安徽农业大学朱德泉教授等:水稻大苗叶鞘维管束分秧过程力学损伤特性与细观尺度模拟

针对水稻机插秧过程叶鞘维管束损伤机理不明确、分插机构参数优化缺乏生物力学依据的问题，该研究开展水稻大苗分秧过程叶鞘维管束力学损伤特性研究。采用酶解法分离水稻大苗叶鞘维管束，开展水稻大苗茎弯曲试验和维管束拉伸试验，研究弯曲方式（沿短轴和长轴）和弯曲量对叶鞘维管束力学参数的影响。

试验结果显示，损伤后的维管束材料属性未发生改变，但沿短轴弯曲引发的抗拉强度下降更显著。构建了水稻大苗叶鞘维管束生物力学模型和弯曲有限元模型，开展了叶鞘维管束力学特性仿真研究。仿真结果显示，应力主要集中在维管束鞘区域，沿短轴弯曲维管束应力集中更严重，且不同弯曲方式下维管束组织内部应力传递规律一致。根据不同弯曲方式下叶鞘维管束损伤临界弯曲量，对分插机构最大工作转速进行优化，得出短轴弯曲方式下分插机构最大转速为181 r/min，长轴弯曲方式下分插机构最大转速为243 r/min。该研究可为插秧机分插机构工作参数以及育秧工艺优化提供理论依据，并为植物生物力学研究提供了新的建模方法。