蒲苇生物质切割物理特性研究

目 录摘要1关键词11 前言22 概述33 实验内容63.1 试验样本的采集以及材料的选取6 3.1.1 试验样本采集6 3.1.2 实验材料的选取6 3.1.3 实验需测量数据63.2 实验设备73.3 夹具设计73.4 试验原理与方法83.5 试验结果83.5.1 五种蒲苇的分阶实验数据方差分析83.5.2 切割速度的影响123.5.3 直径的影响133.5.4 节点的影响163.5.5 含水率的影响173.5.6 正交试验184 讨论与分析295 结论29参考文献30蒲类生物质切割物理特性研究摘 要：大量的能源需求和减少对石化石油的依赖，是世界上共同面临的挑战。蒲类生物质的利用是未来生物能源的主要利用方向之一，本试验采用湖南农业大学试验园种植的蒲苇为材料，以湘杂蒲2号、湘杂蒲3号、蒲/南荻杂交种、2年生南荻无性繁殖苗和3年生南荻种子苗5个品种的蒲苇为试验对象。在切割试验中针对每类蒲苇茎秆分别采用不同切割位置，不同切割刀具，不同切割方式和不同切割速度，从切割力，应力，剪切强度三方面分析蒲类生物质切割物理特性，得出切割不同蒲苇茎秆的最大切割力和最有效切割方式。从而为加工机具和加工工艺的设计、改进提供基础数据和理论依据，为设计蒲苇收割、切碎机械设备时提供有效的参考和理论支持。关键词：蒲苇生物质；蒲苇；茎秆；机械特性；显著1 前言生物能源被认为是21世纪最有希望在解决能源危机方面有所作为的能源。生物能源资源包括糖类（甘蔗、甜高粱、甜菜）、淀粉类（粮食、薯类）、纤维素类（农作物秸秆、草类、薪材等）、油料类（大豆、油果林木、油菜等）。在上述资源中，大部分与人类粮食有关，在制造生物能源的同时，可能会引起粮食危机。而蒲属（Miscanthus）植物俗称蒲苇，属禾本科多年生高大草类。由于蒲苇不属于粮食作物，其主要生长在荒地上，所以作为能源植物的蒲苇就受到世界范围的广泛关注。各国纷纷出台相应的政策措施，以期在能源植物的开发和研究上走在前列1。2 蒲苇概述2.1 蒲苇的经济价值蒲苇在我国广泛分布，一直以来人们都将其视作杂草，仅用作生火之用，但是随着研究的深入，人们发现蒲是一类兼具生态效益和经济效益的植物资源。 蒲类植物具有生长快、产量高、易繁殖的特点，播种后能迅速覆盖地面，是适合于荒坡、湖洲发展的先锋植物，能有效地起到固土保水、防止冲刷、改善周边生态环境的作用。周存宇等采用不同部位的繁殖体进行无性繁殖，定量研究不定根的长度和数量、根状茎新生芽数量和地下部分包裹土壤的体积，以预测其护坡效果。研究者发现，五节蒲在重金属矿业废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力，五节蒲定居不仅促进了尾矿砂重金属朝着沉淀态和螯合态方面转化，而且还显著地改善了尾矿砂微生物群落的功能发挥。尽管五节蒲不属于重金属超富集植物，但对污染土壤中的铅、锌等重金属均具有较强的吸收能力，这一现象说明五节蒲将对降低污染土壤中的重金属含量及改善土壤环境具有重要作用5。研究发现，蒲忍受铝离子、重金属和氧胁迫的环境，并认为这种对非生物逆境较强的忍耐力可能是因为蒲具有其特殊的耐受机制所造成的。由于蒲属植物茎秆纤维细胞含量高，可以作为一种优良造纸材料。据测定，南荻的纤维产量和质量都比芦苇、麻类、毛竹、杨树和柳树高，纤维细胞的含量达到50%左右，其平均长度约3 mm，最长纤维达6.8 mm。杨春生等研究了荻的2个变种胖节荻和突节荻的纤维品质及农艺性状，发现它们纤维含量高、品质好、抗逆性强、抗病虫性强、对土壤肥料的适应性强，属优良型造纸原料。何立珍等采用组培诱变的方法，获得了1个四倍体新资源“芙蓉南荻”，其产量大幅度提高，纤维质量更好，可以用来制造中、高档文化用纸。由于蒲属植物株型美观，目前已经成为城市绿化造景的重要素材。例如，现在已经开发出花叶蒲、彩色蒲、斑叶蒲、细叶蒲等园林专用品种。武菊英等在盆栽条件下研究了分株和遮荫对观赏植物花叶蒲（M.sinensisVariegatus）生长的影响，为种苗快速扩繁和应用配置提供技术依据。蒲苇类植物还可以用作饲草。例如，民间就用南荻的根茎饲喂蒲鼠（又叫冬狸）。蒲属类植物最受重视的一个用途，就是作为能源植物进行开发，将其直接作为燃料，不仅燃值高，而且放出的CO2低，且不含有害气体，残留的灰烬也少，同时也可通过纤维素降解生产燃料乙醇。由此可见，蒲属植物不仅在生物能源领域拥有巨大的经济价值，同时在生态环保、农业、工业方面都具有很大的开发潜力和市场价值6。2.2 研究目的 蒲苇大部分品种外形特征为高、粗，底部茎杆硬度和刚度大。目前蒲苇的收割基本上是采用手工收割，条件艰苦，收割难度较大，而且劳动强度高，效率低，往往造成芦竹无法及时全面收获而减产。所以，实施芦竹机械化收割，对提高劳动生产率、降低生产成本、保证造纸业的原料供应、提高资源的利用率具有直接的推动作用，同时它也是蒲苇收获方式的一个必然趋势。类似于稻谷收割机械,蒲类收割机的工序可分为收割、切断、分离、传送等7。蒲苇解剖学结构特征与竹类材料类似，力学性能上呈现各向异性、非均质、非线性，在切割过程中，蒲苇茎秆在刀具刃口附近会产生复杂的应力和应变，直接影响蒲苇收割机的切割质量、切割效率及切割能耗。开展蒲类生物质切割物理特性研究，获得不同切割方式下其最大切割力、破坏应力，剪切强度等机械物理特性参数，为分析蒲苇切割过程中应力、应变及剪切强度的变化及分布状态，确定蒲苇切割力和芦竹切割刀具、切割方式等提供理论依据和基础技术参数，对低能耗高效率的切割器设计具有重要的指导意义。本文测定了收获期蒲苇茎秆最大切割力、破坏应力，剪切强度，并进行了相应的数据分析8。设计收割机相应工作部件，就必须知道不同蒲类植物对刀片的要求，知道各种刀片在何种切割方式下能用最小的切割力切割茎秆，知道哪些外部因素对切割力的变化造成影响。因此此次研究以多种蒲苇为试验对象，进行了不同节间含水率、外径、原始截面面积的各种可逆的或不可逆参数和相应变化规律的研究，旨在探索研究不同的外部条件对蒲苇切割过程的影响9。3 实验内容3.1 实验样本的采集以及材料的选取3.1.1 实验样本采集采集蒲苇茎秆样品是截取离地约60mm-80mm以上的一整节蒲苇（如图1），试样取回后，去叶，去支、去毛根，用水将蒲苇外表洗净并擦拭，试样要求通直、无虫害。 图1 蒲苇切割部位示意图Fig.1 Sketch of miscanthus cutting area3.1.2 试验材料的选取实验材料采样于2011年2月xx农业大学蒲属植物种质资源圃生长的蒲苇，品种：湘杂蒲2号，种植日期：2007年6月23日；蒲/南荻杂交种（2011年申请品种登记的苗头组合），种植日期：2009年8月25日；2年生南荻无性繁殖苗(腋芽繁殖)，种植日期：2009年8月25日；3年生南荻种子苗，种植日期：2008年8月13 日。依次编号A、B、C、D、E。行距：7575。将蒲苇茎从基部，两节为一个试样用钢锯截取，依次编号试样1-试样13，试样长80mm。测量每节两端和靠近节部两个方向的4个外径值（2R)，在每节两端截面各取4个对称的位置测量壁厚(），以两节上的8个外径和8个壁厚的平均值作为试样的平均外径和平均壁厚。横截面积S=3.14R-(R-)3。3.1.3 实验需测量数据含水率、外径、原始截面面积、茎秆在不同刀具和不同切割方式下的最小切割力，应力，剪切强度的测定和相应变化规律的研究。A.湘杂蒲2号 B.湘杂蒲3号 C.蒲/南荻杂交种 D.两年生南荻无性繁殖苗(腋芽繁殖)E.三年生南荻种子苗图2 蒲苇切割试样Fig.2 Cutting sample of Miscanthus3.2 试验设备1SAN试验机、该机加载最大值10kN、电子天平（精度为0.01g，慈溪市天东衡器厂）、游标卡尺、直尺、普通钢锯。（试验台如图3所示）54321.SAN试验机 2.上刀夹具 3.锯齿型割刀 4.茎秆夹具 5.虎钳支架图3 蒲苇切割试验台Fig.3 Cutting experiment experiment rig of Miscanthus3.3 夹具设计试验在微机控制电子万能材料试验机上进行，由于在切割的过程中蒲苇茎秆要伸出一段便于切割，所以在夹具上下部分分别垫上约10mm、长宽和夹具相似的泡沫垫，防止切割力加载时夹具对试样的刚性冲击损伤而影响实验效果。3.4 试验原理与方法如图3, 分别将锯齿型和光刃型的切割刀片安装在电子式万能材料试验机上（如图4），分别以200mm/s，300mm/s，400mm/s的速度切割试样直至试样断裂，这是切割件所受的载荷和变形以及横梁的位移可以通过相应的传感器（力传感器、引伸计）和光栅编码器转化成电信号，经放大器放大，再经A/D转换成数字信号后输入，到微机控制部分进行处理和显示。剪切夹具如图11所示。在做剪切试验时，通过安装于计算机内的配套专用软件实验试验测试方案的选择，试验配件及其参数的设置，实现对接受到的试验信号进行加工处理，并给出最终设置的位移与最大载荷的曲线变化规律。取5种蒲苇茎秆相同种类相同直径各5根，共300个试样进行切割断裂实验，每种刀片每种切割方式在每个茎秆位置重复5次，取平均值。分别绘制茎秆断裂过程的载荷-速度曲线，载荷-直径曲线，载荷-节点曲线，载荷-含水率曲线，观察茎秆的破坏形式，分析切割断裂时的力学性能。获得最大应力、最小切割力、剪切强度等物理特性参数。b.锯齿刀a.光刃刀图4 切割刀片图示Fig.4 Sketch of cutting blade3.5 试验结果3.5.1 五种蒲苇的分阶实验数据方差分析表1 方差分析Table.1 Variance analysis源 因变量 III 型平方和df均方FSig.切割方式切割力/N5814.77115814.7718.7680.005应力/MPa10.048110.0489.2050.004剪切强度/MPa2.60912.60910.0310.003切割位置/mm 切割力/N4864.87422432.4373.6680.035应力/MPa7.83723.9183.5900.038剪切强度/MPa2.41721.2084.6450.016切割刀具切割力/N695.2271695.2271.0480.313应力/MPa1.57711.5771.4440.237剪切强度/MPa0.42510.4251.6360.209误差切割力/N24536.35337663.145应力/MPa40.386371.092剪切强度/MPa9.624370.260总计切割力/N753840.80042应力/MPa1247.16542剪切强度/MPa311.83942注：湘杂蒲2号 Note: Xiang zamang NO.2源因变量III 型平方和df均方FSig.切割方式切割力/N16461.965116461.9656.9050.012应力/MPa4.71314.7134.2450.046剪切强度/MPa1.18711.1874.2650.046切割位置/mm切割力/N846.9112423.4560.1780.838应力/MPa1.1092 0.555 0.5000.611 续表1源 因变量III 型平方和df均方FSig.剪切强度 /MPa0.27020.1350.4850.619切割力/N200.1491200.1490.0840.774切割刀具应力/MPa0.04210.0420.0380.846剪切强度 /MPa0.01010.0100.0350.853切割力/N88213.945372384.161误差应力/MPa41.083371.110剪切强度/MPa10.296370.278切割力/N1445020.17242误差应力/MPa745.21542剪切强度 /MPa186.48242注：湘杂蒲3号 Note: Xiang zamang NO.3 源 因变量III 型平方和df均方FSig.切割方式 切割力/N12441.281 112441.281 14.611 P0.001 应力/MPa12.879 112.879 18.031 P0.001 剪切强度/MPa3.231 13.231 18.088 P0.001切割位置/mm 切割力/N3677.701 21838.851 2.160 0.126 应力/MPa2.947 21.474 2.063 0.138剪切强度/MPa0.733 20.366 2.052 0.139切割刀具切割力/N4711.911 14711.911 5.534 0.023应力/MPa11.342 111.342 15.879 P0.001剪切强度/MPa2.81512.81515.757P0.001误差切割力/N41723.609 49851.502 应力/MPa35.000 490.714 续表1 源 因变量III 型平方和df均方FSig.剪切强度/MPa8.752 490.179 总计切割力/N919656.032 54应力/MPa907.733 54剪切强度/MPa226.910 54注：蒲南荻杂交种Note: Miscanthus/Nandi cenospecies源 因变量 III 型平方和 df均方FSig.切割方式切割力/N16112.315 116112.3155.7340.025应力/MPa0.229 10.2294.4010.047剪切强/MPa0.056 10.0564.1510.053切割位置/mm切割力/N19901.063 29950.5313.5410.046应力/MPa0.599 20.3005.7530.009剪切强度/MPa0.150 20.0755.6010.010 切割刀具切 割力/N52.350 152.3500.0190.893应力/MPa0.032 10.0320.6170.440剪切强度/MPa0.007 10.0070.5540.464误差切割力/N64634.382 232810.191应力/MPa1.198 230.052剪切强度/MPa0.309 230.013总计切割力/N1672472.939 28应力/MPa39.11628剪切强度/MPa9.79528注：两年生南荻无性繁殖苗 Note: biennial Nandi apogamic seedling30 试验结果表明：4种不同切割模式下，湘杂蒲3号、蒲/南荻杂交种和两年生南荻无性繁殖苗在茎秆切割位置150mm处的切割力、应力和剪切强度的变化幅度比100mm和200mm处较小，而湘杂蒲2号在150mm处影响较小；湘杂蒲2号、湘杂蒲3号和蒲/南荻杂交种的100mm处的切割力、应力和剪切强度最大，150mm处最小，切割150mm处的切割力、应力和剪切强度比100mm分别平均降低16.55%-18.1%、7.58%-15.82%和15.78%-18%，而两年生南荻无性繁殖苗200mm最小。在速度一定的情况下，无论采用锯齿形刀片还是光刀片，均以滑切的切割力最小，湘杂蒲2号、湘杂蒲3号、蒲/南荻杂交种和两年生南荻无性繁殖苗滑切的切割阻力比正切分别降低15.21%、21.43%、27.95%和16.43%；在切割速度和切割方式一定的情况下，滑切过程中采用锯齿形刀片比用光刀片切割的切割力要小；而正切过程中除湘杂蒲2号外采用锯齿形刀片切割力要小。 受限于实验器材，本实验的滑切仅采用切割方向与茎秆轴线成30的。试验还发现，光刀切易压陷空腔茎秆而没切断；而锯切易发生爆裂，另结束时锯齿有茎秆粘着。 通过对试验结果的方差分析，如表1所示,结果表明：切割方式对切割力、应力和剪切强度影响显著(P0.05)；对于湘杂蒲2号和两年生南荻无性繁1殖苗，切割位置对切割力、应力和剪切强度影响显著(P0.05)；对于蒲/南荻杂交种，切割刀具对切割力、应力和剪切强度影响显著(P两年生南荻无性繁殖苗226.06N湘杂蒲3号178.48N蒲/南荻杂交种126.52N湘杂蒲2号120.57N(表2)，但同一蒲苇茎秆不同直径的最大切割力变幅很大，湘杂蒲2号60.77-266.15N,湘杂蒲3号55.86-373.56N,蒲/南荻杂交种44.57-302.31N,两年生南荻无性繁殖苗108.51-372.16N,三年生南荻种子苗149.52-413.17N。在所测试样中，三年生南荻种子苗直径为18.9mm的单根切割力最大为413.17N。5种蒲苇茎秆切割力均随着直径的增大以Cubic函数递增（图6A、B、C、D)，但不同蒲苇茎秆递增的幅度不同。壁厚与切割力呈显著的正相关关系。应力、剪切强度随着直径的增大，有减小的趋势。直径越细，应力、剪切强度越大,湘杂蒲2号、三年生南荻种子苗应力、剪切强度随着直径增大以Cubic函数递减（图6A、E)。5种蒲苇茎秆的平均剪切强度较大的为湘杂蒲2号和蒲/南荻杂交种，分别为2.75MPa、1.83MPa，其次为湘杂蒲3号1.48MPa，两年生南荻无性繁殖苗0.84MPa，三年生南荻种子苗最低为0.60MPa。研究结果发现，湘杂蒲3号、蒲/南荻杂交种和两年生南荻无性繁殖苗的剪切强度与直径负相关关系不显著，可能与细胞壁纤维细胞有关。直径的影响是因为随着蒲苇的生长，蒲苇茎秆直径增大，蒲苇茎秆内部组织结构趋于成熟，纤维等组织强度增加和茎秆外表面硬度增加，导致消耗的功率增加。但是在实际收割中，蒲苇茎秆直径过小，影响蒲苇生物质纤维素转化生物酒精的效益；过大，又使功耗增加，造成动力机组的增大和机型重量增加，而蒲苇主要生长在主要生长在河海滩涂，不能承受较重的收割机械。在实现蒲苇收割要求和满足效益的前提下，尽可能选择较小的蒲苇茎秆；其次，实行农艺手段能使蒲苇茎秆的直径均匀地增加。在设计蒲苇收割、切碎机械设备时，应考虑这类机械对蒲苇茎秆施加的切割力应大于蒲苇茎秆的最大切割力（三年生南荻种子苗，413.17N）。表2 蒲苇茎秆切割试验结果Table.2 Cutting test results of miscanthus stalk 名称外径/mm壁厚/mm截面积/mm2切割力/N位移/mm应力/MPa剪切强度/MPa湘杂蒲2号4.701.6015.57110.0626.9014.743.256.962.003.481.005.181.8119.15101.1310.7813.272.405.430.662.710.335.682.6025.15119.5227.4017.852.474.951.062.480.536.411.9026.91151.5650.4916.212.904.630.742.310.37湘杂蒲3号6.891.0218.80109.7236.2117.973.272.940.891.460.468.381.5232.74157.5436.7116.144.112.880.781.440.399.711.9046.59196.6858.2814.065.402.680.781.340.3911.331.9256.73 254.2042.8213.115.182.520.341.260.17蒲/南荻杂交种5.362.3022.1074.7514.9113.843.143.720.751.860.386.182.6429.3597.3219.8015.192.273.660.621.840.307.541.6931.04124.9137.9516.563.093.410.841.710.428.371.8237.43210.8148.2913.624.143.840.861.920.43两年生南荻无性繁殖苗13.621.8267.43190.0058.3420.715.711.520.450.840.4214.702.1283.74216.9556.6720.424.901.370.380.650.1716.662.1196.40219.7859.7019.035.651.150.320.530.1117.712.24108.81278.4557.7221.884.171.140.300.550.14续表2 名称外径/mm壁厚/mm截面积/mm2切割力/N位移/mm应力/MPa剪切强度/MPa三年生南荻种子苗13.962.67 94.69227.2158.7021.744.761.510.900.760.4816.512.68115.76269.1763.8424.304.661.270.360.620.1317.972.70129.16260.0371.0522.697.181.030.290.510.1420.103.03162.12326.5458.8221.156.151.050.270.530.14 A.湘杂蒲2号 B.湘杂蒲3号 C蒲南荻杂交种 D.两年生南荻无性繁殖 E.三年生南荻种子苗 图6 直径对蒲苇茎秆切割的影响Fig.6 Effect of diameter on the cutting of miscanthus stalk3.5.4 节点的影响 为了研究节点对切割力的影响，当采用滑切锯齿，切割速度200mm/s时，选取在从切割端到距切割端200mm的湘杂蒲2号、两年生南荻无性繁殖苗和三年生南荻种子苗进行节点切割试验。在图8中，可以发现湘杂蒲2号、两年生南荻无性繁殖苗和三年生南荻种子苗茎节与节间相比，切割力分别增加了10.36%-34.43%、46.11%-50.57%、39.59%。由于特殊原因三年生南荻种子苗的第一个节点的切割力测定值没有暂时空缺，但是总体来说蒲苇试样的切割力测定值是第一个节点第二个节点节间。综上，因此在切割过程中，刀刃应尽量避开节点处。图7 节点对蒲苇茎秆切割力的影响Fig.7 Effect of epidermis on the cutting force of miscanthus stalk3.5.5 含水率的影响取样时间从 表3 各批次取样时间Fig.3 Sampling time of each batch批次采样时间备注12012-01-03阴、小雨22012-01-15小雨、小雨32012-01-29阴、阴42012-02-16小雨、阴52012-03-02小雨、雷阵雨62012-03-15 图8 蒲苇含水率随时间变化Fig.8 Changes of moisture contents miscanthus3.5.6 正交试验 表3 试验因素水平表 L18(37)Table.3 Levels of experimental factors序号 切割方式A 切割位置B切割刀片C切割速度D直 径E11（正切）1（100）1（锯齿）1（200）1（6）22（滑切）2（150）2（光刃）2（300）2（5）32（滑切）*3（200）1（锯齿）*3（400）3（4）注：湘杂蒲2号 ；*表示虚拟水平，下表同。Note: Xiang zamang NO.2; *means virtual level, as same as the following table序号切割方式A切割位置B切割刀片C切割速度D直径E11（正切）1（100）1（锯齿）1（200）1（7）22（滑切）2（150）2（光刃）2（300）2（8）32（滑切）*3（200）1（锯齿）*3（400）3（11）注：湘杂蒲3号Note: Xiang zamang NO.3序号切割方式A切割位置B切割刀片C切割速度D直径E11（正切）1（100）1（锯齿）1（200）1（8）22（滑切）2（150）2（光刃）2（300）2（6）32（滑切）*3（200）1（锯齿）*3（400）3（5）注：蒲/南荻杂交种Note: Miscanthus/Nandi cenospecies序号切割方式A切割位置B切割刀片C切割速度D直径E11（正切）1（100）1（锯齿）1（200）1（18）22（滑切）2（150）2（光刃）2（300）2（15）32（滑切）*3（200）1（锯齿）*3（400）3（13）注：两年生南荻无性繁殖苗Note: biennial Nandi apogamic seedin表4 正交试验结果Table.4 Results of orthogonal test试验号因素试验结果A1 B 2 C3A*C4D5E6B*E7切割力/N应力/MPa剪切强度/MPa1 1（正切） 1（100）1（锯齿）11（200）1（6.74）1210.776.263.1321（正切）2（150）2（光刃）22（300）2（5.70） 2124.544.642.3231（正切）3（200）1（锯齿）*33（400）3（4.75）3109.316.193.142（滑切）1（100）1（锯齿）22（300）3（4.75）3123.348.524.2652（滑切）2（150）2（光刃）33（400）1（6.74）1202.456.243.1262（滑切）3（200）1（锯齿）*11（200）2（5.70）2112.624.522.2673（滑切）*1（100）2（光刃）13（400）2（5.70）3101.973.44451.72583（滑切）*2（150）1（锯齿）*21（200）3（4.75）188.514.422.21121（正切）3（200）2（光刃）21（200）1（6.74）3219.046.813.4132（滑切）1（100）2（光刃）31（200）3（4.75）277.4514.9582.48142（滑切）2（150）1（锯齿）*12（300）1（6.74）3216.154.352.18152（滑切）3（200）1（锯齿）23（400）2（5.70）1120.894.512.26163（滑切）*1（100）1（锯齿）*23（400）1（6.74）21684.22.32173（滑切）*2（150）1（锯齿）31（200）2（5.70）391.444.192.09183（滑切）*3（200）2（光刃）12（300）3（4.75）1115.484.8612.43续表4试验号因素试验结果A1 B 2 C3A*C4D5E6B*E7切割力/N应力/MPa剪切强度/MPaKj1949.2866.721647.77799.831137.61=2488.70 Kj21539.5823.44840.93885.9736.65Kj3 798.54802.97614.44kj1158.2144.45137.31133.31189.60主 次kj2128.29137.24140.16147.65122.78kj3 133.09133.83102.41E3A2D1B3C1Rj29.9111.362.8414.3487.19注：湘杂蒲2号Note: Xiang zamang NO.2试验号因素试验结果A1B2C3A*C4D5E6B*E7切割力/N应力/MPa剪切强度/MPa11（正切）1（100）1（锯齿）11（200）1（7.56）11252.73 1.3721（正切）2（150）2（光刃）22（300）2（8.7） 2207.213.74 1.8731（正切）3（200）1（锯齿）*33（400）3（11.44）3269.92.55 1.2842（滑切）1（100）1（锯齿）22（300）3（11.44）3410.333.63 1.8152（滑切）2（150）2（光刃）33（400）1（7.56）1158.83.79 1.962（滑切）3（200）1（锯齿）*11（200）2（8.7）2106.831.78 0.8973（滑切）*1（100）2（光刃）13（400）2（8.7）3158.942.52 1.2683（滑切）*2（150）1（锯齿）*21（200）3（11.44）1245.532.02 1.01续表4试验号因素试验结果A1B2C3A*C4D5E6B*E7切割力/N应力/MPa剪切强度/MPa93（滑切）*3（200）1（锯齿）32（300）1（7.56）2171.683.79 1.89101（正切）1（100）1（锯齿）*32（300）2（8.7）1159.762.92 1.46111（正切）2（150）1（锯齿）13（400）3（11.44） 2356.013.65 1.82121（正切）3（200）2（光刃）21（200）1（7.56）3294.376.58 3.29132（滑切）1（100）2（光刃）31（200）3（11.44）2357.553.30 1.65142（滑切）2（150）1（锯齿）*12（300）1（7.48）3136.393.09 1.54152（滑切）3（200）1（锯齿）23（400）2（8.7）1193.943.08 1.54163（滑切）*1（100）1（锯齿）*23（400）1（7.56）2129.522.71 1.36173（滑切）*2（150）1（锯齿）31（200）2（8.7）3212.793.54 1.77183（滑切）*3（200）2（光刃）12（300）3（11.44）1163.81.34 0.67Kj11412.25 1341.10 2517.68 1342.07 1015.76 =3858.35Kj22446.10 1316.73 1340.67 1249.17 1039.47 Kj31200.52 1267.11 1803.12 kj1235.38 223.52 209.81 223.68 169.29 主 次kj2203.84 219.46 223.44 208.20 173.25 kj3200.09 211.19 300.52 E1A2B3C1D2Rj31.5323.4313.642.99127.27注：湘杂蒲3号Note: Xiang zamang NO.3试验号因素结果A1B2C3AC4D5E6BE7切割力/N应力/MPa剪切强度/MPa11（正切）1（100）1（锯齿）11（200）1（8.23）1245.53 4.09 2.05 21（正切）2（150）2（光刃）22（300）2（6.70） 2135.91 4.40 2.20 31（正切）3（200）1（锯齿）*33（400）3（5.15）368.31 3.06 1.53 42（滑切）1（100）1（锯齿）22（300）3（5.15）364.83 3.53 1.76 52（滑切）2（150）2（光刃）33（400）1（8.23）1173.49 2.89 1.45 62（滑切）3（200）1（锯齿）*11（200）2（6.70）2105.86 2.78 1.39 73（滑切）*1（100）2（光刃）13（400）2（6.70）3110.19 3.03 1.52 83（滑切）*2（150）1（锯齿）*21（200）3（5.15）154.30 2.86 1.43 93（滑切）*3（200）1（锯齿）32（300）1（8.23）2155.02 3.34