棉花秸秆力学特性试验研究

【摘要】生物质秸秆预处理是其饲料化、燃料化、肥料化等综合利用的前提与关键,棉花秸秆作为重要的农作物秸秆之一,研究棉花秸秆的力学特性对其有效利用和加工机械的研制具有重要的理论价值和指导意义。本研究考虑棉花秸秆的多样性,分别采集不同产区、不同品种的棉花秸秆为试验材料,利用万能材料试验机和自制夹具对棉花茎秆进行了剪切、弯曲特性试验研究,得到了不同试验条件下棉花茎秆的剪切、弯曲力学特性参数,研究了不同试验因素对棉花茎秆的剪切、弯曲力学特性参数的影响；以棉花秸秆粉末为试验材料,得到了不同试验条件下棉花秸秆粉末压缩应力松弛特性参数,探讨了不同试验因素对压缩应力松弛特性参数的影响,建立了棉花秸秆粉末压缩应力松弛本构方程,并分析了棉花秸秆粉末压缩应力松弛特性参数与木质纤维素含量之间的关联性。研究的主要内容与结论如下：(1)以“鄂棉23号”、“湘杂棉8号”等棉花茎秆为试验研究对象,利用万能材料试验机对棉花茎秆进行单侧剪切试验,分析了加载速度、取样部位、含水率、剪切刀具角度以及剪切部位等因素对棉花茎秆剪切强度τ和剪切功W的影响。研究结果表明：加载速度对棉花茎秆的剪切强度T有显著性影响(P<O.05),对剪切功w无显著性影响(P>0.05)；取样部位对剪切功W有显著性影响(P<0.05),对剪切强度无显著性影响(P>0.05),含水率对棉花茎秆的剪切强度T和剪切功w均具有显著性影响(P<0.05),刀具角度对棉花茎秆剪切强度τ和剪切功w均无显著性影响(P>0.05),且刀具角度为15°的剪切功W明显小于刀具角度为30。的剪切功W。(2)以“鄂棉23″、“湘杂棉8号”等棉花茎秆为试验研究对象,利用万能材料试验机对棉花茎秆进行三点弯曲试验,分析了加载速度、含水率、取样部位以及标距等因素对棉花茎秆抗弯强度σw和弯曲弹性模量E的影响。研究结果表明：加载速度对弯曲弹性模量E和抗弯强度σw均无显著性影响(P>0.05)；含水率对棉花茎秆弯曲弹性模量E有显著性影响(P<0.05),对抗弯强度σw无显著性影响(P>0.05)；取样部位对抗弯强度σw和弯曲弹性模量E均无显著性影响(P>0.05)；标距对棉花茎秆抗弯强度σw和弯曲弹性模量E均有显著性影响(P<0.05)。(3)以棉花秸秆粉末为试验研究对象,利用万能材料试验机进行压缩应力松弛特性试验,获得棉花秸秆粉末应力松弛曲线,利用Matlab软件分别对三元件广义Maxwell模型、五元件广义Maxwell模型和Peleg模型参数与试验测试数据进行拟合分析,结果表明：五元件Maxwell模型能精确完整地表征棉花秸秆粉末应力松弛特性,其拟合决定系数R2的均值达到0.999,本构方程中平衡弹性模量E。均值为4.477MPa,第1应力松弛时间T1均值为4.30s,第2应力松弛时间T2均值为48.48s。运用灰色关联理论,分析了棉花秸秆粉末的木质纤维素含量与应力松弛特性参数的关联性。结果表明,棉花秸秆中半纤维素、纤维素、木质素、中性洗涤纤维以及酸性洗涤纤维对压缩应力松弛时间第一应力松弛时间T1和第二应力松弛时间T2均具有明显的影响,其中,纤维素影响程度最大,对T1和T2的关联度分别为0.85和0.91；半纤维影响程度最小,对T1和T2的关联度分别为0.75和0.80；纤维素、半纤维素、木质素、中性洗涤纤维以及酸性洗涤纤维与平衡弹性模量Ee之间的关联度均在0.70左右,而且数值上相差不大,说明纤维素、半纤维素、木质素、中性洗涤纤维以及酸性洗涤纤维对平衡弹性模量E。影响程度相近。(4)以平衡弹性模量Ee和应力松弛时间比率之和αm为试验指标,利用万能材料试验机对棉花秸秆粉末进行压缩应力松弛试验,探讨了初始密度、变形量、含水率等因素对平衡弹性模量E。和应力松弛时间比率之和αm的影响。结果表明：在一定条件下,变形量、初始密度以及含水率都对应力松弛过程中松弛时间比率之和αm与平衡弹性模量Ee具有极显著性影响(P<0.01)。
【作者】朱凯；
【导师】牛智有；
【作者基本信息】华中农业大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】棉花秸秆；剪切；弯曲；应力松弛；木质纤维素；

【参考文献】
[1]李玥.南漳民居气候适应性研究[D].华中科技大学,建筑技术科学,2013,硕士.
[2]刘西霞.邮政综合网QOS和INTSERV/RSVP模型的实现与研究[D].西安电子科技大学,电子与信息工程,2003,硕士.
[3]董哲.基于4-氨基香豆素的吡啶并香豆素类衍生物合成方法研究[D].渤海大学,有机化学,2014,硕士.
[4]王树卿.LLC-Tray与倒盆顶帽罩单罩液体提升量的研究[D].河北工业大学,化学工艺,2004,硕士.
[5]周则顺,水俊峰,夏红霞,范斌.基于Web日志挖掘的智能站点体系[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2003,06:72-75.
[6]高恂.模糊理论对大学听力与阅读教学的启示[D].安徽大学,英语语言文学,2014,硕士.
[7]代贤忠,沈沉.基于端口供给能量分解的电力系统振荡类型区分方法[J].电力系统自动化,2014,23:40-45.
[8]何隆祥.城市限定条件高陡复杂结构边坡稳定性评价与绿色支护设计[D].吉林大学,地质工程,2014,硕士.
[9]王露.基于OpenFlight模型的红外仿真技术研究[D].燕山大学,系统工程,2014,硕士.
[10]王富斌.犯罪现场重建问题研究[D].甘肃政法学院,诉讼法学,2011,硕士.
[11]李婷.陕西省地勘行业薪酬管理研究[D].长安大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[12]高博.基于半张量积的几类密码算法的研究[D].北京交通大学,信息安全,2014,博士.
[13]张瑞琴.基于农村客运公交化对乡镇客运站建设规模研究[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[14]王丹.STIM1/Orai1信号对肺动脉平滑肌细胞增殖的影响[D].福建医科大学,生理学,2014,硕士.
[15]邓菊华.HK地勘集团实施矿产资源“走出去”战略研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[16]李朋会.实行过限问题研究[D].河北经贸大学,刑法学,2014,硕士.
[17]胡曾胜.9·11事件后美国的中东政策浅析[D].中共中央党校,国际政治,2004,硕士.
[18]郁葱葱.历史的变迁与生命的沉浮[D].沈阳师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[19]于晗.融媒时代电视媒体的差异化竞争策略[J].当代传播,2015,02:53-55.
[20]赵东妮.网络虚拟财产的民法保护[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[21]徐云.基于RIA技术的自助式学习平台的设计与开发[D].浙江工业大学,计算机技术,2012,硕士.
[22]王朝云.西方企业成长理论的一致性和互补性[D].安徽大学,政治经济学,2004,硕士.
[23]周译玄.太赫兹波段石墨烯可调电导特性与应用研究[D].西北大学,2014.
[24]刘学伟.DeviceNet-CANopen集成化从节点通信模块开发设计[D].天津理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[25]田辉.企业组织变革与技术创新效率提升关系研究[D].兰州理工大学,企业管理,2012,硕士.
[26]李黎.活血化瘀利水方对大鼠急性软组织损伤模型IL-1β、PGE-2影响的实验研究[D].湖南中医药大学,中医骨伤科学,2014,硕士.
[27]周明敏.中国元素在自主品牌汽车广告中的设计运用[D].湖北工业大学,设计艺术学（专业学位）,2013,硕士.
[28]夏凯.森林小班数据的时空建模、更新及表达研究[D].浙江大学,地图学与地理信息系统,2014,博士.
[29]刘丽.负面在线评论对消费者购买意愿的影响研究[D].重庆工商大学,企业管理,2014,硕士.
[30]蒋波.基于PLC的移动式垃圾压缩设备液压及控制系统设计[D].扬州大学,机械工程,2012,硕士.
[31]倪瑛.OFDM系统中的同步新算法研究[D].南京航空航天大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[32]安立超.基于流程再造的A医院门诊流程优化研究[D].燕山大学,工业工程,2013,硕士.
[33]杨薇.不同比例珊瑚骨和自体碎骨早期干预拔牙窝的临床研究[D].南昌大学,口腔临床医学,2014,硕士.
[34]郭锦涛.机器人多自由度关节的实现[D].浙江工业大学,2004.
[35]潘静.中国影子银行体系监管的路径选择与制度构建[D].西南财经大学,人口学,2014,博士.
[36]马勇骉.排气污染的前处理——含氧燃料的开发利用[D].广西大学,农业机械化工程,2004,硕士.
[37]李冉.当前我国慈善事业发展的困境及对策研究[D].苏州大学,行政管理,2012,硕士.
[38]魏朋莎.马克思主义视域下我国“80后”婚姻家庭问题研究[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[39]牛腾州.对赌协议法律问题研究[D].华中师范大学,法律,2014,硕士.
[40]李宇.对外汉语电视教学对比研究[D].吉林大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[41]雷炜.基于FSM模型检验的安全测试技术研究[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[42]贾文梅.语境对中国英语形成的影响[D].宁夏大学,英语语言文学,2014,硕士.
[43]刘立尧.浅议涂鸦艺术视觉语言及其在当代中国架上绘画的应用[D].首都师范大学,美术学,2013,硕士.
[44]李眉颖.战略文化视角下的东南亚国家安全战略选择[D].国防科学技术大学,国际关系,2012,硕士.
[45]金长川.袖珍计算器用于钢坯在线测宽仪[J].冶金自动化,1982,02:15-19.
[46]郑丽媛.中级蒙古国留学生汉语成语学习的教学建议[D].内蒙古师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2012,硕士.
[47]朱双莹.中美语文教材选文系统比较研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[48]沈佩兰.浮动抵押制度研究[D].外交学院,国际法,2004,硕士.
[49]王命洪.网络教育中的学生学习评价[D].西南师范大学,2002.
[50]来晓靓.油液混合动力挖掘机压差补偿能量回收及动力控制研究[D].浙江大学,2013.