沙棘枝杆力学特性试验研究

为获取沙棘枝杆的力学参数,支撑沙棘收获设备的开发,以新疆大果沙棘枝杆为对象,采用万能试验机对其剪切、弯曲和压缩的力学性能进行了测定,并在此基础上评估了直径和含水率对沙棘枝杆力学性能的影响。力学试验研究表明：沙棘枝杆的抗弯强度随着直径的增大而增大,直径为20mm时最大,为78.14MPa,直径为10mm时最小,为67.14MPa;抗剪强度会随着直径的增大先略微减小再增大,直径为20mm时最大,为45.46MPa,直径为12.5mm时最小,为30.90MPa;抗压强度会随着直径的增大而增大,直径为20mm时最大,为30.76MPa,直径为10mm时最小,为22.79MPa;弯曲试验和压缩试验中极限承载力随着含水率的上升而下降,压缩试验的趋势更为显著;剪切试验的极限承载力开始时随着含水率的上升而上升,在30%时到达最大值,之后随着含水率的上升而下降。研究结果可为沙棘枝杆的收获、破碎和加工设备的设计提供参数依据。     

油菜茎秆切割试验研究

为了探究油菜茎秆切割时的力学特性参数,研究了茎秆剪切力与茎秆直径与剪切速度的关系,并采用INSTRON电子万能材料试验机对油菜茎秆剪切力学性能进行了试验研究,测定了成熟收获期青杂5号和青杂7号两个品种油菜茎秆在不同高度、不同直径和不同加载速度下剪切力大小。结果表明:青杂5号和青杂7号油菜茎秆在相同加载速度下的剪切力有显著差异;同一品种、不同高度油菜茎秆在相同切割速度下所受剪切力无显著差异;油菜茎秆的直径大小与剪切力大小呈正相关,剪切力随茎秆直径的增大而增大;油菜茎秆所受剪切力整体上随着割刀加载速度的增加而减小。试验结果可为油菜收获提供理论依据和指导。     

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。     

棉秆剪切力学特性的研究

以新疆棉花主要种植品种新陆早的秸秆作为试验材料,10mm/min的加载速度,在万能试验机上对收获期的棉秆进行剪切力学特性试验。试验结果表明:棉秆根部、中部、顶部的平均峰值切割力范围分别为3.16~3.55kN、1.82~2.08kN、0.70~0.88kN;影响棉秆破坏载荷的关键因素为棉秆直径;棉秆破坏载荷随含水率增加先减小后增大,含水率在17%时破坏载荷最小,由此可以确定此时进行棉秆收获或粉碎还田最适宜。     

葵花茎秆力学特性试验研究

针对葵花茎秆的力学特性进行研究,为葵花茎秆加工机械研发提供试验数据和理论依据。通过电子万能试验机对葵花茎秆的弯曲、剪切、拉伸等力学特性进行试验,在含水率保持在9.3%～13.9%的范围内,研究葵花茎秆在不同加载速度、不同取样位置下的弯曲力、剪切力及拉力的变化规律,以及各因素对弯曲力、剪切力及拉伸应力应力的影响。结果表明:①取样位置不变,弯曲力峰值随着加载速度的增加而增加;加载速度不变,取样位置越接近根部弯曲力峰值越大。②取样位置不变,剪切力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部剪切力峰值越大。③取样位置不变,拉伸应力峰值随着加载速度的增加而减小:加载速度不变,取样位置越接近根部拉伸应力峰值越大。     

成熟期油菜茎秆力学特性试验研究

为了给高效、低耗油菜联合收割机切割装置的设计提供理论依据,以"湘杂油743"成熟期茎秆为试验材料,分别测定其弹性模量E、剪切弹性模量G、剪切力F和含水率.试验结果表明:成熟期油菜茎秆弹性模量E稳定在160MPa,剪切弹性模量G稳定在11kPa;油菜茎秆的弹性模量和剪切弹性模量随茎秆含水率的减小而增大,第1分支处的剪切力随含水率的下降而先上升后下降,最大值为115N.同时,拟合了本品种茎秆直径随沿轴线高度变化的关系方程,并得到第一分支处的平均直径为11.09mm.     

花生仁压缩及剪切特性试验研究

以海花1号花生仁为研究对象,对其进行三轴尺寸、压缩特性及剪切特性测试。结果表明:花生仁的长度、宽度、厚度尺寸均呈正态分布;在立放、正放及侧放条件下,花生仁的变形量与所受压力均呈先增大后减小趋势,立放时花生仁的最大破损力最小,正放次之,侧放最大;在正放和侧放条件下,花生仁所受的剪切力均随调湿比例的增加先增大后减小;花生仁宽度、厚度越大,花生仁所能承受最大剪切力越大;在正向剪切情况下,花生仁所能承受的最大剪切力整体大于侧向剪切下承受的最大剪切力。     

豌豆茎秆力学特性试验

为解决现有豌豆茎秆力学特性参数不足的问题,本试验以甘肃地区成熟期的豌豆茎秆作为研究对象,采用正交试验方法,在CMT2502型微机控制电子万能试验机上进行试验,探究不同因素对其拉伸和剪切力学特性的影响。试验结果表明:豌豆茎秆在承受拉力时无茎节处抗拉强度较大,相当于其有茎节处的1.6倍,并在10mm/min左右的加载速度下达到相对最大值10.964MPa;在承受剪切力时,豌豆茎秆距地表300~900mm中部茎段抗剪切性能更优,其抗剪强度可达到3.26MPa,且其抗剪强度随加载速度的增大而降低,随含水率的增大呈先上升后下降的趋势,在含水率为65%时可达到最大值3.11MPa。该研究为找到豌豆最佳收割时期、方式以及其相关农业机具的设计和优化提供理论依据。     

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性研究

荞麦籽粒的压缩和剪切力学特性是荞麦生产机械设计和研发的重要参考数据。为此,研究了含水率、加载速率、加载方向、荞麦品种等对荞麦籽粒的压缩和剪切特性的影响。结果表明:在籽粒含水率为13.5%～19.5%范围内,籽粒含水率、加载方式和荞麦品种对荞麦籽粒力学性能影响显著;随着含水率降低,压缩破碎负载增加,形变量减小,剪切力增加;荞麦籽粒具有明显的各向异性特征,横向加载比立向加载的压缩形变量小、压缩破碎负载大、压缩时间长;剪切力由大到小依次为横切、纵切、立切,剪切时间由短到长依次为纵切、横切、立切。西农9979籽粒抗压抗剪能力最强,其破碎负载、压缩形变量和剪切力也最大;甜荞1211的破碎负载和剪切力次之,压缩形变量最小;甜荞921的破碎负载和剪切力最小,压缩变形量再次之。同时,基于试验结果,对不同加载条件下破碎负载﹑压缩形变量和剪切力与籽粒含水率进行了拟合回归分析。     

燕麦茎秆理化组分分析与动态力学特性研究

燕麦茎秆的机械力学特性是燕麦生长、收获、脱粒和清选工艺与装备设计的基础,也是作为一种高分子资源深加工改性的基础。考察了不同节间的燕麦茎秆理化组分和微观结构特点;试验分析了燕麦茎秆在静态加载条件下的剪切和压缩特性,结果表明含水率显著影响其剪切和压缩力学参数;利用动态力学分析仪,重点研究了不同含水率燕麦茎秆的动态机械力学特性,结果表明燕麦茎秆具有粘弹特性,含水率在15.14%时,应变最小,为0.0052。随着含水率的增加,茎秆弹性降低,粘性增加;试验获得的蠕变-恢复和应力松弛曲线分别引入Burgers模型和五元素广义Maxwell模型进行拟合,决定系数均达到0.99以上。其中,随着含水率的增加,弹性模量和平衡弹性模量呈下降趋势,应力松弛时间增大。燕麦茎秆的组分结构分析与力学特性变化规律研究,可以为燕麦收获、茎秆收集和加工机械的研制提供试验基础。     

基于响应曲面法的干燥参数对苜蓿含水率影响研究

为分析干燥参数与苜蓿含水率的关系,通过三因素五水平响应曲面法,研究了喂入率、热风流量和滚筒转速间的交互作用对苜蓿含水率的影响,并优化出最佳干燥工艺参数.结果表明:热风流量一定,苜蓿含水率随着喂入率和滚筒转速的增大,呈先增大后减小的趋势;滚筒转速一定,随着热风流量的增大,苜蓿含水率逐渐增大;喂入率一定,苜蓿含水率随滚转速的增加先增加后减小.优化出的最佳干燥参数为:喂入率25 kg/min,热风流量58.00%,滚筒转速9 r/min,得到的苜蓿最终含水率为10.93%,可用于指导苜蓿干燥的生产实践.     

大豆脱粒过程籽粒力学特性试验研究

为了更准确地研究机械收获中大豆籽粒与机器脱粒分离部件之间的作用力、揭示大豆籽粒力学性能变化规律,采用万能材料试验机对5个大豆品种进行了压破、剪切和顶破试验。选取含水率作为试验因素,针对不同的受力方向、加载速度、刀片角度、钢针锥度、压入深度等试验方式,获得了不同试验条件下籽粒压破力、极限剪切力及硬度的变化规律,并对其函数关系进行了拟合。结果表明:大豆籽粒压破力与受力方向有很大关系,压破力随加载速度的增加而降低,随含水率的升高呈现先升高后降低的趋势;极限剪切力随刀片角度的增加而增大,随加载速度的增加而降低,随含水率的升高而降低;压入深度在0.2～1mm范围内,硬度与压入深度无明显关系,硬度随钢针锥度的增加而增大,随含水率的升高而降低。研究结果可为改进大豆脱粒和输送装置、确定大豆最佳机械收获时间和其它工艺参数提供理论依据和参考。     

成熟期马铃薯秧的单位直径最大剪切力试验研究

为研究马铃薯秧蔓的剪切力学特性,弥补马铃薯秧蔓力学特性参数不足,以成熟期品种中薯8号为试验材料,通过三元二次回归正交旋转组合试验研究了取样位置、含水率和剪切速度3个因素对马铃薯秧单位直径最大剪切力的单因素影响和双因素影响,并建立了其与马铃薯秧单位直径最大剪切力之间的影响回归模型。结果表明:回归模型与试验结果拟合程度较好,可分别用于预测马铃薯秧单位直径最大剪切力的变化情况。该研究为马铃薯秧机械化切割回收装备的设计和选择最佳的马铃薯收获期提供了数据支持和理论依据。     

玉米籽粒剪切破碎的试验研究

在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.     

高良姜须根剪切力学特性试验研究

当前高良姜挖掘收获和须根切除主要依靠人工作业,为提高生产效率、降低生产成本,必须实现作业机械化。在须根机械化去除工艺的设计和设备的研发过程中,需要掌握高良姜须根的力学特性和物理参数,从而确定最佳工艺和最优工作部件参数。该文以成熟期高良姜须根为试验材料,利用TMS-PRO型质构仪,采用正交试验和统计分析,探索含水率、加载速率对高良姜须根剪切力学特性的影响。试验表明,含水率对高良姜须根剪切强度具有极显著影响,加载速率以及含水率与加载速度的交互作用对高良姜须根剪切强度无显著影响。试验条件下,高良姜须根剪切力范围为120.400～233.733 N,剪切强度范围为12.868～37.962 MPa。当含水率(73.04±3)%时,剪切强度均值为16.978 MPa,此时进行须根剪切去除最适宜。     

基于深梁试样的压实黏土抗拉强度试验研究

将深梁试样引入压实黏土抗拉强度测试中，分析了不同含水率和干密度条件下的抗裂特性演化规律，包括荷载-挠度曲线、抗拉强度和能量参数。结果表明：压实黏土破坏模式与含水率密切相关，不受干密度影响；含水率和干密度对压实黏土试样抗拉强度影响显著，抗拉强度含水率升高先增大后减小，随干密度增大呈线性递增；断裂耗散能随含水率增大呈先增大后减小变化，高含水率时裂纹延展耗能更多。弹性储备能和裂缝延展能随试样干密度增大逐渐增大，弹性储备能增幅更大。     

黄淮海地区大豆茎秆力学特性的多品种对比试验研究

为了更准确地研究大豆收割机脱粒过程中大豆茎秆与大豆籽粒以及脱粒滚筒之间的作用力,利用万能材料试验机对5个品种的大豆茎秆分别做了三点弯曲试验和剪切试验,得到了5个品种的茎秆不同高度处的最大剪切力、最大弯曲力、最大切应力、惯性矩、弹性模量及抗弯刚度等力学参数,掌握了大豆茎秆不同高度承受弯曲力以及剪切力的一般规律。结果表明:随着茎秆高度的增加,除了阜豆15的抗弯刚度是先增大后减小之外,柳豆109、荷豆19、皖豆28、皖豆33的抗弯刚度和最大切应力都呈逐渐减小的趋势,为今后大豆收获机械相关部件的研究提供了理论依据。     

甜菜力学特性的试验研究

甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron-4411型万能材料试验机,对"KWS3148"甜菜不同部位的试样进行压缩试验,分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响,并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限,破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响,且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性模量和最大抗压强度影响极显著,载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加,同位置试样的弹性模量逐渐增大,最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12.17±2.26)MPa,抗压强度为(2.6 7±0.3)MPa。     

桑树、桃树、樱桃树三种果树枝条力学特性对比研究

为了评价现有典型果树枝条粉碎机对桑树、桃树、樱桃树三种果树枝条的适应性,论文围绕三种果树枝条开展力学特性对比研究。主要试验测定了冬剪期三种枝条不同直径的拉伸、剪切和压缩的破坏应力和强度,确定了不同直径、品种对枝条力学特性的影响。试验结果表明,三种枝条单位直径拉伸力、枝条单位直径剪切力与轴向抗压强度均随样本直径增加而增加,在一定含水率和直径条件下,桑树枝条的单位直径拉伸力（164.36N·mm-1）、剪切力（105.74N·mm-1）与轴向抗压强度（6.45MPa）,在三种果树枝条中均最大,桃树其次,樱桃树枝条最小。该研究可为确定切割各类枝条所需的切割力、切割刀片和切割方式等提供理论依据和技术参数,对低能耗、高效率的桑树枝条粉碎机的设计及选择具有重要的指导意义。     

参类种子剪切特性的试验研究

参类种子的剪切特性研究可以为降低参类种子播种时的伤种率和排种器的设计提供理论依据。利用物性分析仪,测试了不同参类种子在不同含水率、放置方向、剪切速度因素条件下对剪切性能的影响。利用正交试验测量各因素对试验的影响大小依次为放置方向、含水率、剪切速度。(1)未催芽的参种的剪切力大于催芽参种的剪切力,不同放置方向剪切力从大到小的顺序依次为平放、竖放、立放。(2)含水率对剪切力的影响:含水率越大剪切力越小。(3)剪切速度越大参种的剪切力越小。