玉米秸秆力学特性试验研究

1、玉米秸秆力学特性试验研究为了探讨成熟期玉米秸秆的力学特性, 采集济丰 96、湘彩玉 2 号、豫玉 23号和鄂恩 3 号玉米秸秆 , 并制备试验样本 , 分别对其进行拉伸、 弯曲、剪切和压缩试验 , 研究探讨不同品种、不同节间、不同加载速率等因素对玉米秸秆的力学特性参数的影响及变化规律。 试验结果如下： (1) 对济丰 96、湘彩玉 2 号和豫玉 23号玉米样本进行拉伸试验, 不同品种的不同节间所承受的最大拉力、抗拉强度和弹性模量均不同：济丰96 的最大拉力范围是157.43-291.86N, 湘彩玉 2 号的最大拉力范围是 165.07-275.29N, 豫玉 23 号的最大拉力范围是236.

2、43-340.71N ；济丰 96 的抗拉强度范围是40.79-94.99MPa, 湘彩玉 2 号的抗拉强度范围是73.91 95.59MPa,豫玉 23 号的抗拉强度范围是70.65 92.59MPa；济丰 96 的弹性模量范围是 9.57-22.32GPa, 湘彩玉 2 号的弹性模量范围是12.14 30.33GPa,豫玉 23 号的弹性模量范围是8.56 20.46GPa；通过方差分析得知 , 节间和品种对玉米秸秆拉伸特性有着显著或极显著的影响。(2) 通过对鄂恩 3 号进行弯曲试验 , 有节时 , 第二节间最大载荷的均值是431.16N, 抗弯强度的均值是4.97MPa,弹性模量的均值

3、是20.73MPa；第三节间最大载荷的均值是369.92N, 抗弯强度的均值是4.6MPa,弹性模量的均值是19.13MPa；第四节间最大载荷的均值是305.93N, 抗弯强度的均值是4.27MPa,弹性模量的均值是20.15MPa；第五节间最大载荷的均值是260.54N, 抗弯强度的均值是 4.01MPa,弹性模量的均值是20.55MPa；无节时 , 第二节间最大载荷的均值是223.62N, 抗弯强度的均值是3.41MPa,弹性模量的均值是16.05MPa；第三节间最大载荷的均值是147.89N, 抗弯强度的均值是3.06MPa,弹性模量的均值是15.74MPa；第四节间最大载荷的均值是11

4、9.41N, 抗弯强度的均值是2.70MPa,弹性模量的均值是20.34MPa；第五节间最大载荷的均值是96.99N, 抗弯强度的均值是 2.54MPa,弹性模量的均值是 24.69MPa。通过数据统计分析 , 在节间、加载速度和标距三个因素中 , 加载速度对最大载荷、 抗弯强度和弹性模量不产生影响 , 而节间对最大载荷的影响与有无节的情况有关 , 同时 , 标距对以上弯曲特性指标的影响最大。(3) 通过对鄂恩 3 号进行剪切试验 , 有节时 , 第二节间最大剪切力的均值是2059.47N, 抗剪强度的均值是6.08MPa,切变模量的均值是2.48GPa；第三节间最大剪切力的均值是1737.8

5、8N, 抗剪强度的均值是5.12MPa,切变模量的均值是1.84GPa；第四节间最大剪切力的均值是1445.18N, 抗剪强度的均值是4.90MPa,切变模量的均值是1.71GPa；第五节间最大剪切力的均值是1295.97N, 抗剪强度的均值是 3.79MPa,切变模量的均值是1.53GPa；无节时 , 第二节间最大剪切力的均值是 1897.44N, 抗剪强度的均值是5.36MPa,切变模量的均值是2.89GPa；第三节间最大剪切力的均值是1389.66N, 抗剪强度的均值是4.54MPa,切变模量的均值是 2.31GPa；第四节间最大剪切力的均值是1178.97N, 抗剪强度的均值是4.31

6、MPa,切变模量的均值是2.20GPa；第五节间最大剪切力的均值是847.43N,抗剪强度的均值是3.02MPa,切变模量的均值是1.89GPa。通过试验数据统计分析 ,剪切特性指标随节间和有无节有所不同, 节间和加载速度两个因素对玉米秸秆剪切试验的影响非常大 , 对最大剪切力、抗剪强度和切变模量有着显著或极显著的影响。(4) 玉米秸秆的轴向压缩和径向压缩过程不完全相同。 轴向压缩时 , 刚开始载荷随着位移的增大而增大 , 然后会减小并出现一定明显的波折 , 压实后 , 载荷随着位移急速增大。径向压缩时 , 载荷一直随着位移的增大而增大, 只是刚开始增长较慢 , 后期增长较快 , 过程中 , 载荷几乎没有大的波折。无论轴向压缩还是径向压缩, 由于含水率较大 , 压缩时试样会有液体流出。在所设定的试验条件下 , 通过试验、数据