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果蔬压痕创新实验

果蔬压痕创新实验. 1 实验背景. 研究农业物料生物力学性质对于了解植物、动物等生长发育特性、农产品加工特性及品质具有重要意义，为相关作业机械和加工装备设计提供参数和依据。 研究农业物料生物力学性质是农业工程应用基础领域的重要内容，在现代化农业技术进步中起着重要作用。 研究果蔬生物力学性质是农业生物力学的主要方向，应用果蔬材料生物力学性质来表达果蔬的品质具有广阔的应用前景。. 1 实验背景. 目前果蔬生物力学性质一般采用测试金属材料力学性质的方法，这种方法对测试果蔬生物力学特性有一定局限性。

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果蔬压痕创新实验

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Presentation Transcript

  1. 果蔬压痕创新实验

  2. 1 实验背景 • 研究农业物料生物力学性质对于了解植物、动物等生长发育特性、农产品加工特性及品质具有重要意义，为相关作业机械和加工装备设计提供参数和依据。 • 研究农业物料生物力学性质是农业工程应用基础领域的重要内容，在现代化农业技术进步中起着重要作用。 • 研究果蔬生物力学性质是农业生物力学的主要方向，应用果蔬材料生物力学性质来表达果蔬的品质具有广阔的应用前景。

  3. 1 实验背景 • 目前果蔬生物力学性质一般采用测试金属材料力学性质的方法，这种方法对测试果蔬生物力学特性有一定局限性。 • 为此创新了一种实验方法，即应用测试果蔬材料表面压痕的原理来测定出果蔬的生物力学性质，实现果蔬力学性质的快速实时检测。

  4. 2 实验目的 • 测定果蔬材料的生物力学性质（如弹性模量、屈服极限、硬度等）与压痕变形之间的关系。 • 研究果蔬力学性质随压痕变形的变化规律，得到压痕变形与果蔬弹性模量等力学指标之间的定量关系。 • 寻求一种快速测量果蔬力学性质的方法。

  5. 3 实验仪器及设备 • 取新鲜、表皮无损伤的富士苹果、西瓜、西葫芦为试验材料。 • 采用美国Instron电子万能材料试验机，测试时能实现计算机自动控制和数据自动采集，载荷精度为+/-0.5%，传感器测量范围为0-100N。 • 试验夹具采用自制的直径为11mm的平板压头和圆锥形压头。

  6. INSTRON试验机及配套压头

  7. 4 实验方法 • 加载速度设定为0.10mm/min，计算机采集数据间隔设定为100ms/次。 • 测试时压头在与水平面垂直的方向压紧果实测点。 • 观察力—变形曲线，试样出现明显屈服点时停止试验。 • 通过计算机自动采集的压头压入试样时载荷、位移、应力及应变等参数，计算出果蔬的压缩弹性模量、屈服极限、硬度等力学指标。

  8. 5 实验内容及步骤 • 开启试验机，运行Instron主程序。 • 将试样水平放置在试验台上并保持稳定状态。 • 调节“下移微调”按钮，使压头缓慢向下移动至压头刚刚接触试样表面为止。 • 在试验机界面中，点击 “载荷调零” 和“位移调零”，开始试验。

  9. 观察力—位移曲线，出现明显屈服点时，点击“启动/停止”按钮，停止实验。观察力—位移曲线，出现明显屈服点时，点击“启动/停止”按钮，停止实验。 • 点击“完成”，保存试验报告。 • 调节“上移粗调”按钮，取出试样，观察试样表面有无压痕。

  10. 6 实验结果及数据处理 • 观察力—位移曲线，以西葫芦试验曲线为例，可以发现试样在位移为2.5mm左右曲线出现非线性关系，认为此时试样屈服。 • 通过计算机自动采集的数据，以压痕变形量为自变量，得到弹性模量、屈服极限、硬度与压痕变形的对应关系。 • 用相关处理软件，如MATLAB、SAS等对实验结果进行处理分析，得到果蔬力学性质与压痕变形之间的变化曲线及数学模型。

  11. 西葫芦压痕试验

  12. 7 实验报告 • 简述实验目的和意义。 • 建立数学模型，总结用压痕变形量来表达果蔬生物力学性质的具体方法。 • 分析果蔬生物力学性质随压痕变形的变化规律。 • 根据实验过程，思考影响试验精度的干扰因素。 • 根据实验结果，思考两种压头测试同一果蔬生物力学性质的异同。

  13. 讲解结束

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