收割期芦竹底部茎秆机械物理特性参数的试验研究

试验研究芦竹底部茎秆的机械物理特性，以获得其最大破坏应力、弹性模量等机械物理特性参数，并分析芦竹切割过程中应力、应变分布状态，能为芦竹切割刀具和切割方式的设计提供理论依据和基础技术参数，对低能耗、高效率的芦竹切割器的设计具有重要的指导意义。该文利用微机控制电子万能材料试验机对收割期的芦竹底部的茎秆进行了顺纹拉伸、压缩、弯曲试验，获得试验条件下顺纹拉伸、压缩、弯曲的应力－应变曲线，并进行了分析。试验测得芦竹底部茎秆顺纹拉伸最大抗拉强度平均值为123 MPa，弹性模量值为1260 MPa；顺纹压缩最大抗压强度平均值为52 MPa，弹性模量值为595 MPa；顺纹弯曲最大抗弯强度平均值为125 MPa，弹性模量值为1715 MPa。结果表明，芦竹破坏应力参数接近毛竹，远大于玉米、小麦等茎秆的破坏应力参数，芦竹的机械化收割不宜采用传统的切割器。     

穴盘水稻秧苗茎秆蠕变与应力松弛特性的试验研究

为深入了解穴盘水稻秧苗茎秆拉伸过程中的力学特性,该文利用微控电子万能试验机对穴盘水稻秧苗茎秆常规拉伸、蠕变与应力松弛特性进行测试与分析。试验表明:常规拉伸一般有2次断裂,1次断裂前,应力-应变为线性关系,没有明显的屈服过程,且平均断裂应力大小随加载速率的增加而呈线性增加;拉伸蠕变和应力松弛过程分别利用伯格斯四元件模型和麦克斯韦五元件模型进行描述。通过对曲线进行拟合,得到相关的模型参数,基于选用的流变模型和本构方程,结合秧苗茎秆的生物体特点,分别对蠕变速率、蠕变柔量和应力松弛速率、应力松弛时间进行分析,结果表明:蠕变和应力松弛过程都是弹性动力与黏滞阻力之间彼此牵制的过程;蠕变过程产生与蠕变时间和初始应力呈正相关的塑性应变,应力松弛过程导致茎秆大分子链发生变化,均对秧苗茎秆造成一定损伤;秧苗茎秆内部含有柔嫩与粗壮2种组织结构。研究结果可为秧苗机械拔取的损伤评估和相关仿真分析提供参考。     

基于流变特性的不同品种苹果果皮质地评价

为探究苹果果皮表面碎裂损伤的原因和评价不同品种果皮的质地。采用电子万能试验机对丹霞、红富士和新红星苹果果皮进行拉伸松弛和蠕变特性试验,得到了果皮松弛的初始应力、残余应力、应变保持和蠕变的初始应变、应力保持、蠕变量;建立了苹果果皮松弛和蠕变的数学模型,对松弛和蠕变特性参数进行了相关性和主成分分析。结果表明:松弛和蠕变试验结果揭示出不同品种果皮的流变特性和内部组织结构存在差异。不同品种果皮的初始应力较大时,松弛平衡后的残余应力较大;初始应变较大时,蠕变量较小。新红星果皮的弹性因子贡献率较高,而红富士果皮的黏性因子贡献率较高,反映出红富士果皮表面中较新红星和丹霞果皮表面容易碎裂损伤,在采收、运输等过程中红富士的果皮较新红星和丹霞的果皮易受机械损伤。研究结果可为苹果品种的优育及其质地评价体系的建立和完善提供参考。     

不同生境薇菜根际土壤养分与酶活力研究

为研究薇菜根际土壤养分与酶活力对薇菜生长性状指标的影响,调查了4种生境薇菜生长性状指标,并利用土壤学方法研究根际土壤养分与酶活力。结果表明,两种野生生境的薇菜生长性状指标极显著的优于栽培的薇菜,野生薇菜平均株高比栽培的高11.30%~19.54%,平均地径比栽培的高7.63%~20.21%,平均发叶数比栽培的高5.13%~23.08%;土壤有机质、碱解氮、脲酶活力及蛋白酶活力对薇菜生长性状指标有显著影响,薇菜产量最高的铜盆水的这几项指标均最高,分别为栽培的3.7、4.5、3.4、12.4倍。     

农业物料力学—流变学性质测试系统的研究

研制了一个完整物料力学性质测试系统；设计了微机测试处理系统软件；能进行力—变形关系、应力松弛、蠕变等各类性质测试；具有拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验功能，力—变形数据经传感器转化为电压量经过Ａ／Ｄ模数转换输入电子计算机，进行数据采集，绘出力、变形、时间关系曲线，通过微机测试软件进行数据处理，获得必要的力学性质参数信息。     

原状黄土蠕变特性试验研究

以在陕西省杨凌区所采集的黄土样品为研究对象,对不同初始含水率的原状黄土进行了剪切蠕变试验,获取了蠕变曲线和蠕变特征参数,并研究了含水率、剪应力水平对蠕变特性的影响.结果表明,当含水率一定时,剪应力水平对黄土的蠕变特性有较大的影响,表现为剪应力愈大,黄土的蠕变应变愈大;当剪应力水平一定时,含水率对黄土蠕变特性影响明显,表现为含水率愈大,蠕变应变愈大.根据蠕变曲线特征,建立了原状黄土的蠕变本构模型,通过试验数据拟合得到本构模型中的参数.经验证,该模型能较好地模拟杨凌地区原状黄土的蠕变特性.     

重塑Q3黄土K0三轴蠕变特性的试验研究

[目的]研究陕西省延安地区重塑Q_3黄土高填方工程的后期沉降变形特性,为高填方工程的设计、施工提供一定的技术和理论支撑。[方法]通过改进K0三轴蠕变仪,对所取黄土进行了不同压实度、不同含水量、不同竖向应力下的室内土的静止侧压力系数K_0三轴固结排水蠕变试验。[结果]重塑Q_3黄土具有明显的蠕变特性,在低应力条件下,呈现出典型的衰减蠕变;在K_0条件下,随着含水量增大、竖向应力的增大,压实度的减小,蠕变呈增强趋势,蠕变变形量增大;在低水平应力的条件下,土体所受侧向应力与竖向应力成线性关系。[结论]建立了重塑Q_3黄土关于竖向应力的自定义蠕变模型,通过试验数据拟合获得了模型参数,所建模型能很好地描述延安地区重塑Q_3黄土的蠕变特性。     

采用BP神经网络和Burgers模型的细观参数标定

PFC软件作为一款成熟的离散元分析软件,由于在处理连续与非连续介质方面的出色表现,得到了广泛的应用。但是PFC软件所需要的细观参数均需要采用室内试验数据通过试错法反复调试才能获得,效率低、盲目性高,严重影响后续试验数据,因此急需一种新的细观参数校准方法。本文以玉米秸秆颗粒的单轴蠕变试验为基础,结合离散元软件PFC 2D,通过正交试验多因素方差分析方法分析了Burgers模型宏细观参数之间的影响关系,从而证明宏细观参数之间存在着复杂关系,不宜采用通过回归分析获得宏细观参数之间的关系式的方式标定细观参数,适合利用BP神经网络进行参数标定,利用创建的BP神经网络对细观参数进行标定,根据测试组的标定结果分析得出Burgers模型各细观参数的标定精度均在92%以上,且误差较为稳定,而且训练好的神经网络相关系数R>0.96,从而证明BP神经网络的细观参数标定性能较为可靠。将玉米秸秆单轴蠕变试验的宏观参数带入训练好的BP神经网络中进行细观参数标定,比对模拟蠕变试验与物理蠕变试验发现,两者的蠕变曲线基本一致,应变量的最大误差为2%,证明了BP神经网络具有良好的参数标定能力,可为PFC参数标定提供一定的参考价值。     

油松根系抗拉应力与应变全曲线试验研究

 为探索林木根系固土力学机制,以黄土高原主要树种油松为研究对象,对其根系进行单根拉伸试验。应力与应变全曲线的理论分析和比较表明:在根系受拉后的初期阶段,荷载、应力、伸长、应变都是按比例增加,应力、应变呈直线关系。当加载超过弹性极限后,随着拉力的继续增加,根系发生塑性变形,应力与应变关系逐渐偏离直线,反映出高度非线性弹性特征。试验表明:油松根系抗拉强度与抗拉弹性模量存在极密切的相关性。根据试验结果提出根系受拉应力与应变全曲线统一数学表达式,其理论曲线与试验曲线吻合较好。     

基于松弛试验的光皮树果实冷态压榨流变模型

该文以研究光皮树果实冷榨制油过程中的流变特性为目标,利用自制直筒式压榨试验装置进行不同压榨应变水平的应力松弛试验,基于岩石流变基本模型分段模拟应力应变关系,建立其流变模型并进行验证。结果表明:光皮树果实加载过程中应力应变关系呈现线性和非线性两部分,屈服应变为0.4,应力松弛量随着压榨应变的增大而增大。采用分段模拟建模分析,并确定相应的模型参数。首先利用弹性元件和阻尼器模组合而成的广义Maxwell模型模拟线性段松弛过程,再利用线性与川北公夫模型叠加共同模拟非线性段松弛过程,构建了直筒式冷态压榨的流变模型,并进行了参数求解。误差分析表明:应变为0.5时,相对误差较大;而实际压榨过程中光皮树果实压榨应变均大于0.55,在此段应变范围内的模型平均相对误差均在7%之内,因此该模型为研究光皮树果实直筒式冷态压榨设备时应力应变参数的选取提供基础数据。     

Fermented Antrodia cinnamomea extract protects rat PC12 cells from serum deprivation-induced apoptosis: the role of the MAPK family

Antrodia cinnamomea (formerly A. camphorata) has recently and commercially been used in the formulation of nutraceuticals and functional foods in Taiwan. Because of its diverse properties, the neuroprotective effect was investigated using a fermented A. cinnamomea extract in this study. Serum deprivation-induced apoptosis in neuronal-like pheochromocytoma (PC12) cells was used as a cell stress model, and it was found that A. cinnamomea was effective in preventing serum-deprived apoptosis according to results of an MTT assay and Hoechst staining. Serum deprivation resulted in decreased phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and increased phosphorylations of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) and p38, of the family of mitogen-activated protein kinases (MAPKs); however, A. cinnamomea reversed these phenomena, supporting the antagonistic effects between ERK and JNK-p38 in regulating cell survival. The previously identified active component of A. cinnamomea, adenosine (ADO), also exerted the same effects as A. cinnamomea in preventing apoptosis and regulating phosphorylations of MAPKs. Although an inhibitor of the ERK upstream activator blocked A. cinnamomea-induced ERK phosphorylations, it failed to block the protection of A. cinnamomea and ADO. A protein kinase A (PKA) inhibitor blocked the protection by both A. cinnamomea and ADO. Both JNK and p38 inhibitors were effective in preventing the phosphorylations of JNK and p38 and serum deprivation-induced apoptosis. Collectively, A. cinnamomea prevented serum deprivation-induced PC12 cell apoptosis through a PKA-dependent pathway and by suppression of JNK and p38 activities.     

Metabolite profiles for Antrodia cinnamomea fruiting bodies harvested at different culture ages and from different wood substrates

Antrodia cinnamomea is a precious edible fungus endemic to Taiwan that has long been used as a folk remedy for health promotion and for treating various diseases. In this study, an index of 13 representative metabolites from the ethanol extract of A. cinnamomea fruiting body was established for use in quality evaluation. Most of the index compounds selected, particularly the ergostane-type triterpenoids and polyacetylenes, possess good anti-inflammation activity. A comparison of the metabolite profiles of different ethanol extracts from A. cinnamomea strains showed silmilar metabolites when the strains were grown on the original host wood (Cinnamomum kanehirai) and harvested after the same culture time period (9 months). Furthermore, the amounts of typical ergostane-type triterpenoids in A. cinnamomea increased with culture age. Culture substrates also influenced metabolite synthesis; with the same culture age, A. cinnamomea grown on the original host wood produced a richer array of metabolites than A. cinnamomea cultured on other wood species. We conclude that analysis of a fixed group of compounds including triterpenoids, benzolics, and polyacetylenes constitutes a suitable, reliable system to evaluate the quality of ethanol extract from A. cinnamomea fruiting bodies. The evaluation system established in this study may provide a platform for analysis of the products of A. cinnamomea.     

完整稻秆卷压过程应力松弛试验

为深入研究完整稻秆在卷捆压缩过程中的流变特性,该文利用自制的钢辊式圆捆机卷压试验台进行了完整稻秆卷压过程应力松弛试验研究。选择稻秆含水率、草捆干物质质量、卷捆钢辊转速、稻秆喂入速度为试验因素,并以应力松弛时间和平衡弹性模量作为应力松弛特性评价指标,进行4因素5水平正交旋转组合试验。结果表明:完整稻秆卷压过程应力松弛模型可用1个Maxwell单元和1个弹簧并联组成的三元件方程表示;各因素对应力松弛时间贡献率排序依次为稻秆含水率、草捆干物质质量、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;对平衡弹性模量贡献率排序依次为草捆干物质质量、稻秆含水率、稻秆喂入速度、卷捆钢辊转速;当稻秆含水率为65%、草捆干物质质量为17 kg、卷捆钢辊转速为257 r/min、稻秆喂入速度为1.6 kg/s时,应力松弛时间和平衡弹性模量可分别达最佳值17.08 s和4.01 k Pa。试验结果可为圆型打捆机对完整稻秆的卷压工艺优化及其压缩机理分析提供必要的理论与技术支持。     

玉米秸秆振动压缩过程的应力松弛试验

中国玉米秸秆资源非常丰富,由于本身松散、密度低的特点,其贮运成本较高,压缩致密是解决这一问题的最有效方法。在压缩过程中,玉米秸秆表现出的流变特性造成能耗高、压缩设备关键部件磨损严重以及生产率较低的问题,是制约其推广应用的主要瓶颈。针对这些问题,该文将振动引入玉米秸秆的压缩过程中,在自行设计的振动压缩试验系统上进行了揉碎后的玉米秸秆叠加振动与不加振动压缩应力松弛的试验研究,利用MATLAB软件的2阶指数方程对试验数据进行拟合,得到玉米秸秆振动压缩过程的2阶Maxwell应力松弛流变模型参数,其拟合度均大于0.9。基于流变模型,对应力松弛速率、应力松弛时间参数进行了分析,其结果为：压缩过程叠加振动,能够提高应力松弛速率、降低应力松弛时间以及成型块内部的残余应力,从而可降低再次压缩的压缩阻力、提高产品质量以及生产率,为解决现有成型设备高能耗低效率等问题提供了新的途径。     

苹果采摘机器人柔顺抓取的参数自整定阻抗控制

为了实现苹果机器采摘过程中的柔顺抓取以减小果实损伤,该文在对苹果抓取过程的力学特性变化规律分析的基础上,提出了苹果采摘机器人柔顺抓取的参数自整定阻抗控制方法。首先,利用Burgers黏弹性模型表征苹果的流变特性,将抓取过程分为匀速加载、夹持减速、应力松弛3个阶段,在此基础上求解获得苹果形变量随时间的变化规律和果实接触力与变形量的变化关系。然后,求解出所设计的基于力的阻抗控制系统的期望输入以及抓取环境接触力模型。最后,针对阻抗控制器参数对接触力的影响,构造阻抗参数自整定变化函数,完成改进阻抗控制系统设计。仿真及试验结果表明:依据果实抓取模型及变形规律求解期望位置的方式来模拟末端执行器对苹果的抓取过程是可行的,所建立的抓取环境接触力模型在一定程度上能够避免将环境模型简化为一阶模型而产生的误差。改进阻抗控制得到的期望抓取力更加平顺,其超调量约为2.3%,接触力调节时间减小到0.48 s,接触力的超调量约为2%,较未改进阻抗控制的接触力超调量减小了37.5%。研究结果可为苹果采摘机器人的柔顺控制方法提供参考。     

低场核磁共振分析聚乙二醇对萌发期水稻种子水分吸收的影响

为研究聚乙二醇(PEG,polyethylene glycol)处理下水稻种子萌发过程中内部水分分布和变化规律,进而揭示水稻耐旱性在水分吸收规律上的重要特征。应用低场核磁共振的T2弛豫谱和质子密度加权成像分析了PEG处理下水稻种子萌发过程中的水分变化,研究了利用蒸馏水(对照)和质量分数分别为10%、20%PEG6000处理对两个水稻品种旱9710、辽星1发芽指标的影响,以及对两个水稻品种萌发0、6、22、48、72 h吸水量的影响,确定单位质量核磁信号幅值与水稻种子湿基含水率的回归函数关系。发芽指标检测结果显示:旱9710耐旱性高于辽星1。质子密度加权成像结果显示:在水分吸收初期,水分子直接通过种子表面裂缝进入种子体内,胚乳中的淀粉粒等物质开始吸水膨胀,种子体积增大。24 h后,种子内营养物质向种胚流动。PEG处理下,水稻种子吸水量明显减少,发芽速度明显降低,且PEG质量分数越高,发芽速度越慢。基于核磁共振理论及T2弛豫谱的多组分特征,当反演频率为10 000时,水稻种子萌发过程中的水分分为束缚水与自由水两部分。T2弛豫谱结果表明:在蒸馏水和质量分数分别为10%、20%PEG处理下,种子湿基含水率和核磁信号幅值均逐渐增长。PEG处理下,核磁信号幅值增长相比对照处理显著降低(P0.05)。PEG处理抑制了两个水稻品种种子对水分的吸收,PEG质量分数越高,抑制作用越强。PEG处理24 h后,耐旱性强的水稻品种吸水率相比对照处理的降低幅度小于耐旱性弱的品种。回归分析表明,3种处理下,核磁信号幅值和湿基含水率具有一致的线性关系(R2=0.983),由回归方程可以求得水稻种子萌发过程中各状态水分的含量。试验为研究水稻种子萌发过程对干旱胁迫的反应机制,开发种子水分微观活体无损检测技术等方面的研究提供理论支持和数据参考。