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作物 倒伏 力学 机理 研究

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作物抗倒伏的力学机理研究,作物,倒伏,力学,机理,研究

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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理 工 学 部 学生姓名邱 天 文 学 号200841914522年级专业及班级 2008 级 机械设计制造及其自动化 专业 （ 5 ）班指导教师姓名任 述 光指导教师职称副 教 授毕业论文题目作物抗倒伏的力学机理研究毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题完成相关资料收集整理实验方案的设计实验测量实验数据分析处理建立作物屈曲倒伏的力学模型并求解，完成论文指导教师意见 指导教师签名： 2012 年 3 月 30 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名邱天文学 号200841914522年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(5)班指导教师及职称任述光副教授学 部理工学部20 年 月 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目作物抗倒伏的力学机理研究主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）倒伏是由外界因素引发的作物植株茎秆从自然直立状态到永久错位的现象，不同学者对倒伏的类型划分不同。一般意义上讲，倒伏主要划分为茎倒和根倒。茎倒是指基部茎节的弯曲或折断，主要是在表层土壤紧实的情况下，发生暴风雨引起，也可能由病虫害引发。根倒是直立茎秆由根茎的倾斜而产生的歪倒。从力学机理上讲，根倒是茎秆弯曲刚度问题，茎倒是茎秆受压屈曲问题。本课题旨在建立农作物茎秆倒伏的力学模型，利用力学理论和方法，对于弯曲刚度问题分析其影响因素。对于屈曲问题，给出适用于多种农作物如：油菜、亚麻、玉米、水稻、小麦、屈曲失稳临界力的表达式，临界力越大，抗倒伏能力越强。研究临界力的影响因素，结合作物的生理与栽培，提出提高作物抗倒伏能力的措施。1. 完成相关资料收集整理2. 实验方案及实验数据3论文全部打印，格式规范符合湖南农业大学东方科技学院毕业论文规范要求，字数不得少于2万字。正文的主要结构层次：1）前言：简要介绍研究现状及问题，本研究的目的、意义、主要内容与创新。2）总体研究方案的拟定3）实验数据的记录，分析，处理4）建立作物屈曲倒伏的力学模型并求解，结合作物倒伏的田间跟踪调查，分析影响作物抗倒伏能力的因素。4.总结：对整个毕业论文主要成果的总结。明确指出本次研究的成果（对已有研究所做的改进）和缺点（不足及没有考虑周全的地方），对其应用前景及社会、经济价值加以预测和评价，并指出今后进一步研究的方向与设想。注：此表如不够填写，可另加附页。主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）1郭玉明等. 茎秆作物抗倒伏生物力学评价研究及关联分析J.农业工程学报,2007,23(7):14-18.2孙世闲. 国外玉米倒伏研究J.世界农业,1991,5:23-24.3田保明等.农作物倒伏及其影响因素分析J.中国农学通报,2006,22(4):163-167.4刘唐新,官春云,梁勇.油菜倒伏研究进展J.作物研究,2007,2:140-144.5钟代斌.水稻抗白叶枯病和抗倒伏性的分子剖析D.北京:中国农业科学院,2000.6肖应辉,罗丽华,闫晓燕等.水稻品种倒伏指数QTL分析J.作物学报,2005,31(3):248-354.7孙旭初.水稻茎秆抗倒性的研究J.中国农业科学,1987,20(4):32-37.8王 勇,李朝恒.小麦品种抗倒性的研究进展J.山东农业大学学报,1996,27(4):503-508.9肖世和,张秀英,闫长生等.小麦茎秆强度的鉴定方法研究J.中国农业科学,2002,35(1):7-l1.10 Sterling A,Baker CJ,Berry PM,et a1.An experimental investigation of the lodging of wheatJ.Agricultural and Forest Meteorology,2003,119(3- 4):149-165.11李得孝,康宏,员海燕.作物抗倒伏性研究方法J陕西农业科学,2001,(7);20-22.12刘后森,魏俊智.小麦茎的组织结构力学性能与倒伏的力学问题J.八一农学院,1992,15(2):91-96.13Crook M J,Ennos A R. Stem and root characteristics associated with lodging resistance in four winter wheat cultivarsJ.Journal of Agricultural sciences,1994,123:167-174.14Kinuma K,Ikegaya F,Ito E,et a1. Heterotic effect for root lidgint resistance in F1 hybrids among dent and flint inbred lines of maizeJ.Maydica,1998,43;13-17.15 袁志华,冯宝平,赵庆安等.作物茎秆抗倒伏的力学分析及综合评价探讨J.农业工程学报,2002,18(6):30-31.16Tony Farquhar,Zhou Jiang,W illiam H W.Competing effects of buckling and anchorage strength on optimal wheat stalk geometryJ. Journal of Biomechanical Engineering,2002,124,(4):441-449. 工作进度安排（宋体五号，行间距固定值22磅）起止日期主要工作内容2011.12-2012.3.1完成相关资料收集整理2012.3.2-2012.3.20实验方案的设计2012.3.21-2012.4.1实验测量2012.4.2-2012.5.1实验数据分析处理2012.5.2-2012.5.25建立作物屈曲倒伏的力学模型并求解，完成论文要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 接受任务日期：20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文 作物抗倒伏的力学机理研究 ON THE MECHANICAL PRINCIPLE OF CROP LODGING 学生姓名：邱 天 文 学 号：200841914522 年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自 动化（5）班 指导老师及职称：任述光 副教授 学 部：理工学部 湖南长沙提交日期：2012年5月 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 1关键词 11 前言2 1.1 研究的目的与意义2 1.2 国内外研究相关进展31.3 论文的主要内容42 作物茎秆的力学分析52.1 茎秆稳定分析5 2.2 倒伏内力分析7 2.2.1 弯曲强度7 2.2.2 弯曲刚度7 2.3 倒伏相关力学指标的确定73 同期作物茎秆力学特性实验的方案设计73.1 实验目的83.2 设备及试样8 3.2.1 实验设备8 3.2.2 试样选取83.3 实验原理及方法8 3.3.1 实验原理8 3.3.2 实验方法 104 不同时期作物茎秆力学特性实验的方案设计 11 4.1 实验目的 114.2 材料及试样 114.3 实验原理及方法 11 4.3.1 实验原理 11 4.3.2 实验方法 125 建立倒伏系数评定作物抗抗倒伏机能的方案设计 135.1 实验目的 135.2 材料及试样 135.3 实验原理及方法 136 数据采集与分析 14 6.1 同期作物茎秆力学指标沿高度的变化 14 6.2 茎秆生物力学性质与形态特性的相关性分析 17 6.3 作物生长期对作物抗倒伏能力的影响 20 6.3.1 惯性矩 20 6.3.2 弹性模量 21 6.3.3 抗弯刚度 22 6.3.4 结论 226.4 倒伏系数评价根倒伏抗性的准确性 23 6.4.1 抗倒伏评价方法 23 6.4.2 大麦根倒伏的倒伏系数与其构成因素的通径分析 257 抗倒伏的措施 26 7.1 抗倒育种 26 7.2 混作防倒 26 7.3 栽培措施 26 7.3.1 播种时期 26 7.3.2 种植密度 26 7.3.3 肥水运筹 278 研究结论 27参考文献 28致谢28湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名邱天文学号200841914522年级专业及班级2008 级 机制 专业 （ 5 ）班指导教师及职称任述光（副教授）开题时间2011年 9 月 25 日毕业论文（设计）题目作物抗倒伏的力学机理研究一 研究意义 倒伏是由外界因素引发的作物植株茎秆从自然直立状态到永久错位的现象，不同学者对倒伏的类型划分不同。一般意义上讲，倒伏主要划分为茎倒和根倒。茎倒是指基部茎节的弯曲或折断，主要是在表层土壤紧实的情况下，发生暴风雨引起，也可能由病虫害引发。根倒是直立茎秆由根茎的倾斜而产生的歪倒。从力学机理上讲，根倒是茎秆弯曲刚度问题，茎倒是茎秆受压屈曲问题。本课题旨在建立农作物茎秆倒伏的力学模型，利用力学理论和方法，对于弯曲刚度问题分析其影响因素。对于屈曲问题，给出适用于多种农作物如：油菜、亚麻、玉米、水稻、小麦、屈曲失稳临界力的表达式，临界力越大，抗倒伏能力越强。研究临界力的影响因素，结合作物的生理与栽培，提出提高作物抗倒伏能力的措施。二 国内外研究现状2.1 国外研究现状王晖等观察麦秸秆折倒部位大多发生在穗下第三、四节的下部，对麦杆穗下第三节加以研究，将其受风作用时的振动简化为等直截面粱的弯曲振动，给出了在简谐载荷作用下的动力反应分析方法。袁志华等建立了农作物茎秆的力学模型，把穗重量看作集中力作用在作物茎秆上；作物茎秆看作一端固定，一端自由的均质长细杆；水稻茎秆横截面为空心椭圆截面，玉米茎秆横截面为圆截面，茎秆重力均匀分布。通过势能驻值原理，推导出了农作物茎秆临界力和秆长、穗位、截面尺寸、弹性模量有关的表达式印。袁志华利用力学理论和方法，分析了典型风荷载对小麦茎秆倒伏的影响，假设小麦茎秆在典型荷载爆炸荷载作用下的受追振动。2.2 国内研究现状在国外作物抗倒伏性能的研究中，安全因子和倒伏模型一直是研究热点。Crook和Ennos通过分析茎秆强度和根结构提出了抗倒伏的安全因子。Baker等建立了考虑气候，植株形态和土壤情况的小麦倒伏模型。Baker假定影响小麦倒伏的主要因数是由风载造成的茎秆基部的弯距。弯距的值与茎秆的破坏弯距相关，而且茎，根的破坏弯距可以判断倒伏是否发生。单株基部的弯距可以通过作用在穗上的风速，作用区域和单株自然频率，中心高度和衰减率得导。Sterling等研究了小麦倒伏的过程。建立了一个风洞，将不同品种小麦和不同土壤置于其中，使用六个风扇模拟自然条件下风吹倒伏的情况。根倒和茎倒的情况均可观察到，茎倒是瞬时发生的，根倒则要在一定时间之后发生。作者还研究了倒伏过程中植株的阻力系数，阻尼率，目的得到标准化的倒伏模型。Berry等认为倒伏发生在小麦收获前2至3个月，是植株与风，雨和土壤交互作用的结果。风载使小麦植株弯曲或茎秆基部破坏(茎倒)，还可能改变植株根在土壤中的位置(根倒)雨能够降低土壤强度，增加倒伏的可能性。三 主要参考文献1郭玉明等.茎秆作物抗倒伏生物力学评价研究及关联分析J.农业工程报,2007,23(7):14-18.2孙世闲. 国外玉米倒伏研究J.世界农业,1991,5:23-24.3田保明等.农作物倒伏及其影响因素分析J.中国农学通报,2006,22(4):163-167.4刘唐新，官春云,梁勇.油菜倒伏研究进展J.作物研究,2007,2:140-144.5钟代斌，水稻抗白叶枯病和抗倒伏性的分子剖析D.北京:中国农业科学院,2000,34:2-556肖应辉,罗丽华,闫晓燕等.水稻品种倒伏指数QTL分析J.作物学报,2005,31(3):248-354.7孙旭初.水稻茎秆抗倒性的研究J.中国农业科学,1987,20(4):32-37.8王 勇,李朝恒.小麦品种抗倒性的研究进展J.山东农业大学学报,1996,27(4):503-508.9肖世和,张秀英,闫长生等.小麦茎秆强度的鉴定方法研究J.中国农业科学,2002,35(1):7-l1.研究方案：一、研究目的通过大学四年所学机械知识，学以致用！研究临界力的影响因素，结合作物的生理与栽培，提出提高作物抗倒伏能力的措施。在参观实验中能将自己所学材料力学知识融会贯通，温故而知新，达到对所学材料力学的整个系统的复习与总结！二、内容研究几种优良作物茎秆的生物力学性质，并对文献的数据进行相关性分析，研究主要集中在作物茎秆材料生物力学性质试验测定，生物力学抗倒伏评价以及作物形态特性指标与倒伏性的相关性研究，对试验测试的数据进行了相关性分析，在此基础上对影响关系进行理性探讨。对不同时期作物茎秆的力学特性进行了一些研究，分别测试了两个品种各节间在不同生长期的弹性模量E和惯性矩以及各节间抗弯特性的变化。根据文献数据建立根倒伏系数，对作物的抗倒伏能力进行评定。利用力学理论和方法，对于弯曲刚度问题分析其影响因素，对于屈曲问题，建立农作物茎秆倒伏的力学模型，给出适用于多种农作物的屈曲失稳临界力的表达式，研究临界力的影响因素，结合作物的生理与栽培，提出提高作物抗倒伏能力的措施。三、方法 通过借鉴书本和网络相关资料对其进行学习、整理、改进并设计一套合理的方案，使用文献研究和实验研究的方法，建立力学模型，对作物抗倒伏机理进行研究。四、预期成果建立作物抗倒伏的屈曲模型，给出影响作物倒伏能力的力学常量，对作物抗倒伏的措施给出一定看法五、条件保障充足的研究学习时间，辅导老师的指导和相关资料和文献时间进程安排2011年11月16日至25日 完成相关资料收集整理2011年11月26日至元月 实验方案的设计2012年3月 实验测量2012年5月中旬 实验数据分析处理2012年5月底 建立作物屈曲倒伏的力学模型并求解，完成论文开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）选题审批表 学 部： 理工学部 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文题目作物抗倒伏的力学机理研究选题来源（）结合科研课题 课题名称：（ ）生产实际或社会实际 （ ）其他选题性质（ ）基础研究 （）应用研究 （ ）其他选题完成形式