玉米秸秆力学特性的研究-《江苏农业科学》(2017年12期).docx

龙源版权所有 玉米秸秆力学特性的研究作者：朱振伟 张开飞 李赫 张红梅来源：《江苏农业科学》2017年第12期 摘要：研究玉米秸秆的性质、组成结构特性与力学特性之间的关系，可为农业机械设计及秸秆综合利用提供理论依据。基于万能材料试验机，对玉米秸秆的径向压缩特性和弯曲力学特性进行分析。结果表明，相同加载速度下，玉米秸秆根部的壓缩最大载荷力和弯曲应力均大于中部和上部；相同部位条件下，加载速度增大，压缩载荷和弯曲载荷随之增大。试验结果可为玉米的增产、增收及我国农作物秸秆资源的进一步综合开发利用、新工艺设备的开发研制提供理论依据。 关键词：玉米秸秆；压缩试验；弯曲试验；力学特性 中图分类号： S225.5+1；S226文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）12-0178-04 针对玉米秸秆的力学特性，很多学者展开了相应的研究。何勋等对玉米秸秆皮的拉伸特性进行了研究[1]。刘立意等通过对玉米秸秆的压缩等物理特性进行研究，从而为优化相应的机械提供了数据参考[2-4]。陈艳军等为分析玉米的抗倒伏特性对玉米秸秆的力学特性作出了研究[5-9]。高梦祥等通过对玉米秸秆的力学性能进行测定，得出力学特性是其固有的特性[10]。于勇等针对玉米秸秆含水率对其力学性能的影响作出了研究[11]。本研究在前人研究的基础上，对不同取样位置（以节间为划分依据）和不同加载速度条件下的玉米秸秆进行压缩和弯曲试验，分别测定玉米秸秆在有节间情况下的抗压强度、弹性模量、抗弯强度等力学参数和指标，并分析各个因素对力学指标的影响及力学指标随影响因素变化而变化的规律，为玉米的优选育种、抗倒伏评价和相关收获加工机械的设计提供参考和基础数据。本研究利用万能材料试验机以及相关仪器设备，对玉米秸秆的外皮进行了压缩、弯曲特性试验，并对玉米秸秆特性间的关系和对应影响因素的相关关系进行分析。 1材料与方法 1.1试验材料 试样采集生长良好、无病虫害侵蚀、且植株没有明显破损或弯折的玉米植株。将采集的玉米秸秆样本去除玉米穗和叶鞘，在通风条件下自然存放一段时间后，进行玉米秸秆的压缩和弯曲试验。 1.2试验方法 压缩试验前，选取直径为20～35 mm、长度为111～162 mm 的供试样品。试样分成3段：底部（根部）、中部、上部（顶部）。玉米秸秆的压缩试验考虑的因素是供试样品选取的部位和加载速度，故根部长54.07 mm、中部长 50.90 mm、上部长37.22 mm。压缩供试样品如图1所示。 弯曲供试样品如图2所示，把根部编号为1，中部编号为2，顶部编号为3。样品的长度值范围为90～160 mm，直径为8～18 mm。 1.3试验装置 试验仪器采用RGT-10型电子万能材料试验机，该仪器可对非金属材料进行高精度、多用途的力学性能测试。在相应的夹具夹持下，能准确测定各种材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等状态下力学特性的物理性能数据，并有微机进行数据的分析处理。将供试样品装在2个夹具上夹紧，驱动机带动2个夹具做相对运动，通过固定在横梁上的“S”形测力传感器和位移传感器收集试验过程中的载荷和位移变化值，从而计算出试样的拉伸、压缩、剪切、弯曲等性能指标。 其他仪器或工具：压缩试验装置夹具、弯曲试验装置夹具、量程为0～150 mm的电子数显游标卡尺、剪刀、标签、保鲜袋、工具刀、记号笔、胶布等。 2玉米秸秆的压缩、弯曲试验 2.1压缩试验 2.1.1试验方法压缩试验需要用到特定的夹具（加载平板压头），压缩试验夹持方法如图3所示。压缩试验前，将试样放于2个金属平板压盘之间，确保试样位于平板压盘的中心位置。试验时输入试验所需数据、试验类型的选择及试验参数，位移量为6 mm。径向压缩时，因为载荷并没有明显的减小趋势，故将压缩高度比定为50%，即压缩时上压盘的位移为试样直径的50%。试验中，对玉米秸秆的取样部位作了2个···试读结束