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脱粒是玉米收获和加工的关键环节之一,玉米脱粒机在我国使用广泛,研究玉米芯及玉米籽粒果柄的力学性质,对提高玉米脱粒机的性能具有重要意义。本文综述了玉米芯和玉米籽粒果柄力学性质的研究现状,采用离散元法研究玉米芯的力学性质,使用课题组编制的软件对玉米芯破碎过程进行仿真,并将仿真结果与试验结果进行对比;同时,以玉米果穗为研究对象,通过微机控制万能试验机对玉米果柄物理力学性质进行试验研究,本文的主要工作和结论如下:(1)提出了玉米芯模型的几何建模方法,即采用球颗粒组合方法模拟玉米芯,在此基础上研究了玉米芯几何建模方法;建立了玉米芯的力学模型及破坏准则,提出连接力学模型与接触力学模型参数的选取办法。(2)对玉米芯轴向压缩过程对比分析,实现了仿真过程中玉米芯破碎,研究了长度和直径与玉米芯力学性质的关系。①玉米芯刚度系数随玉米芯试样长度增大而减小,这一趋势与试验结果一致。②玉米芯试样长度为20mm时,刚度系数的仿真值与试验值相对误差为8.74%,玉米芯试样长度为40mm时,仿真值与试验值相对误差为9.34%,玉米芯试样长度为60mm时,仿真值与试验值相对误差为1.78%,结果表明,本文提出的玉米芯建模方法是有效并且可行的。③研究了玉米芯直径对刚度系数的影响,随着玉米芯直径的增加,玉米芯刚度系数呈现上升趋势,这一趋势与试验结果一致。(3)采用WDW-20万能试验机测试研究,研究了在径向拉伸、径向压缩、轴向剪切和切向剪切方式下,不同品种、不同含水率对玉米籽粒果柄力学性质的影响,研究了施力方式对果柄力学性质的影响。①品种对玉米籽粒果柄的力学性质有影响,不同品种的玉米籽粒果柄的力学性质有所不同。②含水率对玉米籽粒果柄的力学性质有影响,随着含水率的增大,一环和二环的籽粒果柄阻尼力的变化趋势相同;随着含水率的增大,径向拉伸、径向压缩、轴向剪切方式下,籽粒果柄阻尼力先减小后增大,切向剪切方式下籽粒果柄阻尼力一直减小。③施力方式对玉米籽粒果柄的力学性质有影响,同一品种,同一含水率下,径向压缩时果柄的阻尼力最大,其次是径向拉伸时果柄的阻尼力,轴向剪切和切向剪切果柄的阻尼力最小,且轴向剪切和切向剪切下果柄的阻尼力相差不大。