棉秆压缩与剪切力学性能的研究

棉秆的力学性能是棉秆收获、粉碎和压缩成型等机械设计中的重要参数.为此,采用电子万能试验机对棉秆茎干进行了顺纹压缩、横纹压缩和横纹剪切试验.通过试验得到棉秆茎干应力-应变的有关规律和强度极限.棉秆茎干顺纹压缩在弹性阶段应力应变呈线性关系,平均强度极限为21.26MPa,弹性模量为2082.65MPa;横纹压缩的强度极限仅为顺纹压缩的12.70%,两者的比例与木材接近;横压弹性模量为124.0 MPa;棉秆横纹剪切的强度极限约为顺纹压缩的76.55%.     

竹材力学性能研究

采用电子万能试验机和中速应变率材料试验机进行竹材的准静态和中速顺纹拉伸试验,得到准静态和拉伸速度为2.2m·s-1的中速下竹材不同的破坏形式、抗拉强度和应力应变曲线。试验表明:准静态拉伸时节处比节间更易断裂,无节试样的断裂口在节处,中速拉伸中无节试样断裂口较齐整;准静态拉伸时无节试样最大的抗拉强度为191.23MPa,有节试样最大抗拉强度是86.05MPa;中速拉伸中竹材的抗拉强度随着竹龄的增大而降低。     

新疆红枣残枝力学特性试验研究

新疆南疆地区因枣树管理每年修剪产生残枝约70万t,针对红枣残枝粉碎后多元化利用的需求,测定了红枣残枝的力学特性(压缩、弯曲和剪切的各项力学参数)和枣枝的物理性质(密度、含水率)。试验结果表明:红枣残枝顺纹压缩、横纹压缩和弯曲的应力-应变曲线图弹性段本构关系均符合胡克定律,剪切破坏为塑性破坏方式;枣枝顺纹压缩抗破坏强度、抗破坏弹性模量和承受外力功均大于横纹压缩,顺纹压缩功与抗压强度之间呈多项式函数正相关,横纹压缩功与抗压强度之间呈指数函数正相关;枣枝密度与抗弯强度、抗剪强度之间均呈多项式函数正相关,含水率与抗弯强度之间呈多项式函数负相关,与抗剪强度之间呈幂函数负相关。研究结果可为红枣残枝粉碎机械的设计和优化提供理论依据和参考。     

含水率对竹材开纤影响的研究

为研究含水率对改性竹片机械开纤效果的影响,文章对软化处理后的竹片在不同含水率进行机械开纤,根据竹片分离情况,得到竹片在含水率43%~115%能够开纤。在此含水率范围内进行竹片开纤,对获得的竹纤维进行相关的性能测试,并在此基础上采用回归算法对试验数据进行分析。结果表明:纤维得率随含水率的降低而降低;由含水率74%的改性竹片制取的纤维细度最均匀;改性竹片的含水率为85%时,纤维的断裂强力到达峰值;改性竹片的绝对含水率与制得纤维的断裂伸长率大体上呈反比;与弹性模量大体上呈正比。因此,改性竹片在绝对含水率为74%时,开纤得到的纤维综合性能最好。     

高温热处理对罗竹力学性能的影响

为研究罗竹热处理后的力学性能,利用自制的高温热处理装置,采用水平旋转中心复合设计试验方法研究温度和时间对顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度和顺纹抗强度的影响。结果表明:随着温度的增大,顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度和顺纹抗拉强度均呈现先逐渐增大再逐渐减小的趋势;当温度为144.67℃、时间为2.91h时,高温处理后罗竹的各项力学特性较优,此时罗竹的顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、抗弯强度和顺纹抗拉强度分别为77.09、27.52、208.97、239.90MPa。试验结果可为建造罗竹竹木结构大棚提供参考。     

浅析引起曲轴折断的原因

折断是曲轴常见的故障,使用中曲轴断裂形式多为轴颈两相邻圆角交接的曲柄臂处,发生双向弯曲疲劳。断裂部位多见于连杆轴颈圆角与曲柄臂连接处,断口具有明显的疲劳破坏特征的亮纹,且有疲劳前沿线停歇痕迹。     

HF粉煤灰混凝土的力学变形及抗冲磨性能试验研究

为了研究了不同粉煤灰掺量、水胶比、HF抗冲磨剂掺量对混凝土的力学及变形性能和耐久性的影响规律,进行了HF粉煤灰混凝土的抗压强度、极限拉伸、抗压弹性模量等力学及变形性能试验以及HF粉煤灰混凝土的抗冻、抗渗、抗冲磨等耐久性试验。结果表明:在相同HF抗冲磨剂掺量和水胶比情况下,混凝土抗压强度并不是随粉煤灰掺量的增加而增加,而是都表现出先增加后降低的规律性现象;在相同粉煤灰掺量和水胶比情况下,随HF抗冲磨剂的掺量的增加其抗冲磨强度得到较大提高,混凝土抗压强度也有所提高,但是在提高HF掺量来增加混凝土强度的同时并考虑与之相匹配的水胶比时,这样能使HF抗冲磨剂对混凝土强度的效用更好地发挥出来;从粉煤灰掺量对不同龄期混凝土多个力学及变形性能和耐久性性能的影响规律来看,HF粉煤灰混凝土的设计龄期为90d时,粉煤灰掺量宜为25%以内,不宜超过30%;随水胶比在一定范围内的降低,混凝土抗压强度、极限拉伸值、抗拉弹性模量、轴心抗拉强度、抗压弹性模量、轴心抗压强度、抗冲磨强度均规律性提高。     

粉共混材料力学性能及流变行为研究

文章采用熔融共混法制备了聚丙烯/有机微硅粉复合材料。通过毛细管流变仪研究了聚丙烯/有机微硅粉复合材料熔体的流变行为,讨论了不同有机微硅粉添加量对共混材料剪切速率、表观粘度、非牛顿指数的影响;考察了不同组成复合材料的抗冲击强度、拉伸强度、硬度等力学性能。结果表明:随着复合材料中有机微硅粉含量的增加,熔体的假塑性特征逐渐减弱,非牛顿指数逐渐增大。当有机微硅粉含量为1wt%时,复合材料具有最高的抗冲击强度,比纯聚丙烯材料提高了18.9kJ/m2;拉伸强度随有机微硅粉的增加而降低。在低含量时有机微硅粉可以作为聚丙烯材料的抗冲击改性剂。     

苹果两向异性力学特性和跌落试验研究

压缩和冲击力学特性是与农业物料的损伤密切相关的物理特性。为了确定苹果的力学特性,利用万能试验机对苹果果肉和果皮进行了力学试验,并分析了苹果果肉的压缩特性和果皮的拉伸特性。针对苹果的冲击力学特性,选择冲击材料、冲击材料的水平速度和苹果跌落方向3个因素设计跌落试验。压缩试验表明:苹果果肉径向和轴向的弹性模量分别为(2.81±0.37)、(3.96±0.69)MPa,两向的弹性模量和屈服强度都具有显著性差异,而果皮的横向和纵向在弹性模量上有显著性差异(p<0.05)。跌落试验表明:果实的轴向抗损伤能力强于径向,果实损伤量随着冲击材料的水平速度增大而减小,且冲击材料的表面粗糙度会影响果实损伤量。本研究可为深入理解果实压缩特性和冲击损伤机理提供帮助,并为建立更准确的果实模型提供基础依据。     

石墨烯对低密度聚乙烯拉伸性能的影响

从改善低密度聚乙烯(LDPE)材料力学性能和抗老化性能出发,探讨了加入石墨烯对LDPE拉伸强度、断裂伸长、回弹性等拉伸性能和氙灯人工加速老化后拉伸性能的影响。结果表明:石墨烯能明显改善LDPE材料的拉伸性能和抗老化能力:拉伸性能的改善程度随石墨烯的添加而呈先增后减趋势,当石墨烯添加量为0.02wt%时,LDPE表现出最优的拉伸性能;较不含石墨烯的LDPE,石墨烯添加量为0.02wt%改性LDPE,加速老化后其抗拉强度、断裂伸长率和断后回弹率等拉伸性能均出现较低下降,但均优于未改性LDPE老化前的拉伸性能。     

铅对14种本土草本植物力学特征的影响

采用温室盆栽试验,研究了铅对14种本土草本植物力学特性的影响。结果表明,反枝苋、高丹草、紫苑最大拉伸力、最大剪切力、弹性模量、剪切模量均随着铅质量分数的增大而减小,1 500mg/kg铅处理下显著低于对照处理(P<0.05)。藜、绿叶苋、红叶苋和鲁梅克斯K-1杂交酸模最大剪切力、最大拉伸力、弹性模量、剪切模量在各铅处理下均高于对照和其他10种植物,可用于铅严重污染区和环境恶劣区土壤的植被恢复。     

红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

竹粉催化水热处理增强竹塑复合材料性能

分别用NaOH、Na2SiO3和K2CO3催化剂对竹粉表面进行催化水热处理,与PVC共混热模压成型制得竹塑复合材料。通过对处理前后竹粉化学成分分析、SEM分析及复合材料性能测试,探讨了催化水热处理对竹粉与PVC基体界面的增容作用,研究了催化剂种类和浓度对复合材料力学性能、耐水性能的影响。结果表明:催化水热处理能改善竹粉与PVC基体的相容性,竹粉在PVC基体中分布更为均匀。催化剂种类和浓度对复合材料物理力学性能影响显著。随着3种催化剂浓度按0.5%、1%、2%增加,复合材料的力学强度呈现先增大后减小的趋势,1%K2CO3处理的复合材料拉伸强度达到极大值,1%Na2SiO3处理的弯曲弹性模量达到极大值,2%K2CO3处理的静曲强度达到极大值。复合材料的2 h吸水率、2 h和24 h厚度膨胀率在1%Na2SiO3处理时达到极小值,24 h吸水率在2%Na2SiO3处理时达到极小值。      

典型萝卜力学特性的对比试验研究

利用万能试验机对白萝卜和青萝卜进行试验,确定了萝卜皮的拉伸力学特性及萝卜的剪切力学特性,并研究了不同含水率对萝卜力学特性的影响。试验结果表明:含水率对萝卜的力学特性影响比较大。随着含水率的增大,萝卜的抗压性能好,且弹性模量、最大抗压强度及最大载荷逐渐增大;白萝卜皮的抗拉力学特性略大于青萝卜皮,且弹性模量小于萝卜内部;白萝卜与青萝卜的剪切面积与萝卜的最大剪切力呈线性正相关;白萝卜的剪切强度为(0.066±0.024)MPa,青萝卜的剪切强度为(0.082±0.02)MPa,白萝卜的抗剪切能力略小于青萝卜,且萝卜的抗剪切能力远远小于萝卜的抗压能力。     

蓖麻植株力学特性试验研究

为研究蓖麻力学条件,对蓖麻的果—柄接点、茎—柄接点和茎秆不同生长部位的抗拉特性、抗弯特性进行力学测试。结果表明：成熟期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为3.31～6.74 N、3.48～8.31 MPa,收获期果—柄抗拉力和抗拉强度分别为1.90～4.15 N、2.42～5.28 MPa;茎—柄抗拉力和抗拉强度分别为15.78～37.07 N、19.70～3466 MPa;茎秆的抗拉力、弹性模量和抗拉强度分别为56.99～130.42 N、160.99～203.80 MPa、2850～65.21 MPa,茎秆的抗弯力、弯曲截面模量和抗弯强度分别为15.20～91.04 N、31.53～173.07 MPa、19.27～21.04 MPa。分析试验结果可知,果—柄连结强度与茎—柄连结强度、茎秆抗拉强度及抗弯强度之间存在显著性差异,证明在采摘过程中蓖麻果—柄接点更易分离,其次是茎—柄接点,通过合理设计采摘部件工作参数,可以实现只采收蓖麻蒴果,而较少破坏茎秆。     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。     

去叶芹菜纸的介观结构及机械性能研究

为提高用于包装的蔬菜纸机械性能,采用整棵或分切后打浆并配合打浆的粗细程度,在中试条件下制备了2种去叶芹菜纸样本。利用L&W纤维分析仪分析了打浆粗细程度,利用测量显微镜及显微图像分析系统表征了芹菜纸的介观结构,在标准环境下测试了机械性能并分析了变化情况。结果表明,去叶芹菜纸样本S1的抗张强度是样本S2的1.323倍;与带叶芹菜纸相比,总体上去叶芹菜纸的抗张强度是带叶芹菜纸的2.326倍,且断裂延伸率较好。     

农用地膜力学性能试验与分析

农用地膜大量残留于土地中对土壤造成严重危害,甚至会引起农作物的减产。当前,农用地膜回收的技术不成熟、回收机械效果不理想,为解决农用地膜回收困难、效率低下的问题,分析影响回收效率的因素至关重要。由于地膜自身的力学性能对机械化回收的效果影响显著,于2016年3月-2017年3月在新疆生产建设兵团农一师六团对不同厚度、不同覆膜时间、不同薄膜厚度、不同耕层深度的地膜进行力学性能试验。结果表明:地表残膜覆膜时间相同时,厚度为0. 018mm的残膜拉伸负载荷最大,0. 014mm的残膜断裂伸长率最大;地膜厚度相同时,90d的残膜拉伸负载荷和断裂伸长率都最大;耕层内残膜厚度相同时,浅层地膜的拉伸负载荷和断裂伸长率都较深层残膜的大;耕层深度相同时,地膜厚度越厚,拉伸负载荷越大,断裂伸长率越小。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。