烟秆力学特性试验研究

为获得烟秆力学参数变化规律,运用复合材料力学理论建立了烟秆的力学模型。采用微机控制电子万能试验机对烟秆进行有节轴向压缩、无节轴向压缩及弯曲等力学试验,得出相应载荷-位移曲线,并利用MATLAB软件拟合了有节与无节烟秆抗压力的离散点变化规律曲线。结果表明,烟秆最大抗压力为5 230.00 N,压缩弹性模量平均值为150.00 MPa,抗压强度平均值为4.42 MPa,标准差为0.29 MPa,最大抗弯力为1 780.00 N,弯曲模量平均值为21.81 MPa,抗弯强度平均值为7.96 MPa,标准差为0.82 MPa。该结果可为合理设计烟秆收获及粉碎设备提供数据参考。     

广玉兰木材构造及其物理力学性质

结合树干解析取样,借助光学显微镜和扫描电镜,分别从宏观角度和微观角度研究了广玉兰木材的解剖构造;利用木材万能力学试验机,参照现行国家标准对广玉兰木材的力学性质进行了测定和分析。结果表明:广玉兰木材属于散孔材,管孔为圆形、椭圆形,多数为复管孔;轴向薄壁组织量较多,为傍管类的环管束状,且多数为全部包围;木射线纺锤形,多为同型多列,偶有异形射线。广玉兰木材基本密度随着树干高度的增加整体上呈下降趋势,最大基本密度值出现在胸径处,为0.47 g/cm3。广玉兰木材端面硬度、径面硬度、弦面硬度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、抗弯强度和抗弯弹性模量分别为4.87 k N、3.84 k N、4.26 k N、35.02 MPa、114.97 MPa、83.30 MPa和10 500 MPa,为高档用材。     

莲藕力学特性的试验研究

以藕身含水率82.78%~86.69%的"鄂莲5号"为研究对象,采用TMS-Pro质构仪和RGM-3005微机控制全数字化电子式万能材料试验机对其藕身果肉部分、藕段截面及单节藕段进行压缩试验,对藕节进行弯曲和拉伸试验。结果表明:藕身果肉部分的抗压强度为0.908~1.750 MPa,弹性模量为0.451~2.529 MPa,同一藕段藕身果肉靠近表层部分相同方向的抗压强度和弹性模量均大于心部,同一藕段藕身果肉的轴向弹性模量大于径向,藕身果肉部分存在各向异性特性;藕节平均抗弯强度从藕节Ⅰ至藕节Ⅲ分别为1.337、1.227、1.153 MPa;藕节平均拉伸强度从藕节Ⅰ至藕节Ⅲ分别为0.546、0.560、0.551 MPa,藕节抗弯强度和拉伸强度均与直径正相关。     

基于修剪机械设计的龙眼树枝力学特性试验

为获得龙眼树枝力学特性基础参数,在精密型万能试验机上对修剪期龙眼树枝进行了压缩、拉伸和剪切试验。结果表明:龙眼树枝顺纹抗压强度为18.33~27.77 MPa,平均值为23.68 MPa;抗压弹性模量为351.51~835.85 MPa,平均值为547.2 MPa;抗压强度与压缩能之间呈显著指数函数正相关;龙眼树枝顺纹抗拉强度为40.26~70.28 MPa,平均值为52.12 MPa;剪切强度为9.05~13.42 MPa,平均值为11.44 MPa,峰值剪切力与树枝横截面面积呈极显著线性函数正相关,剪切功与树枝横截面面积呈极显著幂函数正相关。     

收割期甜玉米底部茎秆机械物理特性参数试验

以超甜玉米"金银99"为例.对甜玉米果穗采摘后第7天茎秆底部切割区的相关机械物理特性参数进行了试验研究.获得甜玉米底部茎秆最大抗剪强度平均值为2.39MPa,最大剪切破坏力平均值为715N,最大剪切破坏力的大小与茎秆直径密切相关,满足对数变化规律;甜玉米底部茎秆最大抗压强度平均值为5.1MPa.最大压缩破坏力平均值为1623N,最大压缩破坏力的大小与茎秆直径密切相关,满足4次多项式变化规律.研究表明.受含水率和机械物理特性的影响,需对收获期甜玉米茎秆切割器进行专门的研究与分析.     

块状酒曲力学特性试验

本文运用WDW-5E型微机控制电子式万能试验机对平板曲、包包曲进行了压缩、弯曲、剪切试验。试验研究表明:平板曲的抗压强度是2.15±0.19 MPa,抗压弹性模量为61.68±6.89 MPa,抗弯强度为0.97±0.12 MPa,抗弯弹性模量为11.66±1.53 MPa,剪切强度为0.109±0.007 MPa;包包曲的抗压强度为1.20±0.13 MPa,抗压弹性模量为31.12±3.96 MPa,抗弯强度为0.58±0.08 MPa,抗弯弹性模量为14.95±2.37 MPa,剪切强度为0.305±0.115 MPa;包包曲的力学特性参数显著低于平板曲的力学特性参数(P0.01),但包包曲抗弯弹性模量、剪切强度显著高于平板曲的抗弯弹性模量、剪切强度(P0.01)。此研究结果可为酒曲粉碎机的设计提供理论依据。     

鲜香菇菇柄力学特性试验研究

为探究香菇菇柄破坏规律,获得力学参数,为菇柄加工设备的研究提供基础。以香菇808为试验材料,利用UTM 6503电子万能试验机分别进行香菇菇柄轴向拉伸和径向剪切试验。结果表明:香菇菇柄由无数纤维丝排列组成,试验中香菇菇柄先发生内部滑移破坏纤维丝之间的连接,然后纤维丝独立受力并逐一断裂。香菇菇柄轴向拉伸弹性模量平均值2.986 Mpa,标准差1.759,最大抗拉强度平均值0.925 Mpa,标准差0.347;香菇菇柄径向最大剪切力平均值4.638 N,标准差0.992,最大抗剪切强度平均值0.042 Mpa,标准差0.009。香菇菇柄弹性模量、抗拉强度和剪切强度的标准差均较大,说明不同香菇菇柄之间的力学特性具有较大差异。同一香菇菇柄上不同纤维丝的力学特性也具有较大差异。     

苎麻茎秆轴向压缩力学试验与分析

采用复合材料力学弹性参数测试的试验方法,利用WDW 10微机控制电子万能试验机对苎麻木质部和茎秆整体的整秆进行了轴向压缩力学特性的研究。试验结果表明：中苎一号品种苎麻木质部整秆的轴向压缩弹性模量平均值为241.93 MPa,最大抗压强度平均值为12.61 MPa,茎秆整秆的轴向压缩弹性模量平均值为304.85 MPa,最大抗压强度平均值为12.58 MPa;木质部和茎秆整体的弹性模量和抗压强度没有显著差异,茎秆复合中木质部和韧皮部靠自身粘附力在表层粘结,其粘附力不能阻止韧皮部沿木质部表层滑移,在压缩试验中,表现更多为木质部的承载作用。     

预切式蔗种的基本参数试验测定与研究

本文通过对预切式青皮甘蔗种块的基本物理参数以及力学性质的试验研究,得出甘蔗种块材料在各种载荷作用下极限强度,为预切式甘蔗播种机设计时的甘蔗种基本物理参数需求和蔗种在播种机中的动力学机理研究提供参考。希望能够对甘蔗的机械化精量播种作业方式研究起到一定促进作用。试验测定的结果为:基本物理参数:甘蔗种块长度为55～65 mm的平均重量为10.96 g;直径32.21 mm;密度1.05 g/mm3;含水率75.35%;力学特性参数:蔗皮、蔗芯轴向、径向拉伸强度为43.9、1.2、1.2、0.3 MPa;甘蔗秆轴向、径向压缩强度分别为5.6、1.6 MPa;甘蔗秆轴向、径向剪切强度分别为1.0、0.7 MPa;茎秆弯曲强度8.7 Mpa。滑动摩擦角平均值为30°～35°。     

猕猴桃力学特性试验与分析

为掌握猕猴桃的力学特性,利用万能试验机分别对金艳品种猕猴桃主要组分果皮和果肉的力学特性进行测定,测得金艳猕猴桃果皮轴向、径向拉伸弹性模量和抗拉强度平均值分别为14. 45、1. 40 MPa和14. 32、1. 15 MPa;猕猴桃果肉轴向、径向压缩弹性模量、屈服强度平均值分别为4. 46、0. 75 MPa和2. 10、0. 52 MPa,得出金艳猕猴桃果皮具有各向同性材料、果肉具有正交各向异性材料特性的结论。该研究成果可为降低猕猴桃生产过程中机械损伤,猕猴桃动力学模型、有限元数值模型的构建以及生产装备的研制提供重要参考。     

固沙先锋树种沙柳枝条力学特性及其影响因素

以内蒙古干旱半干旱沙区固沙先锋树种沙柳(Salix psammophila)枝条为对象,研究其冬季休眠期抗拉、抗剪与抗弯力学特性,分析枝条长度、直径及其化学组分等对其力学特性的影响,为丰富植物固沙能力的评估指标体系,也为沙柳平茬机具的研制提供生物力学依据。结果显示:在测试径级0.5~2.5 mm时,沙柳枝条的极限抗拉力为14.05~52.02 N、抗剪力为16.26~80.04 N、抗弯力为1.02~3.54 N,均随着直径的增大而增大,应力直径递增函数不同;极限抗拉强度为8.96~66.19 MPa、抗剪强度为8.04~39.87 MPa、抗弯强度为1 566.46~46.71 MPa,均随直径的增大而减小,应力强度-直径递减函数不同。表明直径是影响枝条力学特性的重要影响因子。随着枝条长度的增长,其抗弯强度呈增大的趋势,而抗拉强度和抗剪强度无明显的变化规律;沙柳枝条极限抗拉力均值36.19±3.29 N>抗剪力均值 50.04±4.54 N,枝条极限抗拉强度均值31.01±2.81 MPa>抗剪强度均值16.98±1.54 MPa,说明枝条易破坏外力类型为剪切力。沙柳枝条抗拉强度、剪切强度和抗弯强度与纤维素、半纤维素含量呈显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)正相关,与木质素含量呈显著正相关(P<0.05)。试验结果表明影响枝条抗拉、抗剪和抗弯强度的因素中纤维素和半纤维素起主要作用,其次是木质素含量。     

棉秸秆力学性能测试试验研究

[目的]通过研究棉秸秆的力学性能,为梳齿式采棉机、棉秸秆切割、残膜回收等机具的设计提供必要的基础参数数据.[方法]采集不同时节的棉秸秆,利用真空干燥箱测定棉秸秆含水率,万能材料试验机测试棉秸秆的剪切、弯曲、拉伸、压缩的力学性能.[结果]当含水率在20;～40;时,棉秸秆的抗剪强度、抗压强度变化不大,平均抗剪强度和平均抗压强度分别集中在19.3～21.2、11.65～13.07 MP;抗拉强度随着含水率的增大而增大,其值集中在26.5 ～45 MP;破坏时所需的平均最大弯曲力随着含水率的增大而降低,其值集中在125～268.11N.[结论]棉秸秆的力学性能与其直径和含水率密切相关;棉秸秆随着含水率或直径的增大,抗拉强度随之增大,破坏时所需的最大弯曲力随之降低;含水率对抗剪强度和抗压强度变化的影响不大,但抗剪强度和抗压强度随着秸秆直径的增大而增大;棉秸秆的采集时间秋季、初冬比翌年3月的平均含水率要高,且棉秸秆表皮的含水率对整个棉秸秆的含水率影响较大.     

收割期苎麻底部茎秆剪切的机械物理特性与参数

以华苎4号苎麻为试验材料,测定了收获期其茎秆底部切割区的剪切机械物理特性与参数.结果表明:苎麻底部茎秆最大抗剪强度平均值为64.1MPa,最大剪切破坏力平均值为6435N;剪切破坏力随茎秆直径增大而增加,但直径相近时,其剪切特性主要受苎麻成熟度、含水率等因素的影响;苎麻茎秆的剪切机械物理特性和参数与其木质部力学特性和参数有差异.     

成熟期巨菌草底部茎秆力学特性试验

研究巨菌草(Pennisetum sinese Roxb)茎秆力学特性及其变化规律是建立巨菌草茎秆材料力学模型与本构关系的重要基础。利用SNAS微机控制电子万能材料试验仪对成熟期巨菌草底部茎秆进行顺纹拉伸、压缩、弯曲试验,获得其在试验条件下的应力-应变曲线,并进行分析。试验选取的巨菌草底部茎秆平均含水率为75%,测得的巨菌草底部茎秆顺纹拉伸最大抗拉强度的平均值为93.2 MPa,弹性模量平均值为593.8 MPa;顺纹压缩最大抗压强度平均值为10.1 MPa,弹性模量平均值为126.4 MPa;顺纹弯曲最大抗弯强度平均值为11.3 MPa,弹性模量平均值为610.5 MPa。表明巨菌草茎秆的拉伸破坏应力参数与苜蓿(Medicago L.)、毛竹[Phyllostachys heterocycla(Carr.)Mitford cv.Pubescens Mazel ex H.de Leh.]相近,而压缩与弯曲破坏应力参数却远小于芦竹(Arundo donax L.)。因此,所获成熟期巨菌草底部茎秆力学特性参数,可为巨菌草机械切割设备的设计提供理论指导和基础技术参数。     

王草茎秆弯曲与压缩的强度特性

为研发优质高效的王草收获机械和加工机械,使用响应面试验设计和统计分析,从根径、取样高度2个维度上研究收获期王草茎秆的强度特性,同时考察含水率、观测截面的面积以及长径与短径对强度的影响。结果表明,抗弯强度达8.84～29.88 MPa,轴向和径向的抗压强度达0.40～10.94 MPa,径向抗压强度远小于轴向抗压强度。根径、取样高度、观测截面的面积等对抗弯强度和轴向抗压强度的影响在0.1水平上不显著,观测截面的长径、短径等对径向抗压强度的影响多在0.05范围内的水平上显著,只有茎节的长径影响在0.05水平上不显著。含水率对抗弯强度的影响在0.05水平上显著,对轴向抗压强度和径向抗压强度的影响在0.1水平上不显著。茎秆节间及茎节5个强度模型的相关指数达0.794 2～0.867 0。综上可知,相近生长期、不同根径、不同观测截面面积、不同取样高度茎秆的节间和茎节多具有差异不显著、分布均衡的强度特性,仅径向抗压强度对观测截面的长径和短径敏感。尚需在王草的品种、种植条件、解剖结构和生长性状上挖掘更多的影响因子,进而实施较完善的试验,以更好地探明王草茎秆的强度特性。     

发泡剂对PVC木塑复合装饰板性能的影响

通过测试PVC基木塑装饰板的物理力学性能,研究复合发泡剂配比和发泡剂添加方式对PVC木塑装饰板的密度、抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力和72 h吸水厚度膨胀率的影响。结果表明:添加当复合发泡剂AC、Zn O、Na HCO3配比为6∶1∶4时,PVC木塑复合装饰板的抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力最大,分别为21.08 MPa、0.67 MPa、0.82 k N,达到GB/T 24137—2009《木塑装饰板》的要求;采用直接添加发泡剂的PVC木塑复合装饰板的力学性能优于采用先混合物料后添加发泡剂的PVC木塑复合装饰板的力学性能。     

苎麻茎秆界面力学性能试验

苎麻茎秆韧皮纤维与木质部界面相的力学行为是研制苎麻茎秆机械分离设备的核心技术参数,为揭示苎麻茎秆纤维层与木质层界面相的径向和轴向黏结力及轴向冲击分离能的变化规律,以收获期头麻为试验对象,采用HD-B604-S电脑伺服式拉力试验机与TF-2056B悬臂梁冲击试验机,对不同含水率下不同部位的苎麻茎秆进行静态拉伸剥离试验和动态冲击剥离试验。试验数据表明,苎麻茎秆下部的径向拉伸剥离力最大,最大径向剥离力平均值为1.997 7 N,随着含水率的降低径向剥离力变大;而茎秆上部的轴向拉伸剥离力最大,最大轴向剥离力平均值为163.957 0 N,随着含水率的降低轴向剥离力变小;茎秆上部的冲击剥离能最大,最大冲击剥离能平均值为0.384 0 J,随着含水率降低冲击剥离能也变小。该研究为苎麻茎秆界面力学模型的建立提供了理论支撑,也能为茎秆分离机构参数设计提供技术指导意义。     

油菜毯状苗形态特征及物理机械特性

为了提高油菜毯状苗机械化移栽质量,选择宁杂1838和沣油737 2个油菜品种研究了油菜毯状苗的形态特征,对秧苗根茎结合处进行了拉伸试验,并对毯状苗基质进行了拉伸、剪切以及模拟切割试验。试验结果表明:播种后30～45 d,不同品种油菜毯状苗形态特征(苗高、茎部直径、苗幅宽、裸苗质量、基质密度)存在差异,宁杂1838单株切块毯状苗呈现高瘦型,沣油737呈现矮胖型;油菜毯状苗形态特征参数服从正态分布或偏态分布,不同苗龄的毯状苗形态特征参数分布集中程度存在差异;2个油菜品种毯状苗苗高、茎部直径、苗幅宽、裸苗质量和基质密度均与苗龄呈正相关,相关系数在0.956 9至0.999 8之间;宁杂1838和沣油737油菜毯状苗自然状态直立角度均值分别为80.12°和84.59°,根茎处拉断力分别为18.82～26.31 N和31.51～41.84 N,基质弹性模量分别为0.082～0.108 MPa和0.092～0.149 MPa,内摩擦系数分别为0.358和0.368,粘聚应力分别为0.093 MPa和0.108 MPa,切块阻力范围分别为15.941～24.615 N和17.675～26.530 N。     

中部烟叶主脉的力学特性试验

以中烟100的中部烟叶主脉为试验对象,在1 000 N微机控制电子万能试验机上进行拉伸试验,测得主脉拉伸力-变形曲线,以及主脉拉伸的最大载荷、拉伸强度和弹性模量等力学指标。结果表明:在不同的加载速度下,中部烟叶主脉拉伸力-变形曲线与断口类型有3种情况,分别是平齐状、凹凸状和阶梯状;中部欠熟烟叶主脉拉伸的平均最大载荷为136.4 N,平均拉伸强度为2.06 MPa,平均弹性模量为39.65 MPa;中部成熟烟叶主脉的平均最大载荷为131.0 N,平均拉伸强度为1.85 MPa,平均弹性模量为34.41 MPa;对中部和下部烟叶主脉的力学性能进行了对比,结果显示,中部烟叶采收需要更大的力。试验结果为中部烟叶采收和烟草采收机械的设计提供了理论依据。     

3种植物枝条抗拉和抗弯特性研究

本文采用轴向拉伸试验和悬臂梁试验,研究3a～ 4a生的白沙蒿、柠条和沙棘枝条的抗拉特性和抗弯特性.结果表明:3种植物枝条的抗拉特性相似,其抗拉力均随直径的变化呈幂函数增大的趋势,抗拉强度随直径的增大呈幂函数减小的趋势,3种植物枝条的抗拉力和抗拉强度比较均为柠条＞白沙蒿＞沙棘.3种植物枝条的抗弯特性为:柠条和沙棘枝条的抗弯力与直径呈幂函数正相关关系,白沙蒿枝条的抗弯力与直径呈线性关系.3种植物抗弯强度均随直径的增大而减小.