小麥莖稈抗倒伏的力學(xué)原理探討.pdf

1、倒伏是影響小麥高產(chǎn)的重要因素之一，高產(chǎn)與倒伏的矛盾是目前小麥高產(chǎn)育種中的突出問題，而且倒伏還大大影響了小麥籽粒品質(zhì)。對小麥抗倒伏性能進(jìn)行研究，將為小麥的遺傳、育種等方面研究提供有價值的參考依據(jù)。同時，經(jīng)過多年的自然選擇，小麥莖桿是一種天然的復(fù)合材料，深入分析小麥莖桿的力學(xué)特點也為工程中新型復(fù)合材料的設(shè)計提供參考。 本文以京冬8號小麥莖稈為研究對象，通過試驗，數(shù)值計算和理論分析的方法對小麥莖桿的抗倒伏力學(xué)原理進(jìn)行了研究探討，本文主

2、要研究工作如下： 1、在小麥易發(fā)生倒伏的乳熟期和臘熟期，測量了莖稈地上第2～5莖節(jié)的幾何尺寸，彈性模量，抗彎剛度和挫折彎矩值。力學(xué)參數(shù)的測量均在微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)上完成。通過拉伸試驗獲得了莖稈節(jié)間和葉鞘的彈性模量值。設(shè)計了適合小麥莖稈四點彎曲的加載裝置，通過四點彎曲試驗，研究了不同節(jié)位的莖稈在不同生長期抗彎性能的變化。 2、四點彎曲試驗中對各個樣本的失效模式進(jìn)行觀察，總結(jié)了小麥莖稈在彎曲載荷作用下主要的失效模式：一是

3、彎曲過程中莖稈截面橢圓化引起的屈曲(Brazier)畝曲)，二是莖稈在彎曲過程中沿縱向開裂。剛度較弱的上部莖稈和臘熟期的莖稈更易發(fā)生Brazier屈曲。 使用數(shù)值方法對莖稈的失效模式進(jìn)行研究，考慮莖稈的細(xì)觀結(jié)構(gòu)和橫觀各向同性的力學(xué)性質(zhì)，建立了雙層復(fù)合材料的小麥莖稈有限元模型。模型內(nèi)、外層材料均為橫觀各向同性材料，外層材料的強(qiáng)度較內(nèi)層材料高，用以模擬組織緊密的表皮和機(jī)械組織，內(nèi)層材料用以模擬薄壁組織和維管束。該模型的計算結(jié)果與試驗

4、吻合較好。 3、將工程中的薄壁圓管純彎曲時的Brazier屈曲理論引入到小麥莖稈抗倒伏性能研究中，在已有理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)得出小麥莖稈的雙層模型的Brazier屈曲曲率一彎矩關(guān)系式；討論了內(nèi)外層半徑、壁厚、彈性模量、泊松比等參數(shù)變化對模型抗彎性能的影響。 4、設(shè)計了傾倒力測量裝置，對兩種含水量的小麥莖稈整株的傾倒力進(jìn)行了測量。使用回歸分析的方法，研究了莖稈的外徑，壁厚和莖長與傾倒力之間的相關(guān)性。將莖稈視作變截面梁，獲得了莖