典型生姜的力学性能对比试验

来源：中国农机化学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：王文龙, 张鹏程, 黄新平, 王方艳

单位：（青岛农业大学机电工程学院，青岛市，266109）

摘要：通过田间调研发现生姜在收获时易在子姜头和子姜根部连接处发生破坏断裂，为探究不同品种生姜力学性能之间的差异，并为提拉式机械化收获装备的研发提供理论依据，对3个生姜典型品种进行力学特性试验，测得子姜头破坏处的抗拉极限强度和子姜连接破坏处的弯曲破坏极限强度。利用Design—Expert 13软件进行试验设计及分析发现，子姜头破坏处的抗拉强度随着提拉角度的增大呈先减小后略增大的趋势，随着加载速度的增加呈先略增大后逐渐减小的趋势，且呈二次函数关系。为进一步优化最佳加载速度和提拉角度，采用中心组合试验设计对试验因素进行设计和优化，得出加载速度为1 362~1 486 mm/min，提拉角度为11°~12°。对子姜根部进行弯曲试验，得出子姜在收获过程中，子姜连接破坏处的最大弯曲正应力随着压力的作用位置变大而逐渐减小，随着加载速度的增加也逐渐减小。子姜连接破坏处的弯曲正应力最大时，加载位置为52~58 mm，加载速度为1 472~1 519 mm/min，且安丘红芽姜在采用提拉式生姜收获机收获时，子姜头和子姜连接处相比于其他两个品种更易被破坏。故在优化和改进生姜收获机时，要考虑不同生姜品种对机具的适用性，综合各品种的力学特性完成机具设计，降低生姜生产成本。

关键词：生姜,姜秆,抗拉强度,弯曲正应力,响应面

基金资助：国家自然科学基金项目（52275258）；泰山学者青年专家项目（tsqn202306243）；山东省重点研发计划项目（2019GNC106096）