【正文】 20142021201520182017加工后200620072009201020072008第三組加工前202020162018202020222019加工后201220042009201020092009第四組加工前201820162014201920162017加工后200620062004200820072006第五組加工前201720212015201820162017加工后200420092004200520072005表53 加強(qiáng)筋地膜變形結(jié)果分析項(xiàng)目原地膜的平均寬度(/mm)加工后地膜平均寬度(/mm)收縮量 /mm收縮率 /%加強(qiáng)筋塑料地膜組數(shù)第一組2016200610第二組201720089第三組2019200910第四組2017200611第五組2017200512平均 （a） （b）圖54 加強(qiáng)筋地膜收縮直觀視圖加強(qiáng)筋地膜的收縮量大小與加工后地膜寬度為離散點(diǎn)，離散點(diǎn)之間的規(guī)律揭示擬合曲線的發(fā)展趨勢(shì)，該曲線采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合。目標(biāo)函數(shù) 的一般表達(dá)式為線性形式，若是次多項(xiàng)式，為次多項(xiàng)式。使該式更具有一般性考慮加權(quán)平方和。由得中求一函數(shù)使最小。記 其法線方程可寫 。也可寫成矩陣形式。其中，設(shè)的任意線性組合點(diǎn)集 上至多只有個(gè)不同的零點(diǎn)，稱 在點(diǎn)集滿足哈爾條件。顯然 對(duì)任意滿足哈兒條件。從而得到函數(shù)的最小二乘解為：根據(jù)表47 資料進(jìn)行分析地膜收縮量與加工后地膜的寬度之間的關(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，設(shè)曲線 經(jīng)計(jì)算 于是所求的擬合曲線為運(yùn)用最小二乘法擬合的曲線方程成為檢測(cè)普通地膜收縮量的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是檢測(cè)該機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的加工生產(chǎn)提供了有力的依據(jù)。 加強(qiáng)筋地膜加工裝置生產(chǎn)試驗(yàn)（1）覆膜播種期間，分別用加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械生產(chǎn)的地膜和加強(qiáng)筋地膜加工裝置生產(chǎn)的地膜進(jìn)行覆膜播種，分別觀測(cè)對(duì)比地膜風(fēng)沙作用破損、殘膜回收試驗(yàn)。加強(qiáng)筋地膜采用根加強(qiáng)筋，其寬，試驗(yàn)的作物為棉花，選取塊試驗(yàn)地，分別為第一師八團(tuán)技術(shù)推廣中心2地、十團(tuán)技術(shù)推廣中心234地、十三團(tuán)技術(shù)推廣中心4地、農(nóng)科所1試驗(yàn)地、塔河種業(yè)100試驗(yàn)地。（2）分別對(duì)兩種方式生產(chǎn)的加強(qiáng)筋地膜進(jìn)行試驗(yàn)，記錄其內(nèi)兩種地膜的覆膜播種時(shí)間，輔助操作消耗的時(shí)間，及其覆膜播種效率進(jìn)行對(duì)比。（3）對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械生產(chǎn)的地膜和加強(qiáng)筋地膜加工裝置生產(chǎn)的地膜進(jìn)行成本分析。（4）進(jìn)行殘膜回收時(shí)，分別對(duì)普通地膜和加強(qiáng)筋地膜進(jìn)行殘膜回收試驗(yàn)。（1）對(duì)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械和加強(qiáng)筋地膜加工裝置進(jìn)行輔助操作和效率對(duì)比，詳細(xì)結(jié)果如表54所示。根據(jù)結(jié)果分析得知，普通地膜由加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)大約需次輔助操作，由此推算，加強(qiáng)筋地膜加工裝置比該機(jī)械節(jié)省約，效率提高約倍。表54 加強(qiáng)筋地膜加工工序?qū)Ρ软?xiàng)目輔助操作工序總計(jì)換地膜換加強(qiáng)筋換卷膜輥包裝地膜加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械工序用時(shí)/min23229生產(chǎn)率m/h1175加強(qiáng)筋地膜加工裝置工序用時(shí)/min21003生產(chǎn)率m/h2745（2）分別對(duì)兩種機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，并對(duì)兩種加工方式進(jìn)行加強(qiáng)筋地膜成本進(jìn)行核算，詳細(xì)結(jié)果如表55所示，目前加強(qiáng)筋地膜比普通地膜的成本多，加強(qiáng)筋地膜加工裝置不需電費(fèi)、人工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)等。覆膜播種時(shí)普通地膜需，由表55可估算出加強(qiáng)筋地膜加強(qiáng)筋機(jī)械的費(fèi)用增加元/公頃，而利用加強(qiáng)筋地膜加工裝置可降低元/公頃，該裝置有效的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。表55 加強(qiáng)筋地膜生產(chǎn)成本對(duì)比項(xiàng)目項(xiàng)目費(fèi)用總共電費(fèi)機(jī)器成本人工費(fèi)加強(qiáng)筋成本運(yùn)輸費(fèi)加強(qiáng)筋地膜加工機(jī)械加強(qiáng)筋地膜加工裝置0000（3）分別進(jìn)行殘膜回收試驗(yàn)，加強(qiáng)筋殘膜回收效果相同，而加強(qiáng)筋地膜與普通地膜回收數(shù)據(jù)和詳細(xì)結(jié)果如表56所示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果知，加強(qiáng)筋殘膜完整性好、斷裂次數(shù)少、回收率約。普通地膜殘膜回收時(shí)易撕裂、分解成殘膜碎片，增加了回收困難，回收效率約為，耕層殘膜無(wú)法回收，嚴(yán)重影響棉花的生長(zhǎng)。表56 殘膜回收數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)地號(hào)加強(qiáng)筋地膜回收情況普通地膜回收情況回收殘膜/g未回收殘膜/g回收率/%回收殘膜/g未回收殘膜/g回收率/%八團(tuán)2地912743558082191十團(tuán)234地92073425755223872十三團(tuán)4地915245758312186農(nóng)科所1地92584455793224872塔河100地914646958372167平均91782206（1）加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。加強(qiáng)筋地膜加強(qiáng)筋機(jī)械的費(fèi)用增加元/公頃，而利用加強(qiáng)筋地膜加工裝置可降低元/公頃，該裝置有效的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（2）加強(qiáng)筋地膜加工裝置比該機(jī)械節(jié)省約，并且加工裝置加工的地膜無(wú)需運(yùn)輸，效率提高約倍。（3）經(jīng)田間試驗(yàn)，加工裝置生產(chǎn)的加強(qiáng)筋地膜時(shí)，覆膜播種效率高，該地膜不需要增加防風(fēng)隔斷，增大地膜采光面積，有效的減少勞動(dòng)力；殘膜回收率高，一次回收效率約，有效的減少農(nóng)田中的白色污染。第6章 加強(qiáng)筋地膜拉伸試驗(yàn) 加強(qiáng)筋地膜拉伸試驗(yàn)聚乙烯材料力學(xué)性能特點(diǎn)為各向異性，沿著碳鏈方向和垂直碳鏈方向的力學(xué)性能存在很大的差異。其拉伸時(shí)載荷變形曲線有明顯的彈性、屈服、頸縮和斷裂四個(gè)階段。聚氯乙烯是由碳碳共價(jià)鍵相連的高分子化合物，沿著碳鏈的抗拉能力較大。進(jìn)行拉伸試驗(yàn)采用厚度測(cè)量?jī)x測(cè)定普通地膜、加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜樣品厚度，并用切削工具型沖片機(jī)制作拉伸試驗(yàn)的樣本。采用型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)樣本進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，記錄樣本的最大載荷和其強(qiáng)度極限。樣本拉伸試驗(yàn)的簡(jiǎn)圖如圖61所示，樣本一端固定，另一端則受到力的作用，勻速提升，樣本逐漸變形，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，樣本發(fā)生破壞。圖61 樣本拉伸前示意圖 樣本拉伸時(shí)的示意圖如圖62所示，電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)恒定的速度進(jìn)行拉伸時(shí)，樣本的變化曲線一次出現(xiàn)彈性、屈服、頸索和斷裂四個(gè)階段。為樣本的長(zhǎng)度，為樣本固定在夾具上的寬度，為樣本的寬度，為樣本拉伸頸縮的寬度。圖62 樣本拉伸示意圖1）本試驗(yàn)統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)使用型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜、普通地膜進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸速度采用。2）采用萬(wàn)分尺測(cè)量樣本的厚度，并輸入到計(jì)算機(jī)，并在同條件下進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。3）對(duì)式樣采用模具進(jìn)行壓切，其形狀、尺寸、材料如圖63所示，選用。圖63 樣本拉伸試驗(yàn)試樣的截面樣本分為夾具夾持部分、過(guò)度部分（忽略不計(jì)）和待測(cè)部分。標(biāo)距是待測(cè)的主體，其截面積為。按標(biāo)距與其寬度之間成比例，拉伸三種類型的樣本，其厚度、比例尺寸見(jiàn)下表61所示。表61 試樣拉伸試驗(yàn)試樣相關(guān)尺寸項(xiàng)目普通地膜1015050加強(qiáng)筋1015050加強(qiáng)筋地膜10150504）樣本的長(zhǎng)和寬垂直，且平整、無(wú)撕裂等現(xiàn)象，其余表面無(wú)損傷。樣本安裝時(shí)不宜過(guò)緊，否則影響其力學(xué)性能。樣本如圖64所示。圖64 拉伸試驗(yàn)三種試樣的樣本1）樣本厚度測(cè)量時(shí)，采用多點(diǎn)測(cè)量，取樣本厚度的平均值。2）啟動(dòng)軟件時(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)零。拉伸時(shí)，避免物體碰觸樣本。3）加強(qiáng)筋地膜是兩種材料粘合而成，即無(wú)準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，采用普通地膜檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行打印數(shù)據(jù)時(shí)連同曲線進(jìn)行打印。4）準(zhǔn)確輸入樣本數(shù)據(jù)，否則計(jì)算機(jī)無(wú)法計(jì)算樣本的各項(xiàng)性能。 地膜拉伸試驗(yàn)結(jié)果與分析電子試驗(yàn)機(jī)的選擇是試驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，精度越高的試驗(yàn)機(jī)所測(cè)得數(shù)準(zhǔn)確度越高，參考價(jià)值就越高。本試驗(yàn)采用的是型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)的具體參數(shù)見(jiàn)62所示。表62 型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的性能參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)測(cè)量范圍加載荷方式高精度絲杠驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差有效試驗(yàn)寬度橫梁最大行程拉伸行程橫梁移動(dòng)速度范圍橫梁速度相對(duì)誤差橫梁速度設(shè)定方式人機(jī)對(duì)話13級(jí)設(shè)定橫梁行程安全裝置上下限位開(kāi)關(guān)位移分辨率機(jī)器重量約注：試驗(yàn)力測(cè)量 10kN傳感器進(jìn)行100N～10kN拉壓試驗(yàn)。七級(jí)自動(dòng)換擋 2kN傳感器進(jìn)行20N～2kN拉壓試驗(yàn)。七級(jí)自動(dòng)換擋拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，夾具恒速移動(dòng)，樣本逐漸變窄，但普通地膜塑性較好。由該表可知，破壞載荷為，斷裂載荷為，斷裂強(qiáng)度為。由于普通地膜塑性較好，斷裂變形較為。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表63所示。表63 普通地膜試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)組數(shù)破壞荷載(N)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂荷載(N)斷裂強(qiáng)度(MPa)斷裂變形(mm)斷裂伸長(zhǎng)率(%)第一組78第二組139第三組101276第四組第五組平均樣本拉伸時(shí)的變化規(guī)律如圖65所示，該圖運(yùn)用OriginPro ，該圖揭示了樣本拉伸時(shí)應(yīng)力對(duì)位移變化規(guī)律，同時(shí)揭示拉伸樣本自身的力學(xué)性能，隨著位移逐漸增加，應(yīng)力逐漸增大，應(yīng)力達(dá)到時(shí)，應(yīng)力逐漸減小到時(shí)發(fā)生斷裂。圖65 普通塑料地膜應(yīng)力變形曲線拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，由于樣本為聚丙烯材料，有較強(qiáng)的抗拉性能，加強(qiáng)筋的力學(xué)性能比普通地膜好很多。由該表可知，破壞載荷為，斷裂載荷為，斷裂強(qiáng)度為，斷裂變形較為。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表64所示。表64 加強(qiáng)筋試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)組數(shù)破壞荷載(N)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂荷載(N)斷裂強(qiáng)度(MPa)斷裂變形(mm)斷裂伸長(zhǎng)率(%)第一組第二組5646第三組第四組88第五組29平均單個(gè)樣本拉伸試驗(yàn)時(shí)，加強(qiáng)筋為聚丙烯材料，根據(jù)計(jì)算機(jī)測(cè)得變形數(shù)據(jù)知，加強(qiáng)筋起始階段為彈性階段，應(yīng)力約為時(shí)產(chǎn)生屈服，應(yīng)力約為時(shí)樣本發(fā)生了斷裂。斷裂后樣本應(yīng)力瞬間消失，所以應(yīng)力下降呈直線。拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，由于樣本為加強(qiáng)筋和普通地膜粘合而成，其主要力學(xué)性能與加強(qiáng)筋相似，但比加強(qiáng)筋力學(xué)性能高。由該表可知，破壞載荷為，斷裂載荷為，斷裂強(qiáng)度為，斷裂變形較為。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表65所示。表65 加強(qiáng)筋地膜試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)組數(shù)破壞荷載(N)拉伸強(qiáng)度(MPa)斷裂荷載(N)斷裂強(qiáng)度(MPa)斷裂變形(mm)斷裂伸長(zhǎng)率(%)第一組第二組第三組29第四組第五組30平均如圖66所示，加強(qiáng)筋地膜斷裂應(yīng)力較高。斷裂后樣本呈直線下降，樣本的綜合性能已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，滿足殘膜回收時(shí)其力學(xué)性能，能有效的提高殘膜回收效率，減少人工強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。圖66 加強(qiáng)筋地膜變形應(yīng)力曲線 地膜拉伸試驗(yàn)結(jié)果綜合分析在試驗(yàn)過(guò)程中的綜合性能參數(shù)見(jiàn)表66所示，隨著恒速拉伸，普通地膜塑性較好。加強(qiáng)筋塑性較差，斷裂載荷為26N，高于普通地膜力學(xué)性能。而加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能與加強(qiáng)筋力學(xué)性能相近。表66拉伸試驗(yàn)結(jié)果綜合分析試驗(yàn)的組數(shù)項(xiàng)目(N)測(cè)量的組數(shù)平均第一組第二組第三組第四組第五組普通地膜破壞載荷斷裂載荷加強(qiáng)筋破壞載荷29斷裂載荷26加強(qiáng)筋地膜破壞載荷斷裂載荷2930加強(qiáng)筋地膜的破壞載荷與加強(qiáng)筋的斷裂載荷為離散點(diǎn)，離散點(diǎn)揭示擬合曲線的發(fā)展趨勢(shì)，該曲線采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合。根據(jù)表1 資料進(jìn)行分析破壞載荷與斷裂載荷之間的關(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，設(shè)曲線 經(jīng)計(jì)算 所求的擬合曲線為:擬合曲線的自變量為加強(qiáng)筋的斷裂載荷，因變量為加強(qiáng)筋地膜的斷裂載荷，斷裂載荷是加強(qiáng)筋地膜變形的關(guān)鍵階段，斷裂載荷是評(píng)定加強(qiáng)筋地膜力學(xué)性能的重要指標(biāo)，斷裂載荷的大小影響殘膜回收效率。根據(jù)購(gòu)置的加強(qiáng)筋的斷裂載荷可以推測(cè)加強(qiáng)筋地膜的斷裂載荷，檢測(cè)購(gòu)置加強(qiáng)筋是否滿足要求。加強(qiáng)筋地膜研制成功基本解決農(nóng)業(yè)殘膜污染問(wèn)題，殘膜回收率較高，緩解了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動(dòng)力的不足，為后續(xù)的生產(chǎn)提供了保障。根據(jù)普通地膜、加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋地膜斷裂載荷對(duì)比，見(jiàn)圖67所示，普通地膜的斷裂載荷為離散點(diǎn)，其曲線接近直線。而加強(qiáng)筋和加強(qiáng)筋地膜的離散點(diǎn)浮動(dòng)較大，但擬合曲線仍為線性。故其斷裂載荷浮動(dòng)在一定的范圍內(nèi)，這為相同材料屬性的試驗(yàn)提供了科學(xué)依據(jù)。圖67 斷裂載荷試驗(yàn)結(jié)果綜合分析斷裂載荷是加強(qiáng)筋地膜的力學(xué)性能重要指標(biāo)之一，斷裂載荷