农田残膜机械回收膜土分离模型的建立与仿真试验

为明确农田残膜机械回收过程中膜土分离机理，基于土壤接触理论及土壤黏附力学，建立残膜与土壤颗粒的接触模型和残膜与土壤颗粒间黏结合力变化的数学模型。利用EDEM软件，进行0.01、0.02、0.03 mm厚度残膜与黏附土壤剥离剪切仿真试验。拟合结果表明，0.01、0.02、0.03 mm残膜厚度下，膜土分离剪切力与剥离剪切位移均呈三次方关系，决定系数分别为0.805 9、0.872 2、0.878 4；对台架验证试验结果进行拟合，决定系数分别0.793 2、0.854 8、0.869 0，相对误差最大值为13.77%。     

Poorly crystalline iron and aluminium oxides contribute to the carbon saturation and sorption of dissolved organic carbon in the soil

Soil carbon (C) saturation implies an upper limit to a soil's capacity to store C depending on the contents of silt + clay and poorly crystalline Fe and Al oxides. We hypothesized that the poorly crystalline Fe and Al oxides in silt + clay fraction increased the C saturation and thus reduced the capacity of the soil to sorb additional C input. To test the hypothesis, we studied the sorption of dissolved organic carbon (DOC) on silt + clay fractions (<53 µm) of highly weathered oxic soils, collected from three different land uses (i.e., improved pasture, cropping and forest). Soils with high carbon saturation desorbed 38% more C than soils with low C saturation upon addition of DOC, whereas adsorption of DOC was only observed at higher concentration (>15 g kg^?1). While high Al oxide concentration significantly increased both the saturation and desorption of DOC, the high Fe oxide concentration significantly increased the desorption of DOC, supporting the proposition that both oxides have influence on the DOC sorption in soil. Our findings provide a new insight into the chemical control of stabilization and destabilization of DOC in soil.     

基于Hertz接触理论的黑水虻幼虫碰撞恢复系数测定

为建立黑水虻幼虫与收集、输送、分离等机械工作部件间发生碰撞时的碰撞模型，基于黑水虻幼虫生物特性，应用Hertz弹性碰撞理论推导了黑水虻幼虫碰撞过程动力学方程，结合运动学方程原理构建了黑水虻幼虫恢复系数的测定装置并进行了黑水虻幼虫恢复系数测定试验。试验针对第5龄期的黑水虻幼虫，采用L16(44×23)混合正交试验方案研究了碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向、含水率等因素对黑水虻幼虫恢复系数的影响，然后对碰撞材料、材料厚度、下落高度、碰撞角、跌落方向进行单因素试验，并获得了材料厚度、下落高度、碰撞角对恢复系数的影响规律与回归方程，且方程的决定系数均不小于0.9427。试验结果表明，影响黑水虻幼虫恢复系数的因素影响由大到小为：碰撞材料、下落高度、碰撞角、跌落方向、碰撞材料厚度、含水率，其中含水率对恢复系数影响不显著。单因素试验结果可得：黑水虻幼虫与Q235钢、铝合金、有机玻璃、橡胶等碰撞材料间的恢复系数依次降低，随下落高度的增大而逐渐减小，随材料厚度的增加而逐渐增大，恢复系数随碰撞角的增大而整体呈增大趋势，且横向跌落方向大于纵向跌落方向。该文研究结果可为黑水虻幼虫收集、输送、分离等机械相关工作部件优化设计提供参考依据。     

碎甘薯秧离散元仿真参数测量与标定*

针对甘薯秧蔓机械化回收过程中离散元仿真研究缺乏准确参数值的问题,采用直接测量和虚拟标定相结合的方法对碎甘薯茎秆和叶片离散元仿真参数进行研究。采用物理试验法获得碎甘薯秧的本征参数、碰撞恢复系数等参数值及碎甘薯秧颗粒的静摩擦系数参数范围,并为离散元法仿真设计了不同的参数组合。通过堆积角优化仿真试验确定甘薯叶片本征参数及其他不易直接测量的离散元仿真参数。Plackett-Burman试验表明,甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—45钢的静摩擦系数、甘薯茎秆—甘薯茎秆和甘薯茎秆—甘薯叶的滚动摩擦系数均显著影响堆积角。运用最陡爬坡试验和Box-Behnken优化试验标定了对碎甘薯秧堆积角有显著影响的参数值,以得到的参数进行颗粒堆积仿真试验,测得堆积角平均值为40.51°,与实测值相对误差为0.972%,说明物理试验加优化仿真试验来标定离散元参数是可行的,标定所得的参数可作为甘薯秧茎叶离散元仿真参数。     

脱涡致振式压电风力发电机性能分析与试验

为满足农业遥感监测系统的供电需求，减少化学电池对水和土壤的污染，提出一种脱涡致振式压电风力发电机，并从理论和试验两方面进行了研究。建立了脱涡致振式压电风力发电机的理论模型，通过仿真分析研究迎风角、压电振子长度及风速对压电振子变形量的影响，并对发电机样机进行了测试试验。结果表明，不同风速下均存在两个最佳迎风角，使发电机输出电压较大，压电振子长度为60、78mm，风速为7.6、11.6、12.4m/s时的两个最佳迎风角分别为(35°,135°)、(45°,125°)、(50°,120°)和(35°,120°)、(40°,115°)、(45°,110°)。当迎风角为120°时，存在最佳风速，使发电机输出电压达到最大；随着压电振子长度的增加，最佳风速由12.4m/s降低到8.4m/s，其对应的最大输出电压由16.6V增加为16.8V。当外接电阻为150kΩ、迎风角为30°时，试验测得最大输出功率为1mW。研究表明，根据实际风速确定合理的迎风角及压电振子长度可提高发电机的发电能力。     

微喷带单孔水量分布影响因素试验研究

为了探究微喷带管径、喷孔结构、工作压力以及喷射角度对单孔水量分布影响,以常用的机械打孔的Ф28,Ф32,Ф40和Ф50这4种微喷带为研究对象,通过调节微喷带的喷射角度和工作压力,研究微喷带正常运行时单孔喷水(其他孔进行遮挡,不混入测试单孔的水流中)特性,测定了不同工作压力条件下射程、湿润面积、干燥区宽度等参数.结果表明:喷水射程随喷射角度先增大再减小,射程最大值为30°~ 40°,随工作压力的增大而增大;湿润区宽度与喷射角度、工作压力均存在正相关的关系;射程与干燥区宽度随喷射角度的变化规律相同;湿润区面积的最大值出现在喷射角度为50°时.在实际运行中,建议微喷带喷射角度为30°~50°,并应根据干燥区与射程合理布置相邻微喷带的铺设间距.     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。     

黎藤节间与节部纤维形态特征的径向变化

为了更好地指导藤材的合理利用,缓解日益紧张的木材供需矛盾,采用显微图像分析方法,对3组黎藤试样2m处藤节间与节部的纤维形态特征进行了观察与统计,并进行对比与分析。结果显示,黎藤节间与节部纤维的长度、宽度、长宽比、腔径、双壁厚分别为981.779和921.271μm、7.786和8.719μm、130.822和113.021、3.716和3.669μm、4.070和5.051μm。由藤芯到藤皮节间处纤维长度和长宽比均呈现先增后降的趋势,节部处纤维长度和长宽比、节间纤维宽度均呈现逐渐下降的趋势;节间、节部处纤维腔径及节部宽度均呈现先降后增的趋势;节间处双壁厚呈现逐渐下降的趋势,节部处双壁厚呈逐渐增加的趋势。经F检验,在0.05水平上节间与节部处纤维宽度和双壁厚存在极显著差异。平均纤维微纤丝角为42.71°,变化区间在39.38°～46.03°;平均纤维素结晶度为46.96%,变化区间在44.10%～49.82%,且藤皮处结晶度大于藤芯处。     

Root architecture of sorghum genotypes differing in root angles under different water regimes

Plant root architecture offers the potential for increasing soil water accessibility, particularly under water-limited conditions. The objectives of this study were to evaluate the root architecture in two genotypes of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) differing in root angles and to assess the influence of different deficit irrigation regimes on root architecture. The response of two sorghum genotypes, ‘Early Hegari-Sart’ (EH; steep root angle) and ‘Bk7’ (shallow root angle) to four irrigation treatments was investigated in two replicated outdoor studies using large pots. The results indicated that EH possessed steeper brace and crown root angles, fewer brace roots, greater root biomass, and root length density than Bk7 at deeper soil depths (i.e., 15–30 and 30–45 cm) compared with a shallower depth (i.e., 0–15 cm). Across the soil profile, EH had greater root length density and length of roots of small diameter (<1 mm) than Bk7. Accordingly, EH showed more rapid soil-water capture than Bk7. Different levels of irrigation input greatly affected root architecture. Severe deficit irrigation (25% of full crop transpiration throughout the season) increased the angle and number of crown roots, root biomass, and root length density compared with 75 and 100% of full crop transpiration treatments. Consequently, root system architecture can be effectively manipulated through both genotypic selection and irrigation management to ensure optimal performance under different levels of soil available water.     

类人机器人全能运动的稳定性研究

类人机器人全能运动包括不同粗糙平面上的快速行走、越障、踢球、格斗等,稳定性是上述运动的关键环节。本文从分析机器人关节角与零力矩点（ZMP）的关系入手,研究提高机器人运动稳定性的新方法。具体步骤是先粗调校正机器人姿态,然后确定各关节角度,得到保证稳定运动的关节角范围。最后依托韩国GP型机器人进行测试,结果表明了所提出方法的有效性。