馬曉曉,李 華,2,葛 云,李樹(shù)峰,趙永滿(mǎn),余思遙

(1.石河子大學(xué) 機(jī)械電氣工程學(xué)院,新疆 石河子 832003;2.嶺南師范學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院,廣東 湛江 524048)

0 引言

新疆是我國(guó)番茄的主產(chǎn)區(qū),番茄產(chǎn)業(yè)在新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位[1-2]。近年來(lái),隨著作物育苗移栽技術(shù)的大力推廣,新疆番茄育苗移栽種植規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,移栽過(guò)程主要以人工作業(yè)為主、半自動(dòng)移栽機(jī)械作業(yè)為輔。作業(yè)過(guò)程中,取苗投苗作業(yè)均需人工完成,存在自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低及作業(yè)成本高等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了新疆育苗移栽技術(shù)的發(fā)展[3-4]。因此,研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)取苗投苗作業(yè)功能的自動(dòng)移栽機(jī)成為趨勢(shì)和必然,而取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵技術(shù)之一。

在取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,開(kāi)展與機(jī)械自動(dòng)取苗相關(guān)的番茄缽苗自身力學(xué)特性研究,可為取苗機(jī)構(gòu)的取苗軌跡、夾取方式及執(zhí)行末端結(jié)構(gòu)參數(shù)等設(shè)計(jì)提供重要的理論依據(jù),是取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要前提。對(duì)于番茄缽苗夾莖式取苗機(jī)構(gòu)而言,開(kāi)展番茄缽苗莖稈的力學(xué)特性試驗(yàn)研究非常必要。目前,有關(guān)番茄缽苗莖稈力學(xué)特性的研究報(bào)道較少,相關(guān)研究主要集中在水稻、煙草及棉花等作物幼苗莖稈力學(xué)特性的研究方面。馬瑞峻等[5-6]利用自制拔斷力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)單株穴盤(pán)水稻缽苗進(jìn)行拔斷力研究,發(fā)現(xiàn)莖稈拔斷力從莖部向上逐漸減小;同時(shí),利用微控電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)穴盤(pán)水稻缽苗莖稈進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:拉伸時(shí),缽苗莖稈外鞘斷裂前應(yīng)力-應(yīng)變呈線(xiàn)性關(guān)系,且平均斷裂應(yīng)力大小隨加載速度的增加而呈線(xiàn)性增加。宋建農(nóng)等[7]利用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同秧齡的水稻缽苗莖稈進(jìn)行了抗拉斷力試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)抗拉斷力與缽苗秧齡、缽苗高度及夾苗高度有關(guān)。尚蕾等[8]對(duì)煙草進(jìn)行缽苗拔取及缽苗莖稈拉伸、壓縮、彎曲和剪切力學(xué)試驗(yàn),獲取了缽苗拔取力、缽苗莖稈抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及煙草缽苗莖稈彈性模量?；輺|志[9]等對(duì)煙苗抗拉斷力與取苗力進(jìn)行試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)單株煙苗抗拉斷力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于拔取力。董欣等[10]對(duì)移栽期煙草缽苗莖稈的不同部位進(jìn)行了剪切試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)煙草缽苗莖稈剪切部位對(duì)剪切破壞載荷及剪切功耗均存在顯著影響。王會(huì)麗等[11]對(duì)棉花幼苗進(jìn)行不同加載速度下的剪切和彎曲試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)不同品種棉花幼苗的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均隨加載速度的增大而增大。

對(duì)番茄缽苗莖稈力學(xué)特性開(kāi)展研究有助于掌握番茄缽苗在自動(dòng)取苗過(guò)程中的機(jī)械損傷特性規(guī)律,對(duì)解決自動(dòng)取苗過(guò)程中的傷苗問(wèn)題也有重要意義[12]。因此,本文重點(diǎn)對(duì)適栽期番茄缽苗莖稈開(kāi)展了拉伸、彎曲及壓縮試驗(yàn),獲得了番茄缽苗莖稈在外力作用下的力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律及其破壞損傷規(guī)律,研究結(jié)果可為番茄缽苗自動(dòng)移栽機(jī)械取投苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供重要參考。

1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年9月20日在石河子大學(xué)農(nóng)業(yè)部西北農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)材料選用新疆大面積種植的“石番36號(hào)”加工番茄缽苗,如圖1所示。育苗穴盤(pán)材質(zhì)為聚氯乙烯塑料,苗盤(pán)規(guī)格為16×8穴(即每個(gè)苗盤(pán)有16行,8列),外形尺寸為540mm×280mm,穴孔呈倒金字塔狀。試驗(yàn)采用新疆加工番茄缽苗常用的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)育苗基質(zhì),配方比為泥炭:蛭石:珍珠巖=1:1:1。根據(jù)新疆加工番茄育苗技術(shù)特點(diǎn)及要求,番茄苗適合移栽的苗齡為45天左右,缽苗形成后缽苗根系在基質(zhì)里穿插、纏繞、網(wǎng)絡(luò),形成根土復(fù)合體即缽體[13-14]。因此,本次試驗(yàn)育苗時(shí)間選擇為2018年8月15日—2018年9月20日,缽苗苗齡為45天。隨機(jī)選取20株番茄苗,利用游標(biāo)卡尺測(cè)量番茄缽苗形態(tài)特性參數(shù),莖稈含水率采用干濕質(zhì)量法測(cè)量,測(cè)得番茄缽苗主要形態(tài)特性參數(shù)如表1所示。

圖1 番茄缽苗Fig.1 Tomato seedlings。

表1 番茄缽苗主要形態(tài)特性參數(shù)Table 1 Main morphological characteristic parameters of tomato seedlings。

續(xù)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)主要設(shè)備為DF-9000型動(dòng)靜態(tài)電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)(臺(tái)灣高鐵檢測(cè)儀器公司),使用夾具為試驗(yàn)機(jī)配套夾具,可進(jìn)行拉伸、剪切等試驗(yàn),儀器精度±0.5%,由微機(jī)控制自動(dòng)完成加載、卸載及數(shù)據(jù)采集與分析。壓縮試驗(yàn)采用TA.XT plus型質(zhì)構(gòu)儀 (英國(guó)Stable Micro System公司),測(cè)試速度范圍為0.01～40mm/s,測(cè)試距離精度為0.001mm,測(cè)試力量精度為0.1g,探頭選擇直徑為5mm的P5圓柱形探頭。試驗(yàn)用其它設(shè)備有TD型電子天平(精度0.01 g)及游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)等。試驗(yàn)主要設(shè)備如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)主要設(shè)備Fig.2 Test main equipment。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 莖稈拉伸試驗(yàn)

缽苗莖稈拉伸試驗(yàn)設(shè)備為DF-9000型動(dòng)靜態(tài)電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī),采用拉伸夾具將缽苗莖稈固定在測(cè)試臺(tái)上,且使莖稈和水平面保持垂直。通過(guò)試驗(yàn),研究同一秧齡缽苗不同夾持位置對(duì)缽苗莖稈抗拉斷力的影響及番茄缽苗莖稈拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)。

試驗(yàn)機(jī)配有兩個(gè)夾頭,可以將番茄缽苗莖稈的兩端夾在夾頭上。為避免夾具在夾緊幼苗莖稈時(shí)幼苗莖桿兩端發(fā)生破壞或滑移以致無(wú)法拉斷缽苗,在莖稈試樣兩端附著紗布,然后涂抹萬(wàn)能膠,待膠水干燥后進(jìn)行試驗(yàn)[15]。試驗(yàn)時(shí),下拉伸夾具夾持缽苗的根部,上拉伸夾具夾持位置距缽苗基質(zhì)上表面的距離分別取10、20、30、40、50mm,設(shè)置加載速度為1mm/ s(準(zhǔn)靜態(tài)加載),預(yù)加載荷為10N。莖稈拉伸試驗(yàn)如圖3所示。

1.3.2 莖稈彎曲試驗(yàn)

根據(jù)GB/T1936.1木材抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)和GB/T1936.2木材抗彎彈性模量的測(cè)試方法,進(jìn)行3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的設(shè)計(jì)[16]。缽苗莖稈抗彎性能試驗(yàn)測(cè)試儀器為DF-9000型動(dòng)靜態(tài)電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī),試驗(yàn)取樣部位為缽苗基質(zhì)表面以上0～40mm段,平均直徑為2.6mm,含水率約79.43%。試驗(yàn)時(shí),試樣水平放置在夾具的支座和探頭之間,支座跨距為20mm,預(yù)加載荷為10N(保證探頭與試樣密切接觸),加載速度為10mm/min,直至莖稈斷裂。番茄缽苗莖稈抗彎性能試驗(yàn)如圖4所示。

圖4 番茄缽苗莖稈彎曲試驗(yàn)Fig. 4 Stem bending test of tomato seedlings。

為研究在不同加載速度下番茄缽苗莖稈抗彎力學(xué)特性,選取番茄缽苗莖稈試樣分別在5、10、15、20、25 mm/min等5種不同的加載速度下進(jìn)行3點(diǎn)彎曲試驗(yàn),每次試驗(yàn)重復(fù)10次,取其平均值。

1.3.3 莖稈壓縮試驗(yàn)

夾莖取苗機(jī)構(gòu)夾持番茄缽苗莖稈時(shí)會(huì)對(duì)莖稈產(chǎn)生擠壓,取苗頻率不同,苗針夾持莖稈的速度不同。因此,對(duì)番茄缽苗莖稈樣本進(jìn)行不同部位、不同壓縮速度條件下的單因素壓縮試驗(yàn),獲得相應(yīng)的力學(xué)特性參數(shù),分析不同因素對(duì)力學(xué)參數(shù)的影響。

番茄缽苗莖稈抗壓性能試驗(yàn)采用TA.XT plus 質(zhì)構(gòu)儀和柱形探頭P/5(直徑5 mm),壓縮試驗(yàn)如圖5所示。壓縮試驗(yàn)前,將試樣放于探頭與金屬板之間,確保試樣位于探頭的中心位置,保證試驗(yàn)初始階段探頭與試樣充分接觸。試驗(yàn)時(shí),輸入試驗(yàn)所需數(shù)據(jù)、試驗(yàn)類(lèi)型的選擇及試驗(yàn)參數(shù),設(shè)置壓縮高度比為60%,即壓縮時(shí)探頭的位移為試樣直徑的60%。

圖5 番茄缽苗莖稈壓縮試驗(yàn)Fig.5 Tomato seedling stem compression test。

為研究一定加載速度下番茄缽苗莖稈不同部位的壓縮特性,取番茄缽苗缽體以上0～10mm段和10～20mm段為試樣,設(shè)置加載速度為10mm/min。試驗(yàn)將莖稈分為兩組,每10個(gè)試樣為1組,番茄缽苗莖稈不同部位詳細(xì)參數(shù)如表2所示。通過(guò)試驗(yàn)獲得番茄缽苗莖稈不同部位在同一加載速度下的壓縮特性指標(biāo),即最大載荷、抗壓強(qiáng)度及彈性模量。

表2 番茄缽苗莖稈不同部位的數(shù)據(jù)參數(shù)Table 2 Data parameters of different parts of tomato seedling stem。

為研究不同加載速度對(duì)番茄缽苗莖稈同一部位力學(xué)特性的影響,取50株番茄缽苗樣本,隨機(jī)分成5組,每組10株,分別對(duì)番茄缽苗缽體以上10～20 mm段莖稈重復(fù)進(jìn)行加載速度為5、10、15、20、25mm/min 的單因素壓縮試驗(yàn),從而獲得番茄缽苗莖稈缽體以上10～20 mm段不同加載速度下的壓縮特性指標(biāo)[17]。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 番茄缽苗莖稈抗拉力學(xué)試驗(yàn)

表3為不同夾持位置下番茄缽苗莖稈拉伸試驗(yàn)結(jié)果。由表3可知:隨著夾持位置的上升,番茄缽苗莖稈斷裂應(yīng)力在減小,變化范圍為0.78～4.32MPa,平均值為2.52MPa。在不同夾持位置下,缽苗莖稈總體斷裂應(yīng)變?yōu)?.13%～11.24%,平均值為6.76%;斷裂應(yīng)力為0.78～4.32MPa,平均值為2.52MPa;彈性模量為13.37～54.38 MPa,平均值為34.71MPa。

表3 不同夾持部位下番茄缽苗莖稈拉伸試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Tensile test results of tomato seedling stems under different clamping positions。

圖6為夾具在不同夾持位置下與缽苗莖稈抗拉斷力關(guān)系曲線(xiàn)圖。由圖6可看出:夾具不同夾持位置對(duì)缽苗莖稈的抗拉斷力具有較大影響,莖稈抗拉斷力隨夾持位置的升高而降低;當(dāng)夾持位置高于第1片真葉位置時(shí),拉斷力急劇下降,原因是由于葉、莖強(qiáng)度差別較大。一般缽苗莖稈被拉斷時(shí),拉斷位置在上拉伸夾具下部。缽苗莖稈強(qiáng)度隨上拉伸夾具位置升高而下降,主要是由于缽苗莖稈斷面尺寸變小,導(dǎo)致強(qiáng)度下降所致。

圖6 夾具夾持位置與莖稈抗拉斷力關(guān)系曲線(xiàn)Fig.6 Relationship between clamp clamping position and stem tensile strength。

結(jié)合夾具夾持位置與莖稈抗拉斷力關(guān)系曲線(xiàn),考慮到移栽機(jī)自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)夾莖取苗時(shí)夾持位置過(guò)低會(huì)與穴苗盤(pán)產(chǎn)生干涉,因此選擇夾持位置為距缽體上表面的距離10～20 mm。根據(jù)試驗(yàn)得到夾持位置距缽體上表面20 mm距離下番茄缽苗莖稈的應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn),如圖7所示。

圖7 應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)Fig.7 Stress-strain curve。

通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)分析圖形的樣本參數(shù)分別為:試件標(biāo)距20mm、直徑2.6mm,番茄缽苗莖稈拉伸時(shí)的平均拉斷力為16.97N、彈性模量為39.20MPa、強(qiáng)度極限為3.20MPa。由番茄缽苗莖稈拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)可以看出:①在單向靜態(tài)拉伸條件下,莖稈試樣容易產(chǎn)生2次斷裂,與缽苗莖稈結(jié)構(gòu)有關(guān)。第1次斷裂發(fā)生在A(yíng)點(diǎn),表現(xiàn)為缽苗莖稈表皮斷裂,斷裂位置多在試樣上部;第2次斷裂發(fā)生在B點(diǎn),表現(xiàn)為莖稈內(nèi)部斷裂,斷裂位置多在試樣底部。②在第1次斷裂前,應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)呈線(xiàn)性關(guān)系,沒(méi)有明顯的屈服過(guò)程,符合胡克定律,這一階段為拉伸時(shí)的彈性階段,曲線(xiàn)的斜率即為番茄缽苗莖稈的彈性模量,整個(gè)拉伸過(guò)程中最大拉伸力出現(xiàn)在第1次斷裂時(shí)。

2.2 番茄缽苗莖稈抗彎性能試驗(yàn)

圖8所示為莖稈試樣載荷-位移曲線(xiàn)。試驗(yàn)開(kāi)始,當(dāng)探頭接觸到試件時(shí),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)點(diǎn),并由試驗(yàn)樣機(jī)附帶軟件繪制載荷位移曲線(xiàn)。在初始階段可以看出:莖稈所受載荷與位移呈線(xiàn)性關(guān)系,表明番茄缽苗莖稈抗彎彈性階段特性符合胡克定律;當(dāng)曲線(xiàn)到達(dá)A點(diǎn)時(shí),莖稈發(fā)生屈服,對(duì)應(yīng)載荷為屈服載荷;繼續(xù)加載,載荷增長(zhǎng)速度逐漸減小,曲線(xiàn)到達(dá)峰值點(diǎn)B點(diǎn),莖稈抗彎強(qiáng)度達(dá)到極限,莖稈下側(cè)面發(fā)生折斷,載荷急劇變小。

圖8 番茄缽苗莖稈抗彎性能試驗(yàn)載荷—位移曲線(xiàn)圖Fig.8 Load-displacement curve of the bending resistance test of tomato seedling stalk。

試驗(yàn)結(jié)果表明:在含水率差異不大的情況下,試件的彈性模量E無(wú)明顯變化,平均值為34.92MPa;抗彎強(qiáng)度最大值為54.25MPa,最小值為36.63MPa,平均值為43.58MPa。

番茄缽苗莖稈試樣不同加載速度下的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同加載速度下番茄缽苗莖稈抗彎試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of bending test of tomato seedling stalks at different loading speeds。

由表4可知:在加載速度為5～25mm/min范圍內(nèi),番茄缽苗莖稈試樣的彎曲彈性模量均值范圍為21.20～46.43MPa;當(dāng)加載速度為5mm/min時(shí),番茄缽苗莖稈試樣彈性模量均值最小;當(dāng)加載速度取值為15mm/min時(shí),番茄缽苗莖稈試樣彈性模量均值最大。番茄缽苗莖稈試樣抗彎強(qiáng)度均值為33.86～61.69MPa,番茄缽苗莖稈為一種非均質(zhì)、各向異性的生物質(zhì)高分子材料,具有粘彈性,其強(qiáng)度主要受溫度和變形速度的影響,在室溫一定情況下,其抗彎強(qiáng)度均值隨加載速度增大而增加。

圖9為不同加載速度下番茄缽苗莖稈載荷-位移曲線(xiàn)。由圖9可知:探頭的加載速度越大,莖稈所受反力越大;加載位移在2～6 mm處,載荷出現(xiàn)最大值;曲線(xiàn)平滑上升為彈性變形階段,加載速度越大,曲線(xiàn)斜率越大;當(dāng)載荷達(dá)到最大值以后,莖稈內(nèi)部開(kāi)始被破壞,可理解為塑性變形;力值曲線(xiàn)下降,試樣完全被破壞,最后趨于穩(wěn)定。因此,在取樣部位相同的情況下,加載速度大,所用的彎曲載荷力越大。

圖9 不同加載速度下番茄缽苗莖稈載荷—位移曲線(xiàn)Fig.9 Load and displacement curves of tomato seedlings under different loading speeds。

2.3 番茄缽苗莖稈抗壓性能試驗(yàn)

圖10、圖11分別為加載速度10mm/min時(shí)番茄缽苗莖稈壓縮破裂特征及典型力-變形試驗(yàn)曲線(xiàn),曲線(xiàn)均顯示兩個(gè)可見(jiàn)特征點(diǎn),即S點(diǎn)和B點(diǎn)。由圖11可以看出:用柱形探頭時(shí),加載的初始區(qū)段壓力隨變形的增加而近似呈線(xiàn)性關(guān)系;當(dāng)壓力達(dá)到FS時(shí),番茄缽苗莖稈表皮細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的破壞,出現(xiàn)第1個(gè)峰值點(diǎn)S, 稱(chēng)之為生物屈服點(diǎn),壓力小于FS時(shí)的負(fù)載不會(huì)使莖稈產(chǎn)生損傷;當(dāng)壓力達(dá)到FS時(shí),繼續(xù)增加壓力,壓縮進(jìn)入塑性變形過(guò)程,產(chǎn)生永久性的變形和損傷;當(dāng)壓力達(dá)到FB時(shí),出現(xiàn)第2個(gè)峰值點(diǎn)B,莖稈表皮破裂,點(diǎn)B稱(chēng)為破裂點(diǎn)。破裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于宏觀(guān)結(jié)構(gòu)的破壞,這時(shí)細(xì)胞發(fā)生滑移、變形和破裂,B點(diǎn)一般遠(yuǎn)離生物屈服點(diǎn)S。

圖10 加載及破裂特征Fig.10 Loading and rupture characteristics。

圖11 抗壓力—變形曲線(xiàn)Fig.11 Resistance to pressure-deformation curve。

2.3.1 莖稈不同部位抗壓特性分析

圖12為番茄缽苗缽體以上0～10mm段和10～20mm段在10mm/min的加載速度下壓縮力與變形之間的關(guān)系曲線(xiàn)。分析試驗(yàn)過(guò)程可知:試驗(yàn)開(kāi)始時(shí),隨著探頭不斷向下運(yùn)動(dòng),番茄缽苗莖稈的變形量增加,莖稈被壓縮,因此壓縮力不斷增加;當(dāng)變形達(dá)到試樣直徑的60%時(shí),試驗(yàn)停止。番茄缽苗莖稈的直徑隨著高度的增加而有所減小,故其承受載荷的能力有所減小。總之,在加載速度一定的情況下,最大壓縮力隨著取樣高度的增加而減小,莖稈根部最大壓縮力值最大。壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明:番茄缽苗莖稈0～10mm段最大壓縮力為33.65N,抗壓強(qiáng)度為1.75MPa;番茄缽苗莖稈10～20mm段最大壓縮力為23.52N,抗壓強(qiáng)度為1.22MPa。

圖12 番茄缽苗莖稈不同部位受壓力—變形曲線(xiàn)Fig.12 Pressure-deformation curve of different parts of tomato seedling stem。

2.3.2 莖稈不同加載速度抗壓特性分析

圖13為番茄缽苗莖稈在5種加載速度下的受壓力—變形曲線(xiàn)。由圖13可知:在壓縮初始階段曲線(xiàn)緩慢上升,受壓力-變形曲線(xiàn)與加載速度基本無(wú)關(guān);隨著壓縮變形量的增大,不同加載速度下的曲線(xiàn)產(chǎn)生分離,在達(dá)到壓縮破裂點(diǎn)之后又迅速下降;當(dāng)速度從5mm/min增大至25mm/min時(shí),破裂力依次增大,在25mm/min時(shí)達(dá)到最大,此時(shí)壓縮力為16.83 N。番茄缽苗莖稈相同部位在一定壓縮位移下,加載速度增大,壓縮載荷隨之增大。

圖13 番茄缽苗莖稈不同加載速度受壓力—變形曲線(xiàn)Fig.13 Pressure-deformation curves of different loading speeds of tomato seedling stems。

3 結(jié)論

1) 拉伸試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通常出現(xiàn)2次斷裂,1次斷裂前,應(yīng)力—應(yīng)變?yōu)榫€(xiàn)性關(guān)系,沒(méi)有明顯的屈服過(guò)程,最大拉伸力出現(xiàn)在第1次斷裂時(shí),且平均抗拉斷力大小隨夾持位置的升高而減小。試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈距缽體上表面10～20mm段平均拉斷力為16.97N,斷裂應(yīng)力為2.547～3.715MPa,斷裂應(yīng)變?yōu)?.520%～9.405%。

2) 彎曲試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈抗彎力隨加載速度增大而增大,抗彎彈性階段特性符合胡克定律;當(dāng)莖稈抗彎強(qiáng)度達(dá)到極限時(shí),莖稈下側(cè)面發(fā)生折斷,載荷急劇變小,表現(xiàn)為明顯的脆斷性。試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈距缽體上表面0～40mm段彎曲時(shí)的平均最大壓力為1.79N、彈性模量為34.92MPa,抗彎強(qiáng)度為43.58MPa。

3) 壓縮試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈抗壓力-變形曲線(xiàn)在初始區(qū)段壓力隨變形的增加而近似呈線(xiàn)性關(guān)系,當(dāng)壓力達(dá)到破裂點(diǎn)時(shí),莖稈表皮破裂。在相同加載速度下,番茄缽苗莖稈最大壓縮力隨著取樣高度的增加而減小;相同取樣部位在一定壓縮位移條件下,加載速度增大,壓縮載荷增大,對(duì)應(yīng)破裂力增大。試驗(yàn)表明:番茄缽苗莖稈10～20mm段最大壓縮力為23.52N,抗壓強(qiáng)度為1.22MPa。