玉米秸稈力學(xué)特性試驗研究.docx

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1、玉米秸稈力學(xué)特性試驗研究為了探討成熟期玉米秸稈的力學(xué)特性,采集濟(jì)豐96、湘彩玉2號、豫玉23號和鄂恩3號玉米秸稈,并制備試驗樣本,分別對其進(jìn)行拉伸、彎曲、剪切和壓縮試驗,研究探討不同品種、不同節(jié)間、不同加載速率等因素對玉米秸稈的力學(xué)特性參數(shù)的影響及變化規(guī)律。試驗結(jié)果如下：(1)對濟(jì)豐96、湘彩玉2號和豫玉23號玉米樣本進(jìn)行拉伸試驗,不同品種的不同節(jié)間所承受的最大拉力、抗拉強(qiáng)度和彈性模量均不同：濟(jì)豐96的最大拉力范圍是157.43-291.86N,湘彩玉2號的最大拉力范圍是165.07-275.29

2、N,豫玉23號的最大拉力范圍是236.43-340.71N；濟(jì)豐96的抗拉強(qiáng)度范圍是40.79-94.99MPa,湘彩玉2號的抗拉強(qiáng)度范圍是73.91～95.59MPa,豫玉23號的抗拉強(qiáng)度范圍是70.65～92.59MPa；濟(jì)豐96的彈性模量范圍是9.57-22.32GPa,湘彩玉2號的彈性模量范圍是12.14～30.33GPa,豫玉23號的彈性模量范圍是8.56～20.46GPa；通過方差分析得知,節(jié)間和品種對玉米秸稈拉伸特性有著顯著或極顯著的影響。(2)通過對鄂恩3號進(jìn)行彎曲試驗,有節(jié)時,第

3、二節(jié)間最大載荷的均值是431.16N,抗彎強(qiáng)度的均值是4.97MPa,彈性模量的均值是20.73MPa；第三節(jié)間最大載荷的均值是369.92N,抗彎強(qiáng)度的均值是4.6MPa,彈性模量的均值是19.13MPa；第四節(jié)間最大載荷的均值是305.93N,抗彎強(qiáng)度的均值是4.27MPa,彈性模量的均值是20.15MPa；第五節(jié)間最大載荷的均值是260.54N,抗彎強(qiáng)度的均值是4.01MPa,彈性模量的均值是20.55MPa；無節(jié)時,第二節(jié)間最大載荷的均值是223.62N,抗彎強(qiáng)度的均值是3.41MPa,彈

4、性模量的均值是16.05MPa；第三節(jié)間最大載荷的均值是147.89N,抗彎強(qiáng)度的均值是3.06MPa,彈性模量的均值是15.74MPa；第四節(jié)間最大載荷的均值是119.41N,抗彎強(qiáng)度的均值是2.70MPa,彈性模量的均值是20.34MPa；第五節(jié)間最大載荷的均值是96.99N,抗彎強(qiáng)度的均值是2.54MPa,彈性模量的均值是24.69MPa。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,在節(jié)間、加載速度和標(biāo)距三個因素中,加載速度對最大載荷、抗彎強(qiáng)度和彈性模量不產(chǎn)生影響,而節(jié)間對最大載荷的影響與有無節(jié)的情況有關(guān),同時,標(biāo)距

5、對以上彎曲特性指標(biāo)的影響最大。(3)通過對鄂恩3號進(jìn)行剪切試驗,有節(jié)時,第二節(jié)間最大剪切力的均值是2059.47N,抗剪強(qiáng)度的均值是6.08MPa,切變模量的均值是2.48GPa；第三節(jié)間最大剪切力的均值是1737.88N,抗剪強(qiáng)度的均值是5.12MPa,切變模量的均值是1.84GPa；第四節(jié)間最大剪切力的均值是1445.18N,抗剪強(qiáng)度的均值是4.90MPa,切變模量的均值是1.71GPa；第五節(jié)間最大剪切力的均值是1295.97N,抗剪強(qiáng)度的均值是3.79MPa,切變模量的均值是1.53GPa

6、；無節(jié)時,第二節(jié)間最大剪切力的均值是1897.44N,抗剪強(qiáng)度的均值是5.36MPa,切變模量的均值是2.89GPa；第三節(jié)間最大剪切力的均值是1389.66N,抗剪強(qiáng)度的均值是4.54MPa,切變模量的均值是2.31GPa；第四節(jié)間最大剪切力的均值是1178.97N,抗剪強(qiáng)度的均值是4.31MPa,切變模量的均值是2.20GPa；第五節(jié)間最大剪切力的均值是847.43N,抗剪強(qiáng)度的均值是3.02MPa,切變模量的均值是1.89GPa。通過試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,剪切特性指標(biāo)隨節(jié)間和有無節(jié)有所不同,節(jié)間

7、和加載速度兩個因素對玉米秸稈剪切試驗的影響非常大,對最大剪切力、抗剪強(qiáng)度和切變模量有著顯著或極顯著的影響。(4)玉米秸稈的軸向壓縮和徑向壓縮過程不完全相同。軸向壓縮時,剛開始載荷隨著位移的增大而增大,然后會減小并出現(xiàn)一定明顯的波折,壓實后,載荷隨著位移急速增大。徑向壓縮時,載荷一直隨著位移的增大而增大,只是剛開始增長較慢,后期增長較快,過程中,載荷幾乎沒有大的波折。無論軸向壓縮還是徑向壓縮,由于含水率較大,壓縮時試樣會有液體流出。在所設(shè)定的試驗條件下,通過試驗、數(shù)據(jù)處理和方差分析,可以看出,不同試

8、驗條件(含水率、有無節(jié)、加載速度、節(jié)間)下,各因素對壓縮特性指標(biāo)的影響顯著性不盡相同,但可以肯定,這些因素是玉米秸稈壓縮特性的重要影響因素。