打包機壓縮成型中的流變學(xué)研究
流變學(xué)是力學(xué)一個的分支,主要是從應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和時間等方面來研究物質(zhì)變形和(或)流動的物理力學(xué),后來流變學(xué)不斷被學(xué)者接受。150年前后,一些國外的學(xué)者在進行纖維物料壓縮過程的宏觀研究分析時開始引入流變學(xué)的理論,這是在研究草物料壓縮理論過程中一次的突破,也使得草物料壓縮理論的研究進入流變學(xué)研究階段。15年,英國瑞庫格勒爾(Rehhkuler)和布采勒(Buchele)在密閉的容器中給青綠飼料加載變化的力,進行壓塊試驗,并得到一個流變學(xué)模型:-物料壓縮膨脹的單位應(yīng)變,mm;?-物料產(chǎn)生的單位應(yīng)變,mm;-物料能量容量。
作用在物料上的軸向壓應(yīng)力,N;b?-物料間的粘合力,N;廣義麥克斯維模型k1、k2一兩彈簧彈性模量;Fig1-8GeneralizedMaxwellmodel美國學(xué)者博科(Bock)、莫森寧(Mohsenin)、和皮克伍(PIctIawChen)利用廣義麥克斯維模型,在一端已封閉的壓膜內(nèi)裝入農(nóng)作物秸稈和木片,并在瞬間使之達到某一恒應(yīng)變,對壓縮力隨時間變化的流變性進行分析,得到流變方程,?(t)-時間t時物料壓應(yīng)力kg/mm2;0?-在瞬間被壓縮物料所達到的恒應(yīng)變,mm;Ei表示i個彈簧的彈性模量,N/m2;Ti-應(yīng)力松弛的時間,s;eE-彈簧平衡彈性模量,N/m2;t-維持恒應(yīng)變的壓縮時間,S;E(t)-物料應(yīng)力松弛模量。18年,Peleg使用粘塑性材料的流變模型對物料壓縮過程中的應(yīng)力松弛性進行描述,得出Peleg模型,即松弛模量E(t)的表達式為:式中,k-線性彈簧彈性模量,kg/mm2;r-彈簧的系數(shù),kg/mm2;x-使物料瞬間所達到的恒應(yīng)變,mm;fF-庫倫摩擦力,kg;px-彈簧大形變,mm;rT-壓縮過程中應(yīng)力的松弛時間,s[8]。18年,我國的學(xué)者春光博士利用液壓式高密度打包機進行干牧草等物料的壓縮應(yīng)力松弛試驗,推導(dǎo)了應(yīng)力與應(yīng)變二者之間的關(guān)系式,并得出干牧草應(yīng)力松弛的本構(gòu)方程:?(t)-時間t時干牧草所受壓應(yīng)力,N/mm2;1?-個Maxwell模型對應(yīng)的大應(yīng)力,N/mm2;t-壓縮時間,s;1T-個Maxwell模型對應(yīng)的應(yīng)力松弛時間,s;2?-二個Maxwell模型對應(yīng)的大應(yīng)力,N/mm2;2T-二個Maxwell模型對應(yīng)的應(yīng)力松弛時間,s;e?-平衡彈簧應(yīng)力,N/mm2。
國外在物料壓縮域的研究已有70多年歷史,積累了大量的經(jīng)驗成果;而國內(nèi)從20年前才開始涉足,也只有少數(shù)人在研究,如楊明韶、春光等,起步比較晚,但也取得了很好的成果。他們主要研究的內(nèi)容包括:(1)牧草在壓捆時的變形恢復(fù);(2)牧草在壓捆時的應(yīng)力松弛規(guī)律;()高密度壓捆時牧草在壓縮室內(nèi)的受力與變形等。他們在進行試驗研究和理論分析時,主要從以下三方面著手進行:(1)不同的壓縮方式(2)不同的壓縮條件()不同的纖維物料。這些研究成果在一定條件和范圍內(nèi),找出了壓縮力與壓縮密度以及影響壓縮力的因素之間存在的關(guān)系,豐富了壓縮理論的研究,與此同時也對壓縮設(shè)備的設(shè)計和草捆壓縮生產(chǎn)過程起到了指導(dǎo)作用,提供了理論依據(jù)。