馬鈴薯在收獲、加工、運輸過程中容易發生擠壓和碰撞,引起馬鈴薯變形、破裂和內部淤傷,嚴重影響馬鈴薯的外觀和品質,造成大量經濟損失。因此,減少馬鈴薯加工鏈中的損傷、研究馬鈴薯的生物力學特性具有重要意義。“湖北工業大學”本研究切取鮮食馬鈴薯圓柱形試樣,根據馬鈴薯試樣在壓縮后會產生不可恢復的塑性變形這一特征,發現了馬鈴薯的彈塑性規律和生物屈服點。通過試驗,得到了馬鈴薯的破壞應力、彈性模量、切線模量及泊松比等彈塑性力學參數,并以馬鈴薯的生物屈服點作為彈塑性材料的屈服點,通過有限元分析得到馬鈴薯受力后的應變云圖以及馬鈴薯碰撞后的損傷規律。

質地檢測儀器：FTC公司的質構儀TMS-Pro（盈盛ENS國產質構儀方案可選）

質地檢測結果：馬鈴薯存在生物屈服點;試樣壓縮力達到生物屈服點后,壓縮位移與塑性變形量近似呈正比例線性關系;馬鈴薯在受到碰撞作用時,塑性變形主要發生在以馬鈴薯碰撞點為切點的內切球范圍內,即馬鈴薯內部。研究結果符合彈塑性材料的力學特性,與現有的損傷試驗結果吻合。

結論1)馬鈴薯在受力達到生物屈服點后,雖然力-位移曲線斜率變化不明顯,但還是會產生不可恢復的塑性變形(即損傷)。2)相比于彈性體,將馬鈴薯視為彈塑性體進行有限元仿真更加合理,不僅可以判斷馬鈴薯的破壞條件,還可以直觀地看出馬鈴薯的損傷部位。3)馬鈴薯在受到碰撞作用后,損傷主要發生在以馬鈴薯碰撞點為切點的內切球范圍內。4)馬鈴薯在受到擠壓或碰撞作用后,即使沒有完全破裂,達到馬鈴薯的生物屈服點后也會產生損傷。