猪羊筒骨断裂力学特性的试验研究

张富嘉; 王永健; 李骅; 丁元庚; 王居飞; 朱雪茹; 罗伟

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【目的】餐厨垃圾当中的有机物含量较高,容易腐烂变质,滋生霉菌毒素、病原微生物等有害物质,如果处理不当,极易引起环境问题和社会问题。为实现餐厨垃圾无害化与资源化处理,需要先对其进行破碎预处理。然而,餐厨垃圾不可避免地混有较为坚硬的骨头,且骨头含水率因时而变,直接影响其自身的破坏特性,这就给餐厨垃圾破碎预处理设备的研制带来了困难。【方法】以土淮猪和乌珠穆沁羊的筒骨为研究对象,利用万能试验机进行力学试验,获得其抗压强度、弯曲应力以及弹性模量等力学参数,研究其断裂特性,探讨含水率对断裂力学参数的影响规律,为后续骨头破碎过程的仿真分析和设备研制提供数据支撑。首先,通过筒骨、肋骨、肩胛骨等强度较高骨头的三点弯曲试验,确定出强度较大的筒骨为本文研究对象。其次,基于正交各向异性假设,分别对不同含水率下两种筒骨的轴向和径向进行压缩试验,获得其应力-应变曲线,从而获得筒骨断裂的力学参数。再次,对不同含水率的两种筒骨进行三点弯曲试验,获得其载荷-位移曲线,从而为后续仿真模型的验证提供依据。最后,对试验数据进行总结,分析含水率对筒骨断裂性能的影响。【结果】筒骨材料是一种各向异性的材料,压缩试验的加载方向对筒骨的抗压强度及弹性模量等力学参数都有一定的影响,筒骨的径向抗压强度均值大于轴向,轴向弹性模量均值大于径向。在三点弯曲试验中,猪筒骨载荷峰值均值是5284.84 N,最大峰值为9385.9 N;羊筒骨载荷峰值均值是2869.99 N,最大峰值为4087 N。回归结果显示,筒骨弯曲应力峰值与含水率呈二次负相关关系,且随着含水率的增大,筒骨的弯曲应力峰值减小。【结论】研究结果可为筒骨力学结构仿真建模、餐厨垃圾破碎装备关键部件设计及参数选择提供理论依据。

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来源
《江西农业大学学报》 |2022年第3期|725-735|共11页
作者
张富嘉; 王永健; 李骅; 丁元庚; 王居飞; 朱雪茹; 罗伟;
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作者单位

南京农业大学工学院;

江苏省智能化农业装备重点实验室;

北京京环智慧环保科技有限公司;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类农用仪器、仪表及设备;家畜;
关键词
餐厨垃圾; 筒骨; 含水率; 压缩试验; 三点弯曲试验;

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