發(fā)布時(shí)間：2020-06-23 09:03

【摘要】：苧麻初加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)成敗與否直接關(guān)系到苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景,而機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)苧麻莖稈機(jī)械剝離和機(jī)械化收割環(huán)節(jié)。獲取苧麻纖維的傳統(tǒng)方法是人工收割、手工剝制,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低下。為了獲取優(yōu)質(zhì)的精干麻,提高苧麻的生產(chǎn)效率,機(jī)械收割與機(jī)械剝制是最有效的辦法。目前,研究人員在設(shè)計(jì)苧麻莖稈的收割、剝制設(shè)備過(guò)程中,主要考慮的是由機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)剝離與收割功能,忽視了在外界載荷作用下苧麻莖稈的力學(xué)性能研究。在實(shí)際的苧麻莖稈機(jī)械收割剝制過(guò)程中存在苧麻莖稈麻骨難以去除凈及莖稈莖葉脫離不干凈的問(wèn)題,一定程度上影響到精干麻生產(chǎn)加工的質(zhì)量和效率。因此,展開苧麻莖稈及莖葉的分離力學(xué)性能研究,為現(xiàn)有的苧麻莖稈機(jī)械收割、剝制及擠膠設(shè)備提供有效的技術(shù)參數(shù)和優(yōu)化升級(jí)具有重要理論指導(dǎo)意義。為了研究沖擊載荷作用下由木質(zhì)部與韌皮部構(gòu)成的苧麻莖稈的斷裂分離能以及苧麻莖稈和麻葉之間的連接力與沖擊斷裂分離能,并揭示沖擊斷裂能量及連接力的分布規(guī)律,以收獲期二麻為試驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一,參照GB/T 1843-2008試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),采用TF-2056B懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同部位和不同含水率條件下的苧麻莖稈進(jìn)行了沖擊斷裂能量試驗(yàn);實(shí)驗(yàn)二,參照GB/T1040-2006及GB/T 1843-2008試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),采用HD-B604-S電腦伺服式拉力試驗(yàn)機(jī)與TF-2056B懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī),對(duì)分布于不同部位的連接苧麻麻葉與莖稈的葉柄分別進(jìn)行了靜態(tài)拉力測(cè)試試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)沖擊斷裂試驗(yàn)。試驗(yàn)一數(shù)據(jù)表明:在苧麻莖稈下端部、中部及稍部三個(gè)區(qū)段中,沖擊斷裂韌性最大的是下端部,在實(shí)驗(yàn)制備苧麻整稈試樣中,其最大沖擊斷裂能量的平均值為0.5067 J;含水率為84.04%時(shí),苧麻莖稈沖擊分離效果最好,連接木質(zhì)部與韌皮部的“形成層”沖擊斷裂分離能量值由苧麻莖稈三個(gè)區(qū)段從上至下依次為0.1662、0.2165、0.3072 J。試驗(yàn)二數(shù)據(jù)表明:中部莖葉連接力平均值最大,頂部次之,下部最小,莖葉連接力最大平均值為14.492 N;中部莖葉沖擊斷裂能平均值最大,頂部次之,下部最小,莖葉沖擊斷裂能最大平均值為0.042 J;中部與頂部的莖葉隨葉柄直徑增大,其連接力和沖擊能量總體趨勢(shì)逐漸增大而局部波動(dòng)。兩組實(shí)驗(yàn)研究分別為收割苧麻、儲(chǔ)存莖稈、剝離韌皮和木質(zhì)部的時(shí)間段選擇與設(shè)計(jì)耗能低而生產(chǎn)加工效率高的分離機(jī)構(gòu)及苧麻莖稈脫葉機(jī)構(gòu)及苧麻聯(lián)合收割脫葉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。為了進(jìn)一步研究苧麻莖稈分離機(jī)理,根據(jù)其他學(xué)者通過(guò)苧麻莖稈實(shí)驗(yàn)測(cè)得的密度、彈性模量、泊松比等參數(shù)將本文中實(shí)驗(yàn)一所采用的苧麻莖稈標(biāo)準(zhǔn)式樣1簡(jiǎn)化為雙層復(fù)合材料層合板模型,通過(guò)有限元ABAQUS軟件對(duì)苧麻莖稈的韌皮部與木質(zhì)部進(jìn)行數(shù)值模擬仿真分析。模擬了兩種不同材料在沖擊載荷作用下應(yīng)力、應(yīng)變和能量變化,揭示了苧麻莖稈的韌皮部與木質(zhì)部分離機(jī)理。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知誤差值為8.9%,從而應(yīng)證了苧麻莖稈分離沖擊能的合理性。論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)苧麻莖稈沖擊斷裂韌性研究,采用沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)苧麻莖稈進(jìn)行沖擊斷裂能量試驗(yàn),確定莖稈斷裂過(guò)程中的能量變化關(guān)系,得出相應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù),并利用數(shù)值處理軟件(origin)進(jìn)行數(shù)值擬合,繪制曲線,揭示苧麻莖稈在沖擊載荷下,韌皮部和木質(zhì)部的分離斷裂能分布規(guī)律;(2)苧麻莖葉的力學(xué)特性研究,采用拉力試驗(yàn)機(jī)與沖擊試驗(yàn)機(jī),對(duì)分布于不同部位的連接苧麻麻葉與莖稈的葉柄分別進(jìn)行靜態(tài)拉力測(cè)試試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)沖擊斷裂試驗(yàn),分別獲取莖葉連接力和莖葉沖擊斷裂能的范圍值,并利用數(shù)值處理軟件(origin)進(jìn)行數(shù)值擬合,繪制曲線,揭示苧麻莖葉連接力及其沖擊斷裂能量的分布規(guī)律;(3)苧麻莖稈復(fù)合材料低速?zèng)_擊載荷作用下分層研究,應(yīng)用ABAQUS有限苧麻莖稈復(fù)合材料模型進(jìn)行雙層材料分層模擬,模擬韌皮纖維層與基體木質(zhì)部的開裂與分層過(guò)程及獲得各層材料的應(yīng)力、位移云圖及應(yīng)變能分布曲線,將苧麻莖稈韌皮纖維層與木質(zhì)部簡(jiǎn)化為復(fù)合材料層合板模型,對(duì)模型進(jìn)行分離分層模擬,用模擬結(jié)果來(lái)證明苧麻莖稈復(fù)合材料的損傷斷裂具備準(zhǔn)確性與真實(shí)性,并可對(duì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中呈現(xiàn)的能量與力應(yīng)力分布情況與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S226.72
【圖文】：

圖 1.1 復(fù)合材料主軸Figure 1.1 Composite shaft由多層單向板按照某種層次疊放在一起并粘結(jié)加熱而制成一個(gè)向板（鋪層）的材料主方向（纖維方向）一般不同，與單向板相層粘合在起。層合板如圖 1.2 所示。圖 1.2 層合板示意圖Figure 1.2 Laminates schematic

6圖 1.2 層合板示意圖Figure 1.2 Laminates schematic速載荷作用下的相關(guān)研究低速?zèng)_擊作用下復(fù)合材料損傷的相關(guān)研究，其主要方法模擬。J.P.Hou 等[34]對(duì) Tsai-Wu 準(zhǔn)則進(jìn)行了修正，并依層板的損傷。C.T.Sun 等[35]預(yù)先假設(shè)梁模型內(nèi)具有穿透臨界沖擊速度，并通過(guò)使用虛裂紋閉合技術(shù)對(duì)應(yīng)變能釋模型在受橡膠球沖擊時(shí)的脫層擴(kuò)展過(guò)程進(jìn)行分析。F.Coll損傷準(zhǔn)則對(duì)基體開裂進(jìn)行研究，并使用臨界力準(zhǔn)則對(duì)分限元模型進(jìn)行沖擊損傷分析。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2727102