不同玉米果穗位姿与含水率对穗柄断裂特性的影(12)

由于玉米穗柄在拉伸与弯曲形式下的极限应力，均为穗柄表面纤维束均受到拉力作用而断裂的极限应力，故σT=σB。则由式（4）和式（5）可得拉伸断裂与弯曲断裂条件下拉伸载荷的关系为：

（6）

因此，在弯曲载荷与拉伸载荷共同作用下，当玉米果穗偏转角度达到临界角度，穗柄由拉伸断裂突变为弯曲断裂，其根本原因为穗柄表面裂纹萌生的诱因发生突变，裂纹的扩展方式也随之改变。而在仿人工双手摘穗机构中，欲达到降低拉茎辊载荷及苞叶残留量的目的，则施加的横向作用力，须使玉米果穗的偏转角度达到上述临界角度。

4 结 论

1）玉米果穗位姿的变化显著影响穗柄的拉伸断裂行为：随着果穗偏转角度增大，穗柄拉断力、断裂拉伸量及苞叶残留率会在一临界角度产生突变；在籽粒含水率分别为34.8%、30.2%、25.1%和20.3%时，临界角度分别为50°～55°、50°～55°、45°～50°和45°～50°，达到临界角度后，玉米穗柄的拉伸断裂力分别降低了80%、86%、84%和80%，穗柄拉伸量分别增加了72%、70%、93%和84%，苞叶去除率分别增加了41%、34%、32%和36%。

2）随着果穗偏转角度的增大，穗柄的断裂机理发生改变：偏转角度小于临界角度时，裂纹萌生诱因是拉应力超过材料极限应力，穗柄为拉伸断裂，穗柄在裂纹产生后迅速断裂；偏转角度达到临界角度后，裂纹萌生是由于弯曲正应力超过材料的极限应力，穗柄为弯曲断裂，穗柄在较长时间的裂纹扩展后发生断裂。

付乾坤，付 君，陈 志，张立波，任露泉.不同玉米果穗位姿与含水率对穗柄断裂特性的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(16)：60－69. doi：10./

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