苜蓿在直接压缩过程中的力学特性研究

在多功能草物料压缩试验台上,以苜蓿干草为试验物料进行了压缩试验,研究了苜蓿在直接压缩过程中的力学特性,为降低压捆机的功耗、保证产品的密度以及压捆机的优化设计提供了依据。采用虚拟仪器分别获得直接苜蓿压缩过程中的力和位移信号,对该信号进行分析处理,获得了苜蓿在不同截面直接压缩时应力与应变的关系曲线,计算其弹性恢复率,揭示了压缩室截面积对弹性变形恢复率影响很大。试验表明,苜蓿直接压缩过程中的应力-应变关系为非线性,加载曲线与卸载曲线不同,且卸载曲线回不到原点。这表明,草物料在压缩时具有粘弹性,导致在推移、换向、卸载过程中产生应力松弛。     

秸秆多级辊压成型原理与装置设计

基于不封闭状态下的秸秆辊压成型原理及理论,提出了多级辊压秸秆冷成型技术方案。进行了秸秆多级辊压成型关键性能参数和技术可行性试验研究,以不同含水率9%~23%、粒度0~12mm的玉米秸秆为对象,研究在不封闭状态下秸秆物料的压缩成型特性,发现压缩过程存在屈服现象,压缩过程可划分为松散、压紧、屈服和成型4个阶段,在一定粒度下,秸秆物料的压缩屈服极限随着含水率的增加而减小;测试含水率9%的秸秆在不同压缩阶段的秸秆成型块厚度且计算各级压缩比,验证了不封闭状态下的秸秆辊压成型原理可行且为秸秆多级辊压成型装置提供设计依据。最后,依据秸秆多级辊压秸秆成型原理及秸秆物料压缩过程,设计多级辊压秸秆成型装置,以满足生物质秸秆成型的产地高效工业化生产技术要求。     

玉米秸秆丝化压缩临界成型条件试验

因玉米秸秆丝化压缩成型不同于一般物料的粉碎制粒和压缩打捆,因此通过自制压缩成型模具和计算机控制的电子万能试验机对丝化后的秸秆物料进行压缩成型试验,研究了不同物料尺寸、不同含水率及不同压缩方式对丝化后玉米秸秆成型块松弛比的影响。研究结果表明:考虑到用途和功率消耗因素,玉米秸秆丝化压缩成型的最佳含水率应控制在10%~20%范围内,使用多频快速压缩(压缩速度500mm/min,连续压缩5~8次),玉米秸秆丝化压缩成型的最小压力为6.22MPa,否则要应用更大的压力才能成型。该试验对压缩工艺的优化、压缩设备的研制和压缩成型后产品的特性研究具有重要参考意义。     

甘蔗渣冷压成型的影响因素研究

为探清甘蔗渣冷压成型的可行性及其影响因素,利用万能试验机和专门设计的压缩模具对甘蔗渣进行冷压成型试验,探究蔗渣粒径、含水率、压缩速率和保压时间对最大成型压力、压缩能耗、松弛密度以及成型颗粒耐久性的影响。结果表明:含水率、粒径和保压时间对试验指标均具有显著性影响,而压缩速率的影响不显著。综合分析得到甘蔗渣冷压成型的最佳工艺参数为:含水率10%～15%,粒径小于5 mm,压缩速率50～75 mm/min,保压时间30 s。该研究为甘蔗渣的固化成型和资源化利用奠定了基础。     

平面应变条件下非饱和黄土强度特性分析

在边坡、挡土墙、地基、土石坝等众多实际工程中,土体一般处于平面应变状态。针对目前对黄土在平面应变下的强度的试验研究较少的情况,用真三轴仪改进后的平面应变仪,进行了陕北子洲非饱和重塑黄土在不同含水率和不同侧向压力条件下的强度特性试验,分析含水率和侧向压力对土体强度影响,结果表明：在含水率相同的情况下,土体的强度随着侧向压力σ3从50kPa增加到200kPa而显著增大;在σ3相同的情况下,含水率为7％和12％时土体的强度变化不大,含水率为17％时的土体的强度显著低于7％和12％含水率下土体的强度。在影响土体侧向变形的因素中,侧向力σ3的影响大于含水率的影响。     

含水率变化对伊犁黄土变形和剪切特性的影响

通过研究伊犁黄土含水率变化对变形、剪切特性的作用效应,揭示含水率的变化对伊犁黄土变形、剪切性能作用规律,对今后伊犁建设工程具有一定的指导意义。试验采用新疆伊犁地区重塑黄土、原状黄土作为研究对象,制备不同含水率条件下的黄土试样,对其进行压缩试验和直剪试验,分析含水率变化对伊犁黄土变形及抗剪强度指标的影响。随着含水率的增大,相同垂直压力条件下伊犁黄土的孔隙比逐渐减小,压缩模量逐渐减小;而伊犁黄土抗剪强度逐渐减小,抗剪强度指标中凝聚力逐渐减小,内摩擦角变化不大。     

芦苇不同铺放状态下可压缩性分析

为解决现有芦苇打包机压缩密度低、成型芦苇包质量不稳定的问题,针对不同含水率的芦苇在竖直、平铺和杂乱3种状态进行压缩试验及数据对比分析。结果表明:芦苇压缩过程可分为松弛阶段、芦苇破碎阶段和压紧阶段;当达到相同压缩密度259 kg/m~3时,芦苇在平铺状态下所需的最大压缩力及压缩时间均小于在杂乱铺放状态;芦苇轴向、径向力学差异性明显,在压缩过程中最理想加载方向是芦苇的径向方向,径向平铺状态的压实效果好,致密成型的芦苇包质量稳定;芦苇的体积模量与压缩密度间呈指数型增长趋势,压缩密度越大,抗压缩性能越强。试验结果为设计打包机理顺芦苇碎料装置提供了基础数据和理论依据。     

小麦秸秆压缩弯曲特性试验研究

为给秸秆圆捆打捆装置和其它打捆机构提供相应的力学参数和理论基础,根据麦茎秆的几何尺寸,并利用万能试验机控制夹具加载速度对不同含水率的麦秸秆进行弯曲、轴向压缩和径向压缩等力学特性试验,得出载荷-位移等曲线,并获得相关力学参数数据。利用Origin将数据直观地反映出来,再用MatLab对试验数据进行拟合,得出拟合方程。试验结果表明:麦秸秆压缩所需要的力大于弯曲所需的力;含水率和夹具加载速度在一定范围内时,无论是在麦秸秆的弯曲试验还是压缩试验中,载荷峰值的大小与加载速度和含水率都有关,因此在设计打捆压缩成型机构时需考虑含水率与其关键机构工作转速对打捆装置的影响。     

浅谈苜蓿干草收获技术

苜蓿是一种多年生豆科草本植物,其营养丰富,适口性好,易消化,是各种畜禽喜食的优良牧草饲料。苜蓿的适应性强,耐寒、耐旱、耐一定程度的盐碱;再生性强,耐刈割,年可刈割2～5次,割后几天就可恢复生机;其生长年限长达10年以上,高产期为第2到第5年,利用年限一般在4～6年,可一年种植,多年利用,是我国北方饲草料生产的首选草种。苜蓿干草是制作饲料的主要作物,高质量的苜蓿干草通常应达到以下指标:含水率低于14%,便于长期安全存放;粗蛋白质含量应占干物质的15%以上对于出口苜蓿草产品要求粗蛋白质含量不低于17%;呈青绿颜色,具有清新芳香气味;质地…     

棉秆切碎粒度对其压缩成型影响的试验研究

棉秆是一种富含韧皮纤维、木质化程度较高的硬茎秆。棉秆压缩成型可以制作高热值的燃料块,但是必须切碎才有利于成型。研究棉秆切碎粒度对压缩成型的影响规律,可以有效解决棉秆燃料块品质和棉秆切碎能耗之间的矛盾,为棉秆压缩成型的工艺和设备提供一定的研究基础。采用CSS-44000电子万能试验机对不同切碎粒度的棉秆进行压缩成型试验研究,结果表明:在相同的最大压缩密度条件下,粗粒度棉秆所需压缩力最大;相同条件下,棉秆成型块经过应力松弛后,粗粒棉秆的松弛密度最小,松弛比最大。     

引黄泥沙对黏质盐土的改良效果及其对冬小麦产量的影响

【目的】探究引黄泥沙对黏质盐土的改良效果及对冬小麦产量的影响,找出适宜的引黄泥沙用量。【方法】在黄河三角洲地区进行大田试验,研究不同引黄泥沙用量(0、5、10、15、20、25、30、35kg/m²)对黏质盐土的体积质量、饱和导水率、含水率变化、含盐量以及冬小麦产量的影响。【结果】引黄泥沙降低了土壤体积质量,且土壤体积质量随着引黄泥沙用量的增加而降低;引黄泥沙提高了土壤饱和导水率,且土壤饱和导水率随着引黄泥沙用量的增加呈指数型增加;引黄泥沙降低了0～20cm和20～40cm土层的土壤含水率和含盐量,其中引黄泥沙用量为15 kg/m²时,与不使用引黄泥沙相比0～20 cm土层的土壤含水率和含盐量分别降低了16.61%、22.89%,20～40 cm土层的土壤含水率和含盐量分别降低了12.86%、22.44%。引黄泥沙提高了冬小麦产量,且冬小麦产量随着引黄泥沙用量的增加呈先增加后减少的趋势。其中引黄泥沙用量为15 kg/m²时冬小麦产量最高,为7 530.98 kg/hm²,与不使用引黄泥沙相比提高了3...     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

垄作沟灌土壤水盐分布及作物产量试验研究

对垄作沟灌土壤水盐分布及作物产量进行了田间试验.结果表明,灌水定额为400 m³/hm²时,沟底土壤水分的垂直运动明显增大.当灌水定额增加100 m³/hm²时,土壤水分水平运动高于垂直运动.沟底土壤全盐量受灌水定额影响明显:在灌水阶段,沟底表层土壤发生脱盐现象.土壤蒸发阶段,土壤发生积盐现象.垄顶土壤含盐量相对稳定,基本不发生向下运移.重度水分亏缺(处理T1,灌溉定额为1 700 m³/hm²)垄、沟积盐量分别为1.49,1.35 kg/m²,中度水分亏缺(处理T2,灌溉定额为2 100 m³/hm²)垄沟积盐量分别为1.42,1.12 kg/m²,充分灌水(处理T3,灌溉定额为2 500 m³/hm²)垄、沟积盐量分别为1.32,0.83 kg/m²,畦灌措施使0~100 cm土壤发生脱盐现象,脱盐量为1.29 kg/m².垄作沟灌下,制种玉米产量为2 765.1~4 619.5 kg/hm²,WUE为0.755~0.969 kg/m³.穗长(L_s)、穗粗(d_s)、行粒数(N_R)与作物产量呈显著正相关关系.     

基于牧草压缩特性的凸轮式牧草压捆机设计

牧草是发展畜牧业的基础,但由于其地理分布和自身松散的特性,导致牧草储运成本过高,通常需要对牧草进行压缩打捆处理。牧草压缩过程中预压缩阶段位移大压力小,致密阶段位移小压力大,压缩过程中牧草的压缩特性不断变化。为此,设计了一凸轮式牧草压捆机,利用凸轮能够实现复杂运动的特点,使牧草在压缩过程中进行变速压缩,符合压缩特性曲线的变化规律。通过Pro/E软件对整机进行干涉检测以及运动学仿真模拟,结果表明:该机构可以实现快速进行预压缩、慢速进行压紧阶段的压缩,进而提高牧草压缩效率并达到降低能耗的目的。     

混杂纤维轻骨料混凝土压拉性能及强度预测

为了研究混杂纤维对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,对聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m³,改变纤维素纤维掺量的6组浮石轻骨料混凝土试块进行立方体抗压和劈裂抗拉试验.结果表明:立方体抗压强度和劈裂抗拉强度都先升高后降低.劈裂抗拉强度增加显著,最优掺量时为3.2 MPa,比基准组增加了77.8%,纤维掺入可以有效阻止裂缝发展并起到增强增韧的作用.最优掺量为聚丙烯纤维掺量0.6 kg/m³,纤维素纤维0.9 kg/m³,此时拉压比相比基准组提高了57.7%,显著改善了其脆性;最优掺量时3,7,14 d早期强度比基准组分别提高了25.2%,20.7%,15.6%.纤维素纤维对早期强度影响较大,根据其力学特性,提出了天然浮石轻骨料混凝土28 d立方体抗压强度的计算公式,并与其他公式进行了对比验证.采用BP神经网络对28 d强度进行预测,并用预测数据对抗压强度计算公式进行验证,验证结果良好.     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土水盐分布及蒸发特征

为了揭示秸秆覆盖滨海盐渍土水盐调控机理,通过室内模拟实验研究了不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9和1.2 kg/m²分别由CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表示)对土壤水盐运移和蒸发强度的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高表层及土壤剖面含水率,且增墒效果随秸秆覆盖量的增加而增加:试验期间秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D剖面平均含水率比CK依次高了41.2%、52.3%、65.7%和58.5%;秸秆覆盖可抑制表层土壤盐分积聚并有效调控土壤剖面盐分分布,秸秆覆盖量越大表层积盐量越低,土壤剖面盐分分布越趋于均衡:试验结束时,CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D表层0~2 cm土壤电导率比3~5 cm电导率分别高了246.3%、242.8%、138.4%、40.5%和47.6%;土壤蒸发强度和累积蒸发量随着秸秆覆盖量的增加而降低:试验期间CK、秸秆A、秸秆B、秸秆C和秸秆D处理平均蒸发强度依次为1.79×10^-3、1.64×10^-3、0.93×10^-3、1.35×10^-3和0.76×10^-3mm/min,累积蒸发量分别为17.79、20.30、14.20、14.57和10.27 mm,且蒸发初期秸秆覆盖对蒸发强度和累积蒸发量的抑制作用更明显。     

生物炭和灌水量对土壤保水性及温室番茄生理特性的影响

为了探究生物炭用量和灌水量对土壤物理性质及作物生长生理特性的影响,采用田间对比试验,以温室番茄为试验对象,设置了3个生物炭施用量处理B0,B1,B2(施用量分别为0,2.5,5.0 kg/m²);在每个生物炭处理下设置3个不同灌水量水平T1,T2,T3(分别为1.4Ep,1.2Ep,1.0Ep;Ep为累计水面蒸发量);观测并分析土壤物理性质、番茄生长及光合作用对生物炭施用量和灌水量的响应关系.结果表明,土壤中适当添加生物炭可以有效地增加土壤的保水性,处理B1和B2相对B0增大土壤最大体积含水率为21.9%和32.1%,处理B1有益于土壤的长期持水能力;降低了土壤容重2.5%~16.6%,增加了土壤孔隙度1.9%~10.5%.生物炭施用量在充分灌溉和中度亏缺的处理下均可以有效提高番茄的气孔导度和光合速率,处理B1和B2分别提高番茄叶片的光合速率为11.4%和54.8%;而在重度亏缺的条件下,处理B1和B2抑制了番茄叶片的光合速率16.7%和50.6%.     

不同措施对土壤脱盐及棉花生理特征的影响

为明确不同改良措施对膜下滴灌棉田土壤脱盐效果及棉花生理特征的影响,在野外大田设置了3种类型的改良措施试验:膜间间作的生物改良方式(苜蓿+棉花、孜然+棉花、碱蓬+棉花);土壤中施加不同剂量石膏的化学改良方式(分别施加0.75,1.50,2.25 kg/m²);生物和化学并用的综合改良方式(苜蓿+石膏、孜然+石膏、碱蓬+石膏)以及1组对照(共10个处理),以期为新疆盐碱地改良提供参考.结果表明:与对照相比,3种改良措施均有一定的脱(抑)盐和增产效果,其中苜蓿处理的脱盐效果最好,整个土层和膜间的脱盐率分别达到了56.0%和20.9%;碱蓬+石膏处理的增产效果最好,增产率达到了22.4%;化学改良和综合改良使得Na⁺和Cl^-在生育期末的膜间土层出现聚集,而生物改良则使其在宽行出现了聚集;不同的改良措施均提高了棉花的蒸腾速率、气孔导度和光合速率,且日平均值从大到小表现为综合改良、化学改良、生物改良、对照;各种处理均在一定程度上提高了水分利用效率和灌溉水利用效率,从小到大依次为生物改良,化学改良,综合改良.因改良措施不同,对应的效果差异较大.若追求单一脱盐效果,可选用膜间种植苜蓿的生物改良方式.但是,碱蓬+石膏的综合改良处理不仅具有较好的增产效果,且水分利用效率也较高,在新疆盐碱地的改良中具有较好的前景.     

基于DNDC模型的北京市大兴区冬小麦农业用水效率

为了阐明大兴区冬小麦农业用水效率时空变化趋势, 基于近10 a大兴区冬小麦产量统计值和遥感ET值, 构建了冬小麦脱氮-分解作用模型(DNDC模型), 验证了DNDC模型在区域冬小麦水分生产率方面的适用性.结果表明:点位模拟与验证中,冬小麦产量和ET值模拟效果较好,相对误差均小于4.20%,作物水分生产率WP点位模拟值分别为1.91和1.75 kg/m³.区域模拟与验证中,不同土壤区冬小麦产量及ET不尽相同,但总体趋势保持一致,产量随降雨量变化较大,2008年产量达到最大.2007-2016年产量统计平均值为5 227 kg/hm²,产量模拟平均值为4 845 kg/hm²;同期区域冬小麦ET模拟平均值为381.74 mm,遥感平均值为392.66 mm,产量和ET平均相对误差小于13%.2007-2016年WP模拟值为1.10~1.62 kg/m³,平均值为1.27 kg/m³,统计值为1.15~1.62 kg/m³,统计平均值为1.34 kg/m³.     

不同灌溉制度对制种玉米产量和阶段耗水量的影响

通过田间试验研究了相同灌水定额(900 m³/hm²)条件下,不同灌水次数(0,2,3,4次)对制种玉米生育期土壤水分分布特征、耗水规律以及产量影响.结果表明,不同灌溉制度主要影响作物拔节后0~100 cm土壤水分分布.相同灌溉定额条件下,灌水时间影响制种玉米的穗行数、行粒数产量特征值.各处理耗水强度均呈“低、高、低”的变化趋势,峰值主要出现在制种玉米抽雄期-灌浆期.制种玉米各生育阶段对缺水的敏感程度由大到小依次为灌浆期、拔节期、苗期、乳熟期、抽雄期.在西北干旱半干旱地区,制种玉米苗期-拔节期、拔节期-抽雄期、抽雄期-灌浆期进行3次灌水,灌水定额为900 m³/hm²,灌溉定额为2 700 m³/hm²的灌溉制度具有明显的经济产量效益和节水效益.