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研究苹果在储运过程中的机械损伤分布特征可以减少苹果运输过程中的损失,提高苹果的储运效益。本文基于皮、肉、核三层结构模型对苹果静动态机械损伤进行了有限元模拟分析,同时也模拟分析了箱装苹果的损伤特征。其主要研究结果如下: (1)通过对苹果进行结构分层,把苹果分为苹果皮、苹果肉、苹果核三部分组织,并分别制作成实验试样,实验测定了三部分组织材料的拉伸和压缩力学特性。实验结果显示,果皮横向和纵向弹性模量相差不大,而皮、肉、核三者之间的弹性模量相差较大,且果皮的弹性模量最大,苹果肉的弹性模量最小。因此,在苹果的压缩、跌落以及箱装苹果跌落模拟时都把苹果视为皮、肉、核三层结构模型。 (2)应用有限元方法模拟分析了苹果正立和侧立时静载压缩力学行为。结果表明,正立时比侧立时有更小的损伤数值,而且苹果果梗部位的承载能力大于苹果的赤道部位。苹果正立和侧立时所表现的损伤分布特征也明显不同。正立压缩时,苹果的应力以梗萼方向为轴线向外扩散;侧立压缩时,苹果的应力从压板接触的赤道位置向梗萼轴线方向逐渐减小。因此,苹果装箱时尽量保持正立放置,避免因侧立放置所带来过多的损伤。 (3)应用有限元方法模拟分析了单个苹果跌落至不同缓冲材料(钢板、胶合板、瓦楞纸板、橡胶板、EPE板)的损伤特征。模拟结果表明,无论哪种缓冲材料,跌落损伤程度都随跌落高度的增大而增大。在钢板、胶合板、橡胶板上的跌落时的损伤轮廓分布呈现为圆形。在瓦楞纸板和EPE板上的跌落损伤轮廓呈现为散点式分布,这是因为瓦楞纸板和EPE板具有良好的缓冲能力,有利于减少苹果的损伤。在苹果的跌落回弹阶段,残余应力较多的分布在苹果果肉上。 (4)应用有限元方法模拟分析了箱装苹果的跌落损伤行为。采用井字型的装箱方式最为有效,苹果的损伤不明显。在无缓冲包装时,苹果与苹果之间的碰撞损伤最为严重。研究结果表明,在苹果储运过程中,苹果与苹果之间放置缓冲材料,并尽量避免从40cm以上得高处跌落。