黑沙蒿根系材料力学特性研究

发布时间：2020-04-10 17:34

【摘要】：本文以鄂尔多斯、神木矿区广泛分布的先锋植物黑沙蒿(Artemisia ordosica Krasch.)为研究对象,研究黑沙蒿1~5mm径级直根、含侧根分支处根段的抗拉特性、抗折特性、弹塑性、本构特性等材料力学特性,及试验根的易损部位、易损荷载类型,阐述黑沙蒿根系固土力学机制,为当地的植被建设植物种选择提供一定的理论依据,研究结果如下:(1)黑沙蒿直根、含侧根分支处根段的极限抗拉力、极限抗折力均与根径呈幂函数正相关,极限抗拉强度、极限抗折强度均与根径呈幂函数负相关。对于直根,随根径增加,抗拉力由15.11 N增至99.39 N,抗拉强度由13.40 MPa降至5.56 MPa,抗折力由10.08 N增至74.77 N,抗折强度由8.334 MPa降至4.05 MPa;对于含侧根分支处根段,随根径增加,抗拉力由9.48 N增至72.30 N,抗拉强度由6.81 MPa降至3.85 Mpa,抗折力由9.58 N增至76.11 N,抗折强度由8.40 MPa降至4.12 MPa。(2)黑沙蒿直根、含侧根分支处根段在轴向拉力、径向折力两种受力形式下的F~s曲线均表现出弹塑性特征,试验根均由弹性变形过渡到塑性变形。在轴向拉力下直根、含侧根分支处根段的应力~应变曲线(σ~ε曲线)整体表现为上凸型,各径级试验根极限弹性应力为极限应力的(47.43%~62.44%、24.36%~33.88%),极限弹性应变为极限应变的(42.86%~61.56%、26.32%~42.89%);在径向折力下直根、含侧根分支处根段σ~ε曲线类型整体表现为下凹型,各径级试验根弹性极限应力为极限应力的(15.94%~24.78%、11.43%~19.22%),极限弹性应变为极限应变的(16.67%~19.85%、12.04%~19.72%)。(3)各径级黑沙蒿试验根的抗拉力、抗折力、平均根径分布规律均为:相邻上级直根含侧根分支处根段相邻下级直根,平均抗拉强度、抗折强度分布规律为:相邻下级直根含侧根分支处根段相邻上级直根,侧根分支处抵抗外力的能力要优于相邻下级直根,弱于相邻上级直根,但强度仍与根径表现为负相关。(4)黑沙蒿直根段和含侧根分支处根段的易损荷载类型均是径向折力,直根的抗折强度是抗拉强度的68.83%~82.69%,侧根分支处的抗折强度是抗拉强度的60.75%~94.04%。
【图文】：

黑沙蒿,生长年限

图 1 黑沙蒿标准株地径切片Fig.1 Section of ground diameter of standard plant of Artemisia ordosica由图 1 可知，4 株黑沙蒿标准株的生长年限分别为 A：4 年、B：5 年、C：4 年D：5 年，该地区黑沙蒿的生长年限主要为 4～5 年，黑沙蒿作为一种先锋植物，，首先进入较为恶劣的环境，在荒漠与半荒漠地区常组成植物群落的优势种或主要伴生种，可逐渐改善生长环境，使其他树种得以生长，丰富物种多样性。同时，挖取根

试验仪器,夹具,根段

TY8000 伺服控制试验机；B 为含侧根分枝处根段夹具；C 为抗折试验根夹具；D 为抗拉试验图 5 试验仪器及夹具Fig.5 Test instruments and Fixtures试验方法极限力的测定1）极限抗拉力及抗拉强度的测定根试验根和含侧根分枝处根段试验根，分别用各自的夹具进行固定，向受拉状态，在 500 mm/min 的加载速度下对其抗拉力进行测定，待仪器自动记录每条根的抗拉力。试验过程中，对于直根，当发生在夹1 cm）现象时则记为无效数据，只对在中间 6 cm 范围内断裂的试验根计，断裂点直径取断裂点两侧标记点直径的平均值，并由公式 1 进行的计算；对于含侧根分枝处根段，只对在含侧根分枝处根段断裂的试行统计，在其他位置发生断裂的试验根均视为无效数据，同样由公式分枝处根段抗拉强度的计算。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S793.9

【参考文献】