2.4. Вибір моделі для механічного розрахунку

рослинних матеріалів

 

Раніше вказувалося, що залежно від особливостей роботи сільськогосподарських машин їхнім робочим органам доводиться впливати на окремі (одиничні) матеріали або на групи матеріалів.

При аналізі деформації одиничних матеріалів останні можуть розглядатися як тверді або гнучкі деформуючі тіла. Твердими тілами конкретної конструкції можна вважати такі одиничні матеріали, як корені, стебла, гілки, пагони, квітконоси, плоди, бульби, насіннєві коробочки, зерно, насіння, а одиничні листочки, елементи колосків і квіток можна вважати гнучкими тілами. У ряді випадків стебла і гілки малого діаметра також можна вважати гнучкими тілами.

Залежно від структури і стану одну групу рослинних матеріалів можна вважати суцільним середовищем, а іншу групу – дискретним середовищем. Група матеріалів відноситься до суцільного середовища, якщо матеріалів у ній багато і вони заповнюють безперервним чином займану частину простору. Це групи насінин, стебел, гілок, пагонів, квітконосів, листочків, квіток і ін. матеріалів. Однак у тих випадках, коли матеріали не заповнюють займаний простір безперервно, тобто усередині мають розриви, це будуть дискретні середовища. Такими є наприклад, групи плодів, коренів. У той же час за умови, що матеріалів у такій групі багато, а розриви усередині групи досить незначні, і з метою спрощення розрахунків така група може бути прийнята за суцільне середовище.

Групи плодів, бульб, насінневих коробочок, зерен, насінин внаслідок своєї рухливості можуть бути віднесені до сипкого середовища. До цього середовища можуть бути віднесені паралельно вкладені стебла та пагони в площині їх поперечного січення.

З викладеного випливає, що чим більше шарів матеріалів у групі, тим більше обґрунтований розгляд цієї групи як суцільного середовища, а чим менше шарів матеріалів у групі, тим вірніше вважати цю групу дискретним середовищем. За наявності в групі великої кількості матеріалів, взаємодія між якими носить випадковий характер, дослідження деформації такої групи може проводитися методами статистичної механіки.

Представлені вище дані про вибір розрахункової моделі використовуються нижче в главах 3 та 4.

При деформації рослинних матеріалів їхнє поводження залежить від переваги тих або інших фундаментальних властивостей і їхнього прояву, яке різне в різних умовах. Так, пружний початок впливає на оборотність деформації, в’язкий – на характер зміни деформації в часі, пластичний – на появу залишкових (необоротних) деформацій.

Рослинні матеріали є складними реологічними тілами. Залежно від властивостей і стану в одних випадках матеріал буде являти собою пружно-пластичне тіло, в других – в’язке, в третіх – пружно-в’язко-пластичне.

Методи дослідження механічних властивостей рослинних матеріалів деякою мірою аналогічні методам досліджень композиційних матеріалів. Наприклад, розтягування групи паралельних стебел аналогічне розтягу групи волокон, що використовуються при виготовленні композитів. Композиційні матеріали, як відомо, являють собою системи з різних матеріалів, кожний зі складових яких має своє конкретне призначення в готовому виробі. Композиційні матеріали – це гетерофазні системи, отримані з двох або більше компонентів зі збереженням індивідуальності кожного з них. Компонент, що володіє безперервністю по всьому об’єму, є матрицею, перервний компонент вважається підсилюючим або армуючим. Деформаційні властивості компонентів композитів істотно відрізняються один від одного.

Також істотно відрізняються одні від одних деформаційні властивості компонентів окремих рослинних матеріалів, наприклад, властивості кісточок і м’якоті персиків, слив, вишень, яблук, качанів і зерен кукурудзи. У більшості ж випадків властивості компонентів рослинних матеріалів мало відрізняються одні від одних.