| 基于断裂力学的甘蔗切割裂纹应力强度因子分析 |
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| 引用本文： | 钱君,马少春,徐杨,梁文鹏,周保成,李文志. 基于断裂力学的甘蔗切割裂纹应力强度因子分析[J]. 农业机械学报, 2023, 54(S2): 101-109 |
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| 作者姓名： | 钱君 马少春 徐杨 梁文鹏 周保成 李文志 |
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| 作者单位： | 中国农业大学;中国农业大学;广西科学院;广西农业机械研究院有限公司 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（32071916）和广西科技重大专项（桂科AA22117005） |
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| 摘 要： | 甘蔗属于一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物,宿根切割质量对于甘蔗来年的长势有重要影响。本文探究甘蔗茎秆的切割机理并基于断裂力学理论研究甘蔗裂纹的起裂与扩展过程,为提高宿根切割质量提供理论基础。基于根切器与茎秆的相互作用关系,构建刀具切割茎秆的力学模型,探究切割力等影响因素并基于高速摄像技术观察茎秆切割过程;发现影响切割性能(弯矩、切割力等)的因素主要与甘蔗茎秆及根切器的机械力学特性(直径、密度及茎秆倾斜角度等)、根切器的运动参数(切割频率、切割深度)以及土壤情况等因素有关。高速摄像试验结果表明,多刀切割会增加甘蔗宿根破头、拔根的概率,其由于在一刀切割完成后,茎秆产生凹坑、裂纹等缺陷,在茎秆自身重力及外载的作用下缺陷发生扩展,导致宿根发生破坏。基于断裂力学理论从茎秆内部裂纹入手,分析裂纹起裂条件和影响断裂角的因素并探究裂纹参数对于裂纹尖端应力强度因子以及扩展量的影响。研究结果表明：裂纹角度及数量的改变导致裂纹的开裂类型为复合型裂纹,其中Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为主要开裂类型;应力强度因子随裂纹角度的改变有较大的波动以及裂纹开裂方向和扩展量的变化是由于裂纹角度的改变影响了最大主应力与裂纹扩展面...
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| 关 键 词： | 甘蔗 多刀切割 断裂力学 裂纹 应力强度因子 |
| 收稿时间： | 2023-06-01 |
Analysis of Crack Stress Intensity Factor of Sugarcane Cutting Based on Fracture Mechanics |
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| QIAN Jun,MA Shaochun,XU Yang,LIANG Wenpeng,ZHOU Baocheng,LI Wenzhi. Analysis of Crack Stress Intensity Factor of Sugarcane Cutting Based on Fracture Mechanics[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2023, 54(S2): 101-109 |
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| Authors: | QIAN Jun MA Shaochun XU Yang LIANG Wenpeng ZHOU Baocheng LI Wenzhi |
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