杜健民[1]2005年在《新鲜草物料压缩过程的流变学研究》文中指出本试验研究以新鲜的典型牧草、饲料作物和作物秸秆为研究对象,以一次喂入压缩后形成的草片为研究单元,以“开式”压缩为试验基础,使用 LABVIEW 数据采集系统和 MATLAB 数据分析系统,在压捆机实际工作环境下研究草物料在高密度压缩全过程中的流变学特性,以及新鲜高密度成型草产品的生产工艺和贮存过程中的营养变化。通过试验研究得出了以下新的结论:1、新鲜草物料每经历一次压缩,活塞和草片的受力均存在着快速上升、骤降、缓慢下降和急剧下降4个阶段,且骤降值与物料的形态和草片在压缩室的位置有关,缓慢下降阶段是典型的应力松弛阶段;压缩时的最大压缩力只与物料的形态和压缩室结构有关,而与压捆机的动力提供无直接关系;压缩全过程草片在压缩室各个位置上的最大压缩力与最小变形恢复力的特性存在明显的差异,这是因两个力虽然在每次压缩时均出现,但存在本质区别造成的。2、本试验研究提出了在压缩过程中密度变化存在一个密度点和叁个密度区域的观点;以叁种不同形态的物料为研究对象,在不同的喂入量下对草片在压缩全过程一个密度点和叁个密度区域的变形恢复进行了试验分析,建立了相应的数学模型,并对其产生的原因进行了综合分析,提出了根据密度平稳区域的位置确定压缩室长度的观点;对由于变形恢复造成的无用功耗进行了量化分析,并确定了影响功耗的主要原因。3、发现了在压捆机实际工作条件下,新鲜草物料压缩时存在着叁种应力松弛;提出了用应力松弛下降速率作为选择压捆机压缩频率依据的观点,并综合分析各种影响因素,提出了合理的压缩频率值和压缩室长度的选择范围,为合理确定压捆机的压缩频率和结构参数提供了依据。4、对高密度压捆机的叁维应力进行了试验研究,获得了压缩全过程草片在不同位置 Z、Y 方向上的应力变化规律;提出了压缩过程中在 Z、Y 方向同样产生流变学变化的观点;得出了在密度平稳区域是 Z、Y 方向草片最大变形恢复应力区域和产生主要摩擦力的区域的结论,对于工程实际设计具有意义。5、通过试验分析得出了压捆机出料口尺寸高度的减小对压缩全过程产生非常大影响的结论;寻找到了对全过程的压缩力、消耗功和应力松弛的影响规律,提出了单纯依靠减小出料口尺寸高度的办法来提高压缩密度的办法是不经济的观点。6、通过对草片形态稳定性的试验分析,寻找到了草片在压缩全过程上、下截面变形恢复力及其变形恢复力差异的变化规律;得出了在压缩过程中和草捆贮运时,变性恢复力是造成草捆尺寸改变、变形恢复力的差异是造成草捆形状改变根源的结论,并为活塞压缩力作用点位置的调整、活塞的结构设计以及捆绳位置的调整和材料的选择提供了依据。7、通过新鲜高密度成型草产品生产过程和产品在贮运过程中营养转变的试验分析,得出了新鲜牧草、饲料作物和作物秸秆经过高密度压缩缠膜后,不仅提高了产品的贮运性能、商品性,而且较理想地保持了新鲜草物料原有的营养成分的结果,尤其对于豆科类不宜青贮的植物,其营养保持效果更加明显。
闫国宏[2]2004年在《新鲜草物料压缩过程应力松弛试验研究》文中提出为进一步推进农业纤维物料压缩理论及压缩流变学的发展，促进新鲜草产品的开发和利用，本文针对新鲜草物料压缩过程中的流变特性，以实际生产设备9KG-350型液压式高密度压捆机为试验装置，以叁种典型鲜物料（苜蓿、苏丹草、玉米秸秆）为试验对象，对其在高密度压捆过程中的应力松弛进行了测试研究。利用电子计算机对试验数据进行分析处理，获得了叁种物料在不同喂入量下压缩时的应力松弛流变方程及其它参量。在此基础上，分析了物料种类和喂入量与最大膨胀力、压缩密度、应力松弛速率及草产品物理性能之间的关系。结果表明：叁种物料在各自所选喂入量当中，苜蓿在4kg喂入量、苏丹草在8kg喂入量、玉米秸秆在11kg喂入量下压缩时，在动力和产品性能上较优。这些对压缩工程优化设计和促进草业发展有重要意义。
周国栋[3]2016年在《不同截面压缩室压缩过程的流变学试验研究》文中研究说明压缩是牧草由草资源转化为商品进行流通的必经环节,应力松弛是草物料压缩过程中所表现出的主要流变学特性。应力松弛直接影响牧草压捆机的压缩频率、压缩室长度等参数的确定,进而影响生产率、草捆稳定性,以及压捆机的动力匹配和结构参数。本文以9KG-350型液压高密度压捆机为试验设备,以羊草为试验物料,以一次喂入压缩形成的草片为研究单元,由薄膜压力传感器及配套的数据采集卡构成数据采集系统,研究开式压缩过程中压缩室截面积变化对草片应力及应力松弛规律的影响。在压捆机稳定工作状态下,将压缩室截面尺寸调整为360mm×440mm、360mm×450mm和360mm×460mm,研究草片压缩全过程应力松弛特性。研究结果表明：不同截面压缩室,草片在x方向上均表现出明显的应力变化规律和应力松弛特性；压缩室截面的改变导致草片x方向上应力数值的变化,但对应力变化规律及应力松弛特性影响较小。研究草片在不同截面压缩室下的应力变化规律及应力松弛特性,为压捆机草捆尺寸、压缩频率、压缩室长度等参数的确定,以及压捆机动力匹配、结构设计和强度校核提供理论依据。
周国栋, 杜健民, 佘文龙, 赵登宇, 郝飞[4]2017年在《牧草压缩过程应力松弛试验研究及压缩活塞的力学分析》文中研究说明应力松弛是牧草压缩过程中显着的流变学特性。研究压缩室不同截面下的应力松弛特性,可为牧草压捆机的压缩频率的确定提供理论依据。为此,以高密度压捆机为试验装置,以羊草为试验材料,分别以360mm×4 4 0 mm、3 6 0 mm×4 5 0 mm、3 6 0 mm×4 6 0 mm这3种压缩室截面进行试验,获得了压缩室不同截面下应力松弛特性。试验表明:在不同截面下开始应力松弛的前3s应力松弛明显,在3s之后应力随时间的推移而松弛放慢,超过10s应力松弛速率趋于水平,从尽可能使草片有较充分应力松弛和保证较高的生产率的综合角度出发,在实际牧草压缩生产中将压缩频率选在3~10s之间较合理。在试验的基础上,对压捆机压缩活塞进行力学分析,寻找出了压缩活塞工作过程中最容易变形的部位,为压捆机压缩活塞的设计及结构强度校核等提供了依据。
白雪卫[5]2006年在《苜蓿压捆过程中的粘弹性力学行为及仿真分析》文中认为为进一步探索草物料的压缩理论,在压捆试验台上对含水率为17%的紫花苜蓿进行整株压缩。在压捆室不同截面下,分别进行应力松弛试验及移动过程压缩试验。采用虚拟仪器数据采集系统,记录试验过程中的压缩力、草片在压捆室内的移动及草片厚度变化量。采用逐次余数法对应力松弛试验数据进行处理,获得不同截面下草片的粘弹性力学模型,其模型均为3个麦克斯威尔单元(Maxwell Element)构成的广义麦克斯威尔模型。基于该模型,应用粘弹性力学理论,获得松弛函数及蠕变函数,建立苜蓿草片的微分型和积分型本构方程。在此基础上,以Matlab及Simulink仿真软件为平台,建立本构方程的仿真模型。在对直接压缩后的应力松弛试验进行仿真时,仿真曲线与试验数据吻合较好,说明采用粘弹性力学模型描述草片的力学行为是合理的。为比较不同截面草片的应力松弛规律,取各模型松弛应力起始值相同,仿真发现:0～3s内,截面为360㎜×460㎜的草片模型应力松弛的最快;在3～6s内,截面为385㎜×460㎜的草片应力下降为最小;在松弛了约10s后,截面为510㎜×460㎜的草片应力下降最为迅速。说明截面变化对应力松弛规律有影响,在压捆机的设计过程中,压捆室截面的确定要考虑压缩频率的影响,反之亦然。通过仿真移动过程中第一片草片应变随时间的变化,及移动全过程应力随时间的变化,可得到与草片实际变形过程相近的变形规律。
杨明韶, 毕玉革[6]2005年在《草类物料压缩试验研究中的突破性进展》文中研究表明在国内外草物料压缩试验研究的基础上,对新鲜草物料压缩流变进行试验研究,总结出了草物料压缩试验研究过程中几个带有突破性的进展,较系统地展示了草物料压缩研究逐步深入的历程和规律,对草物料压缩基础研究的发展有重要意义。在国外研究“闭式压缩”很长时间后,我国开始了“开式压缩”试验研究。从实验室的局部过程的试验研究,发展到压缩工程全过程的试验研究;从一般工程力学的研究,推进入到压缩过程流变学试验研究;从理论上的阶跃历程的流变学试验研究,跨越到工程上任意历程的流变学试验研究,将草物料压缩流变研究推向新阶段。最后又提出了变断面积的压缩流变试验研究,继续推进草物料压缩工程和草物料加工流变学发展。
李旭英[7]2006年在《草物料压缩流变动力学特性研究及压缩过程优化》文中提出本文从保护环境、合理开发利用草资源为出发点,进行了草物料压缩过程中流变动力学特性试验研究。首先完成了草物料压捆试验台的设计与制造。该试验台能进行单因素和多因素试验,实现了压捆室截面、长度可调,活塞行程端点停留时间可调。设计了虚拟仪器数据采集分析系统,能够采集全过程的压缩力、压捆室壁的侧压力、草物料(草片)压缩量、厚度、变形恢复量等,可适时观察、记录采集到的数据,并能够转换为其它格式的文件存贮,在MATLAB软件中进行数据分析处理、计算、作图等,显着地提高了数据处理的效率和可靠性。然后进行单因素和多因素试验,得出了以下结论:1)在压缩过程中其它条件一定的情况下,研究压捆室截面形状、尺寸对压缩过程的影响。以一次喂入的草物料为研究对象,对压缩全过程进行流变动力学特性研究,指出草物料压缩过程是一个大变形过程,探索压捆室不同截面下草物料在全过程中的应力—应变关系。试验结果表明草物料的应力-应变关系为非线性,加载曲线与卸载曲线不同,且卸载曲线回不到原点。形成草片后,在循环载荷的作用下,草片的压缩模量依次增大,草片的卸载曲线与直接压缩过程中的卸载曲线形状差别逐渐增大,各草片的恢复模量也依次增加,抵抗变形的能力逐渐增加。在压缩全过程中都有应力松弛现象发生。2)指出不同截面下草片的弹性变形恢复对压缩过程中的功耗影响很大。随压捆室截面的增大,压缩过程中草片弹性变形恢复率、比功均表现为先降低后增加趋势。3)草物料在不同截面下直接压缩后应力松弛曲线具有相同的特征,采用逐次剩余法,建立了苜蓿、揉碎玉米秸秆直接压缩后草片的应力松弛模型,均为3个[M]并联的广义Maxwell模型,相应获得了应力松弛方程、参量及其变化规律。4)揭示了不同截面下最大轴向压缩力沿压捆室长度的分布规律和弹性恢复应力沿压捆室的分布规律,对压捆机的结构设计和提高产品的形态稳定性具有重要的指导意义。5)揭示了在不同截面下压缩草物料时,草片在压紧时和恢复后沿压捆室长度的密度分布规律。研究表明草片在循环载荷的作用下,其密度有所提高,且存在密度平稳区,在压紧和恢复时草片的密度基本保持不变,建议在该区进行打捆,以获得较高的产品密度。6)在一定的压缩条件进行不同截面的压缩时,所需的比应力和比密度不同。随压捆室截面增大,比应力表现为先减少后增加的规律,而比密度表现为先增加后减少的规律。
杨明韶, 韩宝生[8]2005年在《草类物料压缩过程中流变学研究的最新进展》文中提出草物料压缩过程实质上是草物料加工的流变学过程。尤其最近对新鲜草物料压缩全过程中流变学规律的试验研究(项目50165001),又取得了新进展。首先,系统论述了国内外对草物料压缩流变学压缩试验研究的历程以及理想状态下,阶跃历程的蠕变和应力松弛试验的研究情况;然后推进到工程上任意历程的流变学试验研究。在此基础上,又对草物料压缩工程中的流变学规律进行了深入的试验研究。由此不仅首次揭示和提出了草物料压缩过程中流变学的实质规律,而且在研究草类物料蠕变和应力松弛流变学理论、方法上也取得了进展。
马彦华[9]2015年在《振动力场作用下生物质致密成型流变特性及成品微观结构分析》文中认为农林废弃物、牧草等植物类生物质资源相当丰富,但由于其松散、堆积密度低等特点,收集、运输及储存困难,而解决此问题最有效的办法是通过压缩对其致密成型。但目前致密成型设备普遍存在能耗高、效率低、关键部件磨损严重等问题,严重制约了成型技术及设备的推广应用。针对这一问题,本文提出将振动力场引入到生物质致密成型中,利用振动能减小摩擦、振动有利于压实、加速应力松弛等原理,探索生物质在致密成型过程中,节能高效、提高成品质量的新途径。本项目首先研制了振动力场作用下的生物质致密成型试验系统,在此基础上,以玉米秸秆、小麦秸秆和葵花秸秆为试验物料,采用正交试验等方法,确定了上述物料的较优成型条件。以此为试验参数,对叁种物料进行了不加振动与迭加振动力场致密成型的对比试验,分析了振动力场对叁种物料致密成型过程中压缩力、应力松弛、成型块物理品质,成型块微观结构及成型机理的影响。得出以下主要结论:(1)一个完整的生物质致密成型过程一般可分为预压缩阶段、压缩阶段、推移挤出和回程阶段。研究表明振动力场对压缩阶段影响较为显着。在压缩阶段,压力随压缩密度的增加呈指数形式增加。达到相同的压缩密度,迭加振动能够降低压缩力,即振动起到了降低阻力的作用,且振动参数不同,降阻程度不同。(2)压缩活塞迭加振动可以减小生物质致密成型过程中的最大压缩力和压缩能耗,提高成型产品的密度和机械耐久性。(3)当活塞达到相同的压缩密度,在所选的振动参数范围内,随着频率和振幅的增加,压缩玉米秸秆和葵花秸秆的压缩力呈增加趋势,压缩小麦秸秆的压缩力呈先增加后减小的趋势,但致密成型产品的松弛密度和机械耐久性均增加。(4)压缩活塞不加振动和迭加不同振幅和频率的振动压缩,其应力松弛模型符合2阶Maxwell模型;振动提高应力松弛速率、降低应力松弛时间、增加物料的流动性,进而减小变形恢复量、降低能耗、提高产品质量;不同参数的振动对应力松弛作用效果不同。(5)对加振与不加振压缩得到的叁种物料成型块端面进行纤维观察发现,成型块端面形貌均可分为外层和内层。外层密度较内层密度高,且外层的秸秆散粒体呈“直立”姿势,而内层秸秆散粒体呈“平铺”姿势,其成型机理是以散粒体机械镶嵌为主的成型方式。振动力场有助于物料均化、小颗粒在大颗粒间的充填以及内应力的减小,致使成型块品质提高。
闫翠珍[10]2015年在《秸秆块压缩性能及流变特性研究》文中提出农业纤维物料具有质轻、疏松、体积大、密度低,不便于收集、运输和储存的特点,压缩成型成为农业纤维物料资源化利用的有效途径。人们对农业纤维物料压缩性能及压缩流变特性进行了广泛的探讨,本研究以压制低密度秸秆块过程中有关流变特性为主要内容,目的是为秸秆低密度压缩成型提供一定的理论指导,促进低密度秸秆加工成型,以满足秸秆建筑以及秸秆块墙体日光温室等需求。本研究分析了含水率为15%、长度为20mm时水稻、小麦和玉米秸秆,以及含水率为10%,长度为10 mm、20 mm、30 mm时水稻秸秆,分别在初始进料量17 g、19 g和21 g时,从自然堆积密度到最大压缩密度(300 kg/m3)的压缩过程中表现的压缩规律及流变特性,并利用MATLAB软件中的cftool工具箱对试验数据进行拟合分析,得到了不同试验条件下秸秆压缩过程中的应力应变规律、压缩后秸秆块的应力松弛特性及蠕变规律,最后对秸秆块墙体日光温室中秸秆块墙体进行了历时一年多的蠕变变形观测,结合实验室中秸秆块蠕变规律进行了验证。本研究为低密度秸秆块压缩设备的优化设计、所需能耗提供理论依据,为秸秆资源的合理利用提出了新途径。本课题主要研究内容及结论如下:(1)通过记录松散秸秆物料闭式压缩过程中压力、位移的变化,以及压缩后应力、应变随时间的变化数值,探讨了试验条件下秸秆压缩过程中应力与应变关系,压缩后应力松弛及蠕变规律,得出了不同进料量下,含水率15%的稻、麦和玉米秸秆,及含水率10%,不同切碎长度稻秸应力—应变规律呈幂指数关系;其应力松弛行为均可用两个Maxwell模型并联的四元件广义[M]模型描述;其压缩蠕变特性均可用四元件伯格斯模型([B]模型)描述。(2)通过对应力松弛模型相关参数的分析,得到了低密度压缩条件下,含水率15%左右的稻、麦和玉米秸秆的压缩打捆作业可以在松弛开始的40 s后进行;含水率10%,长度30mm以内的稻秸压缩打捆作业均可在压缩后的45 s后进行。(3)对比不同试验条件下秸秆压缩应力应变规律,建议实际的秸秆块压缩生产中,要根据不同的最终要求,选取相应的秸秆物料,以便减少能耗;单对于压缩过程中的能耗考虑,建议将秸秆做切碎处理。(4)通过稻、麦和玉米秸秆压缩规律及流变特性分析表明,小麦秸秆压缩过程需要的能耗最大,对打捆捆绳的强度要求最高,压缩后保持形变的能力较强;通过不同长度秸秆的压缩规律和流变特性分析,表明秸秆长度越短,压缩应力越小,压缩后的应力松弛越快,捆扎的时间短,捆扎绳的强度低。从秸秆压缩后使用寿命方面来看,秸秆墙体原始材料选择切碎长度较长的小麦秸秆较好;(5)对日光温室秸秆块墙体高度方向的蠕变情况进行跟踪监测,发现秸秆块墙体的蠕变与秸秆块密度有关,秸秆块密度越大墙体沉降越小,反之越大。因此就秸秆块墙体沉降而言,秸秆块压缩密度越大越好。
参考文献：
[1]. 新鲜草物料压缩过程的流变学研究[D]. 杜健民. 内蒙古农业大学. 2005
[2]. 新鲜草物料压缩过程应力松弛试验研究[D]. 闫国宏. 内蒙古农业大学. 2004
[3]. 不同截面压缩室压缩过程的流变学试验研究[D]. 周国栋. 内蒙古农业大学. 2016
[4]. 牧草压缩过程应力松弛试验研究及压缩活塞的力学分析[J]. 周国栋, 杜健民, 佘文龙, 赵登宇, 郝飞. 农机化研究. 2017
[5]. 苜蓿压捆过程中的粘弹性力学行为及仿真分析[D]. 白雪卫. 内蒙古农业大学. 2006
[6]. 草类物料压缩试验研究中的突破性进展[J]. 杨明韶, 毕玉革. 农机化研究. 2005
[7]. 草物料压缩流变动力学特性研究及压缩过程优化[D]. 李旭英. 内蒙古农业大学. 2006
[8]. 草类物料压缩过程中流变学研究的最新进展[J]. 杨明韶, 韩宝生. 农机化研究. 2005
[9]. 振动力场作用下生物质致密成型流变特性及成品微观结构分析[D]. 马彦华. 内蒙古农业大学. 2015
[10]. 秸秆块压缩性能及流变特性研究[D]. 闫翠珍. 南京农业大学. 2015
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