基于图像分析法的水稻茎秆力学性能测量与分析

摘要：

水稻茎秆力学性能的准确描述是水稻抗倒伏力学分析的关键.由于茎秆是由生物活性材料组成的形状不规则柔性结构,传统的测试方法难以对其力学性能进行准确测量.以南方水稻为研究对象,采用拉伸试验机对水稻茎秆进行了拉伸试验.首先采用传统的应变片方法测量应变,继而探索采用图像分析法实现非接触、高精度地测量水稻茎秆的截面尺寸、拉伸变形.用数字摄像机记录不同荷载水平下试件表面的数字图像,采用数字图像相关分析法(DIC)进行分析,通过两种方法计算茎秆的轴向应变；将完成拉伸实验的试件切片,采集其横截面的数字图像,通过数字图像分析技术得到其几何特性,并对大量实验数据进行了统计分析,实现了对水稻茎秆弹性模量、抗弯刚度等的合理描述.实验结果表明,采用传统的应变片测量求得的水稻茎秆的弹性模量的离散性极大,超出样本差异性的范围,而采用数字图像分析方法得到的弹性模量、抗弯刚度的结果有一定的离散性,但分布比较合理,比较准确地反映了水稻茎秆相关的力学性能.

关键词：图像分析法、水稻茎秆、力学性能、统计分析

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分类号：O348.9(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金30971738;50908089;中央高校基本科研业务费资助项目2009ZM0117;亚热带建筑科学国家重点实验室开放基金2012ZC24

在线出版日期：2012-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：421-427