秋伐期桑條力學性能試驗

高天浩，閆銀發，2，李法德，2，陳超科，李玉道，宋占華，2*

1.山東農業大學機械與電子工程學院學院，山東泰安2710182.山東省園藝機械與裝備重點實驗室，山東泰安271018

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秋伐期桑條力學性能試驗

高天浩1，閆銀發1，2，李法德1，2，陳超科1，李玉道1，宋占華1，2*

1.山東農業大學機械與電子工程學院學院，山東泰安271018
2.山東省園藝機械與裝備重點實驗室，山東泰安271018

摘要：本文利用萬能試驗機對秋伐期桑條剪切、壓縮、彎曲、拉伸，研究了取樣位置、直徑、品種對桑條力學特性的影響。結果發現，取樣位置對各目標值均有顯著影響，除皮的最大拉伸力與抗拉強度隨取樣位置自下往上增加，其余均隨取樣位置自下往上減小；品種為湖桑32號的桑條，其單位直徑最大剪切力和剪切強度的最大平均值分別為80.65±1.39 N/mm、7.03±0.17 MPa，最大軸向壓力和軸向抗壓強度的最大平均值分別為3.31±0.15 kN、19.12±0.36 MPa，最大徑向壓力和徑向抗壓強度的最大平均值分別為0.96±0.05 kN、8.84±0.15 MPa，最大彎曲力和抗彎強度的最大平均值分別為0.21±0.01 kN、43.93±0.17 MPa，最大拉伸力和抗拉強度的最大平均值分別為1.71±0.12 kN、79.00±3.72 MPa，皮最大拉伸力與皮拉伸強度的最大平均值分別為0.21±0.05 kN、98.35±13.21 MPa；直徑僅對剪切強度有影響（0.01＜P＜0.05），最大值出現在直徑小于10 mm處，為10.20±1.25 MPa；品種對桑條剪切強度、軸向抗壓強度與抗彎強度、抗拉強度有顯著影響，最大剪切強度發生在7946下部，為8.47±0.52 MPa，下部軸向抗壓強度、抗彎強度、抗拉強度的最大值出現在農桑14號，分別為22.40±0.87 MPa、46.82±1.16 MPa、63.57±5.18 MPa。

關鍵詞：秋伐期；桑條；力學試驗

蠶桑產業作為我國傳統特色產業，至今已有5500年的歷史［1，2］。據統計，2013年全國桑園面積1242.75萬畝，年養蠶1649.54萬張，蠶繭總產量65.03萬噸、占世界的80%左右，是世界第一大蠶繭和生絲生產國與出口國［3，4］。為了降低勞動成本、減少勞動用工、提高生產效率，我國大蠶喂養模式已開始由傳統的片葉育（人工直接從桑樹上采摘桑葉喂蠶的一種方法）向輕簡化省力高效蠶桑生產技術的條桑育（在蠶期直接從桑樹上割取帶葉枝條喂蠶的一種省力化飼養方法，比片葉育提高2～3倍效率）轉變［5，6］。桑條收獲是養蠶全年條桑育技術的基礎，也是一項季節性強、勞動成本高、勞動強度大的工作。在蠶桑生產的整個過程中，一年中要進行三次（春蠶、夏蠶、秋蠶）桑條收獲［7］，對桑樹生理有一定的損傷作用［8］，并從土壤中帶走大量養分。為了保證下一茬桑條正常生長，增加桑葉產量，應實施桑條收獲機械化，縮短收獲用時。因此，實現桑條收獲機械化，提高桑條生產效率、降低桑條收獲勞動強度與勞動成本、加快養蠶全年條桑育技術的實施，對我國現代化蠶桑產業的發展具有重要意義。

桑條在切割過程中，切割刀具附近的桑條切口部位會產生復雜的應力和應變，直接影響桑條收獲后的割茬質量。桑條損傷形式主要包括桑條切割部位不整齊、切割部位劈裂、切割部位裂紋、桑皮撕裂破損與桑條切割部位剝皮等5類。而桑條切割部位損傷對桑樹的生長帶來了一定的影響，會降低桑條潛伏芽萌發率和桑葉產量；破損部位還易引細菌侵入，導致桑樹病害［9-13］。開展桑條的力學特性試驗研究，獲得其剪切強度、彎曲強度等力學特性參數，可為分析桑條切割過程中應力、應變分布狀態，確定桑條切割力、桑條切割刀片和切割方式等提供理論依據和基礎技術參數，對低能耗、高效率的桑條收獲機的設計具有重要的指導意義［14-16］。本文測定秋伐期不同品種、不同直徑、不同部位桑條剪切、壓縮、彎曲和拉伸的破壞應力和強度，并進行平均值比較和方差分析，進而確定取樣位置、直徑、品種對桑條力學特性的影響。

1　試驗與方法

1.1試驗材料

桑條取自山東農業大學桑蠶研究基地，時間為2015年11月1號，下部含水率在40%～45%之間。品種分別為湖桑32號、7946、農桑14號，試樣為秋伐期長勢良好的桑條。試樣要求通直、無蟲害、無明顯缺陷、沒有表皮的損傷或開裂。手工去葉和側枝，外部擦拭干凈。取樣位置如圖1所示。

圖1　桑條試樣Fig.1 Mulberry shoot sample

1.2試驗設備

該試驗用到的試驗設備主要包括：微機控制電子式萬能試驗機（WDW-5E型，濟南試金集團有限公司）、電熱干燥箱（202-2型，上海第二五金廠）、電子天平（0.001 g，JA5003A型，上海精天電子儀器有限公司）、干燥器、鑷子、游標卡尺（0.02 mm）、普通木工鋸等。

1.3試驗方法

桑條壓縮、彎曲、剪切力學性能試驗分別參照GB/T 1935、GB/T 1936、GB/T 1937［17-19］規定進行。桑條直徑較小，無法制成國標規定的試樣尺寸，故對試樣作相應調整。根據農作物莖稈力學特性隨高度變化的特點［20，21］，試驗時從桑條不同高度獲得試樣。

1.3.1取樣位置對桑條力學性能的影響取樣位置試驗中，所用品種為湖桑32號，均取下部直徑為14.5±0.5 mm的桑條進行試驗，每組試驗重復5次，從中選取試驗效果較好的3次進行數據處理，取其目標平均值進行比較，并進行顯著性檢驗。

圖2　桑條剪切試驗Fig.2 Shearing test on mulberry shoot

1.3.2剪切試驗取桑條長度80 mm，剪切取樣（圖1（a）），將試樣置于V型定位塊上，在WDW-5E型微機控制電子式萬能試驗機上以10 mm/min的加載速度對桑條進行剪切試驗（圖2），微機自動記錄相關數據。以單位直徑最大剪切力和剪切強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響關系［22］。

式中：pj—桑條單位直徑最大剪切力，N·mm-1；Fjmax—最大剪切力，N；dm—桑條直徑，mm。

式中：σj—剪切強度，MPa。

1.3.3壓縮試驗取桑條長度30 mm，壓縮試驗取樣如圖1（b）所示，試樣應通直，兩端用砂紙打磨平滑，并且兩端必須保持平行，將試樣置于球面滑動支座中心位置，以2 mm/min速度加載，微機自動記錄相關數據［23］。

軸向壓縮試驗以最大軸向壓力和軸向抗壓強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響。

式中：σzy—軸向抗壓強度，MPa；Fzymax—最大軸向壓力，N。

徑向壓縮試驗以最大徑向壓力和徑向抗壓強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響。

式中：σjy—徑向抗壓強度，MPa；Fjymax—最大徑向壓力，N；ljy—桑條徑向壓縮試樣長度，mm；Δdm—桑條沿負載方向的變形量，mm。

1.3.4彎曲試驗桑條彎曲試驗試樣長度為300 mm，兩支座間距為240 mm，取樣如圖1（d）所示。采用3點彎曲法［24］在WDW-5E型微機控制電子式萬能試驗機上以10 mm/min速度加載，微機自動記錄相關數據。以最大彎曲力和抗彎強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響關系。

式中：σw—抗彎強度，MPa；Fwmax—最大彎曲力，N；lw—制作間距，mm。

1.3.5拉伸試驗

圖3　拉伸試樣Fig.3 Tensile sample

桑條拉伸試驗試樣初步取樣如圖1（d）所示，然后，利用專用工具將初步取得的試樣加工成為厚2.5 mm，寬度為試樣直徑的啞鈴形試樣，如圖3所示。兩端進行去皮處理，削下大約2 mm，防止拉伸時發生滑移，利用拉伸試驗專用夾具將拉伸試樣兩端各夾持30 mm長，在WDW-5E型微機控制電子式萬能試驗機上以2 mm/min速度加載，微機自動記錄相關數據。用游標卡尺記錄斷面處的準確尺寸。以最大拉伸力和抗拉強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響關系。

式中：σl—抗拉強度，MPa；Flmax—最大拉伸力，N；w—桑條拉伸試樣寬度，mm；u—桑條拉伸試樣厚度，mm。

1.3.6皮拉伸試驗將皮從桑條上揭下（如圖1（c）），然后，將其加工成為如圖3所示的啞鈴形試樣，但其實驗區厚度為0.3 mm，寬度為5 mm。利用拉伸試驗專用夾具將皮拉伸試樣兩端各夾持30 mm長，在WDW-5E型微機控制電子式萬能試驗機上以2 mm/min速度加載，微機自動記錄相關數據。以最大拉伸力和抗拉強度為目標值，研究取樣位置對2個目標值的影響關系。公式同6。

1.3.7不同直徑對桑條力學性能的影響所用品種為湖桑32號，取不同直徑桑條，以下部為研究對象，分別做剪切、壓縮、彎曲、拉伸試驗，試驗要求同1.3.1～1.3.4。每組試驗重復5次，從中選取試驗效果較好的3次進行數據處理，取其目標平均值進行比較，并進行顯著性檢驗。

1.3.8不同品種對桑條力學性能的影響取品種分別為湖桑32號、7946、農桑14號的桑條，分別做剪切、壓縮、彎曲、拉伸試驗，試驗要求同1.3.1～1.3.4。每組試驗重復5次，從中選取試驗效果較好的3次進行數據處理，取其目標平均值進行比較，并進行顯著性檢驗。

2　結果與分析

2.1取樣位置對桑條力學性能的影響結果

2.1.1剪切試驗湖桑32號剪切試驗結果（圖4），桑條單位直徑最大剪切力和剪切強度的最大平均值出現在取樣位置為下部（底部）時，分別為80.65±1.39 N/mm、7.03±0.17 MPa；最小平均值出現在取樣位置為上部（頂部）時，分別為34.21±5.08 N/mm、4.47±0.60 MPa。從圖中可以看出，桑條的單位直徑最大剪切力和剪切強度從桑條下部到上部逐漸減少，這一研究結果與有關學者研究的結果相似［25，26］。其中，單位直徑最大剪切力下降趨勢明顯（P＜0.01）；剪切強度從桑條下部到中部下降趨勢明顯（P＜0.01），而從中部到上部變化幅度不大（P＞0.05）。這是因為，下部桑條的木質化程度高，抗剪能力強，桑條從下部到上部木質化程度減弱，導致抗剪能力下降，但是從中部往上桑條直徑減小的程度要小于桑條最大剪切力減小的程度，因此，從中部往上桑條的剪切強度變化幅度不大。

圖4　桑條剪切特性與取樣位置的關系Fig.4 Relationship between shearing characteristics of mulberry shoot and sampling location

2.1.2壓縮試驗湖桑32號軸向壓縮試驗結果如圖5所示，桑條下部（底部）的最大軸向壓力和軸向抗壓強度的平均值最大，分別為3.31±0.15 kN、19.12±0.36 MPa；桑條上部（頂部）的最大軸向壓力和軸向抗壓強度的平均值最小，分別為0.91±0.01 kN、11.06±1.05 MPa。從圖4可以看出，隨桑條自下部逐漸上升到上部，桑條的最大軸向壓力和軸向抗拉強度呈明顯下降的趨勢，取樣位置對這兩個目標值具有顯著性影響（P＜0.01）。這主要是因為，桑條從下部到上部木質化程度逐漸減弱的原因，另外，這與桑條直徑從下部到上部逐漸變細也有一定的關系。

圖5　桑條軸向壓縮特性與取樣位置的關系Fig.5 Relationship between axial compression characteristics of mulberry shoots and sampling location

湖桑32號徑向壓縮試驗結果如圖6所示，從圖6中可以看出，桑條下部（底部）的最大徑向壓力和徑向抗壓強度的平均值最大，分別為0.96±0.05 kN、8.84±0.15 MPa；桑條上部（頂部）的最大徑向壓力和徑向抗壓強度的平均值最小，分別為0.41±0.002 kN、6.21±0.14 MPa。由圖還可以看出，桑條從下部上升到中部，最大徑向壓力和徑向抗壓強度下降趨勢十分明顯（P＜0.01）；而從中部往上，最大徑向壓力和徑向抗壓強度變化幅度不大（P＞0.05）；總體來說，取樣位置對桑條最大徑向壓力和徑向抗壓強度具有極顯著影響（P＜0.01）。這可能是因為，桑條中部往上木質化程度低導致桑條內部結構變得松軟，易于壓縮。

圖6　桑條徑向壓縮特性與取樣位置的關系Fig.6 Relationship between radial compression characteristics of mulberry shoots and sampling location

2.1.3彎曲試驗湖桑32號彎曲試驗結果如圖7所示，桑條最大彎曲力的最大平均值與最小平均值分別出現在取樣位置為下部（底部）和上部（頂部）時，分別為0.21±0.01 kN、0.03±0.001 kN；桑條抗彎強度的最大平均值與最小平均值分別出現在中下部和上部時，為43.93±0.17 MPa、36.95±1.46 MPa。從圖7a可以看出，桑條最大彎曲力隨取樣位置的升高（自下往上）逐漸變小（P＜0.01），與Curtis等研究的棉花秸稈最大彎曲力隨棉花秸稈平均半徑的增大而增大相似［27］。這主要有兩方面的原因：一是桑條的直徑從下部到上部逐漸變小；二是桑條木質化程度從下部到上部呈降低的趨勢。由圖7b可知，棉花秸稈抗彎強度隨取樣位置的升高先升高后降低，且從中部往上變化幅度不大（P ＞0.05）。這可能是因為，從中部往上桑條直徑減小的程度要小于桑條最大彎曲力減小的程度。

圖7　桑條彎曲特性與取樣位置的關系Fig.7 Relationship between bending characteristics of mulberry shoots and sampling location

2.1.4拉伸試驗湖桑32號拉伸試驗結果如圖8所示。由圖可知，桑條最大拉伸力和抗拉強度隨取樣位置的升高而減低。這可能是因為，桑條內部的纖維素從下部到上部排列越來越稀疏。木質化程度越來越低，導致桑條硬度自下部到上部逐漸減弱。桑條最大拉伸力和抗拉強度的最大平均值出現在桑條的下部，分別為1.71±0.12 kN、79.00±3.72 MPa；最小平均值出現在桑條的上部，分別為0.69±0.03 kN、32.24±11.42 MPa。從圖8b可看出，中部往上抗拉強度變化趨勢不大（P＞0.05）。

圖8　桑條拉伸特性與取樣位置的關系Fig.8 Relationship between tensile characteristics of mulberry shoots and sampling location

2.1.5皮拉伸試驗由于桑條上部皮不易揭下，故試驗中為對上部進行研究。湖桑32號皮拉伸試驗結果如圖9所示。由圖可看出，桑樹皮最大拉伸力與皮拉伸強度隨取樣位置由下往上逐漸增大，其最大平均值出現在桑條中上部，分別為0.21±0.05 kN、98.35±13.21 MPa；最小平均值出現在桑條的下部，分別為0.11±0.01 kN、56.37±13.36 MPa。這可能是因為，桑條皮內部的纖維素從下部到上部排列越來越密。從圖9還可以看出，從中上部往上變化幅度不大（P＞0.05）。

圖9　桑條皮拉伸特性與取樣位置的關系Fig.9 Relationship between tensile characteristics of mulberry shoot's bark and sampling location

2.2不同直徑對桑條力學性能的影響

利用湖桑32號進行試驗，下部直徑共分為四種分別為d1＜10mm，d2=11.5±0.5 mm，d3=15±0.5 mm，d4＞18 mm。分別對下部試樣進行剪切、壓縮、彎曲、拉伸試驗（圖10）。由圖10a可看出，桑條最大剪切強度出現在10 mm時，為10.20±1.25 MPa，桑條剪切強度隨直徑增加而減小，直徑由10 mm增加到11.5 mm時，剪切強度下降趨勢明顯（0.01＜P＜0.05）；直徑大于11.5 mm時，剪切強度變化幅度不大（P＞0.05）。由圖10b可看出，最大徑向抗壓強度出現在18 mm時，為8.98±0.50 MPa，桑條徑向抗壓強度隨直徑增加先減小后增加，而變化幅度不大（P＞0.05）。由圖10c可看出，軸向抗壓強度出現在11.5 mm處，為21.79±0.08 MPa，桑條軸向抗壓強度隨直徑增加先增加后減小，而變化幅度不大（P＞0.05）。由圖10d可看出，抗彎強度出現在10 mm處，為52.43±2.37 MPa，桑條抗彎強度隨直徑增加先減小后增加，只有在14.5 mm處變化顯著（P＜0.01），其他均變化不明顯（P＞0.05）。由圖10f可看出，抗拉強度出現在11.5 mm處，為51.11±2.13 MPa，抗拉強度隨直徑增加先增加后減小，而變化幅度不大（P＞0.05）。綜上所述，直徑對桑條同一部位（下部）力學性能影響不大。

圖10　桑條力學性能與直徑的關系Fig.10 Relationship between characteristics of mulberry shoot and diameter

2.3不同品種對桑條力學性能的影響

研究品種對桑條力學性能的影響，結果如圖11所示，由圖11a可看出，7946的剪切強度整體大于湖桑32號，且變化顯著（P＜0.01），且7946桑條最大剪切強度發生在下部，為8.47±0.52 MPa；然而農桑14號針對不同取樣位置的變化規律明顯不同于其它兩個品種，這也說明了品種對桑條剪切強度有一定影響。由圖11b可看出，徑向抗壓強度受品種影響不顯著，雖然其中7946隨取樣位置變化有所不同，但總體趨勢與其它兩個品種相同，即隨取樣位置自下往上減小。由圖11c和11d可看出，軸向抗壓強度與抗彎強度受品種影響顯著（P＜0.01），且農桑14號平均值＞7946平均值＞湖桑32號平均值；下部最大軸向抗壓強度與最大抗彎強度出現在農桑14號，分別為22.40±0.87 MPa、46.82±1.16 MPa。由圖11f可看出，抗拉強度受品種影響不顯著，但農桑14號下部抗拉強度明顯高于其他兩個，其值為63.57±5.18 MPa。

圖11　桑條力學性能與品種的關系Fig.11 Relationship between characteristics of mulberry shoots and varieties

3　結論

利用萬能實驗機對桑條力學性能進行了試驗，分別研究了不同取樣位置、不同直徑、不同品種對其目標值得影響。

（1）據試驗結果分析可得，取樣位置對各目標值均有顯著影響，除皮的最大拉伸力與抗拉強度隨取樣位置自下往上增加，其余均隨取樣位置自下往上減小；但直徑與品種僅對部分目標值有影響。

（2）通過研究取樣位置對力學性能影響得到：所用品種為湖桑32號，其單位直徑最大剪切力和剪切強度的最大平均值分別為80.65±1.39 N/mm、7.03±0.17 MPa；最大軸向壓力和軸向抗壓強度的最大平均值分別為3.31±0.15 kN、19.12±0.36 MPa；最大徑向壓力和徑向抗壓強度的最大平均值分別為0.96±0.05 kN、8.84±0.15 MPa；最大彎曲力和抗彎強度的最大平均值分別為0.21±0.01 kN、43.93±0.17 MPa；最大拉伸力和抗拉強度的最大平均值分別為1.71±0.12 kN、79.00±3.72 MPa；皮最大拉伸力與皮拉伸強度的最大平均值分別為0.21±0.05 kN、98.35±13.21 MPa。

（3）通過研究直徑對桑條力學性能影響得到：剪切強度受直徑影響顯著（0.01＜P＜0.05），最大值出現在直徑小于10 mm處，為10.20±1.25 MPa，而其他目標值受桑條直徑影響不顯著。

（4）通過研究品種對桑條力學性能的影響得到：品種對桑條剪切強度有一定影響，最大剪切強度發生在7946下部，為8.47±0.52 MPa；徑向抗壓強度受品種影響不顯著；軸向抗壓強度與抗彎強度受品種影響顯著（P＜0.01），下部最大軸向抗壓強度與最大抗彎強度出現在農桑14號，分別為22.40±0.87 MPa、46.82±1.16 MPa；抗拉強度受品種影響不顯著，但農桑14號下部抗拉強度明顯高于其他兩個，其值為63.57±5.18 MPa。

參考文獻

［1］封槐松，李建琴.新中國60年蠶桑業發展歷程與特點［J］.中國蠶業，2014，35（3）：1-10

［2］張會玲，張濤依.小型桑樹伐條剪枝機的結構設計與參數選擇［J］.農機化研究，2006（7）：110-112

［3］封槐松，李建琴.新中國60年蠶桑業發展歷程與特點［J］.中國蠶業，2014，35（3）：1-10

［4］封槐松.2013年全國蠶桑生產實現“四連增”［J］.中國蠶業，2014，35（1）：1-3

［5］時厚林.淺談條桑育的優點和技術要點［J］.現代園藝，2012（24）：160

［6］卯鑫.液壓式桑樹剪伐機的結構設計與AMESim仿真研究［D］.合肥：安徽農業大學，2013

［7］張會玲.蠶業生產機械化縱橫談［J］.安徽農學通報，2007，13（10）：106-107

［8］日本蠶桑機械化概況（一）［J］.江蘇蠶業，1977（2）：46-50

［9］賴仁盛，孫永厚，靳國才.小型桑樹伐條機切割部分試驗研究［J］.農機化研究，2013（2）：150-153

［10］胡麗春，杜賢明，曾菊根，等.4款新式桑樹伐條器具的省力程度與工效比較試驗［J］.中國蠶業，2014（4）：26-30

［11］陳偉國，朱瀅元，董瑞華，等.便攜式圓盤鋸多功能桑樹伐條機的研制［J］.蠶業科學，2012（6）：1037-1043

［12］石根祥，顧海洋.不同類型桑樹伐條機使用效果的調查［J］.江蘇蠶業，2014（3）：19-20

［13］胡克彬，孫慧斌，顧用群.蠶桑機械在種繭育桑園的應用［J］.江蘇蠶業，2014（2）：25-26

［14］高夢祥，郭康權，楊中平，等.玉米秸稈的力學特性測試研究［J］.農業機械學報，2003，34（4）：48-51

［15］廖宜濤，廖慶喜，田波平，等.收割期蘆竹底部莖稈機械物理特性參數的試驗研究［J］.農業工程學報，2007，23（4）：124-129

［16］趙湛，李耀明，徐立章，等.超級稻單莖稈切割力學性能試驗［J］.農業機械學報，2010，41（10）：72-75

［17］中國國家標準化管理委員會.GB/T1935-2009木材物理力學性質試驗方法［S］.北京：中國標準出版社，2009：1-2

［18］中國國家標準化管理委員會.GB/T1936.1-2009木材物理力學性質試驗方法［S］.北京：中國標準出版社，2009：1-2

［19］中國國家標準化管理委員會.GB/T1937-2009木材物理力學性質試驗方法［S］.北京：中國標準出版社，2009：1-2

［20］梁莉，郭玉明.作物莖稈生物力學性質與形態特性相關性研究［J］.農業工程學報，2008，24（7）：1-6

［21］周祖鍔.農業物料學［M］.北京：農業出版社，1990

［22］杜現軍，李玉道，顏世濤，等.棉稈力學性能試驗［J］.農業機械學報，2011（4）：87-91

［23］李玉道.回轉式棉花秸稈切割試驗臺的研制與試驗研究［D］.泰安：山東農業大學，2012

［24］宋占華.棉花秸稈力學模型與切割技術研究［D］.泰安：山東農業大學，2013

［25］Galedar MN，Tabatabaeefar A，Jafari A，et al. Bending and shearing characteristics of alfalfa stems［J］. Agricultural. Engineering International：the CIGR E Journal，2008，X：Manuscript FP 08 001

［26］Shahbazi F，Galedar MN. Bending and shearing properties of safflower stalk［J］. J.Agr. Sci. Tech.，2012，14：743-754

［27］Curtis LM，HendrickJG.Astudyofbendingstrengthpropertiesofcottonstalk［J］.TransactionsoftheASAE，1969，12（1）：39-40，45

Mechanical Properties during Cutting Mulberry Shoots in Autumn

GAOTian-hao1，YANYin-fa1，2，LIFa-de1，2，CHENChao-ke1，LIYu-dao1，SONGZhan-hua1，2*

1. College of Mechanical & Electrical Engineering/Shandong Agricultural University，Taian 271018，China
2. Shandong Provincial Key Laboratory of Horticultural Machineries and Equipments，Taian 271018，China

Abstract：For study the mulberry shoot reaper，in this paper，the universal testing machine is used to study on the shearing，compression，bending and tensile of mulberry shoot during the autumn cutting period and research separately the influence of sampling position，diameter and varieties on the mechanical properties of mulberry shoot. The results showed that the sampling position had notable influence on all target values，what was more，all target values reduced along with the sampling position from bottom to up，except for the bark's maximum tensile and tensile strength，which increased along with the sampling position from bottom to up；Mulberry shoot of the Husang 32，of which the maximum average of unit diameter of maximum shearing force and shearing strength was 80.65±1.39 N/mm and 7.03±0.17 MPa respectively，the maximum average of maximum axial stress and axial compressive strength was 3.31±0.15 kN，19.12±0.36 MPa respectively，the maximum average of maximum radial stress and radial compressive strength was 0.96±0.05 kN，8.84±0.15 MPa respectively，the maximum average of maximum bending force and bending strength was 0.21±0.01 kN，43.93±0.17 MPa respectively，the maximum average of maximum tensile force and tensile sstrength was 1.71±0.12 kN，79.00±3.72 MPa respectively，the maximum average of bark's maximum tensile force and bark's tensile strength was 0.21±0.05 kN，98.35±13.21 MPa respectively. Diameter only had an effect on shearing strength（0.01＜P＜0.05），the maximum value was 10.20±1.25 MPa，appeared in less than 10 mm in diameter；variety had a significant influence on the shearing strength，axial compressive strength，bending strength and tensile strength，the maximum shearing strength was 8.47±0.52 MPa，occured at the bottom of the 7946，the maximum axial compressive strength，bending strength，tensile strength at the bottom were 22.40±0.87 MPa，46.82±1.16 MPa，63.57±5.18 MPa，appeared in the Nongsang 14.

Keywords：Cutting period in Autumn；mulberry shoots；mechanical test

中圖法分類號：S225.91

文獻標識碼：A

文章編號：1000-2324（2016）03-0338-07

收稿日期：2016-01-18修回日期：2016-03-22

基金項目：國家自然科學基金（51505266）；教育部博士點基金（20133702110011）；山東省自然科學基金（ZR2015EL021）；山東省現代農業產業技術體系蠶桑創新團隊（魯農科技字［2014］24號）

作者簡介：高天浩（1992-），男，山東聊城人，主要從事現代農業機械化裝備研究. E-mail：1091642476@qq.com

*通訊作者：Author for correspondence. E-mail：songzh6688@163.com