基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

薛　忠，张衍林，张　劲，陈　实

(1.华中农业大学 工学院，武汉　430070；2.中国热带农业科学院 农业机械研究所，广东 湛江　524091)



基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

薛忠1,2，张衍林1，张劲2，陈实2

(1.华中农业大学 工学院，武汉430070；2.中国热带农业科学院 农业机械研究所，广东 湛江524091)

摘要：以木薯茎秆力学试验为基础，应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验，分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明：①韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195～-0.000 231Pa范围内，木质部处XY方向切应力在-0.000 231～0.000 014Pa范围内，XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa，XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa；YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性，茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10～-4.58E-11Pa范围内，YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa，YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。②模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律，但都对称分布；XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa，最小值为±0.194 054Pa；YZ方向切应力最大值为±0.456 2Pa，最小值为±0.005 063Pa；XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa，最小值为±0.028 967Pa。

关键词：木薯茎秆；ANSYS；有限元；仿真

0引言

木薯是世界三大薯类(木薯、甘薯、马铃薯)之一[1]，是仅次于小麦、水稻、玉米的第四大粮食作物。木薯也是一种用途广泛、经济价值很高的作物，可用于生产淀粉、酒精等的原材料[2-5]。木薯作为一种粮食、经济作物，人们主要利用其块茎，在生产收获中木薯茎秆往往被废弃[6]。其实，木薯茎秆不仅是繁殖材料，还可发酵制取生物质燃料[7-8]，其粉碎物可作为食用菌的培养料[9]，或直接还田增加土壤肥效[10-11]。……