萝卜物理及压缩特性的试验研究

通过对白萝卜和青萝卜块根外形尺寸的测量,得出萝卜的物理几何模型,并确定了基本尺寸的变化区间及分布规律。利用万能试验机对萝卜试样进行压缩试验,分别研究加载位置、加载速度对两种典型萝卜的影响。研究结果表明:白萝卜和青萝卜的横截面近似为圆形,几何模型为圆柱体与圆锥体的结合体;萝卜的弹性模量和最大抗压强度受加载位置与速度的影响较大;白萝卜头部的弹性模量及最大抗压强度最大,尾部次之,中部最小;青萝卜尾部的弹性模量及最大抗压强度最大,头部次之,中部最小。随着加载速度的增加,萝卜弹性模量及最大抗压强度逐渐增加。萝卜环状维系结构的受载力学特性存在差异,纵向抗压能力大于横向抗压能力,外部的弹性模量与最大抗压强度分别小于芯部的(差值大于5%),且青萝卜抵抗弹性变形及抗压能力大于白萝卜。     

红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

甜菜力学特性的试验研究

甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron-4411型万能材料试验机,对"KWS3148"甜菜不同部位的试样进行压缩试验,分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响,并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限,破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响,且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性模量和最大抗压强度影响极显著,载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加,同位置试样的弹性模量逐渐增大,最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12.17±2.26)MPa,抗压强度为(2.6 7±0.3)MPa。     

豌豆茎秆力学特性试验

为解决现有豌豆茎秆力学特性参数不足的问题,本试验以甘肃地区成熟期的豌豆茎秆作为研究对象,采用正交试验方法,在CMT2502型微机控制电子万能试验机上进行试验,探究不同因素对其拉伸和剪切力学特性的影响。试验结果表明:豌豆茎秆在承受拉力时无茎节处抗拉强度较大,相当于其有茎节处的1.6倍,并在10mm/min左右的加载速度下达到相对最大值10.964MPa;在承受剪切力时,豌豆茎秆距地表300~900mm中部茎段抗剪切性能更优,其抗剪强度可达到3.26MPa,且其抗剪强度随加载速度的增大而降低,随含水率的增大呈先上升后下降的趋势,在含水率为65%时可达到最大值3.11MPa。该研究为找到豌豆最佳收割时期、方式以及其相关农业机具的设计和优化提供理论依据。     

葱白力学特性参数的试验研究

收获期大葱葱白的结构尺寸及含水率等影响大葱收获方案、夹持位置和铺放流程的设计,掌握葱白的力学特性,可为大葱的夹送收获方式及收获过程仿真研究提供支持。为此,借助Design-Expert12软件的四因素三水平方案,确定含水率、位置、直径、加载速度对葱白抗压强度及剪切强度的影响规律,且位置对抗压强度及剪切强度的影响显著。通过葱白力学参数测定数据的统计分析,确定葱白各部分的力学特性差异不大,主要受葱白组织结构的影响,且中部的抗压强度及剪切强度较弱,上部和下部相近。试验结果表明:葱白上部抗压强度平均值为0.33MPa,弹性模量平均值为2.44MPa;葱白中部抗压强度平均值为0.37MPa,弹性模量平均值为2.76MPa;葱白下部抗压强度平均值为0.39MPa,弹性模量平均值为2.56MPa;葱白上部剪切强度平均值为0.207MPa,葱白中部剪切强度平均值为0.19MPa,葱白下部剪切强度平均值为0.21MPa。由此可见,大葱葱白力学特性差异不大可视为匀质体,被夹持位置应尽量夹在上部与下部,从而减少大葱的收获损伤。     

黄金榕枝干物理力学特性参数研究

为给黄金榕切割机构设计提供一定的理论依据及建立黄金榕有限元力学模型,需要研究黄金榕力学性能参数。以黄金榕枝干为试验材料,测量其含水率,并对其进行径向压缩、轴向压缩、三点抗弯和抗剪试验。结果表明:枝干稍部、上部和中部的径向平均抗压弹性模量依次为65.27、80.01和118.30 MPa;枝干轴向平均抗压弹性模量依次为20.64、22.78和26.72 MPa;枝干平均抗弯弹性模量依次为120.10、180.34和221.56 MPa;枝干中部最小抗剪强度为5.60 MPa,最大抗剪强度为16.95 MPa。研究发现,同一部位的枝干所能承受的最大载荷随含水率增加而减小,因此在设计绿篱机时可增设洒水装置,或在黄金榕具有一定湿度时进行修剪。      

苹果成熟季树枝力学特性研究

为获取苹果树枝的力学特性参数,以红富士苹果树枝为试验材料,在精密型微控电子式万能试验机上进行拉压特性试验。采用统计软件对树枝每个阶段力学特性参数进行数据分析处理,得出苹果树枝抗压最大弹性强度为0.911MPa,弹性模量为488.04MPa;抗拉最大弹性强度为2.62MPa,弹性模量为90.35MPa;当树枝承受10.15MPa作用时,树枝的变形较快。该研究成果可为苹果树修剪和水果采摘机设计提供参考依据。     

红心萝卜种植农艺及物理力学特性研究

研究红心萝卜的种植农艺,归纳红心萝卜的种植特点。通过对收获期红心萝卜植株的外形尺寸测定,得出红心萝卜几何尺寸的主要分布区间和变化范围。借助万能试验机的压缩加载试验,研究红心萝卜不同位置、加载速度及含水率对红心萝卜的力学特性的影响,并采用origin软件得到红心萝卜压缩试验的拟合曲线,得到收获期红心萝卜的弹性模量和最大抗压强度,为红心萝卜的收获、加工提供必要的理论依据。研究结果表明:红心萝卜多采用垄作和平作两种种植模式,播种及收获是红心萝卜生产种植的关键环节;红心萝卜头部的弹性模量及最大抗压强度最大,尾部的弹性模量及最大抗压强度最小;加载速度对弹性模量及最大抗压强度影响极显著;红心萝卜取样位置对弹性模量影响极显著,而对最大抗压强度影响不显著;随着含水率的增大,红心萝卜所能承受的最大载荷、弹性模量及最大抗压强度逐渐增大,且脆性越好。     

高良姜须根剪切力学特性试验研究

当前高良姜挖掘收获和须根切除主要依靠人工作业,为提高生产效率、降低生产成本,必须实现作业机械化。在须根机械化去除工艺的设计和设备的研发过程中,需要掌握高良姜须根的力学特性和物理参数,从而确定最佳工艺和最优工作部件参数。该文以成熟期高良姜须根为试验材料,利用TMS-PRO型质构仪,采用正交试验和统计分析,探索含水率、加载速率对高良姜须根剪切力学特性的影响。试验表明,含水率对高良姜须根剪切强度具有极显著影响,加载速率以及含水率与加载速度的交互作用对高良姜须根剪切强度无显著影响。试验条件下,高良姜须根剪切力范围为120.400～233.733 N,剪切强度范围为12.868～37.962 MPa。当含水率(73.04±3)%时,剪切强度均值为16.978 MPa,此时进行须根剪切去除最适宜。     

芝麻茎秆及蒴果力学特性试验研究

为提高芝麻联合收获机械化水平、减少芝麻收获的损失率,对适收期芝麻茎秆和蒴果开展力学特性试验分析,测定茎秆和蒴果的含水率,探究茎秆的剪切特性及不同节位蒴果与茎秆连接处的拉伸特性。试验结果表明:收获期时茎秆的平均含水率为36.8%,蒴果的平均含水率为14.5%;剪切试验中,茎秆的最大剪切力为567.87N,抗剪强度最大为5.16MPa;拉伸试验中,上部节位蒴果的成熟度比下部节位蒴果的成熟度低,含水率高,抗拉强度较大,芝麻蒴果与茎秆连接处的最大拉伸力为18.5N,连接处的抗拉强度最大为4.79MPa。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

退化草地复合体力学特性与影响因素研究

为采用机械手段有效打破高坚实度退化草地板结性土层形成的土壤-根系复合体结构,对退化草地形成的复合体结构基本力学特性进行了研究。通过测定退化草地复合体的紧实程度、容重、含水率、孔隙度和含根量分布,对退化草地形成的复合体的物理性状进行了分析;通过对复合体原状试样进行剪切、无侧限压缩和回弹模量试验,对复合体的抗剪、无侧限抗压和回弹等基本力学特性进行了研究,并在此基础上通过正交试验探讨了容重、含水率和含根量对上述力学特性的影响。研究发现,退化草地形成的复合体具有加剧土壤紧实程度、聚集根系向浅层分布等特征;复合体的抗剪强度、无侧限抗压强度和回弹模量因根系的存在与无根系分布的土层相比有很大变化;复合体容重、含水率和含根量均对其力学特性产生了影响,且各因素的影响存在交互作用,根系的存在可增强复合体结构的抗剪强度和无侧限抗压强度,但对于回弹模量的影响却表现出一定的差异性。     

西红柿力学性能试验

结合国内西红柿采摘方式仍比较单一,大多处于人工采摘的现状,对西红柿采摘技术进行研究,从西红柿本身入手,对西红柿的受力进行力学分析,采用带有藤的西红柿作为试验材料,使用精密型微控电子万能试验机进行剪切和压缩试验。采用统计软件对西红柿以及藤的每个阶段力学特性参数进行数据分析,得出西红柿最大抗压弹性强度为0.017 MPa,其弹性模量为8.33 MPa;西红柿藤被剪断的力最小值为233.05 N。西红柿的抗压性能以及西红柿藤受剪切时的参数为西红柿采摘机设计提供参考依据。      

冻融循环对鄂尔多斯砒砂岩重塑土样力学性能影响

为了分析内蒙古南部鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩重塑土的力学性能,采用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数的三轴压缩试验,研究冻融对砒砂岩重塑土力学性能的影响.在不同冻融循环次数(0~7次)和不同围压(50~300 kPa)条件下,得到了砒砂岩抗剪强度、内摩擦角和黏聚力、弹性模量的变化规律.结果表明:在相同的冻融循环次数下,随着围压的增大,抗剪强度峰值呈线性增长.在相同的冻融循环次数下,砒砂岩黏聚力均随含水率增大而减小,内摩擦角随着含水率的增加呈现上下波动,因此冻融循环对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响.在饱和含水率之前,弹性模量基本保持不变,含水率和冻融对其弹塑性的影响可以不考虑.达到饱和含水率后,偏应力-应变曲线不再存在直线段,砒砂岩弹性消失,全面进入塑性阶段.此研究可以为鄂尔多斯砒砂岩冻融侵蚀的破坏机理研究以及治理提供基础依据.     

铅对14种本土草本植物力学特征的影响

采用温室盆栽试验,研究了铅对14种本土草本植物力学特性的影响。结果表明,反枝苋、高丹草、紫苑最大拉伸力、最大剪切力、弹性模量、剪切模量均随着铅质量分数的增大而减小,1 500mg/kg铅处理下显著低于对照处理(P<0.05)。藜、绿叶苋、红叶苋和鲁梅克斯K-1杂交酸模最大剪切力、最大拉伸力、弹性模量、剪切模量在各铅处理下均高于对照和其他10种植物,可用于铅严重污染区和环境恶劣区土壤的植被恢复。     

大蒜联合收获机夹持输送机构的设计与分析

针对现有大蒜联合收获机夹持输送机构存在的生产效率低、可靠性差等问题,设计一种柔性夹持输送机构。根据机具性能要求和大蒜的生长环境特征,阐述了夹持输送的结构和工作原理,通过对大蒜在夹持输送过程中的力学特性分析,确定了结构参数和技术参数。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为25°,输送带为B型双联带,夹持高度距离地面162mm可调,生产效率为0.2~0.5hm^2/h。该研究对大蒜可靠输送、降低伤蒜率、减少大蒜输送损失、提高大蒜联合收获机整机性能具有重要意义。     

纤维加筋固化土抗压强度和劈裂抗拉强度试验

基于固化土易产生裂缝导致使用寿命下降的工程特性,采用正交试验设计方法,研究了聚酯纤维和土壤固化剂对土体的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究认为:MBER土壤固化剂剂量为12%,纤维掺量为0.9 kg/m3时,杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大值,分别为3.63 MPa、0.52 MPa。结果表明:MBER土壤固化剂可以有效提高杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度,聚酯纤维对固化土的抗压强度基本没有贡献,可部分提高土体的劈裂抗拉强度。     

泵站高性能混凝土试验研究

探讨了粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量对混凝土性能的影响,为南水北调东线工程泵站混凝土提供施工配合比。通过掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制了不同强度等级的高性能混凝土,研究了C20、C25、C30 3种不同强度等级混凝土力学性能、耐久性能及体积稳定性,并用SEM法表征混凝土界面过渡区。研究表明,掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂后,混凝土立方体抗压强度均达到设计指标;在较高水胶比条件下,混凝土抗压、抗拉强度及抗压、抗拉弹性模量,和混凝土抗渗性能均随着粉煤灰掺量增加而略有提高。粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量分别不超过胶凝材料用量的30%、1%及0.015%时,所配制的C20、C25、C30混凝土满足泵站混凝土高性能化的要求