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                  基于電子萬能試驗機的加強筋地膜力學性能研究

                  發布時間:2020-8-10 11:16:0  瀏覽:

                  新疆春季風沙災害天氣較多,由于目前使用的地膜強度較低,受風沙破損嚴重,導致重新覆膜播種,種植成本增加,且殘膜不能完全回收,污染嚴重。目前,新疆南疆地區種植棉花均增加防風隔斷防止風沙破損,致使勞動力增加,地膜采光面減小;人工揭膜和撿拾殘膜,勞動強度高,效率低,無法清除耕層殘膜,大量的殘膜污染嚴重影響作物的生長和發育,且污染周邊環境。針對以上問題,研制成功一種加強筋地膜。該地膜抗拉強度增大,抗風沙作用破損能力提高,不需要增加防風隔斷,增大了地膜采光面;殘膜回收期間,該地膜在加強筋的作用下,仍然有很大抗拉強度,人工揭膜可一次性回收殘膜95%以上。

                  1、加強筋地膜設計思路

                  本加強筋地膜針對現有普通地膜進行加強,目的是防止風沙對地膜的破壞,且方便殘膜回收。加強筋地膜是一種新概念,就是在現有地膜的基礎上,研制一種加強筋。該加強筋為透明塑料膠帶,以Bopp雙向拉伸聚乙烯薄膜為基材,經過加溫均勻涂抹壓敏膠乳液制得。其粘結力強、貼合速度快、損耗少,厚度為0.012mm,寬度為10mm,利用加強筋地膜加工機械和普通地膜迅速粘結。因此,要求加強筋即可與地膜很好粘結,還要有足夠的強度和延展性。新疆種植生產棉花主要有760mm等行距、(680+80)mm×100mm和(660+100)mm×100mm3種栽培模式。為了適宜棉花種植模式,加強筋布置在種行兩邊,避免種子播在加強筋上,出現漏播情況。圖1所示為適宜(660+100)mm×100mm棉花栽培模式的加強筋地膜示意圖。

                   地膜力學研究

                  2、試樣規格

                   

                  加強筋使地膜的抗拉能力增強,能有效減少殘膜污染。本文對加強筋地膜和普通地膜的力學性能進行分析和對比。試驗統一采用GB/T-1040-79標準,使用電子萬能材料試驗機,對加強筋、加強筋地膜、普通地膜進行拉伸,拉伸速度為5mm/min。對試樣采用模具進行壓切,其形狀、尺寸和材料采用GB/T1040。樣本試樣標準如圖2所示。

                   

                  試樣分為夾具夾持部分n、過度部分(忽略不計)和待測部分(L-2n)。標距(L-2n)是待測部分的主體,其截面積為A0。按標距(L-2n)與其寬度D之間?902?2015年7月農機化研究第7期DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.07.049成比例(5∶1),拉伸試驗的樣本分為加強筋地膜、加強筋、普通地膜,其試樣如圖3所示。

                   樣本的制作采用(150×10)mm的刀具,切削工具采用KY-4025型沖片機,壓制樣本時采用人力旋轉進行切削。切削時,將試樣折疊幾層,進行一次壓制樣本,根據試樣的材料的不同,各取5個樣本,采用電子萬能材料試驗機進行拉伸試驗。

                  電子萬能材料試驗機

                  電子萬能材料試驗機的性能參數如下:

                  測量范圍/N:20~10000

                  試驗力示值相對誤差/%:-0.5~0.5

                  橫梁最大行程/mm:800

                  橫梁移動速度范圍/mm?min-1:0.05~500

                  加載荷方式:高精度絲杠驅動

                  位移分辨率/mm:0.01

                  橫梁速度相對誤差/%:-0.5~0.5

                  機器質量/kg:約200

                  橫梁速度設定方式:人機對話式13級設定

                   

                  3、力學性能參數分析

                   試驗過程中的性能參數如表1所示。隨著恒速拉伸,普通地膜塑性較好,破壞載荷約為1.42N,斷裂載荷為1.08N。加強筋塑性較差,但破壞載荷為29.66N,斷裂載荷為26N,高于普通地膜力學性能。加強筋地膜力學性能與加強筋力學性能相近,加強筋地膜的破壞載荷為30.76N,斷裂載荷為29.6N。

                   

                  4、試驗結果分析

                  普通地膜、加強筋、加強筋地膜斷裂載荷的對比,如圖4所示。普通地膜的斷裂載荷為離散點,其曲線接近直線;而加強筋和加強筋地膜的離散點浮動較大,但擬合曲線仍為線性。故其斷裂載荷浮動在一定的范圍內,這為相同材料屬性的實驗提供了科學依據。

                  斷裂載荷是加強筋地膜的力學性能重要指標之一,斷裂載荷直接影響加強筋地膜殘膜回收效率。普通地膜的斷裂載荷最大約為1.5N,人工揭邊膜時殘模埋于土下,殘膜上土的壓力超過普通地膜斷裂載荷,導致殘膜無法回收,是農業白色污染的主要原因。而加強筋的斷裂載荷約為26N,加強筋的力學性能直接影響加強筋地膜的力學性能,斷裂載荷約為普通地膜的24倍。而加強筋地膜由于存在加強筋,其斷裂載荷明顯高于普通地膜,約為29.6N,為普通地膜的27.4倍。加強筋有效提高了加強筋地膜的力學性能,提高了殘膜回收效率。本課題組研制的加強筋地膜源于普通地膜的殘膜回收率較低、污染嚴重、浪費勞動力及農業成本增加等問題。加強筋地膜的研制成功基本解決農業殘膜污染問題,殘膜回收率為95%,緩解了農業生產中勞動力不足,為后續的生產提供了保障。

                   

                  5結論

                  1)加強筋地膜的拉伸強度約為54.972MPa,破壞載荷為29.66N,斷裂載荷為26N。

                  2)加強筋地膜比加強筋力學性能高。該加強筋地膜約26N時發生斷裂,而加強筋地膜,約29.6N時樣本發生斷裂。

                  3)普通地膜的斷裂載荷最大約為1.08N,加強筋的斷裂載荷約為26N,加強筋的斷裂載荷約為普通地膜的24倍。而加強筋地膜的斷裂載荷約為29.6N,約是普通地膜的27.4倍,加強筋地膜其它力學性能完全優于普通地膜。

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