【摘 要】
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为解决山核桃破壳加工过程中果仁破碎与壳仁未分离问题,并提高团仁率,论文基于裂纹形成规律开展裂纹扩展机理研究,建立了预制裂纹系统数学模型并对裂纹扩展进行理论分析。具体研究内容如下:（1）查阅文献,基于裂纹理论知识,分析了山核桃破壳裂纹的物理特性,利用落锤式破壳试验台对破壳裂纹的形成与扩展机理进行了理论分析。参考“手剥山核桃”的裂纹分布规律,展开了预制裂纹处理方式探究实验。结合ANSYS仿真,具体分析
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目《冲击与振动条件下核桃破壳裂纹的形成与扩展机理研究》（项目号:5207052308）；
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为解决山核桃破壳加工过程中果仁破碎与壳仁未分离问题,并提高团仁率,论文基于裂纹形成规律开展裂纹扩展机理研究,建立了预制裂纹系统数学模型并对裂纹扩展进行理论分析。具体研究内容如下:（1）查阅文献,基于裂纹理论知识,分析了山核桃破壳裂纹的物理特性,利用落锤式破壳试验台对破壳裂纹的形成与扩展机理进行了理论分析。参考“手剥山核桃”的裂纹分布规律,展开了预制裂纹处理方式探究实验。结合ANSYS仿真,具体分析X型与Y型两种冲点式预制裂纹处理方式预制裂纹的过程,结果表明X型预制裂纹处理方式较好。（2）设计了一台用于山核桃加热处理的烘烤试验台,主要功能包括加热炉温度的调节与PID控制、温度与山核桃质量的实时监测和试验数据数据的保存。结合仿真分析与烘烤试验,对O、X、Y三种预制裂纹样式进行评测,分析得知,再一次验证X型预制裂纹加热后的破壳裂纹效果较好。（3）基于X型预制裂纹处理过的山核桃进行裂纹扩展处理。浸泡处理3h之后,含水率达到42.73%。通过Abaqus热固耦合仿真,对X型冲点式预制裂纹处理的山核桃模型进行热应力分析,仿真结果表明,在加热过程中预制裂纹处的外边较易发生裂纹扩展,预制裂纹处的内边较难萌生裂纹,且当温度大于150℃,未预制裂纹处理区域中部分区域萌生新的裂纹并发生裂纹扩展。（4）通过正交试验得到加热的最佳处理参数为A3 B4 C4,即在烘烤试验台上进行加热处理,加热温度为175℃、加热2min。处理后的试验指标变化值（35）NL、（35）NS、（35）C1、（35）C2分别为4、28、7、6。振动试验使得裂纹进一步扩展,并提高壳仁分离效果,影响破壳效果的直接裂纹指标为C2,振动频率大于40Hz且当振动时间大于90s时,破壳效果较好。
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