植物莖稈屈曲行為研究.pdf

1、禾本科植物（小麥，水稻等）是當(dāng)今世界上種植面積最廣泛、總產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，有著極其重要的經(jīng)濟(jì)地位。隨著世界人口的膨脹，人們對(duì)植物產(chǎn)量的要求也在不斷提高。生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)科學(xué)的發(fā)展，催生了許多優(yōu)良品種。但是植物的高產(chǎn)量(伴隨高莖稈)與植物莖稈的抵抗倒伏性能始終是一對(duì)矛盾。而植物莖稈的屈曲是其倒伏的主要力學(xué)表現(xiàn)。
　　 本文以中空植物莖稈為研究對(duì)象，利用正交各向異性力學(xué)理論，建立縱向加肋多層圓柱殼模型，應(yīng)用ABAQUS軟件進(jìn)行非線性屈

2、曲分析，分別計(jì)算了植物莖稈在軸向荷載，彎矩，扭矩和風(fēng)荷載單獨(dú)和組合作用下的臨界荷載和后屈曲平衡路徑。探討了各種荷載作用下植物莖桿的抗屈曲或抗倒伏能力。本文的主要內(nèi)容包括：
　　 1，將正交各向異性理論引入到植物莖稈物理模型的建立中，由已知的柔度矩陣推導(dǎo)建立其剛度矩陣，得到各工程彈性常數(shù)之間的關(guān)系。根據(jù)正交各向異性材料的性質(zhì)，參照國(guó)內(nèi)外植物莖稈材料的實(shí)驗(yàn)研究成果，合理選定植物莖稈材料物性參數(shù)。
　　 2，將管狀植物莖桿視作

3、正交各向異性材料，基于植物莖稈微觀結(jié)構(gòu)的生物仿生，建立縱向加肋多層圓柱殼模型，采用二次減縮積分厚殼單元S8R，應(yīng)用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行建模計(jì)算與分析。
　　 3，應(yīng)用非線性屈曲分析方法模擬管狀植物莖桿的屈曲過(guò)程。首先分析其屈曲模態(tài)，然后分別計(jì)算了植物莖稈在軸壓、彎矩、扭矩和風(fēng)荷載作用下的屈曲和后屈曲行為。并與同種材料的等效單層圓柱殼模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 4. 考慮到植物莖桿發(fā)生倒伏時(shí)的受力狀況是相當(dāng)復(fù)雜的