《毕业设计论文澳洲坚果能量破壳力学特性有限元分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文澳洲坚果能量破壳力学特性有限元分析（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕 业 论 文题目：澳洲坚果能量破壳力学特性有限元分析 学 生： 学 号： 201005050 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 指导教师： 2014 年 6月 9 日澳洲坚果能量破壳力学特性有限元分析摘 要澳洲坚果又名昆士兰栗，是一种新兴的、含有棕榈油酸( POA) 的树生果实，POA 含量高达 19%，它有助于体内的类脂物的代谢，平衡HDL和LDL胆固醇水平，有助于分解有害的脂肪。我国澳洲坚果产业起步较晚，缺乏相关采后处理、产品加工技术和装备，坚果破壳、去皮，极大的影响坚果的生产、加工和销售。所以，澳洲坚果的破壳去衣是亟待解决的问题。 本文以球形澳洲坚果为研究对象，
2、运用有限元方法和传递过程原理建立了澳洲坚果能量破壳的有限元模型，并采用间接顺序耦合法对模型进行了求解。 模拟与试验结果表明：运用该模型模拟分析澳洲坚果能量破壳力学特性可行；能量破壳过程中应力和应变主要沿果壳开槽处分别向弧顶和弧底中心递减分布；压差应力与湿应力是能量破壳的主导因素；绝对压力对破壳的影响很大，绝对压力的升高不仅使压差应力增大，同时也使湿应力增大。关键词：澳洲坚果，能量破壳，力学特性，热质传递，有限元Finite Element Method on Mechanical Properties of Vacuum Shelling Macadamia ABSTRACTMacadamia
3、，also known as Queensland Macadamia. It is an emerging ，raw fruit tree contains palmitoleic (POA) is content of up to 19%，which helps the bodys lipid metabolism， balance HDL and LDL cholesterol levels， helps break down harmful fats. Our macadamia industry started late，lack of post-harvest handling，p
4、rocessing technology and equipment ， broken shell nuts ，peeled nuts greatly affect the production， processing and marketing. Therefore，Macadamias broken shell goes to the question which the clothes is urgently awaits to be slove.In this article，Taking the spherical macadamia as the study object，Taki
5、ng the spherical macadamia as the study object，a finite element model for the mechanical properties of energy shelling macadamia was established by applying the finite element method and transport -process theory. The simulation and experimental results indicated that the finite element model could
6、explain the mechanical properties of energy shelling macadamia well. The moisture distribution of macadamia shell was higher in the bottom center area and lower in the shell edge. The value of stress and strain was decreasing from the shell edge to the arc bottom and peak. The wet stress and pressur
7、e difference stresses played an important role in the energy shelling process，The energy degree had a great effect on the energy shelling process，and the increasing energy degree did not only increase the pressure difference stresses but also the wet stresses.KEY WORDS：Macadamia，energy shelling，Mech
8、anical properties，Heat and mass transfer， Finite element目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 概述11.2 澳洲坚果脱壳的方法21.2.1 手工法21.2.2 火烧法21.2.3 化学法21.2.4 机械法21.2.5 能量法31.2.6 气体射流冲击法31.2.7 真空法31.2.8 微波法31.3 存在的问题和发展趋势41.4 关于坚果力学特性的研究41.5 本文研究的内容62 澳洲坚果破壳机理以及物理参数的确定82.1 澳洲坚果破壳机理研究现状82.2 影响澳洲坚果破壳的力学性能因素82.3 澳洲坚果能量破壳原理92.
9、4 澳洲坚果物理参数的确定92.4.1 澳洲坚果的几何尺寸92.4.2 澳洲坚果的体积92.4.3 澳洲坚果质量的确定102.4.4 澳洲坚果密度102.4.5 坚果加热温度确定102.4.5 坚果破壳含水率变化112.4.6 坚果破壳过程产生内压力（蒸汽场）112.5 小结123 澳洲坚果能量破壳物理及数学模型133.1 几何模型133.2 热质传递模型143.3 应力应变模型153.4 模型求解183.5 小结194 澳洲坚果有限元模型及求解方法204.1 ANSYS 软件概述204.2 ANSYS 14.5 Workbench 简介204.3 ANSYS组成模块214.4 功能概览224
10、.5 瞬态热分析流程234.6 澳洲坚果破壳分析模拟步骤255 澳洲坚果破壳结果分析与讨论285.1 收缩变形量模拟与试验结果的比较285.2 温度分布和含水率分布285.3 等效应力和应变云图325.4 应力应变曲线355.5 绝对压力对破壳的影响365.6 其它因素对破壳的影响375.7 小结386 总结与展望386.1 论文总结386.2 建议39致 谢40参 考 文 献411 绪论1.1 概述澳洲坚果，别名：昆士兰果、澳洲胡桃、夏威夷果、昆士兰果，拉丁文名；Macadamia ternifolia F. Muell. 山龙眼科、澳洲坚果属植物在世界上众多的干果之中，澳洲坚果的经济价值最
11、高，素来享有“干果之王”的誉称。在世界上众多的干果之中，澳洲坚果的经济价值最高，素来享有“干果之王”的誉称。澳洲坚果果仁营养丰富（呈奶白色），其外果皮青绿色，内果皮坚硬，呈褐色，单果重15-16克，含油量70%左右，蛋白质9%，含有包括人体必需的8种氨基酸在内的17种氨基酸，还富含矿物质和维生素。澳洲坚果果仁香酥滑嫩可口，有独特的奶油香味，是世界上品质最佳的食用用果，有“干果皇后”，“世界坚果之王”之美称，风味和口感都远比腰果好。澳洲坚果除了制作干果外，还可制作糕点、巧克力、食用油、化妆品等。由于澳洲坚果营养丰富、香脆可口、风味独特，被誉为世界最高级的食用坚果。澳洲坚果可鲜食，但更多是加工成点
12、心，用作面包糕点、糖果、巧克力和冰淇淋等的配料。果皮粉碎后可混作家畜饲料，果皮还可用作死覆盖，果壳可制作活性炭或作燃料，也可粉碎作塑料制品的填充料。澳洲坚果在我国，特别是西南地区，无论气候和土地资源都具有发展澳洲坚果的优势和潜力。西南热区开发澳洲坚果，既可充分发挥我国热区的资源优势和加快边疆山区民族经济的发展，又可提高我国西南地区森林覆盖率，恢复和保护热区生态环境，为我国创造巨大的经济效益、社会效益和生态效益。随着我国澳洲坚果的种植面积和产量规模不断扩大，由于产业起步较晚，缺乏相关采后处理、产品加工技术和装备，坚果的脱皮、脱壳工作几乎全部由手工完成，大大增加了加工成本；另外，由于没有及时完成脱
13、皮、脱壳工作，干燥工艺不成熟，导致部分果仁变质，严重影响了产品的质量13。今后几年，随着现有幼龄果园的陆续投产及果园陆续进入丰产期，我国澳洲坚果的产量将大幅度增长，加工技术的匮乏造成的瓶颈问题将变得日益突出。制约澳洲坚果深加工的因素很多，脱皮，破壳是其中一个主要技术难题。目前，对坚果脱皮、破壳的基础技术研究国外已经开展，但国内目前仍处于空白状态。近年来，澳洲坚果的破壳机械与设备有所改进与发展，但其整仁率和破壳率以及澳洲坚果的品质都不够理想，而且造成澳洲坚果的大量浪费以及人力、财力和物力的大量耗费，使得澳洲坚果的加工业不能得到较快的发展，而引起这些现状的原因都归于对澳洲坚果的破壳机理和澳洲坚果热
14、加工过程中澳洲坚果内部的热量传递和质量传递的过程的机理以及因为水分的蒸发、温度的变化、压力度等产生的应力与应变尚不够清楚，因此，脱壳主要技术以及澳洲坚果在压力中的应力与应变的分析模拟问题做深入研究具有重要的理论和现实意义。1.2 澳洲坚果脱壳的方法澳洲坚果破壳类比板栗破壳如下48：1.2.1 手工法手工法是最早被使用的板栗脱壳方法，它借助于双手将坚硬的外壳剥离，再经过烫煮和手工搓揉将其内皮去掉。作为对手工法的改进，也有人先将板栗蒸煮、锅炒或烘烤，再手工脱壳，此法可称为热力手工法。这种方法不但工序复杂，生产效率非常低，不卫生，无法进行规模化的工业生产，而且在烫、蒸煮过程中将造成栗仁营养成分损失，
15、易氧化褐变，产品质量低劣。另外，手工脱壳成本较高，一个人一天最多只能处理10kg板栗 。1.2.2 火烧法火烧法是先用液化气火焰在高温下将板栗外壳烧掉，然后对未烧尽的板栗进行挤压刮皮，使板栗的仁、衣分开，再将挤压刮皮后的壳、衣、仁混合物一起通过分离器，把栗仁分离出来；最后将分离出的栗仁进行碾磨、清洗得到清洁的栗仁。这种方法脱壳率很高，但燃烧温度难以控制，很容易使板栗熟化，甚至焦化，故必须将处理后的栗仁的表面磨去，以获得干净整洁的外表，因此有一定程度的栗仁损耗。1.2.3 化学法化学法只能脱除较软、较薄的内皮，该方法虽可获得较高的整仁率，但需添加一些限制性的化学成分，如碱等。这些添加物易残留于果仁中，会导致产品具有异味异质，外观颜色也不是很理
