风载荷对单株谷子茎秆变形的影响

摘要

[目的]风载荷是影响谷子倒伏的重要因素之一，该研究旨在通过分析风载荷对不同品种谷子茎秆的力学特性关系，研究风速、谷子品种对茎秆变形量、倒伏角度的影响。[方法]于2023年开展室内风载试验，研究了‘张杂谷16号’‘长杂谷466号’和‘晋谷21号’单株茎秆在不同风速下的变形规律。[结果]风速、品种对谷子茎秆水平变形量的影响均显著，且风速的影响大于品种；同一品种谷子茎秆的水平变形量随着风速的增加而增加，随谷子茎秆高度的增加而增加，最大变形量出现在茎秆顶端；同一风速作用下，不同品种谷子茎秆的变形量不同，晋谷21号变形量最大，最大值在风速为6 m·s^-1时达到26.45 cm，张杂谷16号变形量最小，最小值在风速为2 m·s^-1时达到1.64 cm。风荷载作用下茎秆的力学模型简化为一端固定一端约束，一端自由的等截面弹性杆在轴向压力、侧向均布载荷及杆自由端弯矩作用下的纵横弯曲模型，茎秆水平变形量可用二次多项式拟合。根据倒伏角度与风速之间的关系，预测不同品种的茎秆抗倒伏风速，张杂谷16号发生倒伏的临界风速为8.51 m·s^-1，长杂谷466号发生倒伏的临界风速为9.34 m·s^-1，晋谷21号发生倒伏的临界风速为6.96 m·s^-1。[结论]谷子茎秆在风载荷作用下变形受风速与品种影响，不同品种谷子倒伏的临界风速不同。该研究为不同品种谷子的抗风载荷性能提供理论依据。

关键词

谷子茎秆 / 茎秆高度 / 水平变形 / 风载荷