Новый прибор

JARQ

Новый прибор, измеряющий предел прочности на разрыв, BSTW-1

Toshimichi Watanabe

Отдел Чаевой Агрономии, Научно-исследовательский Институт Овощеводства, Декоративных Растений и Чая (Kanaya, Shizuoka, 428 Japan)

Аннотация

Автор статьи изобрел новый аппарат BSTW-1 для измерения предела прочности на разрыв и сравнил показатели синтетических солом, стеблей пшеницы и риса, используя аппараты BSTW-1 и EO – 3. Было выявлено, что аппарат BSTW-1 удобнее в измерении предела прочности на разрыв при исследованиях сопротивления полегания. Также, было рассмотрено количество образцов, нужных для измерения предела прочности на разрыв в базальной части стебля риса.

Дисциплина: Растениеводство/ Экспериментальные приборы и методы

Ключевые слова: предела прочности на разрыв, разработка приборов, оценка количества образцов, сопротивления полегания.

Введение

Сопротивления полегания является одним из важнейших признаков выращивания сельскохозяйственных культур. Как уже было отмечено, предел прочности на разрыв стебля влияет на сопротивление полегания, поэтому были изобретены некоторые приборы для его проверки. В Японии, прибор, измеряющий ломкость соломы, модель EO – 3 , широко используется при исследованиях сопротивления полегания. Однако, этот аппарат не передвижной, и требует специальных знаний для получения точных измерений.

Для устранения этих недостаток, автор статьи создал новый прибор, «прибор, измеряющий предел прочности на разрыв, BSTW-1». Так как BSTW-1 легче и меньше, и он прост в эксплуатации, каждый может использовать его, чтобы измерить предел прочности на разрыв, как в поле, так и в лаборатории. В этом докладе будет представлена характеристика прибора BSTW-1 и его сравнение с работой прибора EO – 3. Также, будет рассмотрено количество образцов, нужных для измерения предела прочности на разрыв этим аппаратом.

Описание BSTW-1

Как показано на рисунке 1 и на схеме 1, BSTW-1 состоит из измерительной части и платформы. Измерительная часть состоит из цифрового динамометра, весов, использующих датчик нагрузки, с помощью чего измеряются сила растяжения и сила сжатия. Сила выражена в цифровом формате. Платформа состоит из алюминиевой основы, направляющего рельса и образцедержателя. Измерительная часть прикреплена к направляющей рельса. Общие габариты прибора: 300*110*55 мм и вес около 1,200 г.

Часть тестируемого стебля помещается поперек вертикально выровненных штифтов, которые установлены на регулируемом расстоянии. Исследования проводятся постепенным увеличением давления на тестируемый материал, двигая динамометр, используя соответствующего вида остроконечные инструменты, до тех пор, пока тестируемый материал не сломается. Затем, предела прочности на разрыв может быть выражен в цифровом формате.

Таблица №1. Сравнения предела прочности на разрыв синтетических солом, измеренными приборами BSTW-1 и EO – 3.

Вид образа

Синтетическая солома 1

Синтетическая солома 2

Прибор

BSTW-1

EO – 3

BSTW-1

EO – 3

№ образца

Среднее значение (грамм- сила/см)

432.92

438.75

772.70

733.00

Стандартное отклонение (гс/см)

31.3510

31.949

147.719

132.907

Равномерность отклонения

F= 1.039 non

F=1.235 non

Разность средних величин

t=0.583 non

t= 0.893 non

а) : данные отображены на момент ломки (=предел прочности на разрыв * расстояние между штифтами/2), так как расстояние между штифтами было различным у этих двух приборов.

Сравнение с прибором EO – 3

Точность и легкость эксплуатации прибора BSTW-1 сравнили с прибором EO – 3

Оценка точности прибора BSTW-1 на примере синтетических солом.

Использовалось два вида синтетических солом, для оценки точности измерений предела прочности на разрыв. Двадцать образцов каждого вида солом были сломаны по центру. Сначала, прочность на разрыв измерили прибором BSTW-1, потом EO – 3.

Результаты отображены в Таблице 1, которые показывают, что среднее значение и стандартное отклонение не различаются в BSTW-1 и EO – 3. Поэтому это означало, что BSTW-1 и EO – 3 будут давать похожие измерения на прочность на разрыв.

Сравнения по измерениям прочности на разрыв и эффективности управления в пшеничных стеблях.

Чтобы оценить эффективность управления и точность измерений, прочности на разрыв пшеничных стеблей использовали BSTW-1 и EO – 3. Материалы брали из стеблей сорта Norin 61. 5 Июня 1989, на 55 день после колошения, 40 стеблей были отобраны беспорядочно с двух полей для сравнения приборов. Эти стебли были сломаны в центре третьего междоузлия. Расстояние между штифтами BSTW-1 было 4.2 см., а EO – 3 – 4.0 см. Поэтому измерения, полученные с двух приборов, сравнили после того, как были преобразованы в значения на момент ломки (гс/см).

Время измерений 10 стеблей показано в Таблице №2. Время, потраченное на измерении на BSTW-1, было на 39% меньше, чем на EO – 3, и усилия потребовалось меньше.

Исследование отклонения прочности на разрыв показан в Таблице №3. Отклонения между полями был статистически значимым в пределах 1%, в то время как отклонения между приборами и взаимодействием не был значимым.

Исходя из этих результатов, можно сделать вывод, что BSTW-1 может измерить прочность на разрыв быстрее, чем EO – 3, с подобным уровнем точности.

Сравнения по измерениям прочности на разрыв рисовых стеблей.

Та же самая процедура проводилась и с рисовыми стеблями сорта Nipponbare. Измерения были проведены 29 сентября 1989, на 38 день после колошения. По пять стеблей с 8 разных участков были сортированы по принципу уменьшения роста. Эти стебли были сломаны в точке, находящейся на 5 см выше основания, вместе с влагалищем вышестоящего листа. Расстояние между штифтами BSTW-1 был 5.4 см., тогда как у EO – 3 был 4.0 см. Эти измерения, соответственно, сравнили после преобразования прочности на разрыв в момент ломки.

Гистограмма и статистические параметры на момент ломки показаны на схеме 2. Среднее значение и стандартное отклонение не значительно различаются в BSTW-1 и EO – 3.

Результаты исследования отклонений касающихся 2 факторов, приборов и позиции участка в ряду, показаны в Таблице №4. Отклонения из-за приборов, позиции участка, а также взаимодействия не являются значимыми.

Таким образом, предполагается, что измерения прочности на разрыв рисовых стеблей с влагалищем в базальной части используя BSTW-1, были бы похожи на те, сделанные прибором EO – 3.

Расчет количества образцов нужных для измерения предела прочности на разрыв рисовых стеблей.

Несмотря на то, что предел прочности на разрыв является одним из самых важных признаков для оценки сопротивления полегания, эти измерения не были выполнены часто, так как не было подходящих инструментов. Новый прибор BSTW-1 очень удобен для измерения предела прочности на разрыв. Благодаря этому прибору, автор статьи смог выявить вариации предела прочности на разрыв базальной части рисового стебля с листовым влагалищем (сокращен как BSBPRCLS).

Для того, чтобы рассчитать статистические параметры, характеризующих всю популяцию, исчерпывающее тестирование BSBPRCLS было проведено над стеблями со всех 20 участков. Наблюдаемые величины были сведены в таблицы и проанализированы, учитывая степень длины стебля, взятого с каждого участка. Стебли сорта риса Nipponbare тестировались на 38 день после колошения. BSBPRCLS и коэффициент вариации показаны на рисунке 3. Прочность на разрыв уменьшалась в зависимости от порядка длины стебля на участке, а коэффициент вариативности в участках была минимальная во вторых самых длинных стеблях.

Количество образцов необходимых для измерения прочности на разрыв может быть рассчитан, основываясь на данных приведенных выше. Величина t и коэффициент вариативности рассчитали и сравнили, изменяя допускаемый размер образцов, которые регулируются количеством стеблей отобранных из каждого участка и общим количеством участков для образцов. Если один стебель на участок должен быть образцом, то вторые стебли, упорядоченные в зависимости от длины, должны быть измерены с 8 участков. …………………….С точки зрения точности и эффективности работы, заключили, что образец вторых и третьих самых длинных стеблей каждый с 6 участков были самым эффективным методом.

Применение BSTW-1 в других областях.

Так как BSTW-1 работает на цифровом динамометре, этот прибор можно применять в других целях, где требуется измерение силы. Например, Saba и Tanaka модифицировали фиксатор и измерительный наконечник BSTW-1 и измерили прочность новых побегов чая. Остальные примеры проиллюстрированы на рисунке 4.

Заключение

Автор изобрел новый прибор BSTW-1 для измерения прочности на разрыв и сравнил измерения между BSTW-1 и EO – 3 используя искусственные соломы, стебли пшеницы и риса. Предел прочности на разрыв, измеренный BSTW-1, не сильно различаются с EO – 3. Также, усилий для измерения на приборе BSTW-1 потребовалось на четверть меньше, чем на приборе EO – 3. Благодаря этому, считалось, что новый аппарат BSTW-1 будет удобным и полезным для измерения прочности на разрыв относительно сопротивления полегания и других параметров.

Автор, основываясь на данные прибора, оценил ряд образцов необходимых для измерения прочности на разрыв базальной части рисового стебля с листовым влагалищем.