大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

玉米籽粒力学性能试验分析

对甘肃省玉米种植主导品种金穗4号玉米籽粒的压缩和剪切力学性能进行了实验研究,采用针尖压入法对玉米籽粒各组分的硬度作了试验分析.实验结果表明,含水率以及压缩和剪切位置对玉米种子籽粒静压破损特性和硬度有明显的影响;角质胚乳的硬度明显高于粉质胚乳和胚,而粉质胚乳的硬度略高于胚.     

玉米籽粒剪切破碎的试验研究

在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.     

谷物压入硬度测定方法的研究与优化

为研究一种稳定性与可靠性较高的谷物硬度测定方法,利用压痕深度法和基于压痕曲线法对谷物籽粒进行硬度试验研究,并用正交试验和综合评分法对基于压痕曲线法的因素水平进行优化研究。结果表明:不同因素水平下基于压痕曲线法的重复性高、可靠性整体要优于压痕深度法;基于压痕曲线法的最优参数组合是:加载速度为3 mm/min,压入深度为0.5 mm,压头类型为45°四棱锥,表面粗糙度为400目;利用优化参数测得豌豆硬度较大为82.7 MPa,蚕豆、红豆、黑米、糯米、玉米接近在70～73 MPa之间,绿豆居中为40.8 MPa,小麦和大豆最小在22 MPa左右。基于压痕曲线法在最优参数组合下能够实现谷物硬度测定的统一性和可比性,并且为谷物硬度计的研制提供依据。     

加载速度对稻米籽粒剪切特性影响的研究

稻米籽粒的剪切特性指标可以用来评价稻米的品质.为此,通过剪切试验获得了稻米籽粒剪切特性的力学指标(硬度、破坏能、破坏力及破坏应力等),并研究了不同加载速度下稻米的剪切特性指标,通过多项式回归建立了剪切特性指标与加载速度之间关系的回归方程,为评定和控制水稻的最后质量提供新的手段和研究方法.     

大豆籽粒静态压缩特性试验

为了研究大豆在收获、脱粒、输送等过程中的损伤机理及相关力学特性,在电子万能材料物理试验机上对不同品种、挤压方式、含水率和加载速度的大豆籽粒进行静态压缩特性试验.结果表明:加载速度、含水率、品种、挤压方式均对大豆籽粒破损、破裂时的压力峰值有显著影响.试验分析过程及结论对相关研究和大豆专用机具部件的设计具有明显的指导意义.     

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性研究

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性是荞麦生产机械设计和研发的重要参考数据。为此,研究了含水率、加载速率、加载方向、荞麦品种等对荞麦籽粒的压缩和剪切特性的影响。结果表明:在籽粒含水率为13.5%～19.5%范围内,籽粒含水率、加载方式和荞麦品种对荞麦籽粒力学性能影响显著;随着含水率降低,压缩破碎负载增加,形变量减小,剪切力增加;荞麦籽粒具有明显的各向异性特征,横向加载比立向加载的压缩形变量小、压缩破碎负载大、压缩时间长;剪切力由大到小依次为横切、纵切、立切,剪切时间由短到长依次为纵切、横切、立切。西农9979籽粒抗压抗剪能力最强,其破碎负载、压缩形变量和剪切力也最大;甜荞1211的破碎负载和剪切力次之,压缩形变量最小;甜荞921的破碎负载和剪切力最小,压缩变形量再次之。同时,基于试验结果,对不同加载条件下破碎负载﹑压缩形变量和剪切力与籽粒含水率进行了拟合回归分析。     

基于三维激光扫描的大麦籽粒力学建模与试验

为研究大麦籽粒在收获、脱粒、贮藏及运输等作业过程的机械损伤,对大麦籽粒进行加载压缩试验和有限元力学仿真。针对目前非规则形状农业物料常规建模方法将其近似处理为规则体,存在测量难度高、数据误差大、仿真精度低等问题,提出了一种基于三维激光扫描的大麦籽粒建模及其力学特性研究方法。以5种含水率、3种加载方式的大麦籽粒为研究对象,利用万能材料试验机对其弹性模量、破碎负载等力学参数进行了测定,结果分别是：大麦籽粒的弹性模量为87.39～167.84MPa,破碎负载为70.40～157.32N,屈服强度为0.85～2.12MPa,最大应变为0.26%～1.15%。结果表明：随着含水率的增加,3种加载方式下大麦籽粒的弹性模量、破碎负载和屈服强度均明显下降;相同含水率条件下,侧放加载时破碎负载最大,立放加载时破碎负载最小。基于三维激光扫描技术获取了大麦籽粒点云数据,利用Geomagic Studio和Pro/E对其进行点云处理、去噪和逆向建模,得到与真实大麦籽粒形态高度相近的几何模型并进行有限元力学仿真。对比3种加载方式下的试验值和仿真值,两者最大偏差为7.2%,表明了基于三维激光扫描的大麦籽粒建模方法的有效性和精确性。     

杂粮籽粒恢复系数测定试验与分析

为获得杂粮籽粒与接触材料在收获及加工过程中碰撞时所需的关键参数,测定5种杂粮籽粒的恢复系数。采用中心组合正交旋转设计试验,通过自制恢复系数测定装置研究谷子、苦荞、甜荞、燕麦及青稞5种杂粮籽粒的含水率、碰撞材料厚度、下落高度对籽粒碰撞后恢复系数的影响。结果表明:下落高度对恢复系数影响极显著(P0.000 1),下落高度在一定范围内(340～690 mm),5种杂粮籽粒的恢复系数随下落高度的增大而减小;材料厚度对恢复系数影响显著(P0.05),材料厚度在一定范围内(1～6 mm),5种杂粮籽粒的恢复系数随材料厚度的增大而增大;含水率对恢复系数影响不显著(P0.05)。因此相关机械的设计时,可忽略含水率对其恢复系数的影响。谷子、甜荞、苦荞、燕麦及青稞籽粒的恢复系数分别在0.471～0.612、0.491～0.601、0.540～0.667、0.445～0.548、0.493～0.629之间,结果可为杂粮联合收获机、播种机及相关加工机械的关键部件的设计、仿真及参数优化提供理论依据。     

油用牡丹籽粒破壳力学特性试验研究

油用牡丹籽粒的破壳机理是研制牡丹籽脱壳机的理论基础,对油用牡丹产业的发展有着重要的影响。为此,对油用牡丹籽粒进行了准静态压缩试验,选取影响油用牡丹籽粒破壳力的不同因素加载方向、加载速率,以及牡丹籽粒的形状、尺寸、含水率进行了试验和分析。结果表明:沿X向加载时最省力;加载速率及牡丹籽粒形状、尺寸和含水率对破壳力的影响极为显著;随着加载速率的增加,油用牡丹籽粒的破壳力先呈增大趋势,后逐渐趋向于平缓;随着籽粒含水率的降低,油用牡丹籽粒的破壳力逐渐减小;椭圆形、尺寸较小的牡丹籽较易破壳,并由试验得出了破壳力和加载速率之间、破壳力和牡丹籽含水率之间的函数关系式。     

鄂尔多斯红色砒砂岩干湿循环作用下力学性能试验研究

为了分析鄂尔多斯市准格尔旗不同粒径砒砂岩的力学性能,进行不同干湿循环次数试验,得到了砒砂岩收缩变形和强度特性的变化规律.结果表明:<2.00 mm(原状砒砂岩)试样在3次干湿循环后收缩变化最大;0.50~1.00 mm试样一直缓慢收缩沉积;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样在第3次循环后土体的密实度达到最强.在此基础上,利用直剪仪测定其抗剪强度.在相同的垂直荷载下,发现<2.00 mm试样随着循环次数的增大,1~3次循环的过程中抗剪强度增加最大,之后小幅度增加;0.50~1.00 mm试样随循环次数的增加呈现出缓慢增长的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样随着循环次数的增加而先略有降低,之后稍有增加并逐渐保持稳定.砒砂岩内摩擦角变化,<2.00 mm和0.50~1.00 mm粒径随干湿循环次数增加而递增;而0.25~0.50 mm和<0.25 mm粒径内摩擦角几乎不变化.黏聚力变化,<2.00 mm 和0.50~1.00 mm试样呈现出先增大逐渐平缓的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样呈现先减小随后小幅度增大的趋势.     

不同载荷对土壤压实的试验研究

在沙壤土上对常用的3种载荷进行了压实试验,测出了土壤压实前后的参数.结果表明:在0～100mm土壤深度处,载荷大于3000kg时,使容重增大较剧烈;载荷大于2000kg时,使湿度损失较严重,4400kg时损失了20%,使坚实度的增量增加剧烈,4400kg时增加了59%,而使最大坚实度增加了114%,并且大载荷对深层(大...     

膜片对压力补偿灌水器水力性能影响及内部流固耦合模拟

为了研究弹性膜片参数对管上式压力补偿灌水器水力性能的影响和内部补偿腔压力补偿原理,以Supertif-03120-0003型号的压力补偿灌水器为原型件,通过3D打印技术制作管上式灌水器试验件,测试入口压力为0~350 kPa时的压力-流量曲线,分析弹性膜片(天然橡胶材质)的厚度与硬度对其水力性能的影响;借助ADINA软件,采用流固耦合的计算方法,分析了压力补偿灌水器内部补偿原理及水力性能.结果表明:弹性膜片厚度一定,随着硬度增加,灌水器的出流量和起调压力均呈现增大的趋势;弹性膜片硬度一定,随着厚度增加,灌水器的出流量和起调压力均呈现增大的趋势,在起调压力点之后,灌水器出流量的增长速率减慢,最终压力-流量曲线趋于平缓.在此灌水器内部结构下,膜片参数存在最优选择,即厚度为1.4 mm,硬度为50HA;压力-流量关系的数值模拟值与实测值比较接近,两者最大偏差小于5%,说明采用ADINA软件模拟得出的压力-流量关系与实测值具有较好的一致性.该方法为压力补偿灌水器的进一步研发提供了可视化途径.     

迷宫流道偏差量对灌水器水力性能及抗堵塞性能的影响

以齿尖偏差量分别为-0.25、0、0.25和0.50 mm的齿形流道结构形式的灌水器为研究对象,应用CFD单相流流场速度数值分析、CFD两相流沙粒浓度分布数值分析、试验样品清水和浑水测试相结合的方法,研究了偏差量对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明:偏差量与流态指数呈正相关关系,与流量系数呈负相关关系,而随着偏差量的增加灌水器的抗堵塞能力也在下降,综合分析偏差量对水力性能和抗堵塞性能的影响,认为在满足流态指数的要求下应尽量减小偏差量以提高抗堵塞能力.     

不同施肥条件下微生物对棕壤团聚体和碳分布的影响

以北京市延庆县绿富隆有机肥蔬菜研究基地长期定位肥料试验地为试验平台,利用湿筛法获得不同粒级的团聚体,通过16SrDNA-PCR-DGGE技术进行测序分析,研究不同施肥条件下微生物群落对棕壤土团聚体和碳分布的影响。结果表明,有机肥(OF)处理的0.25～2 mm水稳性团聚体增加,增加幅度为109.0%;0.053～0.25 mm和小于0.053 mm粒级团聚体的含量均下降,与CK(不施肥)相比分别下降了31.9%和142.1%。OF处理对土壤各粒级团聚体中碳含量均有显著提高,与CK相比,提高15.2%～46.9%,其中大于2 mm团聚体中碳含量提高了46.9%。棕壤碳含量与大于2 mm粒级团聚体含量呈正相关;与0.25～2 mm粒级团聚体呈极显著正相关;与0.053～0.25 mm粒级团聚体含量呈极显著负相关;与小于0.053 mm粒级团聚体呈显著负相关。     

农田土壤含水率与坚实度快速信息采集系统

介绍了一种农田土壤含水率与坚实度快速信息采集系统.本系统包括土壤介电传感器、圆锥指数传感器及深度传感器,可以快速、同步、实时地获得0～500mm范围内土壤剖面含水率与圆锥指数信息.同时,本系统还结合了GPS和GIS技术,实现了土壤参数的空间分析,可以更方便地把系统应用于农田信息管理.本系统为实现土壤水分和坚实度的同步测量搭建了一个智能化的试验平台,并且在与德国波恩大学农业工程研究所的合作中成功地应用于田间测量.     

生物炭配施沼液对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

[目的]探究生物炭与沼液配施的最优组合,为农田合理施肥提供科学依据.[方法]基于3 a (2017-2019年)田间定位试验,设置CK、单施生物炭(12 t/hm2)、3个水平沼液(沼液∶水分别为1∶6、1∶4和1∶2)和生物炭分别与3个水平沼液配施,共计8个处理,利用湿筛法测定了土壤团聚体分布和有机碳质量分数.[结果...     

施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

Effect of gypsum fineness on the reclamation of sodic soils

The effect of gypsum, ground to varying degrees of fineness, on the properties of two soils having exchangeable sodium percentages of 35 and 80, respectively, was studied in the laboratory. Two types of gypsum were used, one having both upper and lower size limits of the grades defined (2.0-1.0, 1.0-0.6, 0.6-0.25, 0.25-0.125 and < 0.125 mm) and the other having only the upper size limit defined (2.0, 1.0, 0.6, 0.25 and 0.125 mm). After mixing with gypsum, the soils were leached with distilled water under a constant water head.Treatments with the finest gypsum had the highest initial hydraulic conductivity which decreased sharply with time. Treatments with coarser particles had a lower initial hydraulic conductivity that was maintained or increased with time. The reason for this was higher solubility of finer particles followed by a sharp decrease in electrolyte concentration due to precipitation of dissolved calcium in the first case, and dissolution of coarser particles and little precipitation in the latter case. Inactivation of gypsum particles due to formation of CaCO₃ coatings over their surfaces has also been indicated in the case of the finer grades. These studies suggest that gypsum passed through a 2-mm sieve, having a wide particle size distribution, is likely to be more efficient for the reclamation of sodic soils with appreciable quantities of Na₂CO₃ in the soil solution.     

深圳不同植被类型城市土壤团聚体组成与分形特征

采用干筛法和湿筛法测定了深圳市乔木、灌木、草地植被绿地土壤团聚体粒径质量分布,并基于分形理论研究了土壤团聚体分形特征。结果表明,①乔木、灌木、草地之间土壤>0.25mm粒级团聚体、平均质量直径及土壤分形维数均差异显著;土壤团聚体稳定性总体表现为草坪绿地>乔木绿地>灌木绿地。②土壤非稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体以及平均质量直径之间均极显著相关;水稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体、破坏率以及平均质量直径之间均极显著相关。植被类型显著影响城市绿地土壤团聚体分布及其分形特征。