秸秆类生物质成型热黏塑性本构模型构建

针对生物质颗粒生产能耗高、效率低的现状,该文从生物质组成角度,特别是木质素特性出发探讨其成型机理。秸秆成型过程由于内摩擦力的作用产生大量热量,温度的上升会造成木质素的软化,木质素的这一变化为纤维颗粒的团聚提供了黏结力。温度和木质素特性对生物质塑性成型性能产生巨大影响,是热黏塑变形过程。为研究生物质内部特性对塑性成型过程的影响,运用内时理论,以玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆为研究对象,构建了秸秆类生物质压缩成型内时本构方程。借助黏土流动理论,推导定义生物质黏塑性强化函数和核函数,运用数值分析和试验得出本构方程的系数。与试验数据相比较,基于内时理论的热黏塑性本构模型较好的模拟了生物质塑性流变过程。结果显示,向秸秆中添加20%的木质素,可有效提高其塑性流动性能,降低其在相同应变下的应力以及生产能耗;当成型温度在100~115℃之间,应变率在1×102~1×103 s-1之间,对于木质素质量分数分别为29%的玉米秸秆、33.5%的小麦秸秆和34.3%的水稻秸秆的固化成型性能最好。     

基于准静态压缩的果实黏弹塑性模型

目前对果实黏弹塑性特征与模型进行表征比较困难。基于果实等速压缩变形特征,提出了一表征其黏弹塑性的流变模型。该模型包括3个非线性弹簧元件、一个黏性元件以及一个滑块元件。结合压缩应力—应变试验曲线特征与模型特性提出了模型参数的数值确定方法。采用梨果实全果肉、带核果肉两种试样进行试验,获得了其黏弹塑性模型参数。结果表明试验与理论模型结果非常吻合,果核对其黏弹塑性有较大影响。采用本模型结合试验结果能较准确简便地确定类似特性果实的流变特征参数。研究结果为果品黏弹塑性流变特性分析以及模型表征提供了一种新的方法。     

跌落冲击下果实动态本构模型的构建与表征

基于果实非损伤条件下的跌落冲击动力学特征，提出表征其非线性黏弹性的本构模型与模型参数识别方法。该模型包括一个非线性弹簧元件、一个线性增强黏性元件。以苹果为研究对象，进行多个高度下的跌落冲击试验，获得其发生损伤的临界跌落高度；基于临界跌落高度下的冲击试验结果，建立其跌落冲击方程，进行跌落冲击响应的数值分析与模型参数识别。结果表明，理论结果与试验值很吻合，采用本模型结合试验结果能较准确地确定类似特性果实的动态流变特征参数。研究结果为果实动态流变特性分析以及模型表征提供了一种新方法，也为进一步表征果实的黏弹塑性损伤特征提供基础。     

生物质颗粒燃料成型的黏弹性本构模型

为研究生物质颗粒成型燃料压缩成型机理,该文用玉米秸秆、花生壳、小麦秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、木屑等6种生物质原料,采用生物质颗粒燃料成型机进行压缩成型,研究生物质颗粒燃料压缩成型过程,采用黏弹性理论,建立生物质颗粒成型燃料的本构模型,从力学角度提出生物质颗粒成型燃料的压缩成型机理,并研究对比不同种类生物质原料压缩的最大应力与能耗.结果表明,6种生物质原料中棉杆和木屑的最大应力较高,其余4种原料略低;木屑的压缩能耗最高,其次为棉秆、花生壳和豆秸,小麦秸秆和玉米秸秆较小.该研究结论为解决生物质颗粒成型燃料成型加工能耗高,关键部件受力磨损导致寿命低等问题提供一定参考.     

碎玉米秸秆卷压过程的流变行为试验

为青贮圆捆打捆机的设计和工艺提供基础的力学数据,需要探明碎玉米秸秆卷压过程的流变规律,在分析卷压成型原理的基础上,搭建了碎玉米秸秆卷压试验台,对碎玉米秸秆进行了卷压试验和应力松弛试验。研究了卷压过程中碎玉米秸秆的流变学特征,采用线性黏弹性理论,构建了伯格斯模型,用残数法对应力松弛曲线进行拟合,获得了应力松弛模型及其参数,计算其决定系数。利用相关公式求解,进一步得到伯格斯模型中的黏弹性参数E1=18.33kPa、k1=994.81kPa、E2=27.64kPa、k2=2342.49kPa。由于黏性系数远大于弹性模量,可以初步判断碎玉米秸秆卷压过程的流变行为偏向于流体,这对于深入研究碎玉米秸秆的卷压工艺,实现工艺和装备的优化设计,具有积极作用。     

肉羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料加工工艺参数优化

针对肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料生产过程中,由于作业参数不当造成的生产率低、成型颗粒质量差、能耗高等问题,以麦秸秆、玉米粒为主要试验材料,以原料精粗配比、物料含水率和喂料速度为试验因素,以颗粒饲料的密度、成型率、粉化率、纯工作小时生产率及吨产品能耗为试验指标,对肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料加工工艺进行了试验研究。通过物料含水率、原料精粗配比、喂料速度对颗粒饲料成型效果影响的单因素试验,在满足行业标准要求的密度、成型率、粉化率数值基础上,确定了各因素合适范围;采用正交试验法、极差法、方差法及综合平衡法,试验分析了3因素对各项指标影响的显著性及主次顺序,确定了肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料部分加工工艺的最优参数组合A_3B_1C_3。试验结果表明:在原料精粗配比4∶6,物料含水率17%,喂料速度500 r/min时,颗粒密度为1 116.48 kg/m~3,成型率为99.51%,粉化率为7.36%,纯工作小时生产率达到716 kg/h,颗粒密度符合国家行业标准要求,成型率与纯工作小时生产率达到最高,粉化率虽然不是最低,但完全符合标准要求。研究结果为肉羊羔羊育肥秸秆配合颗粒饲料的生产加工提供参考数据。     

小麦籽粒振动筛分黏弹塑性接触模型构建及其参数标定

为更好地模拟小麦籽粒(麦粒)振动筛分过程,该文在现有离散元接触模型基础上,通过EDEM软件应用程序编程接口,构建了一种麦粒黏弹塑性接触模型。该接触模型法向方向通过将Kuwabara and Kono非线性黏弹性接触模型中的黏性耗散项引入Thornton滞回接触模型进行构建;切向方向采用简化Thornton切向接触模型;滚动摩擦力矩计算同Hertz-Mindlin(no slip)接触模型。法向模型参数标定采用单轴加载-卸载试验、碰撞试验,分别构建了模拟-试验接触力误差平方和与麦粒屈服重叠量、恢复系数与法向阻尼系数的二阶回归方程,得到麦粒屈服重叠量为7.63×10-6 m,麦粒-麦粒/钢板法向阻尼系数分别为190.68和306.65。切向模型参数利用旋转鼓试验进行标定,得到最佳麦粒-麦粒/钢板静摩擦系数组合为0.40和0.44。最后利用振动筛分试验对所标定参数进行验证,模拟与试验所得筛下麦粒质量分数最大误差为8.97%,模拟中筛下物分布规律与试验结果无显著性差异,表明所建立的接触模型及标定的参数能够很好地模拟麦粒振动筛分过程。该文也可为其他农业物料黏弹塑性接触模型构建及其参数标定提供参考。     

籽棉压缩与应力松弛力学特性及模型构建

为深入研究籽棉压缩及应力松弛过程的力学特性并构建其本构模型,该研究以籽棉为研究对象开展试验,分别利用改进西原模型和五元件广义Maxwell模型对压缩和应力松弛的应力应变曲线进行描述。通过定义的本构模型对不同含水率及喂入量的籽棉力学特性试验数据结果进行参数辨识,得到相关模型参数,并探究不同因素对压缩及松弛过程应力的影响规律。研究结果表明:曲线拟合法求解籽棉压缩及应力松弛过程本构模型参数的决定系数均大于0.9,改进西原模型、五元件广义Maxwell模型可以较好地描述籽棉压缩力学特性和应力松弛特性。对籽棉压缩及应力松弛力学特性解析显示,模型参数表现出明显的应力规律:通过Duncan均值比较结果可知:籽棉压缩本构模型参数中不同含水率组间弹性模量差异均显著(P0.05),不同喂入量组间串联虎克体弹性模量差异显著(P0.05),压缩应力值与含水率、喂入量呈正相关关系;籽棉应力松弛模型参数中不同含水率及喂入量组间弹性模量及粘性模量差异均显著(P0.05),弹性模量、粘性模量与含水率及喂入量均呈正相关关系。籽棉压缩与应力松弛力学特性的研究可为籽棉压缩过程机理研究、模拟仿真提供理论依据,缩短机具研发过程。     

基于无侧限抗压强度试验的土壤离散元参数标定

为标定基于Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion (EEPA)模型的土壤离散元参数,该研究通过单轴密闭压缩试验和无侧限抗压强度试验,以无侧限抗压强度σ_u为黏性指标,轴向应变ε_n为塑性指标,轴向压力-轴向应变曲线特征参数(a,b)为弹性指标,基于响应面标定了土壤离散元仿真参数。结合文献与实际情况确定参数试验范围,应用Plackett-Burman试验对7个初始参数进行筛选,发现塑性变行比λp和表面能Δγ对黏塑性指标影响显著。根据试验结果,进行2次Central Composite试验,建立σ_u、ε_n与黏塑性参数的二次回归模型和σ_u、ε_n、a、b与弹性参数二次回归模型,并以实测值为目标优化求解,获得的优化参数组合为:塑性变形比为0.36、表面能为15.6 J/m2、恢复系数为0.37、静摩擦系数为0.6、滚动摩擦系数为0.26、黏性分支指数为4.24、切向刚度因子为0.52。最后将该参数组合下的仿真值与实测值进行对比验证,发现仿真ε_n和b与实测值无显著差异,σ_u和a与实测值存在较大差异。结果表明基于响应面法标定的EEPA模型参数可表征试验土壤的轴向塑性变形和3%～45%轴向应变内的应力-应变行为。     

全脂和低脂模拟干酪的流变及质构特性研究

分别通过TA.XT2i质构分析仪和AR1000流变仪对全脂和低脂模拟干酪进行全质构分析以及稳态及动态流变分析。结果表明，降低脂肪含量，全质构分析数据除了弹性及内聚性以外全部显著下降。稳态流变结果显示，模拟干酪在不同温度下均表现出非牛顿假塑性流体特性。采用power－law模型可以很好地对其数据进行拟合。动态流变分析表明，相对于低脂样品来说，高脂干酪更具有固态特性。黏弹性参数如弹性模量、黏性模量、复合黏度均与振荡频率有关。从流变和质构的角度来看，低脂和高酯干酪有明显区别。因而对干酪样品的流变和质构特性进行分析对于改善其加工工艺及品质保证是非常有意义的。     

一个高速形成的古滑坡

本文依据铜川市南塔滑坡的地形、地貌特征、地层构造、滑体土的物理力学指标和滑坡区的水文地质条件等资料,分析了该滑坡产生的原因,对滑坡的稳定性作了较详细的评价。结果认为,此滑坡为一大型的多次滑动的古滑坡,其形成原因主要与地层结构和自然因素有关。它是一个相对稳定中包含不稳定因素的滑坡。     

Ilmenite in soil forming from a Brazilian amphibolite

Ilmenite-rich samples were obtained by chemical extraction methods from materials collected from a soil developing on an amphibolite and from its altered parent rock. The soil ilmenite of this mantle was found to be inherited from the rock, but its composition varied significantly from one soil fraction to another and according to its mineralogical association. Unit cell parameters are smaller than those of pure ilmenite: the a-dimension of the hexagonal structure varies from 0.5076 ± 0.0004 to 0.5083 ± 0.0007 nm. Mössbauer patterns at room temperature reveal that this mineral, which is most often associated with the iron-rich spinel phase, actually corresponds to a member of the haematite–ilmenite series having the general formula xFeTiO₃.(1-x)Fe₂O₃, with 0.83 ≤x≤ 0.95. There is a correlation (r= 0.95) between x, the molar fraction of FeTiO₃, and the a-dimension of the unit cell.     

板料冲压成形过程摩擦特性数值仿真

为了掌握摩擦力在冲压成形过程中的变化规律及不同润滑条件对摩擦特性和成形质量的影响,该文依据摩擦理论和有限元理论,提出等效摩擦系数的概念,将摩擦力产生的机理与有限元数值仿真技术有机结合,分析不同润滑条件下板料冲压成形过程中的摩擦特性。研究表明:摩擦系数增大将导致冲压成形后期摩擦力快速增加,产品成形质量评价指标降低;在润滑条件确定的情况下,可知成形过程中摩擦力的主要成分是黏着区产生的摩擦力,黏着区、边界润滑膜区、犁削区和润滑小池区产生的摩擦力占总摩擦力百分比的比值为65.3∶16.9∶15.6∶2.2。通过研究不同节点摩擦力随时间变化曲线发现,板料减薄区和起皱区的摩擦力变化规律完全不同。研究对进一步提高板料冲压成形质量有着理论和工程意义。     

矿物质微量元素舔块压制成型过程的数值模拟

为提高矿物质微量元素舔块的质量,应用有限元分析软件MSC.Marc2007对矿物质微量元素舔块单向压制成型过程进行了数值模拟。分析了压制成型过程中颗粒体的流动行为和致密规律,并根据模拟结果分析出现质量缺陷的原因、预测压坯尺寸。矿物质微量元素舔块在压制成型过程中压坯的密度分布不均匀,最大密度出现在压坯顶部外缘处。随着压制压力的增加,压坯密度逐渐增大,密度逐渐均匀,最佳压力为100MPa。压坯模拟结果与试验结果吻合性很好,可以为实际生产过程提供理论参考。     

含水率对草坪草常温开模成型的影响

为研究含水率对草坪草常温成型的影响规律,对草坪草修剪剩余物进行了不同含水率不同锥度模具的成型试验。结果在同一锥度模具下,随着含水率的增加,成型块密度都是由小变大再变小;含水率不变的情况下,随模具锥度增大长度减小成型块密度降低;在原料含水率11%、模具锥度25°时,成型块密度达到最大值1.10 g/cm3;原料含水率在20%及以上时,挤出的压块密度都在0.9 g/cm3以下,成型效果差或不成型。研究表明：随着生物质原料含水率增加,常温成型块密度和压缩力的变化趋势一致,都是由小变大再变小。     

The forming process of the peculiar Mn-mottling in the polder

In the subsurface horizons of some paddy fields at the Kojima polder, Okayama Prefecture, the authors noticed a peculiar Mn-mottling, which had not been found in the common paddy fields. Several paddy soils in varying stages of maturity were carefuIIy surveyed at the Kojima polder. The soils were tentatively named OK4, OK7, OKS, and OK9. The ages of the fields after reclamation were about 10, 100, 150, and 250 years, respectively. Undisturbed samples were collected from 3 soils (OK4, OK7, and OKS) for microscopic observation and chemical analysis.     

生物质成型燃料的物理品质和成型机理的研究进展

为了提高生物质成型燃料的物理品质，以及为成型工艺的合理选择提供理论依据，在生物质成型燃料物理特性试验研究的基础上，结合目前国内外关于生物质压缩成型的最新研究进展，分析了生物质压缩成型的内在机理，揭示了生物质成型燃料的品质指标与生物质成型过程的粒子特性、生化特性和电势特性的关系，为今后深入开展生物质压缩成型的研究提供了新的思路和途径。     

沙柳生物质燃料颗粒致密成型粘结机理研究

东北地区主要的农业废弃物玉米秸秆焚烧严重,造成环境污染,其合理消纳是亟需解决的问题。基于此,该文利用微型流化床与过程质谱联用仪研究在床温分别为550、600、650、700及750 ℃添加Na2CO3和NaCl的玉米秸秆热解气相产物（CO、CO2、CH4、H2）的析出特性,并采用等温模型拟合法计算了单组分气体产物生成反应的动力学参数。结果表明：随着温度的升高,4种热解气体产物的释放强度均有所增大,其中CO的变化程度最大。同时,添加钠盐后,各种气体释放起始时间差逐渐减小,说明钠盐促进了热解反应的进行。其中,添加Na2CO3后热解产生的CO、CO2和CH4的速率明显变快,表明其对含炭气相组分的生成具有明显促进作用。而添加NaCl后H2的生成速率明显加快,说明NaCl对H2生成具有选择性催化作用。此外,秸秆热解中不同气相产物生成反应活化能的计算结果也证实了上述结论。该文通过热解制备可燃气的方式以期为玉米秸秆的处理提供参考。     

Fungal solubilization of rock phosphate is enhanced by forming fungal-rhizobial biofilms

Biosolubilization of rock phosphate (RP) using a Penicillium spp., an Aspergillus spp., Pleurotus ostreatus, Bradyrhizobium elkanii SEMIA 5019 and their fungal-rhizobial biofilms was investigated. Eppawala Rock Phosphate (ERP, total P concentration 17.6%), a RP from a deposit in Sri Lanka was used. Penicillium spp.-B elkanii SEMIA 5019 biofilm released the highest amount of P from the ERP with the highest P release-to-P uptake ratio. The P release of Penicillium spp. alone was significantly lower than that of its biofilm. Similarly, P. ostreatus-B. elkanii SEMIA 5019 biofilm showed a higher P release than P. ostreatus alone. However, P. ostreatus alone or its biofilm showed lower P release-to-P uptake ratios indicating relatively higher P uptake compared to the P release. The Aspergillus spp., showed a moderate P release. Large bradyrhizobial cell clusters attached to the mycelial mat of Penicillium spp. and P. ostreatus were observed under light microscope after 12 and 25 days of incubation, respectively. The present study, identified an effective method of fungal-rhizobial biofilm mediated solubilization of RP.     

广东省崩岗形成机理与类型

崩岗是我国南方一种重要的侵蚀类型,广东省的特点是降水量多、暴雨集中、土质粗、抗冲抗蚀性弱、人为活动强烈。崩岗就是在径流冲刷、崩塌和滑坡、水蚀和重力侵蚀相互作用下形成的。崩岗分为四种类型三个发育阶段。