【摘要】：棗樹修剪殘枝是紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的副產(chǎn)物,木質(zhì)纖維素含量高,是優(yōu)良的可再生生物資源。隨著新疆紅棗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,棗樹修剪殘枝產(chǎn)量迅速增加,2012年后年產(chǎn)量均超過190萬噸�，F(xiàn)階段新疆棗樹修剪殘枝利用率十分低下,一是因?yàn)椴∠x害等棗農(nóng)多采用焚燒處理,二是因?yàn)闂棙湫藜魵堉哂袟棿毯椭ρ臼占瘯r(shí)十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力,這造成了十分嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi),亟待引入農(nóng)業(yè)機(jī)械來解決當(dāng)前新疆棗樹殘枝的回收利用問題。本研究將材料力學(xué)和殘枝微觀結(jié)構(gòu)相結(jié)合,研究了棗樹殘枝受各種載荷作用下的內(nèi)部應(yīng)力變化情況,對(duì)棗樹殘枝內(nèi)部微觀力學(xué)分布進(jìn)行了描述。分析結(jié)果揭示了棗樹殘枝在壓縮、剪切和彎曲作用載荷條件下的力學(xué)性能變化規(guī)律,為棗樹殘枝的加工處理提供了極有價(jià)值的參考,為殘枝加工機(jī)械的設(shè)計(jì)制造提供了理論基礎(chǔ)。本研究對(duì)棗樹殘枝形態(tài)特征、木質(zhì)纖維素成分組成和微觀結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究,對(duì)殘枝進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)等,研究了殘枝的力學(xué)特性,獲得了有限元建模所需的相關(guān)數(shù)據(jù),并通過有限元建模對(duì)殘枝受力情況進(jìn)行了分析,主要得出如下結(jié)論:(1)通過形態(tài)觀測(cè)、含水率與木質(zhì)纖維素測(cè)定,得出一年生紅棗殘枝與一般木材早材的木質(zhì)纖維素含量相似。殘枝的直徑近似呈現(xiàn)正態(tài)分布,總體范圍在10-18mm之間,紅棗殘枝的長度比較均衡,總體在600-1000mm之間,紅棗殘枝的重量呈現(xiàn)近似正態(tài)分布,總體范圍100-180g之間。殘枝直徑與殘枝重量,呈明顯相關(guān)系。通過測(cè)定紅棗殘枝木質(zhì)纖維素含有量76.37%,其中纖維素含量約為35.0%,木質(zhì)素含量約為24.4%、半纖維素含量約為16.8%。這與一般木材的早材木質(zhì)素纖維素含量特征相似,木質(zhì)素含量高于棉桿和其他農(nóng)業(yè)秸稈。(2)通過微觀結(jié)構(gòu)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),導(dǎo)管多且分散,木射線多,髓部薄壁細(xì)胞松散,木纖維細(xì)胞排列整齊,薄壁細(xì)胞內(nèi)含物極少。從結(jié)構(gòu)上可以看出,殘枝莖向結(jié)構(gòu)中含有纖維細(xì)胞群,而橫向結(jié)構(gòu)木射線較多,莖向抗拉力會(huì)明顯高于橫向;木質(zhì)部結(jié)構(gòu)類似與木材早材的松散結(jié)構(gòu),導(dǎo)管含量多,影響剪切強(qiáng)度;而木纖維的數(shù)量占比較少,影響殘枝抗彎強(qiáng)度。經(jīng)過對(duì)比,紅棗殘枝木質(zhì)部結(jié)構(gòu)類似與木材中的早材結(jié)構(gòu),這與形態(tài)觀測(cè)和木質(zhì)纖維素測(cè)定結(jié)果相一致。(3)紅棗殘枝橫紋壓縮到最大荷載,橫切面壓縮方向?qū)Ч茏冃屋^大,木纖維變形均勻,沒有裂隙;在殘枝彎曲斷裂時(shí),木材彎曲破壞首先發(fā)生在受拉端。初始裂紋常產(chǎn)生在導(dǎo)管壁上,由于應(yīng)力集中,在導(dǎo)管壁上會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)很多的微裂紋,經(jīng)過不斷的加載,微裂紋貫穿,導(dǎo)管發(fā)生破壞,纖維在受拉端多為拔出斷裂。(4)有限元分析結(jié)果表明,殘枝的最大變形為12.041mm,最大變形出現(xiàn)的位置為殘枝中間處,并且殘枝的變形以殘枝中間為基準(zhǔn),兩側(cè)的變形呈對(duì)稱分布,與實(shí)際剪切變形情況相似。殘枝內(nèi)部最大的等效應(yīng)力為740.38MPa,最小等效應(yīng)力為0.28837MPa。(5)對(duì)密度和表面硬度測(cè)定結(jié)果顯示,浸提法測(cè)定的殘枝密度為837kg/m~3,與形態(tài)測(cè)定紅棗殘枝重量相吻合;表面硬度40-45 MPa范圍是紅棗殘枝測(cè)試樣品表面硬度集中分布的區(qū)域,與木材硬度粗略對(duì)照可視為中等硬度的木材。殘枝沖擊能量近似正態(tài)分布,削切試樣沖擊能力主要集中分布在0-20J范圍內(nèi),殘枝的結(jié)構(gòu)影響沖擊結(jié)果,含有節(jié)的地方會(huì)顯著增加,在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這一點(diǎn)。紅棗殘枝的密度測(cè)定和表面硬度結(jié)果從一定程度上影響沖擊實(shí)驗(yàn)。(6)通過壓縮和剪切試驗(yàn)分析,殘枝順紋與橫紋壓縮的破裂力、彈性模量以及破裂相對(duì)變形均較為相等。含水率為6%的情況下,殘枝的抗壓縮力學(xué)性能具有各向異性,殘枝橫紋方向的抗壓縮性能優(yōu)于順紋方向的抗壓縮性能。(7)剪切試驗(yàn)顯示,殘枝在試驗(yàn)加載位置的中間結(jié)果較優(yōu),其峰值剪切力為4125.261N,屬于最易剪切位置,這一結(jié)果與仿真結(jié)果基本相符。
【學(xué)位授予單位】：塔里木大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S224
【圖文】：

塔里木大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第 1 章 緒論1.1 選題背景棗，學(xué)名 Ziziphus jujuba Mill.，俗稱紅棗，系鼠李科（Rhamnus）棗屬（ZiziphusMill）植物，原產(chǎn)于我國，是中國最古老的果樹之一，隸屬中國著名的 五果 ，具有極高的藥用價(jià)值，也是集合藥品、食品、補(bǔ)品三大功能為一身的優(yōu)秀果品。棗系落葉小喬木，少灌木，一般生長于海拔 1700 米以下，優(yōu)秀的果品價(jià)值加上耐旱、耐澇的特性，在中國廣為栽培[1]。1.1.1 紅棗在新疆的發(fā)展

塔里木大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第 1 章 緒論1.1 選題背景棗，學(xué)名 Ziziphus jujuba Mill.，俗稱紅棗，系鼠李科（Rhamnus）棗屬（ZiziphusMill）植物，原產(chǎn)于我國，是中國最古老的果樹之一，隸屬中國著名的 五果 ，具有極高的藥用價(jià)值，也是集合藥品、食品、補(bǔ)品三大功能為一身的優(yōu)秀果品。棗系落葉小喬木，少灌木，一般生長于海拔 1700 米以下，優(yōu)秀的果品價(jià)值加上耐旱、耐澇的特性，在中國廣為栽培[1]。1.1.1 紅棗在新疆的發(fā)展

紅棗樹發(fā)芽前修剪下來的樹枝（簡稱棗樹殘枝）多為一年生枝條，重度修剪或存在部分兩年生枝條和多年生枝條。棗樹殘枝類似與其他木質(zhì)化程度較高的農(nóng)主要組成成分為纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，是十分寶貴的再生生物資源。實(shí)現(xiàn)，修剪下來的棗樹殘枝易感染并傳播病菌[8]，棗農(nóng)為防止病菌蔓延和減少占c 棗樹殘枝堆積現(xiàn)象 d 棗樹殘枝的焚燒圖 1-3 棗樹殘枝的收集與處理

【參考文獻(xiàn)】

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