大蒜蒜皮分離力學(xué)特性試驗(yàn)研究

李心平，孫臣臣，王升升

（河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院，河南 洛陽 471003）

0 引言

大蒜是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常食用的一種調(diào)味品，是著名的醫(yī)藥兩用植物，在我國種植分布廣泛，全國各地基本均有種植[1]。我國已成為世界上最大的大蒜生產(chǎn)、消費(fèi)和出口國，大蒜出口量占世界大蒜貿(mào)易量的90%[2-3]，但是我國大蒜收獲機(jī)械化水平較低，尤其是深加工中的蒜皮分離環(huán)節(jié)，仍以人工為主。

農(nóng)業(yè)物料力學(xué)是農(nóng)業(yè)工程的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域之一[4]。蒜皮分離是大蒜深加工產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，由于蒜皮厚度較小，脆性大，使得蒜皮不易連續(xù)剝離，且蒜米易受損傷，增大了大蒜去皮機(jī)械的難度，因此，亟需對(duì)大蒜蒜皮開展力學(xué)特性研究。賈生濤等[5]進(jìn)行了大蒜物料力學(xué)特性的研究，得出含水率和加載速度對(duì)大蒜壓碎力有顯著性影響，大蒜在亞克力、有機(jī)玻璃、不銹鋼接觸面的最大摩擦角依次增大；徐陶[6-7]對(duì)大蒜種子的外形參數(shù)特征、重心相對(duì)位置、休止角、最大靜摩擦角、懸浮特性、抗破壞性等物理特性進(jìn)行研究，得出蒜瓣的弧面在受同等壓力作用下更容易受到損傷；BAYAT F[8]研究了含水率對(duì)大蒜表皮力學(xué)特性的影響，得出大蒜表皮斷裂時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變；KAUR M[9]通過對(duì)剝皮和未剝皮的大蒜進(jìn)行摩擦性能試驗(yàn)，得出膠合板和鍍鋅鐵板2 種材質(zhì)表面的休止角和外摩擦系數(shù)；陳紅[10]進(jìn)行了寬皮柑橘的剝皮力學(xué)特性果皮分離特性試驗(yàn)研究，得出剝皮方向?qū)兤ぬ匦院蛣兤に俣葘?duì)果皮分離最大拉力值具有顯著性影響，并將剝皮過程分為類彈性階段、類屈服階段和分離階段；史諾[11]進(jìn)行了棉稈擠壓剝皮剪切力學(xué)特性試驗(yàn)，得出加載強(qiáng)度對(duì)切向剝皮剪切強(qiáng)度影響顯著；陳爭光等[12-14]進(jìn)行了玉米秸稈皮拉伸和剪切特性試驗(yàn)，得出剪切速度和含水率對(duì)剪切強(qiáng)度影響較顯著；張寧等[15-16]進(jìn)行了谷子莖稈和葉片的切割和拉伸試驗(yàn)，得出切割速度對(duì)莖稈極限切應(yīng)力影響較大。而有關(guān)大蒜蒜皮分離方面的研究比較薄弱，國內(nèi)外鮮有關(guān)于大蒜力學(xué)特性方面的文獻(xiàn)發(fā)表。

針對(duì)現(xiàn)有大蒜去皮機(jī)械存在的去皮率低、蒜米易損傷等問題，研究了蒜皮分離力學(xué)特性。通過研究蒜皮分離過程中的極限分離力值，確定蒜皮分離過程中的關(guān)鍵因素，以期為大蒜去皮機(jī)械的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參數(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以山東金鄉(xiāng)大蒜為研究對(duì)象，單個(gè)蒜頭有6～8 瓣，單層排列，選用直徑為50～60 mm 且表面無破損的大蒜頭進(jìn)行試驗(yàn)[17]，如圖1 所示。

圖1 金鄉(xiāng)大蒜和蒜瓣外形尺寸

隨機(jī)挑選100 粒飽滿的蒜瓣進(jìn)行外形尺寸測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1 所示。

表1 蒜瓣外形尺寸

對(duì)表1 數(shù)據(jù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得出頻率分布如圖2所示，可知金鄉(xiāng)大蒜長度、寬度和厚度的尺寸頻率均符合正態(tài)分布，以此作為分離力學(xué)試驗(yàn)依據(jù)。

圖2 蒜瓣外形尺寸正態(tài)分布

試驗(yàn)前，對(duì)自然條件下存放的蒜瓣蒜皮含水率進(jìn)行隨機(jī)抽取檢測(cè)，測(cè)定其含水率在10%～35%之間。隨機(jī)選取蒜瓣500 粒，分成5 組，每組100粒，5 組含水率分別控制在10%、15%、20%、25%、30%左右。為了得到精確含水率的樣品，首先把自然條件下儲(chǔ)存的蒜皮放入電熱恒溫烘箱，溫度設(shè)為60 ℃，每隔10 min 測(cè)量1 次樣品質(zhì)量，直至得到樣品所需的不同含水率。含水率計(jì)算公式為

式中：

ω——含水率，%；

m——樣品質(zhì)量，g；

m1——烘干后樣品質(zhì)量，g。

1.2 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)儀器采用上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的TA.XTC-16 質(zhì)構(gòu)儀，傳感器最小感應(yīng)力為0.01 gf，位移精度為0.001 mm；數(shù)顯游標(biāo)卡尺，精度為0.01 mm；美國Vision Research 公司生產(chǎn)的Phantom Miro LC111高速攝像儀，滿幅拍攝速率為1 630 幀/秒；鹵素快速水分測(cè)定儀；電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱；Olympus 體視顯微鏡。大蒜分離力學(xué)特性試驗(yàn)平臺(tái)如圖3 所示。

圖3 大蒜分離力學(xué)特性試驗(yàn)平臺(tái)

1.3 試驗(yàn)原理與方法

1.3.1 試驗(yàn)原理

農(nóng)作物的力學(xué)特性主要有拉伸特性、剪切特性、彎曲特性和壓縮特性[4]。本文研究的目的是得到蒜皮在分離過程中極限分離力值，給大蒜去皮裝置提供數(shù)據(jù)參考。因此，從宏觀結(jié)構(gòu)上，通過試驗(yàn)探究不同分離方向、含水率和載荷加載速度對(duì)蒜皮極限分離力的影響，得到蒜皮在分離過程中的極限分離力值[18]；從微觀結(jié)構(gòu)上，通過Olympus 體視顯微鏡觀察蒜皮細(xì)胞排列和纖維束的分布情況，以此分析和驗(yàn)證蒜皮分離力學(xué)特性[19-20]。

1.3.2 試驗(yàn)方法

由大蒜的生物學(xué)特性可知，蒜瓣形狀不規(guī)則，通常分為1 個(gè)弧面和2 個(gè)非弧面，弧面曲率比較大，不易作為試驗(yàn)表面，故選擇蒜瓣非弧面作為試驗(yàn)表面。蒜皮緊緊包裹在蒜米上，試驗(yàn)時(shí)夾具難以對(duì)蒜皮進(jìn)行夾持，故選用強(qiáng)力膠水將T 形硬紙板粘到蒜皮非弧面，通過活動(dòng)夾頭夾持T 形硬紙板以實(shí)現(xiàn)對(duì)蒜皮的分離試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)用固定夾具將待分離蒜瓣的非弧面保持水平，活動(dòng)夾頭夾持粘接在蒜皮非弧面上的T 形硬紙板，牽引繩一端與質(zhì)構(gòu)儀傳感器相連，另一端通過固定滑輪與活動(dòng)夾頭相連，通過質(zhì)構(gòu)儀帶動(dòng)牽引繩使得蒜皮從蒜瓣上分離，完成蒜皮分離試驗(yàn)。根據(jù)蒜皮分離的不同方向，試驗(yàn)分為鱗芽向根部分離、橫向分離、根部向鱗芽分離3 部分，分離方向如圖4 所示。

圖4 蒜皮不同分離方向

分離試驗(yàn)時(shí)試樣受力如圖5 所示，以鱗芽向根部和根部向鱗芽為分離方向時(shí)，蒜皮受到牽引力T，蒜米受到分離力F，2 個(gè)力大小相等，方向相反，從而在蒜米和蒜皮的分離處產(chǎn)生拉伸和剪切作用，同時(shí)試樣弧面受到固定夾具的夾持力F1和F2，2 個(gè)力大小相等，方向相反；以橫向?yàn)榉蛛x方向時(shí)，蒜皮受到牽引力T，蒜米受到分離力F，蒜瓣弧面受到微型夾具的夾持力F1和F2，2 個(gè)力大小相等，方向相反[11]。

圖5 蒜皮分離受力情況

1.3.3 試驗(yàn)因素與指標(biāo)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)和理論分析，選取與蒜皮分離密切相關(guān)的分離方向、含水率和載荷加載速度為試驗(yàn)因素，以極限分離力值為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)與分析，研究各因素間的交互作用，試驗(yàn)因素水平如表2 所示。其中，分離方向的1～3 分別對(duì)應(yīng)鱗芽向根部、橫向、根部向鱗芽。

表2 因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)方案與結(jié)果

采用Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，共進(jìn)行17 組試驗(yàn)，每次試驗(yàn)重復(fù)5 次，結(jié)果取其平均值，試驗(yàn)方案和結(jié)果如表3 所示。

表3 試驗(yàn)方案和結(jié)果

采用Design-Expert 8.0.6 軟件對(duì)表3 中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到試驗(yàn)因素分離方向、含水率和載荷加載速度與試驗(yàn)指標(biāo)極限分離力之間的擬合方程，計(jì)算公式為

對(duì)各項(xiàng)進(jìn)行方差分析，方差分析結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，二次回歸模型的P＜0.000 1，表明試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆O顯著；失擬項(xiàng)的P值為0.078 7，表明失擬項(xiàng)不顯著，模型決定系數(shù)R2為0.976 5，擬合精度較高，表明該模型能夠比較準(zhǔn)確地對(duì)極限分離力指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表4 方差分析結(jié)果

通過比較P值得出：對(duì)于極限分離力，因素x1、對(duì)模型影響極為顯著，因素對(duì)模型影響顯著，其他因素不顯著。3 因素對(duì)極限分離力影響的主次順序?yàn)楹?、分離方向、載荷加載速度。剔除不顯著項(xiàng)后，擬合方程為

2.2 交互作用對(duì)極限分離力的影響

為分析交互作用對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，固定其中1個(gè)因素為0 水平，繪制出各試驗(yàn)因素之間交互作用對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的響應(yīng)曲面，如圖6 所示。

圖6 各因素對(duì)極限分離力的響應(yīng)曲面

圖6（a）為載荷加載速度處于0 水平，含水率在15%～25%時(shí)，根部向鱗芽分離方向下極限分離力最小，其次是鱗芽向根部分離方向，最大是橫向分離方向。這可能是受到蒜皮生物學(xué)特性影響導(dǎo)致的，蒜皮緊緊包裹在蒜米上，外形呈現(xiàn)出兩頭尖中間粗，蒜皮上的纖維束呈現(xiàn)出根部、鱗芽密集和中間較平均的情況，纖維束越多抵抗拉伸和剪切的能力也就越強(qiáng)，即極限分離力越大。

圖6（b）為含水率處于0 水平，載荷加載速度在5～10 mm/min 時(shí)，極限分離力下降趨勢(shì)不明顯，載荷加載速度在10～15 mm/min 時(shí)，極限分離力下降趨勢(shì)明顯。這是因?yàn)樗馄ね茸雍陀衩浊o稈都屬于粘彈性材料，纖維和組織之間存在粘聚力，本質(zhì)上屬于分子間作用力[18]，當(dāng)載荷加載速度較慢時(shí)，牽引力逐漸克服蒜皮基本組織間的粘聚力，形變過程比較長，分離力在分離過程中逐漸變大。當(dāng)載荷加載速度超過某個(gè)數(shù)值繼續(xù)增大時(shí)，形變過程比較短，極限分離力變化比較明顯。

圖6（c）為分離方向處于0 水平，含水率與載荷加載速度的交互作用對(duì)極限分離力的影響。當(dāng)含水率從15%增大至25%時(shí)，極限分離力隨載荷加載速度的增大而減少；當(dāng)載荷加載速度從5 mm/min增大至15 mm/min 時(shí)，極限分離力隨含水率的減小而減小。這是因?yàn)樗馄ど飳W(xué)上為膜質(zhì)鱗被，含水率過高時(shí)，蒜皮上的膜質(zhì)與蒜米粘接在一起，增大分離力。含水率＜25%時(shí)，隨著含水率的增大，蒜皮細(xì)胞間的水分增多，蒜皮上的纖維束脆性減少，韌性增大，導(dǎo)致極限分離力增大；隨著蒜皮含水率減小，膜質(zhì)鱗被逐漸硬化，蒜皮上的纖維束脆性增大，韌性較小，蒜米和蒜皮間的粘接力減少，使得極限分離力減小，蒜皮更易剝落。但蒜皮含水率并非越小越好，蒜皮含水率過小，易導(dǎo)致蒜皮在弧面部位開裂，失去蒜皮分離意義，且包裹在里面的蒜米隨蒜皮含水率的減小而減小。

3 蒜皮力學(xué)特性試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)材料與方法

為了驗(yàn)證上述試驗(yàn)中的分析結(jié)果，選取對(duì)極限分離力影響最大的因素含水率進(jìn)行蒜皮的力學(xué)特性試驗(yàn)。力學(xué)特性試驗(yàn)主要為蒜皮橫向拉伸、縱向拉伸和剪切試驗(yàn)。

由于蒜皮的生物學(xué)特性，需對(duì)蒜瓣進(jìn)行手工破瓣取皮，而蒜皮弧形面不易取皮，故在非弧形面處進(jìn)行取皮并將蒜皮制成25×15×t（t為蒜皮厚度）的試樣[21]。為防止拉伸過程中試樣在夾持部位打滑和夾具對(duì)試驗(yàn)的損壞，在試樣的兩端夾緊處分別貼上醫(yī)用膠布，再在膠布外用雙面膠粘上硬紙板[15]。經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此方法能有效的防止試樣在夾持部位打滑和損壞。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，每組試驗(yàn)重復(fù)測(cè)試5 次，由質(zhì)構(gòu)儀記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并由與質(zhì)構(gòu)儀匹配的軟件輸出各項(xiàng)參數(shù)。

3.2 蒜皮拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣一端由質(zhì)構(gòu)儀平臺(tái)上的下夾具夾持，另一端由質(zhì)構(gòu)儀傳感器處的上夾具夾持。將質(zhì)構(gòu)儀載荷加載速度設(shè)定為10 mm/min，啟動(dòng)質(zhì)構(gòu)儀對(duì)試樣進(jìn)行拉伸，試樣發(fā)生形變，在拉伸過程中，上夾具勻速運(yùn)動(dòng)，直至試樣完全斷裂時(shí)停止，試驗(yàn)結(jié)束。部分試樣破壞結(jié)果如圖7 所示。

圖7 試樣拉伸破壞結(jié)果

3.2.1 橫向拉伸試驗(yàn)

圖8 為不同含水率下的蒜皮橫向拉伸試驗(yàn)位移 — 抗拉力曲線，表明含水率對(duì)蒜皮的抗拉力具有顯著性影響。在載荷加載速度為10 mm/min，含水率為10%、15%、20%、25%和30%時(shí)，抗拉力分別為3.23、5.95、8.69、11.67、10.03 N。由圖8 可知，從載荷加載開始至試樣斷裂，曲線基本上為線性，表明蒜皮在達(dá)到強(qiáng)度極限后發(fā)生斷裂，斷裂面比較整齊。蒜皮橫向拉伸時(shí)表現(xiàn)為脆性斷裂，斷裂基本上沿著纖維的方向，故曲線表現(xiàn)為載荷達(dá)到頂點(diǎn)后急速下降的趨勢(shì)。

圖8 蒜皮橫向拉伸試驗(yàn)位移-抗拉力曲線

3.2.2 縱向拉伸試驗(yàn)

圖9 為不同含水率下的蒜皮縱向拉伸試驗(yàn)位移 — 抗拉力曲線。在載荷加載速度為10 mm/min，含水率為10%、15%、20%、25%和30%時(shí)，抗拉力分別為8.79、10.64、15.11、21.13、18.85 N。從載荷加載開始至試樣斷裂，曲線基本上為線性，在達(dá)到強(qiáng)度極限后發(fā)生斷裂?？v向拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣斷裂面為波浪狀粗糙面，是因?yàn)樵诳v向拉伸時(shí)，斷裂面垂直于纖維方向，需要克服纖維束的抗拉強(qiáng)度，而波浪狀的粗糙斷裂面因消耗較多的能量，從而表現(xiàn)出較多的韌性，因此，蒜皮在縱向拉伸時(shí)屬于韌性斷裂。

圖9 蒜皮縱向拉伸試驗(yàn)位移-抗拉力曲線

對(duì)比蒜皮的橫向和縱向抗拉力可知，含水率在25%時(shí)抗拉力最大，高于或者低于25%含水率，蒜皮抗拉力均有下降的趨勢(shì)。當(dāng)含水率<25%時(shí)，隨著含水率的升高，其細(xì)胞組織發(fā)生變化，使得拉伸過程從塑性變形為主轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥宰冃螢橹鳎划?dāng)含水率>25%時(shí)，拉伸過程又以塑性變形為主，使得蒜皮抗拉力下降。由圖8、圖9 可知，縱向抗拉力約為橫向抗拉力的1.74～2.72 倍，表明蒜皮的縱向抗拉能力高于橫向抗拉能力。是因?yàn)樗馄ぜ?xì)胞是嚴(yán)格縱向排列的，橫向拉伸時(shí)，斷裂面平行于蒜皮的纖維方向；縱向拉伸時(shí)，斷裂面垂直于蒜皮的纖維方向，如圖10 所示。

圖10 蒜皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和纖維束顯微圖

3.2.3 高速攝影觀察

采用高速攝影觀察河南杞縣大蒜蒜皮橫向和縱向拉伸試驗(yàn)過程，高速攝影機(jī)拍攝參數(shù)設(shè)置：分辨率為1 024×768，拍攝間隔為1 ms，幀差為1 幀，部分試樣斷裂結(jié)果如圖11 所示。

圖11 蒜皮橫、縱向拉伸斷裂過程

由圖11 可知，蒜皮在橫、縱向拉伸試驗(yàn)時(shí)，斷裂過程可分為3 個(gè)階段。第1 階段，隨著載荷加載增大，克服了蒜皮基本組織和纖維束之間的粘聚力，試樣在中間部位開始出現(xiàn)斷裂點(diǎn)（圖11b）。橫向拉伸時(shí)，斷裂點(diǎn)出現(xiàn)在纖維束與基本組織間的薄弱處，縱向拉伸時(shí)，斷裂點(diǎn)出現(xiàn)在纖維束體積最小處；第2 階段，隨著載荷的繼續(xù)加大，斷裂點(diǎn)開始從中間向兩邊擴(kuò)展為裂縫（圖11c）。橫向拉伸時(shí)，斷裂點(diǎn)沿著纖維方向擴(kuò)展，縱向拉伸時(shí)，斷裂點(diǎn)沿著垂直于纖維方向擴(kuò)展；第3 階段，當(dāng)載荷達(dá)到極限值后，試樣被完全拉斷，出現(xiàn)斷裂面（圖11d）。橫向拉伸時(shí)，斷裂面沿著纖維方向呈圓弧狀且較為光滑，縱向拉伸時(shí)，斷裂面垂直于纖維方向呈波浪狀且較為粗糙。

3.3 蒜皮剪切試驗(yàn)

進(jìn)行蒜皮剪切試驗(yàn)時(shí)，將不同含水率的試樣水平放置在質(zhì)構(gòu)儀平臺(tái)的固定夾具上，質(zhì)構(gòu)儀傳感器處裝上切刀，將質(zhì)構(gòu)儀傳感器參數(shù)設(shè)定后啟動(dòng)質(zhì)構(gòu)儀，切刀開始對(duì)試樣進(jìn)行剪切，試樣發(fā)生形變，在剪切過程中，切刀以10 mm/min 勻速下降，直至試樣完全斷裂時(shí)停止，試驗(yàn)結(jié)束。每組試驗(yàn)重復(fù)5 次，記錄其平均值，由與質(zhì)構(gòu)儀匹配的軟件記錄相關(guān)曲線和數(shù)據(jù)。

由圖12 可知，不同含水率的蒜皮在剪切試驗(yàn)時(shí)有2 種斷裂形式，斷裂面均垂直于纖維方向。這是因?yàn)樗馄ず瘦^低或較高時(shí)，蒜皮因?yàn)榈蛷?qiáng)度表現(xiàn)為脆性斷裂特征，斷裂面表現(xiàn)為波浪狀，如圖12（a）；當(dāng)蒜皮含水率為20%左右時(shí)，蒜皮內(nèi)的基本組織和纖維束粘聚力較強(qiáng)，基本組織和纖維束共同發(fā)揮作用，蒜皮因?yàn)楦邚?qiáng)度表現(xiàn)為韌性斷裂，斷裂面表現(xiàn)為鋸齒狀，如圖12（b）。

圖12 2 種剪切斷裂面

由圖13 可知，含水率對(duì)剪切力具有顯著性影響。在剪切速度為5 mm/min，含水率為10%、15%、20%、25%和30%時(shí)，剪切力為5.29、8.21、11.38、15.25、12.66 N。含水率為25%時(shí)剪切力最大，高于或者低于25%含水率，蒜皮剪切力均有下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)楹试?0%左右時(shí)纖維束脆性大，蒜皮易被剪斷，故剪切力小，隨著含水率增大，纖維束韌性增大，蒜皮不易被剪斷，故剪切力增大。當(dāng)含水率>25%時(shí)，蒜皮脆性又繼續(xù)變大，使得蒜皮易被剪斷，剪切力減小。由蒜皮剪切試驗(yàn)位移 — 剪切力關(guān)系曲線可知，載荷不斷增大進(jìn)而克服蒜皮內(nèi)基本組織和纖維束的粘接力和纖維束的強(qiáng)度，最終在纖維體積最小處發(fā)生斷裂，纖維持續(xù)斷裂形成裂縫，載荷呈階梯狀下降，直至完全斷裂形成斷裂面。

4 結(jié)語

1）采用了Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，建立了極限分離力的回歸模型，得到分離方向、含水率和載荷加載速度對(duì)剝皮力影響極顯著（P ＜0.01），影響因素的主次順序依次為含水率、分離方向、載荷加載速度，最優(yōu)因素組合為根部向鱗芽分離、含水率15%、載荷加載速度10 mm/min，此時(shí)分離力最小。因素的交互分析表明，含水率和載荷加載速度的交互作用對(duì)極限分離力影響顯著（P ＜0.05)。

2）蒜皮的拉伸試驗(yàn)表明，含水率對(duì)蒜皮橫、縱向抗拉力影響顯著。含水率為10%～30%時(shí)，橫向抗拉力依次為3.23、5.95、8.69、11.67、10.03 N，縱向抗拉力依次為8.79、10.64、15.11、21.13、18.85 N。較低的含水率有利于蒜皮的斷裂。相同含水率下，蒜皮縱向抗拉力約為橫向抗拉力的1.74～2.72 倍。通過高速攝影觀察拉伸過程，驗(yàn)證了蒜皮在拉伸試驗(yàn)中的斷裂特征，橫向拉伸時(shí)，蒜皮為脆性斷裂；縱向拉伸時(shí)，蒜皮為韌性斷裂。

3）蒜皮的剪切試驗(yàn)表明，含水率對(duì)蒜皮剪切力影響顯著。含水率為10%、15%、20%、25%、30%時(shí)，剪切力依次為5.29、8.21、11.38、15.25、12.66 N。剪切試驗(yàn)時(shí)，蒜皮具有波浪狀和鋸齒狀2 種斷裂面形狀，均垂直于纖維方向。