黄瓜藤秸秆力学特性与显微结构研究.pdf

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1、2O14年4月农机化研究第4期黄瓜藤秸秆力学特性与显微结构研究张西良h，孙晓佳h，徐云峰，李萍萍，郭茜h，张世庆h(1．江苏大学a．机械工程学院；b．农业工程研究院现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室／江苏省重点实验室，江苏镇江212013；2．南京林业大学森林资源与环境学院，南京210037)摘要：为了找到园艺秸秆高效切割粉碎处理的内素，研究了黄瓜藤秸秆的力学特性与纤维结构。通过对比黄瓜藤秸秆根部、中部和头部拉伸应力一应变曲线发现，秸秆中部呈现塑性材料特性，头部和根部表现出脆性材料特点。黄瓜藤秸秆根部平均弹性模量是280．58MPa，

2、远大于中部和头部的平均弹性模量198．81MPa和137．22MPa。通过对黄瓜藤秸秆的显微结构的进一步研究发现，黄瓜藤秸秆均是由表皮、机械组织、维管束和薄壁组织组成的，是一种多孔、筛状、不均匀的复合材料。这些都为研制切割机械、选择切割参数提供了设计依据。关键词：黄瓜藤秸秆；力学特性；弹性模量；抗拉强度；微观结构中图分类号：$63；Q947．6文献标识码：A文章编号：1003—188X(2014)04-0156—04度4191—7126MPa，杨氏模量4176—6158GPa，刚性0引言模量267～547MPa，秸秆成熟度、含水率等对以上参2

3、010年我国生产秸秆达7．26亿t，占全世界秸秆数都有影响¨；Md．MajiburRahmanKhan等(2010)总量的30％以上，而秸秆综合利用率仅达30％左右。通过对Alyssa和Petera两个大麻品种压缩性能进行比利用率低的主要原因是处理粗放、利用值不高、经济较，得出了两个品种之间不同的抗压性能。但是，上得不偿失。对于藤茎蔓类高秆园艺秸秆，还田破碎针对藤蔓类园艺秸秆并将力学特性和显微结构联系和腐熟处理困难，作业机械在设施园艺上难以展开，在一起的研究成果还不多见。因此，有必要研究园艺秸秆理化特性和切割力学特性。因此提出园艺秸秆就近造肥

4、或者基质化处理利用方本文以黄瓜藤秸秆为研究对象，针对黄瓜藤头法。其解决的关键问题也是秸秆综合利用方法面临部、中部和根部3个不同部位，进行拉伸试验，结合复的共性问题一如何实现低成本、高效秸秆切割粉碎处合材料力学进行分析，揭示了黄瓜藤秸秆显微结构和理，首要问题是掌握园艺秸秆力学特性。力学特性之间的内在联系，为开发和改进秸秆切割机早在1965年，张惠文利用显微镜对秸秆准静态械提供理论支持。切割观察发现：切割速度越大，在切割点物料传递变形的时间越少，所需要的能量和力就越小j。近年1材料和试验方法来，我国学者对农作物秸秆力学特性做了大量研究，1．1力学

5、性能试验其中一部分学者侧重于秸秆的拉伸、压缩、弯曲、剪切1．1．1试验材料与试样制备等力学性能影响因素的研究；也有一部分学者通试验材料来源于江苏大学温室大棚的成熟期黄过比较微观结构来分析力学性能，但其主要研究对象瓜藤，采样日期是2011年11月，收获后7天进行试是水稻、小麦等粮食作物秸秆。国外学者对农作验，用干燥法测得根部、中部和头部的平均含水率分物秸秆力学特性也做了大量研究¨卜Bj。其中，较为别为22％，25％和40％。对温室大棚中收获期的黄典型的如下：德国学者ODogherty等(1995)试验研瓜藤秸秆进行随机采样，选取无机械损伤、生长

6、良好、究得出：小麦秸秆拉伸强度2112～3112MPa，剪切强无病虫害的植株。利用解剖刀分别截取黄瓜藤主茎杆中离根部端点120mm、距顶端端点120mm作为根收稿日期：2o13—04—08基金项目：国家自然科学基金项目(51175230)；江苏大学高级专业人部和头部的试样，将剩余部分作为中部，同样按才科研启动基金项目(08JDG048)；江苏省普通高校研究120mm为一段截取为试样，其中试样两端各有10ram生科研创新计划项目(CXLX12．0625)用于夹持。对每个试样进行编号，用游标卡尺测量并作者简介：张西良(1964一)，男，江苏丹阳人

7、，教授，博士生导师，博士，记录其横截面的长和宽。(E—mail)190337373@qq．eom。通讯作者：孙晓佳(1988一)，男，江苏常州人，硕士研究生，(E—mail)1．1．2试验方法与设备sunxiaojia一1221@163．eom。试验使用长春科新试验仪器有限公司生产的2014年4月农机化研究第4期毛毽WDW30005型微机控制试验机，其最大试验力为1．2．2试验方法与设备765432lO500N，测量准确度为±0．5％N，位移分辨率为将制备好的黄瓜藤薄片试样置于带有成像设备0．001mm。为防止秸秆从夹具里滑脱，该试验使用内的

8、电子扫描显微镜下，通过计算机观察黄瓜藤的组织表面粘有橡胶垫的卡头，将试样两端装夹于试验机上结构，并拍摄、保存照片。运用统计学原理，研究比较下夹具之间，适度夹紧。用游