玉米鲜秸秆力学特性试验研究

为了提供玉米秸秆打捆装置的力学参数及理论基础,根据玉米茎秆的几何尺寸构建了玉米茎秆的几何模型,并运用复合材料力学理论建立其力学模型;利用万能试验机对玉米鲜秸秆进行弯曲、有节轴向压缩、有节径向压缩、无节轴向压缩及无节径向压缩等力学特性试验,得出其载荷-位移等曲线,并获得相关力学参数数据。试验结果表明:玉米鲜秸秆压缩所需要的力大于弯曲所需的力;此外,有节茎秆较无节茎秆所需的压缩力更大,因此在设计压缩机构时需考虑节间对打捆装置的影响。     

稻秸高密度压缩过程中应力松弛的试验研究

为揭示农作物秸秆高密度压缩成型后应力松弛的规律及明确秸秆高密度压缩成型工艺的有关参数,以稻秸秆为试验对象,采用闭式压缩的方式,选取三元件广义Maxwell模型(zener模型)和四元件广义Maxwell模型两个流变模型(下面简称三元件模型和四元件模型),利用控制变量的研究方法和Mat Lab软件中cftool工具进行拟合。结果表明:四元件模型的拟合效果要优于三元件模型,粘弹性参数的变化范围:E1=2.0 7 1~6.6 8 7 MPa、η1=1.0 4 6~3.0 6 0 MPa·s、E2=0.2 3 7~0.8 1 1 MPa、η2=1 2.7 8 0~4 8.0 9 0 MPa·s,试验结果都存在E1η1,E2﹤η2;在应力松弛过程的0.7s以内松弛速率最快,松弛过程持续90s左右应力趋于平稳,残余应力较小。该试验可为秸秆高密度压缩成型工艺的优化设计提供理论参考。     

玉米收获机板式摘穗割台损失率和断茎秆率优化试验

基于有效降低玉米收获机板式摘穗割台的损失率和断茎秆率,寻找拉茎辊转速、割台高度和机器前进速度3个作业参数的最优匹配值,应用SAS软件对3因素进行了响应面设计和分析,并结合ANSYS软件分析玉米秸秆在拉茎辊中径向压缩和弯曲变形。研究结果表明:在搜索半径为1时,损失率岭脊分析的最大和最小响应值为5.19%和2.36%,损失率和断茎秆率的回归模型决定系数分别为0.84和0.9;断茎秆率岭脊分析的最大和最小值分别为14.3%和10.3%。与长轴方向相比,短轴方向的压缩极容易把玉米秸秆掐断,导致秸秆堵塞在割台上的概率增大。试验结果为玉米机械化收获技术的发展提供了理论基础。      

玉米秸秆芯结构建模与径向压缩过程模拟

为了深入研究实芯作物秸秆的压缩特性,以农大108玉米秸秆芯为研究对象,基于秸秆各向异性、非均质、非线性特点,先通过径向压缩试验获取其粘弹性参数,然后应用ANSYS软件建立了玉米秸秆芯横截面圆柱有限元结构模型,并进行径向压缩过程和应力松弛过程的数值模拟.研究表明,五参量广义麦克斯韦模型能较好地描述玉米秸秆芯应力松弛特性,模型拟合参数的试验值与有限元模拟值误差均小于10％.试验验证了玉米秸秆芯模拟结果的可行性和计算模型的有效性.     

粉碎玉米秸秆压缩特性试验研究

粉碎玉米秸秆的压缩特性对玉米秸秆饲料化工艺的优化和设备的研制有着重要的影响。为此,利用万能材料试验机结合自制压缩装置,对不同筛网粉碎后的玉米秸秆(品种:SC704)进行压缩试验,深入研究含水率、粉碎粒度、压缩速度对粉碎玉米秸秆压缩特性的综合影响。根据二次回归通用旋转组合设计原理设计试验方案,通过试验分析建立了最大压缩力与含水率、粉碎粒度、压缩速度之间的回归模型。试验结果表明:当粉碎玉米秸秆压缩至300kg/m^3时,含水率对粉碎玉米秸秆可压缩性影响极显著,粉碎粒度及压缩速度对粉碎玉米秸秆可压缩性影响显著;最大压缩力随含水率的增大而减小、随粉碎粒度的增大而增大、随压缩速度的增大而增大。     

压捆机压缩频率与压缩室三维应力关系的试验研究

压缩频率与压缩室三维应力直接影响牧草压捆机的生产率和结构尺寸,是主要设计参数。本研究以方草捆压捆机为试验设备,以羊草作为试验物料,研究开式压缩中压缩频率与压缩室三维应力的关系。在压捆机工作过程中,采集压缩过程中草物料在压缩室3个相互垂直方向上应力,分析三维应力间的相互关系,以及不同压缩频率下三维应力的变化趋势。结果表明:同一压缩频率下,三维应力值均随时间呈指数规律变化;压缩频率改变导致三维应力数值变化,但对三维应力本身变化规律无明显影响;单纯提高压缩频率会造成活塞轴向压缩力下降,进而影响其他两个方向应力。     

饲草秸秆大截面压块成形的力学分析研究

我国是一个农业大国,牧草、秸秆资源丰富,对牧草、秸秆的充分利用是影响我国畜牧业发展的一个主要因素。将牧草、秸秆进行压缩制成草块,解决了其储运这一关键性的难题,是畜牧业实现向节粮型转变的重要手段。为此,对饲草秸秆大截面压块成形的机理进行了探讨,通过力学分析研究了物料在压缩过程中的受力状况,得出了轴向压应力沿成型槽方向的分布规律以及活塞压力的数学表达式。     

保护性耕作下棉花-春玉米轮作对玉米田土壤性状及水分利用效率的影响

为探索棉花-春玉米轮作下,棉花秸秆还田配合耕作措施对土壤性状和玉米水分利用效率的影响,通过4 a大田定位试验,以试验处理前土壤理化性质为参照,研究了翻耕秸秆还田(PT+SR)、旋耕秸秆还田(RT+SR)、翻耕秸秆不还田(PT+NSR)、旋耕秸秆不还田(RT+NSR)、免耕秸秆还田(NT+SR)、免耕秸秆不还田(NT+NSR)对土壤容重、水分、养分、微生物等的影响;不同处理方式对玉米产量、产量构成因素、水分利用效率的影响。结果表明,秸秆还田配合耕作措施可有效降低0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重,以PT+SR处理效果最优,与处理前相比,降幅达9.87%和7%。PT+SR处理在玉米生长中后期具有较好的蓄水保墒效应,玉米产量和水分利用效率最高,2 a平均玉米籽粒产量和水分利用效率分别达到了1.29万kg/hm²和2.42 kg/m³。秸秆还田配合耕作措施可有效提高耕层土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量以及真菌、细菌和放线菌数量,其中以PT+SR处理效果最优,分别较试验处理前提高了11.9%、40.5%、32.8%、23.1%、2...     

马铃薯应力松弛特性

通过对马铃薯的应力松弛试验.获得了不同压深、不同面积下应力松弛参数和曲线,确定了马铃薯整体压缩时应力松弛模型.同时,对各松弛参数进行了相关性分析,得出了马铃薯整体松弛试验各参数间的相关关系.试验结果表明,对马铃薯的应力松弛特性进行整体压缩试验时,沿脐部轴线方向的松弛应力较小.     

西北旱区马铃薯压缩力学特性研究

为获得马铃薯的弹性模量E、泊松比μ、剪切模量G等力学参数,分析西北旱区马铃薯压缩力学特性。对含水率为80.06%左右的马铃薯,在5种不同加载速率(2mm/min,3mm/min,4mm/min,5mm/min,6mm/min)和不同加载方向下(x方向:马铃薯整茎中心的脐部与整茎顶点的连线方向;y方向:马铃薯块茎径向截面的短轴方向;z方向:马铃薯块茎径向截面的长轴方向)进行压缩试验。得到马铃薯圆柱体试验样体的弹性模量、泊松比和剪切模量的平均值分别为E=4.188MPa,μ=0.569,G=1.336。将其作为此品种马铃薯(产自甘肃定西)的弹性模量和泊松比。分析结果表明:加载方向对马铃薯破裂影响显著,加载速率对马铃薯破裂有极为显著的影响:当马铃薯整薯试验样品的加载速率一定时,在不同加载方向下马铃薯的加载力—时间曲线不相同,但大致表现为其x方向加载力—时间曲线高于y方向,y方向高于z方向;在加载速率为2mm/min,4mm/min时,破裂力表现为z向x向,x向y向;加载速率为3mm/min,5mm/min时,x方向加载力—时间曲线高于y方向,y方向高于z方向。本研究为西北干旱地区马铃薯的采收到加工的各个环节所涉及的机械设备的设计与制造提供不可或缺的机械参数。     

不同应力状态下裂隙岩体水力劈裂试验研究

以水泥砂浆作为类岩石材料,采用水-固-热耦合试验系统、电液伺服万能试验机、动态数据采集分析系统以及自主设计研制的高压水密封装置分别进行了不同注入流量条件以及单轴压应力作用下裂隙岩体水力劈裂试验。研究结果表明:无轴向拉压作用下,注入流量越大,试样劈裂破坏历时越短,越容易发生劈裂破坏,且试样水力劈裂起裂水压与劈裂水压的比值Pini/PIc与注入流量呈线性关系;注入流量不变的情况下,垂直裂缝走向的轴向压应力对试样水力劈裂起抑制作用,平行裂缝走向的轴向压应力较小时(0.1~0.3 MPa)对砂浆试样水力劈裂起抑制作用,较大时(0.4~0.5 MPa)对砂浆试样水力劈裂起促进作用。     

中高压外啮合齿轮泵端面间隙的理论计算

在浮动轴套（侧板）受力分析的基础上,通过其内侧油膜挤压力、困油力、工作油压力和其外侧补偿力等的计算,构建出浮动轴套（侧板）轴向的动力学模型．利用龙格一库塔法在一个啮合周期内的迭代运算,获得端面间隙的动态仿真结果,并就压紧力系数、工作油压的不同分布和困油压力对端面间隙的影响进行分析．结果表明：案例工况参数下的端面间隙值一般在0．13mm左右,与实际情况比较吻合;同一压紧系数下浮动侧板内侧因工作油压的不同分布所引起的总油压力越大,端面间隙则越小;在其他条件不变的情况下,压紧系数越大,端面间隙越小;油压的不同分布、压紧系数的大小对端面间隙具有明显的影响,而困油压力的影响较小;总体而言,中、高压外啮合齿轮泵的端面间隙实际上波动较小,可采用动态端面间隙的均值以简化后续计算．     

基于磁-流-热-固多场耦合的磁力联轴器应力形变分析

为探究不同转速下磁力联轴器部件的温升和应力形变情况,基于ANSYS Workbench耦合平台,首先对其进行单向的热磁耦合,并进行温度分布分析,再对磁场与流场共同作用下的磁力联轴器结构场进行热固单向耦合分析.结果表明：隔离套的高温区域在轴向上主要对应于磁钢所在位置,并且温度向套筒两端明显递减.隔离套的较大形变区域与高温区域一致,周向上呈向外膨胀状态,轴向上呈两端递减.对于内磁转子体,应力主要集中在薄金属包封套表面且向转子内部递减.对于外磁转子体,应力主要集中在磁钢周围与转子内表面,并由内向外呈现递减趋势.此外内外磁转子体的形变量并不大,但转速对联轴器部件的温升和应力形变影响较大.随转速增大,隔离套的温升、形变与应力值最大增长约7倍,内外磁转子体的应力峰值从6.350 MPa增大到37.300 MPa.     

不同翼型轴向积叠的轴流泵水力性能及内部流态

为了研究叶轮翼型轴向积叠方式对轴流泵水力性能和内部流场的影响,以轴流泵模型ZM25为基础,设计了5种不同方式的翼型积叠方案.保持轮缘处的翼型断面不变,其他翼型断面中心沿斜向直线积叠,积叠角度分别为-8°,-4°,0°,+4°和+8°.基于CFX对5种方案在不同运行工况下的水力性能与内部流态进行预测模拟,并将计算结果与试验测量值进行对比验证.研究结果表明：翼型由负角度积叠时,可以提高泵的扬程,但泵的效率降低;翼型由正角度积叠时,泵的效率提高,但扬程减小;对于泵的内部流场,翼型由负角度积叠时,可以改善叶片背面的压力分布,同时改善泵的空化性能和泵内部沿轴线方向的轴向速度分布,减小泵内的径向流动;翼型由正角度积叠时,可以使轴流泵出口的轴向流动更加均匀.研究结果可为轴流泵的设计提供一定的参考.     

棉秆压缩力学特性的研究

通过对棉秆的轴向压缩试验研究,得出其试验结果表明:棉秆在相同加载速率、不同节间、不同含水率条件下,其轴向弹性模量与抗压强度不同。棉秆的节间位置、含水率是影响弹性模量和抗压强度的重要因素。干棉秆的弹性模量与轴向抗压强度明显高于湿棉秆,而弹性模量与轴向抗压强度受节间影响,其平均值在节间2时最大。     

叶轮背叶片对离心泵轴向力影响的试验及分析

为了研究叶轮背叶片对离心泵轴向力特性的影响规律,以降速后的IS80-50-315型离心泵为研究对象,通过改变背叶片的宽度和数目,共设计出13种叶轮背叶片方案,并经过试验测试获得背叶片宽度和数目对泵性能、泵腔内液体压力及轴向力的影响规律.研究表明,当背叶片数目不变时,随着背叶片宽度的增大,试验泵的扬程和轴功率均增大,泵的效率逐渐降低;当背叶片宽度和数目增大到一定值时,轴向力的方向会发生改变,这将影响整机运行的稳定性.从平衡离心泵轴向力的角度出发,分析得出背叶片宽度t=3.5 mm、数目Z=5为最佳方案,此时轴向力方向为正、变化幅度较小.对比分析3种背叶片数目下,背叶片端部和泵盖的间隙δ与轴向力系数c_F关系曲线,得出间隙δ越小,背叶片平衡轴向力效果越显著.该研究成果为工程实践中背叶片的设计提供了理论依据.     

带分流叶片混流式水泵非定常流动特性研究

为研究在流固耦合作用下分流叶片对混流式水泵的性能影响,以某型号的大流量混流式水泵作为研究对象,采用双向流固耦合方法和动网格变形技术对有/无分流叶片混流泵进行流场和结构场计算。对比分析了有/无分流叶片对混流泵非定常流动特性和动力学特性的影响。研究发现,分流叶片的添加使得动静干涉产生的压力脉动幅值的最大值大幅降低,但减小了脉动衰减的速度。有/无分流叶片对轴向力平均值影响不大,但考虑流固耦合效应时轴向力有所减小并有波动产生。分流叶片的添加可以降低应力以及形变的波动幅值。叶片最大应力区主要集中于靠近叶轮轮毂及轮缘处,分流叶片的添加使得叶片最大应力减小,且改善了应力变化梯度,使得应力分布更加均匀。分流叶片的添加也使得叶片形变在圆周方向更加均匀,改善了形变分布的偏心问题。研究结果可以为混流泵叶片的优化设计提供相应参考。     

藜麦籽粒压缩力学特性的试验研究

为减少藜麦籽粒在收获与生产加工中受压缩而产生的破裂、破碎等机械损伤,通过对不同粒级的藜麦籽粒进行不同方位的静力压缩,研究藜麦籽粒在受压时的力学特性及与其基本物性参数间的关系。为此,测定了“蒙藜2号”的几何尺寸、球度等基本物性参数,并结合赫兹接触理论探究了不同压缩方位下粒级对受压籽粒力学特性的影响。试验结果显示:藜麦籽粒不同方位受压时,随粒级增大其破裂力、破裂能先增大后趋于平稳,弹性模量和最大破裂应力则存在先增大后减小的变化趋势。经方差分析可知:粒级变化对藜麦籽粒的最大破裂应力存在显著影响,且同粒级藜麦籽粒水平方位下的抗压能力大于垂直方位。结合试验结果与相关分析,可为藜麦收获及加工机械的设计与优化提供参考。     

历经单调荷载历史混凝土动态受压损伤特性的研究

研究了历经不同单调荷载历史后混凝土试件在不同应变速率（10-5/s、10-4/s、10-3/s）下的动态单轴受压试验,对比分析了混凝土应力-应变全曲线,并采用改进后的Weibull统计模型分析了单轴受压损伤特性。试验结果表明：在相同荷载历史下,随着应变速率的提高,混凝土峰值应力及弹性模量明显增加,峰值应变变化不明显;在相同的应变速率下混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量随荷载历史幅值的增加而降低,历经85%的单调荷载历史幅值后,混凝土残余强度降低显著;当单调荷载历史低于某一槛值时,荷载历史对混凝土强度影响较小,但是加载历史高于某一槛值时,混凝土损伤变量随应变速率的提高而增加,混凝土极限抗压强度明显降低。     

压捆机出料口尺寸高度变化对压缩力的影响

苜蓿草在压缩过程中出料口尺寸高度变化对压缩功耗、压缩密度以及草捆质量等均有很大影响。为了得出苜蓿草在压缩过程中压缩力变化规律,采用LABview测试技术,在相同喂入量下,选择出料口尺寸高度为试验因素,对苜蓿草压缩力进行测试研究,获得了出料口尺寸高度对苜蓿草压缩力的影响规律,并给出了压缩力的线性关系曲线。结果表明,出料口尺寸高度变化对压缩力影响显著,并呈指数关系。