玉米种子内部机械裂纹产生与扩展的微观机理

应用Cottrell位错塞积模型分析了玉米种子内部机械裂纹产生机理,采用Griffith能量平衡理论和分形几何理论推导了机械裂纹扩展速度与扩展路径维数计算公式,并对内部机械裂纹扩展速率进行分形分析.结果表明:当玉米种子局部所受应力达到一定时,其内部即产生机械裂纹;根据玉米种子内部机械裂纹扩展运动学公式,内部裂纹扩展宏观速度小于分形扩展速度;由玉米种子内部机械裂纹扩展路径的分形维数公式求出其维数为1.1395;淀粉颗粒尺寸相同时,裂纹沿淀粉颗粒扩展的速率最快.     

玉米应力裂纹的分形模拟

根据显微图象分析，认为分形裂纹的扩展有4种机制，即沿晶扩展、穿晶扩展、沿品和穿晶偶合扩展及分叉扩展．建立了各种应力裂纹扩展机制的分形模型，给出了生成元维数，模拟了整个剖面和局部显微状态下应力裂纹的生成和扩展过程。     

双粗糙面滑动摩擦过程应力与应变分析

建立了具有分形特征的二维双粗糙表面滑动接触模型,考虑材料的弹塑性变形及滑动过程中损伤失效,运用有限元方法动态探讨相嵌微凸体在滑动过程中应力与应变的变化情况.结果显示不同位置的等效塑性应变沿深度的变化规律不同,最大等效塑性应变量发生在摩擦次表层的某一深度处;随着塑性应变的增大,导致材料表层下微观裂纹的萌生,在外载荷持续作用下,表面一定深度处存在着一交错的剪切应力区,这一应力区阻止了裂纹沿深度方向扩展,但却促使了裂纹沿平行于摩擦表面方向的延伸裂纹扩展乃至发生断裂.     

基于断裂力学的甘蔗切割裂纹应力强度因子分析

甘蔗属于一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物,宿根切割质量对于甘蔗来年的长势有重要影响。本文探究甘蔗茎秆的切割机理并基于断裂力学理论研究甘蔗裂纹的起裂与扩展过程,为提高宿根切割质量提供理论基础。基于根切器与茎秆的相互作用关系,构建刀具切割茎秆的力学模型,探究切割力等影响因素并基于高速摄像技术观察茎秆切割过程;发现影响切割性能(弯矩、切割力等)的因素主要与甘蔗茎秆及根切器的机械力学特性(直径、密度及茎秆倾斜角度等)、根切器的运动参数(切割频率、切割深度)以及土壤情况等因素有关。高速摄像试验结果表明,多刀切割会增加甘蔗宿根破头、拔根的概率,其由于在一刀切割完成后,茎秆产生凹坑、裂纹等缺陷,在茎秆自身重力及外载的作用下缺陷发生扩展,导致宿根发生破坏。基于断裂力学理论从茎秆内部裂纹入手,分析裂纹起裂条件和影响断裂角的因素并探究裂纹参数对于裂纹尖端应力强度因子以及扩展量的影响。研究结果表明：裂纹角度及数量的改变导致裂纹的开裂类型为复合型裂纹,其中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为主要开裂类型;应力强度因子随裂纹角度的改变有较大的波动以及裂纹开裂方向和扩展量的变化是由于裂纹角度的改变影响了最大主应力与裂纹扩展面...     

钢筋桥联混凝土结构的韧带正应力计算

钢筋混凝土构件受载荷后的破坏,是一个混凝土裂缝扩展、钢筋桥联基体和钢筋与基体脱粘以及钢筋伸长变形直到断裂的过程。为此,根据强化筋桥联基体裂纹的力学分析模型,变形体的叠加原理和协调性条件,在基体和强化筋材料为完全弹性、裂纹端部存在粘聚力的情况下,用有限元法对韧带上的正应力进行了计算分析和讨论。     

基于ABAQUS的车用高强度低合金钢裂纹扩展研究

高强度低合金钢在汽车结构件中的应用对轻量化设计具有重要影响。以有限元软件ABAQUS为平台,利用扩展有限元法(XFEM)对车用高强度低合金钢的单边裂纹扩展进行仿真研究,分析单边缺口高强度低合金钢试件在拉伸载荷作用下的裂纹扩展过程和应力分布。结果表明,扩展有限元法能够准确地模拟裂纹扩展过程,对计算高强度低合金钢的寿命具有重要意义。     

平面状态对疲劳裂纹数值扩展的影响研究

为了研究不同的平面状态对疲劳裂纹数值扩展的影响,将权重系数用于平面内任意位置的应力强度因子表达式,然后基于提出的相对深度系数的概念,假设了3种权重系数与相对深度系数的关系。通过3种关系下的应力强度因子表达式,进行3种关系下的疲劳裂纹数值扩展,并利用所提出的数值结果处理方法得到3种关系下的数值扩展精度。结果表明,当平面状态为平面应力状态与平面应变状态的组合状态、且权重系数与相对深度系数关系为二次函数时,数值扩展结果最好。     

发动机悬置软垫初始断裂位置及断裂面预判

通过对发动机前后悬置软垫进行结构分析,得到橡胶体应力云图,据此初步判定悬置软垫断裂时初始裂纹的位置,并指出其可能的断裂面,从而为进行断裂分析及裂纹扩展跟踪提供了依据。     

汽轮机叶片断裂机理分析

对汽轮机断裂叶片进行了现场调研、断口扫描电镜、能谱及金相组织分析。结果表明,在安装过程的焊接工序时,汽轮机叶片前缘与电焊条瞬时接触,导致局部组织过热、过烧。工作时,在交变离心拉应力作用下该损伤区域成为裂纹源。在交变载荷的持续作用下,裂纹从源区缓慢疲劳扩展至一定深度,而后在其前沿形成的平面应变应力状态下快速脆性扩展,直至在巨大离心拉应力作用下作极快切向扩展而导致最终的瞬时断裂。     

圆管表面斜裂纹应力强度因子和临界裂纹长度仿真分析

针对圆管表面斜裂纹,建立基于弹性断裂理论和复变函数理论的计算模型。研究圆管表面斜裂纹发生扩展时临界状态所对应的应力强度因子和裂纹临界尺寸在各种相关因素影响下的变化规律。以I、II型复合裂纹为例,采用应变能密度理论对其进行了分析。对开裂角、裂纹所处角度及裂纹的几何尺寸等因素的影响进行仿真计算。得到裂纹所处角度对复合型裂纹两个应力强度因子影响的曲线,并对其影响的程度进行了比较。另外,对裂纹所处角度和开裂角对临界裂纹长度的影响进行了仿真分析。结果表明：随着裂纹所处角度的增加,两个应力强度因子(KⅠ、KⅡ）的最大和最小值是相同的,但趋势相反。并且对于Ⅰ型裂纹,在β=0和β=2π的地方,其应力强度因子为零。     

圆柱壳受激振动的分析研究

运用理论分析与试验研究的方法对圆柱壳的受激振动特性进行了研究,根据薄壳振动理论,建立了圆柱受激振动的数学模型,推导出圆柱壳振动的频率方程,解出圆柱壳中３种波的轴向振型,波动的子波分量,波数和传播速度等重要信息,并利用频率波数分析法对圆柱壳中振动波的传播特性进行了试验研究,得到了波形,波数,传播速度和主要子波的传播方向,与理论分析的结果吻合较好。     

基于CNN的玉米种子内部裂纹图像检测系统

为了高效检测玉米种子内部裂纹,设计基于卷积神经网络(CNN)的检测系统及批量检测方法,采集有裂纹和无裂纹的玉米种子制作数据集,构建AlexNet、VGG11、InceptionV3和ResNet18共4种经典卷积神经网络,同时与传统算法模型SVM和BP神经网络进行对比实验。实验发现,卷积神经网络模型优于这两种传统算法模型,ResNet18模型的综合检测性能最佳,单粒有裂纹种子的识别准确率为95.04%,单粒无裂纹种子的识别准确率为98.06%,平均单粒种子识别时间为4.42 s。基于ResNet18,搭建种子内部裂纹自动识别装置,设计识别软件控制装置,得到玉米种子内部裂纹识别系统。系统实验进行10组批量识别,有裂纹种子的平均识别准确率为94.25%,无裂纹种子的平均识别准确率为97.25%,批量识别中光源的透射无法等效地显现所有种子的内部裂纹、多次加载模型权重导致泛化性不足等因素会影响准确率。     

玉米生长铜铅污染信息光谱辨别研究

为辨别农作物所受重金属胁迫种类,以受重金属铜(Cu)、铅(Pb)胁迫的玉米叶片为研究对象,利用ASD地物光谱仪获得叶片高光谱数据,通过分数阶微分(FD)对原始光谱数据进行处理,采用竞争性自适应重加权采样法(CARS)提取特征波段,最后通过多层感知机(MLP)、K-最近邻(KNN)、支持向量机(SVM) 3种模型对受胁迫的叶片光谱进行辨别,选择最优的MLP构建的FD-CARS-MLP模型,进行玉米生长铜铅污染信息光谱辨别。结果表明,FD-CARS-MLP模型对于受胁迫叶片光谱辨别的能力相较于传统方式有所提高,试验集辨别精度均可达到98%以上,0.1、0.2阶分数阶微分辨别精度可达到99%以上。选取苗期与抽穗期的玉米叶片,对其进行FD-CARS-MLP模型的可行性测试,经验证可得,FD-CARS-MLP模型辨别受重金属胁迫玉米叶片光谱数据的精度更高且更稳定,可为监测谷类作物不同重金属胁迫提供技术与方法。     

圆柱壳振动传播特性的波矢分析

波矢分析是在频率波数域研究波动传播特性的一种方法,本文以圆柱壳为对象,运用这一方法对其中振动波的传播特性进行了研究。通过试验和分析,得到了圆柱壳中振动波的波数,波速和波型,识别出主要子波及其传播方向,这对于振幅噪声的控制具有重要意义,经与理论分析结果相比较,表明波矢分析的结果是正确的。     

小型玉米剥皮机静力学研究

介绍了一种小型玉米剥皮机，其采用铁辊和胶辊共同作业，玉米粒的破损率低、剥皮效率较高、价格便宜、适用范围广。针对该型玉米剥皮机进行了静力学研究，仿真分析发现，其形变量和应力情况基本与实际吻合。该项研究为新型玉米剥皮机的研制提供了理论参考。      

基于移动4G的株距自适应玉米收割机优化设计

为了提高玉米收割机的株距的自适应能力、降低漏采率、提升工作效率,设计了一种新的株距自适应玉米收割机,大大提高了玉米收割机的作业精度和效率。依据移动4G信号的传播特性,设计了玉米株距实时测量系统,针对中国4G现场测试环境,研究提出了一种电波传播特性测量与建模方法,结合高性能测试仪器和虚拟仪器技术设计构建了3.5GHz测量系统。测量得到的株距量由A/D转换器转换为数字信号,再由单片机进行处理,对执行末端发出指令,调整玉米收割机割台分禾器的间距,从而可以对不同株距的玉米进行收割作业。对设计的玉米收割机进行测试发现:其株距自适应能力较好,可以随株距的变化自动调整分禾器间距,玉米穗的漏采率和破碎率较低,符合高精度作业玉米收割机的设计要求,为玉米自动化收割机械装置的研究提供了较有价值的参考。     

间作模式下玉米干旱胁迫响应研究

【目的】为了在干旱地区建立玉米大豆间作模式的节水灌溉制度,在大型防雨棚中针对玉米大豆间作模式下的玉米生长情况进行干旱胁迫研究。【方法】设置3个土壤相对含水率,进行玉米和大豆间作种植试验,通过分析玉米叶片叶绿素量、生长特性、产量等因素,研究了不同生育时期干旱胁迫对玉米生长的主要影响以及玉米和大豆之间的水分竞争情况。【结果】前期适当的干旱使玉米的株高和茎粗分别增加了6.24%、7.83%,对玉米叶绿素量积累也是有利的;在玉米生长旺盛时期,干旱导致玉米产量下降,适当干旱区域水分利用效率最大为1.39%。【结论】玉米在拔节—灌浆期对水分最敏感,在此阶段玉米和大豆对水分的竞争模式也最为复杂,在出苗中后期,适当干旱有利于玉米后期发育。     

常温下稻米籽粒湿应力裂纹机理的试验

对常温下稻米籽粒湿应力裂纹作了理论分析与试验研究。利用动态图像分析等方法，测量并给出了稻米籽粒湿线膨胀系数。研究了湿应力开裂过程并提出了估算水分扩散系数和吸湿深度的方法。初步研究了稻米产生湿应力裂纹时的水分梯度值范围，当在吸湿过程中稻米籽粒内部水分梯度达到6．0～7．5％／mm时，该处应力值达到稻米的抗拉极限强度，发生开裂。     

Comparison of corn yield response to plant water stress caused by salinity and by drought

The effect of water stress on corn yield was studied in a salinity experiment and in a drought experiment. The plant water status was determined by measuring the pre-dawn leaf water potential regularly during the whole growing season and expressed by the water stress day index (WSDI). The yield response of corn did not differ under salinity and drought conditions. The WSDI is a useful indicator for determining crop-response to salinity and drought.