基于灰色关联理论的甘草茎秆力学特性试验研究

摘要

为给甘草茎秆饲用化加工机具的设计及参数优化提供理论基础,对不同直径的甘草茎秆弯曲特性、化学组分百分比含量及微观结构特征进行试验研究。通过弯曲试验得出含水率在13%~15%的光果甘草茎秆最大弯曲力为192.68 N,最大抗弯强度为539.62 MPa;随着直径的增大,弯曲力逐渐增大,而抗弯强度逐渐减小,直径对弯曲力、抗弯强度具有显著性影响(P<0.05)。采用盐酸水解法测定甘草茎秆半纤维素百分比含量为9.02%~10.71%,采用滴定法测定纤维素、木质素百分比含量分别为23.37%~38.32%、32.85%~40.3%。采用电子显微镜观测甘草茎秆微观结构特征,得出甘草茎秆主要由韧皮部、纤维部、髓部构成。利用灰色关联理论,建立甘草茎秆化学组分百分比含量、微观结构各部位截面积大小与弯曲力的相关性,得出纤维素、半纤维素、木质素百分比含量与韧皮部、纤维部、髓部截面积大小对最大弯曲力的关联系数均大于0.5,表明茎秆化学组分百分比含量与微观结构各部位截面积大小对甘草茎秆最大弯曲力均有影响。本研究可量化各因素对弯曲特性的影响规律,为“机械—茎秆”作用系统及其加工机具研究提供参考价值。