不同成熟度莲蓬组织力学特性试验

摘要

为探究鲜莲蓬破蓬脱粒方式，以实现高效低损机械化莲籽脱蓬，以太空莲为研究对象，对不同成熟度莲蓬开展含水率、外观特征及力学特性试验研究，重点探究剪切、拉伸以及穿刺3种加载方式下莲蓬组织的破坏规律。结果表明，莲蓬中莲籽含水率最高，莲蓬表皮含水率最低，且随着莲蓬含水率降低，莲蓬表皮含水率下降最明显；莲蓬表皮剪切与拉伸表现为明显各向异性，加载方式对剪切及拉伸破裂力影响较大；随着成熟度的增加，莲蓬表皮横剪破裂力与轴向拉伸破裂力逐渐增大，分别从13.32 N增至21.91 N、13.70 N增至37.38 N，纵剪破裂力与横向拉伸破裂力无明显变化；加载速度对莲蓬表皮剪切及拉伸破裂力无显著影响；纤维组织完熟期平均拉伸破裂力最大，约为17.19 N，乳熟期与蜡熟期平均拉伸破裂力相差不大，加载速度对纤维组织拉伸破裂力无显著影响；莲蓬蓬面与表皮穿刺破坏不受各向异性的影响，随着成熟度的增加，蓬面穿刺破裂力逐渐减小，表皮穿刺破裂力逐渐增大；随着探头直径的增大，蓬面穿刺破裂力与表皮穿刺破裂力均增大，其最大值分别为21.60、32.05和39.25 N；表皮加载破裂力影响为加载方式>成熟度>加载速度。综合上述力学特性分析结果可知，可先施加穿刺载荷，再施加拉伸破裂力实现撕扯式破蓬。

关键词

莲蓬 / 力学特性 / 成熟度 / 加载方式 / 加载速度