庫爾勒香梨跌落碰撞接觸應力分析及損傷預測的研究.pdf

1、本文以新疆特色水果庫爾勒香梨為研究對象,采用壓力感壓膠片技術測量了香梨在不同高度跌落與不同接觸材料碰撞時的接觸應力分布,探討了接觸應力的Hertz公式計算的適用性,并通過確定的香梨碰撞接觸應力分布面積與其損傷面積的關系,實現(xiàn)了香梨碰撞損傷有限元模擬的精確預測,為香梨作業(yè)機械機具和包裝結構的防損設計提供了理論依據(jù)。研究中主要得出下列結論:
　　(1)通過香梨的跌落碰撞試驗,測試分析了香梨在不同高度跌落與鋼板、橡膠板、HDPE板、瓦楞

2、紙板和香梨碰撞時的損傷面積變化規(guī)律及損傷閾限,并采用壓力感壓膠片測量了香梨的接觸應力分布,確定了接觸應力面積與損傷面積的關系。結果表明,香梨與各接觸材料碰撞時,損傷面積隨跌落高度變化呈指數(shù)關系式變化(R2≥0.90)。香梨的損傷閾限,即臨界損傷高度從低至高依次為鋼板、香梨、橡膠板、HDPE板和瓦楞紙板。香梨與鋼板、橡膠板、HDPE板以及香梨跌落碰撞時,總應力面積與損傷面積最接近,平均相對誤差分別為4.84％、1.83%、3.21%、6.

3、38%;但是香梨碰撞瓦楞紙板時,>0.2 MPa范圍的應力面積與損傷面積最接近,平均相對誤差為6.81%。
　　(2)對香梨與不同接觸材料碰撞時的接觸應力分布面積的Hertz公式計算值和感壓膠片測量值進行了比較分析,結果表明,香梨與鋼板、橡膠板、HDPE板在低高度跌落碰撞時,Hertz公式計算值與感壓膠片測量值吻合一致,可適用于香梨碰撞接觸應力面積的計算;當?shù)涓叨仍黾訒r,Hertz公式計算值誤差變大。香梨與瓦楞紙板在較低高度碰撞

4、時,接觸應力面積的Hertz公式計算值與感壓膠片測量值的偏差較大,不適用于香梨碰撞接觸應力面積的計算,但跌落高度超過瓦楞紙板緩沖性能極限后,香梨的接觸應力面積理論計算值開始接近測試值。香梨與香梨碰撞,在測試的跌落高度范圍內(nèi),香梨間的碰撞主要表現(xiàn)為彈性變形,未發(fā)生嚴重的塑性變形,因而Hertz公式計算值較為接近感壓膠片測量值。
　　(3)根據(jù)香梨接觸應力面積與損傷面積的關系,對香梨與不同接觸材料跌落碰撞進行有限元模擬和損傷預測,結果