打包機(jī)壓縮成型中的流變學(xué)研究

　　流變學(xué)是力學(xué)一個(gè)的分支，主要是從應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和時(shí)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(jìn)行纖維物料壓縮過程的宏觀研究分析時(shí)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(jìn)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(jìn)行壓塊試驗(yàn)，并得到一個(gè)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(dá)到某一恒應(yīng)變，對壓縮力隨時(shí)間變化的流變性進(jìn)行分析，得到流變方程，?(t)-時(shí)間t時(shí)物料壓應(yīng)力kg/mm2;0?-在瞬間被壓縮物料所達(dá)到的恒應(yīng)變，mm;Ei表示i個(gè)彈簧的彈性模量，N/m2;Ti-應(yīng)力松弛的時(shí)間，s;eE-彈簧平衡彈性模量，N/m2;t-維持恒應(yīng)變的壓縮時(shí)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(jìn)行描述,得出Peleg模型,即松弛模量E(t)的表達(dá)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(dá)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(shí)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(jī)進(jìn)行干牧草等物料的壓縮應(yīng)力松弛試驗(yàn),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(shí)間t時(shí)干牧草所受壓應(yīng)力，N/mm2;1?-個(gè)Maxwell模型對應(yīng)的大應(yīng)力,N/mm2;t-壓縮時(shí)間,s;1T-個(gè)Maxwell模型對應(yīng)的應(yīng)力松弛時(shí)間,s;2?-二個(gè)Maxwell模型對應(yīng)的大應(yīng)力,N/mm2;2T-二個(gè)Maxwell模型對應(yīng)的應(yīng)力松弛時(shí)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(yàn)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(shí)的變形恢復(fù);(2)牧草在壓捆時(shí)的應(yīng)力松弛規(guī)律;()高密度壓捆時(shí)牧草在壓縮室內(nèi)的受力與變形等。他們在進(jìn)行試驗(yàn)研究和理論分析時(shí)，主要從以下三方面著手進(jìn)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(shí)也對壓縮設(shè)備的設(shè)計(jì)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)。