雞蛋靜載特性分析及有限元研究.pdf

1、雞蛋在采集、加工、運(yùn)輸和流通過(guò)程中極易破損。為了確保生產(chǎn)、加工和裝備設(shè)計(jì)的合理性，需要深入研究雞蛋的力學(xué)性能和破損機(jī)理。利用質(zhì)地分析儀及相關(guān)試驗(yàn)裝置，研究了雞蛋的靜載力學(xué)特性，并運(yùn)用有限元方法分析了雞蛋受載應(yīng)力分布。 采用P100平板探頭和采用P2柱形探頭，分別研究了雞蛋的壓縮和穿刺力學(xué)特性，雞蛋的大端、小端和橫軸徑方向的壓縮強(qiáng)度分別為40.39N，42.85N40.39N，分析得出在不同部位受到相同的外載荷時(shí)，雞蛋橫周徑所能承

2、受的最大力要大于雞蛋的大頭和小頭；雞蛋的大端、小端和橫軸徑方向的穿刺強(qiáng)度分別為31.8N，26.99N，29.98。建立了雞蛋表觀彈性模量的計(jì)算和測(cè)定方法，雞蛋表觀接觸彈性模量為1034.75MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差為68.94MPa(雞蛋最大強(qiáng)度平均值為40.73N，標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.4N，平均變形量為0.39mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.06mm)。 研究了點(diǎn)、面、環(huán)狀等不同加載方式和蛋殼厚度、蛋重、蛋形指數(shù)、曲率半徑和儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)雞蛋抗載能力的影

3、響。結(jié)果表明，雞蛋的最大抗載因加載方式的不同而變化，縱向加載所能承受的最大抗載要小于橫向加載所承受的最大抗載。采用環(huán)狀加載，雞蛋所承受的最大抗載要大于雞蛋受平板探頭壓縮的最大抗載。蛋重與雞蛋最大抗載的相關(guān)性不顯著。蛋形指數(shù)與最大抗載相關(guān)性在α=0.01．水平上顯著，蛋殼厚度對(duì)最大抗載影響較大，不同部位由于蛋殼厚度的不同而略有差異。儲(chǔ)藏時(shí)間對(duì)最大抗載有一定影響。雞蛋兩端頂點(diǎn)處曲率半徑對(duì)雞蛋的最大抗載有明顯影響，隨著曲率半徑的增大，雞蛋所能

4、承受的最大抗載增大。大頭頂點(diǎn)和小頭頂點(diǎn)曲率半徑與最大抗載的相關(guān)性顯著，而橫周徑上曲率半徑與最大抗載的相關(guān)性不顯著。 通過(guò)建立雞蛋的有限元模型，得到加載后雞蛋不同部位的應(yīng)力分布云圖。雞蛋的有限元分析結(jié)果表明，雞蛋在長(zhǎng)軸方向承載時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力比短軸方向要大，蛋型指數(shù)對(duì)應(yīng)力有一定的影響，與試驗(yàn)結(jié)果相一致。 使用D-200振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和ICP力錘采用振動(dòng)法測(cè)量雞蛋的剛度，結(jié)果表明：雞蛋固有頻率均值范圍在．569.7-600.21H