[目的]谷子籽粒在收獲、貯藏及加工過程中由于內力或外力會產生裂紋,籽粒內部裂紋嚴重影響其貯藏期、降低發(fā)芽率,內部裂紋的形成主要由熱濕內應力和機械作用引起,為了探明谷子籽粒內部裂紋的產生與擴展機理。[方法]采用SEM（掃描電鏡）技術對谷子籽粒內部裂紋及淀粉顆粒拍照,結合分形理論、能量平衡理論分析計算谷子籽粒內部裂紋在不同擴展模型下的分形維數、臨界擴展力（Gc）及擴展速率。[結果]谷子籽粒形成新的表面積的大小與輸入能量的大小有關。當谷子籽粒內部局部應力大于等于8γG ky-1dg-1/2時,籽粒內部形成微裂紋。沿淀粉顆粒斷裂、穿淀粉顆粒斷裂、沿淀粉顆粒與穿淀粉顆粒耦合形式斷裂的分形維數分別為:1.262、1.365、1.255,而分叉擴展的分形維數與分叉角呈正相關。對于同一γ值,沿淀粉顆粒與穿淀粉顆粒耦合擴展的Gc為6.85γ,沿淀粉顆粒擴展的Gc為7.086γ,穿淀粉顆粒擴展的Gc為11.652γ,分叉擴展的Gc為250γ,所以,耦合擴展的微觀裂紋最容易發(fā)生,穿淀粉顆粒和分叉擴展的微觀裂紋較難發(fā)生。同一種擴展模型,谷子籽粒內部淀粉顆粒的直徑越大,微觀裂紋的擴展速率越快;同一直徑的淀粉顆粒... 

【文章來源】：山西農業(yè)大學學報(自然科學版). 2020,40(05)北大核心

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【部分圖文】：

谷子壓縮力-位移曲線

由于位錯反應是降低能量的，所以新形成的位錯a[001]是不易滑動的，隨著位錯的不斷反應，新形成的位錯合并，形成裂紋胚芽。當局部應力σf滿足（8）式時，籽粒內部形成微裂紋，即：式中，σf為內部局部應力，γ為單位面積的表面自由能，G為剪切模量，ky為屈服常數；dg為谷子籽粒淀粉顆粒直徑。

谷子內部的淀粉顆粒為多角體和橢球體[23,24]（圖3）：蛋白質主要以蛋白體形式存在于淀粉顆粒的空隙間[25]，與崔婷、郭蓮東等人的研究結果一致。為了方便計算，將淀粉顆粒簡化為球體，將單個淀粉顆粒與其周圍的蛋白體看作是一個圓與其外切正六邊形組合的單元[14]。通過分析谷子裂紋的掃描電鏡圖發(fā)現，谷子籽粒微觀斷裂主要有：沿淀粉顆粒斷裂，穿淀粉顆粒斷裂，二者的耦合形式斷裂。基于3種斷裂形式建立了3種應力裂紋擴展的fractal模型：沿淀粉顆粒擴展模型、穿淀粉顆粒擴展模型以及二者的耦合擴展模型。圖4 谷子籽粒內部裂紋掃描電鏡圖像

【參考文獻】：
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本文編號：3430163