模拟运输条件下箱装果品动力学特性及损伤的试验研究

摘要

目前，减少果品采后损耗已成为全世界农产品业主要关心的问题之一。果品在流通过程中承受着静载、挤压、振动、跌落冲击等多种载荷形式的作用，从而产生机械损伤，机械损伤也是导致果品采后损耗的最主要原因。本文从果品实际运输环境出发，分别分析了果品在流通过程中跌落冲击和振动载荷特性，并以箱装苹果为对象，对苹果在跌落冲击和振动载荷作用下的损伤与动力学特性进行了深入的研究。 将采用四种不同缓冲结构的箱装苹果分别在三组不同高度进行跌落试验。结果表明，采用衬垫和隔档同时包装苹果时对其保护性最好；同一试验工况下，包装箱内苹果损伤最严重的总出现在最底层，且损伤体积由底层向顶层逐渐减小；包装箱内苹果的总损伤体积随着跌落高度的增加而增加，且两者之间存在线性关系；通过回归分析得到了它们之间关系方程，为预测苹果的跌落损伤提供了合理方案。 文中以正交试验为基础，采用定频振动试验研究了振动加速度、缓冲包装结构和包装箱内苹果放置层数这三个因素对苹果振动特性和损伤的影响及其强弱关系。结果表明，三个因素对苹果损伤率和果品振动传递率均有影响，通过极差分析得出各因素对其重要性的顺序依次为振动加速度、缓冲包装结构、箱内果品放置层数。并得到了试验条件下的好水平组合。通过比较不同振动条件下箱内苹果损伤情况发现，在同一外界激励载荷下，采用衬垫加隔档的缓冲结构时对苹果的保护性最好；分析振动试验后箱内各层苹果的损伤体积发现，中间层苹果损伤最为严重；底层苹果次之；项层苹果损伤最小。将定频振动试验与随机振动试验比较后发现，文中所选用的随机振动强度较弱，对苹果造成的损伤较小。 借助INV306D智能信号采集处理分析仪和DASP专业版软件，采用一种新的试验方法得到了跌落振动工况下包装箱内各层苹果的加速度变化规律。结果表明，在跌落载荷作用下，箱内各层苹果的加速度峰值最大值总出现在最底层，且加速度峰值由底层到顶层逐渐减小；振动工况下，箱内各层苹果的加速度由底层到顶层逐步放大。 在此基础上，通过分析对比跌落试验不同跌落高度下箱内各层苹果损伤体积与其加速度峰值之间的变化关系得到了各层苹果损伤体积与其加速度峰值之间的关系方程。分析得到箱内果品振动传递率越小，苹果损伤率越低。 结合试验结果，文章最后分析得出了可使箱内果品损伤率不超过一定比例和满足一定等级要求的缓冲包装结构形式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外的研究现状和发展动态

1.2.1果品跌落特性及其损伤的研究

1.2.2果品包装模拟振动试验研究

1.2.3果品损伤机理及损伤评价方法

1.3课题研究目的和主要内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究的主要内容

第二章市场调研、试验装置与试验方法

2.1果品包装现状市场调研

2.1.1果品包装方式及类型

2.1.2果品包装缓冲材料及类型

2.1.3果品装箱形式

2.1.4包装箱结构与规格分析

2.2果品的生物力学特性

2.3果品损伤的计算与评价

2.4试验测试装置与设备

2.5试验方法

2.5.1瓦楞纸箱的设计

2.5.2缓冲件设计

2.5.3包装箱内苹果加速度测试方法

2.6本章小结

第三章箱装果品跌落冲击特性及损伤的试验研究

3.1流通环境中的冲击特性分析

3.2跌落冲击载荷对果品机械损伤的影响

3.3箱装红富士苹果跌落冲击试验研究

3.3.1试验材料与预处理

3.3.2主要仪器与设备

3.3.3试验设计与步骤

3.3.4包装箱内苹果跌落冲击损伤分析

3.3.5包装箱内苹果跌落冲击加速度特性分析

3.4各层苹果加速度峰值与损伤体积的关系

3.5箱装红富士苹果损伤试验模型的建立

3.6本章小结

第四章箱装果品振动特性及损伤的试验研究

4.1流通环境中的振动特性分析

4.2振动载荷对果品损伤的影响

4.3箱装红富士苹果正弦定频振动试验研究

4.3.1试验材料与预处理

4.3.2主要仪器与设备

4.3.3试验设计与步骤

4.3.4 包装箱内苹果振动损伤分析

4.3.5 包装箱内苹果振动加速度特性分析

4.4 正交试验设计在苹果振动试验中的应用

4.4.1 正交试验介绍

4.4.2 试验结果分析

4.5 箱装红富士苹果随机振动试验研究

4.5.1 试验材料与预处理

4.5.2 主要仪器与设备

4.5.3 试验设计与步骤

4.5.4 试验结果与分析讨论

4.6 本章小结

第五章 箱装果品减损包装设计

5.1 果品减损措施

5.1.1 采收和加工过程中的减损措施

5.1.2 包装减损措施

5.2 箱装果品减损包装设计要求及主要内容

5.2.1 箱装果品减损包装设计要求

5.2.2 箱装果品减损包装设计主要内容

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文主要结论

6.2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文清单

致谢

附录