含水率对大豆静压机械特性的影响

为探明不同含水率的大豆物理机械性质、揭示脱粒与输送过程中大豆机械损伤机理,以沈农12大豆为试验对象,应用万能生物材料试验机进行了5种含水率下的大豆破裂强度、弹性模量和压缩功等准静压力学特性试验,获得了6.84%～21.37%含水率范围内、3个方向的大豆破裂强度、弹性模量和压缩功及其变化规律,研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定工艺参数提供参考。     

典型状态下荷叶润湿性差异及其机理分析

为了研究荷叶不同状态下润湿性差异的成因与机理,通过对荷叶在鲜、老、病、枯4个典型状态下进行润湿性观察、与水接触角测量、扫描电镜观测,分析其表面微观形貌、化学蜡质含量等要素的变化规律,揭示润湿性差异的成因与机理。结果表明:鲜叶为微米级乳突和纳米级蜡质层覆盖的二元复合微观形貌,枯叶乳突和蜡质层稍有萎缩,但微观结构变化不显著;老叶微观形貌中出现了少许"板条"状突起和乳突、蜡质层共同构成其粗糙叶表结构;而病叶"乳突+蜡质层"的二元复合结构发生明显变化,呈现无序的线型纤维柱状网络结构。不同状态荷叶表面与水接触角测量结果显示,鲜、老、枯叶仍呈现疏水或超疏水状态,而病叶呈现亲水状态,润湿性能发生根本改变。荷叶表面蜡质含量在不同状态下也存在一定差异,老叶、枯叶蜡质含量与鲜叶接近,但疏水性皆低于鲜叶。研究表明荷叶不同状态下润湿性差异的成因在于其叶表微观形貌和化学蜡质含量发生改变造成的,从这2个因素对其疏水性的贡献率来比较,叶表微观形貌是决定其疏水程度的主因。研究结果为疏水表面仿生设计提供参考。     

某滑坡炭质软岩抗剪强度受含水量影响分析

通过对某滑坡其炭质软岩在不同含水量下进行大量的抗剪强度试验,得出抗剪强度与含水量的关系曲线,分析曲线变化特征。因物质成分决定其力学性质,故进一步对岩样进行X-射线分析,得到其矿物成分;同时进行红外吸收谱分析,得到其化学成份。从而从内因上解释曲线变化特征及阐述抗剪强度受含水量的影响。     

狗猪鹿牙齿的高耐磨特性对比

为解决土壤工作部件磨损严重的问题,该文以狗牙、猪牙、鹿牙为研究对象,采用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,考察了狗牙、猪牙、鹿牙的摩擦学性能,通过激光共聚焦扫描显微镜测量磨损深度,利用扫描电子显微镜观察狗牙、猪牙、鹿牙的磨损形貌,利用纳米压痕仪分别对狗牙、猪牙、鹿牙进行力学性能试验,测试其纳米硬度和弹性模量。试验表明：狗牙釉质磨斑表面磨屑剥落严重、附着大量的细小磨粒、有明显的龟裂现象,磨损体积为1.91×107 μm3,猪牙釉质磨斑表面主要是磨屑剥落,磨损体积为1.56×107 μm3,鹿牙釉质磨斑表面也表现为磨屑剥落,磨损程度比猪牙齿的轻,磨损体积为1.39×107 μm3;牙齿的耐磨性与其硬度密切相关;鹿牙釉质的耐磨性、纳米硬度和弹性模量最大,狗牙釉质的最小。该文以动物牙齿为仿生原型,为耐磨触土部件的研发提供新的参考方向和理论依据。     

原子力显微镜表征土壤中的纳米胶体

以平均粒径和多分散性指数为参数、采用原子力显微镜(AFM)表征了不同地区三种土壤纳米胶体的粒径与形貌,研究了pH及重金属离子对纳米胶体粒径和形貌的影响。结果表明,江苏九华(JH-4)土壤纳米胶体主要为形状规则的黏土矿物粒子,并部分被有机质包裹或覆盖,平均粒径为21.5nm(n=98),多分散性程度高(PI=1.9);浙江富阳(FY-1)土壤纳米胶体主要是无规则形状的有机质包裹的粒子,平均粒径为20.3nm(n=133),多分散性程度高(PI=2.0);江西德兴(DX-9)土壤纳米胶体主要是球状或近球状的无机粒子,平均粒径为56.3nm(n=147),多分散性程度较低(PI=1.3)。pH及重金属铜离子的存在对纳米胶体粒径和形貌会产生或分散或团聚的影响,这种影响可能与土壤纳米胶体的电荷性质、有机质含量等因素有关,形貌变化较为复杂。这种复杂性对理解和研究胶体在环境过程中的行为具有指导意义。     

泥石流频发区人工新银合欢林群落特征

采用植物群落学研究方法,对干热河谷泥石流频发区人工新银合欢林进行研究。结果表明：该人工林群落植物种类比较简单,科属组成极为分散,区系成分单调;科级地理成分热带性质较强（41.91%）,属级地理成分也以热带性质为主（45.16%）;群落物种组成以由中、小型叶面积、单叶、非全缘、纸质和革质的地面芽植物为主;垂直结构单调,虽可分为乔木层、灌木层、草本层,但乔灌层均以新银合欢占优势,草本层盖度低。群落处于不稳定的状态,应在人为干预的手段下进行分化和演替。     

克氏原鳌虾头胸部外骨骼微观结构和摩擦磨损特性

为探索克氏原鳌虾(Procambarus clarkii)在泥浆中穿行的防黏耐磨机理,该文以克氏原鳌虾头胸部外骨骼作为研究对象,分析其无机元素含量和存在形态,观察其微观结构,并测量其硬度和弹性模量;对外骨骼进行摩擦磨损试验,考察其摩擦磨损特性,并观察磨痕的磨损形貌。试验表明,克氏原螯虾头胸部外骨骼中含有大量的钙元素,其中大部分以非晶结构存在,并含有少量碳酸钙;外骨骼表面具有凹坑、凸包和刚毛微观结构;螺旋夹板层具有蜂房结构,钙盐以针簇状分布在螺旋夹板层中;外骨骼硬度为0.503 GPa、弹性模量为18.019 GPa;摩擦因数呈跳跃式变化,最小时不足0.1,最大时接近0.8,磨损类型属于磨粒磨损。研究结果为农业机械触土部件表面防黏、耐磨的仿生设计提供理论依据。     

不同巨桉林下紫色土壤抗蚀性与土壤因子的耦合关系分析

为揭示耕地退耕成巨桉林后对土壤抗蚀性的影响,在野外调查和室内分析的基础上,以紫色土上栽培的6a生巨桉纯林、巨桉+果树、巨桉+粮食作物及农耕地土壤作为研究对象,利用主成分方法分析了影响巨桉林土壤抗蚀性的主要理化指标,同时结合灰色关联度构建了抗蚀性指数—土壤理化性质指标的耦合模型,对不同巨桉林的抗蚀性进行综合判定。结果表明:影响土壤抗蚀性的主要因子有0.25mm团聚体含量、容重、有机质、平均重量直径、水稳性指数、有效钾、碱解氮,其中0.25mm团聚体含量是决定土壤抗蚀性水平的最关键因素;平均重量直径和水稳性指数与土壤理化性质指标分别属于中等和较强关联,土壤理化性质对土壤抗蚀性的影响依次为0.25mm团聚体含量碱解氮有效磷有机质有效钾容重;土壤抗蚀性与土壤理化性质系统的整体耦合水平属于弱协调,系统耦合协调程度为巨桉纯林(中度协调)耕地(弱协调)林粮(轻度不协调)林果(轻度不协调)。研究结论可为耕地退耕成巨桉林地的土壤抗蚀性评价提供一定的理论依据。     

紫色土坡地土壤性质对耕作侵蚀的影响

[目的]揭示土壤性质对耕作侵蚀土壤的敏感性,为紫色土区域采取适宜的耕作措施提供依据。[方法]利用磁性示踪技术定量旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤耕作位移和土壤位移量,选取土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮、土壤有效磷、土壤抗剪强度和土壤紧实度等土壤理化性质和力学性质指标,研究土壤性质对旋耕机上下耕作和等高耕作的耕作侵蚀的影响特征。[结果]旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤净位移和净位移量不仅受坡度影响,也受土壤性质的影响。土壤力学性质和土壤物理性质对旋耕机耕作侵蚀有显著影响,对于上下耕作的土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重与土壤净位移量呈显著正相关。对于等高耕作措施的土壤抗剪强度、土壤紧实度、土壤容重和土壤含水量与土壤净位移量呈显著正相关,其他指标关系不显著。[结论]土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重可以作为评价耕作侵蚀的土壤可蚀性指标。     

青杨脊虎天牛精子超微结构及其辐照后的变化

研究了青杨脊虎天牛幼虫、蛹和成虫阶段受γ射线辐照后雄虫精子超微结构的变化情况。青杨脊虎天牛雄虫精子分为头部和尾部。头部无顶体,由精核组成,核染色质致密均匀;尾部主要由9+9+2型轴丝和2个在横切面上大小近于相等的线粒体衍生物组成。青杨脊虎天牛成虫、幼虫期和蛹期受γ射线辐照后,雄虫精囊内均发生了2个或多个精子粘连现象。在80Gy剂量辐照下,成虫和幼虫期辐照的精子束内2个精子粘连的现象居多,精子损伤程度基本一致;而蛹期辐照的精子损伤程度略高于成虫和幼虫阶段,精子束内以2个以上精子粘连为主,精细胞内各细胞器排列分散,附体和线粒体衍生物形态改变。120Gy辐照的天牛雄虫精子发生明显肿胀,精核直径为正常精子的10倍多,多个精子粘连的现象增多,精细胞内各细胞器的排列也发生变化,损伤程度明显高于80Gy。     

基于热流量积分的混凝土温控水管冷却边界模拟算法

以往用冷却水管离散模型迭代计算混凝土温度场时,水管边界被近似认为是第三类边界条件,此类边界条件的参数获取要通过试验并进行反演,试验费用较大且有时候可靠性不高。针对该问题,在热量平衡条件的基础上提出由与水管接触混凝土的热流量、水管的导热系数、管壁厚度和水管内壁温度推算水管外壁温度的新算法,并对原有迭代方法进行改进,解决迭代次数多和迭代可能无法收敛的问题。对比算例中,采用传统算法,模型边界处的误差可达到1.67℃,而采用该新算法,误差仅为0.3℃。应用所提方法对某混凝土块施工期混凝土温度场进行了仿真计算,计算值与实测值吻合较好,且迭代收敛速度较快,一般的迭代方法,需要迭代15次,而采用改进的迭代方法,只需迭代7次即可以达到稳定值。该算法能明确通水冷却的边界条件,节省试验费用,提高计算效率,有较好的工程应用价值。     

双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响

为了优化水基树脂的包膜控释性能,该文以脂溶性树脂为配合包膜材料,利用底喷风动流化床制造多层包膜控释尿素,并通过包膜控释尿素养分释放率的测定评价双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响.研究结果表明:两种工艺相比,夹层包膜工艺能显著延长包膜控释尿素的肥效期,其肥效期是双层包膜工艺的5倍.在夹层包膜工艺中,内保护层厚度在5～15 g/m2的范围内对包膜控释尿素的肥效期无明显影响,50 g/m2水基树脂控释层和10g/m2脂溶性树脂外保护层夹层控释尿素的肥效期均约为260 d.但是,夹层包膜控释尿素的养分释放模式与内保护层厚度有关,内保护层厚度达到10 g/m2以上时,养分释放模式由抛物线型变成了S型.综上可知,脂溶性树脂内保护层较适宜的厚度为5～10 g/m2,采用夹层包膜工艺能更好的发挥水基树脂的控释性能.     

原竹骨架喷涂复合材料多功能组合构件力学性能试验研究

为研究原竹骨架喷涂复合材料组合构件的力学性能,该文通过立柱轴压性能和抗弯性能足尺试验,研究其传力过程、承载能力、破坏模式及复合材料对原竹骨架的增强作用。结果表明:组合构件立柱轴压试验的破坏模式为整体失稳破坏;在有限元参数分析中,立柱数目少于6根时,立柱数目越多,平均每根立柱的轴压承载力越大,但立柱数目超过6根时,平均每根立柱的极限承载力随立柱数目的增多反而有降低的风险;立柱间距在200~500 mm范围内,间距越大,其立柱平均承载力越高;对多根立柱统一均匀加载时,构件会发生整体失稳破坏,而对中间立柱单根加载时,其顶部出现局部压溃现象。抗弯性能试验的破坏模式为纵向原竹与复合材料产生滑移,构件在集中荷载处发生弯折破坏。复合材料对构件立柱提供了较好的约束作用,使其轴压承载力提高3.7倍,但与立柱达到抗压强度破坏时的极限承载能力相比低16.7%;当达到组合构件的弯曲容许挠度和峰值挠度时,构件所承担荷载分别约为原竹骨架构件的7倍与4倍,说明复合材料对原竹骨架的增强作用显著。研究成果可为喷涂复合材料-原竹骨架组合结构体系的工程应用提供参考。     

木质重组材单板卷曲辊压成型平台设计与试验

低品质木制单板制备重组材是其高值化利用的重要途径,研发连续式重组材成型技术有利于提高其生产效率,对促进木材可持续发展和经济社会绿色发展具有重要意义。该研究设计一种木制重组材单板卷曲辊压成型平台,并以木质管道制备为例对工艺参数进行优化试验研究以测试平台工作性能。设计单板卷曲辊压成型平台的整机机械结构并描述其工作原理,对辊压机构、卷木轴刹车防滑机构、施胶压紧装置等关键部件进行详细设计和理论计算。对物理样机进行性能试验,以芯轴转速、单板厚度、施加压力为试验因素,木质管道的环刚度和轴向压缩强度为试验指标,运用Box-Benhnken试验方法,建立因素与试验指标的回归方程,优化参数组合为芯轴转速16 r/min,单板厚度2.15 mm,施加压力293 N。此时预测木质管道的环刚度为26 016.6 N/m²,轴向压缩强度为23.11 MPa验证环刚度与预测值误差为1.07%,轴向压缩强度误差为4.46%。进一步使用优化参数对内径为5.08、7.62、12.70 cm的木质管道进行试验,得到环刚度分别为43 812、32 655、17 532 N/m²,轴向压缩强度为25.83、24.71、20.17 MPa。该研究成果可为木质重组材卷曲辊压成型技术及装备的工业化应用提供参考。     

化学处理对竹笋壳润湿性的影响

竹笋壳疏水性好,润湿性差,影响自身及与其他材料的复合,该文旨在通过化学处理提高竹笋壳表面润湿性。分别采用不同浓度的HCl、Na OH溶液对竹笋壳进行不同时间的处理,测定处理前后竹笋壳内外表面的接触角,分析处理后内外表面的表面自由能,并用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)分析处理前后表面微观结构的变化。结果表明:HCl、Na OH对竹笋壳表面处理效果较好的分别为质量分数5%HCl处理6 h和质量分数2%Na OH处理6 h。水和酚醛胶作为接触试剂时,竹笋壳内外表面接触角的排列顺序均为:未处理组质量分数5%HCl处理6 h组质量分数5%Na OH处理6 h组。质量分数5%HCl处理6 h的竹笋壳内外表面的表面自由能分别提高了1%、77.68%,质量分数2%Na OH处理6 h的竹笋壳内外表面的表面自由能分别升高58.33%、79.17%。SEM表面微观结构分析表明质量分数5%HCl处理6 h的竹笋壳内表面可明显看到气孔,外表面微乳突数量增多;质量分数2%Na OH处理6 h的竹笋壳内表面纤维方向更加清晰,外表面微乳突数量增多。综上所述,质量分数2%Na OH处理6 h的竹笋壳内外表面润湿性改善效果最好,质量分数5%HCl处理6 h和质量分数2%Na OH处理6 h对竹笋壳外面表的润湿性改进的效果相近。     

Quercetin and isorhamnetin glycosides in onion (Allium cepa L.): varietal comparison, physical distribution, coproduct evaluation, and long-term storage stability

During onion processing, the outer dried protective layer (outer paper layer) and first two fleshy leaf layers are removed. This coproduct material is a potential commercial source of flavonoids especially quercetin. In the following study, the flavonoid composition was determined in coproduct materials and the press cake (material generated after juice extraction) in several commercially important onion varieties grown in California. Flavonoids were characterized and quantified using LC-(ESI)MS/MS and HPLC. The long-term stability of quercetin glycosides was assessed in dried coproduct materials stored at 4 and 22 °C over a 12 month period. In all varieties, the predominant forms of quercetin were the quercetin 3,4'-O-glucoside and 4'-O-glucoside. The first layer had significantly higher levels of flavonoids than the outer paper, second, and inner flesh layers on a DW basis (p < 0.05). Allium cepa "Milestone" contained the highest levels (p < 0.05) of flavonoids (1703 mg/100 g on a dry weight basis (DW). Onion press cake had significantly higher levels of total quercetin as compared with fresh onions (p < 0.05). The levels of 4'-O-glucoside significantly decreased during the first month of storage and remained stable for 12 months of storage at either 4 or 22 °C (p < 0.05).     

薄壁方型钢管/竹胶板组合空芯柱轴心抗压性能

研究方形薄壁型钢管/多层竹胶板组合空芯柱(Square,thin-walled steel tube/multi-layered bamboo plywood composite hollow column,SBCC)的轴心抗压性能,揭示其受力破坏机理,为其工程应用提供试验和理论基础。考虑试件的截面尺寸、空心率及长细比对SBCC抗压承载力的影响,设计制作了15根轴心抗压试件,通过SBCC的抗压性能测试,考察测试过程中的破坏形态和变形特征,分析各因素对试件轴心抗压力学性能的影响规律。试验结果表明:SBCC轴心抗压失效主要有竹胶合板材料破坏、基体胶结面开胶破坏以及整体失稳破坏3种形态,总体上胶结面间的胶粘强度及长细比是决定破坏模式的主要因素。SBCC的轴心抗压承载力随组合柱竹净截面面积、空心率的增大而显著提高,随长细比的增大而降低。通过试验数据的非线性回归分析,建立了SBCC的轴心抗压承载力计算公式,公式估算结果与试验测试结果的误差在20%以内。该研究结果表明SBCC是一种轴心抗压性能较优异的钢/竹组合结构单元,可实现"以竹代木",作为工程结构用材的应用前景广阔。     

FTIR and Raman Signatures of Wheat Grain Peripheral Tissues

Hand‐dissection of mature grains from three common wheat cultivars (Triticum aestivum L.: Caphorn, Crousty, and Recital) and one durum wheat (T. durum Desf., Ardente) was performed to obtain pure samples of aleurone layer, hyaline layer, outer pericarp, and a composite layer made up of testa+inner pericarp. Vibrational spectral signatures were collected on both sides of the layers by ATR‐FTIR and Raman spectroscopy. Spectra were compared with biochemical analysis on the same samples which allowed identification of specific composition patterns in each tissue regardless of the cultivar. Considering the low penetration depth of ATR‐FTIR signal, the cuticles were evidenced on the external sides of outer pericarp, hyaline layer, and testa. Spectra from testa of red and white wheats were clearly distinguished. FTIR spectroscopy, combined with statistical analysis, was successful in identifying the specific spectral signature for each peripheral tissue of wheat grains. In the 1500–800 cm^‐1 spectral region, multivariate models allowed accurate prediction of the histological origin of the pericarp, hyaline, and aleurone layers regardless of the analyzed side, and the testa but with a lower performance.     

小麦麸皮结构层拉伸力学试样的手工制备方法探讨

制备小麦麸皮结构层试样是开展其机械特性拉伸试验的前提条件。能否利用手工剥离方法实现中间层和糊粉层的完整分离是制备小麦麸皮结构层试样的关键步骤，并形成了“两层说”和“三层说”的观点。该研究结合小麦麸皮结构层试样的制备要求，从小麦麸皮的显微组织结构、几何尺寸特性、实际剥离情况、宏观机械特性和杨氏模量复合法则等方面探讨了手工分离中间层和糊粉层的可行性问题。结果表明：利用手工剥离方法获得完整而纯粹的中间层和糊粉层试样是困难的。同时，明确了“三层说”分离中间层和糊粉层的方法是刮削工艺而不是撕离工艺，导致试样之间互相残留细胞组织，合理解释了两种试样的厚度和机械特性较为接近的原因。基于“两层说”的小麦麸皮结构层拉伸力学试验验证了层合板复合材料混合定律的普适应，表明当前利用“三层说”制备的中间层和糊粉层试样所得的拉伸力学特性参数的准确性不高。以上研究解决了手工分离中间层和糊粉层存在的一些疑惑，为利用小麦麸皮结构层机械特性探究其超微粉碎机理、优化其超微粉碎性能提供指导。