小麦生长期力学性能的试验研究

本文选择具有代表性的小麦品种,采用量程分别为100N、500N的电子万能试验机,研究了小麦成熟期茎秆的抗拉、抗压,抗剪以及根的某些力学特性,探索农作物生长与力学性能之间的内在联系,找到适合我国种植的农作物,为农业生产和可持续农业提供可借之鉴。 1.试验研究了小麦茎秆的抗拉性能。结果表明:水分含量为51.3%时,小麦茎秆的弹性模量为1278Mpa,在自然干燥状态下小麦茎秆的弹性模量为3577.5Mpa,前者的强度极限为64.64 Mpa,范围30.9～134.7 Mpa。后者的强度极限是77.95Mpa,范围在29.8～119Mpa。应力-应变曲线负荷胡克定律σ= Eε呈线性关系,随着应力的增大应变也在逐渐增大,负荷-位移曲线变化规律也呈线性关系。 2.试验研究了小麦茎秆的抗弯性能。结果表明:水分含量为51.3%时挠度在13～15.5mm之间,平均值为13.76mm;弯曲弹性模量在0.93～1.21Mpa,平均值为1.04Mpa;强度极限在2.23～6.97 Mpa,平均值为4.4Mpa;。在自然干燥状态下,挠度在12～15mm之间,平均值为12.98mm;弯曲弹性模量在0.98～1.6 Mpa之间,平均值为1.3 Mpa;极限强度在1.97～4.56 Mpa,平均值为3.2 Mpa。前者的挠度比后者要大,变化范围基本相近,前者的平均挠度要比后者大0.78mm;前者的弹性模量比后者小0.3Mpa左右;前者强度极限比后者偏高,平均值高0.8Mpa。 3.试验研究了小麦茎秆的抗剪性能。结果表明:水分含量相同品种不同的两种小麦剪切的变化规律相似,各个参数的变化基本稳定,最大剪切力为42N左右,剪切模量约为3.5Mpa,强度极限为0.55Mpa,屈服极限为0.65Mpa。 4.试验研究了小麦根系的力学性能。结果表明:小麦根系的应力—应变不是简单的线性关系,其图像类似于二次函数图像的,是抛物线的一部分,所以小麦根系材料为塑弹性,不合符胡克定律。随着应力的增加,应变也在逐渐增大,应变的变化率在逐渐的减小。应力的大小在0～4.4Mpa,应变的大小在0.2～0.22mm,根系所能承受的最大力(断裂时所需的力)大概在1.4～1.5N。