苎麻成熟期底部茎秆的机械物理特性参数研究

为了给苎麻切割器的设计及切割动力学分析提供茎秆的力学性能参数,以苎麻成熟期底部茎秆为材料,对茎秆及其木质部进行了弯曲和扭转试验,得到其弯剪模量分别为155.7、252.9 MPa,剪切模量分别为42.1、44.8MPa;对木质部和韧皮部进行了拉伸和压缩试验,得到其拉伸弹性模量分别为1 876、481 MPa,压缩弹性模...     

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。     

巨菌草茎秆的压缩力学特性

采用复合材料弹性力学参数试验方法,对巨菌草茎秆和木质部的轴向压缩和径向压缩的力学特性进行了研究.通过数据分析得到巨菌草茎秆力学模型的全部弹性参数,并利用ANSYS进行静力学仿真分析.结果表明:巨菌草茎秆压缩试验得到的力学弹性参数与木质部压缩试验得到的力学弹性参数没有显著性差异,即茎秆的承载作用与木质部相近;茎秆的径向压缩弹性模量和最大抗压强度均比轴向压缩弹性模量和最大抗压强度小得多.     

苎麻茎秆的力学性能研究

对成熟苎麻茎秆进行横观各向同性假设,参照塑料拉伸、压缩和金属扭转试验以及夹层结构弯曲性能试验的要求和标准,分别对苎麻茎秆、木质部进行拉伸、压缩、弯曲和扭转试验,对韧皮层进行拉伸、压缩试验,测定苎麻茎秆的基本力学参数。结果表明:苎麻茎秆拉伸弹性模量为1 013.19 MPa,压缩弹性模量为14.63 MPa,剪切模量为87.15 MPa,同性面泊松比为0.38,异性面泊松比小于0.016 6;木质部拉伸弹性模量为1 021.85 MPa,压缩弹性模量为16.99 MPa,剪切模量为99.05 MPa,同性面泊松比为0.33,异性面泊松比小于0.020 5;韧皮纤维层拉伸弹性模量为2 004.18 MPa,压缩弹性模量为4.01 MPa,剪切模量为38.76 MPa,同性面泊松比为0.58,异性面泊松比小于0.001 9。     

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。     

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。     

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.     

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.     

秋伐期桑条力学性能试验

本文利用万能试验机对秋伐期桑条剪切、压缩、弯曲、拉伸,研究了取样位置、直径、品种对桑条力学特性的影响。结果发现,取样位置对各目标值均有显著影响,除皮的最大拉伸力与抗拉强度随取样位置自下往上增加,其余均随取样位置自下往上减小;品种为湖桑32号的桑条,其单位直径最大剪切力和剪切强度的最大平均值分别为80.65±1.39 N/mm、7.03±0.17 MPa,最大轴向压力和轴向抗压强度的最大平均值分别为3.31±0.15 k N、19.12±0.36 MPa,最大径向压力和径向抗压强度的最大平均值分别为0.96±0.05 k N、8.84±0.15 MPa,最大弯曲力和抗弯强度的最大平均值分别为0.21±0.01 k N、43.93±0.17 MPa,最大拉伸力和抗拉强度的最大平均值分别为1.71±0.12 k N、79.00±3.72MPa,皮最大拉伸力与皮拉伸强度的最大平均值分别为0.21±0.05 k N、98.35±13.21 MPa;直径仅对剪切强度有影响(0.01P0.05),最大值出现在直径小于10 mm处,为10.20±1.25 MPa;品种对桑条剪切强度、轴向抗压强度与抗弯强度、抗拉强度有显著影响,最大剪切强度发生在7946下部,为8.47±0.52 MPa,下部轴向抗压强度、抗弯强度、抗拉强度的最大值出现在农桑14号,分别为22.40±0.87 MPa、46.82±1.16 MPa、63.57±5.18 MPa。     

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。     

蓖麻秆不同部位的特性及其对蓖麻秆刨花板性能的影响

蓖麻Ricinus communis秆皮部、木质部和髓部的显微构造差异显著,对各个部分的原料特性、各部分对刨花板性能的影响进行了分析研究,并探讨了各个不同部位的工业化利用情况。结果表明,蓖麻秆的各个层次的理化性能差异显著,蓖麻秆中的酯类物质和二氧化硅主要富集于蓖麻秆的皮部和髓部。髓部主要是由薄壁细胞组成,可对蓖麻秆刨花板的性能产生不利影响;将蓖麻秆的髓部去除后,除弹性模量外,板材的其他各项性能都得到了明显改善,板材的内结合强度增加3.3%,静曲强度增加19.7%,吸水厚度膨胀率减小18.82%。在蓖麻秆的工业化利用中宜将髓部去除;蓖麻秆皮部对人造板的性能不明显,在蓖麻秆的工业化利用中可以保留皮部。图2表4参12     

高径比跨高比对荆条纵向抗压抗弯性能测试精度的影响

为研究荆条的纵向抗压抗弯性能的测试方法,测试了不同高径比跨高比荆条试样的纵向抗压强度及抗弯强度、最大弯曲挠度、弹性模量等力学指标。结果表明,1）高径比1.5时的纵向抗压强度测试精度最佳;并随荆条直径增加,其纵向抗压强度减小。2）跨高比为8、10和12时测得的抗弯强度均能满足试验精度要求,并随跨高比的增加,变异系数、准确指数有递增趋势,且随荆条直径增大,其抗弯强度减小,最大弯曲挠度增大。3）弹性模量随着跨高比的增大而增大,随着直径的增大而减小。     

大豆茎秆压缩力学特性随株高的变化规律

[目的]大豆茎秆的力学性能及其沿茎秆高度的变化与大豆抗倒伏能力密切相关,研究大豆茎秆力学性能及其随株高的变化规律可为大豆育种中抗倒伏性状的评价和优良品种的选育提供参考依据。[方法]应用材料力学的试验方法,使用V3.4-HTC微机控制液压万能材料力学试验机,分别对＂川豆＂系列3个不同品系大豆的干、湿2种茎秆进行了轴向压缩试验,测定并计算了各茎秆不同部位（距地高度位置）的最大承载力、截面几何性质,抗压强度、弹性模量。[结果]各品系干大豆茎秆的最大承载力、抗压强度和弹性模量明显高于湿大豆茎秆;沿茎秆高度方向,干、湿2种茎秆的最大承载力基本呈线性下降趋势,最大值在距地高度5 cm以下;而抗压强度基本不变;弹性模量变化较小,最大值在距地8~30 cm。供试的3个不同品系大豆茎秆的抗压强度沿茎秆高度的分布基本是合理的,三者相比,品系3（CD08508）的生物力学性能较差。[结论]大豆茎秆的含水率显著影响其力学性能,在大豆易倒伏期间,控制适当含水率是关键。在筛选大豆品种的抗倒伏性状时,除评价其茎秆的最大承载力外,还应评价其机械强度沿茎秆高度的分布是否合理。     

C45细石混凝土力学性能的试验研究

为了研究钢筋混凝土异形柱框架在8度地震区的受力变形性能,通过对C45细石混凝土27块立方体抗压强度试块、15块棱柱体抗压强度试块、6块弹性模量试块以及2块应力-应变全曲线试块的试验,分析了立方体强度、棱柱体抗压强度的分布规律,探讨了它们之间的关系;研究了弹性模量与混凝土强度之间的关系和混凝土的应力-应变关系;得出了以下结论:C45细石混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值为0.68;与混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)的理论计算值相比,其弹性模量试验值较大,而应力-应变关系曲线的峰值点应变以及极限压应变较小。最后,提出了C45细石混凝土弹性模量和简化三直线混凝土应力-应变关系曲线的计算公式。     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

柳杉木材物理力学性质研究

对20和30年生的柳杉木材物理力学性质进行了测定和分析,测定指标主要包括密度、干缩性、湿胀性、吸水性、顺纹抗压强度、横纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和冲击韧性。结果表明,柳杉木材的基本密度、气干密度、全干密度、生材密度分别为0.408 0、0.503 0、0.464 0和1.002 0 g/cm3,属小级别;其差异干缩为1.688 0,中等级别;顺纹抗压强度为43.200 MPa,横纹径向和弦向全部抗压强度分别为0.408和0.565 MPa,抗弯强度和抗弯弹性模量分别为88.200和9 505.0 MPa,冲击韧性为41.000 kJ/m2,除横纹抗压强度较低外,其余力学强度指标均属低级别;木材综合品质系数为3 221×105 Pa,品质系数较高,属高等级材。     

观光木人工林木材物理力学性质的研究

为了摸清观光木人工林木材的基础材性,对其进行合理的开发和利用,测定和分析了27年生观光木人工林木材的主要物理力学性质。结果表明,观光木人工林木材属轻密度等级材;体积干缩系数属小,差异干缩属中等。抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和冲击韧性分别为79.79、6 517.88、42.38 MPa和26.01 kJ·m^-2,对应的强度等级分别为2级、1级、2级和2级;端面、弦面和径面的硬度分别为43.66、30.62 MPa和27.48 MPa,其中端面和弦面硬度均达到了中等硬度水平。木材的综合强度为122.17 MPa,属高强度树种;木材的综合品质系数达到2 929.7×10⁵ Pa,属于高等级材。