安徽省农科院机械与工程所碧根果机械破壳机理研究取得新进展 登中科院1区TOP期刊
省级农科院在权威期刊发表碧根果破壳机理研究，方法新颖，数据详实，对坚果加工装备优化有实质推动。
安徽省农业科学院机械与工程所农机装备团队在农林科学领域权威期刊《Computers and Electronics in Agriculture》(中科院1区TOP期刊,影响因子10.3)上发表了题为《Study on the mechanical behavior and failure mechanisms of pecans based on multiscale biomechanical modeling》的研究论文。该研究通过结合扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕、X射线计算机断层扫描(CT)以及力学性能测试,系统研究了碧根果在多尺度上的结构特征、微观力学性能及宏观力学行为,为碧根果机械脱壳建立了理论和技术基础。
近日，院机械与工程所农机装备团队在农林科学领域权威期刊《Computers and Electronics in Agriculture》（中科院1区TOP期刊，影响因子：10.3）上发表了题为《Study on the mechanical behavior and failure
mechanisms of pecans based on multiscale biomechanical modeling》的研究论文，为碧根果机械脱壳建立了理论和技术基础，同时也为其他坚果品种的生物力学研究和加工优化提供了有价值的参考。
高坚果损伤率和低加工效率是碧根果机械破壳过程中面临的主要问题。由于缺乏对机械载荷下壳体开裂和坚果损伤的系统理论研究与精确定量分析，制约了加工设备性能的提升。该研究提出并验证了一种基于多尺度生物力学建模的方法，用于分析碧根果的压缩力学行为。通过结合扫描电子显微镜（SEM）、纳米压痕、X射线计算机断层扫描（CT）以及力学性能测试，系统研究了碧根果在多尺度上的结构特征、微观力学性能及宏观力学行为，并在此基础上构建了碧根果多尺度生物力学模型。有限元模拟成功捕捉了从微观损伤起始到宏观裂纹扩展的完整失效过程，预测的裂纹路径和载荷-位移曲线与实验数据高度吻合，从而验证了该模型的有效性。该模型揭示了壳体中的裂纹扩展模式和不同加载方式和加载速率下果仁的损伤机理，实现了对碧根果压缩力学行为的可视化与定量分析。研究表明，壳体中的裂纹扩展路径与加载方式、加载速度及结构特征密切相关，而果仁的损伤程度则显著受加载速率影响。优化加载参数有助于实现果仁损伤最小化和脱壳效率最大化。
院机械与工程所为论文第一完成单位，薛康助理研究员为第一作者，王川副研究员和王丽伟副研究员为通讯作者。研究得到安徽省重点研发计划项目（2023n06020003）支持。