现象,通过设计甘薯力学特性试验和跌落冲击试验,以甘薯坚实度为参考指标,进行理论分析,建立跌落高度和冲击力、跌落高度和冲击应力之间的数学模型,测得一定质量范围甘薯的临界损伤受力值及临界损伤跌落高度。通过坚实度试验,得到质量在260~300g之间,大小均匀且表面无损伤的普薯32坚实度σ_极=1.338 5 MPa。通过跌落冲击试验数据曲线分析,得到甘薯从不同高度自由跌落冲击过程中,具有一定粘滞效应和应力松弛特性;在冲击结束后甘薯残余变形会因冲击形变量峰值的增大而增大,变形恢复不可逆。通过回归方程,得到甘薯的临界损伤跌落高度为h=27.18 cm,临界损伤最大冲击力为F=424.20 N,回归方程拟合优度均大于0.97。研究结果对认识甘薯在收获过程中的损伤机理以及如何改进优化相关机构提供理论依据。