基于SEM、分形理论分析谷子籽粒内部裂纹产生与扩展机理

• 作者: 孙静鑫 崔清亮 许宝卉 郭玉明
• 来源期刊: 山西农业大学学报(自然科学版)
• 关键词: 谷子 损伤机理 裂纹 扩展
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 农业信息与工程
• 页码范围: 83-91
• 页数: 9页
• 分类号: S220.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13842/j.cnki.issn1671-8151.202002036

摘要

[目的]谷子籽粒在收获、贮藏及加工过程中由于内力或外力会产生裂纹,籽粒内部裂纹严重影响其贮藏期、降低发芽率,内部裂纹的形成主要由热湿内应力和机械作用引起,为了探明谷子籽粒内部裂纹的产生与扩展机理.[方法]采用SEM(扫描电镜)技术对谷子籽粒内部裂纹及淀粉颗粒拍照,结合分形理论、能量平衡理论分析计算谷子籽粒内部裂纹在不同扩展模型下的分形维数、临界扩展力(Gc)及扩展速率.[结果]谷子籽粒形成新的表面积的大小与输入能量的大小有关.当谷子籽粒内部局部应力大于等于8γG ky-1dg-1/2时,籽粒内部形成微裂纹.沿淀粉颗粒断裂、穿淀粉颗粒断裂、沿淀粉颗粒与穿淀粉颗粒耦合形式断裂的分形维数分别为:1.262、1.365、1.255,而分叉扩展的分形维数与分叉角呈正相关.对于同一 γ 值,沿淀粉颗粒与穿淀粉颗粒耦合扩展的Gc为6.85γ,沿淀粉颗粒扩展的Gc为7.086γ,穿淀粉颗粒扩展的Gc为11.652γ,分叉扩展的Gc为250γ,所以,耦合扩展的微观裂纹最容易发生,穿淀粉颗粒和分叉扩展的微观裂纹较难发生.同一种扩展模型,谷子籽粒内部淀粉颗粒的直径越大,微观裂纹的扩展速率越快;同一直径的淀粉颗粒,耦合扩展的速率最快(0.095 V0～0.309 V0),沿淀粉颗粒扩展的速率次之(0.09 V0～0.299 V0),分叉扩展的速率最小(0.0001 V0～0.01 V0).[结论]研究分析了谷子籽粒内部裂纹产生与扩展机理,其研究成果可以为谷子贮藏、加工、种子发芽率等方面研究提供参考依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	许宝卉	运城学院机电工程系	23	84	6.0	8.0
2	郭玉明	山西农业大学工学院	128	1335	19.0	32.0
3	崔清亮	山西农业大学工学院	63	512	12.0	21.0
4	孙静鑫	运城学院机电工程系	2	0	0.0	0.0