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农业生物材料的力学特性

佟金;郭颖杰

  农业生物材料的力学特性是研究减少农业物料收获、加工等环节中的机械损伤方法、探索新的控制方法和判断依据、提高收获或加工质量、设计农业装备的重要依据之一。物料在各种材料表面的摩擦行为在国外已被广泛研究,物料的摩擦系数受水分和材料的影响较大,水分增大,摩擦系数增大。一般情况下,橡胶、混凝土等材料的摩擦系数明显大于各种金属材料的摩擦系数。谷物在收获、脱粒、运输等过程中要多次受到碰撞、挤压,易使谷物、豆类受到机械损伤,产生裂纹。拉伸、压缩、剪切等常规力学测试手段被用于研究谷物及豆类的弹性模量、强度及应力松弛特性。谷物由于烘干时温度及含水量的变化而导致的内部裂纹,用解析法分析这一问题困难,通常采用有限元法求得数值解。谷物硬度是磨制面粉颗粒大小的品种特性,是磨粉和烘烤品质的重要因素。主要采用颗粒指数法、研磨体积法、近红外法等方法来测定。水果和蔬菜的成熟程度是质量评价的一个重要指标,以往用水果压力计及其各种变型来评价果蔬成熟度,而目前无损伤检测技术获得了广泛应用,主要有声学检测法和光学检测法。研究农作物秸秆的力学特性,一般是为了优化设计有关的收获机械和秸秆深加工机械,或用以评价农作物的某种性质,例如抗倒伏性能,以选育良种。关于农业生物材料力学特性研究的发展趋势是:宏观性能研究向微观性能研究发展,特别是由于纳米力学测试技术及测试仪器的出现,将导致农业生物材料的纳米力学行为研究;将农业生物材料进行转化增值,包括农产品和农业废弃物,特别是农业生物材料的非食品转化增值;农业生物材料的结构及力学行为用于工程领域的仿生材料和仿生结构研究。……