庫爾勒香梨跌落碰撞接觸應(yīng)力分析及損傷預(yù)測的研究.pdf

1、本文以新疆特色水果庫爾勒香梨為研究對(duì)象,采用壓力感壓膠片技術(shù)測量了香梨在不同高度跌落與不同接觸材料碰撞時(shí)的接觸應(yīng)力分布,探討了接觸應(yīng)力的Hertz公式計(jì)算的適用性,并通過確定的香梨碰撞接觸應(yīng)力分布面積與其損傷面積的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了香梨碰撞損傷有限元模擬的精確預(yù)測,為香梨作業(yè)機(jī)械機(jī)具和包裝結(jié)構(gòu)的防損設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。研究中主要得出下列結(jié)論:
　　(1)通過香梨的跌落碰撞試驗(yàn),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(shí)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(yīng)力分布,確定了接觸應(yīng)力面積與損傷面積的關(guān)系。結(jié)果表明,香梨與各接觸材料碰撞時(shí),損傷面積隨跌落高度變化呈指數(shù)關(guān)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(shí),總應(yīng)力面積與損傷面積最接近,平均相對(duì)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(shí),>0.2 MPa范圍的應(yīng)力面積與損傷面積最接近,平均相對(duì)誤差為6.81%。
　　(2)對(duì)香梨與不同接觸材料碰撞時(shí)的接觸應(yīng)力分布面積的Hertz公式計(jì)算值和感壓膠片測量值進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明,香梨與鋼板、橡膠板、HDPE板在低高度跌落碰撞時(shí),Hertz公式計(jì)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(yīng)力面積的計(jì)算;當(dāng)?shù)涓叨仍黾訒r(shí),Hertz公式計(jì)算值誤差變大。香梨與瓦楞紙板在較低高度碰撞

4、時(shí),接觸應(yīng)力面積的Hertz公式計(jì)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(yīng)力面積的計(jì)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(yīng)力面積理論計(jì)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(yán)重的塑性變形,因而Hertz公式計(jì)算值較為接近感壓膠片測量值。
　　(3)根據(jù)香梨接觸應(yīng)力面積與損傷面積的關(guān)系,對(duì)香梨與不同接觸材料跌落碰撞進(jìn)行有限元模擬和損傷預(yù)測,結(jié)果