冲击载荷下谷物籽粒裂碎机理及数值模型构建方法

基本信息
批准号:11802057
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:韩燕龙
学科分类:
依托单位:东北农业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:贾富国,白士刚,曾勇,肖雅文,孟祥祎,邱化龙,陈沛瑀
关键词:
破碎数值模型谷物散体毁伤模式冲击裂碎动态裂碎机理
结项摘要

The impact load is the main cause of grain cracking in harvesting, processing and other links. However, the mechanism for the crack or the breaking of grain, especially crack initiation,propagation model,impact energy threshold and fracture model of grain are not clear. In this project, the impact test platform will be completed, which using electromagnetic induction principle to accelerate impact body. And some guiding theories will be used, including agricultural material science, Hertz contact mechanics, fracture mechanics and so on, which focus on the broken process of grain under impact. Meanwhile, the single grain impact test will be completed by the combination of the scanning electron microscope, the Micro-CT image analysis, the high-speed photography and the discrete element numerical simulation. In future, the origin and propagation mechanism of grain cracks under impact will be elucidated from macroscopic and microscopic perspectives. And the functional relationship between fragmentation threshold,grain properties and impact conditions will be established. Meanwhile, the impact data under different impact conditions, the similarity criterion, Weibull statistics and powder engineering principle will be used to build the numerical model of breaking probability and breaking degree of grain. And the comprehensive value of impact resistance of grain will be refined through above numerical model. In summary, the grain fragmentation theory and the fragmentation model under impact will be eventually established in this project. Overall, the research results provide a theoretical basis for the design and optimization of the key working parts of the equipment such as grain harvesting and processing, and enrich the basic theories and methods of the research on the characteristics of agricultural granular materials.

收获加工等环节中冲击载荷是导致谷粒裂碎的主因,然而谷粒裂纹及破碎的机制,特别是谷粒裂纹扩展模式、冲击能阈值和破碎模型尚不清楚。本项目以电磁加速冲击试验为研究切入点,融合高速摄像、Micro-CT图像分析、电镜扫描观测和离散元数值模拟等测量技术,以农业物料学、赫兹接触和断裂力学等理论为指导,分析单谷粒冲击裂碎过程,从宏观和微观角度阐明谷粒在冲击载荷下的裂纹源起、形成和扩展机制,获取冲击能与谷粒属性和冲击条件间函数关系。采用不同冲击条件下谷粒裂碎数据,同时结合相似准则、威布尔统计和粉体工程原理构建谷粒冲击破碎概率和破碎程度数值模型,提炼谷粒抗冲击破碎综合值,建立冲击载荷下谷粒裂碎理论及数值模型表征方法。研究结果对谷物收获加工等装备关键工作部件设计及工艺优化提供理论依据,丰富农业散粒体物料特性研究的基础理论与方法。

项目摘要

从“田间到餐桌”流通环节中,谷物易受机械冲击载荷而破碎。项目以谷物冲击破碎行为为切入点,自主搭建、升级和改造基于电磁加速原理的冲击试验台;通过试验探究冲击速度、尺寸和含水率等属性参数对谷物破碎的影响,分析谷物破碎模式,结合破碎概率模型获取能量阈值和临界冲击速度;采用离散元法和有限元法模拟冲击体与谷物的冲击过程,探究谷物受到冲击载荷后的破碎响应;通过压缩试验探究谷物性参数对其力学性能的影响,对比分析谷物承受冲击载荷和静态载荷的破碎行为差异和联系。基于上述研究内容,项目总结了如下开创性研究成果:(1)建立谷物冲击破碎的试验和模拟方法,探究谷物在冲击动载荷和准静态载荷下的破碎过程及裂纹演化规律,明晰谷物破碎机理。(2)建立谷物破碎概率模型,为农业物料的破碎条件确定提供指导。研究结果对谷物收获加工等装备设计优化提供理论依据,丰富农业物料特性研究的基础理论。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

韩燕龙的其他基金

相似国自然基金

1

冲击载荷下块体非晶合金层裂行为研究

批准号:10872206
批准年份:2008
负责人:凌中
学科分类:A1202
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
2

冲击载荷下煤岩多尺度断裂失稳机理及率响应模型研究

批准号:51874312
批准年份:2018
负责人:赵毅鑫
学科分类:E0404
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

数值化米粒碾白机理及碾米机降碎设计方法

批准号:51575098
批准年份:2015
负责人:贾富国
学科分类:E0506
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

复杂冲击载荷下的螺栓松动模型及累积效应研究

批准号:11902329
批准年份:2019
负责人:郭雅悰
学科分类:A1202
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目