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.     

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。     

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。     

收获期棉秆底部茎秆力学特性测试研究

棉秆是一种重要的可再生生物质能源,开展棉秆的机械回收具有重要的社会经济价值。利用RGM-3005微机控制全数字化电子万能材料试验机对收获期棉秆底部不同段位茎秆进行了拉伸、压缩和弯曲试验,获得棉秆最大破坏应力、弹性模量等机械物理特性参数,试验用棉秆平均含水率25%。测试结果表明,其底部茎秆最大抗拉强度为59 Mpa,弹性模量≤240 Mpa;最大抗压强度为18 Mpa,弹性模量≤770 Mpa;最大抗弯强度为50 Mpa,弹性模量≤280 Mpa。所获收获期棉秆底部茎秆力学特性参数,可为棉秆收获机械的起拔方式和起拔机构的设计提供理论依据和技术参数。     

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。     

苎麻茎叶的力学特性测试研究

为了揭示苎麻[Boehmeria nivea(L.)Gaudich.]茎叶连接力及其冲击断裂能量的分布规律,以收获期二麻为试验对象,参照GB/T 1040-2006及GB/T 1843-2008试验标准,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,对分布于不同部位的连接苎麻麻叶与茎秆的叶柄分别进行了静态拉力测试试验和动态冲击断裂试验,获取茎叶连接力和茎叶冲击断裂能。结果表明,中部茎叶连接力平均值最大,顶部次之,下部最小,茎叶连接力最大平均值为14.492 N;中部茎叶冲击断裂能平均值最大,顶部次之,下部最小,茎叶冲击断裂能最大平均值为0.042 J;中部与顶部的茎叶随叶柄直径增大,其连接力和冲击能量总体趋势逐渐增大而局部波动。该试验研究可为苎麻茎秆脱叶机构及苎麻联合收割脱叶机构设计提供理论依据。     

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...     

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°。     

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。     

苎麻茎秆机械分离过程力学建模与试验分析

现有苎麻茎秆机械分离技术主要核心工作部件是剥麻辊结构,试验以该核心工作部件为基础,构建了新型茎秆分离台架。苎麻茎秆分离过程是由折断和麻皮麻骨分离瞬时完成的,以此推导了辊齿对麻秆作用的折断能和分离能的关系表达式,分析了结构参数对茎秆分离的影响;在此基础上,对主要部件剥麻辊以辊转速、辊半径、辊齿数、啮合深度为试验因素,设置了L9(34)正交试验。结果表明,各因素对剥净率影响的高低排序为剥麻辊转速、啮合深度、剥麻辊齿数、剥麻辊半径,较优组合为剥麻辊转速900 r/min、啮合深度5 mm、剥麻辊齿数20个、剥麻辊半径120 mm,此时剥净率为98.42%。试验揭示了苎麻茎秆机械分离的机理,优化了剥麻技术的工艺参数,为剥麻技术的开发提供了技术支撑。     

作物秸秆剪切力与其饲料营养特性的关系

【目的】研究玉米秸、小麦秸和稻草剪切力与其形态学指标、营养成分和瘤胃降解率之间的关系。【方法】选用成熟期收获的玉米秸、小麦秸和稻草,分别测定其秸秆的剪切力,同时测定秸秆的直径、茎厚与线性密度（单位长度重量）及其营养成分含量,采用尼龙袋法测定秸秆干物质（dry matter,DM）、中性洗涤纤维素（neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗涤纤维素（acid detergent fiber,ADF）的瘤胃降解率。【结果】试验中3种秸秆收获时的剪切力、形态学指标（线性密度、直径和茎厚）及剪切力/线性密度均差异显著（P＜0.05）。玉米秸、小麦秸和稻草的剪切力与其线性密度、直径和茎厚均呈高度正相关（P＜0.001）。3种秸秆的线性密度与剪切力的相关性最高（P＜0.05）,且以剪切力反映玉米秸线性密度的灵敏程度最高。3种秸秆中的营养成分含量及其营养成分（DM和 NDF）瘤胃降解率与剪切力均有不同程度的相关性,且剪切力预测秸秆型粗饲料NDF瘤胃降解率最精准。剪切力较适于预测玉米秸和稻草的营养成分含量及其瘤胃降解率。【结论】作物秸秆剪切力与其饲料营养特性存在相关性。剪切力可不同程度地预测玉米秸、小麦秸和稻草的营养物质含量、物理性状及养分（DM、NDF和ADF）瘤胃降解率的大小,且3种秸秆中剪切力较适于预测玉米秸和稻草的营养价值评定。选用剪切力评定作物秸秆的营养价值,其灵敏程度不同,需根据秸秆种类确定预测模型。     

不同收获期玉米秸秆剪切力学性能的研究简

[目的]研究玉米秸秆的物理力学性能,可为研制低能耗、高效率的秸秆收获及加工设备提供不可或缺的基本技术参数,减少成本、缩短研发周期。[方法]利用万能试验机,测试了不同收获期玉米秸秆的剪切力性能,并分析刀具的刃角、剪切速度、取样位置等因素对剪切力的影响。[结果]各因素对试验指标（最大剪切力）的影响按大小次序是取样位置→收获期→刀刃角→剪切速度。刀刃角越小,剪切力越小,越省力;剪切力随着剪切速度的提高呈下降趋势;根部秸秆剪切力稍微大于中部,上部秸秆的剪切力明显小于其他2个部位。[结论]随着玉米收获期的延迟,秸秆的纤维素和木质素含量增加,对应的剪切力增大,作为饲料适口性变差,所以应该在玉米成熟后尽早收获秸秆并进行加工处理。     

玉米抗倒伏性指标及其模拟研究

通过玉米品种比较试验和密度试验,研究了9个农艺性状与3个茎秆质量性状的关系。结果表明,茎秆田间抗拉弯强度和室内横折强度能综合反映茎秆质量好坏,而茎秆穿刺强度可作为玉米育种群体和耐密品种选择的抗倒性指标。茎秆田间抗拉弯强度可用密度、茎粗和气生根数3个性状进行线性估计;茎秆室内横折强度可用穗位高度、茎粗和茎秆穿刺强度进行有效估计。     

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     

小麦茎秆机械强度与若干性状的相关性研究

在小麦灌浆高峰期对茎秆的机械强度进行测试 ,并对小麦茎秆各节长、粗 ,株高 ,生物学产量等性状进行相关分析及多元回归分析。结果表明 :小麦茎秆机械强度与各节间长呈负相关 ,其中与茎秆基部第 1、2节间长达显著水平 ,与基部第 3节间长达极显著水平 ,与中部第 4节间长达极显著水平 ;与各节间粗呈正相关 ,其中与第 1、5节间粗达显著水平 ,与第 2、3、4节间粗达极显著水平 ;与穗长及穗重相关不显著 ;茎基部第 2节间干物质对机械强度的贡献最大。在小麦的抗倒性育种中 ,选择矮秆、茎秆粗壮并兼顾大穗的品种是可行的     

玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

Key indicators affecting maize stalk lodging resistance of different growth periods under different sowing dates

The accurate evaluation of maize stalk lodging resistance in different growth periods enables timely management of lodging risks and ensures stable and high maize yields. Here, we established five different sowing dates to create different conditions for maize growth. We evaluated the effects of the different growth conditions on lodging resistance by determining stalk morphology, moisture content, mechanical strength and dry matter, and the relationship between stalk breaking force and these indicators during the silking stage(R1), milk stage(R3), physiological maturity stage(R6), and 20 days after R6. Plant height at R1 positively affected stalk breaking force. At R3, the coefficient of ear height and the dry weight per unit length of basal internodes were key indicators of stalk lodging resistance. At R6, the key indicators were the coefficient of the center of gravity height and plant fresh weight. After R6, the key indicator was the coefficient of the center of gravity height. The crushing strength of the fourth internode correlated significantly and positively with the stalk breaking force from R1 to R6, which indicates that crushing strength is a reliable indicator of stalk mechanical strength. These results suggest that high stalk strength and low ear height benefit lodging resistance prior to R6. During and after R6, the coefficient of the center of gravity height and the mechanical strength of basal internodes can be used to evaluate plant lodging resistance and the appropriate time for harvesting in fields with a high lodging risk.     

剪切速率对结构性黄土力学性质的影响

以天然黄土为对象,采用在不同含水率和剪切速率下的固结不排水剪(CU)三轴试验,研究剪切速率对结构性黄土力学性质的影响。发现天然黄土的不同力学性状受剪切速率的影响各异。在高剪切速率下,天然黄土的应力应变关系曲线产生应变软化现象;随剪应变率的增大,峰值强度、凝聚力C呈现先增大后减小的特征;但是内摩擦角受剪切速率的增加,其值呈现减少趋势。