文亞軍

（克山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 克山 161604）

玉米秸稈皮拉伸和剪切特性試驗(yàn)研究

文亞軍

（克山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江 克山 161604）

本文對(duì)玉米秸稈皮的拉伸和剪切特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果顯示，在抗拉強(qiáng)度上，當(dāng)玉米秸稈皮含水30%時(shí)，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，在分析抗拉強(qiáng)度時(shí)，取樣的高度對(duì)玉米秸稈的拉伸強(qiáng)度是有很大影響的，在剪切環(huán)節(jié)，剪切的速度和玉米秸稈的含水量對(duì)玉米秸稈皮的剪切強(qiáng)度也存在很大影響，此時(shí)取樣的高度對(duì)玉米秸稈皮的剪切強(qiáng)度影響并不明顯。該研究結(jié)果為設(shè)計(jì)玉米秸皮穰葉分離機(jī)械提供科學(xué)依據(jù)。

玉米秸稈皮；拉伸；剪切特性

1　玉米秸稈皮

玉米秸稈皮是世界上非常重要的物質(zhì)資源，在資源逐漸緊張的今天，秸稈資源依然成為人們獲取能量的一個(gè)重要來(lái)源?，F(xiàn)階段，我國(guó)每年的秸稈產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到6億噸，秸稈的產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)木材產(chǎn)量的一半，我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展較快，農(nóng)作物秸稈資源比其他國(guó)家豐富。在秸稈資源中，玉米秸稈的產(chǎn)量達(dá)到總秸稈產(chǎn)量的1/3，農(nóng)作物秸稈之所以受歡迎，主要是因?yàn)檗r(nóng)作物秸稈有兩點(diǎn)好處。首先，農(nóng)作物秸稈可以作為燃料，做生產(chǎn)能源；其次，秸稈還可以用來(lái)造紙，由于玉米秸稈皮中的木質(zhì)素能達(dá)到60%，因此，也可以將其生產(chǎn)為人造板材，如果可以有效的運(yùn)用玉米秸稈，就可有效的節(jié)省大量的森林資源，減少人類(lèi)對(duì)森林的砍伐，進(jìn)一步保護(hù)人類(lèi)的居住環(huán)境，為了高效獲取玉米秸稈外皮，先研究一下玉米秸稈皮的拉伸和剪切等力學(xué)方面的特性，目前，已經(jīng)有很多國(guó)家對(duì)玉米秸稈的秸稈力學(xué)特性進(jìn)行了研究，但是，我國(guó)對(duì)玉米秸稈的力學(xué)特征研究相對(duì)比較分散，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的試驗(yàn)。

2　材料和方法

2.1試驗(yàn)材料

本文所試驗(yàn)的玉米秸稈是東農(nóng)253品種，在去掉折斷的有病蟲(chóng)害的秸稈之后，統(tǒng)一選擇了莖稈長(zhǎng)度在2 000 mm以上的秸稈，將其作為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)材料的木質(zhì)含量見(jiàn)表1。

表1　玉米秸稈成分　%Tab.1 Components of corn stalk

在對(duì)其試驗(yàn)之前，先對(duì)在自然條件下放置的玉米秸稈皮的含水量范圍進(jìn)行隨機(jī)抽樣測(cè)定，要求測(cè)定的含水量范圍要在8%～58%，測(cè)量拉伸特性的玉米秸稈皮樣品長(zhǎng)度要在150 mm左右。

圖1　拉伸樣品的形狀與尺寸Fig.1 Shape and size of the sample

2.2試驗(yàn)因素及相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

目前，我國(guó)對(duì)農(nóng)作物秸稈力學(xué)特性研究的范圍很廣泛，很多學(xué)者都在研究秸稈的拉伸特性以及剪切特性，對(duì)彎曲特性的研究也比較多，而在研究彎曲特性時(shí)，主要研究方向是在農(nóng)作物的抗倒伏上。本文主要是以玉米秸稈皮的拉伸和剪切特性為主要的研究目標(biāo)，以抗拉伸強(qiáng)度和剪切的強(qiáng)度作為拉伸和剪切試驗(yàn)的一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，需要確定玉米秸稈皮的含水量以及取樣的高度，這些試驗(yàn)因素缺一不可。

3　試驗(yàn)結(jié)果

表2　試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果Tab.2 Test results

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，玉米秸稈的失擬性并不是特別明顯，而回歸模型卻非常明顯，也就是說(shuō)，玉米秸稈皮的二次回歸模型才是最合適的。由于秸稈皮取樣高度的一次項(xiàng)系數(shù)的絕對(duì)值要大于含水率的一次項(xiàng)系數(shù)，基于此種情況，在取樣高度和含水量這兩個(gè)影響因素中，秸稈皮的取樣高度對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響是比較明顯的。

4　結(jié)論

從整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，玉米秸稈的含水率在進(jìn)行二次項(xiàng)的時(shí)候?qū)τ衩捉斩捚さ目估鞆?qiáng)度影響最明顯，此時(shí)，取樣的高度對(duì)玉米秸稈皮的抗拉強(qiáng)度也是有很大影響的。隨著玉米秸稈取樣高度的不斷變化，玉米秸稈皮的抗拉強(qiáng)度在整體上也會(huì)呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。從玉米秸稈皮含水率以及取樣高度的影響上可以發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈皮的含水率在30%的時(shí)候，玉米秸稈皮的抗拉強(qiáng)度是最大的，在一定程度上，有利于提高玉米秸稈皮穰分離之后秸稈皮的完整性。從剪切試驗(yàn)結(jié)果看，取樣的高度對(duì)玉米秸稈皮的剪切強(qiáng)度影響并不是特別的明顯，比較明顯的是玉米秸稈的含水率和剪切的速度。當(dāng)玉米秸稈的含水率變高的時(shí)候，玉米秸稈的剪切強(qiáng)度會(huì)隨著剪切速度的提升而有所提高。

［1]韓魯佳，閆巧娟，劉向陽(yáng)，等.中國(guó)農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18（3）：87-91.

［2］王琪，史宇亮，李濟(jì)寧，等.玉米秸稈板加工工藝優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，38（8）：199-201.

［3］陳洪雷.玉米秸稈廢棄物在制漿造紙領(lǐng)域中的應(yīng)用［D］.濟(jì)南：山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.

［4]劉慶庭，區(qū)穎剛，卿上樂(lè)，等.農(nóng)作物莖稈的力學(xué)特性研究進(jìn)展［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，38（7）：172-176.

［5]廖娜，韓魯佳，黃光群，等.基于ANSYS的玉米秸稈軸向壓縮過(guò)程數(shù)值模擬研究［C］//北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì).2009.

Experimental Study on Tensile and Shear Properties of Corn Straw Skin

WENYa-jun
（Keshan County Agricultural Technique Extension Center，Keshan 161604，China）

This paper experimental analysis the corn stalk skin tensile and shear properties，ecbatic，on the tensile strength，when the corn stalk rind water 30%，the tensile strength reached maximum，in the analysis of tensile mild，sampling height of corn strawand the tensile strength is has a great influence，in shear links，shear rate and corn straw moisture content of corn stalk skin shear strength also has great influence.At this time samplingheight ofcorn stalk skin shear strength effect is not obvious.The results ofthis studyprovide a scientific basis for the design ofcorn stalk pith leafseparation machinery.

Corn strawskin；Tensile；Shear properties

S226

B

1674-8646（2015）07-0028-02