新型玻璃纤维增强复合材料大棚骨架的工程性能及应用研究

The Engineering Performance and Application of a New Glass Fiber Strengthened Compound Material for the Big Shack

论文作者 

论文导师 杨公明,论文学位 硕士,论文专业 机械设计及理论

论文单位 西北农林科技大学,点击次数 30,论文页数 65页File Size5212K

2006-05-01论文网 http://www.lw23.com/lunwen_26067/ 

The support of big shack and glasshouse; Compound material; Performance test; Intensity study

设施农业是指利用人工建造的设施和技术手段，为动植物生长提供所需环境的一种高效农业生产方式。发展设施农业，对增加土地利用率和农民收入有着重要的意义。设施农业的关键支撑部分就是温室大棚，而目前我国温室大棚在价格和工程性能等方面存在诸多问题，导致在农业生产中难以普及应用。因而，在保证大棚工程性能的基础上，研究一种廉价的新型温室大棚骨架材料，对发展设施农业具有重要的现实意义。 近年多次在中国杨凌农业高新科技成果博览会展示的一种玻璃纤维复合增强材料骨架大棚，在我国北方反映普遍很好，但该技术属山东一个农民发明，几乎没有任何理化和机械性能参数，无法设计计算和正规生产，无法保证使用者的合法利益。为此，本文对这种大棚骨架材料——玻璃纤维增强复合材料的应用性能进行了研究，参照复合材料试验国标对新材料的工程性能进行了试验测定，得出了新型大棚骨架材料的相关性能指标，并按照国家《温室结构设计载荷》标准，应用有限元软件ANSYS8.0，对新材料大棚骨架进行了工程应用上的载荷分析与校核，然后将新型材料骨架和现行其他材料骨架的性能指标进行综合对比，并利用人工神经网络模型进行评判选择。为实际生产应用提供了理论依据，研究结果表明： (1) 在常温下，新型材料的抗压强度为40.59MPa、抗折强度为85.76MPa、拉伸强度为8368MPa、剪切强度为7.53MPa、拉伸弹性模量为1.61GP、硬度为52.1HB。这6种机械性能参数与现有大棚骨架材料相比，抗折强度高于塑钢和混泥土，其他相关机械性能居于塑钢和混凝土之间，满足大棚骨架材料的要求。 (2) 新型材料在吸水饱和的状况下，机械性能显著降低，低于现行大棚骨架材料的性能，表明材料在使用过程中应避免长时间水中浸泡；热老化处理对材料机械性能的影响微小。 (3) 含水量对材料机械性能影响的试验研究表明：材料含水量在0～13％范围内材料性能值下降较缓慢。由吸水性试验得出材料的吸水率为8.31％，在实际大棚条件下放置7天的材料的含水量为6.3％，都在材料性能变化微量范围内。所以认为材料满足大棚骨架材料的机械性能及抗老化性能要求。 (4) 应用ANSYS8.0软件对目前生产中所用的大棚骨架结构进行受载、强度分析，结果表明，对于直径为Φ60mm的现行骨架棒料，两种最危险载荷组合所产生的应力都不到许用应力的50％，拱顶作用150kg集中载荷时的最大应力小于许用应力，所以现行的直径为Φ60mm的玻璃纤维增强材料骨架具有很好的安全性。将棒料直径缩小到Φ

Facility agriculture is a high efficiency mean of agriculture production, which has ability to change the environment to suit the growth requests of beings, by using constructs and some adjusting tools. Developing the facility agriculture can increase additional value and has important meaning in increasing the farmers" income. The key part of the facility agriculture is the big shack and the glasshouse, and at present in China there are a lot of problems about the big shack and the glasshouse in price, engineering functions and so on, causing facility agriculture hard to be popular.These years, a new kind of the big shack support material is widely considered well, which has arisen in the yang ling"s China Agriculture Forum many times. But that technique is invented by a farmer in Shandong province, almost having no basic parameters of the physics-chemistry and the mechanical performances about the material. The design calculation and regular production can"t be carried on, and the users" legal benefit can"t be well guaranteed. To meet this problem, this paper studied the applying functions of the new big shack material-the glass fiber strengthened compound material. According to the compound material experiment national standards, this research executed some experiments and measured the mechanical performances related big shack and glasshouse support. Applying the software ANSYS8.0, under the station"s standard- 《the glasshouse design loads 》,this dissertation calculated the inner force of the new material support under practical loads and checked the security of the support. Synthetically compared the new material and other support materials in all aspects related to applying and using Artificial neural net carried on a misty adjudication between new material and other present big shack support materials. The all researches displayed that:(1)After experiments, 6 mechanical performances were known. There are: Compressive resistance 40.59MPa、Bending strength 85.76MPa、Peel strength 83.68 MPa、Shearing strength 7.53 MPa、Elastic modeling quantity1.61GP、Hardness52.1HB.Compared with the other existing support materials, the bending strength is superior to the plastic cement and the baton; other 5 items are between the plastic cement and the baton.