大豆籽粒的化学-力学特性灰色关联度及本构模拟

张 涛，张锋伟，孙 伟，孙步功，王 婷，吴建民※

·农产品加工工程·

大豆籽粒的化学-力学特性灰色关联度及本构模拟

张 涛1，张锋伟2，孙 伟2，孙步功2，王 婷3，吴建民2※

（1. 甘肃农业大学农学院，兰州 730070；2. 甘肃农业大学工学院，兰州 730070；3. 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，兰州 730070）

为研究大豆籽粒在不同受载情况下的力学特性，探索其化学-力学特性之间的关系，该文选择11种大豆籽粒在含水率为8.65%下对其进行化学组分、针尖压入、剪切、压缩试验，并借助Abaqus软件建立本构模型，对压缩试验过程进行模拟仿真。力学试验和模拟结果表明：所测大豆籽粒硬度为18.39～52.58 N/mm，大豆籽粒破损强度为3.65～

15.32 MPa，大豆籽粒极限剪切力为12.70～52.33 N，纵轴的抗剪能力明显高于横轴；不同压缩形式和剪切方向分别对大豆籽粒破损强度和极限剪切力影响极显著；试验与仿真的载荷-变形曲线拟合良好，说明所建立的大豆本构模型能够分析研究其抗挤压特性。灰色关联度分析结果表明：与化学组分含量最为密切的力学指标是硬度与接触刚度，其中硬度与粗蛋白质、粗脂肪、粗淀粉、粗纤维含量的关联度分别为0.309 4、0.327 8、0.171 9、0.191 8，接触刚度与其关联度分别为0.220 6、0.283 7、0.186 9、0.133 4，粗蛋白质和粗脂肪含量对硬度与接触刚度的影响最大，其次是粗纤维素，粗淀粉含量。研究结果可为品质预测和品种鉴别提供新的方法和依据。

力学特性；作物；模型；大豆籽粒；化学特性；灰色关联度；本构模拟

0 引 言

大豆是人类直接食用的营养物质也是转化为肉、蛋、奶的主要原料，可以供给热能、修补体内组织和调节生理功能。……