【论文精选】玉米籽粒热风干燥过程应力裂纹形成预测学术资讯

来源：农业工程学报

《农业工程学报》2019年第35卷第23期刊载了中国农业大学魏硕、陈鹏枭、谢为俊、王凤贺与杨德勇的论文——“基于三维湿热传递的玉米籽粒干燥应力裂纹预测”。该研究由粮食公益性行业科研专项（项目号：201413006）资助。

玉米热风干燥的突出问题之一是籽粒裂纹率较高。普遍认为温度梯度和湿度梯度导致籽粒收缩不均匀而产生应力，当干燥应力超过玉米籽粒的屈服极限时，就会诱导应力裂纹产生。通常谷物粒径小，主要通过理论仿真模拟获取干燥过程中籽粒内部应力的分布变化。目前的研究仅仅可以通过模拟结果间接推测谷物籽粒产生应力裂纹的可能性，而没有与谷物籽粒的屈服应力进行比较分析，无法对其应力开裂情况进行直接有效的评判。

为准确预测热风干燥过程中玉米籽粒内部应力变化和应力裂纹形成，该文结合玉米籽粒的形状特征，利用图像处理技术构建了玉米籽粒的三维实体几何模型。并结合湿热传递模型获取玉米籽粒内部的温度和水分分布情况，再与应力模型进行耦合求解准确获得其应力信息，最后通过与屈服应力比较，以判断玉米籽粒开裂状况。

研究结果显示，玉米籽粒含水率、温度的模拟值与试验值的最大误差分别为7.28%和9.64%，玉米籽粒上干燥裂纹的位置与模拟最大应力区域一致，所构建数学模型可用于玉米籽粒温度梯度、水分梯度和应力分布变化的模拟研究。

模拟研究发现，干燥过程中（热风温度40℃～80℃、相对湿度12%～52%），玉米籽粒表层的温度梯度、水分梯度和应力较大而内部较小，玉米籽粒主要受湿应力作用，最大应力随热风温度的升高而增大、随相对湿度的升高而减小。干燥前期，玉米籽粒的最大应力大于其屈服应力而易产生裂纹，裂纹主要出现在胚乳区域。较低的干燥温度和较高的相对湿度可以抑制玉米籽粒在干燥前期形成裂纹。该研究可为预测干燥过程玉米籽粒应力裂纹形成提供参考。

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来源：gh_c45100f8f9c0 农业工程学报

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