作物茎秆抗倒性综合评价指标的力学分析

应用力学理论分析了茎秆"临界力"和各类"倒伏指数",评价作物抗倒性的缺陷和优点;建立了作物茎秆的"非完善压杆"力学模型;用小挠度理论推导出了作物茎秆最大挠度和转角的表达式。通过对该表达式的分析,提出了用茎秆"挠度指数"、茎秆"倾斜指数"以及茎秆"载荷敏感度"作为作物抗倒性的综合评价指标,该指标具有理论分析合理、物理意义明晰、测量方便以及操作简单等优点。同时还给出了切实可行的田间测量方法,为抗倒伏研究和相关农业机械的设计提供参考。     

优种小麦不同生长期茎秆及主根生物力学性质实验研究

小麦优种培育中抗倒伏性能是其重要的评价内容,而抗倒伏性可运用其茎秆及主根生长后期的生物力学性质指标来表达和评判。为此,针对黑芒麦、CA0547和烟农19等3种优种小麦和成熟对照样本(山农129),进行了不同生长期小麦茎秆不同节间段弯曲强度,剪切强度、抗弯刚度、弹性模量等力学性质指标,以及与其对应生长期主根的拉伸强度、剪切强度、弹性模量等力学性质指标的试验研究和分析。研究结果为小麦优种培育采取相应工程措施和相关作业装备设计提供了理性支持和试验参数。     

小麦茎秆变刚度模型与临界载荷

在对麦类作物茎秆整体抗倒性的研究中,针对作物茎秆结构参数如弹性模量、惯性矩、节间长度以及载荷分布等在不同节间的变化情况,建立了变刚度杆件模型,采用初参数法对该模型的临界载荷作了分析.通过对乳熟期的小麦品种晋农190的测试,得到了其在不同节间位置处的结构参数,采用变刚度模型对该品种的承重能力作了计算,得到该品种的安全系数为1.97,表明该品种有较强的抗倒伏能力.针对该品种茎秆各节间局部失稳的分析表明,该品种在自重及穗重作用下很难发生Brazier屈曲.     

小麦茎秆变刚度模型与临界载荷

在对麦类作物茎秆整体抗倒性的研究中,针对作物茎秆结构参数如弹性模量、惯性矩、节间长度以及载荷分布等在不同节间的变化情况,建立了变刚度杆件模型,采用初参数法对该模型的临界载荷作了分析。通过对乳熟期的小麦品种晋农190的测试,得到了其在不同节间位置处的结构参数,采用变刚度模型对该品种的承重能力作了计算,得到该品种的安全系数为1.97, 表明该品种有较强的抗倒伏能力。针对该品种茎秆各节间局部失稳的分析表明,该品种在自重及穗重作用下很难发生Brazier屈曲。     

小麦茎秆机械强度的力学评价研究

农作物茎秆强度的研究对于农机研发、抗倒伏研究均具有重要意义,目前大多截取秸秆的一部分进行室内力学研究,这种方法破坏性强且难以表征作物在田间的实际生物力学特性。为此,以自然生长状态的小麦为研究对象,运用弹性梁弯曲理论,分析小麦茎秆在横向受迫条件下产生的回弹力T,并给出回弹力的具体表达式,发现回弹力T与反映小麦茎秆强度特性的弹性模量E、截面惯性矩I有关。同时,设计了单株小麦回弹力实验测量系统,在小麦收获期使用该测量系统进行实验验证,比较测量值与理论计算值之间的差异,结果表明测量曲线与理论曲线基本吻合,通过分析同一小麦茎秆不同作用点处回弹力的差异,可反映出不同茎节处的机械强度。研究表明:将回弹力作为小麦茎秆机械强度的综合评价指标是可行的,可为农作物茎秆力学特性检测仪器设计以及收获机械的设计提供理论依据。     

微喷补灌水肥一体化下水氮管理对夏玉米茎秆抗倒伏研究

[目的]建立黄淮海平原水肥一体化条件下适宜夏玉米高产高抗倒伏的水氮管理模式.[方法]设置微喷补灌水平(W)和施氮量(N)2个因素,即播种时、拔节期、大喇叭口期和抽雄吐丝期补灌4次(W1),播种时和大喇叭口期补灌2次(W2),施氮量210kg/hm2(N1)和150kg/hm2(N2),研究了夏玉米不同生育期植株性状参数...     

灌排模式对超级稻南粳5055抗倒伏能力的影响研究

【目的】研究不同灌排模式对超级稻南粳5055抗倒伏能力的影响。【方法】于2017年5—10月在南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室进行不同灌排模式的桶栽试验。共设浅水勤灌(FSI)、浅湿调控(WSI)、控制灌溉(CI)和秸秆覆盖旱作(DPS)4个处理。【结果】相较FSI处理,WSI处理减少了灌水量,提高了花后期光合速率和叶面积,但茎秆形态和力学特性改善不显著;CI处理相较WSI处理进一步改善茎秆形态和力学特性,显著提高抗倒伏能力,增加产量的同时节约灌水量;DPS处理较FSI处理降低了茎鞘物质输出率和转化率,但干旱严重,茎鞘干物质累积量小于FSI处理,茎秆形态性状未能优化,抗倒伏能力下降。【结论】综合产量、抗倒伏能力及灌水量,最佳灌排模式为控制灌溉,其次为浅湿调控。     

小麦茎秆粘弹性力学性质试验研究

由于小麦茎秆是具有粘性性质的生物材料,因此在研究茎秆作物优种生物力学评价指标时需要考虑小麦茎秆的粘弹性力学性质,即将流变性质作为应用生物力学方法评价作物优种的指标之一.为此,以小麦的茎秆为材料,试验研究了蜡熟期小麦茎秆材料应力松弛和蠕变等流变性质;同时,分析了不同品种小麦茎秆材料流变性质的差异性,并结合粘弹性力学理论进行了流变学分析,得到了两个小麦品种茎秆材料的应力松弛和蠕变模型.结果表明:不同品种小麦茎秆材料的流变性质不同;小麦茎秆材料的应力松弛特性和蠕变特性可分别用五元件的Maxwell模型和四元件(Burgers)模型来描述.     

小麦茎秆力学特性测试系统

设计了一种测定小麦茎秆力学特性的试验系统,该测试系统主要由控制部分、执行机构、信息采集模块和显示模块4部分组成,运用比较精确的数据采集系统技术,可对不同性状的小麦进行分类试验,试验操作简单易懂.试验结果表明,该仪器稳定可靠,数据采集误差不超过0.1％,满足系统检测要求,可以对小麦茎秆的力学和生物学特性进行试验.     

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。     

麦秸秆受切特性的试验研究

采用正交试验设计方法对麦秸秆各种条件下的切断速度进行试验研究,找到了影响麦秸秆切断速度的主要因素及因素影响显著性程度。试验表明,含水率对麦秸秆的切断速度特别显著,随着含水率的增大,切断速度增大;定刀型式对麦秸秆的切断速度特别显著,双定刀及较小刀片间隙时,切断速度较低;切割部位对麦秸秆的切断速度特别显著,根部较顶部和中部的切断速度都低得多;切割根数对麦秸秆的切断速度特别显著,同时切割3根比切割1根的2根所需的速度都大。     

小麦秸秆切碎机切碎性能的试验研究

针对小麦秸秆的切碎加工问题，在自制的立式麦秸切碎机台上，进行了切碎机主要工作参数对秸秆切碎程度影响的试验研究。试验采用系统分组的方法进行。试验结果表明，甩刀末端线速度、甩刀工作密度、甩刀重复度及其交互作用对切碎机工作质量影响显著。并且建立了甩刀未端线速度、甩刀工作密度、甩刀重复度和切碎率的回归数学模型。     

秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦茎秆抗倒性研究

为研究秸秆覆盖和宽幅精播对冬小麦茎秆抗倒伏的影响,采用宽幅精播和常规种植,设置秸秆覆盖和不覆盖2种覆盖方式,研究了宽幅精播和秸秆覆盖对冬小麦茎秆主要物理性状参数、机械强度和抗倒伏指数等的影响。结果表明,在拔节期和抽穗期各灌60mm的情况下,冬小麦生育后期茎秆抗倒伏特性与株高、重心高度和倒数第二节间壁厚有较强的相关性。无秸秆覆盖条件下,宽幅精播冬小麦抗倒伏指数和常规种植没有显著差异,而在秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦抗倒伏指数则显著提高。秸秆覆盖显著降低冬小麦产量,但宽幅精播种植模式能够通过增加穗数弥补秸秆覆盖造成的产量损失。秸秆覆盖和宽幅精播相结合有利于改善冬小麦的抗倒性能,但显著降低冬小麦产量。     

不同灌溉模式对水稻抗倒伏能力影响的试验研究

采取小区试验,分析了深水淹灌(FI)、浅水勤灌(FSI)、控制灌溉(CI)和蓄水-控灌(RC-CI)4种灌溉模式下水稻抗倒伏性能的差异。结果表明,节水灌溉模式(CI和RC-CI)下茎粗、茎壁厚、茎秆截面面积、第一和第二节间充实度较传统淹灌(FI和FSI)均显著增加(P0.05),第一节间长度和第二节间长度显著降低(P0.05),使得CI和RC-CI处理抗折力较FI处理分别提高32.58%和43.69%,弯曲力矩分别增加8.04%和9.64%,倒伏指数分别降低18.60%和23.60%,且差异显著(P0.05);CI和RC-CI处理较FSI处理抗折力分别提高13.48%和22.99%,弯曲力矩分别增加0.42%和1.91%,倒伏指数分别降低14.54%和17.08%,且差异显著(P0.05);节水灌溉模式下水稻植株各器官干物质积累和根冠比较传统淹灌均有所增加,CI和RC-CI处理茎鞘干质量占地上部分干质量比例较FI处理分别增加8.16%和9.00%,穗干质量占地上部分干质量比例分别减少4.03%和4.27%,达到显著性水平(P0.05),CI和RC-CI处理茎鞘干质量占地上部分干质量比例较FSI处理分别增加2.56%和3.32%,穗干质量占地上部分干质量比例分别减少2.29%和2.53%;根冠比、茎鞘干质量占地上部分干质量比例与倒伏指数极显著负相关(P0.01);穗干质量占地上部分干质量比例与倒伏指数显著正相关(P0.05);蓄水-控灌较控制灌溉水稻植株抗折力和弯曲力矩均有所增加,倒伏指数无显著差异(P0.05)。     

稻麦联合收获机秸秆撒布板调节方式试验与优化

目前,秸秆还田作为保护性耕作的重要一环,其各阶段技术均广泛引入我国稻麦联合收获机的设计与制造过程中。其中,在秸秆切碎后的抛撒环节,国内大部分收获机型采用撒布板形式,但其调节方式单一、调节角度范围较小,限制了秸秆的田间利用率和还田效果。为此,以久保田988机型为例,以撒布板抛撒位置为试验因素,设计了相应角度调节组合的田间试验,并以秸秆抛撒不均匀度为鉴定依据,分析了其撒布板角度对秸秆抛撒效果的影响。通过对实验数据进行分析,自行设计了一种可手动、电动调节的撒布板角度调节机构,且通过田间试验验证其有效可行,大大提高了秸秆还田利用率,促进了能源再生利用。     

渍害对小麦的影响及受渍临界指标的探讨

渍害是南方麦区较普遍的自然灾害。国内对小麦渍害的研究较多，但在小麦受渍害后对其生态和生理的影响与渍害临界指标的定量研究却较少。从小麦在清水条件下的根系的适应性、忍耐力，以及对产量的影响方面着手，研究和探讨了小麦受渍害致死的临界指标，从而为科学排水提供了依据。     

砂质脱潮土区不同冬小麦品种(系)抗倒伏特性研究

[目的]研究河南省砂质脱潮土区冬小麦的抗倒伏性能.[方法]以河南省砂质脱潮土区种植的13个不同冬小麦品种(系)为研究对象,分析灌浆中期冬小麦农艺性状、茎秆物质特性和力学特性与抗倒性能的关系,并对与小麦抗倒指数相关的9个性状进行相关、聚类和主成分分析.[结果]灌浆中期的株高和重心高度不是冬小麦品种(系)倒伏的决定因素.不...     

基于非线性有限元理论的子午线轮胎侧偏特性研究

将轮胎的有限元分析计算结果引入到轮胎静态侧偏特性研究中,利用轮胎的有限元分析结果得到轮胎侧偏刚度.为控制网格划分的密度与质量,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制轮胎断面曲线,将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件ANSYS中.建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性和各向异性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料.计算结果和试验结果验证了理论计算的可靠性.