1. 研究目的与意义
中国有句俗话叫做民以食为天。农耕文化在我国发展历史悠久，根据出土的谷物种子的文物我们可以推测出来，农耕早在河姆渡时期甚至更早就已经开始出现了。而作为在我国仅次于大米的主食，尤其在我国西北方一些以米面为主食的地区，小麦当仁不让地长期占据着主导地位，在食物生产和消费系统中扮演了十分重要的角色。
谷物的力学特性是一个决定其加工品质的重要因素，若加工过程不考虑谷物的力学特性而直接盲目加工，则会造成很多不必要的损失以及麻烦。因此，确定谷物在加工过程中所受载荷的类型并计算所受载荷的大小，有助于更好地设计更精确的农业机械[1]。小麦在运输、装卸及储存等过程中会受到压缩载荷作用，因此很容易发生变形甚至是破裂的情况，这些都会对小麦的品质及其相应加工产品的质量产生直接影响；同时，小麦在深仓储藏时由于受压巨大，容易产生裂纹或发生形变，因而很容易受到霉菌的侵蚀而在储藏过程中产生霉变。而本文通过研究小麦籽粒的压缩特性，以减少小麦在收割、干燥和储运等过程中产生的损耗，在保证了小麦的产量的基础上，提高其利用率，从侧面弥补了产量不足的影响。2. 研究内容和预期目标
2.1测定不同水分的小麦籽粒的压缩特性；
2.2给出水分对小麦籽粒压缩特性的影响；
2.3分析储藏水分对小麦籽粒结构损伤程度。3. 国内外研究现状
到2009年止，国内外许多学者都对西瓜、莲子、番茄、葡萄等农作物的力学特性进行了大量的研究[2]。相反作为主要粮作物的小麦，却没有相应的结合试验与有限元方法的相关研究。因此张克平、黄建龙等学者通过有限元方法对小麦籽粒的受力过程进行了仿真分析，得出其受力与形变的关系[3]。Mohsenin和Shelef等学者通过拉伸强度试验机对麦粒单轴受压缩时的力学特性进行了研究，并且还得到了麦粒的力与形变关系[4]。另外，Prasad等学者还对稻谷在受到准静态压缩载荷作用下的性质进行了研究[5]。Kamst等学者还进行了稻米的应力松弛试验，试验结果证明了稻米属于线性黏弹性体，当稻米的变形速率增大时其挤压强度和弹性模量会随之增大、当温度及含水量增大时其挤压强度和弹性模量会随之减少，并且在稻米含水量较低时温度产生的影响很大[6]。Adela Cuniberti和Erica Baumler等学者通过平行平板进行了红花种子颗粒的压缩试验，在试验中其加载速率为1mm/min，从而得到了红花种子在不同水分下力与变形的关系曲线图,并且还得出：红花种子在垂直和水平加载方向上的破坏力范围是40N～20N。M.H. Saiedirad等学者研究了小茴香籽在静态压力载荷的作用下种子大小、水分、种子放置取向以及加载速率对其破碎所需要的力和能量所产生的影响，实验结果显示种子在水平和垂直取向上破坏所需的力随着种子水分从5.7%到15% d.b不断增大，分别从58.2降低到28.8N, 从15.7降低到11.96N；同时吸收的能量分别从7.6升高到14.6mJ，从1.8升高到8.6mJ。另外，Zoerb和Hal等学者对不同含水量条件下小麦、马齿状玉米、豌豆和豆类植物等农作物缓慢压缩的特性进行了研究，实验结果显示温度、含水量、压缩位置和压缩速度都会对谷物的挤压强度产生一定影响，但是实验中没有具体的数据阐明压缩位置和加载速度对谷物挤压强度的影响规律，在不同压缩方向和压缩速度条件下对大豆籽粒进行压缩，其呈现的压缩性质是不相同的。
张洪霞等学者对大米的压缩特性进行了研究，如大米的弹性模量、破坏力以及破坏应力等，并得出大米品种不同时其弹性模量也不同，并且差异十分明显，最大破坏力之间的差异极其明显[7]，而后其对稻谷籽粒进行了一系列的应力松弛试验，采用平板加载压头的方法得到了稻米籽粒应力松弛特性的力学指标，并通过回归分析得到了了反映稻米籽粒应力松弛各力学指标随含水率变化而改变的数学模型，研究了稻米籽粒的含水率对其应力松弛特性的影响，得到了以下结论: 不同含水率稻米的松弛模量随含水率的增大而减小，并且稻米的粘弹性不仅与含水率有关，与温度也有关系[8]。李诗龙等学者研究了油菜籽的结构、形态、细胞组织、散体密度、弹性模量和泊松比等以及渗透性、吸附性等一些物理特性，但是李诗龙等学者并没有对油菜籽的压缩特性进行深入研究[9]。马小愚、雷得天等学者研制了一个完善的测试系统[10],能对物料力学性质进行完整的测试，同时其还设计了用于微机测试的相关处理系统软件,具有压缩、拉伸、弯曲、剪切等一系列全面的试验功能，能进行力与变形关系、蠕变、应力松弛等各种类别性质的测试。而后其又对大豆和小麦颗粒进行了应力松弛实验，通过二平行刚性平板得到了大豆和小麦颗粒模型的松弛参数，同时还绘制了单轴压缩的力与变形关系曲线，并且还详细讨论了种子结构、含水率和颗粒形状对大豆和小麦颗粒的弹性常数的影响。程玉来等人用WDW型电子万能实验机对小麦籽粒抗破碎力[11]和剪切力[12]及其品质性状关系进行了研究，同时还对其腹面和侧面进行了挤压和剪切实验，得到了小麦籽粒的抗破碎力值和剪切值。Irudayaraj等[13-14]通过二维有限元程序，根据玉米材料的粘弹性计算了其纵截面上各应力的分量随时间改变的过程。并通过有限元法求出了玉米在烘干过程中其内部最大应力产生的时刻、位置及其与烘干条件的关系。小麦籽粒的组成部分主要有胚、胚乳和麦皮，其中麦皮主要是由果皮、种皮、珠心层以及糊粉层组成[15]。文献[16]通过实验证明了小麦皮层和胚乳在含水率相同时机械强度不同；同时当含水率不同时，麦粒、皮层和胚乳的机械强度变化趋势也不相同，皮层的水分越低时强度越低，而胚乳则完全相反。4. 计划与进度安排
2022.11.01-2022.11.23 选题、查阅相关文献、资料；
2022.12.01-2022.12.31 撰写毕业论文开题报告；
2022.01.01-2022.01.05 确立试验方案；
5. 参考文献
[1] 张玉荣，刘影，周显青，等. 稻米力学特性及其品质关联研
究现状及展望[J]. 粮食与饲料工业，2010（9）：1-4.
[2]谢丽娟，宗力，莲子受力有限元分析[J].农业机械学报，2006,37（6）:94-97
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